JP2000346295A - ガスボンベとガス配管との接続機構 - Google Patents

Abstract

(57)【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。

Description

【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１
４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２
６に摺動させてガス出口ノズル１６に締め込んで口金２
４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４
０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５
０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２
８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３
０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。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例のガスボンベとガス配管との接続機
構の構成を示すための斜視図である。

【図２】カラー座金の構成を示す長手方向部分断面図で
ある。

【図３】図２の矢視II−IIのカラー座金の正面図であ
る。

【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ガス出口
ノズルとカラー座金との接触を示す、口金ナットを省略
した模式図である。

【図５】特殊高圧ガスボンベのガス出口部に取り付けた
口金を介してガス配管に接続した接続機構の構成を示す
斜視図である。

【図６】口金の分解図である。

【図７】カラー座金の長手方向部分断面図である。

【図８】図７の矢視Ｉ−Ｉのカラー座金の正面図であ
る。

【符号の説明】

１……従来の接続機構、１０……特殊高圧ガスボンベ、
１２……開閉弁、１４……ガス出口部、１６……ガス出
口ノズル、１８……ネジ山、２０……パッキン当たり
面、２２……環状のパッキン（ガスケット）、２４……
口金、２６……ガス配管、２８……カラー座金、２９…
…開口、３０……口金ナット、３２……突出部、３４…
…パッキン当たり面、３６……環状溝、４０……実施形
態例のガスボンベとガス配管の接続機構、４２……窒素
ガス流路、４４……分配リング、４６……窒素ガス配
管、４８……圧力計、５０……カラー座金、５２……内
側環状面、５４……外側環状面、５６……ガス出口。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。