JP2008296137A

JP2008296137A - エレメントの自動清掃装置

Info

Publication number: JP2008296137A
Application number: JP2007145023A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujita; 茂藤田; Mika Yoshimura; 美加吉村
Original assignee: Fujitekku Engineering Kk
Current assignee: Fujitekku Engineering Kk
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】長期間にわたってシール性を保証できるようにしたエレメントの自動清掃装置を提供する。
【解決手段】密閉構造のエレメント容器(10)の端面外側に流体シリンダ(12)を配設し、ピストンロッド(12A)を容器の端面(11)を貫通して容器内に延設し、流体供給制御装置(14)によって第１、第２の流体室に作動流体を供給し排出させ、流体シリンダのピストンロッド(12A)を伸縮させ、ピストンロッドの伸縮によってブラシ(13)をエレメント外面の中心軸線方向に沿って往復動させながらエレメント外面に摺接されることによりエレメントを清掃する一方、流体シリンダの第２の流体室の圧力を容器内の圧力より高くなるように圧力制御装置(15 ,16,17,20)によって制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はエレメントの自動清掃装置に関し、特に長期間にわたってシール性を保証できるようにしたエレメントの自動清掃装置に関する。

例えば、半導体製造工程においては空気中に粉塵が飛散すると、製品不良の原因になることから、工程内にフィルタを組込み、フィルタによって粉塵を除去することが行われている。

ところで、半導体製造工程ではシランガスのような爆発性ガス、あるいは有毒ガスや可燃性ガスを使用することが多いが、フィルタに目詰まりが発生した場合に、フィルタを清掃しようとすると、系内のガスを空気や窒素等に置換する必要があり、膨大な手間がかかり、フィルタを自動的に清掃する手法が強く求められている。

従来、フィルタの自動清掃方法には、フィルタ装置内にブラシを設け、ブラシを回転させながらフィルタエレメントの内周面に摺接させることによって清掃する方法（特許文献１）、フィルタエレメントに逆洗浄用の液体や気体を吹付けて洗浄する方法（特許文献２）、等が知られている。

特開平０１−１２８６４４号公報特開２００５−１３７７９号公報

ところで、上述のようにブラシや洗浄ノズルを使用する場合、フィルタ装置内のスペースとの関係で、それらの駆動モータをフィルタ装置外に設置する必要があり、フィルタエレメントの内部を洗浄するには回転軸をフィルタ装置内に貫通させる必要がある。

しかし、フィルタ装置内は一般的に有毒ガスや可燃性ガスの雰囲気であって外気から遮断しなければならず、回転軸の貫通部分にはシールを設ける必要があるが、シールは長期間使用していると、磨耗しフィルタ装置内のガスが外部に漏れることが懸念される。

本発明はかかる問題点に鑑み、長期間にわたってシール性を保証できるようにしたエレメントの自動清掃装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係るエレメントの自動清掃装置は、筒状のエレメントを自動清掃するようにした清掃装置であって、上記エレメントを内蔵する密閉構造の容器の端面外側に配設され、ピストンによって上記容器から遠い第１の流体室と上記容器に近い第２の流体室とに区画され、２つの流体室への作動流体の供給・排出によってピストンロッドが伸縮され、該ピストンロッドが上記容器の端面を貫通して容器内に延設された流体シリンダと、該流体シリンダの第１の流体室及び第２の流体室に作動流体を供給し排出させる流体供給制御装置と、リング状をなし、上記ピストンロッドの先端部に取付けられ、上記ピストンロッドの伸縮によって上記エレメント外面の中心軸線方向に沿って往復動されながら上記エレメント外面に摺接されることにより上記エレメントを清掃するブラシと、上記ピストンの第２の流体室の圧力を上記容器内の圧力より高くなるように上記流体供給制御装置を制御する圧力制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは流体シリンダの第２の流体室の圧力を容器内の圧力より高くなるように制御するようにした点にある。これにより、ピストンロッドの貫通部分から容器内のガスが漏れることはなく、長期間にわたってシール性を保証できる。

流体シリンダの第２の流体室の圧力は容器内の圧力より高い圧力に制御されていればよく、例えば流体シリンダの第２の流体室の圧力を検知する圧力検知手段を設け、圧力制御装置が圧力検知手段の信号を受け、第２の流体室の圧力が容器内の圧力より低下したときに第２の流体室に作動流体が供給されるように制御するように構成できる。

また、ブラシはリング状をなし、エレメント外面に摺接されるものであればよく、例えばブラシの往復動を利用してさらに容器内面を清掃するように構成することもできる。即ち、容器とエレメントとが同心状に配置されており、ブラシがエレメント外面と容器内面とに摺接するリング形状となすこともできる。

また、エレメント清浄度を向上させるために、エレメントの内部から外部へ洗浄流体を流す逆洗浄装置を更に備えることもできる。

本発明は筒状の部材（エレメント）の清掃に広く適用でき、例えば半導体製造工程におけるフィルタ装置のフィルタエレメントの清掃に適用することができる。即ち、エレメントがフィルタ装置のフィルタエレメントであり、容器がフィルタエレメントを内蔵するフィルタ容器である場合に適用すると、フィルタ装置にエレメントの自動清掃装置を組み込むことができ、その実用的な効果は大きい。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係るフィルタエレメントの自動洗浄装置の好ましい実施形態を示す。図において、フィルタ装置は容器１０内に円筒状のフィルタエレメント（エレメント）３０を同心に配置し、蓋（容器端面）１１で封鎖して構成され、容器１１にはガスの入口１０Ａが形成され、蓋１１にはガスの出口１０Ｂが形成されており、清浄にすべきガスＧ１が入口１０Ａから容器１０内に導入され、フィルタエレメント３０を通過して粉塵が濾過され、清浄となったガスＧ２が出口１０Ｂから外方に排出されるようになっている。

このフィルタ装置の容器１０の蓋１１には複数のエアーシリンダ（流体シリンダ）１２が同一円周上に相互に間隔をあけて立てかつＯリング１２Ｅによってシールして固定され、エアーシリンダ１２の内部はピストン１２Ｂによって容器１０から遠い第１のエアー室１２Ｃと容器１０に近い第２のエアー室１２Ｄに区画されている。

また、ピストン１２Ｂにはピストンロッド１２Ａが固定され、ピストンロッド１２Ａは容器１０の蓋１１の貫通穴を貫通して容器１０内に延び、ピストンロッド１２Ａの先端にはリング状のブラシ１３が固定され、ブラシ１３はピストンロッド１２Ａの伸縮によってフィルタエレメント３０の中心軸線の方向に往復動されてフィルタエレメント３０の外周面に摺接しフィルタエレメント３０を清掃するようになっている。

エアーシリンダ１２の第１、第２のエアー室１２Ｃ、１２Ｄにはエアー通路１４Ａ、１４Ｂが接続され、エアー通路１４Ａ、１４Ｂの途中にはエアー圧を制御するスピードコントローラ１９及び供給・排出を切り換え制御する切換弁１４が設けられ、切換弁１４のエアー導入通路１４Ａは例えば０．７ＭＰａのエアー源（図示せず）に接続されている。

以上のエアー通路１４Ａ、１４Ｂ、スピードコントローラ１９、切換弁１４及びエアー排出通路１４Ｄによってエアーシリンダ１２の第１の流体室１２Ｃ及び第２の流体室１２Ｄにエアーを供給し排出させる流体供給制御装置が構成されている。

また、切換弁１４のエアー排出通路１４Ｄはエアータンク１５に接続され、エアータンク１５には電磁弁１６及び一次圧調整弁１７が接続され、一次圧調整弁１７の出口は大気に開放されている。

さらに、エアー通路１４Ｂには第２のエアー室１２Ｄの圧力が設定値以下になったことを検知する圧力スイッチ（圧力検知手段）１８が接続され、圧力スイッチ１８の信号は制御回路２０に入力され、制御回路２０は電磁弁１６を開閉制御するようになっている。

以上のエアータンク１５、電磁弁１６、一次圧調整弁１７及び制御回路２０により、圧力スイッチ１８の信号を受け、第２のエアー室１２Ｄの圧力が容器１０内の圧力よりも低下したときに第２のエアー室１２Ｄにエアーを供給することにより、エアーシリンダ１２の第２の流体室１２Ｄの圧力が容器１０内の圧力より高くなるように流体供給制御装置を制御する圧力制御装置が構成されている。

図３は本例のエアー供給系の構成の１例を示す。図において、４０は差圧検出器、４１、バイパス通路、４２、４３は電磁弁である。

本例のエレメントの自動清掃装置ではエアーシリンダ１２の第２のエアー室１２Ｄのエアーを抜く場合にも第２のエアー室１２Ｄの圧力が容器１０内の圧力以下にならないようになっている。ピストンロッド１２Ａの往復動は切換弁１４により行なわれる。

清浄にすべきエアーＧ１は取込み口４４から取り込まれると、電磁弁４２を経て入口１０Ａから容器１０内に送り込まれ、フィルタ３０で濾過され、清浄となったエアーＧ２は出口１０Ｂから排出される。

入口１０Ａと出口１０Ｂの圧力差は差圧検出器４０で検知されており、差圧が設定値以上になると、フィルタ３０の目詰まりが増大しているので、差圧検出器４０の信号によって切換弁１４が作動されてエアーシリンダ１２の第１のエアー室１２Ｃにエアーが供給されるとともに、第２のエアー室１２Ｄのエアーが解放され、同時に電磁弁４２、４３が閉鎖され、これによってフィルター３０の清掃が開始される。

今、切換弁１４がＵ側に切り換えられている場合、第１のエアー室１２Ｃは０．７ＭＰａＧ（ゲージ圧）の高圧となり、第２のエアー室１２Ｄはエアータンク１５に接続され、エアータンク１５は電磁弁１６及び一次圧調整弁１７を介して外気につながっている。

清掃中は電磁弁１６は開放される一方、一次圧調整弁１７は入口圧が０．１ＭＰａＧ以下にならない役目をしている。一次圧調整弁１７の入口圧が０．１ＭＰａＧ以上の場合はエアーを外気に排出し、入口圧が０．１ＭＰａＧ未満になると、エアーの放出を停止する。従って、一次圧調整弁１７の入口圧は０．１ＭＰａＧ未満になることはなく、第２のエアー室１２Ｄが切換弁１４を介してエアータンク１５に接続されている時にも第２のエアー室１２Ｄの圧力も０．１ＭＰａＧ以上に保持される。

また、切換弁１４がＤ側に切り換えられると、第２のエアー室１２Ｄは０．７ＭＰａＧ（ゲージ圧）の高圧となり、第１のエアー室１２Ｃはエアータンク１５に接続されて第１のエアー室１２Ｃ内のエアーはエアータンク１５に排出され、第１、第２のエアー室１２Ｃ、１２Ｄの差圧によってピストンロッド１２Ａがエアーシリンダ１２に対して相対的に伸縮され、ブラシ１３はフィルタエレメント３０の外周面に摺接したままでフィルタエレメント３０の中心軸線に沿って往復動される。この動作を繰り返してフィルタエレメント３０が清掃される。

切換弁１４は第１、第２のエアー圧１０Ｃ、１０Ｄが設定圧に達したときにばね力に抗して弁体が切り換えされることによってエアーの供給・解放を切り換える公知の構造が採用されている。

なお、エアータンク１５には最初、電磁弁１６を開放して０．７ＭＰａのエアーを供給しておくと、タンク圧は一次圧調整弁により０．１ＭＰａＧとなる。

清掃中には第２のエアー室１２Ｄの圧力は容器１０内の圧力０．０５ＭＰａＧ以下になることはなく、容器１０内のガスが外部に漏れることはない。

しかし、一次圧調整弁１７が動作不良の場合、第２のエアー室１２Ｄの圧力が容器１０内の圧力０．０５ＭＰａＧ以下になるおそれがある。そこで、第２のエアー室１２Ｄに圧力スイッチ（圧力検知手段）１８を設け、その検知圧力を例えば０．０８ＭＰａＧに設定しておく。圧力スイッチ１８が検知すると、警報を発生するとともに、切換弁１４を強制的にＤ側に切り換えると、第２のエアー室１２Ｄは高圧になり、容器１０内のガスが外部に漏れるおそれは確実に解消される。

ここで、エアーシリンダ１２と容器１０の蓋１１との間はＯリング１２Ｅによってシールされているので、容器１０内のガスがエアーシリンダ１２と蓋１１との間から漏れるおそれは少ない。漏れる可能性があるとすれば、ピストンロッド１２Ａの外周隙間を通って第２のエアー室１２Ｄへのガス漏れである。

第２のエアー室１２Ｄはピストン１２Ｂを駆動するため、エアーが出入りしており、排出されるエアーに容器１０内のガスが混入される可能性がある。エアーシリンダ１２の作動圧は空気を入れるときは０．７ＭＰａＧ、空気を抜くときは０ＭＰａＧである。容器１０内のガス圧は０．０５ＭＰａＧ程度であるので、第２のエアー室１２Ｄのエアーを抜くとき、その空気に系内のガスは含まれる可能性がある。

そこで、第２のエアー室１２Ｄの空気を抜く場合、第２のエアー室１２Ｄ内の圧力が容器１０内の圧力、例えば０．１ＭＰａＧ以下にならないようにすると、容器１０内のガスが第２のエアー室１２Ｄ内に漏れることはない。

図４及び図５は第２の実施形態を示し、図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではブラシ１３’はフィルタエレメント３０の外周面及び容器１０の内周面に摺接するリング状とし、ピストンロッド１２Ａには２つのブラシ１３’を間隔をあけて取付ける一方、容器１０’の底部を中央に向けて傾斜した凹状として粉塵の排出口１０Ｄを開閉可能に形成し、又容器１０’の底面に樹脂コーティング層１０Ｃ、例えばテフロン（登録商標）のコーティング層を形成している。

容器１０’の底部には粉塵の吸引通路４６が接続され、吸引通路４６は電磁弁４５を経てフィルタ装置４７に接続され、フィルタ装置４７は工場等の吸引装置（図示せず）に接続されている。

フィルタエレメント３０に付着した微粉の量が多いと、容器１０’内面にも微粉が付着し、ある程度溜まると、その粉塵が飛散してフィルタエレメント３０に付着し、清掃作業の間隔が短くなるおそれがある。そこで、容器１０’を円筒状とし、ブラシ１３’をフィルタエレメント３０だけでなく、容器１０’にも摺接するリング状に製作すると、容器１０’及びフィルタエレメント３０に付着した微粉を同時に落とすことができる。

また、ブラシ１３’をダブルにすることにより、エアーシリンダ１２のストロークを短くでき、上部のブラシ１３’に蓋１３Ａ’を設置することにより、粉塵の飛散を防止し、フィルタエレメント３０の粉塵の付着を減少させることができる。

さらに、容器１０’の底部を樹脂コーティングすることにより、粉塵が逆流せず、排出口１０Ｄからスムーズに排出できる。

フィルタエレメント３０の清掃が開始されると、電磁弁４５が開かれ、容器１０’内のエアーが吸引され、容器１０’の底部から粉塵が吸い出され、同時に容器１０’内の圧力が急激に低下しないように、エアー供給口４７から少量のエアーが供給され、これによりフィルタエレメント３０及び容器１０’内面から落とされた粉塵は容器１０’から吸い出され、フィルタエレメント３０や容器１０’内面に再付着するのが軽減され抑制される。

図６は第３の実施形態を示し、図において図１ないし図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では流体シリンダ１２の作動流体に窒素ガスを使用し、又容器１０の出口１０Ｂには逆洗浄用ノズル（図示せず）を設け、逆洗浄用ノズルにはポンプ２１によってタンク２２内の逆洗浄ガス（又は逆洗浄液）を供給し、フィルタエレメント３０を逆洗浄できるように構成している。

フィルタエレメント３０に入り込んだ微粉は逆洗浄することにより、フィルタエレメント３０から外方に押し出すことができ、これによって清掃作業の間隔を延長することができる。

本発明に係るエレメントの自動清掃装置の好ましい実施形態を備えたフィルタ装置を示す構成図である。上記実施形態を示す要部拡大図である。上記実施形態におけるエアー供給系の構成例を示す図である。第２の実施形態を示す図である。上記実施形態におけるエアー供給系の構成例を示す図である。第３の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０、１０’ 容器（フィルタ容器）
１１蓋
１２エアーシリンダ（流体シリンダ）
１２Ａピストンロッド
１２Ｂピストン
１２Ｃ第１のエアー室
１２Ｄ第２のエアー室
１３、１３’ ブラシ
１４切換弁（流体供給制御装置）
１４Ａ、１４Ｂエアー通路（流体供給制御装置）
１４Ｃエアー導入通路（流体供給制御装置）
１４Ｄエアー排出通路（流体供給制御装置）
１５エアータンク（圧力制御装置）
１６電磁弁（圧力制御装置）
１７一次圧調整弁（圧力制御装置）
１８圧力スイッチ（圧力検知手段）
２０制御回路（圧力制御装置）
３０フィルタエレメント

Claims

筒状のエレメントを自動清掃するようにした清掃装置であって、
上記エレメントを内蔵する密閉構造の容器の端面外側に設けられ、ピストンによって上記容器から遠い第１の流体室と上記容器に近い第２の流体室とに区画され、２つの流体室への作動流体の供給・排出によってピストンロッドが伸縮され、該ピストンロッドが上記容器の端面を貫通して容器内に延設された流体シリンダと、
該流体シリンダの第１の流体室及び第２の流体室に作動流体を供給し排出させる流体供給制御装置と、
リング状をなし、上記ピストンロッドの先端部に取付けられ、上記ピストンロッドの伸縮によって上記エレメント外面の中心軸線方向に沿って往復動されながら上記エレメント外面に摺接されることにより上記エレメントを清掃するブラシと、
上記流体シリンダの第２の流体室の圧力が上記容器内の圧力より高くなるように上記流体供給制御装置を制御する圧力制御装置と、
を備えたことを特徴とするエレメントの自動清掃装置。
上記圧力制御装置は上記流体シリンダの第２の流体室の圧力を検知する圧力検知手段の信号を受け、上記第２の流体室の圧力が上記容器内の圧力より低下したときに上記第２の流体室に作動流体が供給されるように制御するようになっている請求項１記載のエレメントの自動清掃装置。
上記容器とエレメントとが同心状に配置されており、上記ブラシがエレメント外面と上記容器内面とに摺接するリング形状をなしている請求項１記載のエレメントの自動清掃装置。
上記エレメントの内部から外部へ洗浄流体を流す逆洗浄装置を更に備えた請求項１記載のエレメントの自動清掃装置。
上記エレメントがフィルタ装置のフィルタエレメントであり、上記容器がフィルタエレメントを内蔵するフィルタ容器である請求項１記載のエレメントの自動清掃装置。