JP5564052B2 - 大気条件下に腐食性ガスを取り出すための調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、加圧されたガスを調節するための装置に係り、より詳細には、特に半導体産業に於いて使用され、その取り出しが好適には準大気圧条件下で実行される腐食性及び／又は有毒な加圧されたガスを調節するための装置に係る。

半導体産業に於いて使用される殆どのガスは、大気圧よりも高いレベルの一定圧にて使用されるが、それらは、一般に、大気圧と等しいか或いは大気圧よりも低い圧力にて生産ラインへ送られる。これらのガスは、実際、固体媒体上に吸収された状態にて或いはガス状態で加圧されて瓶内に保存される。第一の場合、媒体上に吸収されたガスを放出するために瓶の頂部にて圧力が大気圧レベルより低くなっていることが必要である。このことにより、装置は、生産ラインに置かれる場合、生産ラインへ供給される流量を制御しつつ、必要な真空状態を生成するように構成されていることが要求される。第二の場合、もし上記の如き装置へ固体媒体上に吸収されたガスを接続することが望まれるならば、加圧されて保存されたガスの圧力及び流量は、ガスが大気圧よりも低い圧力にて取りだされる際に、調節可能でなければならない。

他に、上記の型式の用途に於いて課される制約としては、調節装置に利用可能な空間が限られているということである。実際、瓶の標準的な仕様は、第一の型式の、吸収によるガス貯蔵に対応して開発が為されている。この型式の瓶は、その瓶の頂部に一つの単純な弁を含み、すべての調節は、真空を生成し流量を制御する装置によって下流にて為される。安全性の理由により、標準化された仕様を有する蓋が、弁を保護するために瓶の頂部に設けられる。この標準化された蓋に於ける弁のために確保される空間は、保護するべき弁の簡単化のためにやや低減される。加圧されて保存されたガスの場合には、既存の取り出し装置と共に適切に機能することを要求される調節装置が、同じ蓋に収容できなければならず、このことにより、空間的な制約が課されることとなる。

文献ＧＢ７２３，７９３（特許文献１）（図３）は、ガスを調節するための装置であって、装置の出口が真空ポンプに接続される場合に準大気圧を維持するよう構成された装置を開示している。この装置は、釣合い錘によって閉鎖方向に予め応力が付加された栓と、薄膜を備え該栓に連結されたピストンとを含んでいる。出口側に真空ポンプによって生成された真空状態が、釣合い錘の予応力に対抗してピストン上に反力を生成する。この反力がピストンと栓とを開放方向へ下降させる。しかしながら、この装置は加圧ガス源に接続されるようになっていない。又、その構成がやや嵩張るものとなっている。その薄膜は、ゴムの型式の、エラストマー材料で作られており、例えば、それは腐食性のガスを高圧下で調節することには適していない。

文献ＥＰ０１０８９７２（特許文献２）は、加圧された液相に保存された可燃性ガスを調節するための装置を開示している。この装置は、高圧側にばねを有する栓を含み、ばねが栓に閉鎖力を作用する。栓は、対抗する弾性力を受ける薄膜に連結された制御棒と釣り合い状態にある。この装置の原理によれば、興味深い調節が考えられるが、いくつかの事項のうちエラストマー薄膜が用いられることによって、腐食性及び／又は毒性のあるガスに適していない。

文献ＥＰ０１６６８２６Ａ１（特許文献３）は、高圧部分にカートリッジを含む加圧ガス調整器を開示している。このカートリッジは、円錐状の栓と着座部とを含み、それらが協働して、漏れの無い態様にて、調整装置の出口に於ける圧力及び／又は流量を調節する。栓は、着座部の下流の低圧部分にて延在するニップルを含む。このニップルは薄膜に接している。調節可能な予応力装置が、栓のニップルに対向する薄膜の表面上に力を作用する。この装置は正確な調節を可能にするが、上記の用途を関連した欠点を有する。実際、高圧部分に設けられたカートリッジの存在によって、不自然に、高圧部分の長さが、従って、装置の長さが増大されることとなる。

利用可能なスペースが少ないという制約のため、調節部又は放出部は、瓶自体に設けられることが一般的である。これは、瓶上方に於いて効果的に空間を節約することを考慮したものであるが、例えば、校正及び／又は調整の目的のための調節器に於ける作業が容易でなくなるという主要な欠点を有している。

ＧＢ７２３，７９３ ＥＰ０１０８９７２ ＥＰ０１６６８２６Ａ１

本発明の目的は、上記の如き作業を保証し、引用文献により教示される欠点を克服する調節装置、即ち、加圧ガス調節のための装置であって、加圧ガスに接続されるよう構成された通路を有する本体と、軸線に沿って並進移動可能であり前記通路に設けられた着座部と共に漏れが生じないよう協働するよう構成された栓にして、その実質的に流体の流れ方向に於ける運動が通路を閉じるための運動に一致する栓と、通路を閉じる方向に栓上に力を作用する第一の弾性手段と、着座部と栓の下流の本体に固定された薄膜によって画定された低圧チャンバにして、薄膜が前記低圧チャンバ内の圧力の関数として動き栓を制御するよう構成され、これにより、前記チャンバ内にて、加圧ガスの流量及び/又は圧力の調節が可能となる低圧チャンバとを含み、弾性手段が低圧チャンバに収容されている装置を提供することである。

低圧チャンバ内の弾性手段の上記の如き配置は、利用可能な空間を利用することを考慮したものであり、栓の下流の空間の節約が為されることとなる。更に、この配置は、より大きな直径を持ちより強力なばねの収容を可能にし、これにより栓と着座部の間の漏れ防止の向上に寄与する。従って、このことにより、高圧レベルの閉鎖弁を設けず、空間を節約できることとなる。

好ましくは、前記のチャンバは、薄膜に接し栓に強固に接続された可動片を含む。

好ましくは、第一の弾性手段は、薄膜に接する可動片に作用する。

好ましくは、可動片は薄膜と自由に接触する。

好ましくは、可動片は、好ましくは円形で、その一方の面が薄膜に自由に接触し他方の面が第一の弾性手段を受け入れる板状の概形を有し、栓は、前記の板に連結する。

好ましくは、栓は、前記のチャンバ内の着座部の下流に細長い部分を含み、この細長い部分は、螺刻され、可動片と螺合されている。

好ましくは、弾性手段は、少なくとも部分的に栓を囲繞するばねスプリングを含む。

好ましくは、第一のばねは、栓の軸線に対して同心状に配置され、栓の軸線に沿って前記のチャンバの下方部分上にて支持され、前記の下方部分は、実質的に着座部の高さ又は着座部の下流の下方の高さに在る。

好ましくは、装置は、可動片とは反対の側の薄膜の表面に作用する第二の弾性手段を含む。

好ましくは、装置は、第二の弾性手段の作用する力を調節するための手段を含む。

好ましくは、前記調節手段が、第二の弾性手段の予応力の作用する調節装置の作動位置に於いて対応する印により印付けされる。

好ましくは、調整手段は、装置を閉鎖状態とするよう第二の弾性手段の予応力を低減できるように構成される。

好ましくは、装置は第二のばねを含み、その一方の端は、可動片とは反対の側の薄膜の表面に作用し、他方の端は、調整可能な接触部上にて支持され、接触部は、栓の軸線に沿って変位するよう調整可能である。

好ましくは、装置は、調整可能な接触部を制御し機械的システムにより印付けされた調節装置の作動位置を有する制御輪を含む。

好ましくは、機械的な印付けシステムは、制御輪の実質的に円筒状の部分に収容され制御輪の前記の実質的に円筒状の部分のオリフィスと協働するよう構成された押しボタンを含む。

図１は、本発明による装置、即ち、調節部分の断面図である。

以下の説明に於いて、装置の種々の要素の位置を示す用語、例えば、「上方」、「下方」、「頂部」、「底部」、「垂直の」、…は、図面による装置の表示に関連して理解され、必ずしも実施の際の状態に関するものではないと理解されるべきである。実際、説明される装置は、図面に於いて例示された状態以外の状態にて装着することが可能である。

調節装置は、機能的な観点から、瓶内へ突出する管を始めとして、弁及び瓶の充填接続部、フィルタ、低減器又は調節器、弁及び出口接続部を含む。調節器の上流に閉鎖弁を有していないことは、装置の主軸線に沿った空間の節約を可能にする。確実な態様にて、装置の低圧部分を装置の高圧部分から分離することを考慮した閉鎖弁の役割は、調節器によって、より詳細には、その栓によって実行される。

図１に於ける断面に示された調節器Ｗは、装置の本体に概ね対応する本体１を含む。通路が、この本体において、実質的に、その長手方向軸線に沿って機械加工により設けられ、そこに於いてフィルタ２が収容される。フィルタ２は、慣用の態様に焼結させられた金属材料などの多孔性材料で形成された中空の円筒状要素であり、その一方の端は開放され、他方の端は閉鎖されている。フィルタ２は、通路の貫通孔に収容された孔部内に収容される。この孔部の下方部分は、フィルタの外径に実質的に対応する直径を有し、孔部の残りの部分、つまり、上方部分は、フィルタの周囲にチャンバを形成するようはわずかに大きな直径を有する。フィルタは、図に於いて頂部から下方への挿入によって装着され、そのハウジングの底に接した状態にて、螺刻された中空要素３がこの目的のために螺刻された孔部の一部に於いてねじ込まれることで保持される。特記すべきことは、フィルタ２に接しているこの要素の部分の直径が、フィルタと要素が収容される孔部の直径より小さく、フィルタと孔部の間に形成されたチャンバの延在部を形成するようになっているということである。横方向通路（図示せず）が、要素３のこの下方部分の領域に設けられる。

栓４及び着座部５は、フィルタ２の下流の通路に設けられる。栓と着座部とはガスの通路の漏れのない閉鎖状態を確実にすることが可能なように構成される。着座部５は、フィルタの下流のガスの通路内に位置決めされ、本体１の螺刻されたハウジングにねじ込まれたカラー２８によって保持される。本体１は、ガスの主要な通路と同心状の孔部を含み、着座部５と協働する栓４の下流に低圧チャンバ２９を形成する。このチャンバ２９は、薄膜２６と共に本体１に形成された空洞によって画定される。薄膜は、チャンバ２９を装置の出口に接続する通路（図示せず）を除いて、漏れのない態様にて本体内の空洞を閉鎖する。

低圧チャンバ２９は、更に、栓４の連結された板２７を含んでいる。本体の空洞の底部と板２７の下方表面の間には、ばね３０が、予応力が与えられて収容される。栓の上方の円筒状部分は螺刻され、その上方端にて、ドライバーと協働するスロットを含んでいる。板２７は、下方へ延在する装置の（対称軸線に対応する）長手方向軸線に沿ったほぼ円筒状の部分を含む。この部分は、長手方向軸線に沿って貫通して延在する貫通孔を含み、この貫通孔は、栓の螺刻された部分と協働するべく螺刻されている。固定カウンタねじとして機能するねじ６が、栓４の上方端の上に設けられる。組立中に於いては、着座部５と栓４とが、本体１の頂部から配置され、次いでカラー２８が加圧され、適合したドライバーが、栓４の上方端のスロットと協働するように板の貫通孔に挿入される。その後、栓は、板２７の中空の円筒状部分内にねじ込まれるようにドライバーによって回転される。栓が板２７に対して正確に取り付けられ位置決めされると、カウンタねじ６が栓の上方端の上にてねじ込まれ固定される。

金属材料で作られた薄膜２６は、本体１の孔部に於いて配置され、板２７の上方表面と自由に接触する。薄膜２６の上部表面の周囲には、装置の鐘形の上部要素１１が接した状態となる。上部要素１１の上にて支持されたナット８が、本体１と上部要素１１の間にて薄膜２６を押圧するために本体１にねじ込まれる。ジョイント２５は、これら二つの要素間に於ける漏れ防止を確実にする。

装置の上部要素１１は、その下方部分にピストン７が摺動可能に収容される孔部を含んでいる。このピストン７は、薄膜２６の上方表面と自由に接触し、調整可能な予応力を与える装置によって薄膜へ向けられた力を受ける。作動モードに於けるピストン７による行程は短く、薄膜２６の行程と、板/栓組立の行程とに実質的に対応する。ピストン７は、上部表面上にて、調整可能な予応力を与える装置のばね２０を受容するよう構成された中空に形成された部分を含んでいる。

装置の上部要素１１は、その上部にて雌ねじ部を含んでいる。予応力を調節するためのねじ１３が、上部要素１１のねじ部に係合される。その上方部分は、手段１５によって固定された制御輪１４と協働して密に回転するように機械加工されている。調整ねじ１３が、中空の下方部分を有する。かかる中空の部分には、接触ボール１８、中間片１９及び部分的にばね２０が、収容される。制御輪１４の回転操作により、調整ねじ１３を下降又は上昇させ、かくして、ばね２０の予応力が生ずる。

輪９が、装置の上部要素１１の外側の円筒状部分上に滑り嵌めされる。この輪９は、その周囲にて、制御輪１４に設けられた二つのオリフィスと協働するよう構成された押しボタンを含んでいる。第一のオリフィス（図１に示される）は、予応力が解除される位置に対応し、第二のオリフィスは、約３／４回転オフセットされ、予応力を付勢する装置の作動位置に対応する。押しボタンは、輪９の外部表面に形成された孔部の形態の空洞に摺動可能に収容されたボタン２３を含む。空洞には、ばね２２が収容され、外側へ向けて弾性的にボタンを押圧する。ボタンは輪９に対して放射方向に並進運動するよう構成されている。輪９は、上部要素１１に対して角度方向に調整可能であり、放射方向にねじ込まれ、上部要素１１の外部表面に対して放射方向の圧力を与えるニードルタイプのさら孔ねじ（図示せず）により保持される。

２つのねじ１０が、ねじ１３の着脱のための方向の制御輪の回転を制限するための相互の接触部として機能する。これらのねじ１０のうちの一方は、輪９の内にねじ込まれ、他方は制御輪１４の空洞内にねじ込まれる。ねじ１０により成される接触によって、押しボタンと第一のオリフィスとによって決定された予応力の解除位置に対応する印付けされた位置を越えるねじの着脱方向に於ける制御輪（従って、ねじ１３の）の回転が制限されることとなる。

ナット１２は、ねじ１３上にねじ込まれ、止めナットによって或いは接着により固定され、上部要素１１の上方部分に直に面し、押しボタンと第二のオリフィスによって決定された装置の作動位置に対応する印付けされた位置を越えるねじ１３のねじ込み又は下降を制限する接触部を構成する。

説明されている調節装置は、制御輪の２つの印付けされた位置を含んでいる。

押しボタンが制御輪の第一のオリフィスに係合する第一の位置（図１に対応する）は、薄膜上のばね２０の力の解除された位置に対応する。板２７上の薄膜２６による反作用は、少なくとも部分的に解除される。ばね３０により板に与えられる力の大部分は、栓４へ伝達される。この力は頂部へ向けられ、着座部５に対して栓４を引き、これにより、装置の閉鎖を確実にする。この位置は装置の移送モードと称されるモードに対応する。着座部と栓の間に漏れの有る場合には、下流にて弁によって閉鎖された低圧チャンバ内の圧力が増大し、頂部へ向かって薄膜を変位する。この変位は、予応力を与える力をさらに解除し、かくして、栓へ伝達されるばね３０の力の一部を増大する。このことにより、着座部の領域の閉鎖が補強されることとなる。

漏れの有る場合には、低圧チャンバ２９の圧力の増大が、調節器を変形し崩壊し得る力を栓に作用させることと成り得るので、栓は、薄膜に連結されていないことが好ましい。図１の構成に於いて、栓に作用し得る最大の力は、ばね３０の力まで制限されている。この制限は、もしチャンバ２９内の圧力によって薄膜が板２７から解離するとすれば、到達され得る。

押しボタンが制御輪の第二のオリフィスに係合する第二の位置（図示せず）は、作動モードにて調節器を動作するばね２０の校正された予応力が与えられた状態に対応する。この位置に於いて、２つのばね２０及び３０の力は、例えば、薄膜の作動表面、種々の摩擦、着座部と栓の形状などの種々の要因に従って釣り合わされ、所望の調節を得る。これらの種々の要素の要因の関数として、ここで得られた調節器は、「負圧状態」、即ち、半導体産業の或る用途に要求される如く、大気圧レベルより低い出口圧力に於いてのみの流量を考慮した状態とすることができ、或いは、調節器は、「正圧状態」、即ち、所定範囲の圧力及び/又は出口流量に於けるガス流量を考慮した状態とすることができる。

ここに説明された装置は、高圧側にて閉鎖する弁を要せず、この役割が調節器の栓によって為されるという利点を有する。調節器の予め調整された作動位置は、印付けされた制御装置によって、いつでも復帰可能である。この構成は、調節器の種々の調整要素、即ち、押しボタンを介して二つのオリフィスと協働する輪９と、作動位置のための接触部として機能するナット１２へ、容易にアクセスすることが可能となるとともに、空間の節約も可能となる。鐘状の要素１１に対して輪９を固定するためのニードルねじ（図示せず）へのアクセスのために、一つのオリフィス（図示せず）が制御輪に設けられる。

制御ねじ１３は、その下方部分に於いて、ベル状の要素１１内の孔部との漏れ止め接続部２１を含んでいる。制御ねじ１３の頂部は、ねじ１７とシールによって閉じられる。かくして、薄膜２６の上部表面からねじ１７まで延在する漏れのないチャンバ２４が形成される。更に、ピストン７は、その上方表面と下方表面との間に接続オリフィスを含む。これらの手段の作用により、装置が閉鎖位置又は移送位置と称される状態にある場合に薄膜の漏れのない状態を監視することが可能になる。実際、栓と着座部との間に、そして、薄膜の領域に於いても漏れのある場合、弁の出口にて低圧チャンバ２９を満たすガスがチャンバ２４に広がることとなる。従って、薄膜に於ける漏れを検知するために、このチャンバの出口が、ねじ１７の領域に於いて、ガス検出器へ接続されるだけでよい。作動位置、即ち、ばね２０の校正された予応力が作用した状態では、調節器の挙動に影響するチャンバ２４内の望ましくない圧力状態を回避するために、ねじ１７は除去されなければならない。

加圧ガス入口部、加圧ガス入口部を閉鎖するよう構成された栓及び栓の下流の低圧チャンバを含む加圧ガスを調節するための装置も開示される。低圧チャンバは、栓に作用して加圧ガスの流量及び/又は圧力を調節する薄膜によって画定され、漏れのない補助チャンバが、低圧チャンバとは反対の側にて薄膜によって画定され、ガス検出器に接続されるよう構成される。

好ましくは、装置は低圧チャンバの出口にて閉鎖弁を含む。

好ましくは、装置は、補助チャンバを含む薄膜に調整可能な予応力を与える装置を含む。

好ましくは、薄膜に調整可能な予応力を与える装置は、弾性手段の制御ねじを含み、制御ねじは、弾性手段を制御すべく、漏れのない態様にて静止要素と協働する。

その他の特徴は、漏れのないチャンバ２４に関連して図１の詳細な説明の部分から理解されるであろう。

また、上記の如き調節装置を使用する方法であって、栓が加圧ガス入口部を閉じた状態にて装置を置くことと、ガス検出器に補助チャンバを接続することとから構成される方法が開示される。この状態は、慣用的には、「移送」と称されるモードに対応し、そこに於いて、装置は閉じられており、栓及び薄膜のレベルの可能な漏れが検知可能である。また、この構成は、機能的な薄膜に於ける漏れを検知するためにも利用可能であろう。

Claims (13)

1. 加圧ガスを調節するための装置であって、
   加圧ガスに接続されるよう構成された通路を有する本体（１）と、
   軸線に沿って並進移動可能であり、前記通路に設けられた着座部（５）と漏れのない状態にて協働するよう構成された栓（４）にして、本質的に流体の流れ方向の運動が前記通路を閉じるための運動に一致している栓（４）と、
   前記通路を閉じる前記方向に前記栓（４）に力を作用する第一の弾性手段（３０）と、
   着座部（５）及び栓（４）の下流の低圧チャンバ（２９）にして、前記本体（１）において形成された空洞と前記本体（１）に固定された薄膜（２６）により画定された低圧チャンバ（２９）とを含み、前記薄膜（２６）が前記チャンバ（２９）内の圧力の関数として移動可能であり前記栓（４）を制御して前記チャンバ（２９）に於いて加圧ガスの流量及び/又は圧力を調節することを可能であり、前記第一の弾性手段（３０）が前記低圧チャンバ（２９）に収容され、
   前記第一の弾性手段（３０）が前記低圧チャンバ（２９）を画定する前記本体（１）の空洞の底にて支持されており、
   前記低圧チャンバ（２９）を画定する前記本体（１）の空洞の底部が実質的に前記着座部（５）の高さ又は着座部（５）の下方の高さにあることを特徴とする装置。
2. 請求項１による装置であって、前記第一の弾性手段（３０）が、少なくとも部分的に前記栓（４）を囲繞する第一のばねを含むことを特徴とする装置。
3. 請求項２による装置であって、前記第一のばね（３０）が前記栓（４）の軸線に対して同心状に配置され、前記栓（４）の軸線に沿って前記チャンバ（２９）の下方部分上にて支持され、前記下方部分が実質的に前記着座部（５）の高さ又は着座部（５）の下方の高さにあることを特徴とする装置。
4. 請求項１乃至３のうちの一つによる装置であって、前記栓（４）が、前記チャンバ（２９）内の前記着座部（５）の下流にて細長い部分を含み、該細長い部分が螺刻され、前記第一の弾性手段（３０）が作用する可動片（２７）と螺合により係合されていることを特徴とする装置。
5. 請求項４による装置であって、前記可動片（２７）と反対の側の前記薄膜（２６）の表面に作用する第二の弾性手段（２０）を含むことを特徴とする装置。
6. 請求項５による装置であって、前記第二の弾性手段（２０）の作用する力を調整するための手段（１３）を含むことを特徴とする装置。
7. 請求項６による装置であって、前記調整手段（１３）が前記調節装置の作動位置に於いて前記第二の弾性手段（２０）が予応力を与える状態に対応する印により印付けされていることを特徴とする装置。
8. 請求項７による装置であって、前記調整手段（１３）が、前記装置を閉鎖すべく前記第二の弾性手段（２０）の予応力を低減できるようになっていることを特徴とする装置。
9. 請求項６〜８のうちの一つによる装置であって、前記調整手段（１３）が、前記第二の弾性手段の作用する力が解除され前記装置を閉鎖する位置に対応する印により印付けされていることを特徴とする装置。
10. 請求項１〜９のうちの一つによる装置であって、第二のばね（２０）を含み、前記第二のばね一方の端が、前記栓（４）に剛固に接続された可動片（２７）と反対の側の前記薄膜（２６）の表面に作用し、前記第二のばねの他方の端が、調整可能な接触部（１８、１９）上にて支持され、前記接触部が前記栓（４）の軸線に沿った変位に於いて調整可能であることを特徴とする装置。
11. 請求項１０による装置であって、前記調整可能な接触部（１８、１９）を制御し且つ機械的システムにより印付けされた前記調節装置の作動位置を有する制御輪（１４）を含むことを特徴とする装置。
12. 請求項１１による装置であって、前記印付けシステムが前記第二の弾性手段の作用する力が解除される前記装置を閉鎖する位置を含むことを特徴とする装置。
13. 請求項１１及び１２のうちの一つによる装置であって、前記機械的な印付けシステムが、前記制御輪（１４）の実質的に円筒状部分の下に収容され、前記制御輪（１４）の実質的に円筒状部分の少なくとも１つのオリフィスと協働するよう構成された押しボタン（２２、２３）を含むことを特徴とする装置。

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