(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス容器用のエア作動式バルブに圧縮空気を供給するためのエア供給システムであって、
先端部が前記エア作動式バルブに脱着可能に接続されるエアチューブと、
前記エアチューブ内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、
前記エアチューブの前記先端部が脱着可能に接続される被接続部材と、
前記被接続部材に前記エアチューブの前記先端部が接続されていることを検知する検知手段と、
を備えるエア供給システム。
【請求項２】
前記検知手段が光電センサである請求項１に記載のエア供給システム。
【請求項３】
前記検知手段により検知された結果に基づき、前記ガス容器に関連するシステムを制御する制御手段を更に備える請求項１又は２に記載のエア供給システム。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス容器用のエア作動式バルブに圧縮空気を供給するためのエア供給システムに関し、特に、エア作動式バルブを閉止状態すべく、空気圧を印加するためのエアチューブをエア作動式バルブから取り外したことを検知することのできるシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造等に用いられる特殊材料ガスは、通常、ガスボンベないしはガスシリンダと称される可搬型のガス容器に貯蔵された状態で使用される。かかる半導体製造用の特殊材料ガスには、可燃性（爆発性）、毒性、腐食性、支燃性等の危険性を有するものが多く、その使用に際しては十分な安全上の配慮がなされなければならない。このため、従来、危険性のある特殊材料ガスが封入されたガス容器は、排気ダクトを有するシリンダキャビネットと呼ばれる箱体内に収容することとし、万が一のガス漏れに備えている。
【０００３】
このようにガス容器をシリンダキャビネット内に収納した場合、ガス容器のバルブの開閉は、安全上、遠隔操作により自動的に行われるのが望ましく、よって従来から種々の遠隔操作可能なバルブが用いられている。従来一般の遠隔操作型のバルブとしては、空気圧アクチュエータにより弁体を移動させ開閉を行うエア作動式バルブがある。ガス容器用のエア作動式バルブは常閉型であり、圧縮空気を空気圧アクチュエータに供給した場合にのみバルブが開放されるよう構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガス容器を交換のためにプロセスラインから取り外す場合等には、予めライン中の残留ガスをパージしておき、ラインから特殊材料ガスが外部に漏出しないようにしている。このパージ作業はガス容器のバルブを閉じた状態で行う必要があり、エア作動式バルブにあっては、圧縮空気の供給を停止することでバルブを閉じることとしている。しかし、エア作動式バルブにエアチューブが接続されていると、人為的な誤操作やエア制御回路の故障等により圧縮空気がバルブに供給されるおそれがある。そこで、パージ作業では、エアチューブをエア作動式バルブから予め取り外しておくことが前提条件とされている。
【０００５】
しかしながら、エアチューブの取外しは作業員による人為的作業であるため、過誤等により、エアチューブを取り外すのを忘れることがある。勿論、かかる場合でも、パージ時には圧縮空気の供給は自動的に停止されるようになっているので、なんら問題はないが、万が一の事態に備えることはフェールセーフの多重化という観点からは望ましい。
【０００６】
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エア作動式バルブを閉止状態とすべくエアチューブをバルブから取り外した場合に、その取り外した状態を検知することのできる装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ガス容器用のエア作動式バルブに圧縮空気を供給するためのエア供給システムにおいて、先端部がエア作動式バルブに脱着可能に接続されるエアチューブと、エアチューブ内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、エアチューブの先端部が脱着可能に接続される被接続部材と、被接続部材にエアチューブの先端部が接続されていることを検知する検知手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
この構成において、エアチューブが被接続部材に接続されていることが検知手段により検知された場合、エアチューブがエア作動式バルブから取り外されていると認識でき、また、その逆の場合には、エアチューブがバルブに接続されている可能性があると認識できる。
【０００９】
検知手段は、エアチューブの先端部が被接続部材に接続された時のみ該被接続部材を通してエアチューブ内に空気を供給するエア供給手段と、このエア供給手段から空気が供給されていることを検知する空気供給検知手段とを備えるものが考えられる。また、検知手段は光電センサを用いたものとしてもよい。
【００１０】
更に、本発明のエア供給システムは、前記検知手段により検知された結果に基づき、ガス容器に関連するシステムを制御する制御手段を備えてもよい。かかる構成により、エアチューブがエア作動式バルブに接続されている可能性がある場合、例えばパージ工程を実行できないようシステムを制御することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について説明する。図１は本発明によるエア供給システム５４におけるエアチューブ接続状態検知装置１０が適用されたガス供給システムを示している。このガス供給システムは、ガス容器１２内に貯蔵されているシラン系ガス等の半導体製造用特殊材料ガスを所定の半導体製造装置（図示せず）に供給するためのものである。より詳細に述べるならば、図示実施形態のガス供給システムは、半導体製造装置にガスを供給するプロセスラインとしての配管１４を備えている。この配管１４の一端は、ガス容器１２の口部に取り付けられたバルブ１６の吐出口１８に継手２０により取外し可能に接続される。また、配管１４中には、バルブ１６の側から、ガスを常温に昇温するための熱交換器２２、開閉弁２４及び流量調節弁２６が設けられている。更に、この配管１４には、熱交換器２２と開閉弁２４との間に２本の配管２８，３０が接続されている。一方の配管２８は窒素ガス等のパージガスをパージガス供給源から供給するためのものであり、他方の配管３０はパージガスを大気中にベントするためのものであり、それぞれに開閉弁３２，３４が介設されている。勿論、配管３０には特殊材料ガスを無害化する適当な排ガス処理装置（図示せず）が設けられており、また、ガス容器１２は安全のためにシリンダキャビネット（図示せず）内に収容されている。
【００１２】
ガス容器１２に取り付けられているバルブ１６はエア作動式である。本発明を適用できるエア作動式バルブ１６としてはベロー型、ダイアフラム型等、種々あるが、この実施形態におけるバルブ１６は、図２に明示するようなピストン型の空気圧アクチュエータ３６を有している。すなわち、図示のエア作動式バルブ１６は、空気圧アクチュエータ３６内のピストン３８を圧縮空気により上下させ、ピストン３８に一体的に取り付けられた弁体４０を弁座４２に対して係合・分離させることで、ガス容器１２内から流路４４，４６を経て吐出口１８に流れるガス流を制御するよう構成されている。ピストン３８は空気圧アクチュエータ３６の内部空間を上下に仕切っており、上部空間４８にはピストン３８を下方に押圧する圧縮ばね５０が配置されている。従って、無負荷時（圧縮空気の供給停止時）において弁体４０は弁座４２に圧縮ばね５０のばね力により押し付けられ、バルブ１６は閉止状態に維持される。また、空気圧アクチュエータ３６の下部空間５２に圧縮空気を供給すると、ピストン３８が圧縮ばね５０のばね力に抗して上方に移動し、弁体４０が弁座４２から分離してバルブ１６は開放状態となる。
【００１３】
バルブ１６の空気圧アクチュエータ３６への圧縮空気の供給は、エア供給システム５４から延びるエアチューブ５６を空気圧アクチュエータ３６に接続することで可能となる。エアチューブ５６と空気圧アクチュエータ３６との接続は急速継手５８により行われることが好ましい。図示の急速継手５８は、従来から用いられている型式のものであり、空気圧アクチュエータ３６の下部側壁に設けられた貫通孔６０に気密に固着されたソケット６２と、エアチューブ５６の先端に取り付けられたプラグ６４とから構成されている。ソケット６２は、プラグ６４が挿入される略円筒形のソケット本体６６と、プラグ６４が挿入された際にソケット本体６６から脱落しないようプラグ６４をロックするロック機構（図示せず）とを備えている。ロック機構によるロックを解除する場合には、ソケット本体６６の外側に配置されたロック解除スリーブ６８をスライドさせればよい。また、このソケット６２の内部には弁機構（図示せず）が設けられており、プラグ６４が挿入されていない状態ではソケット６２内の流路を閉じ、プラグ６４が挿入されロックされるとソケット６２内の流路を開放するようになっている。
【００１４】
エア供給システム５４は、圧縮空気供給源７０と、電磁式の方向制御弁７２とを備えている。方向制御弁７２は３ポート２位置型であり、ソレノイド７４に通電していない無負荷状態時には、圧縮空気供給源７０に通ずる入口ポートＰが閉止され、エアチューブ５６に接続された出口ポートＢが吐出しポートＲと連通されるよう構成されている。また、方向制御弁７２のソレノイド７４を励磁すると、入口ポートＰは出口ポートＢと連通し、吐出しポートＲは閉止される。従って、エアチューブ５６をバルブ１６に接続した状態でソレノイド７４を励磁すると、圧縮空気供給源７０から圧縮空気が方向制御弁７２及びエアチューブ５６を通して空気圧アクチュエータ３６の下部空間５２に供給され、前述したようにバルブ１６は開放状態とされる。また、ソレノイド７４への通電を停止すると、方向制御弁７２は無負荷状態に戻り、空気圧アクチュエータ３６の内部はエアチューブ５６を介して大気に開放されるため、空気圧アクチュエータ３６内の圧縮ばね５０の作用によりバルブ１６は閉止状態となる。尚、吐出しポートＲに消音器７６を接続することが好適である。
【００１５】
上記構成において適用される本発明によるエアチューブ接続状態検知装置１０は、エア供給システム５４の圧縮空気供給源７０と方向制御弁７２との間の配管７８から分岐された分岐管８０を有している。この分岐管８０の先端部には、前述したソケット６２と実質的に同等のソケット（被接続部材）８２が取り付けられている。このソケット８２は、バルブ１６のソケット６２から取り外されたエアチューブ５６のプラグ６４を受け入れ退避状態で保持するためのものであり、ガス容器１２から僅かに離れたシリンダキャビネット内の適当な位置に固定されている。
【００１６】
また、分岐管８０には流量制限器（固定式絞り弁）８４が設けられている。更に、ソケット８２と流量制限器８４との間の分岐管８０には圧力スイッチ８６が接続されている。圧力スイッチ８６は、当該部分の分岐管８０内の圧力が所定値以下に減少した場合に切り替わり、図示実施形態では、圧力減少時にオンとなるよう設定されている。
【００１７】
圧力スイッチ８６の出力信号はマイクロコンピュータ（制御手段）８８に入力される。マイクロコンピュータ８８は、入力された圧力スイッチ８６の信号に基づいてエアチューブ５６の接続状態を認識することができる。尚、このマイクロコンピュータ８８は、ガス供給システム全体を制御・管理する制御盤９０を構成するものであり、前記検知結果からシステムにおける機器、例えば開閉弁２４，３２，３４や方向制御弁７２等の開閉制御を行うためにも用いられている。
【００１８】
次に、以上の構成において、本発明の作用をガス容器交換作業を一例として、図３及び図４のフローチャートに沿って説明する。図３及び図４のフローチャートは、マイクロコンピュータ８８において実行されるプログラムを概略的に示したものである。
【００１９】
作業開始前においては、特殊材料ガスがガス容器１２から半導体製造装置（図示せず）に供給されているものとする。すなわち、エアチューブ５６のプラグ６４がエア作動式バルブ１６のソケット６２に接続されロックされていると共に、エア供給システム５４における方向制御弁７２のソレノイド７４が励磁され、圧縮空気が空気圧アクチュエータ３６に供給されてバルブ１６は開放状態となっている。また、ガス供給システムの配管１４中の開閉弁２４は開放され、配管中２８，３０の開閉弁３２，３４は閉止されているものとする。
【００２０】
ガス容器交換作業を開始すべく、作業員が制御盤９０の入力装置、例えば交換作業開始スイッチ９２を投入すると、マイクロコンピュータ８８はその入力信号に基づき、まず、エア供給システム５４における方向制御弁７２のソレノイド７４の励磁を解除し、圧縮空気の供給を停止してエア作動式バルブ１６を閉止する。そして、配管１４中の開閉弁２４を閉止する（ステップ１００，１０２）。
【００２１】
また、マイクロコンピュータ８８は、上述の弁の開閉制御処理の実行と同時に、エアチューブ５６のプラグ６４を退避位置のソケット８２に移し変える旨のガイダンスを制御盤９０上の表示装置９４に表示させる（ステップ１０４）。この表示に従って、作業員はプラグ６４をバルブ１６のソケット６２から引き抜き、退避位置のソケット８２にセットする。
【００２２】
ソケット８２にプラグ１６が接続されると、ソケット８２の流路が開放されて分岐管８０とエアチューブ５６とが連通状態となる。従って、圧縮空気は供給源７０から分岐管８０、エアチューブ５６及び方向制御弁７２を経て流れ、そして大気中に排出される。この際、流通する圧縮空気の流量は流量制限器８４によって微量とされる。また、ソケット８２内の流路が閉止状態から開放状態となるので、分岐管８０内の圧力が減少し、圧力スイッチ８６が切り替わってオン信号がマイクロコンピュータ８８に出力される。
【００２３】
マイクロコンピュータ８８は、圧力スイッチ８６からの信号がオフからオンに切り替わったことから、エアチューブ５６が退避位置のソケット８２に接続されたことを認識する。この状態において、作業員が制御盤９０のパージ開始スイッチ９６を投入すると、配管２８，３０中の開閉弁３２，３４が開放される。これにより、パージガスがパージガス供給源から配管２８を通って流入し、バルブ１６と開閉弁２４との間の配管１４に存在する特殊材料ガスがベント用の配管３０から大気中に放逐される（ステップ１０６，１０８，１１０）。一方、圧力スイッチ８６からの信号がオフのままである場合には、エアチューブ５６のプラグ６４は未だ退避位置のソケット８２に接続されていないこととなるので、パージ開始スイッチ９６をオンとしても、処理は開始されない（ステップ１１２，１１４）。
【００２４】
一定時間、パージが行われたならば、或は、ガス供給システムのライン中の濃度が一定値以下となったことが濃度計により検出されたならば、マイクロコンピュータ８８は、シリンダキャビネットのガス容器交換用のドアのロックを解除する（ステップ１１６）。これにより、ガス容器１２の交換が可能となる（ステップ１１８）。
【００２５】
ガス容器１２の交換が終了したならば、作業員は、各ラインの接続部の気密チェックを行うべく気密チェック開始スイッチ９８を投入する（ステップ１２０）。この気密チェック工程は、従来であれば、気密チェック開始スイッチ９８が投入されると自動的に開始される。しかし、本発明においては、スイッチ投入後、エアチューブ５６のプラグ６４が退避位置のソケット８２に接続されているか否かを圧力スイッチ８６からの信号により再度検知し、接続状態と判断されれば、シリンダキャビネットのドアをロックして気密チェック工程を開始することになっている（ステップ１２２，１２４，１２６）。また、非接続状態では、プラグ６４が何等かの原因でバルブ１６に接続されている可能性があるので、気密チェック工程は行われず、ステップ１２２に戻り、プラグ６４が退避位置のソケット８２に接続されるのを待つ（ステップ１２８）。
【００２６】
気密チェック工程が完了したならば、マイクロコンピュータ８８は、エアチューブ５６を新規なガス容器１２のエア作動式バルブ１６に接続する旨のガイダンスを表示装置９４に表示させる（ステップ１３０）。この表示に基づき、作業員は、退避位置のソケット８２からエアチューブ５６のプラグ６４を引き抜き、バルブ１６のソケット６２に挿入して接続を行う。
【００２７】
プラグ６４が退避位置のソケット８２から取り外された場合には、ソケット８２内の弁機構によりソケット８２の流路は閉止され、分岐管８０を流通する空気の流れが停止する。これにより、分岐管８０内の圧力が上昇し、圧力スイッチ８６が切り替わってオフ信号がマイクロコンピュータ８８に出力される。マイクロコンピュータ８８は、この圧力スイッチ８６からのオフ信号により、プラグ６４がバルブ１６のソケット６２に接続されたものとみなす（ステップ１３２）。ここで、再度、作業員がパージ開始スイッチ９６を投入すると、配管２８，３０中の開閉弁３２，３４が開放される（ステップ１３４，１３６）。これにより、パージガスが流入し、大気に開放された管内がパージガスにより洗浄される。一方、圧力スイッチ８６からオン信号が出力されている場合には、エアチューブ５６はバルブ１６に接続されていないこととなるため、スイッチ９６を押してもパージは開始されない（ステップ１３８，１４０）。
【００２８】
ガス容器交換後のパージ作業が完了したならば、マイクロコンピュータ８８は、開閉弁３２，３４を閉止すると共に、開閉弁２４を開放する（ステップ１４２）。この後、バルブ１６にエアチューブ５６を通して圧縮空気を供給すれば、ガス容器１２から特殊材料ガスを半導体製造装置に供給することが可能となる。
【００２９】
以上、ガス容器交換作業について説明したが、上記工程は一例であり、種々の変更が可能である。例えば、エアチューブ５６の接続状態の認識結果を表示装置９４に表示するようにしてもよい。また、ガス容器交換作業以外の作業においても、エアチューブ５６が取り外されることが条件となる場合には、そのチェックに本発明の装置を使用できることは勿論である。ガス供給システムも半導体製造装置に特殊材料ガスを供給するためのものに限定されない。
【００３０】
更に、上記実施形態では、エアチューブ５６とバルブ１６との接続は急速継手によっているが、他の型式の接続手段が用いられてるシステムにおいても本発明は適用可能である。また、エアチューブ５６の先端部にソケットを取り付け、バルブ１６にプラグを配設するような形を採ることも可能である。この場合、退避位置には同形のプラグが被接続部材として配置される。
【００３１】
また、エアチューブ５６の先端部が退避位置に退避されていることを検知する手段も、種々考えられる。例えば、上記実施形態においては、空気を圧縮空気供給源７０から分岐管８０を経て供給しているが、エア供給手段として専用の空気供給源を別個に設け、そこにエアチューブを接続するようにしてもよい。空気の流通を検知する手段についても、圧力スイッチに限られず、圧力センサ、流量センサ等を用いることができる。
【００３２】
エアチューブの接続を検知する手段としては、光電センサを用いるものも考えられる。例えば、ソケット８２の内壁面に透過型の光電センサを設け、プラグ６４がソケットに接続され光電センサを横切った際の検知信号の変化から、接続状態を検知するようにしてもよい。前述したように、エアチューブ５６の先端部にソケットが取り付けられている場合には、ソケットに接続されるプラグと同形の被接続部材を退避位置に設け、この被接続部材の先端面に反射型光電センサの投光部と受光部を形成することとしてもよい。これは、ソケットの内部にはプラグの先端と接する金属製のプレートが存在し、そのプレートは光を反射できる、という事実を利用したものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、ガス容器のエア作動式バルブを閉止すべくエアチューブをバルブから取り外す場合に、本発明のエア供給システムでは、エアチューブとバルブとの接続状態、特にエアチューブがバルブから取り外された状態を検知することができる。従って、シラン系ガス等の特殊材料ガスを用いるシステムにおいては、検知結果に基づきシステムの保守作業を行えば、バルブにエアチューブが接続されたままの状態での作業を防止することができ、安全性が格段に向上することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。
【図２】エア作動式バルブの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の装置におけるマイクロコンピュータで実行されるプログラムの一部を示すフローチャートである。
【図４】本発明の装置におけるマイクロコンピュータで実行されるプログラムの一部を示すフローチャートであり、図３のフローチャートから続くものである。
【符号の説明】
１０…エアチューブ接続状態検知装置、１２…ガス容器、１６…エア作動式バルブ、５４…エア供給システム、５６…エアチューブ、５８…急速継手、６２…ソケット、６４…プラグ、７０…圧縮空気供給源、８０…分岐管、８２…ソケット（被接続部材）、８６…圧力スイッチ、８８…マイクロコンピュータ。
【図１】
0003892922.tif 000002
【図２】
0003892922.tif 000003
【図３】
0003892922.tif 000004
【図４】
0003892922.tif 000005