JP2015139734A - フィルター装置のフィルター交換方法、フィルター装置および多方向バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はフィルター交換作業による時間ロスと通液作業の実施による薬液ロスが無いフィルター装置を提供することを課題とする。【解決手段】ウェットプロセスで使用される薬液や洗浄水などの液体の清浄化のために使用されるフィルター装置のフィルター交換方法であって、使用中のフィルターを新しいフィルターに交換する際に、前記フィルター装置に備えられているバルブの操作によって、使用中のフィルターと直列または並列に接続可能な配管系に、使用中のフィルターとは分離された形で新しいフィルターを装着する工程と、バルブの操作によって使用中のフィルターの上流部に直列に新しいフィルターを接続して通液する工程と、下流にある使用中のフィルターをバルブの操作によって配管系から分離することで、新しいフィルターだけに切り替える工程と、を備えてなることを特徴とするフィルター装置のフィルター交換方法。【選択図】図２

Description

半導体製造などの精密工業分野で使用されるウェットプロセスにて多用されている薬液などの清浄化のためのフィルター装置に関する。

ウェットプロセスで使用される薬液や洗浄水中の異物であるパーティクルなどを除去し清浄化するために、フィルターによる濾過が行われるが、フィルターは目詰まりや劣化により清浄化能力が低下するため、定期的に新しいものに交換し、清浄化能力を維持する必要がある。

また、フィルターは、使用初期に異物の除去能力が弱かったり、異物を通過させてしまう場合があり、高い清浄能力が求められる工程においては、新しく取り付けられたフィルターに実際に使用する薬液や純水などを異物が通過通しなくなるまで通す通液作業を行うのが一般的である。

この通液を行う際に通す薬液は異物によって汚れてしまうため、実際の製造時には使用できず無駄（薬液ロス）となる。薬液が高価であるほどコストアップの要因となる。

またフィルター交換作業と通液を行っている間は、装置を使用することができず時間ロスとなる。薬液ロスと時間ロスを低減するため通液専用のユニットを使用する場合も、通液用ユニットの薬液更新やメンテナンスのコストがかかり、またフィルターの着脱回数が増えるため作業負荷が大きくなるという問題がある。

開示されている技術の中には、上記の問題を同時に解決するための技術を見出すことはできなかった。例えば、特許文献１には、薬液槽の他に、薬液注入口または第２の薬液槽を薬液槽と並列に設けることで、フィルター交換時に薬液槽の薬液を純水に置換してからフィルター交換作業を行うという手間を必要としない薬液循環フィルターリングシステムが開示されているが、新しいフィルターの通液処理に要する薬液ロスの問題を解決していない。またフィルター交換時にはこの装置を停止しなければならないため、時間ロスの問題も残っている。特許文献２には、半導体ウェハのウェット洗浄装置に付随するフィルトレーション装置のフィルターとその上流側の配管系に廃液弁や薬液と純水の切替え弁を設置することで、薬液の交換後に異物密度増加する問題を解決する技術が開示されているが、薬液ロスや時間ロスとは課題が異なる。特許文献３には、半導体ウェハのウェット洗浄装置にフィルターとポンプを備えたラインを２系統保有することで、フィルター交換による時間ロスを無くす技術が開示されているが、薬液ロスの問題が残されている。特許文献４には、フィルターと熱交換器がユニット化された半導体処理用薬液循環装置が開示されているが、時間ロスや薬液ロスを解決する課題とは異なる。

特開昭６３−２４８４１４号公報 特開平６−３２６０７１号公報 特開２００２−２４６３５７号公報 実開平４−１８４３５号公報

上記の問題点に鑑み、本発明はフィルター交換作業による時間ロスと通液作業の実施による薬液ロスが無いフィルター装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、液体の清浄化のために使用されるフィルター装置のフィルター交換方法であって、
使用中のフィルターを新しいフィルターに交換する際に、前記フィルター装置に備えられているバルブの操作によって、使用中のフィルターと接続可能な配管系に、使用中のフィルターとは分離された形で新しいフィルターを装着する工程と、
バルブの操作によって使用中のフィルターの上流部に直列に新しいフィルターを接続して通液処理する工程と、
下流にある使用中のフィルターをバルブの操作によって配管系から分離することで、新しいフィルターのみに切り替える工程と、を備えてなることを特徴とするフィルター装置のフィルター交換方法である。

また請求項２に記載の発明は、２つのストップバルブを順方向に直列に接続した構成を単位Ａとして、単位Ａを２つ並列接続した構成を単位Ｂとした時に、２つの単位Ｂを直列に接続した構成を具備したフィルター装置において、
一方の単位Ｂを構成する単位Ａの２つのストップバルブの中間接続部と他方の単位Ｂを構成する単位Ａの２つのストップバルブの中間接続部に渡って、前者の中間接続部から後者の中間接続部に向かって順方向にフィルターを接続し、
前記一方の単位Ｂを構成するもう一方の単位Ａの２つのストップバルブの中間接続部と前記他方の単位Ｂを構成するもう一方の単位Ａの２つのストップバルブ中間接続部に渡って、前者の中間接続部から後者の中間接続部に向かって順方向にもう１つのフィルターを接続したことを特徴とするフィルター装置である。

また請求項３に記載の発明は、４回対称の位置に外部配管との接続部を備えた２つの多方向バルブａ、ｂと２つのフィルターを備えてなり、
前記多方向バルブは、その回転軸を中心に、液体が流入する外部配管が接続される位置を０度とした時に、反時計回りまたは時計回りに０度と９０度および１８０度と２７０度の位置にある前記外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接しており、
前記外部配管との接続部は、０度と９０度と１８０度と２７０度の位置でのみ外部配管と接続可能であり、それ以外の位置では遮断され、
多方向バルブａの前記０度の位置にある外部配管との接続部が、液体が流入する外部配管と接続される場合は、多方向バルブｂは、前記多方向バルブａが０度の位置から反時計回りに９０度の位置に調整され、且つ１８０度の位置にある接続部が、液体が流出する外部配管に接続され、
前記多方向バルブａが反時計回りまたは時計回りに９０度の位置で、液体が流入する外部配管に接続される場合は、前記多方向バルブｂは０度の位置から反時計回りまたは時計回りに９０度の位置を維持し、
前記多方向バルブｂが反時計回りまたは時計回りに９０度の位置で液体が流出する外部配管に接続される場合は、前記多方向バルブａは０度の位置から反時計回りまたは時計回りに９０度の位置を維持する機構を備えており、
一方のフィルターは反時計回りまたは時計回りに多方向バルブａの０度と多方向バルブｂの９０度の位置にある外部配管との接続部に、多方向バルブａから多方向バルブｂに向かう方向が順方向になるようにその外部配管との接続部が配置されてなり、
もう一方のフィルターは反時計回りまたは時計回りに多方向バルブａの２７０度と多方向バルブｂの２７０度の位置にある外部配管との接続部に、多方向バルブａから多方向バ
ルブｂに向かう方向が順方向になるようにその外部配管との接続部が配置されていることを特徴とするフィルター装置である。

また請求項４に記載の発明は、１０個の外部配管との接続部を備えた多方向バルブと２つのフィルターを備えてなり、
前記多方向バルブは、その回転軸を中心に、液体が流入する配管が前記多方向バルブと接続する位置を０度とした場合、反時計回りに０度と３０度と６０度と３３０度および１２０度と２７０度および２１０度と２４０度の位置にある前記多方向バルブの接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接しており、
前記外部配管との接続部は、０度と６０度と１５０度と１８０度と３００度の位置でのみ接続可能であり、それら以外では遮断されており、
前記２つのフィルターの一方は、前記多方向バルブの反時計回りに６０度と１５０度の位置に、６０度から１５０度の方向が順方向になるようにフィルターが接続されており、
もう一方のフィルターは、前記多方向バルブの反時計回りに２１０度と３００度の位置に、３００度から２１０度の方向が順方向になるようにフィルターが接続されてなり、
液体が流出する外部配管は、前記多方向バルブの反時計回りに１８０度の位置にある前記多方向バルブの外部配管との接続部と接続されていることを特徴とするフィルター装置である。

また請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のフィルター装置で使用される多方向バルブであって、４回対称の位置に外部配管との接続部を備えてなり、
その回転軸を中心に、前記液が流入する外部配管と接続する位置を０度とした時に、反時計回りまたは時計回りに０度と９０度および１８０度と２７０度の位置にある外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接していることを特徴とする多方向バルブである。

また請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のフィルター装置で使用される多方向バルブであって、１０個の外部配管との接続部を備えてなり、
前記液体が流入する外部配管が接続する位置を０度とした場合、反時計回りに０度と３０度と６０度と３３０度および１２０度と２７０度および２１０度と２４０度の位置にある前記多方向バルブの外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接していることを特徴とする多方向バルブである。

新しいフィルターを取り付けた後に行う通液作業を、使用中のフィルターの上流でメインラインとして使用しながら行うことで、通液作業による薬液ロス、メインライン稼働時間ロスが発生しない。

また新しいフィルターの取り付け作業は、使用中のメインラインとつながっていない状態で実施し、使用済の古いフィルターの取り外し作業はメインラインから切り離した後に行うため、フィルターの交換作業によるメインラインの稼働時間ロスが発生しない。

本発明のフィルター装置の構成例を示す説明図であって、２つのフィルターと８つのストップバルブから構成された例である。 図１に示した本発明のフィルター装置の動作方法を説明する説明図であって、（１）はフィルターＦ１のみを使用中の各ストップバルブの開閉状態、（２）はフィルターＦ２の通液処理中の各ストップバルブの開閉状態、（３）はフィルターＦ２のみを使用中の各ストップバルブの開閉状態、をそれぞれ示している。 本発明のフィルター装置の構成例を示す説明図であって、２つのフィルターと２つの多方向バルブから構成された例である。 図３に示した本発明のフィルター装置の動作方法を説明する説明図であって、２つのフィルターと１つの多方向バルブを使用した構成の例であり、（１）はフィルターＦ１のみを使用中の各バルブの状態、（２）はフィルターＦ２の通液処理中の各バルブの状態、（３）はフィルターＦ２のみを使用中の各バルブの状態、をそれぞれ示している。 本発明のフィルター装置の構成例を示す説明図であって、２つのフィルターと１つの多方向バルブから構成されている例である。 図５に示した本発明のフィルター装置の動作方法を説明する説明図であって、（１）はフィルターＦ１のみを使用中の多方向バルブの状態、（２）はフィルターＦ２の通液処理中の多方向バルブの状態、（３）はフィルターＦ２のみを使用中の多方向バルブの状態、をそれぞれ示している。 本発明のフィルター装置の動作の例を示すフロー図。 従来のフィルター装置の稼動ロス時間、薬液ロスの一例を示す説明図。 本発明のフィルター装置の稼動ロス時間、薬液ロスの一例を示す説明図。

図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。
本発明は、ウェとプロセスで使用される各種の薬液や洗浄水などの液体の清浄化のために使用されるフィルター装置において、使用中のフィルターを新しいフィルターに交換する方法およびその方法を実施するフィルター装置とそのフィルター装置に使用されるフィルター装置の配管を流れる液体を止めたり、流したりするバルブについてのものである。

具体的には、先ず使用中のフィルターを使用したまま、新しいフィルターを、バルブ操作によって、使用中のフィルターと分離した配管系に取り付け、次に、バルブ操作によって使用中のフィルターの配管系の上流部に、直列に、新しいフィルターを接続する。

このことにより、新しいフィルターの使用開始時にフィルターから発生する各種の異物を、下流にある使用中のフィルターが全て捕捉することが可能となる。このように、使用中のフィルターの上流部に新しいフィルターを直列に接続し、通液することによって、新しいフィルターから発生する異物を出し切る処理（通液処理）が終了し、正常にフィルター機能を果たすフィルターとして新しいフィルターが使用可能となる。

次に、バルブ操作によって、使用中だったフィルターを分離させると同時に、新しいフィルターだけでフィルターを行う形に液体の流れるルートを変更する。
以上の一連の操作によって、使用中のフィルターを新しいフィルターに、新しいフィルターからの異物発生や異物を通過してしまう不具合を引き起こすことなく、交換することが可能となる。

以上の一連の操作を可能とする２つのフィルターと８個のストップバルブからなるフィルター装置を図１に示す。
ここで２個のストップバルブをフィルターの順方向に直列に接続した構成を単位Ａとする。この単位Ａを順方向に揃えて、並列接続した構成を単位Ｂとする。この単位Ｂを順方向に、直列接続した構成において、液体が流入する外部配管２０に近い単位Ｂを構成する１つの単位Ａはストップバルブ１とストップバルブ３が、液体が流れる方向に順方向に直列に接続されている。もう一方の単位Ａはストップバルブ２とストップバルブ４が、液体が流れる方向に順方向に接続されている。

一方、液体が流出する外部配管２１に近い単位Ｂを構成する１つの単位Ａは、ストップバルブ５とストップバルブ７が直列に接続されている。またもう一方の単位Ａは、ストップバルブ６とストップバルブ８が、液体が流れる方向に順方向に接続されている。

このような構成の中で、１つのフィルターは、ストップバルブ１とストップバルブ３の中間部と、ストップバルブ５とストップバルブ７の中間部をまたぐ形で、液体が流れる方向を順方向にして接続されている。

また、もう一方のフィルターは、ストップバルブ２とストップバルブ４の中間部とストップバルブ６とストップバルブ８の中間部をまたぐ形で、液体が流れる方向を順方向にして接続されている。

また、液体が流入する外部配管２０は、ストップバルブ１とストップバルブ２をつなぐ配管の中間部に接続されている。

また、ストップバルブ３とストップバルブ４をつなぐ配管の中間部とストップバルブと５ストップバルブ６をつなぐ配管の中間部は、両者をつなぐ配管によって接続されている。

この構成の中で、フィルターＦ１は、ストップバルブ１とストップバルブ３をつなぐ配管の中間部とストップバルブ５とストップバルブ７をつなぐ配管の中間部をまたぐ形で、ストップバルブ３側からストップバルブ５側に向かう方向を順方向にして接続されている。また、フィルターＦ２は、ストップバルブ２とストップバルブ４をつなぐ配管の中間部とストップバルブ６とストップバルブ８をつなぐ配管の中間部をまたぐ形で、ストップバルブ４側からストップバルブ６側に向かう方向を順方向にして、接続されている。

次に、この構成のフィルター装置におけるフィルターの交換方法について図２を用いて説明する。
図２（１）は、フィルターＦ１が使用されている状況を示している。液体が流入する外部配管２０から液体が流入してくると、ストップバルブ１が開いており、ストップバルブ２とストップバルブ３が閉じているため、フィルターＦ１に液体が到達する。液体がフィルターＦ１を通り抜けると、ストップバルブ５とストップバルブ８が閉じており、ストップバルブ７が開いているため、液体は液体が流出する外部配管２１に到達し、フィルター装置１０から出て行く。これがフィルターＦ１のみを使用中の構成である。この構成では、ストップバルブ２、３、５、８が閉じているため、フィルターＦ２はフィルターＦ１が接続されている配管系から分離される。ストップバルブ４、６は開いている場合を示したが、閉じていても良い。この状態でフィルターＦ２に新しいフィルターを取り付けることができる。

次に、図２（２）は、フィルターＦ２を取り付けた後、フィルターＦ１と直列に接続し、且つフィルターＦ１の上流部にフィルターＦ２を配置するために、ストップバルブ１、４を閉じ、ストップバルブ２、３を開いた状態を示している。この構成によって、液体が流入する外部配管２０から流入した液体は、ストップバルブ２を通り、フィルターＦ２を通ってストップバルブ６、３を通り、フィルターＦ１に到達し、ストップバルブ７を通って液体が流出する外部配管２１へと至る。

この構成では、新しく取り付けたフィルターＦ２からは、当初、異物が発生するが、配管を通ってフィルターＦ１に至り、そこで捕捉されるため、フィルター装置１０の外部に異物が流出することは無い。この状態を、新しいフィルターに液体を通すという意味で、通液または通液処理と称する。通液処理によりフィルターＦ２からの異物が発生しなくなったら、フィルターＦ２のみに切り替えることが可能となる。例えば、フィルターを通った液体の流量や使用時間の積算量がある設定値に到達すると、アラームを発してフィルターの交換を行う方法を採用することが可能である。またフィルターの汚れ具合を各種のセンサーでモニターし、フィルターの交換時期を知らせることも可能である。いずれの方法も、経験的または実験的に得たデータに基づいて、安全係数を考慮してアラームを発する設定値を決めることが可能である。

図２（３）は、フィルターＦ２の通液処理が完了し、フィルターＦ２のみでフィルター装置を稼動させている状態を示している。ストップバルブ６、７を閉じることで、フィルターＦ１はフィルターＦ２と分離され独立した状態となっている。この状態で、フィルターＦ１を取り外し、新しいフィルターに交換可能である。ここでストップバルブ３、５は開いた構成としているが、閉じていても良い。
以上の繰り返しにより、新しいフィルターに交換する際に、フィルター装置１０を止める必要が無く、且つ新しく取り付けたフィルターをそれまで使用していたフィルターの上流部に接続して通液処理することにより、時間的なロスや薬液のロスを低減することが可能である。

次に、フィルター装置としての機能は同じであるが、多方向バルブを用いてバルブの数を低減した構成について図３と図４を用いて説明する。ここで、多方向バルブについて説明する。前記のストップバルブは、入口側と出口側にそれぞれ外部配管が接続され、そこを流れる液体などを流したり、止めたりすることができるバルブを指している。これに対して、多方向バルブは、３つ以上の外部配管との接続部を持ち、予め任意に設定した位置にある外部配管との接続状態を、一斉に変えることができるバルブを指している。
図３は、２つのフィルターと２つの多方向バルブを用いたフィルター装置３０を示している。図３で示した多方向バルブは、４回対称の位置に外部配管との接続部を備えたもので、それ以外の位置には外部配管との接続部を持たず、その位置では外部配管を遮断する機能を持つものである。図３に示した多方向バルブａは、液体が流入する外部配管２０と接続する外部配管との接続部を基準（０度）にして、反時計回りに、９０度と１８０度と２７０度の位置に外部配管との接続部を持つ。これら以外の位置では、外部配管は遮断される。この多方向バルブａは図３においては、０度と２７０度および９０度と１８０度の位置にある外部配管との接続部は、多方向バルブａの内部でそれぞれ連接している例を示している。図３に示した構成は、液体が流入する外部配管２０が多方向バルブａの０度の位置にある外部配管との接続部と接続し、且つフィルターＦ２は多方向バルブａの２７０度の位置にある外部配管との接続部と接続している状態を示している。また、フィルターＦ１は、多方向バルブａの９０度の位置にある外部配管との接続部と多方向バルブｂの９０度の位置にある外部配管との接続部と接続している。

また、多方向バルブａの１８０度の位置にある外部配管との接続部と多方向バルブｂの０度の位置にある外部配管との接続部は、配管により接続された状態である。この状態は、フィルターＦ１とフィルターＦ２が直列に接続され、且つフィルターＦ２はフィルターＦ１の上流部に配置されている状態を例として示している。これらの多方向バルブａ、ｂは自在に回転可能であり、また、相互にある角度をもって連動させることが可能である。また、回転の位置が０度、９０度、１８０度、２７０度以外の位置では、液体は流れることはできず、遮断される。また、回転によって、外部配管と多方向バルブａ、ｂの相対的な位置関係は変化するが、多方向バルブａ、ｂの外部配管との接続部の相対的な位置関係は変わらない。

次に図４を用いて、この多方向バルブａ、ｂと２つのフィルターＦ１、Ｆ２から構成されるフィルター装置３０の動作について説明する。
図４（１）は、フィルターＦ１のみに液体が流れている構成である。この構成にするために、多方向バルブａは、図３で示した位置から反時計回りに９０度回転した状態で、外部配管との接続部が配置されている。すなわち、外部配管との接続部が０度、９０度、１８０度、２７０度の位置にあり、液体が流入する外部配管２０の位置にある外部配管との接続部ａ１を基準とし、０度の位置にあるとする。０度と９０度の位置にある外部配管との接続部ａ１、ａ２は、多方向バルブａの内部で連接しており、且つ１８０度と２７０度の位置にある外部配管との接続部ａ３、ａ４が、多方向バルブａの内部で連接しており、それらは互いに独立している。

また、多方向バルブｂは、多方向バルブａが反時計回りに９０度回転した状態にある。多方向バルブａとｂを区別するために、多方向バルブａでは、０度の位置にある外部配管との接続部をａ１、９０度の位置にある外部配管との接続部をａ２、１８０度の位置にある外部配管との接続部をａ３、２７０度の位置にある外部配管との接続部をａ４とすると、図４（１）に示すように、多方向バルブｂは、多方向バルブａを反時計回りに９０度回転した配置関係となる。ここで多方向バルブｂの外部配管との接続部ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は、多方向バルブａの外部配管との接続部ａ１、ａ２、ａ３、ａ４と同じ配置関係にあるとする。なお、この４回対称の位置に外部配管との接続部を持つ多方向バルブでは、９０度刻みの反時計回りと時計回りは、同じ状況になる。

フィルターＦ１は、多方向バルブａの９０度の位置にある外部配管との接続部ａ２と接続しており、もう一方は、多方向バルブｂの外部配管との接続部ｂ１と接続している。フィルターＦ２は、多方向バルブａとは外部配管との接続部ａ４と、多方向バルブｂとは外部配管との接続部ｂ３と接続されているが、フィルターＦ１が接続されている配管系とは分離され、独立している。

ここで、フィルターＦ１については、外部配管との接続部ａ２から外部配管との接続部ｂ１に向かう方向が順方向になるようにフィルターＦ１を接続する。フィルターＦ２は、外部配管との接続部ａ４から外部配管との接続部ｂ３に向かう方向が順方向になるようにフィルターＦ２を接続する。図４（１）の状態で、フィルターＦ２に新しいフィルターを取り付けることができる。

次に図４（２）は、フィルターＦ２とフィルターＦ１を直列に接続し、且つフィルターＦ２がフィルターＦ１の上流に配置した構成を示している。この構成は、多方向バルブｂを図４（１）のままにして、多方向バルブａを反時計回りに９０度回転させた状態である。こうすることにより、液体が流入する外部配管２０と外部配管との接続部ａ４が接続し、外部配管との接続部ａ３が多方向バルブａの内部で外部配管との接続部ａ４と連接しているため、液体はフィルターＦ２の上流側に流れ込む。外部配管との接続部ｂ３はフィルターＦ２の下流側に接続されたままであり、外部配管との接続部ｂ４に液体が流れ、外部配管との接続部ａ２とａ１を通って、フィルターＦ１に液体が流れる。最後に液体は外部配管との接続部ｂ１からｂ２を通って、液体が流出する外部配管２１から流出する。

この操作を通液または通液処理と称する。新しく取り付けられた当初は、フィルターＦ２からは異物などが液体中に出てくるが、下流にあるフィルターＦ１によって捕捉される。こうして新しく取り付けたフィルターＦ２にある時間、液体を通すことによって、異物が次第に発生しなくなり、本来のフィルターとして機能するようになる。フィルターを使用する際には、この通液処理を必ず実施しなければならず、本発明によって、薬液のロスと時間ロスを著しく低減することが可能となる。

次に、図４（３）は、フィルターＦ２のみに液体が流れている構成である。この構成にするために、多方向バルブaは図４（２）の状態を維持し、多方向バルブbは、図４（２）の状態から時計回りに９０度回転した状態に配置されている。この様にすることで、フィルターＦ１は、フィルターＦ２が接続された配管系から分離され、独立した状態になり、新しいフィルターに交換可能となる。

このようにして、本発明のフィルター装置３０に取り付けられた新しいフィルターであったフィルターＦ２は、通液処理を実施後、フィルターＦ１と直列接続していた状態から、フィルターＦ１が分離され、フィルターＦ２だけがフィルターとして稼動する状態に移行することができ、新しいフィルターへの交換が完了する。

また同時に、今度はフィルターＦ１を取り外し、新しいフィルターに交換することができる状態となる。このことを繰り返すことにより、フィルター装置３０を止めることなく、また薬液の損失も最低限に抑制しながら、新しいフィルターの通液処理を実施し、新しいフィルターへの切り替えが可能となる。

次に図５を用いて、１つの多方向バルブｃと２つのフィルターＦ１、Ｆ２から構成されるフィルター装置４０について説明する。
多方向バルブｃは、１０個の外部配管との接続部を備えている。図５は、液体が流入する外部配管２０から液体が流入し、フィルターＦ２を通ってからフィルターＦ１を通り、液体が流出する外部配管２１に至り、流出する構成を示している。この構成における多方向バルブcの１０個の外部配管との接続部の配置と構成について説明する。

まず、液体が流入する外部配管２０の位置を基準（０度）とし、そこに接続する多方向バルブｃの外部配管との接続部をｃ１とすると、ｃ１から反時計回りに６０度の位置にｃ２、９０度の位置にｃ３、１２０度の位置にｃ４、１５０度の位置にｃ５、１８０度の位置にｃ６、２１０度の位置にｃ７、２７０度の位置にｃ８、３００度の位置にｃ９、３３０度の位置にｃ１０、がそれぞれ設けられている。

また、ｃ１とｃ８とｃ９とｃ１０は多方向バルブｃの内部で連接されている。また、ｃ２とｃ７が多方向バルブｃの内部で連接されている。またｃ３とｃ４が多方向バルブｃの内部で連接されている。またｃ５とｃ６が多方向バルブｃの内部で連接されている。これらの位置以外では、フィルターＦ１、Ｆ２および液体が流入する外部配管２０および液体が流出する外部配管２１は、多方向バルブｃによって遮断される。またこれらの外部配管との接続部は、多方向バルブｃの回転によって、外部配管との接続部と外部配管との位置関係は変化するが、各外部配管との接続部の相互の位置関係は変わらない。

このことから、多方向バルブｃにおいて、液体が流入する外部配管２０と多方向バルブｃの外部配管との接続部ｃ１が接続されている時は、フィルターＦ２の上流側が外部配管との接続部ｃ９と接合され、外部配管との接続部ｃ７がフィルターＦ２の下流側と接合され、フィルターＦ１の下流側が外部配管との接続部ｃ５と接合され、フィルターＦ１の上流側が外部配管との接続部ｃ２と接合される。また、外部配管との接続部ｃ２とｃ７は多方向バルブｃの内部で連接され、直結している。この場合は、フィルターＦ２とＦ１は直列に接続され、且つフィルターＦ２がＦ１の上流に配置された構成となる。

次に、図６（１）〜（３）を用いてフィルター装置４０の動作について説明する。
図６（１）は、フィルターＦ１にのみ液体を流す構成を示している。多方向バルブcの外部配管との接続部ｃ９が、液体が流入する外部配管２０に接続されており、液体は内部で連接されている外部配管との接続部ｃ１を通ってフィルターＦ１に至り、外部配管との接続部ｃ３を通って、内部で連接されている外部配管との接続部ｃ４を経由して、液体が流出する外部配管２１に至り、フィルター装置４０から排出される。この時、フィルターＦ２は多方向バルブｃ７とｃ５に接続しており、フィルターＦ１が接続されている配管系とは分離し、独立した状態にある。そのため、フィルターＦ２は新しいフィルターと交換することができる。

なお、この状態では、多方向バルブｃの外部配管との接続部ｃ２３Ｆ、ｃ７、ｃ８、ｃ
１０はどの外部配管とも接続されておらず、遮断されている。また、フィルターＦ２の上流側も多方向バルブｃによって遮断され、異物などが入り込まないようになっている。

次に、図６（２）は、図５で説明したのと同じ構成である。新しいフィルターが取り付けられたフィルターＦ２とフィルターとして稼動中のフィルターＦ１を直列に接続し、且つフィルターＦ２を上流に設置するため、多方向バルブｃを時計回りに６０度回転することにより、外部配管との接続部ｃ１は液体が流入する外部配管２０に接続し、外部配管との接続部ｃ９はフィルターＦ２の上流側に接続し、外部配管との接続部ｃ７はフィルターＦ２の下流側に接続し、外部配管との接続部ｃ７と内部で連接している外部配管との接続部ｃ２はフィルターＦ１の上流側と接続し、フィルターＦ１の下流側は外部配管との接続部ｃ５と接続し、外部配管との接続部ｃ５と内部で連接している外部配管との接続部ｃ６は液体が流出する外部配管２１と接続している。この構成では、外部配管との接続部ｃ３、ｃ４、ｃ７、ｃ８、ｃ１０はどの外部配管とも接続しておらず、遮断されている。

この状態で、新しく接続されたフィルターＦ２からは、当初、異物などが発生し、配管系の下流に流れて行くが、下流に設置されているフィルターＦ１によって濾過される結果、フィルター装置４０の外部に異物などが出て行くことは無い。ある時間以上、この通液処理を行うと、フィルターＦ２から異物などの発生は無くなり、通液処理が完了する。

次に、図６（３）は、フィルターＦ２のみに液体を流す構成を示している。通液処理が終わったフィルターＦ２を単独で稼動させ、フィルターＦ１を配管系から分離し、独立させることによって、新しいフィルターに交換可能とするため、図６（２）の状態から、多方向バルブｃを反時計回りに３０度回転した状態である。

この構成では、液体が流入する外部配管２０と多方向バルブｃの外部配管との接続部ｃ１０が接続し、外部配管との接続部ｃ１０が内部で連接している外部配管との接続部ｃ８がフィルターＦ２の上流側と接続し、フィルターＦ２の下流側と外部配管との接続部ｃ６が接続し、外部配管との接続部ｃ６と内部で連接している外部配管との接続部ｃ５が、液体が流出する外部配管２１と接続している。

こうすることで、フィルターＦ２のみに液体が流れる状態となり、フィルターＦ１からフィルターＦ２への交換が完了する。なお、外部配管との接続部のうち、どの外部配管とも接続していない外部配管との接続部ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ７、ｃ９は遮断されている。また、フィルターＦ１の上流側も多方向バルブｃによって遮断され、外部から異物などが入り込まない様になっている。

以上に説明したように、本発明のフィルター装置は、フィルター装置を停止することなく、稼動させたまま、使用中のフィルターから新しいフィルターの通液処理も実施して、交換が可能である。

図７は、本発明のフィルター装置の動作の一例を示すフロー図である。まずフィルターＦ２ラインを閉めた状態で、フィルターＦ１のみを使用している状態からスタートし、フィルターＦ２における積算流量が積算流量１に到達した時点で、アラームを発し、フィルターＦ２の交換指示を出す。この交換指示に従って、フィルターＦ２を交換する。交換しない場合は、アラームを出し続ける。積算流量が積算流量２に到達した時点で、ラインを停止する。一方、フィルターＦ１の積算流量が積算流量２に到達した場合、フィルターＦ２の通液処理を開始する。設定した通液積算量に到達した場合、フィルターＦ１ラインを閉め、フィルターＦ２のみを使用する状態に切り替える。

図８は、従来のフィルター装置の稼動ロス時間、薬液ロスの一例を示す説明図である。
この例は、フィルター装置がフィルターを１つ備えている場合である。フィルターが１つしかない場合は、フィルターを使用し、積算流量がある値に達した時点で、フィルター装置を停止し、新しいフィルターに交換する。この交換作業にかかる時間が稼動ロス時間となる。その後、通液処理を行う。通液処理にかかる時間も稼動ロス時間となる。また通液処理に使用する薬液は生産に使用できないため、薬液ロスとなる。

図９は、本発明のフィルター装置の稼動ロス時間、薬液ロスの一例を示す説明図である。この例は、フィルター装置が２つのフィルターＦ１、Ｆ２を備えている例である。フィルターＦ１を使用している間に、フィルターＦ２を新しいフィルターに交換する。またフィルターＦ１の稼動時間の中で、フィルターＦ２の通液処理を実施し、フィルターＦ２に切り替える。通液処理は、フィルターＦ１の上流に直列にフィルターＦ２を接続して実施する。また、切り替えたフィルターＦ２を使用中に、フィルターＦ１を新しいフィルターに交換し、通液処理を行う。以上のことで、稼動ロス時間と薬液ロスを無くすことが可能となる。

１〜８・・・ストップバルブ
１０、３０、４０・・・フィルター装置
２０・・・液体が流入する外部配管
２１・・・液体が流出する外部配管
ａ、ｂ・・・多方向バルブ
ａ１・・・多方向バルブａの基準とする外部配管との接続部
ａ２・・・外部配管との接続部ａ１から反時計回りに９０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ａ１と多方向バルブａの内部で連接している。
ａ３・・・外部配管との接続部ａ１から反時計回りに１８０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ａ４と多方向バルブａの内部で連接している。
ａ４・・・外部配管との接続部ａ１から反時計回りに２７０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ａ３と多方向バルブａの内部で連接している。
ｂ１・・・多方向バルブｂの基準とする外部配管との接続部
ｂ２・・・外部配管との接続部ｂ１から反時計回りに９０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｂ１と多方向バルブｂの内部で連接している。
ｂ３・・・外部配管との接続部ｂ２から反時計回りに９０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｂ４と多方向バルブｂの内部で連接している。
ｂ４・・・外部配管との接続部ｂ３から反時計回りに９０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｂ３と多方向バルブｂの内部で連接している。
ｃ・・・多方向バルブ
ｃ１・・・多方向バルブｃの基準とする外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ８、ｃ９、ｃ１０と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ２・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに６０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ７と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ３・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに９０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ４と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ４・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに１２０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ３と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ５・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに１５０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ６と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ６・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに１８０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ５と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ７・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに２１０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ２と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ８・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに２７０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ９、ｃ１０、ｃ１と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ９・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに３００度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ９、ｃ１０、ｃ１と多方向バルブｃの内部で連接している。
ｃ１０・・・外部配管との接続部ｃ１から反時計回りに３３０度の位置にある外部配管との接続部で、外部配管との接続部ｃ９、ｃ１０、ｃ１と多方向バルブｃの内部で連接している。
Ｆ１、Ｆ２・・・フィルター

Claims (6)

1. 液体の清浄化のために使用されるフィルター装置のフィルター交換方法であって、
   使用中のフィルターを新しいフィルターに交換する際に、前記フィルター装置に備えられているバルブの操作によって、使用中のフィルターと接続可能な配管系に、使用中のフィルターとは分離された形で新しいフィルターを装着する工程と、
   バルブの操作によって使用中のフィルターの上流部に直列に新しいフィルターを接続して通液処理する工程と、
   下流にある使用中のフィルターをバルブの操作によって配管系から分離することで、新しいフィルターのみに切り替える工程と、を備えてなることを特徴とするフィルター装置のフィルター交換方法。
2. ２つのストップバルブを順方向に直列に接続した構成を単位Ａとして、単位Ａを２つ並列接続した構成を単位Ｂとした時に、２つの単位Ｂを直列に接続した構成を具備したフィルター装置において、
   一方の単位Ｂを構成する単位Ａの２つのストップバルブの中間接続部と他方の単位Ｂを構成する単位Ａの２つのストップバルブの中間接続部に渡って、前者の中間接続部から後者の中間接続部に向かって順方向にフィルターを接続し、
   前記一方の単位Ｂを構成するもう一方の単位Ａの２つのストップバルブの中間接続部と前記他方の単位Ｂを構成するもう一方の単位Ａの２つのストップバルブ中間接続部に渡って、前者の中間接続部から後者の中間接続部に向かって順方向にもう１つのフィルターを接続したことを特徴とするフィルター装置。
3. ４回対称の位置に外部配管との接続部を備えた２つの多方向バルブａ、ｂと２つのフィルターを備えてなり、
   前記多方向バルブは、その回転軸を中心に、液体が流入する外部配管が接続される位置を０度とした時に、反時計回りまたは時計回りに０度と９０度および１８０度と２７０度の位置にある前記外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接しており、
   前記外部配管との接続部は、０度と９０度と１８０度と２７０度の位置でのみ外部配管と接続可能であり、それ以外の位置では遮断され、
   多方向バルブａの前記０度の位置にある外部配管との接続部が、液体が流入する外部配管と接続される場合は、多方向バルブｂは、前記多方向バルブａが０度の位置から反時計回りに９０度の位置に調整され、且つ１８０度の位置にある外部配管との接続部が、液体が流出する外部配管に接続され、
   前記多方向バルブａが反時計回りまたは時計回りに９０度の位置で、液体が流入する外部配管に接続される場合は、前記多方向バルブｂは０度の位置から反時計回りまたは時計回りに９０度の位置を維持し、
   前記多方向バルブｂが反時計回りまたは時計回りに９０度の位置で液体が流出する外部配管に接続される場合は、前記多方向バルブａは０度の位置から反時計回りまたは時計回りに９０度の位置を維持する機構を備えており、
   一方のフィルターは反時計回りまたは時計回りに多方向バルブａの０度と多方向バルブｂの９０度の位置にある外部配管との接続部に、多方向バルブａから多方向バルブｂに向かう方向が順方向になるようにその外部配管との接続部が配置されてなり、
   もう一方のフィルターは反時計回りまたは時計回りに多方向バルブａの２７０度と多方向バルブｂの２７０度の位置にある外部配管との接続部に、多方向バルブａから多方向バルブｂに向かう方向が順方向になるようにその外部配管との接続部が配置されていることを特徴とするフィルター装置。
4. １０個の外部配管との接続部を備えた多方向バルブと２つのフィルターを備えてなり、
   前記多方向バルブは、その回転軸を中心に、液体が流入する配管が前記多方向バルブと接続する位置を０度とした場合、反時計回りに０度と３０度と６０度と３３０度および１２０度と２７０度および２１０度と２４０度の位置にある前記多方向バルブの外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接しており、
   前記外部配管との接続部は、０度と６０度と１５０度と１８０度と３００度の位置でのみ接続可能であり、それら以外では遮断されており、
   前記２つのフィルターの一方は、前記多方向バルブの反時計回りに６０度と１５０度の位置に、６０度から１５０度の方向が順方向になるようにフィルターが接続されており、
   もう一方のフィルターは、前記多方向バルブの反時計回りに２１０度と３００度の位置に、３００度から２１０度の方向が順方向になるようにフィルターが接続されてなり、
   液体が流出する外部配管は、前記多方向バルブの反時計回りに１８０度の位置にある前記多方向バルブの外部配管との接続部と接続されていることを特徴とするフィルター装置。
5. 請求項３に記載のフィルター装置で使用される多方向バルブであって、４回対称の位置に外部配管との接続部を備えてなり、
   その回転軸を中心に、前記液が流入する外部配管と接続する位置を０度とした時に、反時計回りまたは時計回りに０度と９０度および１８０度と２７０度の位置にある外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接していることを特徴とする多方向バルブ。
6. 請求項４に記載のフィルター装置で使用される多方向バルブであって、１０個の外部配管との接続部を備えてなり、
   その回転軸を中心に、前記液体が流入する外部配管が接続する位置を０度とした場合、反時計回りに０度と３０度と６０度と３３０度および１２０度と２７０度および２１０度と２４０度の位置にある前記多方向バルブの外部配管との接続部が、それぞれ前記多方向バルブの内部で連接していることを特徴とする多方向バルブ。

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