JPH02501949A - 非汚染物流可視化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 非汚染物流可視化装置 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、特別な汚染物質を含まない霧発生装置に関する。

２、従来技術の説明 霧を発生させる種々の流動状態可視化装置は進歩してきているが、発生した霧に は、小水滴が蒸発して霧を発生する時の残滓がある。清浄室（クリーンルーム） 内の流動特性を決定するために霧を使う場合、使用される霧に汚染物質が付加さ れていたり、蒸発時に残滓が残ったりしないことが必須である。したがって、霧 を発生させるための水滴は比較的純粋であって、大きな汚染粒子が含まれていて はならない。

現在の霧発生装置は、清浄室用としては、全般的に清浄性が十分ではなく、非汚 染性という点でも十分ではない。

発明の概要 本発明は、空気流動状態を分析するため、清浄室で使用される非汚染性霧発生装 置に関する。この発生装置は、蒸気つまり水蒸気を生成し、それを液体窒素のよ うな低温材料の接触面上を通過させることにより、蒸気の中の水蒸気を凝縮させ て霧を作る装置を具備し、そこで作られた霧は適当なノズルを介して清浄室に供 給される。流量は、蒸気源となるボイラの内部圧力によって調整でき、さらに配 管途中には適当な流量調整弁が設けられる。素材を適切に液体窒素上を通過させ ることにより、水蒸気は急速に凝縮されて沈降しにくい小水滴になり、非常に見 易い霧が得られる。この霧によって、この霧が導入された室内の流れのパターン が決定される。

ここに示した装置には、圧力が調整されているボイラ室（チャンバ）が設けられ ていて、このボイラ室は、流量調整弁を通って、液体窒素またはその他の低温剤 が格納されたデューア低温剤容器へ連通する出口部材を有している。ボイラで作 られた蒸気は液体窒素の表面に接触して流れ、非常に高度に凝縮された小水滴か らなる霧を発生する。

それから前記霧は、終端部が単量ロノズルまたは複数開口を有するノズルになっ ている配管を通り、窒素が格納されたチャンバから構成される 装置の動作に必要とされる圧力は完全にボイラチャンバによって得られ、流量は 流量調整弁によって調整される。通路に沿って霧を移動させるために、付加的な 空気または他のキャリアガスを導入する必要はない。流れは、非汚染性に加えて 中間に浮きやすいものであることが望まれ、本発明の装置によって発生される霧 は両方の規準に合致する。

蒸気の一定圧力と流量とを維持するために適当な調整が施され、水面高さに加え て、液体窒素のような低温剤の液面の高さをも適当に維持するためのセンサを設 けることができる。

このように、本発明によれば、流れの状態や特性を視覚によって決定するための 非汚染性の霧を得ることができる、極めて効率の良い霧発生装置を提供すること ができる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による非汚染物流可視化装置を示す図である。

第２図は本発明の装置を部品毎に、より詳細に説明するための側面図である。

第３図は本発明の非汚染物流可視化装置に使用される複数出口ノズルを示す図で ある。

第４図は第２図に示した装置を制御するための電気回路図である。

実施例の詳細な説明 第１図には非汚染物流可視化装置が示されている。単純化された図形において、 その全体が符号１０で示された霧発生装置は、蒸気を発生するボイラ１１を具備 している。そして、そこで発生された蒸気は、流量調節弁１３を経由し、ライン つまり管１２を通過してデューア（Ｄｅｖａｒ）低温剤類つまり容器１４に流れ 込む。

この容器は、その内部に液体窒素１５のような低温剤（液体）を格納するため断 熱されている。前記流量調節弁の出口側は、前記デューア容器につながる管１６ に結合され、その端部は低温剤の液面１５Ａの上方に達する。前記蒸気は、低温 剤の表面を通過する際に凝縮されて霧を形成する濃い水滴になる。この霧は、蒸 気ボイラの圧力により、出口１７と全体を符号１８で示す傷用配管およびノズル 装置とを通過して流れる。

単純化された形において、溶解不純物や懸濁汚染物質を蒸気ボイラ内に残して水 を蒸気に変えることができるようなボイラを備えることにより、所望の霧の発生 を得るための基本的な要素が得られる。通常、霧の中に汚染物質が入る可能性を 極力低減させるため、ボイラには高純度の脱イオン化された水が使用される。ボ イラ圧力は、可視化装置に必要とされる全流量を流量調節弁で調節できるだけの 圧力で十分である。

液体窒素の表面から蒸気放出口までの距離は、発生される霧の特性を決定する上 で重要である。換言すれば、この間隔または空間によって霧の温度と密度とが決 定され、所望の特性を得るための調節ができる。

本発明の、より詳細な実施例を第２図に示す。全体を符号２５で示した流れ可視 化装置は、外部ハウジングまたはキャビネット２６の中に適当な手段で装着され 、内部に霧が放出される清浄室（クリーンルーム）２８の内側もしくは壁２７に 接近して配置される。

本発明のこの実施例において、キャビネット２６には常套的な設計によるボイラ ２０が収容される。このボイラは内部゛に加熱部２９を備え、ボイラ本体（内部 チャンバ）３を密閉する上部蓋３０を有している。前記加熱部２９は、水を加熱 して蒸発させて蒸気を発生させるのに十分な容量を有する電気式の加熱器である 。この加熱器は、必要に応じて、ボイラの底部にはめ込むこともできる。水位が 予定値より下がった時、注入弁３６を制御してボイラ本体３３内へ水を追加する ために、常套的な水の下限フロートスイッチ３４が使用される。

蒸気取出管３５は適当な手段で前記蓋３０に固定される。

この取出管３５は、霧形成用低温剤の容器４０につながる取出領域つまり管３８ に結合される。

前記加熱器２９は、別に設けられ、ボイラ本体３３内部に至る圧力検知管４３を 有するボイラ用圧力スイッチ４２によって調節される。この圧力スイッチ４２は 、ボイラ内の圧力を所望の設定レベルに維持するように加熱器を作動させるため の加熱器２９の主電源制御手段である。また、図示されているように、２次的安 全のための温度スイッチ４４が電源制御用として加熱器に直列に設けられる。

ボイラの圧力が予定値を超過した場合に開くような安全解放弁４５も設けられる 。放出管（ドレイン）４６は前記解放弁４５の出口側に結合される。前記放出管 は、解放弁から放出された排水が排水用受皿４７に入るように位置合せされる。

排水用受皿は、ボイラの下方に配置され、ボイラの排出弁５０からの排水をも受 けられるようになっている。ボイラは前記排水用受皿の設置場所を確保するため 適当な脚部５２に支持されている。前記装置はすべてキャビネット２６の内部に 配置されている。

流量調節弁３７からの取出口ラインつまり管３８は、調節用締結ナツト部材５５ およびデューア容器の蓋５６を通過して容器本体（内部チャンバ）５７の内部へ 至る蒸気配管５４に結合される。この蒸気配管５４には断熱用（プラスチックの ）ハンドル５９が設けられている。調節用締結ナツト部材５５は手で緩めること ができるので、操作者は、液体窒素６１の液面６０から配管５４の放出用端部５ ４Ａまでの高さを所望のレベルにするため、配管５４を上下に調節できる。

前記配管を手で動かして適当な調節を行うことにより、蒸気が液面６０を通過す るときに発生される霧の特性を容易に変化できる。そして、霧は、ボイラ内部圧 力によって放出部６３を介してデューア容器から放出される。

図示のようにフロートスイッチ６５が使用され、窒素の下限位置を検出して指示 灯を点灯させると共に、前記加熱器２９を遮断する。液体窒素は霧放出部６３か ら供給される。

必要に応じて上限位置スイッチ６６を追加でき、窒素液面が高くなりすぎた場合 に指示灯を点灯することもできる。

放出部６３は、水滴等が溜ることがないように全体的に内面が滑らかな適当な配 管６８に結合されている。この配管６８は、清浄室２８への放出用のノズル６９ と連結される。

デューア容器４０で発生された霧は高度に濃縮されていて肉眼で見ることができ 、清浄室内での流動特性を観察できる。

また、必要に応じ、あとでの分析のためにビデオテープに記録できる。

所望のレベルに維持されたボイラ圧力によって流動が生じる。このボイラ圧力は 圧力で動作するスイッチ４２によって維持される。大体において一定の圧力が流 量調節弁３７に供給される。この弁３７を調節することによって所望の蒸気流速 が得られる。圧力によって駆動されるスイッチ４２は、非常に小さい不感帯の幅 を有するように選択され、望ましくは２〜１２インチの水の圧力に維持される。

このようなスイッチは市販品を使用できる。霧の供給管は、従来の設計による内 径９／８インチから５／２インチの範囲のホースでよい。

このホースはプラスチックのホースが望ましい。断熱ハンドル５９により、操作 者が危険なく蒸気管５４を上下動して所望の霧密度を得ることができる。

必要に応じて、第３図に示すような放出ノズル列を使用できる。複数のノズル７ １を有する放出管へラダ７０を、点検が可能な清浄室内側の任意位置に配置でき る。そして、前記ノズルおよび前記ヘッダへの流入速度を選択することにより、 所望の霧を放出できる。

第４図に制御回路図を示す。電源は、漏電（地絡）ブレーカを介して、それぞれ ライン７５．７６に供給される。制御系各部に供給される電源はスイッチ７７に よって制御され、パイロットランプ７８が前記ラインの間に設けられている。

前記水の下限フロートスイッチ３４は、リレー３４Ａおよび指示灯３４Ｂに接続 される。この指示灯は水位が下がってスイッチ３４が閉じると点灯する。

窒素の下限フロートスイッチ６５は、第２リレー６５Ａおよび緑の指示灯６５Ｂ に接続される。これらリレー６５Ａおよび指示灯６５Ｂは、それぞれ窒素が下限 レベル以下にある場合に付勢され、点灯される。このスイッチは指示灯６５Ｂを 点灯させ、窒素が追加されるべきことを指示すると共に、加熱器２９の電源を制 御するリレーコイル６５Ａの接点を開く。

圧力スイッチ４２はラインにまたがって接続され、第３リレー４２を付勢するの に使用される。

必要に応じて、窒素の上限フロートスイッチ６６を設け、赤の指示灯を付勢させ ることができる。しかし、この指示灯は点灯以外の機能は果たさない。

加熱器２９は、直列に設けられた温度スイッチ４４と共に、電源ラインにまたが って接続される。また、この加熱器にはリレー３４Ａ、６５Ａ、４２Ａとそれぞ れ対をなす接点３４Ｃ，６５Ｃおよび４２Ｃが直列に接続される。これら３つの 接点つまりスイッチは、すべての３つのリレーが付勢されるのに伴い、加熱器２ ９に電源が供給されるのに先立って閉じられていなければならない。また、図示 のように温度スイッチ４４が加熱器２９に直列に接続されており、安全スイッチ として機能する。圧力スイッチ４２の断続繰返し動作によって加熱器２９はオン ・オフ（付勢・非付勢）制御され、ボイラ内の圧力が所望のレベルに維持される 。

ボイラの圧力が制御され、流量調節弁３７によって流量が制御される結果、窒素 表面を通過する蒸気の量が制御できる。

使用されているフロートスイッチは磁気結合スイッチであり、これもまた市販品 を適用できる。

必要に応じ、ボイラおよびデューア容器の両方に適当な監視窓を設けることによ り、ボイラおよび前記容器の水および窒素の液面高さを視覚によって容易に決定 できる。第２図に示したように、追加的に、蒸気放出部６３またはその他の、霧 の温度を検出するための適当な位置に装着した温度センサ８０を使用できる。そ して、このように、蒸気配管５４および端部５４Ａの高さを低温液体の表面に関 連して調節することにより、霧を中間位置に浮遊しやすい状態に維持でき、霧の 状態を分析可能にする。

上記の装置は、非汚染性である。すなわち、この装置では汚染性の粒子を含まな い霧が発生され、また０、１５ミクロン以上の粒子がこの装置を通過しないよう に設定されている。

粒子の唯一の発生源は液体窒素と水であり、これら両者が大きな粒子を含むこと はありそうにない。ボイラ用の水は、通常脱イオン化されていて高度に純化され ている。蒸気を発生させる過程は、液体窒素内および蒸気ボイラに使用される脱 イオン化された水の中の汚染粒子が、エーロゾル化するよりもむしろ液体の中に 残存するようなものである。

本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術に精通している技術者 によれば、本発明の思想および範囲から逸脱しない変更ができることは明らかで ある。

国際調査報告 Ｓ＾　２１２２５

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．蒸気の流れを得る手段と、 蒸気の流量を調節する手段と、 露出面を有する液体低温剤を格納する貯蔵手段と、蒸気の流れを受入れ、前記低 温剤表面近傍でこの蒸気を放出させ、これにより蒸気が低温剤表面上を通過し、 小水滴を含む霧に変化するようにする前記放出手段と、低温剤が格納された貯蔵 手段から空間に霧を放出させる手段とを具備したことを特徴とする空間内の空気 の流れを示すための非汚染物流可視化装置。
2. ２．低温剤が格納された貯蔵手段から放出を可能にするための手段に結合され、 生成された霧を放出するためのノズル手段を具備したことを特徴とする請求項１ 記載の非汚染物流可視化装置。
3. ３．前記低温剤貯蔵手段に対する蒸気の流量を調整するための前記手段が、流量 調整弁を有する手段であることを特徴とする請求項１記載の非汚染物流可視化装 置。
4. ４．前記蒸気の流れを得る手段が、 ボイラと、 該ボイラ内の圧力、したがって前記低温剤貯蔵手段の内部圧力を調節するために 、前記ボイラに関連付けられた制御手段とを具備したことを特徴とする請求項１ 記載の非汚染物流可視化装置。
5. ５．前記蒸気の流れを得る手段が、所望の圧力範囲の蒸気を得る手段であること を特徴とする請求項１記載の非汚染物流可視化装置。
6. ６．所望量の蒸気の流れを供給する手段と、液体低温剤の供給源と、 蒸気の流れを前記液体低温剤の供給源に前記蒸気が前記低温剤と接触するように 結合させ、これによって蒸気を視覚可能な霧に変化させる手段と、 前記視覚可能な霧を所望の場所に放出させる手段とを具備したことを特徴とする 請求項１記載の非汚染物流可視化装置。
7. ７．前記液体低温剤の供給源が核液体低温剤の格納貯蔵手段であって、前記液体 低温剤は露出面を有し、該露出面の上を、該液体低温剤との接触面が形成される ように、蒸気が通過することを特徴とする請求項６記載の非汚染物流可視化装置 。
8. ８．流量調節弁を有する蒸気流量調節手段を具備したことを特徴とする請求項６ 記載の非汚染物流可視化装置。
9. ９．前記蒸気の流れを得る手段が、 ボイラと、 該ボイラ内の圧力を調節するように、ボイラに関連付けられた制御手段とを具備 したことを特徴とする請求項７記載の非汚染物流可視化装置。
10. １０．前記蒸気の流れを得る手段が、 蒸気発生手段と、 発生された霧の中の汚染物質を最少限度にとどめるため、蒸気ボイラに供給され る高純度の水を供給する手段とを具備したことを特徴とする請求項６記載の非汚 染物流可視化装置。
11. １１．蒸気の温度を設定する手段と、 蒸気が中間に浮遊しやすいように、該蒸気の温度を調節する手段とを具備したこ とを特徴とする請求項６記載の非汚染流動状態視覚化装置。
12. １２．液体低温剤の供給源に蒸気の流れを結合するための手段が、 前記低温剤の表面上に配置された放出管と、低温剤の表面に対する前記放出管の 端部の位置を調節し、発生する霧の特性を制御するための調節部からなる調節手 段とを有することを特徴とする請求項１１記載の非汚染物流可視化装置。