(57)【要約】【課題】  配管される真空断熱管同士の結合、分離がし易くかつ管結合部の外径を増加させことなく、かつ、継手接合部における流体輸送対象からの放熱あるいは輸送対象への熱侵入を低減することができる真空断熱管を提供することにある。【解決手段】  この発明は、外管の端部に嵌合する継手ナットあるいは継手雄ナットを有し、一方の端部の外管と内管との間に、その孔が内管に嵌合する有孔円板に挿着されてこの有孔円板の縁辺と外管および内管との間がシールされて真空層が形成されているものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と外管との間に真空層が形成され、外管と継手ナットあるいは継手雄ナットの一方を端部に有し、この一方がガスケットを介して他の真空断熱管の端部に設けられた前記継手ナットあるいは継手雄ナットの他方と螺合結合されることでこの結合部がシールされてつなげられる真空断熱管において、
前記外管の端部に嵌合する前記継手ナットあるいは継手雄ナットを有し、前記一方の端部の前記外管と前記内管との間に、その孔が前記内管に嵌合する有孔円板が挿着されてこの有孔円板の縁辺と前記外管および前記内管との間がシールされて前記真空層が形成されている真空断熱管。
【請求項２】
前記外管の管端の内壁面に内径が順次拡大するラッパ状の開口が形成され、このラッパ状の開口の傾斜面に前記有孔円板の外周が嵌合する溝が形成され、前記ラッパ状の開口に前記有孔円板が挿着されて前記有孔円板が溶接されることでシールされる請求項１記載の真空断熱管。
【請求項３】
前記外管の軸方向の先頭部分には前記ガスケットに係合する突起部が設けられ、前記有孔円板は、前記外管の肉厚より薄く、内周と外周とにそれぞれボスが形成され、前記ガスケットに係合する突起部の根本に位置している請求項２記載の真空断熱管。
【請求項４】
前記有孔円板は、前記内管と前記外管の一方の端部に設けられ、前記外管の他方の端部は、内管から立上げられたフランジが形成されてこのフランジの縁辺と前記外管および前記内管との間がさらにシールされることで前記真空層が形成される請求項３記載の真空断熱管。
【請求項５】
前記内管の肉厚が前記外管の肉厚に対して１／２から１／１０の厚さのものである請求項４記載の真空断熱管。
【請求項６】
さらに、半導体処理装置あるいは液晶表示装置等の基板処理装置にガスを供給する場合において、前記外管の管径は、６ｍｍφ〜１６ｍｍφの範囲にあって、前記外管の肉厚が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあり、前記内管の肉厚が０．１〜０．７５ｍｍの範囲にあって、前記外管および前記内管ともにステンレススチール製のものであり、２００°Ｃ以上の温度でガスを輸送するために前記半導体処理装置あるいは前記基板処理装置に接続されているガスの輸送路に結合される請求項５記載の真空断熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空断熱管に関し、詳しくは、ガス、液体等の流体を輸送する輸送管路としての真空断熱管において、配管される真空断熱管同士の結合、分離がし易くかつ管結合部の外径を増加させことなく、かつ、継手接合部における輸送対象からの放熱あるいは輸送対象への熱侵入を低減することができるような真空断熱管の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空断熱管は、内管と外管とからなる二重の管構造をしていて、超伝導で使用される液化ガス等の極低温流体輸送用管（特許文献１）としても広く用いられている。さらには、真空断熱管は、寒冷地の給湯器から台所や浴室への配管などにも使用されている。その中には、作業性を向上するために蛇腹の真空断熱管もある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−４１３９０号公報
【特許文献２】特開平１０−９４８３号公報  いずれの場合も、真空断熱管は、ＳＵＳ（ステンレス）等のものが多く、二重管構造となっていて、その内管と外管との間に真空層が形成されている。しかも、内管と外管とは厚さが実質的に同じになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
真空断熱管は、断熱層を真空状態にして管内を流れる液体やガス分子から外部への熱の対流による伝熱を抑制し、あるいは外部からの熱の侵入を抑える高い断熱性能が得られるので、半導体製造装置を含めた半導体処理装置へのキャリアガス、反応ガスの輸送管あるいは半導体処理装置から排出されるガスの輸送管、液晶表示装置等の基板処理装置へのガス、処理液等の輸送管として使用することが考えられる。
しかし、液体は比較的比熱が小さく、気体はさらに比熱が小さい。輸送対象が半導体処理装置へのキャリアガス、反応ガスの場合にはそのガスが前加熱されるので、比熱が小さいガスは、輸送中の真空断熱管の内管で熱が内管に吸収され易く、その熱が外管へと輻射されて外部への熱伝導が起こり、輸送対象の熱が外部へと放出される問題が考えられる。しかも、輸送中のガスの熱量が大きくなるとキャリアガス、反応ガスの温度が低下すると種々の問題が生じる。半導体処理装置から排出されるガスの輸送についても同様な問題が考えられる。
例えば、低圧ＣＶＤ装置（ＬＰ−ＣＶＤ）等の反応炉では反応ガス等は、通常６００°Ｃ〜８００°Ｃの温度とされ、成膜の均一性と品質の向上を図るためにキャリアガスあるいは反応ガスが２００°Ｃ以上に加熱されてＬＰ−ＣＶＤに供給されることをよしとするが、輸送途中の真空断熱管での放熱量によってはその温度が確保されなくなる可能性がある。
図３は、半導体処理装置のガス輸送に真空断熱管を使用すると仮定した場合に考えられるキャリアガスあるいは反応ガス等を輸送する真空断熱管の結合状態の半断面説明図である。
図３に示すように、真空断熱管１１，１２は、内管１３の端部が外管１４よりも突出していて、内管１３の端部に袋ナット（継手ナット）５あるいは継手雄ナット９が設けられ、ガスケット８を介して螺合結合される構造となっている。なお、ガスケット８はここでは金属ガスケットが用いられる。
なお、ここでの継手構造は、小型ガス管の接続分野で実施的な標準規格となっているＣＡＪＯＮ社製の商品名ＶＣＲといわれる袋ナットと継手雄ナットとをガスケットを介して結合してでシールする小口径のガス供給管継手として用いられているものである。
なお、１５，１６は、それぞれ外管の溶接部であり、１７〜２０は、それぞれ内管１３と外管１４との間の溶接部である。
【０００４】
この種の真空断熱管は、通常、継手ナット（袋ナット）と継手雄ナット等の継手部材で真空断熱管と真空断熱管とが連結されるが、その関係で継手接合部分で真空層が途切れるために、ガス輸送中の放熱が真空断熱管と真空断熱管との接合部でかなり生じることになる。そのため、管接合部の外側を真空断熱管で被う必要性が生じる。しかし、そのようにすると、管接合部での外径が大きくなる上に、配管される真空断熱管同士の結合、分離がし難くなる問題が生じる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、配管される真空断熱管同士の結合、分離がし易くかつ管結合部の外径を増加させことなく、かつ、継手接合部における流体輸送対象からの放熱あるいは輸送対象への熱侵入を低減することができる真空断熱管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するためのこの発明の真空断熱管は、内管と外管との間に真空層が形成され、外管と継手ナットあるいは継手雄ナットの一方を管端部に有し、この一方がガスケットを介して他の真空断熱管の端部に設けられた継手ナットあるいは継手雄ナットの他方と螺合結合されることでこの結合部がシールされてつなげられる真空断熱管において、
外管の端部に嵌合する継手ナットあるいは継手雄ナットを有し、一方の端部の外管と内管との間に、その孔が内管に嵌合する有孔円板が挿着されてこの有孔円板の縁辺と外管および内管との間がシールされて真空層が形成されているものである。
【発明の効果】
【０００６】
このように、この発明にあっては、継手ナットあるいは継手雄ナットが外管端部に嵌合し、真空断熱管の管端に蓋をするように有孔円板が内管に挿着されて外管と内管との間に設けられて真空層がシールされている。
これにより、継手接合部分の下側まで真空層を延長することができ、しかも、継手接続となるので、配管される真空断熱管同士の結合、分離がし易くかつ管結合部の外径を増加させないで済む。特に、実施的な標準規格となっているＶＣＲコネクタを使用すれば作業性のよい断熱配管をすることが可能となる。
外管の管端の内壁面に内径が順次拡大するラッパ状の開口が形成されている場合には、このラッパ状の開口に有孔円板を挿着するようにする。特に、ラッパ状の開口の傾斜面に有孔円板の外周が嵌合する溝を形成して嵌合してシールするようにすれば、ガスケットの近傍まで真空層の端部を延長することができる。
これにより、継手接合部分で流体輸送対象からの放熱あるいは輸送対象への熱侵入を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、この発明の真空断熱管を適用した一実施例の高温ガス輸送の真空断熱管の半断面説明図、図２は、この発明の真空断熱管を適用した他の実施例の真空断熱管の結合部分の拡大説明図である。
図１において、１は、キャリアガスあるいは反応ガスを半導体処理装置へ輸送する輸送管路となる真空断熱管である。
真空断熱管１は、全長が３００ｍｍ〜２０００ｍｍのものであって、連結されて使用され、外管２と内管３とからなる二重管構造になっていて、外管２と内管３との間には真空層４が形成されている。
真空断熱管１の両端には袋ナット５が装着されていて、その一方の端部の袋ナット（継手ナット）５が同型状の真空断熱管１０の継手雄ナット９に螺合して結合されている。
真空断熱管１と真空断熱管１０とは、袋ナット５が継手雄ナット９に螺合することでドーナッツ型のガスケット（金属ガスケット）８を介して結合し、ガスケット８により真空断熱管１と真空断熱管１０との内管３の流路が完全に気密結合されて外部からシールされる。
この場合、螺合する袋ナット５と継手雄ナット９とにより両側からガスケット８が締め付けられ、そのことで真空断熱管１の頭部管２ａの先頭にある突起２３ｂと真空断熱管１０の同様な突起とがガスケット８に両側から接触しさらにガスケット８を押さえつけて真空断熱管１の頭部管２ａとの間の接合部が気密状態になる。
なお、真空断熱管１の反対側の片側は、継手雄ナット９になっていよもよい。さらには、両端がともに継手雄ナット９となっていて真空断熱管１０の継手雄ナット９が袋ナットであってもよい。
【０００８】
内管３は、内壁が鏡面仕上げされた一本の管であるが、外管２は、継手が設けられて接続ヘッドとなる頭部管（溶接スリーブ）２ａとこれが両端に溶接された胴部本管２ｂとからなる。これら管を１本の管にする溶接部が２ｃである。右側の頭部管２ａの管端部の袋ナット５を透明にしてその内部を示すように、管端部には拡大された縁辺突起部２３が設けられていて、図示するように袋ナット５がそれぞれの管端部にそれぞれ装着され縁辺突起部２３に係合する。
図面左側の頭部管２ａの管端部の構造は、真空断熱管１０の継手雄ナット９を透明にしてその内部に示したものと同じであり、右側の頭部管２ａの構造の各部がそれぞれ対応しているので、その説明は割愛する。
頭部管２ａの管端部の内壁面は、内径が順次拡大し、これにより拡大傾斜部２３ａが設けられている。その結果、管軸方向頭部に、扁平した突起２３ｂを形成するためのラッパ状の開口２７をもって外管２の管端が終端する。なお、突起２３ｂは、ガスケット８の表面を押圧するためのものである。
真空層４は、その端部４１が袋ナット５でカバーされる頭部管２ａのコネクタ取付領域２６の下側に設けられ、図では縁辺突起部２３の下側にまでそれが延びている。また、これに結合される他の真空断熱管１０でも同様に継手雄ナット９の領域の下側に設けられ、さらにこれの縁辺突起部の下側にまで真空層４の端部４１が延びて設けられている。
これにより、真空断熱管１，１０の各端部４１は、外管２の内管３と管端部に位置し、接合部の両者の真空層の間の間隔を狭くする。このように、コネクタ端部の下側まで真空層の端を延ばすことでコネクタ端部での輸送流体の熱損失を低減することができるので、輸送対象流体の輸送中での放熱量を抑えることができる。
【０００９】
真空層４の端部４１を袋ナット５あるいは継手雄ナット９まで延設するために、外管２に内管３を挿入した後に、ここでは内管３と外管２との端部に有孔円板３３を挿着する。
すなわち、管端部両側において内管２の端部にその孔を介して有孔円板３３を挿入して有孔円板３３の外周側を頭部管２ａの内側に形成された拡大傾斜部２３ａにおけるその開始点（ラッパ状の開口２７のラッパの根本）の傾斜面に係合して溶接シール部２５（あるいは溶接シール部材でも可，図２（ａ）の拡大図参照）を介して溶接処理されることでなされる。なお、溶接処理された後の形状は、図示する状態ではなく、溶融して形くずれしている。
なお、接合箇所の開始点の傾斜面には有孔円板３３の縁辺が嵌合する溝が形成されている（図２（ａ）の有孔円板３３の嵌合溝２３ｃ参照）。
なお、両側の管端部に設けられる有孔円板３３の一方は、有孔円板３３ではなく、内管３の端部から立上げたフランジをもって換えてもよい。
一方の端部をフランジとした場合には内管３の他方の管端部から外管２に挿入することになる。この場合には、片側だけが有孔円板３３による溶接シールとなり、反対側はフランジの外周を溶接シールすることになる。なお、このフランジは、有孔円板３３の内周側の孔がなく、この孔が内管３の端部外周と一体となっているだけのものであるので特には図示しない。
外管本体には真空吸引孔（図示せず）が設けられいて、この真空吸引孔が真空吸引された後にこの孔が溶接あるいは圧着による孔つぶし処理によりシールされる。それにより、外管２と内管３の端部でこれらの間に真空層４が形成される。なお、真空層４は、真空室内で真空断熱管が形成されて、管端部がシールされることでもよい。
両端の各頭部管２ａの縁辺突起部２３の内周面との接合は、ろう付けや融接、圧接などで行うことが可能である。
【００１０】
図２は、この発明の真空断熱管を適用した他の実施例の真空断熱管の結合部分の拡大説明図であって、有孔円板３３の挿着位置を管端部ぎりぎりの突起２３ｂの根本付近まで延ばしたものである。なお、この実施例では、内管３の肉厚が外管２の肉厚の１／２〜１／１０とされている。
真空断熱管１の外管２の肉厚に対して内管３の肉厚を１／２から１／１０の厚さにすることで、比熱の小さい液体や気体（ガス）等の流体が輸送対象とされたときに、内管壁面に吸収されここに蓄積される熱量自体を半分程度か、それ以下に抑えることができる。
図２（ｃ）に示す有孔円板３３は、厚さが内管３と同じ厚さであって、外管２の肉厚より薄い。その外周と内周とにはそれぞれボス３３ａが形成されていて、有孔円板３３の孔の径が内管３の外径に対応してこれに挿入され、円板３３の外径がラッパ状の開口２７の先端部の内径に嵌合する径となっている。
有孔円板３３が真空断熱管１に挿着された図２（ａ）に示すように、有孔円板３３は、頭部管２ａの先頭にある突起２３ｂ
の根本の位置で内管３の端部に挿入され、管端部ぎりぎりのところに位置している。
なお、有孔円板３３が外管３に嵌合する嵌合位置には有孔円板３３の外周側のボス３３ａが嵌合する嵌合溝２３ｃが形成されている。
これにより真空断熱管１，１０が接合されたときには、ガスケット８の両面にそれぞれ有孔円板３３が接触する付近まで真空層４の端部４１を接近させて設けることができる。それにより真空層４をガスケット８近傍まで拡大することができ、接合部での放熱量を大きく低減させることができる。
【００１１】
なお、図では、内管３の管端部は、ガスケット８より手前となっているが、この端部がさらに長く、有孔円板３３を越えてガスケット８の孔にその一部侵入する長さであってもよい。ただし、接合したときに接合相手（真空断熱管１０）の内管と噛み合う長さよりは短い。
また、図では有孔円板３３は片側だけしか示していない。この有孔円板３３は、真空断熱管１の内管３の両側管端部に挿着されて溶接することになるが、前記したように一方の管端部をフランジとしてもよい。
さらに、外管２の管端部は、図２（ｂ）に示すように、内側をラッパ状とはせずにストレートとしてもよい。この場合、ガスケット８に突起部分が食い込む分だけ、有孔円板３３の壁面の位置は、管最端部より少し奥にする。
ところで、有孔円板３３は、図１（ｂ）と図２（ａ）とに示す拡大傾斜部２３ａの開始点から図２（ａ）に示す突起２３ｂの根本までの間においていずれの位置に設けられてもよい。
【００１２】
図２では、内管３の肉厚が外管２の肉厚の１／１０〜１／２の実施例を説明しているが、これは、２００°Ｃ以上の温度でガスを輸送するために半導体処理装置あるいは基板処理装置に接続されるガスの輸送路に結合される真空断熱管に適している。この場合、外管２の肉厚は１ｍｍであり、内管３の肉厚は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍがよく、真空層４の厚さは２ｍｍであって、真空断熱管１は、ガス流量が０．０５リットル／min〜２０リットル／minであり、そのガス圧が１０ｐａ〜０．３Ｍｐａ程度のガスを輸送する管路である。
なお、外管２と内管３との関係は、外管２の管径が６ｍｍφ〜１６ｍｍφの範囲にあって、外管２の肉厚が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあり、内管３の肉厚が０．１〜０．７５ｍｍの範囲にあって、外管２および内管３ともにステンレススチール製のものであり、この場合、真空層４の厚さは、０．３ｍｍ〜３ｍｍ程度の範囲のものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以上説明してきたが、この発明の真空断熱管は、このような半導体処理装置に結合する真空断熱管に限定されるものではなく、半導体処理装置と同様なガスや処理液を供給し排出する点では液晶表示装置等の基板処理装置にも適用可能でである。さらには冷熱を持つ液化ガス等の輸送用管、冷媒を輸送して熱交換をするエアコンディショナなどについても適用可能である。
【００１４】
また、実施例の真空断熱管は、継手ナット（袋ナット）による結合するものについて説明しているが、この発明は、このような継手ナットによるものに限定されるものではない。
さらに、実施例では、真空断熱管の外側に断熱材を設けてはいないが、アルミ箔等の断熱フィルム、断熱繊維シートなどが設けられていてもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この発明の真空断熱管を適用した一実施例の高温ガス輸送の真空断熱管の端部の構造についての部分断面説明図である。
【図２】図２は、この発明の真空断熱管を適用した他の実施例の真空断熱管の結合部分をした説明図であって、図２（ａ）は、結合部分の拡大図、図２（ｂ）は、外管の管端部がストレートの場合の説明図、図２（ｃ）は、有孔円板の説明図である。
【図３】図３は、半導体処理装置のガス輸送に真空断熱管を使用すると仮定した場合に考えられるキャリアガスあるいは反応ガス等を輸送する真空断熱管の結合状態の半断面説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１，１０，１１…真空断熱管、２，１４…外管、
２ａ…頭管部、２ｂ…胴部本管、
２ｃ，１５〜２０…管の溶接部、
３，１３…内管、４…真空層、５…袋ナット、
６…吸引孔形成部、７…遊嵌結合、
８…ガスケット、９…継手雄ナット、
２１…外管本体、２２…キャップ外管、
２３…縁辺突起部、２３ｃ…嵌合溝、
２５…溶接シール部（あるいは溶接シール部材）、
２６…コネクタ取付領域、４１…端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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