JPH0710160Y2 - ガス貯蔵容器内の超高純度ガス取出し用弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、ガス貯蔵容器内から超高純度ガスを取出し
始める時点で、ガス取出し導管内に溜っている不純ガス
によって超高純度ガスの純度が低下する事を防ぐため
に、ガスの取出し前に、ガス取出し導管内に不活性ガス
などのパージ用ガスを注入して不純ガスを追い出せるよ
うにした弁装置に関し、そのパージ用ガスによる置換を
充分に行なえるようにする技術である。

〈従来技術〉 近時、半導体集積回路の高密度化に伴ない、その製造に
用いられる水素その他のガスは、次第に超高純度（例え
ば現状では99.99999％以上）のものが要求されだしてき
ている。

この超高純度ガスをガス貯蔵容器から取出してガス取出
し導管でユースポイントに供給する場合において、その
取出し始めの時点で、ガス取出し導管内に溜っている不
純ガスが超高純度ガスに混入してその純度を低下させる
という問題がある。

この問題は実際には、例えば昼休みの１時間だけガス供
給を停止した場合でさえも起ることが確認されている。
その原因は、ガス供給停止中にガス取出し導管内に管接
続部の隙間などから外気が侵入する事、及び、ガス取出
し導管の内表面のごく微細な表面粗さの凹部やその内表
面のごく微細な隙間に溜ったり吸着されていたりしてい
た不純ガスがガス取出し導管内に放出される事にあると
理解される。

このようなガスの純度低下を防ぐために、ガス取出し前
に、ガス取出し導管内に不活性ガスを注入して不純ガス
を追い出す不純ガスのパージ作業が行なわれている。

あるいは、上記の超高純度ガスが反応性、腐食性、毒性
の強いガスの場合には、ガス使用の終了後に、この種の
ガスが長時間にわたって配管系内に封じ込められること
をきらって、アルゴンなどの不活性ガス、高純度の窒素
や水素など特定のパージ用ガスで配管系内をパージする
こともある。

従来の弁装置は、この不純ガスのパージ作業を行なうた
めに、第４図に示すように構成されていた。

即ち、超高純度ガスを貯蔵したガス貯蔵容器50に取付け
られた止め弁51の出口孔52からガス取出し導管54が導出
され、ガス取出し導管54の先端部に出口弁55が接続され
ている。また、不活性ガスの貯蔵容器56の容器元弁57に
パージ弁58の入口が接続され、このパージ弁58の出口
が、出口管59とチーズ60を介してガス取出し導管54の中
途部に接続されている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 上記従来例では、ガス取出し導管54のうち、チーズ60よ
りも下流側の管路部分内から不純ガスを追い出せる点で
優れているが、チーズ60よりも上流側の管路部分内及び
止め弁51の出口孔52内から不純ガスを追い出せない点で
問題が残されており、ここに残留する不純ガスの分量だ
け超高純度ガスの純度が低下する欠点がある。

また、パージ弁58をガス取出し導管54に出口管59及びチ
ーズ60を介して接続するため、その管接続部が４箇所も
できる。これらの管接続部から超高純度ガスが管外に漏
洩したり、外気がその漏洩ガス流のわきで壁面に沿って
逆流して管内に侵入したりして、超高純度ガスの純度を
低下させる等の欠点もある。

本考案は、止め弁の出口孔内及びガス取出し導管内の全
ての部分から不純ガスをすべて追い出して、超高純度ガ
スの純度低下を充分に防止できるうえ、管接続部の数を
減らしてその管接続部からの超高純度ガスの漏洩及び外
気の侵入を無くす事を目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は、上記目的を達成するために、例えば第１図か
ら第３図に示すように、次のように構成した。

ガス貯蔵容器１の止め弁５とガス取出し導管３内にパー
ジ用ガスＢを導入するパージ弁６との組み合わせからな
るガス貯蔵容器内の超高純度ガス取出し用弁装置におい
て、 上記パージ弁６の弁箱29を上記の止め弁５の弁箱９に固
設し、 上記の止め弁５は、第１入口孔11を第１弁座10aと第１
弁室10とを経て第１出口孔12に連通して構成するととも
に、その第１弁室10に設けた第１閉鎖部材14のうちの少
なくとも閉鎖部分を上記の第１弁座10aに対してほぼ垂
直方向へ開閉作動可能に構成し、 前記パージ弁６のパージ用出口孔32を上記の第１出口孔
12へ連通させるパージ路10bを、上記の第１弁室10の内
部に設けたものである。

〈作用〉 本考案は、次のように作用する。

不純ガスのパージ作業は、従来と同様に、止め弁５を閉
じ、パージ弁６を開ける事により行われる。そして、本
考案では、パージ用ガスＢが、パージ用出口孔32から第
１弁室10内のパージ路10bと第１出口孔12とガス取出し
導管３とを順に通ってユースポイントに圧送される。こ
れにより、上記の第１弁室10と第１出口孔12及びガス取
出し導管３内に溜っていた不純ガスがパージ用ガスＢに
よって完全に追い出される。

パージ弁６を閉じて、不純ガスのパージ作業を終了した
後、止め弁５を開けて、ガス貯蔵容器１から超高純度ガ
スＡを取出す場合において、その取出しの始めのとき
に、不純ガスの全てが完全に追い出されているため、超
高純度ガスＡは不純ガスの混入が無くて純度低下を起こ
さない。

上記の止め弁５の開閉作動は次のようになされる。止め
弁５を閉じる時には、第１閉鎖部材14のうちの少なくと
も閉鎖部分（ここではディスク15）を第１弁座10aへ向
けてほぼ垂直に移動させてその第１弁座10aに閉止接当
させる。これとは逆に、上記の止め弁５を開く時には、
上記の閉鎖部分15を第１弁座10aから遠ざかる方向へほ
ぼ垂直に移動させてその第１弁座10aから離間させる。

このように、止め弁５の開閉作動時には、第１閉鎖部材
14のうちの少なくとも閉鎖部分が第１弁座10aに対して
ほぼ垂直方向へ移動され、その第１閉鎖部材14を第１弁
室10の内壁面に強力に摺接させる必要がない。従って、
その摺接による微粉末の発生を大幅に抑制でき、超高純
度ガスＡの純度低下を確実に防止できる。

〈実施例〉 以下、この考案の実施例を第１図から第３図により説明
する。

第２図において、符号１はガス貯蔵容器で、このガス貯
蔵容器１内に超高純度ガスＡが圧縮充填され、また、ガ
ス貯蔵容器１の上部には超高純度ガスＡ取出し用の弁装
置２がねじ止めされている。この弁装置２の出口側と図
示しないユースポイントとがガス取出し導管３を介して
連結される。

上記弁装置２は、ガス貯蔵容器１に縦向き姿勢で取り付
けられて容器元弁とされる止め弁５と、この止め弁５に
横向き姿勢で取り付けられてガス取出し導管３内をパー
ジするパージ弁６と、同上止め弁５に取り付けられてガ
ス貯蔵容器１内の異常圧力を逃す安全弁７とで構成され
ている。

まず、上記止め弁５を主として第３図に基づいて説明す
る。

図中、符号９は止め弁５の弁箱で、この弁箱９の下部が
ガス貯蔵容器１の上部にねじ止めされる。上記弁箱９
は、軸心が縦向きでシリンダ状の第１弁室10を有し、こ
の第１弁室10の底壁に第１弁座10aが形成されている。

即ち、弁箱９の下部に、前記ガス貯蔵容器１内に連通す
る第１入口孔11が第１弁室10と同軸上に形成され、この
第１入口孔11の終端部が上記の第１弁室10の底壁に開口
される。また、弁箱９の上下方向中途部には軸心が横向
きの第１出口孔12が形成され、この第１出口孔12の始端
部12aが上記の第１弁室10の周壁下部に開口される。な
お、上記の第１入口孔11からは、前記安全弁７に連通す
る逃し孔7aが横向きに分岐されている（第１図にて図
示）。

上記の第１弁座10aを開閉自在に閉じるための第１閉鎖
部材である第１弁体14が第１弁室10に上下移動自在に設
けられ、この第１弁体14の下部と上記の第１弁室10の周
壁下部との間には環状のパージ路10bが形成されてい
る。また、上記の第１弁体14の下端には、前記の第１弁
座10aに押圧される閉鎖部分である弾性ディスク15が嵌
着される。そして、上記の第１弁体14の上部と弁箱９と
の間には圧縮ばね16が装着され、この圧縮ばね16によっ
て上記の第１弁体14が第１弁座10aから離れる方向に付
勢されている。

上記の第１弁体14の上面に接当すると共に第１弁室10を
気密状に仕切るダイヤフラム17が設けられる。このダイ
ヤフラム17は円板状に形成されており、その周縁部を弁
箱９に押圧する押え筒19が弁箱９の上部に内嵌される。
一方、弁箱９の上部外周には、押え筒19を上方側に押圧
する筒状の押えナット20が螺合され、この押えナット20
をねじ回し操作することによって弁箱９と押え筒19との
間にダイヤフラム17が挟み付けられている。

上記押えナット20に、ダイヤフラム17を下方に押圧する
弁棒22が螺合される。この弁棒22の上端にハンドル車23
が着脱自在に取り付けられると共に、同上弁棒22の下部
に押圧片24が取り付けられ、この押圧片24を介してダイ
ヤフラム17の径方向中央側を下方に押圧することが可能
とされる。また、第１出口孔12の終端部12bには出口ノ
ズル26が形成され、この出口ノズル26は継手27を介して
前記ガス取出し導管３に接続されている。

そして、ハンドル車23を回して上記押圧片24がダイヤフ
ラム17に向う方向に弁棒22を螺進させれば、ダイヤフラ
ム17を介して、圧縮ばね16の付勢力に抗して上記の第１
弁体14が下方に移動して、ディスク15が第１弁座10aに
押圧される（第３図中二点鎖線図示）。これによって第
１弁座10aが閉じられ、ガス貯蔵容器１内からの超高純
度ガスＡの供給が止められる。

一方、上記とは逆の方向に弁棒22を螺進させれば、圧縮
ばね16の付勢力によって第１弁体14がダイヤフラム17側
に向って上方に移動し、第１弁座10aが開かれる（第３
図中実線図示）。これによって、第１入口孔11と第１出
口孔12とが連通され、ガス貯蔵容器１からの超高純度ガ
スＡの供給が許容される（同図中一点鎖線矢印）。

次に、前記パージ弁６を主として第１図に基づいて説明
する。このパージ弁６は上記止め弁５とほぼ同様に構成
されている。

図中、符号29はパージ弁６の弁箱で、この弁箱29は、前
記の出口ノズル26と向い合う位置で止め弁５の弁箱９に
継目なしで一体的に形成されている。また、そのパージ
弁６の第２弁室30の軸心は前記の第１出口孔12の軸心と
ほぼ同軸上に設けられ、この第２弁室30の底壁に第２弁
座30aが形成される。即ち、上記の第２弁室30の周壁
に、パージ用ガスＢのパージ用入口孔31の終端部が開口
される。また、前記の第１弁室10と上記の第２弁室30の
両室同士を連通するパージ用出口孔32が前記の第１出口
孔12とほぼ同軸上に設けられる。このパージ用出口孔32
の始端部32aが第２弁室30の底壁に開口されるととも
に、その終端部32bが第１弁室10の周壁に開口されてい
る。

上記の第２弁室30に、第２閉鎖部材である第２弁体34と
ディスク35と圧縮ばね36とダイヤフラム37が装着され、
このダイヤフラム37が押え筒39と押えナット40を介して
弁箱29に取り付けられている。符号42は弁棒で、符号43
は押圧片である。また、上記パージ用入口孔31の始端部
にはパージノズル45が形成され、このパージノズル45
は、継手46とパージ用導管47を介してパージ用ガスＢの
貯蔵容器に接続されている。

そして、止め弁５からハンドル車23を取り外してこのハ
ンドル車23をパージ弁６の弁棒42に取付け、押圧片43が
ダイヤフラム37に向う方向に弁棒42を螺進させれば、第
２弁座30aが閉じられてパージ用ガスＢの供給が止めら
れる（第１図および第３図中二点鎖線図示）。

一方、上記とは逆の方向に弁棒42を螺進させれば、圧縮
ばね36の付勢力によって第２弁体34がダイヤフラム37側
に向けて摺動し、上記の第２弁座30aが開かれる（同第
１図および第３図中実線図示）。これによって、パージ
用入口孔31とパージ用出口孔32とが連通され、パージ用
ガスＢが上記パージ用出口孔32を介して前記の第１弁室
10内へ流入することが許容される（同図中実線矢印）。

上記構成の弁装置２では次のような切り換え操作がなさ
れる。即ち、超高純度ガスＡの供給時には、止め弁５が
開、かつ、パージ弁６が閉に操作される。そして、超高
純度ガスＡは、第１入口孔11、第１弁室10、第１出口孔
12の経路でガス取出し導管３に圧送される（第１図およ
び第３図中一点鎖線矢印）。これに対して、パージ用ガ
スＢのパージ作業時には、止め弁５が閉、かつ、パージ
弁６が開に操作される。そして、パージ用ガスＢは、パ
ージ用入口孔31、第２弁室30、パージ用出口孔32、第１
弁室10のパージ路10b、第１出口孔12の経路でガス取出
し導管３に圧送される（第１図および第３図中実線矢
印）。

この場合、第１出口孔12の始端部12aとパージ用出口孔3
2の終端部32bとを第１弁室10の軸心に対して対称な位置
に配設したため、パージ用ガスＢが上記の第１弁室10内
で偏流することは抑制される。その結果、その第１弁室
10内のパージはより効果的になされる。

なお、上記の実施例では、止め弁５の弁箱９に対してパ
ージ弁６の弁箱29を一体的に形成するとしたが、これに
代えて、その弁箱９とは別体にパージ弁６の弁箱29を設
けて、これを止め弁５の弁箱９に対して気密状にねじ止
め固定してもよい。また、止め弁５の第１出口孔12とパ
ージ弁６のパージ用出口孔32とをほぼ同軸上に設けると
したが、これに代えて、上記の第１出口孔12の軸心に対
してパージ用出口孔32の軸心が所定の角度で交わるよう
に、そのパージ用出口孔32の終端部32bを前記の第１弁
室10に開口させてもよい。さらに、この終端部32bが第
１弁室10の周壁上部に開口されるようにパージ弁６を配
設してもよい。

〈考案の効果〉 本考案は、上記のように構成され、作用する事から次の
効果を奏する。

イ．不純ガスのパージ作業時には、パージ用ガスが、パ
ージ用出口孔から第１弁室と第１出口孔とガス取出し導
管とを順に通って、これら第１弁室と第１出口孔及びガ
ス取出し導管内に溜っていた不純ガスを完全に追い出す
ので、不純ガスのパージ作業終了後の超高純度ガスの取
出し始めのときに、取出される超高純度ガスは不純ガス
が混入しないため純度低下が起らない。

さらに、使用する超高純度ガスが反応性、腐食性、ある
いは毒性を有する場合でも、本考案の弁装置を用いれ
ば、この種のガスの使用終了後に、弁装置からユースポ
イント部に至るまでの配管系内をパージ用ガスによって
完全にパージできることになる。この結果、配管内面が
侵されたり、あるいは、この配管内面に反応生成物が推
積したりすることによる配管系の性能劣化を完全に防ぐ
ことができ、また、有毒ガスのリークによる危険なども
まったく無くなる。

ロ．例えば第１図に示すように、パージ弁の弁箱が止め
弁の弁箱に固設されるので、第４図に示す従来例の出口
管59及びチーズ60を省略する事ができ、その配管の構造
も作業も簡略化する事ができる。

ハ．上記従来例の出口管59及びチーズ60を省略できた分
だけ、管接続部の数が３乃至４箇所減るので、その管接
続部から超高純度ガスが漏洩したり外気が侵入したりす
るのを無くす事ができる。

ニ．止め弁の開閉作動時には、第１閉鎖部材のうちの少
なくとも閉鎖部分を第１弁座に対してほぼ垂直方向へ移
動させればよく、その第１閉鎖部材を第１弁室の内壁面
に強力に摺接させる必要がないので、その摺接による微
粉末の発生を大幅に抑制できる。その結果、超高純度ガ
スの純度低下を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はこの考案の実施例を示し、第１図
は、弁装置の横断面図を示し、第２図のＩ−Ｉ線矢視拡
大断面図、 第２図は、弁装置の取付状態を示す側面視部分断面図、 第３図は弁装置の縦断面図で、 第４図は従来例の弁装置を示す模式図である。 １……ガス貯蔵容器、３……ガス取出し導管、５……止
め弁、６……パージ弁、９……弁箱、10……第１弁室、
10a……第１弁座、10b……パージ路、11……第１入口
孔、12……第１出口孔、14……第１閉鎖部材（第１弁
体）、29……弁箱、32……パージ用出口孔、Ｂ……パー
ジ用ガス。

フロントページの続き (72)考案者 菅野 洋一 宮城県仙台市堤町１丁目12番１号 株式会 社本山製作所内 (72)考案者 米沢 慶多朗 兵庫県宝塚市中山五月台３丁目24−７ (72)考案者 大長 則雄 兵庫県尼崎市下坂部４丁目６番１号 株式 会社ネリキ内 (72)考案者 新田 次郎 兵庫県尼崎市下坂部４丁目６番１号 株式 会社ネリキ内 (72)考案者 宮崎 功司 兵庫県尼崎市下坂部４丁目６番１号 株式 会社ネリキ内 (72)考案者 三好 肇 兵庫県尼崎市下坂部４丁目６番１号 株式 会社ネリキ内 (56)参考文献 特公 昭58−48799（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス貯蔵容器（１）の止め弁（５）とガス
   取出し導管（３）内にパージ用ガス（Ｂ）を導入するパ
   ージ弁（６）との組み合わせからなるガス貯蔵容器内の
   超高純度ガス取出し用弁装置において、 上記パージ弁（６）の弁箱（29）を上記の止め弁（５）
   の弁箱（９）に固設し、 上記の止め弁（５）は、第１入口孔（11）を第１弁座
   （10a）と第１弁室（10）とを経て第１出口孔（12）に
   連通して構成するとともに、その第１弁室（10）に設け
   た第１閉鎖部材（14）のうちの少なくとも閉鎖部分を上
   記の第１弁座（10a）に対してほぼ垂直方向へ開閉作動
   可能に構成し、 前記のパージ弁（６）のパージ用出口孔（32）を上記の
   第１出口孔（12）へ連通させるパージ路（10b）を、上
   記の第１弁室（10）の内部に設けた、ことを特徴とする
   ガス貯蔵容器内の超高純度ガス取出し用弁装置。
2. 【請求項２】前記パージ弁（６）の前記の弁箱（29）
   を、前記の止め弁（５）の前記の弁箱（９）に継目なし
   で一体に形成して構成した、実用新案登録請求の範囲第
   １項に記載したガス貯蔵容器内の超高純度ガス取出し用
   弁装置。
3. 【請求項３】前記パージ弁（６）の前記の弁箱（29）
   を、前記の止め弁（５）の前記の弁箱（９）に対して別
   体に形成して保密状に固定した、実用新案登録請求の範
   囲第１項に記載したガス貯蔵容器内の超高純度ガス取出
   し用弁装置。
4. 【請求項４】前記のパージ路（10b）を前記の第１弁室
   （10）とほぼ同軸上で環状に形成した、実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載したガス貯蔵容器内の超高純度ガ
   ス取出し用弁装置。