JP2008296137A - Automatic cleaning device of element - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an automatic element cleaning apparatus, and more particularly to an automatic element cleaning apparatus that can guarantee sealing performance over a long period of time.
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。 For example, in the semiconductor manufacturing process, if dust is scattered in the air, it may cause a product defect. Therefore, a filter is incorporated in the process and the dust is removed by the filter.
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。 By the way, in the semiconductor manufacturing process, explosive gas such as silane gas, or toxic gas or flammable gas is often used. It is necessary to replace air with nitrogen or the like, which takes a lot of time and a method for automatically cleaning the filter is strongly demanded.
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。 Conventional filter automatic cleaning methods include a method in which a brush is provided in a filter device and cleaned by sliding the brush against the inner peripheral surface of the filter element while rotating the brush (Patent Document 1). A method of cleaning by spraying a liquid or a gas (Patent Document 2) is known.
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。 By the way, when using a brush or a cleaning nozzle as described above, it is necessary to install those drive motors outside the filter device in relation to the space in the filter device. It is necessary to penetrate the shaft into the filter device.
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。 However, the inside of the filter device is generally an atmosphere of toxic gas or flammable gas and must be shielded from the outside air, and it is necessary to provide a seal at the penetrating part of the rotating shaft. If so, there is a concern that the gas in the filter device may be worn out and leak to the outside.
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。 An object of the present invention is to provide an automatic cleaning device for an element that can ensure sealing performance over a long period of time.
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。 Therefore, an element automatic cleaning device according to the present invention is a cleaning device that automatically cleans a cylindrical element, and is disposed outside an end face of a sealed container containing the element, and is described above by a piston. A first fluid chamber far from the container and a second fluid chamber close to the container are divided, and the piston rod is expanded and contracted by supplying and discharging the working fluid to and from the two fluid chambers. A fluid cylinder that extends through the container, a fluid supply control device that supplies and discharges the working fluid to and from the first fluid chamber and the second fluid chamber of the fluid cylinder, and has a ring shape. It is attached to the tip of the piston rod, and is slidably contacted with the outer surface of the element while reciprocating along the central axial direction of the outer surface of the element by expansion and contraction of the piston rod. And a pressure control device for controlling the fluid supply control device so that the pressure of the second fluid chamber of the piston is higher than the pressure in the container. To do.
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。 One of the features of the present invention is that the pressure in the second fluid chamber of the fluid cylinder is controlled to be higher than the pressure in the container. Thereby, the gas in a container does not leak from the penetration part of a piston rod, but a sealing performance can be ensured over a long period of time.
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。 The pressure in the second fluid chamber of the fluid cylinder only needs to be controlled to be higher than the pressure in the container. For example, a pressure detection means for detecting the pressure in the second fluid chamber of the fluid cylinder is provided, and the pressure control device It can be configured to receive the signal of the pressure detection means and control the working fluid to be supplied to the second fluid chamber when the pressure of the second fluid chamber drops below the pressure in the container.
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。 Further, the brush may be in the form of a ring and slidably contacted with the outer surface of the element. For example, the inner surface of the container can be further cleaned using the reciprocating motion of the brush. That is, the container and the element are arranged concentrically, and the brush can be formed in a ring shape that is in sliding contact with the outer surface of the element and the inner surface of the container.
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。 Further, in order to improve the cleanliness of the element, it is possible to further include a back cleaning device for flowing a cleaning fluid from the inside of the element to the outside.
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。 The present invention can be widely applied to cleaning of cylindrical members (elements), and can be applied to cleaning of filter elements of filter devices in a semiconductor manufacturing process, for example. That is, when the element is a filter element of a filter device and the container is a filter container containing a filter element, an automatic cleaning device for the element can be incorporated in the filter device, and its practical effect is great.
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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the drawings. 1 to 3 show a preferred embodiment of a filter element automatic cleaning apparatus according to the present invention. In the figure, the filter device is configured by concentrically arranging cylindrical filter elements (elements) 30 in a
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。
A plurality of air cylinders (fluid cylinders) 12 are fixed to the
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。
A
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。
A fluid supply control device that supplies and discharges air to the
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。
An
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。
Further, a pressure switch (pressure detecting means) 18 for detecting that the pressure of the
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。
When the
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。 FIG. 3 shows an example of the configuration of the air supply system of this example. In the figure, 40 is a differential pressure detector, 41, a bypass passage, and 42, 43 are electromagnetic valves.
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。
In the element automatic cleaning device of this example, even when the air in the
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。
When the air G1 to be cleaned is taken in from the
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。
The pressure difference between the
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。
Now, when the
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。
During cleaning, the
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。
When the
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。
The switching
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。
Note that if the
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。
During cleaning, the pressure in the
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。
However, when the primary
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。
Here, since the space between the
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。
Since the
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。
Therefore, when the air in the
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。
4 and 5 show a second embodiment, in which the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same or corresponding parts. In this example, the
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。
A
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。
If the amount of fine powder adhering to the
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。
Further, by making the brush 13 'double, the stroke of the
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。
Furthermore, by coating the bottom of the container 10 'with a resin, dust does not flow backward, and can be discharged smoothly from the
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。
When the cleaning of the
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。
FIG. 6 shows a third embodiment, in which the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same or corresponding parts. In this example, nitrogen gas is used as the working fluid of the
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。
The fine powder that has entered the
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
10, 10 'container (filter container)
11
14A, 14B Air passage (fluid supply control device)
14C Air introduction passage (fluid supply control device)
14D Air discharge passage (fluid supply control device)
15 Air tank (pressure control device)
16 Solenoid valve (pressure control device)
17 Primary pressure regulating valve (pressure control device)
18 Pressure switch (pressure detection means)
20 Control circuit (pressure control device)
30 filter elements
Claims (5)
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。 A cleaning device that automatically cleans a cylindrical element,
Provided outside the end face of the sealed container containing the element, and partitioned by a piston into a first fluid chamber far from the container and a second fluid chamber close to the container, working fluid to the two fluid chambers The piston rod is expanded and contracted by supply / discharge of the fluid cylinder, and the piston rod extends through the end surface of the container into the container, and
A fluid supply control device for supplying and discharging a working fluid to and from the first fluid chamber and the second fluid chamber of the fluid cylinder;
It forms a ring shape, is attached to the tip of the piston rod, and cleans the element by sliding against the element outer surface while reciprocating along the central axis direction of the element outer surface by expansion and contraction of the piston rod. Brush and
A pressure control device for controlling the fluid supply control device so that the pressure of the second fluid chamber of the fluid cylinder is higher than the pressure in the container;
An automatic cleaning device for an element, comprising:
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