(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）昇圧容器の内部チャンバーに通じる当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本体、
（ｂ）上記昇圧容器の上記出口孔と上記弁本体の出口孔との間にある、当該弁本体内の流体排出路、
（ｃ）大気圧より低い圧力に応答することができる圧力感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記流体排出路中にインライン式に位置する圧力調整器であって、上記圧力感知手段が予め設定された圧力又はそれより低い圧力の下流圧力を感知したときにのみ上記内部チャンバーから当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよう大気圧より低い圧力に予め設定される圧力調整器、及び
（ｄ）上記弁本体に含まれ、そして上記流体排出路中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式に位置する高圧遮断弁であって、上記弁本体の出口孔に作動中の真空系が接続されていないとき普段は閉じるようにバイアスされる高圧遮断弁、
を含み、それにより、上記弁本体の出口孔が真空系に接続されたときのみに、ガスが上記昇圧容器の内部チャンバーから上記昇圧容器の出口孔を通り、上記流体排出路を通り、そして上記弁本体の出口孔を通って流れることができる、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２】
前記圧力調整器が大気圧より低い圧力に予め設定されて固定される、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項３】
前記流体排出路にインライン式に位置し前記圧力調整器の下流にある低圧遮断弁を含み、それにより上記昇圧容器からのガスの流量を制御し、そしてこの低圧遮断弁が閉じた位置にあるとき貯蔵及び運搬中の周囲空気の侵入から前記調整器を保護する、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項４】
前記弁本体中、前記昇圧容器の出口孔と当該弁本体の充填用口の孔との間に、充填路を含む、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項５】
空気又は異種ガスの逆流を防ぐため、前記流体排出路中、前記高圧遮断弁の上流に、インライン式に残留圧力弁を含む、請求項４記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項６】
前記充填路が前記流体排出路と一緒になってない、請求項４記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項７】
前記充填路が、前記圧力調整器の上流且つ前記遮断弁の上流で前記出口孔に隣接した前記流体排出路の箇所から、前記弁本体の前記出口孔に隣接した前記排出路の箇所まで流れる通路である、請求項４記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項８】
前記圧力調整器が約−３４．５ｋＰａ（ゲージ圧）（約−５ｐｓｉｇ）の圧力に予め設定される、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項９】
前記圧力調整器が大気圧よりも低い固定した不変の調整器圧力に予め設定される、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１０】
前記圧力調整器が前記予め設定した圧力を調節するための手段を含む、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１１】
前記昇圧容器及び当該装置から蒸気が漏れるのに備えるため二次的な封止手段として働く、当該容器に着脱式に配置された弁保護キャップを含む、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１２】
前記真空系が圧縮機を含み、そしてこの真空系は、前記容器から大気圧より低い圧力でガスを抜き出し、次いでこのガスを圧縮してより高い圧力で当該ガスを供給する、請求項１記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１３】
（ａ）昇圧容器の内部チャンバーに通じる当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本体、
（ｂ）上記昇圧容器の上記出口孔と上記弁本体の出口孔との間にある、当該弁本体内の流体排出路、
（ｃ）大気圧より低い圧力に応答することができる圧力感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記流体排出路中にインライン式に位置する圧力調整器であって、上記圧力感知手段が予め設定された圧力又はそれより低い圧力の下流圧力を感知したときにのみ上記内部チャンバーから当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよう大気圧より低い圧力に予め設定される圧力調整器、
（ｄ）上記弁本体に含まれ、そして上記流体排出路中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式に位置する高圧遮断弁であって、上記容器の出口孔に作動中の真空系が接続されていないとき普段は閉じるようにバイアスされる高圧遮断弁、
（ｅ）上記流体排出路にインライン式に位置し、上記圧力調整器の下流にある低圧遮断弁であって、上記昇圧容器からのガスの流量を制御し、そしてこの低圧遮断弁が閉じた位置にあるとき貯蔵及び運搬中の周囲空気の侵入から上記調整器を保護するための低圧遮断弁、及び
（ｆ）上記弁本体中、上記昇圧容器の出口孔と当該弁本体の充填用口の孔との間の充填路、
を含み、それにより、上記弁本体の出口孔が真空系に接続されたときのみに、ガスが上記昇圧容器の内部チャンバーから上記昇圧容器の出口孔を通り、上記流体排出路を通り、そして上記弁本体の出口孔を通って流れることができる、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１４】
前記圧力調整器が大気圧より低い圧力に予め設定されて固定される、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１５】
空気又は異種ガスの逆流を防ぐため、前記流体排出路中、前記高圧遮断弁の上流に、インライン式に残留圧力弁を含む、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１６】
前記充填路が前記流体排出路と一緒になってない、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１７】
前記充填路が、前記圧力調整器の上流且つ前記遮断弁の上流で前記出口孔に隣接した前記流体排出路の箇所から、前記弁本体の前記出口孔の下流の前記排出路の箇所まで流れる通路である、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１８】
正当と認められていない利用を防止するため前記充填用口が鍵付きの弁を含む、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項１９】
正当と認められていない利用を防止するため前記充填用口が鍵付きの気密出口キャップを含む、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２０】
前記圧力調整器が約−３４．５ｋＰａ（ゲージ圧）（約−５ｐｓｉｇ）の圧力に予め設定される、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２１】
前記圧力調整器が大気圧よりも低い固定した不変の調整器圧力に予め設定される、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２２】
前記圧力調整器が前記予め設定した圧力を調節するための手段を含む、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２３】
前記容器及び当該装置から蒸気が漏れるのに備えるため二次的な封止手段として働く、前記昇圧容器に着脱式に配置された弁保護キャップを含む、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２４】
前記真空系が圧縮機を含み、そしてこの真空系は、前記容器から大気圧より低い圧力でガスを抜き出し、次いでこのガスを圧縮してより高い圧力で当該ガスを供給する、請求項１３記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
【請求項２５】
（ａ）昇圧容器の内部チャンバーに通じる当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本体を設けること、
（ｂ）上記昇圧容器の上記出口孔と上記弁本体の出口孔との間で、当該弁本体内に流体排出路を設けること、
（ｃ）大気圧より低い圧力に応答することができる圧力感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記流体排出路中にインライン式に位置する圧力調整器であって、上記圧力感知手段が予め設定された圧力又はそれより低い圧力の下流圧力を感知したときにのみ上記内部チャンバーから当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよう大気圧より低い圧力に予め設定される圧力調整器を設けること、
（ｄ）上記弁本体に含まれ、そして上記流体排出路中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式に位置する高圧遮断弁であって、上記容器の出口孔に作動中の真空系が接続されていないとき普段は閉じるようにバイアスされる高圧遮断弁を設けること、及び
（ｅ）上記弁本体の出口孔が真空系に接続されたときのみに、上記ガスを上記昇圧容器の内部チャンバーから上記昇圧容器の出口孔を通り、上記流体排出路を通り、そして上記弁本体の出口孔を通って流れさせること、
を含む、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための方法。
【請求項２６】
前記流体排出路にインライン式に位置し、前記圧力調整器の下流にある低圧遮断弁を設け、それにより上記昇圧容器からのガスの流量を制御し、そしてこの低圧遮断弁が閉じた位置にあるとき貯蔵及び運搬中の周囲空気の侵入から前記調整器を保護する工程を含む、請求項２５記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための方法。
【請求項２７】
前記ガスの使用後且つ前記低圧弁を閉じる前に前記低圧弁及び高圧遮断弁と調整器との集成体へ不活性ガスを供給して、運搬中に当該弁と調整器との集成体へ空気が侵入する危険を減らす工程を含む、請求項２６記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昇圧ガス貯蔵容器のための一体式の供給用弁／調整器に関する。詳しく言えば、本発明は、容器からのガスの抜き出しを可能にするのに大気圧より低い圧力を必要とする、昇圧ガス貯蔵容器のための一体式供給用弁／調整器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
半導体装置の製造を含め、たくさんの産業用途において毒性及びその他の危険な特殊ガスが使われている。これらの危険な特殊ガスの多くの使用者は、意図せぬ放出の可能性について心配している。正のゲージ圧力を用いることによって、ボンベ内の昇圧ガスはその昇圧ボンベに取り付けられた遮断弁が一旦開放されると即座に放出される。所定の位置に（大抵の危険性ガスについて必要とされるように）気密出口キャップがあったとしても、弁の意図せぬ開放はキャップが取り外されたときに重大な結果に至ることがある。必ずしも望ましくないとは限らないものの、危険性ガスの放出は半導体処理加工用途においては特に望ましくないものであろう。そのような放出は半導体処理加工工場の部分的又は完全な排気を必要とし、スクラップ製品や予定外の停止時間のために実質的な損失を招く。同様に、半導体処理加工工場で使用される敏感で高価な機器は、微量の危険性ガスであってもそれにさらされることにより損傷を受けることがある。
【０００３】
多くの危険性ガスの容器は、事故での放出が起きた際にガスの放出量を制限するために弁の出口に流量制限オリフィスを装備されている。流量制限オリフィスは危険性ガスの放出量を有意に減少させるとは言っても、いずれの放出も運転にとってはなおもかなりの混乱のもとになりかねず、また人間にとっての危険の恐れが完全になくなるわけではない。更に、流量の制限は、ボンベを使用する際にはガスの流量を実用的でないほど制限するため、受け入れられないことがある。自動の遮断弁を組み合わせた過剰流量センサーは、供給系で漏れの起きた際に流れを遮断することができるが、放出が供給流量よりも相当多い場合に、且つそれが自動遮断弁の下流で起きるとしたならば、有効であるに過ぎない。可能性のある漏洩箇所の近くの危険性ガスモニターに基づいて遮断弁を作動させることが可能であろう。とは言え、そのような系は全て、複雑で費用がかかり、そしてガス供給系に既に適切に取り付けられているガス容器に対して有効であるに過ぎない。多くの半導体製造プロセス、例としてイオン注入、化学気相成長、反応性イオンエッチング、高密度プラズマエッチングといったもの等は、大気圧より低い（すなわち周囲圧力未満の）圧力で危険性ガスを使用する。その結果として、ガスボンベは全ての場合においてガスを正のゲージ圧で供給する必要はない。
【０００４】
本発明の目的にとっては、ここで表記するガスという用語は永久ガス及び液化ガスの蒸気の両方を包含する。永久ガスは、実際上圧力をかけるだけで液化させることのできないガスである。液化ガスの蒸気は、圧縮ガスボンベ内の液の上方に存在している。ボンベへの充填のために圧縮されたときに加圧下で液化するガスは、永久ガスではなく、より正確に言うと加圧下の液化ガスとして又は液化ガスの蒸気として説明される。
【０００５】
大気圧より低い圧力のガスを供給することへの一つのアプローチは、Ｋｎｏｌｌｍｕｅｌｌｅｒにより米国特許第４７４４２２１号明細書に記載され、またＴｏｍらにより米国特許第５５１８５２８号、同第５７０４９６５号及び同第５７０４９６７号明細書に記載された方法であり、それらにおいては、危険性ガスを容器内の収着剤の表面へ物理的又は化学的に吸着して容器内における所望の種の平衡圧力を低下させている。この方法は特定のガス類の貯蔵と供給のために使用されてはいるものの（例えば、ＭｃＭａｎｕｓ，Ｊ．Ｖ．ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆａｂｔｅｃｈ，  Ｖｏｌ．７，  １９９８ 参照）、この方法にはかなりの制限がある。第一に、使用される所定容量の吸着剤に貯蔵されるガスの量は液化した圧縮ガス（例えばホスフィン）と比べて相対的に少なく、それにより貴重な足跡（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）空間を利用する相対的に大きな容器を必要とし、そしてこれは、例えばこれらのガスを半導体製造のクリーンルームで使用する場合に、重要になる。同様に、固体収着剤における伝熱の制限は、圧縮ガス（例えば四フッ化ケイ素）からのものに比べてガスを脱着することができる速度を制限する。
【０００６】
Ｋｎｏｌｌｍｕｅｌｌｅｒ（米国特許第４７４４２２１号明細書）には、ガスの平衡圧力が容器内で低下するよう、ガスを固体収着剤へ吸着させる方法が記載されている。容器を加熱することにより、容器内の平衡圧力を上昇させそして大気圧より高い圧力でのガスの供給を可能にすることができる。ところが、特殊ガスの加熱は、それがゆっくりであり、制御がむずかしく、そしてガスの分解の原因になるので、望ましくない。同様に、供給圧力を上昇させるよう加熱する場合も、ガスの偶発的な放出に対する保護が弱くなる。
【０００７】
Ｔｏｍら（米国特許第５５１８５２８号明細書とそれに続く米国特許第５７０４９６５号及び同第５７０４９６７号明細書）は、下流圧力を低下させることにより実質的に分解することなくガスを放出することができる収着剤を使用することにより、この考えに改良を加えた。これらの収着剤にはなおも、収着物（危険性ガス）ごとに最適化させることが必要であるという不都合がある。更に、この系における容器内の平衡圧力は、製品が抜き出されるにつれて絶え間なく低下する。この現象は、ガス流量の管理をより困難にし、そして容器へ詰められたガスのうちの使用者が抜き出すことができる分を制限する。同様に、周囲温度が上昇する場合には、容器内の圧力は潜在的に大気圧よりも上昇しかねず、偶発的な放出に対する保護を縮小させかねない。逆に、より低い温度では、それらはガスを供給するのに十分な圧力にならないことがある。
【０００８】
大気圧より低い圧力下で危険性ガスを貯蔵する場合の付加的な関心事は、減圧のために漏洩が起こる場合の容器の内部汚染の可能性である。この大気からの汚染はガスの純度に悪影響を及ぼすばかりでなく、上記の方法に関して言えば、大気圧より低い圧力下で貯蔵されるガスと反応しそして熱、圧力、又は腐食性の副生物を発生させることも考えられる。この方法にあっての追加の問題は、供給されるガスの圧力は残留している吸着ガスの量と吸着剤の温度の両者の関数であるということである。それゆえに、吸着ガスを含有している容器内の圧力は、内容物が加熱されると大気圧を簡単に超えることがある。同様に、供給圧力は容器内容物が減ってくるにつれて望ましくなく低下する。結局は、供給圧力は十分な流量をもはや維持できない点まで減少する。この時点で、初期の充填量に比べ吸着された相に残っているガスの残留量がたとえかなりのものであったとしても、供給源を交換しなくてはならない。
【０００９】
大気圧より低い圧力のガスを供給することへのもう一つのアプローチは、ＬｅＦｅｂｒｅらにより米国特許第５９３７８９５号明細書に記載された装置である。ここでは、その装置は調整器を備え、そしてこれは、一つの態様においてこの調整器の下流の真空条件に応答する弁を、構成要素として使用する。この弁は、その真空条件が有毒な液又はガスが偶発的にこぼれたり放出されたりする可能性を低下させるように弁の下流で生じる場合に、流動を可能にするだけである。Ｋｎｏｌｌｍｕｅｌｌｅｒの米国特許明細書及びＴｏｍの米国特許明細書に記載されたように収着剤は使用されないことに注目されたい。この米国特許明細書では、その大気圧より低い圧力のガスの供給装置を、米国特許第６０４５１１５号明細書に開示されたように貯蔵容器内で内部の流量を制限しながら使用することも教示されている。この流量制限器は、昇圧した容器からの気相流体の排出を制限する毛管寸法の開口を設ける。米国特許第６０４５１１５号明細書で指摘されているように、容器からの液の排出は、液の排出質量流量が特定の開口を通しての対応するガスの排出質量流量を大きく超えるので、特に危険になることがある。米国特許第６０４５１１５号明細書では、毛管流量制限器の入口の箇所をボンベの長さ方向のほぼ中間にしている。従ってこれは、ボンベが逆さまであろうと正規の向きに置かれようと、ボンベ内の液の排出を防止する。ところが、この設計の否定的な側面は毛管系が詰まりやすくなりかねないということである。一旦詰まると、ボンベは危険性のガスを空にするのが困難でありあるいは不可能である。
【００１０】
液の排出を防止するという同じ結果を得るため、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／０９１３７号明細書には、相分離装置を使用する昇圧容器を用いることが教示されており、この相分離装置は、容器内の液から発生する蒸気又はガスを通すがその液は通さない多孔質の膜である。ここでは、相分離器は、流体が圧力調整器に入って調整器の機能を妨げ、また容器から液が出てゆくのを防止するよう、圧力調整器の上流に配置される。この調整器は、計量分配条件に応じて大気圧より高いことがあり、大気圧より低いことがあり、あるいは大気圧であってもよい容器の圧力レベルで容器からガス又は蒸気を計量分配するため前もって定められたレベルに設定することができる流量装置である。
【００１１】
本発明は、従来技術の制限を、収着により及び調整器の上流の高圧弁の使用によるよりも、圧力を機械的に大気圧より低い圧力に低下させることによって克服する。負圧調整器（絶対圧調整器又は真空調整器としても知られる）は周知であるとは言え、この機能をガス貯蔵・供給パッケージと一体にすることにより、それを用いることで単独型調整器によっては得られない特異な利益がもたらされる。大気圧より低い圧力のみを提供するよう前もって設定しそして固定してもよい、この一体式の弁／調整器は、偶発的なガスの放出の危険を有利に低下させる。
【００１２】
ヨーロッパ特許出願公開第０９１６８９１号明細書には、調整器の上流に高圧遮断弁を有するモジュールガス制御弁が開示されている。ここでは、遮断弁の目的は計量分配を制御するためである。ここに教示された装置は、標準的な圧縮ガス装置用であって、調整器の下流の圧力が大気圧より低くなったときにガスを供給するだけの装置用ではない。液が調整器を妨害しないようにするのに使用することは教示されていない。
【００１３】
従来技術のいずれも、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置であって、圧力感知手段が予め設定した圧力以下の下流圧力を感知したときにのみ容器内のガスの供給を可能にするための大気圧より低い圧力の調整器を含み、且つこの圧力調整器の上流に高圧遮断弁を含むものを、教示してはいない。ガスは、装置の出口孔が真空系に接続されるときにのみ流れることができる。この一体の弁／調整器における調整器の上流の高圧弁は、下記で詳しく検討するように多数の利点を提供する。
【００１４】
昇圧容器から危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが、第一に求められている。
更に、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置が求められている。
なお更に、危険性ガスの偶発的な漏れあるいは放出の可能性を低下させる、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが求められている。
また更に、有毒流体の取り扱い、貯蔵及び供給を制御するための収着剤を必要とすることなしに、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することも求められている。
真空系とともに使用に供されるときに内容物を排出することができるだけである、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが、更に求められている。
装置の下流の条件が大気圧よりも低い所望の圧力にあるときに危険性ガスを計量分配することができるのみの、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが、なお更に求められている。
流量制限オリフィスの使用を必要としない、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することも、やはり更に求められている。
危険性ガスの意図しない流れを遮断するため自動遮断弁に連結された過剰流量センサーの使用を必要としない、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが、更に求められている。
漏れの可能性のある箇所の近くの危険性ガスモニターに連結された遮断弁の必要なしに、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置が、なお更に求められている。
また、減圧のために漏れが起きた場合の容器の内部汚染の可能性を最小限にする、大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することも、更に求められている。
最後に、比較的少量の空間を必要とする、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが求められている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容器からのガスの抜き出しを可能にするために弁の下流で大気圧より低い圧力を必要とする昇圧ガス貯蔵容器のための供給用弁／調整器装置を提供する。この供給用弁／調整器装置には、圧力を低下させる装置又は調整器の上流に高圧遮断弁が含まれる。この高圧遮断弁は、液が調整器へ入り込んで容認できないほど大きな排出流量の原因となるのを防止する働きをする。本発明の主目的はフェイルセーフの供給を行うことであるから、この高圧遮断弁は、輸送、使用者の装置への接続及びそれとの切り離しの際の意図しないガスの放出を防止するのに減圧装置に対するバックアップとして働く。随意に、高圧遮断弁は空気式に、そうでなければ機械式に作動され、そして空気式に又はそのほかの方式で作動させていないとき普段は閉じるようにバイアスをかけられる。
【００１６】
昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）且つ供給するための装置が提供され、それは、当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本体を含む。この昇圧容器の出口孔は、昇圧容器の内部チャンバーに通じている。弁本体には、昇圧容器の出口孔と弁本体の出口孔との間に、流体排出路が位置している。大気圧より低い圧力に応答することができる圧力感知手段を有し、弁本体と一体で、流体排出路中にインライン式に位置する圧力調整器が含まれ、この圧力調整器は、当該圧力調整器が予め設定された圧力の又はそれより低い圧力の下流圧力を感知したときにのみ内部チャンバーから当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよう大気圧より低い圧力に予め設定される。最後に、弁本体と一体であり、そして流体排出路中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式又は直列に位置する高圧遮断弁が含まれる。ガスは、出口孔が真空系に接続されたときのみに、昇圧容器の内部チャンバーから昇圧チャンバーの出口孔を通り、流体排出路を通り、そして弁本体の出口孔を通って流れる。
【００１７】
随意に、圧力調整器は大気圧未満に予め設定して固定される。やはり随意に含まれるのが、流体排出路中にインライン式に位置し圧力調整器の下流の低圧遮断弁であり、これはガスボンベからのガスの流れを制御するため及び低圧遮断弁が閉じた位置にある場合に貯蔵及び運搬中に周囲空気が入り込むのから調整器を保護するためのものである。高圧遮断弁は、作動中の真空系が弁本体の出口孔に接続されないとき普段は閉じるようにバイアスをかけられてもよい。昇圧容器の出口孔と弁本体の充填口の孔との間で、弁本体に充填路が含まれていてもよい。随意に、空気又は異種ガスの逆流を防ぐための、流体排出路にインライン式に位置し、高圧遮断弁の上流且つ容器の出口孔の下流にある、残留圧力弁が含まれていてもよい。圧力調整器は、予め設定される圧力に固定してもよく、あるいは可変式であってもよい。昇圧容器に着脱式に配置される弁保護キャップが、容器及び装置から蒸気が漏れるのに備えて二次的な抑制手段として働くことができる。この弁保護キャップは、漏れ検出装置へ取り付けるための口を持つことができる。最後に、真空系は、容器から大気圧未満の圧力でガスを抜き出し、そして次にこのガスをより高い圧力で供給するため圧縮する圧縮機を含んでもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、貯蔵容器からのガスの抜き出しを可能にするため弁の下流で大気圧未満の圧力を必要とする昇圧ガス貯蔵容器のための供給用弁／調整器装置を提供する。この供給用弁／調整器装置に含まれるものは、減圧用装置又は調整器の上流の高圧遮断弁である。この高圧遮断弁は、許容できない大きな排出流量の原因となる、容器から調整器へと液が入り込むのを防止する働きをする。本発明の主目的はフェイルセーフの供給を行うことであるから、この高圧遮断弁は、輸送、使用者の装置への接続及び接続解除のときの意図せぬガスの放出を防ぐのに減圧装置に対してバックアップとして働く。随意に、この高圧遮断弁は空気式に、そうでなければ機械式に作動され、そして空気式か又はほかの方式で作動されていないとき普段は閉じるようにバイアスされる。
【００１９】
更に、非常に危険なガスを大気圧未満の条件で供給する場合には、ガスを使用する前に潜在する不純物を除去するため圧力調整器の上流側を排気することが、特に有利なことがある。また、毒性ガスの調整器の直ぐ上流側の空間を排気するため、ガス容器を使用後に系を再び排気するのが有利である。これらの排気は、調整器の上流に正圧の遮断弁がある場合に可能であるに過ぎない。
【００２０】
上記のように、ガスボンベパッケージと一体である絶対圧調整器、すなわち大気圧に代わって大気圧未満の圧力に応答することができる圧力感知手段を有する調整器、を使用することによって、危険なガスを供給する安全な手段が提供される。そのような調整器は、容器の出口弁又はそのほかの供給系の構成要素が意図せず大気に開放された場合にガスが少しも供給されないのを保証する０Ｐａ（ゲージ圧）（０ｐｓｉｇ）未満の手頃な圧力（例えば約−３４．５ｋＰａ（ゲージ圧）（−５ｐｓｉｇ））に前もって設定し、固定することができる。とは言え、ガスは、当該系が真空系に適切に接続されたときにのみ、流れる。この構成の追加の利益は、調整器が、容器内の圧力が大気圧未満になったときにさえも、ボンベへの逆流を防止するのを助ける働きもすることである。供給圧力は、ガスのモル流量を精密に制御できるよう、流動用に十分な推進力を提供するように選ばれる。
【００２１】
調整器の供給圧力設定は、固定バネを使って調節してもよく、あるいは調節するのに特殊な鍵を必要とする調節可能なバネを使ってもよく、又は部分的に排気されもしくは昇圧されるドームロード（ｄｏｍｅ  ｌｏａｄ）を使ってもよい。あるいはまた、圧力調節装置は、例えばガス流動路の一部である単一のシリコンウエハーにともにエッチングされた、圧力感知器とマイクロマシン加工した制御弁から構成されるマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）からなることができる。とは言え、本発明のいずれの態様においても、供給系の重要な特徴は、容器がさらされるものと当然予想することができるいずれの条件下でも、最高の供給圧力は常に標準大気圧のそれより低いということである。
【００２２】
ボンベの内容物がなくなってボンベの重量又は内部圧力が許容できるレベル未満に低下したなら、ボンベは通常のやり方でもって交換してよく、それをいっぱいに充填したボンベと取り換えることができる。使用済みの容器は、ガスの供給者により、特殊な鍵付きの弁と気密の出口キャップとを有する、当該容器に組み込まれる別個の流路を使って再充填することができ、その鍵付きの弁と気密の出口キャップの一方又は両方は特殊な鍵付きの工具を使ってガス供給者が解放することができるだけでもよい。
【００２３】
次に、図面を参照することにし、それらにおいてはいくつかの図面にわたって同様の参照番号は同様の構成部品を示している。図１〜７には、昇圧容器からの大気圧未満の圧力の危険なガスを抑制且つ供給するための装置のいくつかの構成が示されている。図１は、一体の弁／調整器集成体１４を取り付けたガスボンベ１２の形をした、危険なガスを抑制且つ供給するための装置１０を示している。好ましくは、標準的な圧縮ガスボンベ１２が使用され、そしてそれは、絶対圧調整器１６と、この調整器１６の高圧側、すなわち上流側の高圧遮断弁１８とが組み込まれる弁／調整器集成体１４で閉じられる。同様に、図２は、危険なガスを抑制且つ供給するための装置２０を示しており、ここでは、高圧遮断弁１８が弁／調整器集成体１４’の調整器１６の高圧側に位置し、そして低圧遮断弁２２が調整器１６の低圧側に位置している。簡潔にするため、装置１０と２０の共通の部品は同じ参照番号を付され、そしてそれらの構造と動作の説明は繰り返されないことに注意されたい。異なる特徴のみが詳しく説明される。ここでは、ガス供給の制御機能は、随意である低圧弁２２により果たすことができる。この低圧弁２２の目的は、ボンベから抜き出されるガスの流量を制御することであり、そしてより重要なのは調整器１６を貯蔵及び運搬中の周囲空気の侵入から保護することである。この特徴は、空気の汚染が腐食もしくは固形物の生成又は両方をもたらしかねない、例えばＨＣｌ、ＨＢｒ、ＳｉＨ4、ＢＣｌ3等の、腐食性又は反応性ガスを供給する場合に、特に重要である。ガスの使用者がガスを使い終えたならば、高圧弁１８を閉じ、そして残留ガスを弁／調整器集成体１４’から排気する。この態様の弁／調整器集成体１４’を下流の構成要素との接続から解除する前に、調整器１６の下流の低圧弁２２を閉じて、排気された空間に系の接続を解除するとき空気が吸い込まれるのを防止する。
【００２４】
ここで検討するときには、高圧弁１８と低圧弁２２への言及は、流動路中の弁の位置を指し、必ずしも弁の物理的な特性を指さないことに注目されたい。すなわち、高圧弁１８は昇圧ガスボンベ１２に最も近く、且つ調整器１６の上流にあり、そして低圧弁２２は高圧弁１８及び調整器１６の下流にある。
【００２５】
一つの運転様式において、不活性ガス（例えば乾燥Ｎ2、Ａｒ等）を弁／調整器集成体１４’へ導入してから低圧弁２２を閉じて、運搬中の調整器１６への空気の侵入の危険を更に低下させてもよい。このように、高圧遮断弁１８の追加の役割は、明確に分離し、それにより運搬の際調整器をガスシールするのに使用される不活性パージガスで危険なプロセスガスが汚染されあるいは希釈されるのを防ぐことである。随意に、高圧遮断弁１８は、作動している真空系が弁本体の出口孔につながれていないときには、当該技術において知られた手段により標準的に閉じるようにバイアスしてもよい。
【００２６】
再充填口２４は、図１及び２の態様に示したように切り離してもよく、あるいは図３の大気圧未満の圧力の危険なガスを抑制且つ供給するための装置３０に示したようにバイパス管路２８と弁３２を使って抜き出し口２６と兼用にしてもよい。簡潔にするため、装置１０、２０及び３０の共通の部品は同じ参照番号を付され、そしてそれらの構造と動作の説明は繰り返されないことにやはり注意されたい。異なる特徴のみが詳しく説明される。
【００２７】
大気圧未満の圧力の危険なガス（この例について言えばＣ4Ｆ6）を抑制且つ供給するための装置４０の具体的態様を図４に示し、更にもっと詳しいものを図８〜１１に示すが、この装置は図２と同様の口が二つの構成の弁／調整器集成体１４”’を有する。口が一つの弁／調整器集成体１４””の態様５０は図５に示され、これは図３と同様である。ここでも、簡潔にするため、装置１０、２０、３０、４０及び５０の共通の部品は同じ参照番号を付され、そしてそれらの構造と動作の説明は繰り返されない。異なる特徴のみが詳しく説明される。
【００２８】
輸送関係当局により必要とされる場合には、図４と５に示したように、随意の圧力逃がし装置３４を含めてもよい。同様に、大気圧未満の圧力について校正される圧力計３６を、供給圧力を監視するために含めてもよい。図４及び図８を参照されたい。
【００２９】
更に、液化しない圧縮ガスのために、調整器の上流に圧力計を、容器内のガスの含有量を指示するため含めることができる。
【００３０】
この例では、ガス使用者は、例えば圧縮ガス協会（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｇａｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）の直径表示安全システム（Ｄｉａｍｅｔｅｒ  Ｉｎｄｅｘ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｓｙｓｔｅｍ）により規定されることがある出口の受け口３８（図８及び１０参照）に接続し、そして次に、一般にピッグテイルアダプターと呼ばれる、適切な接続アダプターを使って使用者のプロセス機器に接続する。空気にさらされた空間から汚染物を随意にパージしてから、弁／調整器集成体１４の下流の圧力を大気圧未満に低下させる。次いで、高圧弁１８と低圧弁２２を開放し、ガスの流れを開始させることができる。
【００３１】
図６に見られるように、この流れは、処理チャンバー４２を出口の受け口３８と真空発生器４４との間に位置させることによりこのチャンバーを通して有効に導くことができる。
【００３２】
系が不注意に大気に開放された場合には、危険なガスの流れは速やかに停止し、あるいは劇的に減少して、それにより人が暴露されあるいは装置が損傷をこうむる危険を低下させる。同様に、低圧弁２２、又は低圧弁２２と高圧弁１８の両方が、最初に出口の受け口３８を真空源４４に接続することなく、不注意に開放された場合には、ガスは容器からほとんどあるいは少しも漏れ出さない。
【００３３】
図７に見られるように、ガスを大気圧に近いか又はそれより高い圧力で下流のプロセスに供給しなくてはならない場合には、製品を大気圧未満の圧力で容器から抜き出し、そして次にそのガスをより高い圧力で供給するために、随意に圧縮機４６を使用してもよい。安全性を付加するために、この圧縮機４６は十分換気される囲い４８の中に位置させ、そして危険ガス放出検出感知器５２（図７参照）と連動させることができる。
【００３４】
低蒸気圧のガスを供給する場合には、可能性のある漏洩源として機能する弁のねじを用いず完全にシールするのを保証するため、弁／調整器集成体１４を昇圧ガスボンベ１２へ溶接するか、そうでなければ一体式に取り付けることが可能である。可能性のある有利な構成は、圧力容器１２の内側に調整器１６の敏感な構成部品を配置し、それによりそれらを保護するものである。
【００３５】
ガス出口３８と使用者の真空系との接続は、任意の数の標準的な高性能真空接続部品、例えばＣａｊｏｎから入手されるＳｗａｇｅｌｏｋ（商標）、ＶＣＲ（商標）及びＵｌｔｒａｔｏｒｒ（商標）接続部品、あるいはＣｏｎｆｌａｔ（商標）又はＤｅｌ−Ｓｅａｌ（商標）、あるいはいろいろな供給元から入手されるＪＩＳ、ＩＳＯ、ＫＦ、Ｗ、Ｂ又はＣシール等によることができる。また、圧縮ガス協会により推奨される適切な鍵付きのガスボンベを使用してもよい。可能性のある拡張として、相容れないガスが誤って一緒にされないことを保証するために、特注の鍵付きの接続部品を採用することができよう。一般的には、図８〜１１を参照されたい。
【００３６】
保護装置を取り外すことなく低圧の接続を行うのと遮断弁を作動させるのとを可能にする、図４に模式的に示した、随意の一体式弁保護装置（ボンベキャップと同様のもの）５４を、容器に取り付けてもいよい。更に、上記の特徴を備えていてもあるいは備えていなくても、弁保護キャップ５４は随意に、いずれかのねじ込み接続部品から容器へと蒸気が漏れ込むのに対する二次的な封止器（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ）として働くことができ、そしてこれには随意に、漏れ検出機器を取り付けるため受け口５６を取り付けてもよい。パッケージをより容易に輸送し据え付けるために、一体式の取っ手又はその他の持ち上げ用の補助具をこの保護装置に作りつけてもよい。最後に、調整器１６及び弁１８、２２の下流で、流量制限オリフィスを随意に使用してもよい。
【００３７】
本発明は、図４に見られるように、異種ガスの逆流を防止するため高圧遮断弁１８の上流に接続することができる残留圧力弁５８を、随意に含んでもよい。とは言え、本発明における調整器が逆流自体を抑制する役割を果たすことができようが、驚くべきことに、調整器の上流の残留圧力弁はフェールセーフの供給を予め設定した圧力にのみ維持する上でより基本的な役割を有することができる。
【００３８】
より好ましい単段ダイヤフラムの設計の減圧装置（調整器）は、入口圧力を低下させると出口圧力を上昇させることになるように、調節された下流（出口）圧力が入口圧力につれて変動するという一般的な特性を有する。従って、本発明の要点は、運搬時又は貯蔵時にはおそらく起こらない下流圧力が所定の値未満（例えば大気圧未満）になったときにのみガス又は蒸気を安全に供給する装置を提供することであるから、上流の圧力は常に所定の圧力より高く維持されることが非常に重要である。この状況において残留圧力弁の存在することは、この問題を解決する。
【００３９】
最後に、本発明の装置は、ここにおいて教示された様々なものを使用者が容易に製造しそして容易に変更することができるようなモジュール部品から製作することができる。
【００４０】
ここでは、具体的な態様を参照して例示し説明してはいるが、本発明はここに示した細目に限定されるものではない。それどころか、本発明の精神から逸脱せずに、特許請求の範囲に記載されたものと均等であるものの範囲内において、それらの細目に様々な改変を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満の圧力のガス供給装置の簡略正面図である。
【図２】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満の圧力のガス供給装置の第一の別構成の簡略正面図である。
【図３】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満の圧力のガス供給装置の第二の別構成の簡略正面図である。
【図４】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満の圧力のガス供給装置の第三の別構成の簡略正面図である。
【図５】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満の圧力のガス供給装置の第四の別構成の部分簡略正面図である。
【図６】処理チャンバーを通して導かれる流れを示している、図４の構成の簡略正面図である。
【図７】ガスをより高い圧力で供給するため圧縮機を使用している、図４の構成の簡略正面図である。
【図８】図４の構成の正面斜視図である。
【図９】図４の構成の背面斜視図である。
【図１０】図８の１０−１０線に実質的に沿って見た、図４の構成の断面図である。
【図１１】図８の１１−１１線に実質的に沿って見た、図４の構成の断面図である。
【符号の説明】
１２…ガスボンベ
１４、１４’、１４”、１４”’、１４””…弁／調整器集成体
１６…調整器
１８…高圧遮断弁
２２…低圧遮断弁
２４…再充填口
２６…再充填口兼用抜き出し口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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