JP3338932B2 - 低温流体用バイヨネット継ぎ手 - Google Patents

低温流体用バイヨネット継ぎ手

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JP3338932B2 JP13618699A JP13618699A JP3338932B2 JP 3338932 B2 JP3338932 B2 JP 3338932B2 JP 13618699 A JP13618699 A JP 13618699A JP 13618699 A JP13618699 A JP 13618699A JP 3338932 B2 JP3338932 B2 JP 3338932B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手にかかるもので、とくに半導体の製造にあた
ってシリコンウェハーなどに各種のイオンを注入するイ
オン注入装置におけるシリコンウェハーの冷却操作、あ
るいはプラズマ表面処理装置などにおけるコーティング
時の冷却操作などにあたって液体窒素や液体ヘリウムな
どの低温流体移送用として用いられる冷却媒体移送用配
管、さらに、その他の配管において低温流体の移送用と
して応用することができる低温流体用バイヨネット継ぎ
手に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のバイヨネット継ぎ手は、一対のパ
イプを互いに差し込んで構成するというその構造上、外
部からの侵入熱を低く押さえることができるため、たと
えば液体窒素や液体ヘリウムなどの低温流体を移送する
配管継ぎ手としてよく使われている。しかしながら、従
来の低温流体用バイヨネット継ぎ手は、固定式の配管で
あり、低温流体移送用としてこれを接続しても、相対的
に運動することはほとんどできない。しかも、バイヨネ
ット継ぎ手を組み込んだリンク配管は、長期間にわたっ
て使用され、耐久性が要求されている。
【0003】低温流体を冷却媒体として採用し、被冷却
物にこれを移送して冷却する冷却媒体移送用配管などに
おいては、一対のパイプがそれぞれの軸心のまわりに互
いに回転可能であるなど可動式のバイヨネット継ぎ手が
要請されており、少しでも動かすことができる低温流体
用バイヨネット継ぎ手として提案されているものを図2
にもとづき概説する。
【0004】図2は、提案されている低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手1の断面図であって、低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手1は、固定断熱パイプ2および可動断熱パイ
プ3を組み合わせたもので、さらにOリング4(シール
部材)および袋ナット5を有する。固定断熱パイプ2
は、その軸方向に延びる環状の真空ジャケット部6を有
し、真空ジャケット部6の外壁面全周に突出して形成し
た取付けフランジ7の部分において、取付けボルト8に
より真空容器9の外壁面側にこの低温流体用バイヨネッ
ト継ぎ手1を固定している。すなわち低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手1は、真空容器9の取付け孔10を貫通し
て常温常圧室11から真空室12へ至って、任意の低温
流体応用装置(図示せず)に低温流体を供給可能となっ
ている。
【0005】固定断熱パイプ2は、真空ジャケット部6
の部分が二重管構造であって、その内部を断熱真空部1
3としてある。可動断熱パイプ3は、真空室12が高真
空(0.01Pa以下の圧力)の場合には同様な二重管
構造にする必要はない。すなわち、図2に示した例は、
可動断熱パイプ3の外部(真空容器9の内部の真空室1
2)が高真空になっている場合を示している。この場合
には、使用雰囲気がそのまま高性能の断熱真空となるの
で、固定断熱パイプ2のような真空ジャケット部6(断
熱真空部13)は不要となる。なお、真空室12が低真
空(0.1Pa以上の圧力)の場合には、低温流体が流
れている内部配管(可動断熱パイプ3)への断熱性能を
維持するために、大気圧中で使用する場合と同じよう
に、可動断熱パイプ3の外周部に高真空のジャケット
(断熱真空部13に相当する断熱真空部)を設ける必要
がある。固定断熱パイプ2の端部は、これを凹部とし
て、この内部に可動断熱パイプ3の凸部とした端部を所
定長さ(差込み部14)にわたって挿入し、回転継ぎ手
部15とするとともに、この嵌合部分のわずかな間隙部
を付属断熱部16としてある。
【0006】この付属断熱部16の最奥部(室温側)
に、Oリング4と、差込み部14が抜けてしまうことを
防止可能な脱落防止用ストッパー17および脱落防止用
フランジ18と、上記袋ナット5と、を設けてある。し
たがって、固定断熱パイプ2および可動断熱パイプ3
は、軸方向には一体で相対的に移動することはなく、わ
ずかな隙間(付属断熱部16)があるため回転継ぎ手部
15(差込み部14)において相対的に回転可能となっ
ている。
【0007】Oリング4部分、さらに脱落防止用ストッ
パー17および脱落防止用フランジ18部分にはグリー
ス19を塗布することにより、固定断熱パイプ2および
可動断熱パイプ3の回転を保障するように潤滑を行う。
なお、固定断熱パイプ2あるいは可動断熱パイプ3の回
転操作を行う場合には、袋ナット5をゆるめればよい。
また、真空室12内部の低温装置(図示せず)への接続
に使用される低温流体用バイヨネット継ぎ手1の場合に
は、Oリング4によるシール部は、真空容器9より内方
側(真空室12側)に少し入った状態でこれを配置する
場合が多い。
【0008】固定断熱パイプ2および可動断熱パイプ3
により低温流体流路20を形成し、低温流体流路20内
を低温流体たとえば液体窒素LNを一方向に供給可能で
あるとともに、たとえば被冷却物(図示せず)を冷却可
能で、被冷却物との熱的接触によりガス化した窒素ガス
GNと混相状態で供給帰還させることができる。もちろ
ん、この低温流体流路20内中央部に流体供給管(図示
せず)を配置することにより、この流体供給管内を供給
通路とし、流体供給管と固定断熱パイプ2および可動断
熱パイプ3との間を帰還通路とすることもできる。
【0009】なお、付属断熱部16の部分から窒素ガス
GNが外方に漏れ出る可能性はあるが、Oリング4によ
りシールしてあるとともに、付属断熱部16はわずかな
隙間しかないので、この間に進入した窒素ガスGNは多
少の温度差があっても対流することはほとんどできず、
低温の窒素ガスGNの存在により、断熱作用を呈するこ
とができる。また、Oリング4部分は、室温程度となっ
ているので、Oリング4が凍ることはないし、上述のよ
うにグリース19などで潤滑することができる。さら
に、固定断熱パイプ2および可動断熱パイプ3は、薄肉
のステンレス鋼材料によりこれを構成すれば、この部分
を伝わって低温部に入る侵入熱はこれを非常に少なくす
ることができる。
【0010】液体窒素LNあるいは窒素ガスGNに圧力
がかかっている場合であっても、脱落防止用ストッパー
17および脱落防止用フランジ18が互いに係合してい
るとともに袋ナット5で固定しているため、この圧力の
ために差込み部14が飛び出たり、抜け出ることは防止
されている。
【0011】こうした低温流体用バイヨネット継ぎ手1
を利用することにより、たとえば直線状にこれを設ける
場合はもちろん、固定断熱パイプ2あるいは可動断熱パ
イプ3のいずれか一方を途中から任意の角度(たとえば
直角)に折り曲げ、さらに多数本の低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手1を組み合わせて多節リンクとすれば、三次
元内での低温流体(冷却媒体)の移送配管の構築が可能
である。すなわち、回転継ぎ手部15における回転が可
能であるため、任意の範囲にわたって、被冷却物の動き
に追随して冷却媒体を移送可能である。
【0012】しかしながら、真空容器9の外部(常温常
圧室11中)に出ている固定断熱パイプ2における真空
ジャケット部6(断熱真空部13)のような小さな空間
を高真空に維持することは困難である。一方、固定断熱
パイプ2の断熱性能を所定レベルに維持するには真空ジ
ャケット部6の断熱真空部13を高真空に維持する必要
があり、この維持のために、徹底したアウトガス対策と
して、使用する材料の選定、アウトガスの少ない表面処
理、汚染しないような注意深い組立て作業、長時間のベ
ーキングおよび真空排気操作などを行う必要があり、固
定断熱パイプ2(真空ジャケット部6)の製作が難し
く、かつ高価なものとなっているという問題がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、運動する装置へ低温
流体を供給する際に、真空容器など真空装置の真空雰囲
気内で組み込んでいるとき、真空容器の壁面を貫通する
取付け孔に取り付ける真空ジャケット部を改良して、製
作を容易にし、性能も向上させることができる低温流体
用バイヨネット継ぎ手を提供することを課題とする。
【0014】また本発明は、製作コストを低減可能な低
温流体用バイヨネット継ぎ手を提供することを課題とす
る。
【0015】また本発明は、真空ジャケット部の断熱真
空部を容易に高真空にすることができる低温流体用バイ
ヨネット継ぎ手を提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、真空
ジャケット部の断熱真空部と真空容器の真空室とを連通
することに着目したもので、真空容器に取り付けるとと
もに、低温流体を移送するための低温流体用バイヨネッ
ト継ぎ手であって、上記低温流体を移送可能である、固
定断熱パイプおよびこの固定断熱パイプに対して嵌合し
た可動断熱パイプを備え、この固定断熱パイプを上記真
空容器の取付け孔に取り付けるとともに、この固定断熱
パイプは、断熱真空部を形成する真空ジャケット部を有
し、この真空ジャケット部に、上記断熱真空部と上記真
空容器内の真空室とを連通可能な連通用貫通孔を形成し
たことを特徴とする低温流体用バイヨネット継ぎ手であ
る。
【0017】上記固定断熱パイプを上記真空容器の取付
け孔に取り付けるための取付けフランジを有するととも
に、この取付けフランジの上記真空容器の上記真空室側
において上記連通用貫通孔を形成することができる。
【0018】上記真空容器の上記真空室が、高真空
(0.01Pa以下の圧力)であることができる。
【0019】上記連通用貫通孔の数、大きさ、形状、形
成位置などは任意である。
【0020】本発明による低温流体用バイヨネット継ぎ
手においては、真空ジャケット部の断熱真空部と真空容
器の真空室とを連通用貫通孔を介して連通するようにし
たので、真空容器を真空排気するときに断熱真空部も同
時に真空排気することが可能となり、断熱真空部を真空
室と同じ真空圧力にすることができ、固定断熱パイプの
真空ジャケット部の製作が容易であるとともに、その断
熱真空部を良好な高真空にすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
低温流体用バイヨネット継ぎ手30を図1にもとづき説
明する。ただし、図2と同様の部分には同一符号を付
し、その詳述はこれを省略する。図1は、低温流体用バ
イヨネット継ぎ手30の断面図であって、低温流体用バ
イヨネット継ぎ手30においては、真空容器9の取付け
孔10部分におけるOリング4のシール部と取付けフラ
ンジ7との間に複数個の連通用貫通孔31を均等に形成
してある。連通用貫通孔31は、少なくとも1個でよ
い。
【0022】この連通用貫通孔31は、取付けフランジ
7の真空室12側において真空室12と固定断熱パイプ
2の真空ジャケット部6(断熱真空部13)とを連通可
能であって、真空室12および断熱真空部13の間の空
気の出入りを可能とすることができるものである。
【0023】こうした構成の低温流体用バイヨネット継
ぎ手30において、外部に位置する固定断熱パイプ2の
真空ジャケット部6と真空容器9の真空室12とを連通
用貫通孔31を介して連結することが可能となり、真空
容器9の真空排気装置(図示せず)を用いて真空室12
を真空排気するときに、真空ジャケット部6内部の断熱
真空部13も同時かつ同等に真空排気することが可能と
なって、断熱真空部13を高真空とすることができる。
【0024】したがって、低温流体用バイヨネット継ぎ
手30の固定断熱パイプ2の組み立て時に、従来のよう
な特別のアウトガス対策をすることなく、高性能な断熱
真空とすることが可能となる。すなわち、真空ジャケッ
ト部6部分は、すべてステンレス鋼などの金属で作られ
ているので、そのアウトガスは少なく、連通用貫通孔3
1を通しての十分な排気が可能であるとともに、アウト
ガスにより真空容器9内部を汚染することはない。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空ジャ
ケット部の壁面に真空室と連通可能な連通用貫通孔を形
成したので、低温流体用バイヨネット継ぎ手におけると
くに固定断熱パイプの真空ジャケット部を高真空に、か
つ廉価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手30の断面図である。
【図2】提案されている低温流体用バイヨネット継ぎ手
1の断面図である。
【符号の説明】
1 低温流体用バイヨネット継ぎ手(図3) 2 固定断熱パイプ 3 可動断熱パイプ 4 Oリング(シール部材) 5 袋ナット 6 固定断熱パイプ2の真空ジャケット部 7 取付けフランジ 8 取付けボルト 9 真空容器 10 取付け孔 11 常温常圧室 12 真空容器9内の真空室 13 真空ジャケット部6の断熱真空部 14 差込み部 15 回転継ぎ手部 16 付属断熱部 17 脱落防止用ストッパー 18 脱落防止用フランジ 19 グリース 20 低温流体流路 30 低温流体用バイヨネット継ぎ手(実施の形態、図
1) 31 連通用貫通孔 LN 液体窒素 GN 窒素ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−101594(JP,A) 特開 平11−44389(JP,A) 特開 平11−153290(JP,A) 特開2000−213845(JP,A) 特開2000−320791(JP,A) 実開 昭61−44098(JP,U) 実公 平2−28314(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16L 19/02 - 19/03 F16L 21/00 - 21/08 F16L 23/00 - 23/24 F16L 27/08 - 27/093 F16L 39/00 - 39/08 F16L 41/00 F16L 41/08 - 41/18 F16L 59/14 - 59/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器に取り付けるとともに、低温
    流体を移送するための低温流体用バイヨネット継ぎ手で
    あって、 前記低温流体を移送可能である、固定断熱パイプおよび
    この固定断熱パイプに対して嵌合した可動断熱パイプを
    備え、 この固定断熱パイプを前記真空容器の取付け孔に取り付
    けるとともに、 この固定断熱パイプは、断熱真空部を形成する真空ジャ
    ケット部を有し、 この真空ジャケット部に、前記断熱真空部と前記真空容
    器内の真空室とを連通可能な連通用貫通孔を形成したこ
    とを特徴とする低温流体用バイヨネット継ぎ手。
  2. 【請求項2】 前記固定断熱パイプを前記真空容器の
    取付け孔に取り付けるための取付けフランジを有すると
    ともに、 この取付けフランジの前記真空容器の前記真空室側にお
    いて前記連通用貫通孔を形成したことを特徴とする請求
    項1記載の低温流体用バイヨネット継ぎ手。
  3. 【請求項3】 前記真空容器の前記真空室が、高真空
    であることを特徴とする請求項1記載の低温流体用バイ
    ヨネット継ぎ手。
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