特開 2024-175754 清浄度監視装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175754

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】清浄度監視装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/06 20240101AFI20241212BHJP

   B01L 1/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

G01N15/06 D

B01L1/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093727

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000253019

【氏名又は名称】澁谷工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100156199

【弁理士】

【氏名又は名称】神崎 真

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】谷本 和仁

(72)【発明者】

【氏名】西村 哲也

【テーマコード（参考）】

4G057

【Ｆターム（参考）】

4G057AA00

(57)【要約】

【課題】パーティクルカウンタに繋がるライン中に切替バルブを設置した清浄度監視装置において、ライン中でトラップされるパーティクルを低減する。
【解決手段】清浄度監視装置は、チャンバ内に設置されたプローブ１４と、一端がプローブ１４に接続された第１管路１６と、微粒子の数を計測するパーティクルカウンタ１８と、一端がパーティクルカウンタ１８に接続された第２管路２０と、一端がチャンバに接続された第３管路２２と、第１管路１６の他端と、第２管路２０の他端と、第３管路２２の他端が接続された切替バルブ２４とを備える。切替バルブ２４は、被摺動面２８Ａを有する固定体２８と、摺動面３０Ａを有する摺動体３０を有し、固定体２８と摺動体３０の一方に第１管路１６の他端が接続され、他方に第２管路２０の他端および第３管路２２の他端が接続され、第１管路１６の他端と第２管路２０の他端の内径ｄは同径であって、対向するように接続される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバ内に設置されたプローブと、一端が上記プローブに接続された第１管路と、微粒子の数を計測するパーティクルカウンタと、一端が上記パーティクルカウンタに接続された第２管路と、一端が上記チャンバに接続された第３管路と、上記第１管路の他端と、上記第２管路の他端と、上記第３管路の他端が接続された切替バルブと、上記切替バルブを作動させる駆動手段を備え、
上記切替バルブは、被摺動面を有する固定体と、摺動面を有する摺動体を有し、上記固定体と上記摺動体の一方に上記第１管路の他端が接続され、他方に第２管路の他端および第３管路の他端が接続され、
上記第１管路の他端と第２管路の他端の内径は同径であって、対向するように接続されることを特徴とするチャンバ内の清浄度を監視する清浄度監視装置。

【請求項2】

上記摺動体が回転体であって、上記駆動手段により回転体を回転させることにより管路を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の清浄度監視装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チャンバ内の清浄度を監視するために用いられる清浄度監視装置に関する。

【背景技術】

【0002】

作業時や生産時に、アイソレータ、安全キャビネット、グローブボックスなどの作業室（チャンバ）内の清浄度を監視するためパーティクルカウンタを用いる清浄度監視装置が知られている（特許文献１参照）。このような清浄度監視装置では、作業室に設置されたプローブを、配管（チューブ）を介してパーティクルカウンタに接続し、作業室内のエアを吸引してパーティクルカウンタへと導入している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３－０１５４３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アイソレータや安全キャビネットなどにおいては、作業や生産後、チャンバ内の除染を行う必要があり、微生物汚染のリスクを低減するためにチャンバに接続されるに配管（チューブ）内も除染を行う必要がある。このとき配管（チューブ）をパーティクルカウンタに接続される吸引ラインから、例えば作業室へと繋がる除染ラインなどに切り替える必要が生じる。吸引ラインと除染ラインの間の切り替えには、例えば切替バルブを用いることが考えられる。しかし、切替バルブ内や配管（チュープ）と各ラインとの接続部に段差や隙間などが存在すると、プローブから吸引されたパーティクルの一部がこれらの段差や隙間にトラップされ、パーティクルカウンタにおいて清浄度が正しく計測できないことがある。

【0005】

本発明は、プローブからパーティクルカウンタに繋がるライン中に切替バルブを設置した清浄度監視装置において、ライン中でトラップされるパーティクルを低減することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発発明のチャンバ内の清浄度を監視する清浄度監視装置は、チャンバ内に設置されたプローブと、一端が上記プローブに接続された第１管路と、微粒子の数を計測するパーティクルカウンタと、一端が上記パーティクルカウンタに接続された第２管路と、一端が上記チャンバに接続された第３管路と、上記第１管路の他端と、上記第２管路の他端と、上記第３管路の他端が接続された切替バルブと、上記切替バルブを作動させる駆動手段を備え、上記切替バルブは、被摺動面を有する固定体と、摺動面を有する摺動体を有し、上記固定体と上記摺動体の一方に上記第１管路の他端が接続され、他方に第２管路の他端および第３管路の他端が接続され、上記第１管路の他端と第２管路の他端の内径は同径であって、対向するように接続されることを特徴としている。

【0007】

本発明の第２の発明である清浄度監視装置は、第１の発明において、上記摺動体が回転体であって、上記駆動手段により回転体を回転させることにより管路を切り替えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、パーティクルカウンタに繋がるライン中に切替バルブを設置した清浄度監視装置において、ライン中でトラップされるパーティクルを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態である清浄度監視装置の全体の構成を示す模式的な縦断面図である。

【図2】図３（ａ）のＡＯＢ断面図である。

【図3】第１管路が接続された側から見た第１実施形態の切替バルブの平面図である。

【図4】図５（ａ）のＣＯＤ断面図である。

【図5】第２、第３管路が接続された側から見た第２実施形態の切替バルブの平面図である。

【図6】図７のＤＥ断面図である。

【図7】図６の切替バルブを摺動体側から見た矢視図である。

【図8】第３実施形態の切替バルブにおける第１管路と第２管路の接続部の拡大図縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態である清浄度監視装置の全体の構成を示す模式的な縦断面図である。

【0011】

第１実施形態の清浄度監視装置１０は、例えばアイソレータや安全キャビネットなどのチャンバ１２内に設置されるプローブ１４と、一端がプローブ１４に接続された第１管路１６と、微粒子の数を計測するパーティクルカウンタ１８と、一端がパーティクルカウンタ１８に接続された第２管路２０と、一端がチャンバ１２に接続された第３管路２２と、第１管路１６の他端と、第２管路２０の他端と、第３管路２２の他端が接続された切替バルブ２４とを備える。なお、第１管路１６の上流側には可撓部が含まれる。

【0012】

切替バルブ２４は、第１管路１６に接続される管路を第２管路２０と第３管路２２との間で切り替え可能とするバルブであり、第３管路２２の途中には、除染時にチャンバ１２内のエアを第１管路１６、切替バルブ２４、第３管路２２を通して循環させるポンプ２６が設けられる。

【0013】

次に図２、図３を参照して第１実施形態の切替バルブ２４の構成について説明する。図２は、図３（ａ）のＡＯＢ断面図であり、図３は、第１管路１６が接続された側から見た切替バルブ２４の平面図である。図３（ａ）には、アイソレータ（安全キャビネット）使用中における状態が示され、第１管路１６は位置Ａに配置され第２管路２０に接続される。また、図３（ｂ）には、チャンバ除染時の状態が示され、第１管路１６は位置Ｂに配置され第３管路２２に接続される。

【0014】

切替バルブ２４は、被摺動面２８Ａを有する固定体２８と、固定体２８の被摺動面に摺接する摺動面３０Ａを有する摺動体３０を備える。摺動体３０は固定体２８に枢軸される回転シャフト３２にその中心が一体的に取り付けられた例えば円盤状の回転体である。摺動体３０において回転シャフト３２からオフセットされた位置には第１管路１６が摺動面３０Ａ（被摺動面２８Ａ）に対して垂直に取り付けられる。一方、固定体２８には第１管路１６と同じ距離回転シャフト３２からオフセットされた２カ所に、第２管路２０および第３管路２２が被摺動面２８Ａ（摺動面３０Ａ）に対してそれぞれ垂直に取り付けられる。

【0015】

図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、切替バルブ２４の固定体２８において、第２管路２０と第３管路２２は、回転シャフト３２の回転軸Ｏを中心に、例えば９０度ずれた位置に配置される。回転シャフト３２は、固定体２８を貫通して摺動体３０とは反対側に延出し、継手３４を介してロータリーアクチュエータ（駆動手段）３６に連結される。ロータリーアクチュエータ３６は、回転シャフト３２を通して摺動体３０を固定体２８に対して９０度の範囲で回転する。

【0016】

切替バルブ２４は、回転する摺動体３０の可動範囲を規制するとともに第１管路１６を第２管路２０および第３管路２２に対して正確に位置決めするための係止機構を備える。本実施形態の係止機構は、固定体２８に設けられた係止部３８Ａ、３８Ｂと、これらに係合する摺動体３０に設けられた係合部材３８から構成される。

【0017】

例えば、摺動体３０の外周部は固定体２８の被摺動面２８Ａの周りに一体的に取り付けられた外周部材４０によって取り囲まれ、係止部３８Ａ、３８Ｂは外周部材４０に設けられる。一方、係合部材３８は摺動体３０から径方向外側に延出する部材であり、摺動体３０と一体的に固定体２８に対して回転される。図３（ａ）に示されるように、第１管路１６が第２管路２０に正確に位置合わせされる状態（位置Ａ）において、係合部材３８の延出部の一方の側面（図３において右側の側面）は係止部３８Ａに当接し、図３（ｂ）に示されるように、第１管路１６が第３管路２２に正確に位置合わせされる状態（位置Ｂ）で、係合部材３８の延出部の他方の側面（図３において左側の側面）は係止部３８Ｂに当接する。

【0018】

これにより、第１管路１６は、第２管路２０に接続される位置Ａと、第３管路２２に接続される位置Ｂとの間で移動され、第１管路１６の移動は上流側の可撓部で吸収される。

【0019】

また、被摺動面２８Ａには、第２管路２０および第３管路２２の径方向内側および径方向外側を周方向に囲むように環状のシール部材４２Ａ、４２Ｂが設けられる。シール部材４２Ａ、４２Ｂは被摺動面２８Ａに密接される摺動面３０Ａに押し当てられ、シール部材４２Ａおよびシール部材４２Ｂの間に区画される領域の気密性を維持する。

【0020】

図２、図３（ａ）に示されるように、第１管路１６が位置Ａに配置されるとき（第２管路２０に接続されるとき）、第１管路１６の中心線は第２管路２０の中心線と一致する。摺動体３０に連結された第１管路１６の端部の内径ｄと固定体２８に連結された第２管路２０の端部の内径ｄは等しく、第１管路１６が位置Ａに配置されるとき、両端部は対向するように配置される。

【0021】

図２に示される実施形態では、第１管路１６の端部は、摺動体３０の摺動面３０Ａから所定距離離れた位置に配置され、その先端面は摺動体３０の段部３０Ｂに当接する。段部３０Ｂの内側には摺動面３０Ａに連通する第１、第２管路１６、２０の内径ｄに等しい内径を有する孔３０Ｃが設けられる。また、第２管路２０の端部は固定体２８の被摺動面２８Ａから所定距離離れた位置に配置され、その先端面は固定体２８の段部２８Ｂに当接する。段部２８Ｂの内側には被摺動面２８Ａに連通する第１、２管路１６、２０の内径ｄに等しい内径を有する孔２８Ｃが設けられる。なお、摺動体３０の段部３０Ｂ、固定体２８の段部２８Ｂに弾性部材や粘土状部材が設けられ、第１、第２管路１６、２０の先端面がこの弾性部材や粘土状部材に当接されるようにして、段部と先端面との間に隙間が生じないようにすることもできる。

【0022】

以上のように第１実施形態の清浄度監視装置１０よれば、第１管路１６を切替バルブ２４の位置Ａに配置すると、固定体２８および摺動体３０に形成された凹凸や段差のない滑らかな円筒状の孔２８Ｃ、３０Ｃを介して第１管路１６と第２管路２０が接続される。これによりプローブ１４から吸引されるパーティクルは、ライン中でトラップされことなくパーティクルカウンタ１８へと導入されるため、チャンバ１２内の清浄度が常に正しく計測できる。

【0023】

次に図４～図７を参照して第２実施形態の清浄度監視装置について説明する。第１実施形態の清浄度監視装置１０の切替バルブ２４では、摺動体３０に第１管路１６が取り付けられ、固定体２８に第２、第３管路２０、２２が取り付けられた。一方、第２実施形態の清浄度監視装置の切替バルブ４４では、摺動体５０に第２、第３管路２０、２２が取り付けられ、固定体４８に第１管路１６が取り付けられる。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成に関しては同一参照符号を用いその説明を省略する。

【0024】

図４は、第１実施形態の図２に対応し、図５（ａ）のＣＯＤ断面図である。また、図５は第１実施形態の図３に対応する。すなわち、図５（ａ）には、アイソレータ（安全キャビネット）使用中における状態が示され、図５（ｂ）には、チャンバ除染時の状態が示される。

【0025】

第２実施形態の切替バルブ４４の固定体４８には、第１管路１６が被摺動面４８Ａに垂直に取り付けられ、摺動体５０には第２、第３管路２０、２２が摺動面５０Ａに垂直に取り付けられる。摺動体５０は固定体４８に枢軸される回転シャフト３２に一体的に取り付けられ、継手３４を介してロータリーアクチュエータ３６に連結される。ただし、第２実施形態において、回転シャフト３２は固定体４８とは反対側に延出し、ロータリーアクチュエータ３６も固定体４８とは反対側に配置される。

【0026】

第１実施形態と同様に、摺動体５０は円盤状の回転体であり、その外周は、外周部材４０によって取り囲まれる。摺動体５０には外周から外側に延出する係合部材３８が設けられ、外周部材４０に設けられた係止部３８Ａ、３８Ｂとの係合により、第１実施形態と同様に摺動体５０を９０度の範囲で回転可能である。そのため、摺動体５０に取り付けられる第２、第３管路２０、２２の下流側には可撓部が含まれる。

【0027】

第２、第３管路２０、２２は、回転シャフト３２から同距離オフセットされた位置において回転軸Ｏを中心に９０度ずれた位置に取り付けられる。固定体４８には、図５において位置Ｃに第１管路１６が配置される。アイソレータ（安全キャビネット）使用中の清浄度監視時には、図５（ａ）のように第２管路２０が位置Ｃに配置され、第２管路２０が第１管路１６に接続される。このとき係合部材３８が係止部３８Ａに係合し、摺動体５０の位置決めが行われる。一方、チャンバ除染時には、第３管路２２が位置Ｃに配置され、第３管路２２が第１管路１６に接続される。このとき係合部材３８が係止部３８Ｂに係合し、摺動体５０の位置決めが行われる。

【0028】

図６、図７は、切替バルブ４４へのロータリーアクチュエータ３６の取り付け構造を説明する図である。図６は、図７のＤＥ断面図であり、図７は、図６の摺動体５０側からの矢視図である。なお、図６において各管路は省略されている。

【0029】

ロータリーアクチュエータ３６は、外周部材４０に取り付けられる支持部材５２によって支持される。支持部材５２は、Ｕ字断面形状を有する部材であり、その両側壁５２Ａの先端部は外周部材４０の外周面に取り付けられる。両側壁５２Ａは外周部材４０の外周面から回転シャフト３２に沿って延在し、その基端部は底板部５２Ｂによって連絡される。ロータリーアクチュエータ３６は、底板部５２Ｂに取り付けられる。

【0030】

図７には、第２管路２０が位置Ｃ（第１管路１６上）に配置され、第３管路２２が位置Ｄに配置された状態が実線で示され、位置Ｅに配置される第２管路２０が破線で示される。図７に示されるように、第２実施形態では、第２管路２０および第３管路２２の移動範囲が、回転軸Ｏの周りに１８０度の角度に亘る。そのため支持部材５２の底板部５２Ｂには、移動される第２、第３管路２０、２２が干渉しないようにロータリーアクチュエータ３６を１８０度分取り囲むように切り欠き５２Ｃが形成される。

【0031】

また、図２、図３（ａ）に示されるように、第２管路２０が位置Ｃに配置されるとき（第１管路１６に接続されるとき）、第２管路２０の中心線は第１管路１６の中心線と一致する。摺動体５０に連結された第２管路２０の端部の内径ｄと固定体４８に連結された第１管路１６の端部の内径ｄは等しく、第２管路２０が位置Ｃに配置されるとき、両端部は対向するように配置される。

【0032】

また、第２管路２０の端部は、摺動体５０の摺動面５０Ａから所定距離離れた位置に配置され、その先端面は摺動体５０の段部５０Ｂに当接する。段部５０Ｂの内側には摺動面５０Ａに連通する第１、第２管路１６、２０の内径ｄに等しい内径を有する孔５０Ｃが設けられる。また、第１管路１６の端部は固定体４８の被摺動面４８Ａから所定距離離れた位置に配置され、その先端面は固定体４８の段部４８Ｂに当接する。段部４８Ｂの内側には被摺動面４８Ａに連通する第１、２管路１６、２０の内径ｄに等しい内径を有する孔４８Ｃが設けられる。

【0033】

以上のように第２実施形態の清浄度監視装置においても、第２管路２０を切替バルブ４４の位置Ｃに配置すると、固定体４８および摺動体５０に形成された凹凸や段差のない滑らかな円筒状の孔４８Ｃ、５０Ｃを介して第２管路２０と第１管路１６が接続される。これによりプローブ１４から吸引されるパーティクルはライン中でトラップされことなくパーティクルカウンタ１８へと導入されるため、チャンバ１２内の清浄度が常に正しく計測できる。

【0034】

次に図８を参照して、第３実施形態の切替バルブ５４について説明する。図８は、第３実施形態の切替バルブ５４における第１管路１６と第２管路２０の接続部を中心とした拡大縦断面図である。第１、第２実施形態では、第１、第２管路１６、２０の端部は、その内径ｄを維持したまま、段部２８Ｂ、３０Ｂ、４８Ｂ、５０Ｂに当接された。しかし、第３実施形態では第１、第２管路１６、２０は、インサート５６を用いて段部２８Ｂ、３０Ｂ、４８Ｂ、５０Ｂに固定される。なお、第１、第２実施形態と同様の構成に関しては同一参照符号を用いその説明を省略する。

【0035】

図８に示されるように、インサート５６は第１、第２管路１６、２０と同じ内径ｄを有する円筒形状を呈し、先端部外周部は面取りされ、勾配が設けられている。一方、インサート５６の基端部からは第１、第２管路１６、２０の厚さと略同じ長さ（僅かに短い長さ）で外側に延出するフランジ部５６Ａが設けられる。

【0036】

インサート５６の先端部は第１、第２管路１６、２０の先端面がフランジ部５６Ａに当接されるまで挿入され、これによりインサート５６が挿入された第１、第２管路１６、２０の端部は拡径される。インサート５６が装着された第１、第２管路１６、２０は、フランジ部５６Ａが段部２８Ｂ、３０Ｂ、４８Ｂ、５０Ｂに密接するまで固定体４８および摺動体５０に挿入される。

【0037】

インサート５６が挿入された第１、第２管路１６、２０の端部外周面は、段部２８Ｂ、３０Ｂ、４８Ｂ、５０Ｂを取り囲む円筒面にピッタリと嵌合され、インサート５６により拡径された第１、第２管路１６、２０の外周面は、固定体４８および摺動体５０に形成された円筒面とインサート５６との間に挟まれて密着される。これにより第１、第２管路１６、２０はより確りと気密的に固定体４８および摺動体５０に連結される。また、このとき第１、第２管路１６、２０、インサート５６、孔２８Ｃ、３０Ｃ、４８Ｃ、５０Ｃは略一定の内径ｄで連結され、接合部に凹凸は略形成されない。

【0038】

以上のように第３実施形態においても第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。

【0039】

なお、本実施形態では、第１、第２管路１６、２０の内径と同径の固定体２８、４８および摺動体３０、５０に形成された円筒状の孔２８Ｃ、３０Ｃ、４８Ｃ、５０Ｃを介して第２管路２０と第１管路１６を接続した。しかし、第１、第２実施形態において、孔２８Ｃ、３０Ｃ、４８Ｃ、５０Ｃを介さず、第２管路２０と第１管路１６の端部の先端面を直接当接させ対向させる構成としても良い。

【0040】

また、本実施形態の切替バルブでは、回転シャフト３２を回転させるための駆動手段としてロータリーアクチュエータ３６を採用した。しかし、駆動手段はこれに限定されるものではなく、例えば、サーボモータといった他の駆動手段を用いることもできる。

【0041】

また、本実施形態の切替バルブでは、摺動体として回転体が採用され、駆動手段により回転体を固定体に対して回転させることにより管路を切り替えていた。しかし、摺動体を固定体の上を往復動するスライド部材とし、シリンダなどの駆動手段により摺動体を進退動して管路を切り替えてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１０ 清浄度監視装置
１２ チャンバ
１４ プローブ
１６ 第１管路
１８ パーティクルカウンタ
２０ 第２管路
２２ 第３管路
２４、４４、５４ 切替バルブ
２８、４８ 固定体
２８Ａ、４８Ａ 被摺動面
３０、５０ 摺動体
３０Ａ、５０Ａ 摺動面
３６ ロータリーアクチュエータ（駆動手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】