JP2000320791A - 低温流体用バイヨネット継ぎ手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 とくに真空雰囲気中において配管された
場合であっても、グリース１３およびＯリング４の凍付
きを防止して、回動継ぎ手部９部分の凍結を防止すると
ともにシール性能を維持し、第１の断熱パイプ２および
第２の断熱パイプ３の可動性を保障することができる低
温流体用バイヨネット継ぎ手を提供すること。 【解決手段】 第１の断熱パイプ２および第２の断熱パ
イプ３の間のＯリング４部分の温度を凍結防止可能な温
度に維持することに着目したもので、低温流体を移送可
能である、第１の断熱パイプ２およびこの第１の断熱パ
イプ２に対して嵌合した第２の断熱パイプ３と、第１の
断熱パイプ２および第２の断熱パイプ３の間をシールす
るシール部材４と、シール部材４の部分に設けた温度保
持手段（保温用ジャケット２１、電気ヒーター２５）
と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手にかかるもので、とくに半導体の製造にあた
ってシリコンウェハーなどに各種のイオンを注入するイ
オン注入装置におけるシリコンウェハーの冷却操作、あ
るいはプラズマ表面処理装置などにおけるコーティング
時の冷却操作などにあたって液体窒素や液体ヘリウムな
どの低温流体移送用として用いられる冷却媒体移送用配
管、さらに、その他の配管において低温流体の移送用と
して応用することができる低温流体用バイヨネット継ぎ
手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のバイヨネット継ぎ手は、一対のパ
イプを互いに差し込んで構成するというその構造上、外
部からの侵入熱を低く押さえることができるため、たと
えば液体窒素や液体ヘリウムなどの低温流体を移送する
配管継ぎ手としてよく使われている。しかしながら、従
来の低温流体用バイヨネット継ぎ手は、固定式の配管で
あり、低温流体移送用としてこれを接続しても、相対的
に運動することはほとんどできない。しかも、バイヨネ
ット継ぎ手を組み込んだリンク配管は、長期間にわたっ
て使用され、耐久性が要求されている。

【０００３】低温流体を冷却媒体として採用し、被冷却
物にこれを移送して冷却する冷却媒体移送用配管などに
おいては、一対のパイプがそれぞれの軸心のまわりに互
いに回転可能であるなど可動式のバイヨネット継ぎ手が
要請されており、少しでも動かすことができる低温流体
用バイヨネット継ぎ手として提案されているものを図２
にもとづき概説する。

【０００４】図２は、提案されている低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手１の断面図であって、低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手１は、第１の断熱パイプ２および第２の断熱
パイプ３を組み合わせたもので、さらにＯリング４（シ
ール部材）および袋ナット５を有する。第１の断熱パイ
プ２は、二重管構造であって、その内部を第１の断熱真
空部６としてある。第２の断熱パイプ３も、二重管構造
であって、その内部を第２の断熱真空部７としてある。
第１の断熱パイプ２の端部は、これを凹部として、この
内部に第２の断熱パイプ３の凸部とした端部を所定長さ
（差込み部８）にわたって挿入し、回転継ぎ手部９とす
るとともに、この嵌合部分のわずかな間隙部を付属断熱
部１０としてある。

【０００５】この付属断熱部１０の最奥部（室温側）
に、上記Ｏリング４と、差込み部８が抜けてしまうこと
を防止可能な脱落防止用ストッパー１１および脱落防止
用フランジ１２と、上記袋ナット５と、を設けてある。
したがって、第１の断熱パイプ２および第２の断熱パイ
プ３は、軸方向には一体で相対的に移動することはな
く、わずかな隙間（付属断熱部１０）があるため回転継
ぎ手部９（差込み部８）において相対的に回転可能とな
っている。

【０００６】Ｏリング４部分、さらに脱落防止用ストッ
パー１１および脱落防止用フランジ１２部分にはグリー
ス１３を塗布することにより、第１の断熱パイプ２およ
び第２の断熱パイプ３の回転を保障するように潤滑を行
う。なお、第１の断熱パイプ２あるいは第２の断熱パイ
プ３の回転操作を行う場合には、袋ナット５をゆるめれ
ばよい。

【０００７】第１の断熱パイプ２および第２の断熱パイ
プ３により低温流体流路１４を形成し、低温流体流路１
４内を低温流体たとえば液体窒素ＬＮを一方向に供給可
能であるとともに、被冷却物（図示せず）を冷却可能
で、被冷却物との熱的接触によりガス化した窒素ガスＧ
Ｎと混相状態で供給帰還させることができる。もちろ
ん、この低温流体流路１４内中央部に流体供給管（図示
せず）を配置することにより、この流体供給管内を供給
通路とし、流体供給管と第１の断熱パイプ２および第２
の断熱パイプ３との間を帰還通路とすることもできる。

【０００８】なお、付属断熱部１０の部分から窒素ガス
ＧＮが外方に漏れ出る可能性はあるが、Ｏリング４によ
りシールしてあるとともに、付属断熱部１０はわずかな
隙間しかないので、この間に進入した窒素ガスＧＮは多
少の温度差があっても対流することはほとんどできず、
低温の窒素ガスＧＮの存在により、断熱作用を呈するこ
とができる。また、Ｏリング４部分は、室温程度となっ
ているので、Ｏリング４が凍ることはないし、上述のよ
うにグリース１３などで潤滑することができる。さら
に、第１の断熱パイプ２および第２の断熱パイプ３は、
薄肉のステンレス鋼材料によりこれを構成すれば、この
部分を伝わって低温部に入る侵入熱はこれを非常に少な
くすることができる。

【０００９】液体窒素ＬＮあるいは窒素ガスＧＮに圧力
がかかっている場合であっても、脱落防止用ストッパー
１１および脱落防止用フランジ１２が互いに係合してい
るとともに袋ナット５で固定しているため、この圧力の
ために差込み部８が飛び出たり、抜け出ることは防止さ
れている。

【００１０】こうした低温流体用バイヨネット継ぎ手１
を利用することにより、たとえば直線状にこれを設ける
場合はもちろん、第１の断熱パイプ２あるいは第２の断
熱パイプ３のいずれか一方を途中から任意の角度（たと
えば直角）に折り曲げ、さらに多数本の低温流体用バイ
ヨネット継ぎ手１を組み合わせて多節リンクとすれば、
三次元内での低温流体（冷却媒体）の移送配管の構築が
可能である。すなわち、回転継ぎ手部９における回転が
可能であるため、任意の範囲にわたって、被冷却物の動
きに追随して冷却媒体を移送可能である。

【００１１】しかしながら、低温流体用バイヨネット継
ぎ手１が各種の真空装置（図示せず）の真空雰囲気内部
における低温配管に使用される場合においては、この低
温流体用バイヨネット継ぎ手１の外部が真空であるた
め、Ｏリング４によるシール部分は断熱された状態にあ
り、低温流体用バイヨネット継ぎ手１内部（低温流体流
路１４）に液体窒素ＬＮあるいは液体ヘリウムなどの極
低温流体を流すと、低温流体用バイヨネット継ぎ手１部
分が比較的長くても、第１の断熱パイプ２および第２の
断熱パイプ３の管壁における熱伝導作用によりＯリング
４のシール部分は次第に冷やされ、ついには回動継ぎ手
部１０におけるＯリング４およびグリース１３が凍って
しまう。Ｏリング４が凍ることによりシール性能が低下
して低温流体の漏れを発生させるとともに、凍ったグリ
ース１３は第１の断熱パイプ２および第２の断熱パイプ
３を傷つけたり、甚だしい場合には、第１の断熱パイプ
２および第２の断熱パイプ３のふたつの管を固着させて
しまうという問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、とくに真空雰囲気中
において配管された場合であっても、回動継ぎ手部部分
の凍結を防止し、可動性を保障することができる低温流
体用バイヨネット継ぎ手を提供することを課題とする。

【００１３】また本発明は、とくにグリースによる潤滑
を行う可動部分を有する低温配管において、グリースの
凍付きを防止して可動性を維持可能な低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手を提供することを課題とする。

【００１４】また本発明は、Ｏリングによるシール部分
を設けた低温配管において、Ｏリングの凍付きを防止し
てシール性能を維持可能な低温流体用バイヨネット継ぎ
手を提供することを課題とする。

【００１５】また本発明は、第１の断熱パイプおよび第
２の断熱パイプの可動性を保障することができる低温流
体用バイヨネット継ぎ手を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、第１
の断熱パイプおよび第２の断熱パイプの間のＯリング部
分の温度を凍結防止可能な温度に維持することに着目し
たもので、低温流体を移送するための低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手であって、上記低温流体を移送可能であ
る、第１の断熱パイプおよびこの第１の断熱パイプに対
して嵌合した第２の断熱パイプと、これら第１の断熱パ
イプおよび第２の断熱パイプの間をシールするシール部
材と、このシール部材の部分に設けた温度保持手段と、
を有することを特徴とする低温流体用バイヨネット継ぎ
手である。

【００１７】上記温度保持手段は、上記シール部材の低
温側に位置してこれを設けることができる。

【００１８】上記温度保持手段は、これを保温用ジャケ
ット、あるいは電気ヒーターとすることができる。

【００１９】上記シール部材にグリースを塗布すること
により潤滑可能としてあることができる。

【００２０】上記保温用ジャケットは、これを水ジャケ
ットとし、温水あるいは保温用の他の流体を流すように
することができる。

【００２１】本発明による低温流体用バイヨネット継ぎ
手においては、第１の断熱パイプおよび第２の断熱パイ
プの間のＯリングなどによるシール部材部分に保温用ジ
ャケットあるいは電気ヒーターなどによる温度保持手段
を設けたので、真空雰囲気中において使用された場合に
おいても、Ｏリングやグリースなどが設けられている回
動継ぎ手部部分の凍結を防止して可動性さらにシール性
能を保障することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
低温流体用バイヨネット継ぎ手２０を図１にもとづき説
明する。ただし、図２と同様の部分には同一符号を付
し、その詳述はこれを省略する。図１は、低温流体用バ
イヨネット継ぎ手２０の断面図であって、低温流体用バ
イヨネット継ぎ手２０においては、前記第１の断熱パイ
プ２と前記第２の断熱パイプ３との間のＯリング４の低
温側（第１の断熱パイプ２の入口側より前記付属断熱部
１０に沿った低温側）に保温用ジャケット２１（温度保
持手段）を形成してある。

【００２３】この保温用ジャケット２１は、第１の断熱
パイプ２の第１の断熱真空部６の室温側に環状に形成し
た保温用流路２２を有し、入口部２３から温水を保温用
流路２２に流し込み、出口部２４から排出する。なおこ
の温水の供給には、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹
脂）、ポリウレタンあるいはナイロンなどの柔軟なプラ
スチックチューブ（図示せず）を介して供給する。また
水の代わりに、保温用の他の流体たとえば温エアーその
他の流体で保温することもできる。

【００２４】さらに、保温用流路２２内に電気ヒーター
２５（図中、仮想線を参照）を配置することもできる。
なお電気ヒーター２５を用いる場合には、保温用流路２
２をとくに設けることなく、Ｏリング４部分を直接保温
するような任意の構成を採用することもできる。

【００２５】なお、図１に示した例は、低温流体用バイ
ヨネット継ぎ手２０の外部が低真空（０．１Ｐａ以上の
圧力）になっている場合を示している。すなわち、低真
空においては、低温流体が流れている内部配管（第１の
断熱パイプ２および第２の断熱パイプ３）への断熱性能
を維持するために、大気圧中で使用する場合と同じよう
に、外部に高真空のジャケット（第１の断熱真空部６お
よび第２の断熱真空部７）を設ける必要がある。低温流
体用バイヨネット継ぎ手２０を使用する雰囲気が高真空
（０．０１Ｐａ以下の圧力）の場合には、使用雰囲気が
そのまま高性能の断熱真空となるので、真空のジャケッ
トは不要となる。

【００２６】こうした構成の低温流体用バイヨネット継
ぎ手２０において、第１の断熱パイプ２および第２の断
熱パイプ３からなるリンク配管に凍結防止用の保温用ジ
ャケット２１を設けることにより、回動継ぎ手部１０
（Ｏリング４およびグリース１３部分）の温度を常温に
保持してこれらの凍結を防止することができる。したが
って、リング４によるシール性能、およびグリース１３
による潤滑性能を維持可能であるとともに、第１の断熱
パイプ２および第２の断熱パイプ３の可動性を保障する
ことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１の断
熱パイプおよび第２の断熱パイプからなるリンク配管に
凍結防止用の温度保持手段を設けることにより、回動継
ぎ手部（Ｏリングおよびグリース部分）の温度を常温に
保持して凍結を防止し、回動継ぎ手部の可動性を保障し
て、低温配管を正常に機能させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手２０の断面図である。

【図２】提案されている低温流体用バイヨネット継ぎ手
１の断面図である。

【符号の説明】

１ 低温流体用バイヨネット継ぎ手（図２） ２ 第１の断熱パイプ ３ 第２の断熱パイプ ４ Ｏリング（シール部材） ５ 袋ナット ６ 第１の断熱パイプ２の第１の断熱真空部 ７ 第２の断熱パイプ３の第２の断熱真空部 ８ 差込み部 ９ 回転継ぎ手部 １０ 付属断熱部 １１ 脱落防止用ストッパー １２ 脱落防止用フランジ １３ グリース １４ 低温流体流路 ２０ 低温流体用バイヨネット継ぎ手（実施の形態、図
１） ２１ 保温用ジャケット（温度保持手段） ２２ 保温用流路 ２３ 保温用流路２２の入口部 ２４ 保温用流路２２の出口部 ２５ 電気ヒーター（温度保持手段） ＬＮ 液体窒素 ＧＮ 窒素ガス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低温流体を移送するための低温流体用
   バイヨネット継ぎ手であって、 前記低温流体を移送可能である、第１の断熱パイプおよ
   びこの第１の断熱パイプに対して嵌合した第２の断熱パ
   イプと、 これら第１の断熱パイプおよび第２の断熱パイプの間を
   シールするシール部材と、 このシール部材の部分に設けた温度保持手段と、 を有することを特徴とする低温流体用バイヨネット継ぎ
   手。
2. 【請求項２】 前記温度保持手段は、前記シール部材
   の低温側に位置してこれを設けたことを特徴とする請求
   項１記載の低温流体用バイヨネット継ぎ手。
3. 【請求項３】 前記温度保持手段は、これを保温用ジ
   ャケットとしたことを特徴とする請求項１記載の低温流
   体用バイヨネット継ぎ手。
4. 【請求項４】 前記温度保持手段は、これを電気ヒー
   ターとしたことを特徴とする請求項１記載の低温流体用
   バイヨネット継ぎ手。
5. 【請求項５】 前記シール部材にグリースを塗布する
   ことにより潤滑可能としてあることを特徴とする請求項
   １記載の低温流体用バイヨネット継ぎ手。