| 【発明の名称】 |
ガスボンベとガス配管との接続機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 晃
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| 【要約】 |
【課題】ガスボンベとガス配管との接続部からのガス漏れを確実にかつ容易に検出できるようにしたガスボンベとガス配管との接続機構を提供する。
【解決手段】本接続機構４０は、特殊高圧ガスボンベ１０のガス出口ノズル１６にガス配管２６を接続する機構であって、窒素ガスの供給手段及び圧力検出手段として、窒素ガス流路４２と、窒素ガス流路に窒素ガスを分配する分配リング４４と、分配リングに窒素ガスを供給する窒素ガス配管４６と、窒素ガス配管内の窒素ガス圧力を計測し、圧力計測値を出力する圧力計４８とを備える。窒素ガス流路は、ガス配管の周方向に９０°間隔の配置で管壁内を長手方向に貫通させて４本の流路である。カラー座金５０は、中央にガス配管と連通する開口２９を有する突出部３２と、突出部と環状溝３６との間の内側環状面５２と、環状溝から外方に延在し、内側環状面より高低差（Ｈ）０．０５ｍｍだけ低くなっている外側環状面５４とを有し、内側環状面５２がパッキン当たり面として機能する。環状溝には、窒素ガス流路のガス出口５６が設けてある。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガスボンベのガス出口ノズルのパッキン当たり面に対面するパッキン当たり面を先端環状面に有し、前記二つのパッキン当たり面の間にパッキンを介在させてガス出口ノズルにネジ結合する口金を備え、口金を介してガス出口ノズルにガス配管を接続するようにしたガスボンベとガス配管の接続機構において、口金の先端環状面が、パッキン当たり面として機能する内側環状面と、内側環状面に対して低くなるように段差を付けた外側環状面とに区分され、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線近傍にガス出口を有する不活性ガス流路が、ガス配管の管壁内に長手方向に延在し、不活性ガス流路には、不活性ガスの圧力を計測する圧力計を備え、不活性ガスを供給する不活性ガス管が接続されていることを特徴とする、ガスボンベとガス配管との接続機構。
【請求項２】 圧力計は、常時、不活性ガスの圧力を計測し、所定範囲以上の圧力変動が生じたときには、その旨の信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の、ガスボンベとガス配管との接続機構。
【請求項３】 不活性ガス流路は、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線に沿って境界線の近傍に離隔して複数個のガス出口を有することを特徴とする請求項１に記載の、ガスボンベとガス配管との接続機構。
【請求項４】 環状溝が、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線に沿って設けてあることを特徴とする請求項１に記載の、ガスボンベとガス配管との接続機構。
【請求項５】 不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の、ガスボンベとガス配管との接続機構。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスボンベとガス配管との接続機構に関し、更に詳細には、ガス漏れ検出が容易な構成を備えた、ガスボンベとガス配管との接続機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工場では、種々のガスを使ったプロセッシングを行って、半導体装置を製造している。例えば、成膜工程では、アルシン、ホスフィン、シラン等のかなり危険なガスを使って半導体層を基板上に成膜したり、ドライエッチング工程では、塩素ガス等の危険なガスをエッチングガスとして使用し、エッチングしている。また、イオン注入工程で、砒素を含むガスを使うこともある。このようなガスは、通常、工場のガス貯蔵所に集積されている特殊高圧ガスボンベに高圧下で貯蔵されていて、必要に応じて工場のガス供給系統を通して減圧され、所要場所に供給されている。特殊高圧ガスボンベは、通常、特殊な口金を有する接続機構を介してガス供給系統のガス配管に接続されている。
【０００３】ここで、図５から図８を参照して、特殊高圧ガスボンベのガス出口とガス配管とを口金を介して接続する接続機構の構成を説明する。図５は特殊高圧ガスボンベのガス出口部に口金を介してガス配管を接続した接続機構の構成を示す斜視図、図６は口金の分解図、図７はカラー座金の長手方向部分断面図、及び図８は図７の矢視Ｉ−Ｉのカラー座金の正面図である。特殊高圧ガスボンベ１０とガス配管２６とを接続する従来の接続機構１は、図５に示すように、口金ナット３０等の接続部品の集合体からなる口金のみの簡単な機構である。
【０００４】特殊高圧ガスボンベ１０は、図５に示すように、開閉弁（ボンベ元栓）１２を備えたガス出口部１４を上部に有し、ガス出口部１４を介してガスを流出させている。開閉弁１２を下方に締め込むと、ガス出口部１４は閉止され、開閉弁１２を上方に緩めると、ガス出口部１４は開放される。ガス出口部１４は、開閉弁１２の動作方向に直交する方向にガス出口ノズル１６を備え、そこからガスを流出させる。ガス出口ノズル１６は、図６に示すように、ノズル外壁に沿ってネジ山１８を備え、先端面にパッキン当たり面２０を有し、ガス漏れを防ぐために、環状のパッキン（ガスケット）２２及び口金２４を介してガス配管２６に接続される。
【０００５】口金２４は、ガス配管２６の端部に接合され、パッキン２２を介して、パッキン当たり面２０と面接触するカラー座金２８と、ガス出口ノズル１６のネジ山１８に対応するネジ溝（図示せず）を内壁に有し、ガス配管２６に沿って自在に摺動して、カラー座金２４を覆うようにしてガス出口ノズル１６とネジ結合する口金ナット３０との集合として構成されている。カラー座金２８は、図７及び図８に示すように、ガス配管２６に連通す開口２９を有し、パッキン２２の中央孔を貫通してガス出口ノズル１６内に貫入する突出部３２を中央部に備え、突出部３２を環状に取り囲む先端環状面をパッキン当たり面３４とし、かつパッキン当たり面３４には環状の溝３６を有する。
【０００６】特殊高圧ガスボンベ１０のガス出口部１４にガス配管２６を接続する際には、図６に示すように、ガス出口ノズル１６のパッキン当たり面２０上にパッキン２２を置き、カラー座金２８の突出部３２をパッキン２２の中央孔に貫通させつつパッキン当たり面３４をパッキン２２に面接触させ、口金ナット３０をガス配管２６に摺動させてガス出口ノズル１６に締め込んで口金２４を装着する。口金ナット３０を締め込むことにより、ガス出口ノズル１６のパッキン当たり面２０とカラー座金２８のパッキン当たり面３４とが、パッキン２２を介してガス気密性を維持して密着する。
【０００７】以上の説明から判るように、特殊高圧ガスボンベ１０のガス出口部１４とガス配管２６とをガス気密的に接続するには、パッキン２２の働きが重要であって、そのためには、性能が劣化していない新しいパッキンを正しく装着しなければならない。そこで、製造工場では、ガスの使用に伴いガス圧力の低下した特殊高圧ガスボンベを十分なガス圧力の特殊高圧ガスボンベに交換する度に、パッキンを取り替えていることにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、作業者が、十分な注意を払って、特殊高圧ガスボンベの取り替え作業を行っているものの、現実には、パッキンの装着具合が悪かったり、口金ナットの締め込みが不足したり、更には作業者がパッキンを付け忘れてしまうこともある。このままでは、ガスが口金から漏れ出し、危険な事態を招きかねない。しかし、口金部分を見ただけでは、これらの接続不具合を検出することはできない。そこで、従来は、ヘリウム等のガスを使って口金部分を加圧することによりガスリークを検出する等の種々の方法で口金部分のリークチェックを行っているが、完全なチェックを行うことが難しく、しかもチェックに相当の時間、例えば特殊高圧ガスボンベの口金一個に付き約１時間を要するという問題があった。また、常時、リークを監視することができないという問題があった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、ガスボンベとガス配管との接続部からのガス漏れを確実にかつ容易に検出できるようにしたガスボンベとガス配管との接続機構を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明に係るガスボンベとガス配管との接続機構は、ガスボンベのガス出口ノズルのパッキン当たり面に対面するパッキン当たり面を先端環状面に有し、前記二つのパッキン当たり面の間にパッキンを介在させてガス出口ノズルにネジ結合する口金を備え、口金を介してガス出口ノズルにガス配管を接続するようにしたガスボンベとガス配管の接続機構において、口金の先端環状面が、パッキン当たり面として機能する内側環状面と、内側環状面に対して低くなるように段差を付けた外側環状面とに区分され、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線近傍にガス出口を有する不活性ガス流路が、ガス配管の管壁内に長手方向に延在し、不活性ガス流路には、不活性ガスの圧力を計測する圧力計を備え、不活性ガスを供給する不活性ガス管が接続されていることを特徴としている。
【００１１】本発明では、口金の先端環状面が、パッキン当たり面として機能する内側環状面と、内側環状面に対して低くなるように段差を付けた外側環状面とに区分され、不活性ガスを流す不活性ガス流路のガス出口が、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線近傍に設けられている。そこで、パッキンの装着を忘れたり、パッキンの装着具合が悪かったり、或いは口金の締め込み具合が悪かったりした場合には、不活性ガスがガス出口から外側環状面とガスボンベのガス出口ノズルのパッキン当たり面との間を通って漏出する。その結果、不活性ガス流路内の不活性ガスの圧力が、不活性ガスの供給圧力より低下するので、不活性ガス流路内の不活性ガスの圧力を圧力計で監視することにより、ガスボンベとガス配管との間の接続部からのガスリークを検出することができる。本発明は、ガスボンベの種類、ガスボンベに貯蔵するガスの種類に限らず、適用でき、しかも既存の口金を改造することにより、適用することができる。
【００１２】好適には、圧力計は、常時、不活性ガスの圧力を計測し、所定範囲以上の圧力変動が生じたときには、その旨の信号を出力する。これにより、遠隔的にガスリークを検出することができる。また、不活性ガス流路は、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線に沿って境界線の近傍に離隔して複数個のガス出口を有するようにする。これにより、パッキン当たり面の全面にわたり、ガスリークを確実に検出することができる。不活性ガスは、安全で、かつガス配管に対する腐食性が低いガスである限り、その種類には制約はないが、経済性の点から、窒素ガスが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例本実施形態例は、本発明に係るガスボンベとガス配管との接続機構の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のガスボンベとガス配管との接続機構の構成を示す斜視図、図２はカラー座金の構成を示す長手方向部分断面図、及び図３は図２の矢視II−IIのカラー座金の正面図である。図１から図３に示す部品、部位のうち図５から図８に示すものと同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施形態例のガスボンベとガス配管の接続機構（以下、簡単に接続機構と言う）４０は、従来の口金による接続機構を改良して、前述した特殊高圧ガスボンベ１０とガス配管２６との接続機構に適用したものであって、図１から図３に示すように、カラー座金の構成を除いて従来の口金と同じ構成の口金を備え、またカラー座金にガス配管を介して窒素ガスを供給する手段及び窒素ガスの圧力検出手段を設けたことを除いて、従来の接続機構と同じ構成を備えている。
【００１４】上述のように、本実施形態例の接続機構４０は、特殊高圧ガスボンベ１０のガス出口ノズル１６にガス配管２６を接続する機構であって、窒素ガスの供給手段及び圧力検出手段とを備えている。窒素ガスの供給手段及び圧力検出手段は、図１から図３に示すように、窒素ガス流路４２と、窒素ガス流路４２に窒素ガスを分配する分配リング４４と、分配リング４４に窒素ガスを供給する窒素ガス配管４６と、窒素ガス配管４６内の窒素ガス圧力を計測し、所定の場所に圧力計測値を出力する圧力計４８とを備えている。窒素ガス流路４２は、図１から図３に示すように、ガス配管２６の周方向に９０°間隔の配置でガス配管２６の管壁を長手方向に貫通させて設けた４本の流路から形成されている。
【００１５】また、接続機構４０に設けたカラー座金５０は、図２に示すように、従来のパッキン当たり面３４（図７及び図８参照）が、突出部３２と環状溝３６との間の内側環状面５２と、環状溝３６から外方に延在し、内側環状面より高低差（Ｈ）０．０５ｍｍだけ低くなっている外側環状面５４とに変更され、内側環状面５２がパッキン当たり面として機能する。環状溝３６には、窒素ガス流路４２の４個のガス出口５６が、９０°離隔した配置で設けてある。本実施形態例で、４個のガス出口５６が９０°離隔して等間隔で設けてあるのは、環状溝３６に沿って周方向に一様に窒素ガスの出口を設けるためと、均等に窒素ガス圧力をパッキン２２に与えるためである。圧力計４８は、窒素ガスの圧力変動を接点出力として出し、出力はインターロックや警報として処理される。
【００１６】本実施形態例の接続機構４０により、特殊高圧ガスボンベ１０とガス配管２６とを接続するには、図４（ａ）に示すように、ガス出口ノズル１６のパッキン当たり面２０上にパッキン２２を置き、カラー座金２８の突出部３２をパッキン２２の中央孔に貫通させつつカラー座金５０のパッキン当たり面５２をパッキン２２に面接触させ、口金ナット３０をガス出口ノズル１６に締め込んで接続機構４０を装着する。口金ナット３０の締め付けトルクは、約５００ｋｇｆ／ｃｍ2 である。
【００１７】パッキン２２を正しく装着し、口金ナット３０の締め込み具合が良好であれば、図４（ａ）に示すように、窒素ガスが窒素ガス流路４２を介してガス出口５６から漏出するようなことがないので、圧力計４８で計測した窒素ガスの圧力は、窒素ガスの供給圧力より殆ど低下しない。しかし、パッキン２２の装着を忘れたり、パッキン２２の装着具合が悪かったり、或いは口金ナット３０の締め込み具合が悪かったりした場合には、図４（ｂ）に示すように、窒素ガスが窒素ガス流路４２を介してガス出口５６から漏出する。その結果、圧力計４８で計測した窒素ガスの圧力は、窒素ガスの供給圧力より大きく低下するので、常時、窒素ガスの圧力を圧力計４８で監視することにより、特殊高圧ガスボンベ１０とガス配管２６との間の接続部からガスリークが生じた時には、直ちにガスリークを検出することができる。尚、図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ガス出口ノズル１６とカラー座金５０との接触を示す、口金ナット３０を省略した模式図である。
【００１８】本実施形態例で、ガスリーク検知用の不活性ガスとして窒素ガスを使用しているのは、特殊高圧ガスボンベ１０から流出するガスとの接触を考慮し、また流出した際の周囲の安全を考慮したものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、口金の先端環状面が、パッキン当たり面として機能する内側環状面と、内側環状面に対して低くなるように段差を付けた外側環状面とに区分され、不活性ガスを流す不活性ガス流路のガス出口が、口金の内側環状面と外側環状面との周方向境界線近傍に設けられている。そこで、パッキンの装着を忘れたり、パッキンの装着具合が悪かったり、或いは口金の締め込み具合が悪かったりした場合には、不活性ガスがガス出口から外側環状面とガスボンベのガス出口ノズルのパッキン当たり面との間を通って漏出する。その結果、圧力計で計測した不活性ガスの圧力が、不活性ガスの供給圧力より低下するので、不活性ガスの圧力を圧力計で監視することにより、ガスボンベとガス配管との間の接続部からのガスリークを検出することができる。
【００２０】更に詳しく言えば、本発明の効果は、以下の通りである。
（１）パッキンの付け忘れによるガス漏洩を防止する。
（２）パッキンの装着無しでボンベ元栓（開閉弁）を開けようとした時には、パッキンが装着されていない旨を警報させることができる。緊急遮断弁があれば、インターロックにより開かないようにすることもできる。
（３）口金ナットの締め付け不充分によるガス漏洩を防止する。締め付け不充分の状態で、ボンベ元栓を開けようとする時、不充分である旨を警報させることができる。緊急遮断弁があれば、インターロックにより開かないようにすることもできる。また、使用中に口金ナットの緩みが生じた場合には、インターロックによりボンベ元栓を閉じるようにすることもできる。
（４）使用中のパッキン劣化による口金ナットの緩みを検知することができ、不測のガス漏洩を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月３日（１９９９．６．３） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３４６２９５（Ｐ２０００−３４６２９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１５６６７７ |
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