JPH07178377A - ボンベ洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人的労力を用いないで、効率よく安全にボン
ベを洗浄する。 【構成】 洗浄するボンベ１を、水平に設置した回転軸
４にボンベの中心軸が垂直になるように固定する。ボン
ベに洗浄液を注入して密閉し、密閉したボンベを回転し
て内部を洗浄した後、洗浄液を排出する。この操作を数
回繰返し、さらに脱イオン水などで数回洗浄し、乾燥し
て洗浄を終える。操作の自動化が容易であって、ジボラ
ン用ボンベなどの安全上の問題がある上、ボンベ内壁に
洗浄しにくい物質が付着しやすい洗浄に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボンベの洗浄方法およ
び洗浄装置に関する。詳しくは、ボンベ内に、繰返し洗
浄液を注入し排出して、ボンベを洗浄する方法および洗
浄装置であって、半導体製造用ガスを充填するボンベな
どの、高度の洗浄に好適である。

【０００２】

【従来の技術】ボンベの洗浄は、ボンベを解放状態にし
て行うのが一般的で、具体的には、洗浄液のプールにボ
ンベを浸漬する方法、ボンベを逆さにして小鉄球などを
入れ、蒸気を下から吹込んで内部を洗浄する方法などが
実施されている。また、ボンベを密閉状態にして洗浄す
る方法も実施されており、内容物がガスまたは揮発性液
体の場合には、ボンベ内を繰返し高真空にして内容物を
排出する方法が、内容物が不揮発性液体の場合には、ボ
ンベ内に洗浄液を注入して水平、かつ平行に設置した２
本の回転ローラの間に寝かせ、ボンベの中心軸を軸とし
て回転して洗浄する方法が実施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の洗浄方法のう
ち、ボンベ内に洗浄液を注入し、密閉して回転洗浄する
方法は、比較的安全で適用範囲が広く、装置が簡単、か
つ、狭い場所で多くのボンベを洗浄できるので、広く用
いられている。しかし、従来は、洗浄液の注入、ボンベ
の密閉、洗浄液の排出などの作業の多くを人的労力に頼
っていた。ところで、半導体の製造に使用するガスの中
には、保管中や使用中にボンベ内で重合物が生成しやす
いものがある。たとえば、ジボラン用ボンベ内では、デ
カボランなどを生成していることがあるので、ジボラン
の再充填に際してはこれらの生成物を完全に除去し、半
導体の品質に影響しないように洗浄する必要がある。し
かも、デカボランは猛毒である上、強固にボンベ壁に付
着するので、その洗浄操作を人的労力に頼るのは大いに
問題がある。そこで、本発明者は、このようなボンベを
可能な限り人的労力を用いないで、効率よく安全に洗浄
する方法および洗浄装置の提供を課題に研究した結果、
本発明を完成した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明
の、洗浄するボンベに洗浄液を注入して密閉し、密閉し
たボンベを、ボンベの中心軸と交差する軸を回転軸とし
て回転した後、ボンベ内の洗浄液を排出してボンベ内を
洗浄することを特徴とする、ボンベ洗浄方法によって解
決することができる。ボンベの中心軸と回転軸との交差
角度は、９０〜１５度が好ましい。

【０００５】また、本発明の、回転軸と、１本または複
数本のボンベを、回転軸にボンベの中心軸と回転軸の軸
心とが交差するように固定する手段と、固定したボンベ
内に流体を注入し排出するために、ボンベのガス供給口
に接続することのできる、回転軸に取付けられた洗浄用
配管と、洗浄用配管と、前記の流体を供給し、および排
出する用役配管とを連通して接続することのできる管結
合継手と、から構成され、用役配管、管結合継手および
洗浄用配管を通して、ボンベ内に流体を注入し、ボンベ
内から流体を排出し、かつ、ボンベを回転してボンベ内
を洗浄することを特徴とする、ボンベ洗浄装置を利用す
ることによって解決される。そして、管結合継手に、回
転管と固定管とをシールして連結するロータリジョイン
トなどの、回転軸シール手段を用いた継手を使用するこ
とにより、回転を停止してボンベ内の流体を供給、排出
する都度、洗浄用配管と用役配管とを連結したり、外し
たりする等の繁雑な操作が不要となり、効率的に洗浄を
行うことが可能となる。

【０００６】さらに、前記のボンベ洗浄方法またはボン
ベ洗浄装置においては、好ましくは、回転軸を水平にし
て設置する。そして、水平に設置した回転軸とボンベの
中心軸とを垂直（９０度）ないし１５度に、好ましくは
垂直ないし４５度に、さらに好ましくは、垂直に交差さ
せる。安定回転が容易になり、洗浄効果が大になるから
である。また、回転軸と各ボンベの重心とが同一線上に
なるようにボンベを固定すれば、回転振れを防止できて
好ましい。また、前記の回転軸に中空軸を用い、管結合
継手と洗浄用配管とを、回転軸の中空部を介し、連通し
て接続させておけば、装置の構造が合理的になって好ま
しい。また、中空回転軸を多層構造とし、洗浄液などと
水蒸気とを別の配管ルートから供給すれば、ボンベを加
熱することもできる。

【０００７】

【実施態様例と作用】本発明のボンベ洗浄方法および洗
浄装置を、実施態様例を示す図面を参照しつつ、具体的
に説明する。図１は、本発明のボンベ洗浄装置の一例の
概略正面図であって、本発明のボンベ洗浄方法に好まし
く使用することができる。本発明においては、同時に洗
浄するボンベは、１本であっても複数本であっても差支
えない。洗浄するボンベの種類、材質、寸法などに特段
の制限はない。たとえば、クロムモリブデン鋼、マンガ
ン鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルめっき鋼
などのボンベや、表面研磨クリーンボンベ、６４Ｍ対応
超クリーンボンベなどに使用できる。また、一般的に
は、内容積が１〜５００リットルのボンベの洗浄に好ま
しく、とくに、１０〜５０リットルのボンベを洗浄する
のに好適である。

【０００８】さて、本発明では、通常、まず、１本また
は複数本のボンベ１を、ボンベを固定する手段によって
回転軸に固定する。本実施態様例では、複数のボンベ１
を、それぞれ回転軸に取付けた固定台２に載せ、固定用
金具３をボンベ１の上部と下部とに当てがって回転軸に
固定する。その際、ボンベ１を、ボンベ１の中心軸と回
転軸４の軸心とが交差するように固定する。交差する位
置が、それらの軸の延長線上であってもよい。このよう
に固定し、回転軸４を回転してボンベ１を回転させれ
ば、ボンベ１内に注入した洗浄液がボンベ１の中心軸方
向に循環し、内部を効果的に洗浄することができる。最
も好ましくは、回転軸４を水平に設置し、かつ、回転軸
４に対しボンベ１の中心軸が垂直になるようにボンベ１
を固定する。こうすれば、ボンベ１の回転バランスを保
持しやすく、ボンベ１内の洗浄液の中心軸方向への移動
速度が増大し、大きな洗浄効果を得られるからである。
また、ボンベ１を容易に逆さにできるので、ボンベ１内
を減圧して洗浄液などを吸込ませ、ボンベ１内に注入す
るにも、加圧気体を送入してボンベ１内の液体を排出さ
せるにも効率的である。しかし、本発明では、水平に設
置した回転軸とボンベの中心軸との交差角度は、垂直に
限られるものではなく、好ましくは、垂直（９０度）な
いし１５度の範囲内に、より好ましくは垂直ないし４５
度の範囲内にするとよい。ボンベの回転面を水平面に一
致させるのは、洗浄効果が劣るので好ましくない。回転
軸４の回転手段に制限はなく、本実施態様例では、減速
機５を介して電動機６に連結させている。

【０００９】ボンベの固定に際しては、回転時の振れの
発生を防止するため、通常、回転軸４の軸心と回転物の
重心とが同一線上になるように調整する。固定台２など
の回転バランスが保たれていれば、回転軸４と各ボンベ
１の重心とが同一線上になるようにボンベ１を固定すれ
ばよい。重心の位置を調整するために、固定用金具３に
は、たとえば、ねじなどによってボンベ１の位置をスラ
イドできるようにしておくことが好ましい。また、ボン
ベを固定台にバンドなどで緊結し、固定台の位置を調整
できるようにしてもよいし、適当なバランサを用いて回
転バランスを維持することもできる。しかし、ボンベ
は、ほとんどが規格で統一されているので、あらかじめ
その重心の位置を求めておけば、一々重心の位置を求め
たり、固定する位置を調整する必要を省くことができ
る。同時に複数のボンベを洗浄する場合には、通常、ボ
ンベの中心軸を相互に平行にして固定する。複数のボン
ベが、同じ条件で洗浄作用を受けられるようにするため
である。しかし、ボンベが小さい場合などでは、たとえ
ば、回転軸を中心に放射線状に固定することもできる。
本実施態様例では、ボンベ１を１本づつ固定台２で固定
しているが、予め複数のボンベを並べ一体にして固定し
たケージ、いわゆるカードルをそのまま固定することも
できる。

【００１０】さらに、ボンベ１内に流体を注入し、ある
いは注入した流体を排出するために、各ボンベのガス供
給口７に接続することのできる洗浄用配管８を、回転軸
４に取付けておく。洗浄用配管８は、ボンベ１に注入す
る流体を供給し、ボンベ１内の流体を排出する用役配管
１０と、管結合継手９を介して連通可能にしておく。用
役配管１０は、通常、洗浄液の供給配管１１、イオン水
の供給配管１２、加圧窒素配管１３などの洗浄に使用す
る流体の配管、ボンベ内を真空にするための真空配管１
４などに、それぞれの閉止弁１５を介して接続されてい
る。洗浄操作に必要な各種の流体をボンベ１に供給し、
排出するための洗浄用配管８、管結合継手９および用役
配管１０は、装置構造を簡素にするために、通常１系統
で構成され、各流体の移動に共用される。回転中のボン
ベ１は、個別に、または複数個を纏めて閉止弁１５およ
び１６を操作して密閉され、流体の供給、排出は原則的
にボンベの停止時に行う。したがって、洗浄用配管８と
用役配管１０とは、停止時に連結できればよく、公知の
簡易なワンタッチ式の管結合継手を用いることができ
る。しかし、洗浄液の入替えなどの度に、両方の配管を
相互に着脱しなければならない繁雑さがあるので、回転
する洗浄用配管８と、回転しない用役配管１０とを常時
連通して接続することのできる、ロータリジョイントな
どの回転軸シール手段を用いた継手を管結合継手９に使
用すると、その繁雑さが解消されて好ましい。

【００１１】また、回転軸４に中空軸を用い、管結合継
手９と洗浄用配管８とを、回転軸４の中空部１７を介
し、連通して接続させておけば、装置構造が簡素化され
て好ましい。洗浄用配管８は、通常、主管から各ボンベ
１に枝分かれし、それぞれ閉止弁１６が取り付けられて
いる。

【００１２】さて、洗浄操作に先立ち、ガス供給口７
に、洗浄用配管８を接続する。そして、洗浄用配管８を
通してボンベ１内に洗浄液を注入する。具体的には、回
転軸４を回転してガス供給口７を下端の位置に移動し、
用役配管１０、管結合継手９および洗浄用配管８を通し
ボンベ１内を減圧にしておいて、洗浄液を吸引させる。
洗浄液を下方から注入すると、静電気の発生を防止でき
るので好都合である。注入する洗浄液の量は、ボンベ容
量の１／３〜２／３が適量であるが、この範囲に限られ
ない。洗浄液を注入し終えたら、閉止弁１５および１６
を用いてボンベ１を密閉する。

【００１３】使用する洗浄液の種類は、ボンベの内容
物、材質などを考慮して選択すればよい。たとえば、ジ
ボラン用のボンベを洗浄する場合には、水、アルカリ
（塩）水溶液、アルコール水溶液、過マンガン酸カリ水
溶液などから選択した洗浄水を、適宜に組合わせて順次
使用するとよい。

【００１４】次に、電動機６を始動してボンベ１を回転
し、洗浄を始める。回転速度は、一義的に定まらず、ボ
ンベ１の寸法や内容物によって適当な速度があるが、通
常、回転によって生ずる遠心力が重力の０．３〜０．８
倍程度、回転数は１０〜８０ｒｐｍ程度が好適である。
所定の時間、ボンベ１を回転した後、ガス供給口７を下
端にして回転を停止する。ボンベ１内を窒素などの気体
で一旦加圧した後、放圧し、ガス供給口７から内部の洗
浄液を洗浄液排出用配管１８より排出させる。用役配管
１０側に切替弁１５を設けておけば、洗浄液、加圧窒素
などの注入や排出、内容物の充填などを共用することが
できる。洗浄液の排出を終了したら、次の洗浄のために
新たに洗浄液を注入し、同じ操作を繰返す。この操作は
必要があれば何回繰返してもよく、また洗浄液の種類を
変えてもよい。一回の回転時間や繰返しの回数は、洗浄
するボンベ１の条件によって大きく異なり、一般に、経
験的に決定する。洗浄液による洗浄を終えた後、通常、
最後に脱イオン水で同様の洗浄操作を５〜１０回繰返
し、その後、水蒸気、空気、窒素などを用いてボンベ内
部を乾燥する。

【００１５】前記の一連の操作は、マイクロコンピュー
タや自動制御弁などを用いて、要すればボンベの搬送、
ボンベ洗浄装置への固定、離脱を含めて、自動化するこ
とも容易である。また、たとえば、多層構造の中空回転
軸を用いて、洗浄液と水蒸気とを別の配管ルートから供
給すれば、ボンベの周囲に水蒸気加熱管を設け、加熱状
態で洗浄することができる。さらに、ボンベ洗浄装置に
洗浄したボンベを固定したままで所要のガスや揮発性液
体を充填することも可能である。

【００１６】

【実施例】次に、図１に示したのと同様の装置を用い、
本発明のボンベ洗浄方法により、同時に３本のジボラン
ガスのボンベを洗浄したので、その内容を説明する。ボ
ンベ洗浄装置を中空回転軸を水平に設置し、洗浄用配管
と用役配管とはロータリジョイントで連結した。また、
弁の開閉や回転操作の制御にはマイクロコンピュータを
利用した。まず最初に、４５リットルの使用済みジボラ
ンガスボンベを３本、ボンベの中心軸が回転軸に対して
垂直になるように固定台に固定した。その際、固定用金
具を調整して、各ボンベの重心の位置が回転軸上になる
ように固定し、さらに、各ボンベのガス供給弁に洗浄用
配管を接続した。

【００１７】次に、ボンベのガス供給弁を下端に移動し
て一旦、ボンベ内を真空状態にした後、洗浄液供給配管
から各ボンベに２５リットルの洗浄液を吸い込ませた。
洗浄液には、４５重量％イソプロパノール水溶液を使用
した。この状態で、ボンベを１時間、４０ｒｐｍで回転
させた。回転後、ガス供給口を下端にしてボンベを停止
し、約３ｋｇ／ｃｍＧの窒素をボンベに送入し、ボンベ
内を加圧状態にした。そして、ボンベを放圧し、窒素の
圧力を利用して内部の洗浄液を洗浄液排出用配管を通
し、系外に排出し、第１回目の洗浄を終えた。再度ボン
ベのガス供給弁を下方にしてボンベ内を真空状態にし、
上記の１連の操作を３回繰返した。

【００１８】さらに、洗浄液を脱イオン水に代えて同様
の洗浄操作を１０回繰返した。ただし、この場合には、
１回の回転時間を２０分にした。その後、蒸気と窒素と
をそれぞれ交互に３回づつボンベ内に吹込んで洗浄し、
ボンベ内を乾燥させた。

【００１９】乾燥後、各ボンベ内のガスを採取し、炎色
分析装置を用いて分析したが、いずれのボンベからもジ
ボランおよびデカボランは検出されず、かつ、十分に再
使用できる状態に洗浄されていた。

【００２０】

【発明の効果】本発明を利用すれば、少なくともボンベ
の固定、およびボンベに洗浄用配管を接続する作業以外
は、簡単な装置を用い、原則的に人手によることなく、
複数のボンベの洗浄を経済的に連続自動化することがで
きる。用役配管と洗浄用配管との管結合継手に、回転軸
シール手段を用いた継手、たとえばロータリジョイント
を使用すれば、さらに合理的に自動化が可能になる。ま
た、ボンベを密閉して洗浄できるので、ボンベ内に危険
な物質や毒性の高い物質が残存している場合にも、安全
に洗浄することができる。さらに、ボンベ内に注入した
洗浄液が、ボンベの中心軸方向に長い距離を高速で移動
するので、洗浄効率が従来の方法に較べて向上し、使用
する洗浄液量を節減し、かつ、洗浄時間を短縮すること
が可能であるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のボンベ洗浄装置の概略正面図。

【符号の説明】 １：ボンベ ２：固定台 ３：固定用金具 ４：回転軸 ５：減速機 ６：電動機 ７：ガス
供給口 ８：洗浄用配管 ９：管結合継手 １０：用役配管 １１：洗浄液の供給配管 １２：イオン水の供給配管 １３：加圧窒素配管 １４：真空配管 １５，１
６：閉止弁 １７：中空部 １８：洗浄液排出用配管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄するボンベに洗浄液を注入して密閉
   し、密閉したボンベを、ボンベの中心軸と交差する軸を
   回転軸として回転した後、ボンベ内の洗浄液を排出して
   ボンベ内を洗浄することを特徴とする、ボンベ洗浄方
   法。
2. 【請求項２】ボンベの中心軸と回転軸との交差角度が、
   ９０〜１５度であることを特徴とする、請求項１に記載
   のボンベ洗浄方法。
3. 【請求項３】回転軸４と、 １本または複数本のボンベ１を、回転軸にボンベの中心
   軸と回転軸の軸心とが交差するように固定する手段と、 固定したボンベ内に流体を注入し排出するために、ボン
   ベのガス供給口７に接続することのできる、回転軸に取
   付けられた洗浄用配管８と、 洗浄用配管と、前記の流体を供給し、および排出する用
   役配管１０とを連通して接続することのできる管結合継
   手９と、から構成され、 用役配管、管結合継手および洗浄用配管を通して、ボン
   ベ内に流体を注入し、ボンベ内から流体を排出し、か
   つ、ボンベを回転してボンベ内を洗浄することを特徴と
   する、ボンベ洗浄装置。
4. 【請求項４】ボンベの中心軸と回転軸の軸心との交差角
   度が、９０〜１５度であることを特徴とする、請求項３
   に記載のボンベ洗浄装置。
5. 【請求項５】前記の管結合継手に、回転軸シール手段を
   用いた継手が用いられていることを特徴とする、請求項
   ３または４に記載のボンベ洗浄装置。