JPH04507374A - 化学蒸着装置クリーナー - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 化学蒸着装置クリーナー 装置の内面を洗浄するための方法と装置に関するものである。

もできるだけ洗浄するのが理想的である。

洗浄する場合には、通常、炉を停止し、すべてのガス管、センサー、およびヒー ターを取り外し、炉内から炉の内張りをはがし、内張りをフッ化水素酸に浸して こすり、酸による損傷を修繕し、炉に内張りを新しく張り、すべてのガス管、セ ンサーおよびヒーターを取り付け、炉をテストして較正し直す必要がある。炉を 完全に洗浄するには１２−７２時間もかかり、しかもその作業は専門教育を受け た技術者が行わなければならない。洗浄中の炉は製品加工には利用できないため 、工場内の製品の流れが中断し、滞る結果となる。

これまでは集積回路製造工程分野の技術に重点がおかれ、その分野の技術が発展 してきたが、化学蒸着反応装置を便利に、効果的に、安価に洗浄する方法への当 業界の需要は満たされずにいる。そのような方法があれば、現在直面している収 量の減損が緩和され、当業界にとって非常に望ましく、すぐに受け入れられるも のと思われる。

発明の開示 本発明の１つの目的は、反応装置の内面を洗浄するための装置を提供することに ある。

また、本発明の別の目的は、費用のかかる反応炉の分解や化学蒸着工程の長時間 の中断を必要とせずに化学蒸着反応炉の内面を洗浄するための装置を提供するこ とにある。

本発明のさらに別の目的は、反応装置の内面から微粒子をはがして除去するため の新しい手段を含む、反応装置の内面を洗浄粒子を時間的に効率よくはがして除 去する、反応装置の内面を洗への供給とその排出によって微粒子を除去する、化 学蒸着反応炉の内面を洗浄するための方法を提供することにある。

本発明に従って、エア・シャフトによって支持されたクリーニング・ヘッドを含 む、反応装置の内面を洗浄するための装置をの内面を洗浄するための方法も提供 する。

が、図示するのはあくまで実施例に過ぎず、本発明がこれによつの部分断面略図 であり、 図５は、エア・シャフトと熱交換器ホース組立品の間の位置から装置−２処理流 体を供給する本発明の別の実施例について示した断面略図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、さまざまな種類の化学反応装置および反応炉の内面を洗浄するために 用いる洗浄装置に関するものである。とくに、本発明は化学蒸着反応炉の内面を 洗浄するために設計されており、化学蒸着工程中に形成される微粒子を本発明に よって除去する。

しかし、本発明は化学蒸着反応炉に限らず、さまざまな化学反応装置や同様の器 および容器の内面の洗浄にも利用できる。このような反応装置や他の容器は、断 面の形状が円形、正方形、長方形など場合によってさまざまである。断面の形状 が異なる反応装置にも利用できるよう、クリーニング・ヘッドの形状は洗浄する 特定の反応装置または容器の内面の形状に合わせて形成すべきである。

本発明の基本的な構成要素には、以下で詳しく述べる通り、反応装置へ挿入する クリーニング・ヘッドと、クリーニング・ヘッドを通じて反応装置へ処理流体を 供給し、また、そこから処理流体を排出するための手段が含まれる。クリーニン グ・ヘッドには、クリーニング・ヘッドに隣接して限定される洗浄領域へ処理流 体を配分し導くための手段と、反応装置内部から処理流体を排出するための排出 口を備える。作業中には、流入する処理流体が限定洗浄領域内の反応装置内面の 一部へ向かい、内面から微粒子物質をはがして除去する。はがした微粒子物質は 処理流体によって伴出され、クリーニング・ヘッドに備えた排出口を通じて処理 流体とともに排出される。

処理流体の循環による微粒子物質の除去を補助するため、クリーニング・ヘッド には、場合に応じて、超音波または圧電バイブレータ（振動器）のような反応装 置の内面から微粒子物質をはぎ取りやすくする機械的はぎ取り手段を追加的に備 える。また、別の実施例においては、流入する処理流体の温度を周期的に変化さ せ、微粒子物質に熱衝撃を与えることによって微粒子物質のはぎ取りを補助する 。

本発明を加熱しか反応装置に用いる場合には、反応装置内の熱衝撃を制御し、ま た、過度の熱衝撃を防止するため、流入する処理流体を加熱する。熱衝撃は微粒 子物質のはぎ取りに利用できる反面、強すぎると反応装置の構造を傷つけるおそ れがある。流入処理流体の加熱は、１本の外側処理流体供給ホースと外側処理流 体供給ホースの内部に位置する１本またはそれ以上の内側処理流体排出ホースを 有する剛性および可どう性両方の熱交換器ポース組立品を備えることによって達 成する。このような配置にすると、反応装置より排出される処理流体から反応装 置へ供給される処理流体へ熱が伝達される。以下で詳しく説明する好ましい実施 例では、処理流体排出ホースを処理流体供給ホース内に螺旋状に配置して処理流 体の乱流を生じさせ、それによって熱交換率を高め、また、クリーニング・ヘッ ドから放出される処理流体を乱流にして反応装置内面から微粒子物質をはがれや すくする。

前記の熱交換器ホース組立品は可どう性である。これとは対照的に、可どう性熱 交換器ホース組立品とクリーニング・ヘッドの間に接続するエア・シャフトは、 外側処理流体供給管と内側処理流体排出管から構成される剛性の管状組立品とす る。エア・シャフトを剛性にすると、クリーニング・ヘッドを反応装置内へ誘導 するための適切なガイド手段によってエア・シャフトが支持できる。好ましい実 施例では、この支持手段を反応装置開口部の形状に合わせて開口部が密閉できる よう設計し、装置全体が負圧下で作動し、洗浄装置によってすべての汚染物質ま たは微粒子が確実に閉じ込められ、除去されるようにする。

処理流体で伴出した微粒子物質は適切な分離手段によって排出処理流体より除去 するが、好ましい実施例においてはこの分離手段に液体フィルタが含まれ、処理 流体、すなわち処理ガスはここを泡となって通過する。ろ過手段を通した後の排 出処理流体は、そのまま外界へ放出しても装置へ戻して再利用しても構わない。

好ましい実施例では、処理流体を大気かまたは窒素ガスのような不活性ガスのい ずれかによって構成する。また、別の実施例においては処理流体を液体とし、ろ 過手段に処理液から個体微粒子または汚染物質を除去するための適切な手段を用 いてもよい。

図１は、本発明の１つの実施例について示したものである。

図１には、反応装置１に挿入した状態のクリーニング・ヘッド２を図示しである 。クリーニング・ヘッド２は、洗浄作業が負圧下の可どう性ホースとから構成さ れる熱交換器ホース組立品５に接済みの処理流体は、伴出微粒子を除去した後、 排出口１１を通じ向かって排出口へ流入する。著しい乱流となった流体は、洗浄 領域１５として限定される反応装置内面の小領域と接触する。

反応装置内面から微粒子物質をはぎ取りやすくするため、クリーニング・ヘッド の周辺部には図２に示すようなブラシ素子１６を備える。好ましい実施例では、 図２に示す通り、クリーニング・ヘッドの両側に複数のブラシ素子を配置し、そ の間が洗浄類および流体配分器の材質として適切な物質には、不活性物質や、シ リカ（ケイ石）反応管を洗浄する場合のシリカ・ファイバー製洗浄後に管内に残 っても動作温度の管基質との接触によって除去するだけでなく、反応装置内に自 由に浮遊している微粒子や他の汚染物質も除去する。

図から明らかなように、クリーニング・ヘッドは、カバーまたはエア・ロック４ あるいはその他の適切な手段によって支持され導かれるエア・シャフト３に取り 付ける。このカバーは、反応装置に取り付けて全体を密閉するエア・ロックとし て機能し、洗浄作業中には反応装置および装置全体を負圧下におき、すべての微 粒子物質を反応装置内に閉じ込める。この点に関しては、ある種の反応装置、と くに化学蒸着反応装置や原子炉では、反応装置内で形成された微粒子への露出に よって作業者に深刻な健康上の問題が生じる危険が認められている。図２に示す 通り、カバーまたはエア・ロックには、場合によって、反応装置内へ配置する前 や後のクリーニング・ヘッドを収納するための適切な体積の収納領域１８を備え る。

断面図に示すように、エア・シャフトには２つまたはそれ以上の剛性の共線的管 状部材１９および２０が含まれる。管状部材の間の環状間隙はクリーニング・ヘ ッドへ処理流体を供給する環状通路となる。内側の管状部材１９は、クリーニン グ・ヘッドから汚染処理流体、すなわちはぎ取った微粒子を伴出する処理流体を 排出する導管となる。環状通路はクリーニング・ヘッドの処理流体供給ロー＼接 続し、処理流体排出導管はクリーニング・ヘッドの排出口と接続する。

図２に示すエア・シャフトは、エア・シャフト３に沿ってか、または図２に示す ようにエア・シャフト３と熱交換器ホース組立品５の間に位置する随意のろ過お よび加熱装置２１　によって熱交換器ホース組立品５に接続されている。この随 意のろ過および加熱装置は、エア・シャフトに入り、さらには反応装置内部へ入 る処理流体を適切に調節するために用いる。作業を開始する場合には、排出処理 流体が後の作業工程中と同等の温度に達するまでこの加熱装置によって供給処理 流体を加熱する。また、この加熱装置は、すでに述べたように、微粒子がはがれ やすくなるよう供給処理流体の温度を周期的または律動的に変化させるために用 いても構わない。ろ過装置は、とくに処理流体を次の導管に送る前に処理流体か ら汚染微粒子を除去する場合に利用する。発明を効果的に制御し動作させるのに 必要な情報を得るため、装置内の適切な位置にさまざまな感知装置を配置して利 用してもよい。図２には、このような感知装置一式、例えば熱電対および光電粒 子検知器を図示する目的で、クリーニング・ヘッドに隣接する位置に素子１７を 示す。

図３は、熱交換器ホース組立品の断面図である。図３から明らかなように、熱交 換器ホース組立品５には、１本の外側処理流体供給ホース２２と１本またはそれ 以上の内側処理流体排出ホース２３が含まれる。図３に示す好ましい実施例では 、外側処理流体供給ホースの中に２本の内側処理流体排出ホースが螺旋状に位置 している。処理流体排出ホースをこのように螺旋状に配置すると、熱交換器ホー ス組立品によって供給、排出される処理流体の乱流作用が貰まり、排出される高 温の処理流体と供給される低温の処理流体との間の熱伝達が促進される。熱交換 器ホース組立品は、反応装置からクリーニング・ヘッドを出し入れする場合に操 作しやすいよう可どう性とする。

面４は、流体制御部６の構成部分の略図である。面４に示す通り、熱交換器ホー ス組立品は、熱交換器ホース組立品の適切なホースへ処理流体を送り込み、また そこから処理流体を排出するバルブ７と接続する。例えば大気などから構成する 処理流体は、取り込み口８およびバルブ７を通じて熱交換器ホース組立品へ供給 する。熱交換器ホース組立品から排出する処理流体は、バルブ７を通じてろ過早 段９へ送り込む。このろ過早段は、処理流体から微粒子物質を除去するのに適し ていればどのようなものでも構わない。処理流体の性質、すなわち液体か気体か によって、物理的なものや化学的なものなど適切なろ過早段を選択する。好まし い実施例においては、化学蒸着反応装置から除去した微粒子物質は、冷却液を通 じて泡の形で排出処理ガスをろ過する。ろ過装置を通過したきれいなまたは浄化 された排出処理流体は、排出口１１を通じて大気中に放出することも、また、他 の液体処理手段あるいは収容手段へ送り込むこともできる。

図４に示すように、装置には作動中に装置全体を負圧状態に保つ真空発生器１０ を接続する。真空下で作動することによって、必然的にすべての微粒子が洗浄装 置を通じて収集され、閉じ込められ、処理される。

作業を行う場合には、洗浄装置と反応装置の開に事実上の気密シール（漏れ止め ）を形成するエア・ロックまたはカバーによって取り付は口などの反応装置の開 口部に洗浄装置を取り付ける。

反応装置に取り付けた後は、洗浄装置を反応装置の内部へ挿入し、ブラシ素子を 反応装置の内面に接触させる。反応装置へ挿入する場合には、エア・シャフトを 支え、それによってクリーニング・ヘッドを誘導する十分な構造を備えたエア・ ロックまたはカバーによってクリーニングヘッドを誘導する。また、クリーニン グ・ヘッドは、適切なローラーまたはカンチレバー（片持ちぼり）組立品をクリ ーニング・ヘッドに取り付けることによって誘導しても構わない。

クリーニング・ヘッドを反応装置内へ挿入する場合には、流体制御部を作動させ 、真空発生器によって反応装置および洗浄装置全体に負圧をかける。負圧が生じ る結果、大気などの処理流体が流体制御部の取り込み口８から取り込まれ、バル ブ７によって熱交換器ホース組立品、随意の加熱素子、前置フィルタ装置、およ びエア・シャツ）・を経てクリーニング・ヘッドから反応装置の内面へ向かって 放たれる。

また、クリーニング・ヘッドを反応装置に挿入する場合には、場合に応じてクリ ーニング・ヘッドに任意の組み合わせで直線、振動、および回転運動を加える。

振動運動は上記の機械的手段２４によって達成する。直線および回転運動は、ク リーニング・ヘッドに接続したエア・シャフト３をカバーまたはエア・ロック４ を通じて誘導する際に手動または機械的手段によって達成する。

処理流体は、反応装置の内面に接触し、反応装置の内面から微粒子物質をはがし 、伴出し、除去するうちに反応装置の温度によって加熱され、クリーニング・ヘ ッドの排出口から排出され、エア・シャフトを通って熱交換器ホース組立品へ入 る。高温の処理流体が熱交換器ホース組立品を通じて排出されるため、排出処理 流体と流入すなわち供給処理流体との間で熱交換が行われ、排出処理流体から供 給処理流体へ熱が伝達される。とくに作業開始時など、必要な場合にはろ過およ び加熱装置によって別に処理流体を加熱する。排出すなわち除去処理流体を流体 制御部へ導く場合には、除去微粒子を伴出する処理流体をバルブ７によってろ過 早段９へ送り込み、そこで微粒子物質を処理流体から除去する。

好ましい実施例では、処理流体を泡の形にして冷却液中を通すことによって微粒 子を除去する。除去した微粒子は、後の分析や反応装置内で生じる特定反応のモ ニターのため保持することができる。微粒子を除去した後の浄化処理流体は排出 口１１を通じて排出する。

図５に図示するような本発明の別の実施例においては、供給処理流体を処理流体 取り込み口８からではなく、エア・シャフトと熱交換器ホース組立品の間の１つ またはそれ以上の位置から装置へ取り込む。こうすることによって処理流体の熱 または流速特性を変化させ、熱交換器ホース組立品の表面温度が調節できるよう にする。

図５に示す通り、流体制御部６からバルブ７と処理流体取り込み口８を取り払い 、処理流体取り込み口８′を備えた既知の種類のバルブ組立品７′をエア・シャ フト３と熱交換器ホース組立品５の間に配置する。図５の実施例では、バルブ７ に代わってさらに、外側処理流体供給ホースと内側処理流体排出ホースを１本の 流体導管２６に接続する継手コネクタ２５を備える。

図５に示した本発明の実施例の作動中には、大気などの処理流体が流体取り込み 口８′から取り込まれ、バルブ組立品７′によって３つの部分に分けられる。取 り込まれる処理流体の５−１５％の体積に相当する小部分は、バルブ組立品７′ によって外側処理流体供給ホース２２へ送り込まれ、継手コネクタ２５で残りの 処理流体と合流する。取り込まれる処理流体の７０−９０％の体積に相当する別 の大部分は、バルブ組立品７−によってエア・シャフト３の外側管状部材２０を 通じて洗浄領域へ達し、次いでエア・シャフト３の内側管状部材１９を通じてバ ルブ組立品７′戻る。取り込まれる処理流体の５−１５％の体積に相当するさら に別の小部分は、処理流体取り込み口８′から取り込まれ、バルブ組立品によっ て外側処理流体供給ホース２２を流れる大部分の処理流体と合流する。合流した 大部分と小部分の処理流体はバルブ７′から内側処理流体供給ホース２３を通り 、継手コネクタ２５で残りの処理流体と合流する。処理流体は、この後、前述し たように流体制御部でろ過する。

上記の通り、図５に示した本発明の実施例では、すべての処理流体を処理流体取 り込み口８′より取り込む。従って、すでに説明した通り、処理流体は熱交換器 ホース組立品中を一方向に、すなわち処理流体制御部６へ向かって流れる。図５ に図示する実施例の場合には、熱交換器ホース組立品内で高温の処理流体と新た に取り込む処理流体を組み合わせることによって熱交換器ホース組立品の表面温 度が低下し、また、その調節ができるという利点が得られる。

本発明による洗浄装置を一利用すると、反応装置またはそれと同様の容器の内面 が便利に、効果的に、安価に洗浄できる。また、本発明を化学蒸着工程に応用す れば、化学蒸着反応炉の洗浄が専門教育を受けた技術者を必要とせずに非常に短 い時間で可能となる。本発明の利用により、炉の利用価値が高まり、技術者の負 担が軽くなって他の作業に従事するゆとりが生まれ、工程管理が容易になり、製 品の収量や装置の信頼性が高まる。

これまではとくに容器内面の洗浄という点から本発明による洗浄装置について説 明してきたが、本発明にはさまざまな用途に利用可能なもっと特殊な機能やさら に別の実施態様がある。例えば、上記で述べた通り、熱電対および光電粒子検知 器のような洗浄作業をモニターし制御するための感知装置一式が利用できる。

利用する感知装置、例えば熱電対、温度計、スペクトル分析器、およびその同等 物；気体成分分析器；流体圧力および動態感知装置、例えばマノーメ−（圧力計 ）、パイロット・チューブ（監視管）、風速計、質量流量センサー、ブルドン管 圧力計、差圧計、流量計、ダイアフラム圧力計、およびその同等物；微粒子感知 装置、例えば充電分析器、衝撃（インパクト）分析器、質量分析器、ドツプラー 偏移分析器、超音波分析器、伝導性分析器、電界分析器、およびその同等物；　 （ブラシ素子と処理面との間隔を測定するための）間隙感知装置、例えば周波数 分析器、トランスデユーサ（変換器）、反射率メーター、共鳴分析器、電磁界分 析器、繊維歪み分析器、差圧分析器、およびその同等物；また、熱流感知装置、 例えば差動パイロメーター（熱電温度計）、電力使用分析器、歪みセンサー、ク ロノメーター分析器、およびその同等物の数量と樺類は、特定の用途に応じ、制 御を目的とするパラメータ、特性、または構成部分に合わせて適切に選択する。

各種感知装置の位置は、モニターし制御するパラメータ特性または構成部分に応 じて決定する。例えば、熱電対および／または風速計は処理流体吸入室に配置す る。また、熱電対を加熱および最終ろ過装置の入口および出口に配置しても構わ ない。場合によっては、熱電対および光電粒子検知器を剛性熱交換器排出部の入 口に配置する。熱電対は気泡ろ過タンクの入口にも配置できる。

差動マノメーターは処理流体導管の入口と出口に配置する。洗浄装置の特定部分 の感知および制御のためであれば、感知装置の位置や手段は問わない。

また、クリーニング・ヘッド組立品とエア・ロックに多少の変更を加えると、洗 浄面として定まらない領域をエア・ロック装置によって完全に限定できることが わがった。このような変更を加えれば、本発明によって不規則面および／または 無境界面が洗浄できる。例えば、クリーニング・ヘッドに簡単な変更を加えるこ とによって、連子炉内の熱交換器についているグーリング・フィン（冷却ひれ） の間が容易に洗浄できる。また、クリーニング・ヘッドを処理面が限定できるよ うに変更すれば、病院の急患室の床が効果的に洗浄および殺菌できる。

本発明による装置は、主として表面を洗浄するために設計されているが、適切な 処理流体を用いれば、目的とする表面を化学的に処理し、殺菌し、変化させ、ま た、被膜（コーティング）することができる。処理する表面に紫外線および／ま たは赤外線および／またはマイクロ波および／またはＸ線および／または核放射 線を照射すると生物が死滅する環境が生まれるが、これを本発明に応用すれば、 作業者を有害な殺菌剤または死滅させる生物へさらさずに表面が安全に洗浄でき る。また、架橋ポリマーなとの表面を分解する場合には、核電離または変換放射 線が応用できる。

さらに、熱、超音波、および圧電応力発生機構の力の制御や増幅によって処理面 または洗浄面にすぐ隣接する表面物質を有効破壊範囲外にある同一材質の基質か ら破壊し除去できるため、本発明は鉱山、ポーリング、および／またはトンネル 掘削機械や表面除去機にも応用が可能である。

また、表面層に対しては有効だが、隣接する異質の基質には作用しない適切な応 力発生技術を本発明の装置へ応用すれば、下方に位置する基質を損なわずに表面 層だけをはがし、除去することができる。例えば、適切な超可聴周波数を選択す ると、歩道の氷が溶かす必要もこする必要もなく除去できる。同様に、適切な超 可聴周波数や電磁放射線周波数および処理流体を選択すれば、表面のアスベスト 繊維や結合物質が安全に効果的に除去、分解できる。

以上から明らかなように、本発明による装置は、表面の位相、化学的同一性、ま たは物理的特性を変化させる上で有用である。

上記では本発明を特定の手段、材質、および実施態様について説明したが、当業 者にとっては本発明の本質的特徴は明白であり、後に請求する本発明の精神と範 囲に反することなく、本発明は種々の用途や特性に合わせてさまざまな変更およ び修正が可能である。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年２月２８日 ２　発明の名称　化学蒸着装置クリーナー−ＪＴ：　サ　／−＼、 １９９１年８月２８日付補正書の翻訳文流体は、流体クリーニング・ヘッドの中 心から半径方向外側へ向かって隣接する反応装置内面へ向かって流れた後、半径 方向内側へ向かって排出口へ流入する。著しい乱流となった流体は、洗浄領域１ ５として限定される反応装置内面の小領域と接触する。反応装置の洗浄領域１５ に対する処理流体の著しい乱流作用によって反応装置内面上の微粒子と処理流体 との間に物理的相互作用が生じ、微粒子が内面からはがれやすくなる。

反応装置内面から微粒子物質をはぎ取りやすくするため、クリーニング・ヘッド の周辺部には図２に示すようなブラシ素子１６を備える。好ましい実施例では、 図２に示す通り、クリーニング・ヘッドの両側に複数のブラシ素子を配置し、そ の間が洗浄領域１５となるようにする。ブラシ素子１６と流体配分器１４は、洗 浄する表面を汚染しない材質とするのが望ましい。ブラシ素子および流体配分器 の材質として適切な物質には、不活性物質や、シリカ（ケイ石）反応管を洗浄す る場合のシリカ・ファイバー製ブラシ素子のように洗浄する表面の基質と事実上 同じ物質、また、シリカ反応管を洗浄する場合のポリアミドのように洗浄する装 置の通常動作中には表面の基質に物理的に長く付着していられず、洗浄後に管内 に残っても動作温度の管基質との接触によって除去または化学的に分解される物 質が含まれる。

また、反応装置内面から微粒子物質がさらにはがれやすくなるよう、クリーニン グ・ヘッドに機械的作用を与えるための手段２４をクリーニング・ヘッドに備え 、さらに好ましい実施例においてはこれを流体配分器の内部へ配置する。このよ うな機械的手段には、反応装置内面から微粒子物質がはがれやすいようクリーニ ング・ヘッドからブラシ素子を通じて反応装置内面へ振動を伝える超音波バイブ レータまたは圧電バイブレータが含まれる。図示したようなりリーニング・ヘッ ドは、クリーニング・ヘッドの外周表面と反応装置の内面との間に適切な間隙が 形成されるよう、特定の反応装置に適合する大きさとすべきである。図示した通 り、ブラシ素子は反応装置内面に付着した微粒子物質に機械的力が加わるよう、 クリーニング・ヘッドから伸びて反応装置内面と接触する。また、排出処理流体 は反応装置内面から微粒子物質を除去するだけでなく、反応装置内に自由に浮遊 している微粒子や他の汚染物質も除去する。

図から明らかなように、クリーニング・ヘッドは、カバーまたはエア・ロック４ あるいはその他の適切な手段によって支持され導かれるエア・シャフト３に取り 付ける。このカバーは、反応装置に取り付けて全体を密閉するエア・ロックとし て機能し、洗浄作業中には反応装置および装置全体を負圧下におき、すべての微 粒子物質を反応装置内に閉じ込める。この点に関しては、ある種の反応装置、と くに化学蒸着反応装置や原子炉では、反応装置内で形成された微粒子への露出に よって作業者に深刻な健康上の問題が生じる危険が認められている。図２に示す 通り、カバーまたはエア・ロックには、場合によって、反応装置内へ配置する前 や後のクリーニング・ヘッドを収納するための適切な体積の収納領域１８を備え る。

断面図に示すように、エア・シャフトには２つまたはそれ以上の剛性の共線的管 状部材１９および２０が含まれる。管状部材の間の環状間隙はクリーニング・ヘ ッドへ処理流体を供給する環状通路となる。内側の管状部材１９は、クリーニン グ・ヘッドから汚染処理流体、すなわちはぎ取った微粒子を伴出する処理流体を 排出する導管となる。環状通路はクリーニング・ヘッドの処理流体供給口へ接続 し、処理流体排出導管はクリーニング・ヘッド品５の間に位置する随意のろ過お よび加熱装置２１によって熱交換器ホース組立品５に接続されている。この随意 のろ過および加熱装置は、エア・シャフトに入り、さらには反応装置内部へ入る 処理流体を適切に調節するために用いる。作業を開始する場合には、排出処理流 体が後の作業工程中と同等の温度に達するまでこの加熱装置によって供給処理流 体を加熱する。また、この加熱装置は、すでに述べたように、微粒子がはがれや すくなるよう供給処理流体の温度を周期的または律動的に変化させるために用い ても構わない。ろ過装置は、とくに処理流体を次の導管に送る前に処理流体から 汚染微粒子を除去する場合に利用する。発明を効果的に制御し動作させるのに必 要な情報を得るため、装置内の適切な位置にさまざまな感知装置を配置して利用 してもよい。図２には、このような感知装置一式、例えば熱電対および充電粒子 検知器を図示する目的で、クリーニング・ヘッドに隣接する位置に素子１７を示 す。

図３は、熱交換器ホース組立品の断面図である。図３から明らかなように、熱交 換器ホース組立品５には、１本の外側処理流体供給ホース２２と１本またはそれ 以上の内側処理流体排出ホース２３が含まれる。図３に示す好ましい実施例では 、外側処理流体供給ホースの中に２本の内側処理流体排出ホースが螺旋状に位置 している。処理流体排出ホースをこのように螺旋状に配置すると、熱交換器ホー ス組立品によって供給、排出される処理流体の乱流作用が高まり、排出される高 温の処理流体と供給される低温の処理流体との間の熱伝達が促進される。熱交換 器ホース組立品は、反応装置からクリーニング・ヘッドを出し入れする場合に操 作しやすいよう可どう性とする。

図４は、流体制御部６の構成部分の略図である。図４に示す通り、熱交換器ホー ス組立品は、熱交換器ホース組立品の適切なホースへ処理流体を送り込み、また そこから処理流体を排出するバルブ７と接続する。例えば大気などから構成する 処理流体は、取り込み口８およびバルブ７を通じて熱交換器ホース組立品へ供給 する。熱交換器ボース組立品から排出する処理流体は、バルブ７を通じてろ過手 段９へ送り込む。このろ過手段は、処理流体から微粒子物質を除去するのに適し ていればどのようなものでも構わない。処理流体の性質、すなわち液体か気体か によって、物理的なものや化学的なものなど適切なろ過手段を選択する。好まし い実施例においては、化学蒸着反応装置から除去した微粒子物質は、冷却液を通 じて泡の形で排出処理ガスをろ過する。ろ過装置を通過したきれいなまたは浄化 された排出処理流体は、排出口１１を通じて大気中に放出することも、また、他 の液体処理手段あるいは収容手段へ送り込むこともできる。

図４に示すように、装置には作動中に装置全体を負圧状態に保つ真空発生器１０ を接続する。真空下で作動することによって、必然的にすべての微粒子が洗浄装 置を通じて収集され、閉じ込められ、処理される。

作業を行う場合には、洗浄装置と反応装置の間に事実上の気密シール（漏れ止め ）を形成するエア・ロックまたはカバーによって取り付は口などの反応装置の開 口部に洗浄装置を取り付ける。

反応装置に取り付けた後は、洗浄装置を反応装置の内部へ挿入し、ブラシ素子を 反応装置の内面に接触させる。反応装置へ挿入する場合には、エア・シャフトを 支え、それによってクリーニング・ヘッドを誘導する十分な構造を備えたエア・ ロックまたはカバーによってクリーニングヘッドを誘導する。また、クリーニン グ・ヘッドは１、適切なローラーま−たはカンチレバー　（片持ちぼり）組立品 をクリーニング・ヘッドに取り付けることによって誘導しても構わない。

クリーニング・ヘッドを反応装置内へ挿入する場合には、流が流体制御部の取り 込み口８から取り込まれ、バルブ７によって熱交換器ホース組立品、随意の加熱 素子、前置フィルタ装置、およびエア・シンフトを経てクリーニング・ヘッドか ら反応装置の内面へ向かって放たれる。

また、クリーニング・ヘッドを反応装置に挿入する場合には、場合に応じてクリ ーニング・ヘッドに任意の組み合わせで直線、振動、および回転運動を加える。

振動運動は上記の機械的手段２４によって達成する。直線および回転運動は、ク リーニング・ヘッドに接続したエア・シャフト３をカバーまたはエア・ロック４ を通じて誘導する際に手動または機械的手段によって達成する。

処理流体は、反応装置の内面に接触し、反応装置の内面から微粒子物質をはがし 、伴出し、除去するうちに反応装置の温度によって加熱され、クリーニング・ヘ ッドの排出口から排出され、エア・シャフトを通って熱交換器ホース組立品へ入 る。高温の処理流体が熱交換器ホース組立品を通じて排出されるため、排出処理 流体と流入すなわち供給処理流体との間で熱交換が行われ、排出処理流体から供 給処理流体へ熱が伝達される。とくに作業開始時など、必要な場合にはろ過およ び加熱装置によって別に処理流体を加熱する。排出すなわち除去処理流体を流体 制御部へ導く場合には、除去微粒子を伴出する処理流体をバルブ７によってろ過 手段９へ送り込み、そこで微粒子物質を処理流体から除去する。

好ましい実施例では、処理流体を泡の形にして冷却液中を通ずことによって微粒 子を除去する。除去した微粒子は、後の分析や反応装置内で生じる特定反応のモ ニターのため保持することができる。微粒子を除去した後の浄化処理流体は排出 口１１を通じて排出する。

図５に図示するような本発明の別の実施例においては、供給処理流体を処理流体 取り込み口８からではなく、エア・シャフトと熱交換器ホース組立品の開の１つ またはそれ以上の位置から装置へ取り込む。こうすることによって処理流体の熱 または流速特性を変化させ、熱交換器ホース組立品の表面温度が調節できるよう にする。

面５に示す通り、流体制御部６からバルブ７と処理流体取り込み口８を取り払い 、処理流体取り込み口８′を備えた既知の種類のバルブ組立品７′をエア・シャ フト３と熱交換器ホース組立品５の間に配置する。図５の実施例では、バルブ７ に代わってさらに、外側処理流体供給ホースと内側処理流体排出ホースを１本の 流体導管２６に接続する継手コネクタ２５を備える。

図５に示した本発明の実施例の作動中には、大気などの処理流体が流体取り込み 口８′から取り込まれ、バルブ組立品７′によって３つの部分に分けられる。取 り込まれる処理流体の５−１５％の体積に相当する小部分は、バルブ組立品７′ によって外側処理流体供給ホース２２へ送り込まれ、継手コネクタ２５で残りの 処理流体と合流する。取り込まれる処理流体の７０−９０％の体積に相当する別 の大部分は、バルブ組立品７′によってエア・シャフト３の外側管状部材２０を 通じて洗浄領域へ達し、次いでエア・シャフト３の内側管状部材１９を通じてバ ルブ組立品７′戻る。取り込まれる処理流体の５−１５％の体積に相当するさら に別のｌ」一部分は、処理流体取り込み口８−から取り込まれ、バルブ組立品に よって外側処理流体供給ホース２２を流れる大部分の処理流体と合流する。合流 した大部分と小部分の処理流体はバルブ７′から内側処理流体供給ホース２３を 通り、継手コネクタ２５で残りの処理流体と合流する。処理流体は、この後、前 述したように流体制御部でろ過する。

上記の通り、図５に示した本発明の実施例では、すべての処理流体を処理流体取 り込み口８′より取り込む。従って、すでに説明した通り、処理流体は熱交換器 ホース組立品中を一方向に、すなわち処理流体制御部６へ向かつて流れる。図５ に図示する実施例の場合には、熱交換器ホース組立品内で高温の処理流体と新た に取り込む処理流体を組み合わせることによって熱交換器ホース組立品の表面温 度が低下し、また、その調節ができるという利点が得られる。

本発明による洗浄装置を利用すると、反応装置またはそれとる。本発明の利用に より、炉の利用価値が高まり、技術者の負担が軽くなって他の作業に従事するゆ とりが生まれ、工程管理が容易になり、製品の収量や装置の信頼性が扁まる。

これまではとくに容器内面の洗浄という点から本発明によるば、上記で述べた通 り、熱電対および光電粒子検知器のような洗は風速計は処理流体吸入室に配置す る。また、熱電対を加熱および最終ろ過装置の入口および出口に配置しても構わ ない。場合によっては、熱電対および光電粒子検知器を剛性熱交換器排出部の入 口に配置する。熱電対は気泡ろ過タンクの入口にも配置できる。

差動マノメーターは処理流体導管の入口と出口に配置する。洗浄装置の特定部分 の感知および制御のためであれば、感知装置の位置や手段は問わない。

また、クリーニング・ヘッド組立品とエア・ロックに多少の変更を加えると、洗 浄面として定まらない領域をエア・ロック装置によって完全に限定できることが わかった。このような変更を加えれば、本発明によって不規則面および／または 無境界面が洗浄できる。例えば、クリーニング・ヘッドに筒車な変更を加えるこ とによって、原子炉内の熱交換器についているクーリング・フィン（冷却ひれ） の間が容易に洗浄できる。また、クリーニング・ヘッドを処理面が限定できるよ うに変更すれば、病院の急患室の床が効果的に洗浄および殺菌できる。

本発明による装置は、主として表面を洗浄するために設計されているが、適切な 処理流体を用いれば、表面との間に望ましい化学的相互作用を生じさせることが できる。このような化学的相互作用には、目的とする表面の化学的処理、殺菌、 変化、および被膜（コーティング）が含まれる。処理する表面に紫外線および／ または赤外線および／またはマイクロ波および／またはＸ線および／または核放 射線を照射すると生物が死滅する環境が生まれるが、これを本発明に応用すれば 、作業者を有害な殺菌剤または死滅させる生物へさらさずに表面が安全に洗浄で きる。また、架橋ポリマーなどの表面を分解する場合には、核電離または変換放 射線が応用できる。

さらに、熱、超音波、および圧電応力発生機構の力の制御や増幅によって処理面 または洗浄面にすぐ隣接する表面物質を有効破壊範囲外にある同一材質の基質か ら破壊し除去できるため、本発明は鉱山、ポーリング、および／またはトンネル 掘削機械や表面除去機にも応用が可能である。

また、表面層に対しては有効だが、隣接する異質の基質には作用しない適切な応 力発生技術を本発明の装置へ応用すれば、下方に位置する基質を損なわずに表面 層だけをはがし、除去することができる。例えば、適切な超可聴周波数を選択す ると、歩道の氷が溶かす必要もこする必要もなく除去できる。同様に、適切な超 可聴周波数や電磁放射線周波数および処理流体を選択すれば、表面のアスベスト 繊維や結合物質が安全に効果的に除去、分解できる。

以上から明らかなように、本発明による装置は、表面の位相、化学的同一性、ま たは物理的特性を変化させる上で有用である。

上記では本発明を特定の手段、材質、および実施態様について説明したが、当業 者にとっては本発明の本質的特徴は明白であり、後に請求する本発明の精神と範 囲に反することなく、本発明は種々の用途や特性に合わせてさまざまな変更およ び修正が可能である。

１１、　前記装置全体を負圧状態に維持するための手段をさらに備えていること を特徴とする請求項１記載の装置。

１２、　容器内面からの微粒子のはぎ取りと前記はぎ取り微粒子の除去から成る 方法において、加熱乱流処理流体を前記容器内の限定洗浄領域へ供給し、前記処 理流体による機械的撹拌、熱応力、超音波振動、圧電振動、物理的相互作用、お よび前記処理流体による化学的相互作用から成る作用群より選択した作用に前記 微粒子をさらすことによって前記はぎ取りを達成することを特徴とする、容器内 面を洗浄するための方法。

１３、　前記はぎ取り微粒子を前記供給処理流体で伴出し、前記供給処理流体と 前記はぎ取り微粒子をいっしょに排圧することによって前記はぎ取り微粒子を前 記容器内から除去することを特徴とする請求項１２記載の容器内面を洗浄するた めの方法。

１４、　前記容器内へ供給する前記処理流体の温度と前記容器内から排出される 前記処理流体の温度が等しくなるよう、前記容器内から排出される前記処理流体 と前記容器内へ供給される前記処理流体の間で熱エネルギーを交換することを特 徴とする請求項１３記載の容器内面を洗浄するための方法。

１５、　前記容器から排出した前記除去微粒子を収集することを特徴とする請求 項１２記載の容器内面を洗浄するための方法。

１６、　前記洗浄中は前記容器の内部が負圧状態となることを特徴とする請求項 １２記載の容器内面を洗浄するための方法。

１７、　前記容器が反応装置から成ることを特徴とする請求項１２記載の容器内 面を洗浄するための方法。

１８、　前記反応装置が化学蒸着反応装置から成ることを特徴とする請求項１７ 記載の容器内面を洗浄するための方法。

１９、　前記処理流体が不活性ガスや大気から構成される群より選択したもので あることを特徴とする請求項１２記載の容器内面を洗浄するための方法。

２０、　前記洗浄領域が前記クリーニング・ヘッドに位置するブラシ素子に隣接 し、その間にはさまれる領域に限定されることを特徴とする請求項１２記載の容 器内面を洗浄するための装置。

国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．流入流体配分器、流出流体排出口、およびクリーニング・ヘッドを押入する 容器の内面から微粒子をはぎ取るための手段から成るクリーニング・ヘッドと、 前記クリーニング・ヘッドへ流体を供給し、また、そこから流体を排出するため に前記クリーニング・ヘッドに接続され、外側および内側管部材から成る剛性同 心管状構造を有するエア・シヤフトと、 前記エア・シャフトに接続され、外側流体供給ホースと前記外側流体供給ホース 内に位置する少なくとも１つ以上の内側流体排出ホースから成る可とう性熱交換 器ホース組立品の各部より構成される、容器の内面を洗浄するための装置。
2. ２．前記の少なくとも１つ以上の内側流体排出ホースが、前記外側流体供給ホー ス内に螺旋状に配置された１つまたはそれ以上のホース部材より構成されること を特徴とする、請求項１記載の容器内面を洗浄するための装置。
3. ３．前記の微粒子をはぎ取るための手段が前記クリーニング・ヘッドの周辺部に 位置するブラシより構成されることを特徴とする、請求項１記載の容器内面を洗 浄するための装置。
4. ４．前記微粒子はぎ取り手段が、前記クリーニング・ヘッドおよびそれに隣接す る処理面に超音波振動を生じさせる手段をさらに備えていることを特徴とする、 請求項３記載の容器内面を洗浄するための装置。
5. ５．前記微粒子はぎ取り手段が、前記クリーニング・ヘッドに圧電振動を生じさ せる手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項３記載の容器内面を洗浄 するための装置。
6. ６．前記微粒子に熱応力を加えるため律動的に熱が変化する流体を前記クリーニ ング・ヘッドに供給するための手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１記 載の容器内面を洗浄するための装置。
7. ７．前記流体排出口、エア・シャフト、および可とう性熱交換器ホース組立品に よって反応装置より排出される流体をろ過するための手段をさらに備え、前記ろ 過手段が前記可とう性熱交換器ホース組立品に接続され、前記排出流体から微粒 子を除去するための手段から構成されることを特徴とする、請求項１記載の容器 内面を洗浄するための装置。
8. ８．前記微粒子除去手段が前記排出流体と液体を介して接触する手段から成るこ とを特徴とする、請求項７記載の容器内面を洗浄するための装置。
9. ９．前記装置を容器に取り付けて密閉するための手段をさらに備え、前記密閉手 段に前記エア・シャフトおよびクリーニング・ヘッドを誘導するための手段が含 まれることを特徴とする、請求項１記載の容器内面を洗浄するための装置。
10. １０．前記クリーニング・ヘッドの外周表面が、洗浄する容器内面の少なくとも 一部と適合する形状であることを特徴とする、請求項１記載の容器内面を洗浄す るための装置。
11. １１．前記装置全体を負圧状態に維持するための手段をさらに備えていることを 特徴とする、請求項１記載の装置。
12. １２．容器内面からの微粒子のはぎ取りと前記はぎ取り微粒子の除去から成る方 法において、加熱乱流処理流体を前記容器内の限定洗浄領域へ供給し、前記処理 流体による機械的撹拌、熱応力、超音波振動、圧電振動、物理的相互作用、前記 処理流体による化学的相互作用、およびそれらの組み合わせから成る作用群より 選択した作用に前記微粒子をさらすことによって前記はぎ取りを達成することを 特徴とする、容器内面を洗浄するための方法。
13. １３．前記はぎ取り微粒子を前記供給処理流体で伴出し、前記供給処理流体と前 記はぎ取り微粒子をいつしょに排出することによって前記はぎ取り微粒子を前記 容器内から除去することを特徴とする、請求項１２記載の容器内面を洗浄するた めの方法。
14. １４．前記容器内へ供給する前記処理流体の温度と前記容器内から排出される前 記処理流体の温度が等しくなるよう、前記容器内から排出される前記処理流体と 前記容器内へ供給される前記処理流体の間で熱エネルギーを交換することを特徴 とする、請求項１３記載の容器内面を洗浄するための方法。
15. １５．前記容器から排出した前記除去微粒子を収集することを特徴とする、請求 項１２記載の容器内面を洗浄するための方法。
16. １６．前記洗浄中は前記容器の内部が負圧状態となることを特徴とする、請求項 １２記載の容器内面を洗浄するための方法。
17. １７．前記容器が反応装置から成ることを特徴とする、請求項１２記載の容器内 面を洗浄するための方法。
18. １８．前記反応装置が化学蒸着反応装置から成ることを特徴とする、請求項１７ 記載の容器内面を洗浄するための方法。
19. １９．前記処理流体が不活性ガスや大気から構成される群より選択したものであ ることを特徴とする、請求項１２記載の容器内面を洗浄するための方法。
20. ２０．前記洗浄領域が前記クリーニング・ヘッドに位置するブラシ素子に隣接し 、その間にはさまれる領域に限定されることを特徴とする、請求項１２記載の容 器内面を洗浄するための装置。