JP2013086183A

JP2013086183A - グローブボックスの圧力調整装置

Info

Publication number: JP2013086183A
Application number: JP2011225420A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sugita; 勝彦杉田; Hideo Takagi; 秀雄高木; Kazuo Sakurai; 和雄櫻井
Original assignee: ALS TECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: ALS TECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-05-13

Abstract

【課題】グローブボックス内の内部圧力を外部圧力に対応して繊細に調整することができる運転コストの低い圧力調整装置を提供する。
【解決手段】高純度のガスが充填され、外部から密閉された作業空間２を具備し、高純度ガスを導入するガス導入経路１０と、排出するガス排出経路２０を具備するグローブボックス１において、内部圧力と外部圧力の圧力差を検出する差圧検出手段と、前記ガス導入経路１０を開閉する第１の開閉手段１３と、前記ガス排出経路２０を開閉する第２の開閉手段２２と、前記ガス排出経路２０に設けられ、前記グローブボックス１内のガスを強制的に排出する強制排気手段３０，３４と、内部圧力と外部圧力の差圧を求める差圧演算手段と、該差圧演算手段によって演算された差圧が所定値以内となるように、前記第１の開閉手段１３、第２の開閉手段２２及び強制排気手段３０，３４を制御する圧力調整手段とを具備することにある。
【選択図】図１

Description

本願発明は、高純度のガスを封入し、外気、湿度及び不純物を嫌う物質を扱うグローブボックスの内圧を適正に保つための圧力調整装置に関する。

グローブボックスは密閉した作業空間に高純度の気体を封入し、不純物の少ない環境で、外気、湿度及び塵埃等の不純物を嫌う物質の作業を行うものであるが、密閉にすることから、外気温及び外部圧力の変動により、外部圧力と内部圧力との間に圧力差が生じ、その圧力差が大きい場合には、いろいろな不具合が生じる。たとえば、内部圧力が外部圧力よりも低い場合には、グローブがグローブボックス内に吸引されてグローブの操作性に影響を及ぼしたりグローブの破損の原因となる場合があり、また内部圧力が外部圧力も高くなった場合には、グローブが外部に飛び出したり、グローブ内に手を挿入し難くなって操作性に影響を及ぼすという不具合が生じる。

特許文献１（特開２０１０−１８４３０３号公報）は、グローブボックスのボックス本体内が高圧となっても、作業者の腕に作用する圧力を緩和して、所望どおりの作業を支障なく行うことができるグローブボックスと、そのグローブボックスの使用方法を提供するものである。具体的には、外圧より高い内圧で密閉可能なボックス本体が、腕を挿入するための開口部を備え、手にはめる可撓性のグローブ部が、開口部に対して密閉状態に連設されてボックス本体内に挿入自在に構成されて、耐圧性と可撓性を備え、且つ、腕の太さよりも大きな内径を有する筒状のアーム保護具が、開口部とグローブ部の間に介在可能に構成されているものである。

特許文献２（特開２０１０−２８２９５０号公報）は、グローブボックス内部の汚染を容易に防止できるように、内部で工程を進めるように形成されたグローブボックス、グローブボックスの内で工程を進める処理物が投入又は搬入できるように、グローブボックスの一面に配されて開閉動作を行う出入部、出入部の開閉を感知し、出入部が開放され始めれば出入部開放信号を発生させて伝達する開閉感知部、及び、グローブボックス内部の圧力を上昇又は下降させることができ、開閉感知部から出入部開放信号が伝達された場合、グローブボックス内部の圧力が大気圧より高くなるように圧力を上昇させる圧力制御部を含むグローブボックスシステムを開示する。

特開２０１０−１８４３０３号公報特開２０１０−２８２９５０号公報

上述したように、グローブボックス内が高圧である場合には、グローブの飛び出しを防止するために、特許文献１に係る発明のように、作業者の手を高圧から保護するために耐圧性と可撓性を備えるアーム保護具を設ける必要が生じる。

また、特許文献２で示されるように、グローブボックス内に処理物を搬入する場合には、グローブボックス内への外気の侵入、外気の侵入に伴う塵埃等の侵入を防止するために、グローブボックス内の圧力を外気若しくは外部圧力に対して増加させておく必要がある。

しかしながら、グローブボックス内に挿入されるグローブは、グローブボックス内の内部圧力と、大気圧等の外部圧力との圧力差によって影響を受けるものであり、特に外部圧力は天候、低気圧の通過、高気圧の通過によって変動するため、内部圧力はこの外部圧力に対応して調整される必要がある。

また、内部圧力を降下させるためにグローブボックス内の気体を排出する手段として、応答性を良好にするために、単なる自然排気ではなく、油回転ポンプやドライポンプ等を用いて強制排気することも考えられるが、運転コスト（用力費用、メンテナンス費用等）が問題となる。

このため、本願発明は、グローブボックス内の内部圧力を外部圧力に対応して繊細に調整することができるとともに、運転コストの低いグローブボックスの圧力調整装置を提供するものである。

したがって、本願発明は、高純度のガスが充填され、外部から密閉された作業空間を具備するとともに、高純度ガスを導入するガス導入経路と、高純度ガスを排出するガス排出経路とを具備するグローブボックスにおいて、前記グローブボックスの内部圧力と前記グローブボックスの外部圧力の間の圧力差を検出する差圧検出手段と、前記ガス導入経路を開閉する第１の開閉手段と、前記ガス排出経路を開閉する第２の開閉手段と、前記ガス排出経路に設けられ、前記グローブボックス内のガスを強制的に排出する強制排気手段と、該前記差圧検出手段によって演算された差圧が所定値以内となるように、前記第１の開閉手段、第２の開閉手段及び強制排気手段を制御する圧力調整手段とを具備することにある。前記差圧検出手段としては、差圧計の接点を利用して差圧を検出するものであっても、グローブボックス内の圧力（内部圧力）を検出する圧力計である内圧検出手段と、大気圧であるグローブボックス外の圧力（外部圧力）を検出する圧力計である外圧検出手段とを設け、内圧検出手段で検出された内部圧力と外圧検出手段で検出された外部圧力とから差圧を演算するものであっても良いものである。

また、前記圧力調整手段は、前記差圧検出手段によって演算された差圧に基づいて、内部圧力が外部圧力よりも所定値以上低い場合には、第１の開閉手段を開いて高純度のガスを導入して内部圧力を上昇させるとともに、内部圧力が外部圧力よりも所定値以上高い場合には、第２の開閉手段を開くと同時に強制排気手段を稼働させてグローブボックス内のガスを放出して内部圧力を下降させることが望ましい。

さらに、前記所定値は、１．３ｋＰａであることが望ましい。

さらにまた、前記強制排気手段は、エジェクターポンプであることが望ましい。このエジェクターポンプは、工場や研究所などで広く用いられている圧縮空気や圧縮窒素を利用して稼働させることができる。

本願発明によれば、外部圧力に対応してきめ細かく内部圧力を設定できるので、グローブボックス内の状態変化を最小限に抑えることができるものである。

また、エジェクターポンプを使用したことによって、工場や研究所などで広く用いられている圧縮空気や圧縮窒素を利用して稼働させることが可能となるため、エジェクターポンプの運転コストを大幅に削減することができるものである。

図１は、本願発明の構成を示した概略構成図である。図２は、本願発明の圧力制御の一例を示したフローチャート図である。

以下、この発明の実施例について、図面により説明する。

本願発明の実施例に係るグローブボックス（Ｇ／Ｂ）１は、高純度のガスが充填され、外部から密閉された作業空間２を具備するとともに、高純度ガスを導入するガス導入経路１０と、高純度ガスを排出するガス排出経路２０とを具備する。

前記ガス導入経路１０は、高純度ガスタンク等の高純度ガス供給系１１、この高純度ガス供給系１１と前記グローブボックス１との間を接続する導入配管１２と、この導入配管１２を開閉する第１の開閉弁（Ｓ１）１３とによって構成される。また、前記ガス排出経路２０は、強制排気をするためのエジェクターポンプ３０と、前記グローブボックス１と強制排気手段としてのエジェクターポンプ３０との間を接続する排出配管２１と、この排出配管２１を開閉する第２の開閉弁（Ｓ２）２２とによって構成される。

前記エジェクターポンプ３０は、工場や研究所等の常備される圧縮空気若しくは圧縮窒素を供給する供給源（ポンプ若しくはタンク）３１から供給経路３２を介して供給される圧縮空気若しくは圧縮窒素を噴出するノズル３３と、ノズル３３から噴射される気体によって生じる負圧によって周囲の気体を吸引する吸引部３５とによって構成される。また、第３の開閉弁（Ｓ３）３４は、前記供給経路３２を開閉する。

さらに、前記第１の開閉弁１３、第２の開閉弁２２及び第３の開閉弁３４を制御するためのコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）４０が設けられる。このコントロールユニット４０には、グローブボックス１の作業空間２の圧力（内部圧力Ｐｉ）を検出するための圧力センサ４１と、大気圧（外部圧力Ｐｏ）を検出するための圧力センサ４２が接続されるものである。

上述された構成のグローブボックス１の圧力を調整するために、コントロールユニット４０では、たとえば図２のフローチャート図で示される圧力制御が実行される。

ステップ１００から開始される圧力制御は、ステップ１１０で内部圧力（内圧Ｐｉ）を圧力センサ４１から読み込む。また、ステップ１２０で外部圧力（大気圧Ｐｏ）を圧力センサ４２から読み込む。そして、ステップ１３０において、圧力差Ｐｄを演算する（Ｐｄ＝Ｐｉ−Ｐｏ）。このステップ１１０乃至１３０では、圧力センサ４１及び４２からの信号に基づいて圧力差を演算するようにしたが、差圧計を利用して内部圧力及び外部圧力の圧力差Ｐｄを検出するようにしても良いものである。

ステップ１４０では、前記差圧Ｐｄが所定値−α（たとえば、−１．３ｋＰａ）より小さいか否かが判定される。前記差圧が所定値−αよりも小さい場合（Ｙ）には、内部圧力Ｐｉが外気圧に対して所定値以上に低いことが判定されるため、ステップ１６０に進んで昇圧制御が実施される。この昇圧制御は、第１の開閉弁（Ｓ１）１３を開放して高純度のガスをグローブボックス１の作業空間２に導入するとともに、第２の開閉弁（Ｓ２）２２及び第３の開閉弁（Ｓ３）３４は閉とするものである。これによって、作業空間２の内部圧力Ｐｉは上昇する。

前記ステップ１４０の判定において前記差圧Ｐｄが所定値−αより大きい場合（Ｎ）には、ステップ１５０に進んで差圧Ｐｄが所定値＋α（たとえば、＋１．３ｋＰａ）よりも大きいが否かが判定される。この判定において、前記差圧Ｐｄが所定値＋αよりも大きい場合には、ステップ１７０に進んで高圧制御が実施される。この高圧制御は、第１の開閉弁（Ｓ１）１３を閉とすると同時に、第２の開閉弁（Ｓ２）２２及び第３の開閉弁（Ｓ３）３４を開放するものである。これによって、エジェクターポンプ３０が稼働状態になると同時に、ガス排出経路２０の排出配管２１が導通状態となるため、グローブボックス１の作業空間２内のガスが排出されるため、グローブボックス１の内部圧力は降下するものである。

前記ステップ１５０の判定において、前記差圧Ｐｄが所定値＋αよりも小さい場合（Ｎ）には、差圧Ｐｄが所定範囲内（±１．３ｋＰａの範囲内）であることが判定されるため、ステップ１１０に回帰するものである。

このように、差圧Ｐｄの変動を常に監視し、内部圧力Ｐｉが外部圧力Ｐｏに対して常に所定の範囲内にあるように制御することができるものである。

１グローブボックス
２作業空間
１０導入経路
１１高純度供給系
１２導入配管
１３第１の開閉弁
２０ガス排出経路
２１排出配管
２２第２の開閉弁
３０エジェクターポンプ
３１供給源
３２供給経路
３３ノズル
３４第３の開閉弁
３５吸引部
４０コントロールユニット
４１，４２圧力センサ

Claims

高純度のガスが充填され、外部から密閉された作業空間を具備するとともに、高純度ガスを導入するガス導入経路と、高純度ガスを排出するガス排出経路とを具備するグローブボックスにおいて、
前記グローブボックスの内部圧力と前記グローブボックスの外部圧力の間の圧力差を検出する差圧検出手段と、
前記ガス導入経路を開閉する第１の開閉手段と、
前記ガス排出経路を開閉する第２の開閉手段と、
前記ガス排出経路に設けられ、前記グローブボックス内のガスを強制的に排出する強制排気手段と、
該前記差圧検出手段によって演算された差圧が所定値以内となるように、前記第１の開閉手段、第２の開閉手段及び強制排気手段を制御する圧力調整手段とを具備することを特徴とするグローブボックスの圧力調整装置。
前記圧力調整手段は、前記差圧検出手段によって演算された差圧に基づいて、内部圧力が外部圧力よりも所定値以上低い場合には、第１の開閉手段を開いて高純度のガスを導入して内部圧力を上昇させるとともに、内部圧力が外部圧力よりも所定値以上高い場合には、第２の開閉手段を開くと同時に強制排気手段を稼働させてグローブボックス内のガスを放出して内部圧力を下降させることを特徴とする請求項１記載の圧力調整装置。
前記所定値は、１．３ｋＰａであることを特徴とする請求項２記載の圧力調整装置。
前記強制排気手段は、エジェクターポンプであることを特徴とする請求項１乃至３記載の圧力調整装置。