JP2011232015A

JP2011232015A - 内圧制御装置

Info

Publication number: JP2011232015A
Application number: JP2010105543A
Authority: JP
Inventors: Hirosumi Yamamoto; 寛純山本
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: JP5521747B2; US20110265894A1; US8453671B2

Abstract

【課題】密閉チャンバ（パスボックス４）内の圧力変動を緩和する。
【解決手段】密閉チャンバ４には、無菌フィルタ１４を介して外部から給気する給気通路１２と、無菌フィルタ２２を介して排気する排気通路２０が接続され、給気通路１２および排気通路２０をそれぞれ連通遮断する給気バルブ１８および排気バルブ２６が設けられている。また、これら両バルブ１８、２６の開閉を制御して密閉チャンバ４内の圧力を所定の陽圧に制御する制御手段４６が設けられている。さらに、排気通路２０の無菌フィルタ２２と排気バルブ２６との間に、密閉チャンバ４内の圧力の変動に応じて膨張、または収縮して、圧力変動を緩和するシリコン膜４８を取り付けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉チャンバの内部圧力を所定の圧力に維持する内圧制御装置に関するものである。

例えば、アイソレータ内に充填機等の処理装置を設置して無菌環境内で充填を行う無菌充填装置のような、密閉式のチャンバを備えた装置が、近年広く用いられている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された「アイソレータシステム」は、粉末充填機のような生産設備を収容した隔離装置としてのアイソレータと、粉末充填機に送る原料等の物品を滅菌してからアイソレータ内に搬入するためのパスボックスとしての滅菌庫を備えている。

前記アイソレータは、外部雰囲気から完全に隔離できるように直接的な外気の流入を完全に遮断できる密閉可能な構造を備えており、内部に過酸化水素蒸気等の除染ガスを送り込んで除染した後、ＨＥＰＡフィルタなどの無菌フィルタを備えた給気口および排気口を介して、内部への給気量と外部への排気量を調節することにより内部を所定の陽圧に維持するように制御しており、生産運転中は外気が無菌フィルタを介さずに直接的に流入することを防止して内部の無菌状態を保つようにしている。また、滅菌庫は、アイソレータと同様の密閉可能な構造を備えており、内部に物品を収容し、除染ガスを供給してこの物品を除染した後、アイソレータとの間の連結部を開放して物品をアイソレータに搬入するようになっている。この滅菌庫も、アイソレータと同様に内部を所定の陽圧に維持することが望ましく、近年では給気量と排気量を調節して内部を所定の陽圧に維持するように構成している。

これらアイソレータや滅菌庫については、内部の圧力をあまり高く維持するようにすると、それに耐えられるだけの密閉構造が必要になるため、外部雰囲気の大気圧よりも若干高い程度の陽圧に維持するようにしている。

特開２００２−３０１１３８号公報

前記のような滅菌庫（密閉したチャンバ）に物品を収容した後、除染をするために内部に過酸化水素蒸気を供給すると急激に内圧が高まり、陽圧の許容範囲の上限を超えてしまう場合がある。このようなおそれがある場合には、所定範囲の陽圧に維持するために排気弁を開放して内部圧力を低下させる。しかしながら、内部の排気を行うと、過酸化水素蒸気も流出してしまうため除染作用が低下してしまうという問題が発生する。また、チャンバ内部の圧力の上昇があまりに急激な場合には、制御不能になるという問題も発生するおそれもある。特にこのような問題は、滅菌庫（除染庫）やパスボックス等の比較的容積の小さな場合ほど顕著なものとなる。

また、その後の過酸化水素蒸気が凝縮する段階では、急激に内部圧力が低下し、陽圧の許容範囲の下限を超えてしまうおそれがある。このような場合には、所定範囲の陽圧に維持するために給気を行って内部の圧力を上昇させる。しかしながら、給気を行うと内部の過酸化水素濃度が下がって除染作用が低下するという問題が発生する。さらに、チャンバ内部の圧力の下降があまりに急激な場合には、制御不能になるという問題が発生するおそれがある。特にこのような問題は、滅菌庫（除染庫）やパスボックス等の比較的容積の小さな場合ほど顕著なものとなる。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、密閉チャンバの内圧を所定の圧力に維持する内圧制御装置において、無菌フィルタを介して外部と連通し、前記密閉チャンバ内に給気する給気通路と、無菌フィルタを介して外部と連通し、前記密閉チャンバから排気する排気通路と、前記給気通路を開閉する給気バルブと、前記排気通路を開閉する排気バルブと、これらバルブの開閉を制御して密閉チャンバ内の内圧を制御する制御手段とを備えるとともに、前記排気通路の、密閉チャンバと排気バルブの間に、密閉チャンバ内の急激な圧力変動を緩和する圧力緩和手段を設けたことを特徴とするものである。

また、第２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧力緩和手段が、排気通路を構成する排気ダクトの一部に設けた伸縮性部材からなることを特徴とするものである。

さらに、第３の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧力緩和手段が、排気通路を構成する排気ダクトと連通する気体収容容器から成ることを特徴とするものである。

また、第４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記密閉チャンバは、外部雰囲気から隔離されて内部が無菌状態に維持されたアイソレータに連結されたパスボックスであって、蒸気状態の除染媒体を導入する導入口を備えており、密閉された状態で除染媒体が導入されることを特徴とするものである。

密閉チャンバから内部の気体を排出する排出通路の、前記チャンバの出口側と排気バルブとの間に、密閉チャンバ内の急激な圧力変動を緩和する圧力緩和手段を設けたので、密閉チャンバ内の除染媒体の濃度が低下して除染能力が低下してしまうおそれがなく、また、密閉チャンバ内の圧力が急激に変動して制御不能になってしまうおそれもない。

図１は密閉チャンバの内圧制御装置の全体の構成を簡略化して示す構成図である。（実施例１）図２は圧力緩和手段の他の例を示す図である。（実施例２）図３は圧力緩和手段の他の例を示す図である。（実施例３）図４は圧力緩和手段の他の例を示す図である。（実施例４）

密閉チャンバに無菌フィルタを介して連通され、外部から密閉チャンバ内に給気する給気通路と、密閉チャンバに無菌フィルタを介して連通され、密閉チャンバ内の気体を排出する排気通路と、これら給気通路および排気通路をそれぞれ開閉する給気バルブおよび排気バルブと、これら両バルブを制御して、密閉チャンバの内部圧力を制御する制御手段とを備えている。さらに、前記排気通路の、密閉チャンバから排気バルブに至る部分内に、密閉チャンバ内の急激な圧力変動を緩和する圧力緩和手段を設けている。このような構成としたことにより、内部圧力が変動した場合に、給気または排気を行うことなく内部圧力を制御することを可能にするという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図において、２はアイソレータであり、その内部を外部雰囲気から完全に隔離して直接的な外気の流入を遮断できるように密閉可能な構造をしている。

前記アイソレータ２の側壁２ａに、請求項１に記載した密閉チャンバを構成するパスボックス４が連結されている。このパスボックス４も、前記アイソレータ２と同様に、内部を外部雰囲気から完全に隔離して直接的な外気の流入を遮断できるように密閉可能な構造をしている。このパスボックス４は、アイソレータ２の外部側に位置する壁面４ａに物品の搬入および取り出しを行うための外部扉６が設けられている。また、パスボックス４のアイソレータ２内に位置する部分に、パスボックス４内の物品をアイソレータ２内に供給し、あるいはアイソレータ２内の物品をパスボックス４側に取り出すための内部扉８が設けられている。この内部扉８を開放することにより、アイソレータ２の内部とパスボックス４の内部を、外部雰囲気と完全に遮断した状態で連通することができる。

前記パスボックス４には、給気ファン１０の作動によって外部のエアを密閉チャンバ内（パスボックス４内）に導入する給気通路１２が設けられている。この給気通路１２の供給口側（パスボックス４への接続側）にＨＥＰＡフィルタなどの無菌フィルタ１４が設けられており、外部のエアを浄化して無菌エアとして供給する。この給気通路１２は給気バルブ１８の開閉により外部と連通遮断される。

また、パスボックス４には、内部の気体を排出する排気通路２０が接続されている。この排気通路２０は、ＨＥＰＡフィルタなどの無菌フィルタ２２を介して連結された排気ダクト２４を備えている。排気通路２０は排気バルブ２６の開閉によって外部と連通遮断されるようになっており、この排気バルブ２６の下流側に触媒２８が設けられている。排気通路２０から排出される気体は、後に説明するように過酸化水素等の除染媒体が含まれている場合があり、この触媒２８を通して排気することにより気体中に含まれている過酸化水素等を分解して排出する。

パスボックス４には、その内部を除染するための過酸化水素を供給する過酸化水素蒸気発生手段３０が接続されている。この過酸化水素蒸気発生手段３０の給排通路３２は、供給側の導入口３４がパスボックス４に直接接続され、出口側の排出口３６が前記排気ダクト２４に接続されて循環経路を構成している。この循環経路内に設けたブロワ３８の作動によって過酸化水素蒸気発生手段３０によって発生した過酸化水素蒸気をパスボックス４内に供給し、排気ダクト４を介して排出することにより循環させるようになっている。また、給排通路３２の供給側と排出側にそれぞれ供給バルブ４０および排出バルブ４２が設けられており、これらバルブ４０、４２の開閉によって給排通路３２の供給側の通路３２Ａおよび戻り側の通路３２Ｂの連通遮断を行う。なお、この実施例では、除染を行うための除染媒体として過酸化水素を蒸気状態にして使用しているが、その他の除染媒体を用いることもできる。

パスボックス４には、内部の圧力を検出する圧力計４４が設けられている。また、４６は制御手段であり、前記圧力計４４の検出値に応じて、給気バルブ１８、給気ファン１０および排気バルブ２６の作動を制御する。さらに、前記排気通路２０を構成する排気ダクト２４に、伸縮性部材からなる圧力緩和手段４８が設けられている。この実施例では、排気ダクト２４の壁面の一箇所を取り除いてシリコーンゴムなどの伸縮性を有する合成樹脂製の膜４８を取り付けており、パスボックス４内部の急激な圧力変動を吸収し緩和するようになっている。つまり、パスボックス４の内部の圧力が上昇すると膜４８が外方へ膨らみ（図１中に符号４８Ａで示す膜参照）、逆に、内部圧力が降下すると排気ダクト２４の内側へ向けて萎む（同図中に符号４８Ｂで示す膜参照）。なお、圧力緩和手段としての膜４８等の伸縮性部材をパスボックス４に直接設けることも可能であるが、このような構成にすると、膜の破れやピンホールによりリークが生じた場合に、パスボックス４内部の密閉が破壊されてしまうため、この実施例では、無菌フィルタ２２を介した空間（排気ダクト２４内の空間）に膜４８を設けて、内部雰囲気に影響が出ないようにしている。なお、前記伸縮性部材を給気通路１２に設けた場合は、給気の圧力で膨らんでしまうため、伸縮性部材（膜４８）を排気側に設けている。

前記構成の内圧制御装置を備えた密閉チャンバ（パスボックス４）の作動について説明する。前記アイソレータ２は定期的に内部を除染するようになっており、除染を行う際には、前記パスボックス４の内部扉８を開放してアイソレータ２とパスボックス４の内部空間を連通した状態にして、過酸化水素蒸気発生手段３０から、パスボックス４とアイソレータ２内に過酸化水素蒸気を送り込んで除染を行う。この場合には、給排通路３２の供給バルブ４０と排出バルブ４２を開放するとともにブロワ３８を駆動して、過酸化水素蒸気発生手段３０で発生させた過酸化水素蒸気を導入口３４からパスボックス４内に供給して、パスボックス４とアイソレータ２内全体に送り込み、その後、排出側の無菌フィルタ２２を通して排気ダクト２４内に排出し、排出口３６から給排通路３２戻り側の通路３２Ｂを介して過酸化水素蒸気発生手段３０に戻すことにより循環させる。

また、前記アイソレータ２には、図示しない給気手段と排気手段が設けられており、給気量と排気量を調節することにより内部を所定の陽圧に維持するように制御して、生産運転中は外気の侵入を防止し、内部の無菌状態を維持するようにしている。なお、この実施例では、パスボックス４に設けた過酸化水素蒸気発生手段３０によってパスボックス４およびアイソレータ２内の除染を行ったが、アイソレータ２は、別に設けた過酸化水素蒸気発生手段から過酸化水素蒸気を供給して除染するようにしてもよい。

アイソレータ２とパスボックス４の内部を除染した後、内部扉８を閉じてアイソレータ２の内部とパスボックス４の内部とを遮断する。次に、給気通路１２から無菌フィルタ１４を介してパスボックス４内に無菌エアを供給するとともに、排気側の無菌フィルタ２２を介して排気ダクト２４を含む排気通路２０からパスボックス４内の気体を排出する。このパスボックス４には圧力計４４が設けられて内部の圧力を監視しており、この圧力計４４の計測値に応じて制御装置４６が、給気ファン１０の作動および給気バルブ１８と排気バルブ２６の開閉を制御して、パスボックス４の内部の圧力を所定の陽圧に維持するように制御する。

パスボックス４からアイソレータ２内に物品を供給するときには、アイソレータ２側の内部扉８を閉じてアイソレータ２とパスボックス４とを遮断した状態で、外部扉６を開けて外部から物品を挿入する。物品を挿入した後パスボックス４の外部扉６を閉じて内部を密閉し、このパスボックス４内に過酸化水素蒸気発生手段３０から過酸化水素蒸気を供給して、パスボックス４の内部およびパスボックス４内に挿入された物品の除染を行う。密閉したチャンバであるパスボックス４内に過酸化水素蒸気を供給すると内部の圧力が上昇するが、この実施例に係る装置では、パスボックス４内と無菌フィルタ２２を介して連通している排気ダクト２４に、圧力緩和手段としての伸縮性部材（膜４８）が設けられているので、この膜４８がパスボックス４の内部圧力の上昇に応じて外側に膨らんで、パスボックス４内の急激な圧力変動を吸収し緩和する。前記のように除染を行っている間も、制御装置４６によってパスボックス４の内部圧力を所定の陽圧に維持している。

また、その後、過酸化水素蒸気が凝縮する段階で、パスボックス４内の圧力が低下した場合には、前記排気ダクト２４に設けられている膜４８が内部側に変形して、パスボックス４内に連通している排気ダクト２４の容積を収縮することにより、内部圧力の低下を吸収する。このようにパスボックス４内の圧力が変動した際に、伸縮性の部材である膜４８の変形によってこの圧力変動を吸収し、緩和するので、急激な圧力変動により制御不能になったり、無菌エアの供給や内部の気体の排出によって除染効果が低下することを防止できる。なお、給気バルブ１８，排気バルブ２６の開口が大きく、開閉の応答性が悪い場合は、圧力制御用に別途給気通路と排気通路を設けて、これらに応答性のよいバルブを設けるようにしてもよい。また、給気側の無菌フィルタ１４は、バルブ１８よりも外部寄りに設けてもよい。

前記実施例では、伸縮性部材としてシート状の膜４８を用いたが、このような構成に限るものではなく、図２に示すように、伸縮性部材としてシリコーンゴムなどの伸縮性を有する合成樹脂製の袋１４８を用いることもできる。このような伸縮性の部材である合成樹脂製の袋１４８を用いた場合でも、前記実施例と同様の作用効果を奏することができる。なお、伸縮性部材以外の部分の構成は前記実施例と同一なので同一の符号を付してその説明を省略する。

図３は第３の実施例に係る密閉チャンバの内圧制御装置を示す図であり、この実施例では、排気ダクト２４に、圧力に応じて開閉するバルブ２５０を介して気体収容容器２５２を接続している。この気体収容容器２５２に第１実施例と同様のシリコーンゴムなどの合成樹脂製の膜２４８が設けられており、急激な圧力変動を吸収して緩和することができるようになっている。この実施例では、圧力計４４によってパスボックス４内の内部圧力が許容範囲の上限を超えた場合に、前記バルブ２５０を開放して排気ダクト２４と気体収容容器２５２を連通させる。なお、この実施例および次の第４実施例も、気体収容容器２５２（第４実施例では３５２）を設けた点を除いて第１実施例と同一の構成であるので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施例の具体的な作動としては、過酸化水素蒸気が供給されてパスボックス４の内部圧力が許容範囲の上限を超えた場合に、前記バルブ２５０が開放されてパスボックス４と気体収容容器２５２が連通されると、気体収容容器２５２の内部圧力はほぼ大気圧になっており、大気圧を上回って急激に圧力が上昇したパスボックス４の内部圧力が低下され、パスボックス４内の急激な圧力上昇を吸収し緩和する。

また、その後、過酸化水素蒸気が凝縮してパスボックス４の圧力が低下し許容範囲の下限を超えた場合には、バルブ２５０が開放されてパスボックス４と気体収容容器２５２が連通されると、気体収容容器２５２の内部圧力は大気圧を上回る許容範囲内にあるため、許容範囲を下回って急激に下降したパスボックス４の内部圧力が許容範囲まで上昇され、パスボックス４内の急激な圧力低下を吸収し緩和する。パスボックス４の内部圧力が許容範囲に収まるとバルブ２５２を閉鎖する。この実施例でも、前記各実施例と同様の効果を奏することができる。

図４は第４の実施例に係る密閉チャンバの内圧制御装置を示す図であり、この実施例では、シリンダ３５４とピストン３５６を有する気体収容容器３５２が連通路３５８を介して排気ダクト２４に接続されている。ピストン３５６によって分割された一方のシリンダ室３５４ａがパスボックス４に連通され、他方のシリンダ室３５４ｂには、ピストン３５６を前記一方のシリンダ室３５４ａに向けて押圧するバネ３６０が設けられている。また、この他方のシリンダ室３５４ｂには、外部に排気する排気口３６２が設けられ、ピストン３５６がスムーズに進退できるようになっている。なお、排気口３６２には、触媒３６４が設けられ、ピストン３５６のシールから過酸化水素蒸気が漏れ出ることがあっても、そのまま外部に流出することを防止している。

この実施例では、パスボックス４の内部圧力が許容範囲の上限を超えると、この圧力上昇によりバネ３６０の付勢に抗してピストン３５６が押されて気体収容容器３５２の一方の圧力室３５４ａの容積が拡大され、パスボックス４内の急激な圧力上昇を吸収し緩和する。また、パスボックス４の内部圧力が低下し始めると、これに応じてバネ３６０の付勢によりピストン３５６が押し戻されて気体収容容器３５２の一方の圧力室３５４ａの容積が縮小され、許容範囲の下限を超えるほどの急激な圧力低下を緩和する。なお、前記ピストン３５６を、バネ３６０に変えてモータやエアシリンダ等のアクチュエータにより進退させるように構成し、圧力計４４による圧力検出に応じてピストン３５６を進退させてシリンダ室３５４ａを拡大、縮小させるようにしてもよい。

４密閉チャンバ（パスボックス）
１４無菌フィルタ
１２給気通路
１８給気バルブ
２０排気通路
２２無菌フィルタ
２６排気バルブ
４６制御手段
４８圧力緩和手段（膜）

Claims

密閉チャンバの内圧を所定の圧力に維持する内圧制御装置において、
無菌フィルタを介して外部と連通し、前記密閉チャンバ内に給気する給気通路と、無菌フィルタを介して外部と連通し、前記密閉チャンバから排気する排気通路と、前記給気通路を開閉する給気バルブと、前記排気通路を開閉する排気バルブと、これらバルブの開閉を制御して密閉チャンバ内の内圧を制御する制御手段とを備えるとともに、
前記排気通路の、密閉チャンバと排気バルブの間に、密閉チャンバ内の急激な圧力変動を緩和する圧力緩和手段を設けたことを特徴とする密閉チャンバの内圧制御装置。
前記圧力緩和手段が、排気通路を構成する排気ダクトの一部に設けた伸縮性部材からなることを特徴とする請求項１に記載の密閉チャンバの内圧制御装置。
前記圧力緩和手段が、排気通路を構成する排気ダクトと連通する気体収容容器から成ることを特徴とする請求項１に記載の密閉チャンバの内圧制御装置。
前記密閉チャンバは、外部雰囲気から隔離されて内部が無菌状態に維持されたアイソレータに連結されたパスボックスであって、蒸気状態の除染媒体を導入する導入口を備えており、密閉された状態で除染媒体が導入されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の密閉チャンバの内圧制御装置。