(57)【要約】【課題】  配管系において凹凸や隙間が存在することによってガスの流れが阻害されたり、異物（反応生成物等）が堆積し、配管内を閉塞させやすくすることや、堆積物の剥離による汚染の影響を極力抑えることを可能にする。【解決手段】  フランジ１１が一端に設けられ、他端側が上流側配管１に連結される上流側連結管１０と、フランジ２１が一端に設けられ、他端側が下流側配管２に連結される下流側連結管２０とを有し、該フランジ端面間の間隙に、前記管端面に当接する両側面と前記連結管内径面１０ａ、２０ａに連なる内径面３０ａを有するインナーリング３０が介設され、その外周側にＯリング４０を介設してアウターリング５０が配設される。アウターリングは、外周部側はフランジの外周側に位置して該フランジの外周面に外接するリム部５０ａを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガス用の上流側配管と下流側配管とを連結するプロセスガス用配管の連結部構造において、フランジが一端に設けられ、他端側が上流側配管に連結される上流側連結管と、フランジが一端に設けられ、他端側が下流側配管に連結される下流側連結管とを有し、前記上流側連結管と下流側連結管とは、それぞれフランジ端面が管端面と面一になるとともに、互いのフランジ端面が対向するように間隙を有して配置され、該間隙に、前記フランジ外径よりも小外径からなり少なくとも前記管端面にそれぞれ当接する両側面と前記上流側連結管内径面および下流側連結管内径面に連なる内径面とを有するインナーリングが介設され、該インナーリングの外周側にＯリングを介設してアウターリングが配設されており、該アウターリングは、その内周部側が前記両フランジ間に位置しているとともに、その外周部側は前記両フランジの少なくとも一つに対し外周側に位置して該フランジの外周面に外接するリム部を有していることを特徴とするプロセスガス用配管の連結部構造。
【請求項２】
前記インナーリングは、前記アウターリングのリム部内面が前記フランジ外周面に外接することでＯリングを介して内径面の位置決めがなされることを特徴とする請求項１記載のプロセスガス用配管の連結部構造。
【請求項３】
前記上流側連結管は、同一内径で上流側配管に連結され、前記下流側連結管は、同一内径で下流側配管に連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセスガス用配管の連結部構造。
【請求項４】
前記アウターリングは、その外周部側は前記両フランジの外周側に位置して該フランジの外周面のそれぞれに外接するリム部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロセスガス用配管の連結部構造。
【請求項５】
前記両フランジを押圧挟持する締付具を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプロセスガス用配管の連結部構造。
【請求項６】
前記インナーリングは、フランジが一端に設けられた上流側連結管また下流側連結管の内径と同一内径であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロセスガス用配管の連結部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体製造プロセスなどに用いられるプロセスガスを輸送する配管同士を連結するためのプロセスガス用配管の連結部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体プロセスなどで用いられるプロセスガスを輸送する配管を配設する際に、中途で配管同士を連結して配管長さを調整するなどの必要が生じる。配管同士の連結方法としては種々の方法があり、配管に設けたフランジ同士を圧着して接合する方法などがある。しかし、この方法では、配管にフランジを設けておくことが必要であり、汎用性に欠けるため、配管の端部間に連結部を介設することで配管同士の連結を行うものが提案されている。図４〜７は、従来の連結部構造の一例を示すものであり、その詳細を以下に説明する。
【０００３】
プロセスガス用配管を構成する上流側配管１と下流側配管２との間に、上流側連結管１１０と下流側連結管１２０とが配置され、両連結管１１０、１２０間にインナーリング１３０とアウターリング１３２とが同軸に配置されている。インナーリング１３０とアウターリング１３２との間にはＯリング１３１を介設することでシール性を確保した連結部が構成されている。なお、上流側連結管１１０は一端にフランジ１１１が形成され、他端を上流側配管１に溶接などによって連結している。また下流側連結管１２０は一端にフランジ１２１が形成され、他端を下流側配管２に溶接などによって連結している。フランジ１１１、１２１は、図示しないクランプによって互いに近接するように押圧することでシール性を確実にして連結固定される。
【０００４】
なお、図４、５に示す連結部では、該フランジ１１１、１２１の内面先端部にそれぞれ周溝を形成し、これら周溝で形成される環状凹部１１５にインナーリング１３０の内周部側に形成した環状帯部１３０ａが嵌り込んでおり、該環状帯部１３０ａの外周側に形成された環状突条１３０ｂが上記フランジ１１１、１２１の先端面間に位置している。また、インナーリング１３０の外周側に介設されるＯリング１３１とアウターリング１３２とは、フランジ１１１、１２１によって軸方向に押圧狭持されている。
この連結部では、環状帯部１３０ａが環状凹部１１５に嵌り込むことでインナーリング１３０の径方向の位置決めがなされる。また、インナーリング１３０の軸方向の位置決めは、フランジ１１１、１２１間に環状突条１３０ｂが位置することによってなされている。
【０００５】
一方、図６、７に示す連結部では、該フランジ１１１、１２１の内面先端部に環状突条を形成し、これら環状突条で形成される環状段部１１６の内周面にインナーリング１３０の内周部側に形成した環状帯部１３０ａの外周面が当接しており、該環状帯部１３０ａの外周側に形成された環状突条１３０ｂが上記フランジ１１１、１２１の先端面間に位置している。また、インナーリング１３０の外周側に介設されるＯリング１３１とアウターリング１３２とは、フランジ１１１、１２１によって軸方向に押圧狭持されている。
この連結部では、環状帯部１３０ａが環状段部１１６に当接することでインナーリング１３０の径方向の位置決めがなされる。また、インナーリング１３０の軸方向の位置決めは、フランジ１１１、１２１間に環状突条１３０ｂが位置することによってなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体製造プロセスなどのように清浄度が要求されるプロセスに用いられるプロセスガスはガス自身が良好な清浄度を必要とされるのに加え、プロセスにおいては、配管からの反応生成物等による汚染の影響を考慮する必要がある。配管内部でのこのような反応生成物等が次第に堆積し、閉塞ないしは、これが剥離してプロセスの清浄度が保てなくなり、製造品として不良なものが得られてしまうという問題がある。
【０００７】
しかし、上記した連結部構造のうち、前者では、インナーリングの軸方向位置決めをフランジ１１１、１２１の端面との接触により行うため、環状帯部１３０ａの両側面と環状凹部１１５の両側面とは密着することなく微小な隙間を有していることが不可欠となる。また、連結管と上流管または下流管の内径が異なると、図示するように段差が生じる。さらに後者の連結部構造では、連結管からインナーリングに掛けて段差が生じてします。
これら微小な隙間や段差には、半導体製造装置におけるガスや反応生成物が付着して堆積しやすく、配管内を閉塞させやすい。また、これが剥離し、プロセスへの汚染の影響を招くという問題がある。これを避けるためには配管内部を定期的に清掃などして堆積物を除去しなければならず、作業負担が多大となる。また、微小な隙間などに付着した異物の除去は困難性を伴うという問題がある。さらに配管内部に存在する段差や隙間は、配管内のガスの流れやすさ（コンダクタンス）に悪影響を与えるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、配管系において最大限の流れやすさ（コンダクタンス）を確保し、流れの乱れを極力抑え、かつ溜まり部となる段差や隙間を最小にすることで、異物の付着しにくさや除去に最大限の効果をもたらすことのできる連結部構造を提供することを基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明のプロセスガス用配管の連結部構造のうち、請求項１記載の発明は、プロセスガス用の上流側配管と下流側配管とを連結するプロセスガス用配管の連結部構造において、フランジが一端に設けられ、他端側が上流側配管に連結される上流側連結管と、フランジが一端に設けられ、他端側が下流側配管に連結される下流側連結管とを有し、前記上流側連結管と下流側連結管とは、それぞれフランジ端面が管端面と面一になるとともに、互いのフランジ端面が対向するように間隙を有して配置され、該間隙に、前記フランジ外径よりも小外径からなり少なくとも前記管端面にそれぞれ当接する両側面と前記上流側連結管内径面および下流側連結管内径面に連なる内径面とを有するインナーリングが介設され、該インナーリングの外周側にＯリングを介設してアウターリングが配設されており、該アウターリングは、その内周部側が前記両フランジ間に位置しているとともに、その外周部側は前記両フランジの少なくとも一つに対し外周側に位置して該フランジの外周面に外接するリム部を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のプロセスガス用配管の連結部構造の発明は、請求項１記載の発明において、前記インナーリングは、前記アウターリングのリム部内面が前記フランジ外周面に外接することでＯリングを介して内径面の位置決めがなされることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のプロセスガス用配管の連結部構造の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記上流側連結管は、同一内径で上流側配管に連結され、前記下流側連結管は、同一内径で下流側配管に連結されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載のプロセスガス用配管の連結部構造の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記アウターリングは、その外周部側は前記両フランジの外周側に位置して該フランジの外周面のそれぞれに外接するリム部を有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載のプロセスガス用配管の連結部構造の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記両フランジを押圧挟持する締付具を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載のプロセスガス用配管の連結部構造の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記インナーリングは、フランジが一端に設けられた上流側連結管また下流側連結管の内径と同一内径であることを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明のプロセスガス用配管の連結部構造によれば、インナーリングの位置決めが、連結管の両フランジ狭持により行われる。そして、インナーリングの両側面は、少なくとも管端面に当接することで、インナーリング側面と管端面との間に殆ど隙間が形成されることがなく、密着した状態にすることができる。また、インナーリングの内径面は、連結管の内径面に連なっているので、隣接する内径面同士で段差が生じることもない。このインナーリングの位置決めは、アウターリングのリム部によってＯリングを介して容易に行うことができる。したがって、連結部構造内部に隙間や段差が生じることなく極力避けて上流側配管と下流側配管とを連結することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のプロセスガス用配管の連結部構造によれば、プロセスガス用の上流側配管と下流側配管とを連結するプロセスガス用配管の連結部構造において、フランジが一端に設けられ、他端側が上流側配管に連結される上流側連結管と、フランジが一端に設けられ、他端側が下流側配管に連結される下流側連結管とを有し、前記上流側連結管と下流側連結管とは、それぞれフランジ端面が管端面と面一になるとともに、互いのフランジ端面が対向するように間隙を有して配置され、該間隙に、前記フランジ外径よりも小外径からなり少なくとも前記管端面にそれぞれ当接する両側面と前記上流側連結管内径面および下流側連結管内径面に連なる内径面とを有するインナーリングが介設され、該インナーリングの外周側にＯリングを介設してアウターリングが配設されており、該アウターリングは、その内周部側が前記両フランジ間に位置しているとともに、その外周部側は前記両フランジの少なくとも一つに対し外周側に位置して該フランジの外周面に外接するリム部を有しているので、連結部構造内部に微小な隙間や段差が生じることなく上流側配管と下流側配管とを連結することができ、配管系においては、流れを乱す要因が無くなり、最大限の流れやすさ（コンダクタンス）を確保できる。また、溜まり部である隙間も極めて少ないことより、異物の付着しにくさや除去に最大限の効果をもたらすことができる。
【００１７】
例えば、従来のクランプ継手を用いた配管系で半導体製造装置の排気系に用いた場合、特に物理的・化学的な反応を利用して処理する装置の排気系においては、配管系内壁の凸凹した起伏や隙間に反応生成物や処理室から排気された副生成物等が付着しやすい。また、それらを含めた異物の除去に関しても困難となる。これに対し本発明の構成を採用することにより、配管内の異物は減少、かつ除去しやすくなることで、定期的な保守頻度は格段に減ることになる。また、異物の逆拡散による汚染等による製品不良の低減にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
なお、前記従来技術で説明したものと同様の構成については同一の符号を付している。
この実施形態の連結部構造は、上流側配管１に接続する上流側連結管１０、下流側配管２に接続する下流側連結管２０、上流側連結管１０と下流側連結管２０の間に配置されるインナーリング３０、Ｏリング４０、アウターリング５０とによって構成されている。
【００１９】
上流側連結管１０は、上流側配管１と同一径、同一形状の内径面１０ａを有しており、その一端が上流側配管１に溶接などによって連結されるものとされ、他端側にフランジ１１が形成されている。フランジ１１は、その先端面が管端面１０ｂに達して管端面１０ｂと面一に形成されている。一方、下流側連結管２０は、下流側配管２と同一径、同一形状の内径面２０ａを有しており、その一端が下流側配管２に溶接などによって連結されるものとされ、他端側にフランジ２１が形成されている。フランジ２１は、その先端面が管端面２０ｃに達して管端面２０ｃと面一に形成されている。
【００２０】
インナーリング３０は、上流側連結管１０、下流側連結管２０の内径面に連なるようにこれらの内径面１０ａ、２０ａと同一内径、同一形状の内径面３０ａを有しており、外径は、フランジ１１、２１の外径よりも小さくなっている。また、インナーリング３０の両側面３０ｂ、３０ｃは、上流側連結管１０の管端面１０ｂ、下流側連結管２０の管端面２０ｃに沿う形状となっている。また、インナーリング３０の外周面３０ｄは、Ｏリング４０の内周面側を保持するように、断面が湾曲面形状に形成されている。
【００２１】
上記Ｏリング４０は、上記インナーリング３０の外周面３０ｄに収まる内径を有し、インナーリング３０の軸方向幅よりもやや大きい径のＯ形状断面を有している。
このＯリング４０の外周側には、インナーリング３０と軸方向に略同じ幅のアウターリング５０が同心に配置されている。なお、アウターリング５０の軸方向幅は、インナーリング３０の軸方向幅よりも僅かに小さいのが望ましい。これにより、アウターリング５０の両側面が干渉することなくフランジ１１、２１の先端面にインナーリング３０の両側面３０ｂ、３０ｃを確実に密着させることができる。
【００２２】
アウターリング５０の内周面５０ｄは、Ｏリング４０の片面（外周面）側を保持するように、断面が湾曲面形状に形成されており、前記したインナーリング３０の外周面３０ｄとアウターリング５０の内周面５０ｄとで前記Ｏリング４０が狭持される。アウターリング５０は、フランジ１１１、１２１の外径を超える外径を有しており、フランジ１１１、１２１を超える位置では、軸方向に幅広になるリム部５０ａが設けられている。リム部５０ａは、内面がフランジ１１１、１２１の外周面に外接するものとして形成されている。
【００２３】
次に、上記連結構造を得るための工程の手順の一例を説明する。
上流側配管１に、フランジ１１とは他端になる上流側連結管１０の管端面を密着させ、シーム溶接によって両方の管を隙間なく接合する。一方、下流側配管２には、フランジ２１と他端になる下流側連結管２０の管端面を密着させ、シーム溶接によって両方の管を隙間なく接合する。
また、インナーリング３０の外周面３０ｄにＯリング４０の内周面を嵌め込み、このＯリングの外周側に、アウターリング５０の内周面５０ｄを嵌め込んで、インナーリング３０、Ｏリング４０、アウターリング５０を一体化する。この一体化されているリングに対し、軸方向外側から上流側連結管１０のフランジ１１を同軸となるように近接させ、フランジ１１をリム部５０ａの内側に挿入し、管端面１０ｂをインナーリング３０の側面３０ｂに密着させる。一方、上記と同様にして一体化されているリングに対し、軸方向外側から下流側連結管２０のフランジ２１を同軸となるように近接させ、フランジ２１をリム部５０ａの内側に挿入し、管端面２０ｃをインナーリング３０の側面３０ｃに密着させる。この状態でフランジ１１、２１を互いに近接する方向に押圧することで、Ｏリング４０がフランジ１１、２１で圧縮されてフランジ１１、２１間が封止される。フランジ１１、２１は、適宜の器具などによって押圧した状態で固定することで上流側連結管１０と下流側連結管２０とが隙間無く連結される。なお、上記器具としては、例えば、図２に示すようにフランジ１１、２１の外周側から環状に覆って締め付け固定するクランプ６０を例示することができる。なお、上記手順は一例であって、本願発明がこれに限定されるものではない。
【００２４】
上記で得られる連結部構造は、上流側配管１の内径面１ａから下流側配管２の内径面２ａに至るまで、上流側配管１０の内径面１０ａ、インナーリング内径面３０ａ、下流側連結管２０の内径面が段差なく連なっている。また、インナーリング３０の両側面３０ｂ、３０ｃは、管端面１０ｂ、２０ｃに密着しているので、これらの面同士に隙間が殆ど生じない。したがって、上流側配管１から下流側配管２にかけてプロセスガスが流れる際に、ガスが円滑に流れる。また、内壁面への反応生成物等の付着堆積が助長されることはなく、仮に堆積物が生じた際にも容易に除去することができる・
なお、本発明の使用用途は半導体製造装置に限定されるものではなく、堆積物の混入が問題となる種々の用途に適用することができる。ただし、特に清浄度が要求される半導体製造プロセスの用途に用いるのが特に好適である。
すなわち本願発明は、上記実施形態の説明に限定されるものではなく、本願発明の範囲内において適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態における連結構造の分解図である。
【図２】同じく、正面断面図である。
【図３】同じく、拡大した一部正面断面図である。
【図４】従来の連結構造を示す正面断面図である。
【図５】同じく連結構造を拡大して示す一部正面断面図である。
【図６】従来の他の連結構造を示す正面断面図である。
【図７】同じく連結構造を拡大して示す一部正面断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    上流側配管
１ａ  内径面
２    下流側配管
２ａ  内径面
１０    上流側連結管
１０ａ  内径面
１０ｂ  管端面
２０    下流側連結管
２０ａ  内径面
２０ｃ  管端面
３０    インナーリング
３０ａ  内径面
３０ｂ  側面
３０ｃ  側面
３０ｄ  外周面
４０    Ｏリング
５０    アウターリング
５０ａ  リム部
５０ｄ  内周面
【図１】
2006071052.tif 000003
【図２】
2006071052.tif 000004
【図３】
2006071052.tif 000005
【図４】
2006071052.tif 000006
【図５】
2006071052.tif 000007
【図６】
2006071052.tif 000008
【図７】
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