JP4444622B2

JP4444622B2 - 真空排気装置

Info

Publication number: JP4444622B2
Application number: JP2003367451A
Authority: JP
Inventors: 康平山本; 誠川畑; 高幸浦川
Original assignee: AKUSESU CORPORATION; Ham Let Motoyama Japan Ltd
Current assignee: AKUSESU CORPORATION; Ham Let Motoyama Japan Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005133565A

Description

本発明は、シリンダキャビネットに用いられる真空排気装置に関する。

半導体、液晶等の高純度ガスを供給する必要のあるプロセスでは、その材料ガスを収納した高圧ガスボンベをシリンダキャビネットに収納し、ガスを減圧して反応装置へ供給している。

ガスを消費し、ガスボンベ中の残留ガスが少なくなった場合は、ガスが充填されたガスボンベと交換する。この時、ガスボンベとシステムの接続部分（口金部）は、一度大気に曝されることになる。供給するガスに高純度が要求される場合には、この口金部に侵入した大気成分を排除する必要がある。この大気成分を除去するために、口金部への不活性ガス充填と真空排気とを繰返す回分パージを行う。さらに、パージに用いた不活性ガスをも除去するために、ガスボンベ内の実ガスと真空排気とを繰返す回分パージを行う。

この際、従来、バキュームジェネレーター（以下、ＶＧという）が用いられている。このＶＧは、ラバールノズル内に不活性ガスを流すことによって超音速流を作り、ノズル出口部分に排気口を設置することにより真空排気を行うものである。通常、この真空排気系は（１）駆動用不活性ガスの遮断弁、（２）遮断弁閉止時に微量のガスを流し続けるためのバイパスラインのオリフィス（腐食性ガスの場合にＶＧ内のノズルの腐食を防止するための措置）、（３）逆流防止用の逆止弁、および（４）その接続配管より構成される。また、シリンダキャビネットの小型化要求に対応するために、簡易真空排気ユニットが考案され、一部で利用されている。

しかしながら、図６に示すＶＧの様な個別の機器を継手で接続する方式では、シリンダキャビネットそのものの小型化の要求が強まっている中で、スペースを取り過ぎるという課題がある。また、接続箇所が多く配管溶接、組立、検査に余計な工数がかかるという課題がある。従来の簡易真空排気ユニットでは、内部部品動作時にシールが破壊されるため、可燃性、毒性、腐食性流体には危険で使用できないという課題がある。

また、現在市販されているＶＧは、パージガスとなる不活性ガス流量のバランスが悪く、排気ガスの無害化装置（排ガス処理装置）の処理能力とのマッチングがなされていないという課題がある。すなわち、大容量のＶＧを用いた場合は、排気ガス濃度が高過ぎて処理装置の大型化が必要になる。一方、小容量ＶＧの場合には、回分パージに長時間を要することになり、ボンベ交換時間がかかり過ぎる。この課題を解決するために、排ガス処理装置の処理能力を基準として最適な排気流量、排気濃度を設定する必要がある。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、シリンダキャビネットの配置設計が容易で、配管溶接、組立、検査の工数を大幅に削減することができ、可燃性、毒性、腐食性流体にも使用でき、排出されるガスの流量および濃度を最適化することができる真空排気装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る真空排気装置は、パージガスの流路に真空発生部を有し、前記真空発生部に接続された接続配管から真空排気可能な真空排気装置であって、ボデーと、逆止弁と、遮断弁と、真空排気用ノズルとを有し、前記ボデーは同一方向に入口と出口とを有した前記流路を有し、前記逆止弁は前記流路の入口に下流から上流への逆流を防止するよう設けられ、前記遮断弁は前記逆止弁の下流で前記流路を遮断し、作動操作に応じて前記流路を連通させる作動部と、前記流路の前記作動部より上流と下流とを常時パージするオリフィスとを有し、前記真空排気用ノズルは前記遮断弁が前記流路を連通させたとき前記流路を流れる流体により前記真空発生部に負圧を発生させるよう前記流路の出口に設けられていることを、特徴とする。

本発明に係る真空排気装置は、逆止弁と遮断弁と真空排気用ノズルとがボデーに一体化されることにより、小型化が可能となり、シリンダキャビネットの配置設計を容易にする。また、流路の入口および出口が同一方向に設けられているため、接続配管の曲がり部分を設ける必要がなくなり、配管溶接、組立、検査の工数が大幅に削減される。

本発明に係る真空排気装置において、前記オリフィスは前記遮断弁の弁シートに設けられ、前記真空排気用ノズルは１次圧に関連した所定の流量になるよう設定され、前記真空排気用ノズルの下流に排出口を有し、前記排出口は下流側の流路内径が上流側の流路内径より大きいことが好ましい。

この構成では、オリフィスが遮断弁の弁シートに設けられているため、より小型化が可能である。また、真空排気用ノズルを１次圧に関連した所定の流量になるよう設定することにより、真空排気装置から排出されるガス濃度を最適化し、排ガス処理装置の高寿命化を達成可能である。さらに、排出口は下流側の流路内径が上流側の流路内径より大きいため、排気能力を向上させることができる。

本発明によれば、シリンダキャビネットの配置設計が容易で、配管溶接、組立、検査の工数を大幅に削減することができ、可燃性、毒性、腐食性流体にも使用でき、排出されるガスの流量および濃度を最適化できる真空排気装置を提供することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図５は、本発明の実施の形態の真空排気装置を示している。
図１に示すように、真空排気装置１０は、ボデー１１と、逆止弁１２と、遮断弁１３と、真空排気用ノズル１４とを有している。真空排気装置１０は、パージガスの流路２３に真空発生部１５を有し、真空発生部１５に接続された接続配管１６から真空排気可能となっている。

ボデー１１は直方体状のコンパクトな形状をなし、同一方向に入口２１と出口２２とを有した流路２３を内部に有している。入口２１および出口２２は、直方体状のボデー１１の１つの面に形成されている。ボデー１１は、入口２１に逆止弁取付孔２４を有し、逆止弁取付孔２４と対向する側に遮断弁取付孔２５を有し、逆止弁取付孔２４と遮断弁取付孔２５とに流路２３が連通している。流路２３は、遮断弁取付孔２５から垂直方向に伸び、さらに出口２２側に垂直に伸びている。出口２２には、真空排気用ノズル取付孔２６を有している。真空排気用ノズル取付孔２６には真空発生部１５が設けられ、真空発生部１５には接続配管取付孔が連通している。接続配管取付孔は、真空発生部１５に対し垂直方向に伸び、ボデー１１の入口２１および出口２２が形成された面と直角の面で開放している。接続配管取付孔には、接続配管１６が接続されている。ボデー１１には、キャップ２７が溶接されて不要な流路２３を塞いでいる。

逆止弁１２は、ポペット３１と、ボンネット３２と、ユニオンナット３３と、グランド３４と、ナット３４ａと、スプリング３５と、ガスケット３６と、Ｏリング３７とを有している。ボデー１１の逆止弁取付孔２４は流路２３より口径が大きくなっており、その段部の上流側でガスケット３６およびＯリング３７を介してボンネット３２が設けられ、その上流側にユニオンナット３３が固定されている。ボンネット３２の上流側端部にはグランド３４が溶接され、ユニオンナット３３から突出して伸びている。グランド３４には、接続用ナット３４ａが取り付けられている。ポペット３１は、スプリング３５によりボンネット３２側に付勢されて流路２３を塞いでいる。これにより、逆止弁１２は、下流から上流への逆流を防止するようになっている。

遮断弁１３は逆止弁１２の下流で流路２３を遮断している。遮断弁１３は、作動部と、オリフィス４１とを有している。作動部は、ダイヤフラム４２と、ダイヤフラム４３と、作動ボタン４４と、作動ボタンホルダ４５と、スペーサ４６と、シリンダボデー４７と、ロアーピストン４８と、ミドルプレート４９と、アッパーピストン５０と、アッパーガイド５１と、スパイラルリング５２と、Ｏリング５３と、Ｏリング５４と、Ｏリング５５と、スプリング５６とを有している。オリフィス４１はオリフィスシート５７に設けられ、オリフィスシート５７はシートホルダ５８により遮断弁取付孔２５に設けられている。ダイヤフラム４２はオリフィスシート５７に対し付勢され、流路２３を塞いでいる。

遮断弁１３は、遮断弁取付孔２５に固定されている。スペーサ４６、ロアーピストン４８、ミドルプレート４９、アッパーピストン５０はシリンダボデー４７およびスパイラルリング５２の内部に往復運動可能に設けられ、スプリング５６で流路２３の上流側に付勢されている。スペーサ４６は、アッパーガイド５１に印加される圧力により作動ボタンホルダ４５の内側の作動ボタン４４を介してダイヤフラム４２を作動させ、ダイヤフラム４２とオリフィスシート５７との間の間隙に流路２３を形成することができる。これにより、作動部は、作動操作に応じて流路２３を連通させる。オリフィス４１は、流路２３の作動部より上流と下流とを常時パージする。

真空排気用ノズル１４は真空排気用ノズル取付孔２６に固定されている。真空排気用ノズル１４は、下流側から上流側にかけて流路２３が次第に細くなっている。真空排気用ノズル１４は、路遮断弁１３が流路２３を連通させたとき流路２３を流れる流体により真空発生部１５に負圧を発生させるよう設けられている。真空排気用ノズル１４の流路２３は１次圧に関連した所定の流量になるよう設定されている。真空排気用ノズル１４の下流側には、真空発生部１５を挟んで排気ポート６１が固定されている。排気ポート６１は、上流側に縮流部を有し、下流側に拡大流部を有し、流路２３の内径は下流側が上流側より大きくなっている。排気ポート６１の下流側にはグランド６２が溶接され、接続用ナット６２ａが取り付けられている。

次に、作用について説明する。
真空排気装置１０は、逆止弁１２と遮断弁１３と真空排気用ノズル１４とがボデー１１に一体化されることにより、小型化が可能となり、シリンダキャビネットの配置設計を容易にする。ワンブロックのボデー１１内に収納される各機能要素も、入口２１の流路２３部分に逆止弁１２のポペットを収納し、遮断弁１３のシート内に腐食防止用オリフィス４１を設置し、さらには、遮断弁出口流路にラバールノズルを設置するなどの多機能化が図られている。真空排気装置１０では、外部リークに係るシールは溶接、もしくはメタルシール化が図られており、Ｈｅリーク値１×１０^−１２Ｐａｍ^３／ｓｅｃ．レベルの閉止性が確保できる。

また、流路２３の入口２１および出口２２が同一方向に設けられているため、接続配管の曲がり部分を設ける必要がなくなり、配管溶接、組立、検査の工数が大幅に削減される。通常、シリンダキャビネットでは、天板に各種用途のガスの出入口２１，２２が設置される。そのため、図５および図６に示すように、真空排気装置１０も出入口２１，２２を天板の方向に向けることで直接的に接続でき、省スペース、省工数が達成される。

真空排気装置１０では、オリフィス４１が遮断弁１３の弁シートに設けられているため、より小型化が可能である。また、真空排気用ノズル１４を１次圧に関連した所定の流量になるよう設定することにより、真空排気装置１０から排出されるガス濃度を最適化し、排ガス処理装置の高寿命化を達成可能である。さらに、出口２２継手部分にも１次側に縮流部、出口２２側に拡大流部を連続的に設けることにより流れの剥離防止がなされており、これによって真空排気能力向上が図られている。

このように、真空排気装置１０では、シリンダキャビネットの配置設計が容易で、配管溶接、組立、検査の工数を大幅に削減することができ、可燃性、毒性、腐食性流体にも使用でき、排出されるガスの流量および濃度を最適化できる

本発明の実施の形態の真空排気装置の断面図である。図１に示す真空排気装置の平面図である。図１に示す真空排気装置の側面図である。図１に示す真空排気装置を用いたシリンダキャビネットの配管構成を示す配管図である。図４に示す配管構成を示すフローシートである。従来例のシリンダキャビネットの配管構成を示す配管図である。

符号の説明

１０真空排気装置
１１ボデー
１２逆止弁
１３遮断弁
１４真空排気用ノズル
１５真空発生部
１６接続配管

Claims

パージガスの流路に真空発生部を有し、前記真空発生部に接続された接続配管から真空排気可能な真空排気装置であって、
ボデーと、逆止弁と、遮断弁と、真空排気用ノズルとを有し、
前記ボデーは同一方向に入口と出口とを有した前記流路を有し、
前記逆止弁は前記流路の入口に下流から上流への逆流を防止するよう設けられ、
前記遮断弁は前記逆止弁の下流で前記流路を遮断し、作動操作に応じて前記流路を連通させる作動部と、前記流路の前記作動部より上流と下流とを常時パージするオリフィスとを有し、
前記真空排気用ノズルは前記遮断弁が前記流路を連通させたとき前記流路を流れる流体により前記真空発生部に負圧を発生させるよう前記流路の出口に設けられていることを、
特徴とする真空排気装置。
前記オリフィスは前記遮断弁の弁シートに設けられ、前記真空排気用ノズルは１次圧に関連した所定の流量になるよう設定され、前記真空排気用ノズルの下流に排出口を有し、前記排出口は下流側の流路内径が上流側の流路内径より大きいことを、特徴とする請求項１記載の真空発生装置。