JP6007293B2 - 二流体噴霧装置 - Google Patents

Description

本実施形態は、圧縮気体例えば圧縮空気と、加圧液体例えば水を混合して得られる霧化流体を、所望の箇所に噴霧する複数の二流体ノズルを備えた二流体噴霧装置に関する。

従来、複数の加圧式二流体ノズルを備えた二流体噴霧装置がある。この場合の加圧式二流体ノズルは、圧縮空気と純水を内部において混合して得られる霧化流体を、所望の箇所に噴霧するものであるが、純水供給系の純水を加圧しないと、圧縮空気の圧力が純水供給系に影響し、純水供給系に圧縮空気が逆流する特性を持っている。

二流体噴霧装置として以上述べた例以外に、従来以下に述べる特許文献１、特許文献２で開示されたものがある。このうちの特許文献１では、配管に残った液体を、別の流路からエアを吹き込んで、噴ききることにより液だれを防止していた。

ところが、特許文献１の方法では、（１）噴ききる量を少なくした場合、配管の残圧により、停止した後に液体が噴出してきたり、配管中の液体が何かの拍子に垂れだす危険性がある。

（２）噴ききる量を多くした場合、吹ききるまでにかなりの時間を要すため、きめ細かく噴霧量を制御する必要がある制御装置には使用できない。（３）大規模な噴霧システムで使用する場合（例えば２０ｍの長さに直線的に等間隔で２０個のノズルを配置した場合等）は、全てのノズルの液だれを効果的且つ低コストで液だれ防止することは困難であった。

また、特許文献２では、一つのユニットに取付けることのできるノズルは４個までである上に、集中的にしか配置できず、ユニットのコストや、設置性が困難な点等に問題があった。

特開２００７−１５４７３３号公報 特開平８−２７８０４７号公報 特開２０１０−６３９６０号公報

前述の二流体噴霧装置にあっては、液だれが生じる可能性があり、またシステム運用休止時や、再開時に、システムの水張りと排水を行う必要があり、また残水の凍結による部品の破損や、残水の劣化による菌の繁殖等の問題がある。

本実施形態は、このような課題を解決するためになされたものであり、手軽に液だれ防止を実現し、また、システム運用休止時や、再開時に、自動的にシステムの水張りと、排水を行い、残水の凍結による部品の破損や、残水の劣化による菌の繁殖等の問題を気にせずに、年間を通じて手間をかけずに安心して噴霧を行うことができる二流体噴霧装置を提供することを目的とする。

実施形態１は、加圧液体供給系からの加圧液体及び圧縮気体供給系からの圧縮気体を、二流体ノズルに供給して、これで得られる霧化流体を、必要とする箇所に噴射可能な二流体噴霧装置において、前記二流体ノズルの噴霧動作時に、前記圧縮気体供給系からの圧縮気体の圧力を、前記加圧液体供給系に印加できるようにすると共に、前記圧縮気体供給系からの圧縮気体により前記二流体ノズルに供給する液体の圧力を所望の値に制御するものであって、前記加圧液体供給系の内部の加圧液体の残量が不足したときに、補給液体を確保する液体補給系からの補給液体を、前記圧縮気体供給系の圧縮気体を用いて、前記加圧液体供給系の加圧液体より高い圧力として前記加圧液体供給系に供給する液体圧力制御手段を設け、前記加圧液体供給系の加圧液体の供給圧力を一定に保ちながら、連続的に噴霧することが可能である二流体噴霧装置に於いて、前記二流体ノズルの噴霧動作を停止させる際に、前記二流体ノズルを構成している液体ヘッダ配管内の加圧液体の圧力を外部に開放すると共に、前記液体ヘッダ配管内の液体をサイフォンの原理で引き込むことにより、前記二流体ノズルからの液だれを防止する手段と、を備えたことを特徴とする二流体噴霧装置である。

以上述べた実施形態１によれば、手軽に液だれ防止を実現できる。

本実施形態の二流体噴霧装置が適用されるシステムの概略構成図。 実施形態１の二流体噴霧装置における液だれ防止手段を説明するための概略構成図。 図２の動作を説明するためのタイムチャート。 実施形態２の二流体噴霧装置の概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における始動時の水張り制御状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における始動時の水張り制御状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における噴霧開始状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における水系配管満水検知状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における通常の噴霧中の状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における噴霧停止前の状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における噴霧停止直前のバッファタンク内開放中の状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における排水中の状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における二流体ノズルの水ヘッダユニット内の排水中の状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における噴霧開始制御状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における噴霧停止制御状態を説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置におけるヘッダユニットを説明するための概略構成図。 図４の二流体噴霧装置における液だれ防止制御を説明するためのタイミングチャート。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

始めに、図１を参照して、以下に述べる本案の装置１００である、二流体噴霧装置が適用されるシステムの概略について説明する。

例えば、クリーンルーム０１内には半導体製造装置０２が設置され、この内部の温度、湿度が所定値になるように、空調機０３との間で給気、還気が行われるようになったり、クリーンルーム０１内の温度と湿度を検出器で検出し、これを空調制御盤０９に取り込み、これらと目標値との差に応じて、空調機０３内に有する冷却コイル０４に供給する冷水供給系の比例制御弁０１１の指令を変更したり、さらには空調機０３内に有する加熱コイル０５に供給する温水供給系の比例制御弁０１２の指令を変更したりするようになっている。

これ以外の構成として、空調機０３の内部には、複数の二流体ノズル９を備えた二流体噴霧ヘッダーユニット０６と、二流体噴霧ヘッダーユニット０６から噴霧される雰囲気を、クリーンルーム０１内に強制的に送るためのファン０７と、後述する蒸気加湿ユニット０８とを備えている。蒸気加湿ユニット０８には、空調機０３の外部に設置された蒸気系に設けられた比例制御弁０１３の二次側の蒸気が供給され、比例制御弁０１３の指令は後述するノズル制御盤０１０から与えられるようになっている。

ノズル制御盤０１０は、空調制御盤０９からの既設蒸気加湿指令が与えられ、これに基づいて比例制御弁０１３に対して指令が与えられ、またノズル制御盤０１０には後述するノズルユニット０６と接続される加圧液体供給系例えば加圧純水供給系Ｗ及び圧縮気体供給系例えば圧縮空気（圧空）供給系Ａが接続され、これらの系Ｗ、Ａの途中には本実施形態の二流体噴霧装置１００が設けられている。加圧純水供給系Ｗからの純水ｗ及び圧縮空気供給系Ａからの圧縮空気ａは、それぞれノズルユニット０６を介しての複数の二流体ノズル９に供給されるように配管が設けられている。

複数の二流体ノズル９は、圧縮空気ａと純水ｗを混合して得られる霧化流体を、所望の箇所に噴霧するものであって、例えば圧縮空気ａの圧力が純水供給系Ｗに影響し、純水供給系Ｗの純水ｗを加圧しないと、純水供給系Ｗに圧縮空気ａが逆流する特性を持っている。

図２は二流体噴霧装置１００の液だれ防止手段を説明するための概略構成図である。これは、所望の圧縮気体例えば圧縮機ＣＰで作られた圧縮空気ａを供給するものであって、途中に圧縮空気ａの流通を可能にしたり、圧縮空気ａの流通阻止を行う第１の弁例えば電磁弁０２１を含む圧縮空気供給系Ａを備えている。

また、所望の加圧液体例えばポンプＰＰに加圧純水ｗを供給するものであって、途中に加圧純水ｗの流通を可能にしたり、また加圧純水ｗの流通阻止を行う第２の弁例えば電磁弁０２２を含む加圧水供給系Ｗを備えている。

さらに、二流体ノズル９と加圧水供給系Ｗの接続部に設け、加圧純水ｗを加圧水供給系Ｗから外部に排出する際に開放し、それ以外は閉止状態の第３の弁例えば電磁弁０２３を含む開放系（排水系）Ｄを備えている。

二流体ノズル９の噴霧を停止する際に、図３に示すように第１の電磁弁０２１及び第２の電磁弁０２２を閉止した状態で、加圧水供給系Ｗからの加圧純水ｗ及び圧縮空気供給系Ａからの圧縮空気ａの供給を停止すると共に、第３の電磁弁０２３を開放し、加圧水供給系Ｗの配管内の加圧純水ｗをサイフォンの原理で引き込むことにより、二流体ノズル９からの液だれを防止する制御手段例えばノズル制御盤０１０を備えている。

以上述べた実施形態１によれば、サイフォンの原理で加圧水供給系Ｗの配管内の加圧純水ｗを引き込む液だれを防止する制御手段を備えているので、手軽に液だれを防止できる。

実施形態１の変形例として、図２の破線で示す液だれを防止する手段０２４、すなわち二流体ノズル９の噴霧動作を停止させる際に、二流体ノズル９を構成している液体ヘッダ配管内の加圧純水の圧力を外部に開放すると共に、液体ヘッダ配管内の水を引き抜くようにしてもよい。

さらに、これとは異なる実施形態１の変形例として、図２の圧縮空気供給系Ａと加圧純水供給系Ｗとの間を連通し、加圧純水ｗに対し圧縮空気供給系Ａの圧縮空気ａの圧力を印加するための圧力印加系を新たに設け、二流体ノズル９の噴霧を停止する際に、加圧純水供給系Ｗからの加圧純水ｗの流通阻止を行い、かつ圧力印加系の圧縮空気ａが大気圧となるようにすることで、加圧純水供給系Ｗからの加圧純水ｗがサイフォンの原理により圧力印加系に吸込まれる状態を作り、圧力印加系の圧縮空気ａが大気圧となったとき圧縮空気供給系Ａから二流体ノズル９に対する圧縮空気ａの供給を停止する制御手段を設けるようにしてもよい。

ここで、使用する二流体ノズル９は、例えば特許文献３に示すように、圧縮気体供給系例えば空気供給系からの圧縮空気及び加圧液体供給系例えば純水供給系からの水を供給し、水を微粒子化すると共に、両者を混合して得られる霧化流体を所望の箇所にすることができる複数の二流体ノズルであって、各ノズルは圧縮空気の圧力が加圧水供給系に影響し、加圧水供給系の加圧水を加圧しないと、加圧水供給系に圧縮空気が逆流する特性を持った、いわゆる内部混合型のノズルである。

次に実施形態２について図４乃至図１４を参照して説明するが、これは圧縮空気供給系（圧縮空気供給系統）Ａと、純水供給系（純水供給系統）Ｗと、純水加圧補給制御系（純水加圧補給制御系統）Ｃと、純水圧力制御系（純水圧力制御系統）Ｐと、排水系Ｄを備えている。

以下これについて図４を参照して説明する。圧縮空気供給系（圧縮空気供給系統）Ａは、これは図１のノズル制御盤０１０の外部に設置された空気圧縮機（図示しない）と、二流体ノズル９の空気供給口を接続する配管と、この配管の途中に設けられた空気系一次電磁弁１１と、三方に分岐した空気系チーズ継手１２と、三方に分岐した空気系のノズル側のチーズ継手１３と、電空レギュレータ１４を備えている。

この場合、電磁弁（ＰＡ１Ｖ）１１の一次側に例えば７００ｋＰａの圧縮空気が供給され、この圧縮空気は継手１２、１３を介して電空レギュレータ１４により例えば３００ｋＰａに一定に減圧調整され、この減圧された空気が二流体ノズル９の空気供給口に供給されるようになっている。

純水供給系（純水供給系統）Ｗは、図１のノズル制御盤０１０の外部に設置された液体供給源（図示しない）と、二流体ノズル９の空気供給口を接続する配管と、この配管の途中に設けられた純水系一次電磁弁（ＰＷ１Ｖ）１と、チャッキ弁２と、三方に分岐した給水タンクチーズ継手３と、給水タンク下部側電磁弁（ＳＴＬＶ）４と、チャッキ弁５と、三方に分岐したバッファタンクチーズ継手６と、チーズ継手７と、電磁弁８とからなっている。

純水加圧補給制御系（純水加圧補給制御系統）Ｃは、圧縮空気供給系Ａからの圧縮空気を、純水供給系Ｗに供給し、これにより給水の速度を制御可能に、水圧力制御用配管を設け、この水圧力制御用配管の途中に以下に述べる水圧力制御機器を設けたものである。

すなわち、チーズ継手１２の開口端の一つとチーズ継手３の開口端の一つとの間に、スピードコントローラ２１を有しかつ大気側に開口部を有するスピードコントローラ２９を備えた給水タンク上部側三方電磁弁（ＳＴＨＶ）２２と、高水位計（ＳＴＨＬ）２６と、三方に分岐した給水タンクチーズ継手２３と、ポリプロピレン製ボールチャッキ弁２４と、給水タンク２５とが配設され、給水タンク２５には低水位計（ＳＴＬＬ）２７が取付けられている。

純水圧力制御系（純水圧力制御系統）Ｐは、チーズ継手１３とチーズ継手６との間に、液体専用例えば水専用電空レギュレータ３１と、三方に分岐したチーズ継手３２と、ポリプロピレン製ボールチャッキ弁３３と、三方に分岐した給水チーズ継手３４と、バッファタンク（ＢＴ）３５と、三方に分岐した給水チーズ継手３７とが配設されている。チーズ継手３４には高水位計（ＢＴＨＬ）３６が取付けられ、チーズ継手３７には低水位計（ＢＴＬＬ）３８が取付けられ、チーズ継手３２の一方の開口部にはバッファタンク内圧力の大気開放用の電磁弁（ＢＴＨＶ）２８が接続されている。

電空レギュレータ３１は、バッファタンク３５内の純水に印加される圧縮空気の圧力を、一定に減圧するもので、給気系の一次圧力が例えば７００ｋＰａであるものを、例えば２９０ｋＰａ（一定）と減圧するものである。

バッファタンク３５に有し、内部の液位が最低になったことを検出する低水位計３８の検出信号が図１のノズル制御盤０１０に入力され、これによりノズル制御盤０１０が給水タンク２５内の水をバッファタンク３５に移送するための移送指令、具体的には電磁弁１１を開放状態、電磁弁２２を開放状態、電磁弁１を開放状態、電磁弁４を開放状態にする指令が与えられる。この状態では給水タンク２５内の水には、給気系の圧縮空気の圧力（７００ｋＰａ）がスピードコントローラ２１を介して徐々に印加されるので、給水タンク２５内の水がバッファタンク３５内に移送される。この時、電磁弁１は開放状態でも、２のチャッキ弁があるため、水が電磁弁１の一次側に逆流することは無い。この移送状態が継続すると、給水タンク２５内の水がバッファタンク３５内に移送されて、給水タンク２５内の水位が低下したことを、給水タンク２５に有する低水位計２７が検出し、この検出信号がノズル制御盤０１０に与えられ、移送停止指令、具体的に電磁弁２２が閉止状態、電磁弁４が閉止状態となり、給水タンク２５内の水がバッファタンク３５内に移送されるのが停止すると共に給水源から純水が給水タンク２５に供給される。この状態が所定時間継続し、給水タンク２５が満杯になると、給水タンク２５に有するチャッキ弁２４の玉が浮かび、水の流れがせき止められることで給水源からの純水の供給が停止される。

なお、バッファタンク３５及び給水タンク２５には、それぞれ高水位となったことを検出する高水位計３６、２６が設けられており、この検出出力はノズル制御盤０１０に入力されるようになっており、これらはバッファタンク３５及び給水タンク２５の内部に水が満杯若しくはチャッキ弁２４から水がリークしたときに生ずる致命的な問題を事前に防ぐための、フェールセーフ機能として利用できるようになっている。

排水系Ｄは、純水供給系Ｗと二流体ノズル９の水ヘッダ配管との接続部であるチーズ継手７に接続され、排水系Ｄの開口端部には電磁弁１０が設けられている。

以上述べた電磁弁１、４、８、１０、１１、２２、２８の開閉操作指令はノズル制御盤０１０により与えられ、電空レギュレータ１４、３１の設定値の設定はノズル制御盤０１０により行われ、またスピードコントローラ２１、２９の設定値の設定はノズル制御盤０１０により行われ、ノズル制御盤０１０には電空レギュレータ１４、３１で測定される現在の圧力値及び高水位計２６、３６と低水位計２８、３８の動作信号が入力されるようになっている。

ノズル制御盤０１０は、電源スイッチであるブレーカを投入する事で、始動時液体張り制御例えば始動時水張り制御と、噴霧開始制御と、液体供給制御例えば水供給制御と、噴霧停止制御と、排液制御例えば排水制御が全て自動で行われる。

以下、以上のような制御動作について、図５〜図１４を参照して説明する。

始めに、図５、図６を参照して始動時水張り制御について説明する。図５に示すように電空レギュレータ１４、３１の設定値が共に０ｋＰａに設定され、電磁弁１、４、８、２２、２８が開放状態となることから、加圧水供給系Ｗのポンプからの水ｗがバッファタンク３５内に供給されて水張りが開始される。水張りが所定時間継続すると、バッファタンク３５内が満杯になる。

バッファタンク３５内の満杯は、バッファタンク３５に設けられている高水位計３６が動作することで検知され、この後図６に示すように電空レギュレータ１４の設定値が２２２ｋＰａに、また電空レギュレータ３１の設定値が２４６ｋＰａに設定されると共に、電磁弁４、８、２２、２８が閉止状態にされ、かつ電磁弁１１は開放状態にされる。このとき、ノズル９には空気及び水が供給されてノズル９の噴霧動作が開始されると共に、電磁弁１が開放状態であることから加圧水供給系Ｗのポンプからの水ｗが給水タンク２５に供給される。この場合、電磁弁８は閉止状態でも電磁弁８の取付け流れ方向とは逆向きの流れのため、流れは止る事無く各ノズル９の加圧水供給系Ｗのヘッダ配管に加圧水が供給される。

この状態が所定時間継続すると、給水タンク２５が満杯になると、給水タンク２５に有するチャッキ弁２４の玉が浮かび、水の流れがせき止められることで給水源からの純水の供給が停止される。また、給水タンク２５が満杯になった時、チャッキ弁２４から水がリークしてせき止められなかった場合は、給水タンク２５に設けられている高水位計２６が動作することで、給水タンク２５の満杯状態が検知され、電磁弁１が閉止状態され、加圧水供給系Ｗのポンプからの水ｗの供給が停止される。このような動作は、バッファタンク３５に設けられている低位水位計３８が動作するまで、噴霧動作が継続され、低位水位計３８が動作すると電磁弁４が開放状態にされ、給水タンク２５内の水がバッファタンク３５に供給され、この動作は給水タンク２５に設けられている低位水位計２７が動作するまで継続され、この後電磁弁１、４、８、２２、２８が開放状態とされ、加圧水供給系Ｗのポンプからの水ｗがバッファタンク３５に供給され、バッファタンク３５が満杯になると、給水タンク２５に加圧水供給系Ｗのポンプからの水ｗが供給され、給水タンク２５が満杯になると加圧水供給系Ｗのポンプからの水ｗが供給停止される。

万一、高位水位センサ３６が故障して居て、液位を検知しない場合でもノズル９の噴霧動作が確実に行われるように、始動時水張り制御タイムを計測する機能が設けられ、始動時の水張り制御タイムアップ時間が例えば１２０秒以内に、高位水位センサ３６が液位を検知しない場合、始動時水張り制御タイムアップを発報して噴霧開始制御を開始するようになっている。

次に、図７〜図９を参照して噴霧開始制御を説明する。

図７は噴霧開始状態を説明するためのもので、電磁弁２２、４はいずれも閉止状態、電磁弁２８、８はいずれも閉止状態で、電磁弁１１は開放状態で、電空レギュレータ１４の設定値は３００ｋＰａに設定され、電空レギュレータ３１の設定値は約２９０＋５０ｋＰａとなるように設定されている。この状態で、ノズル９の噴霧開始時は、素早く加圧給水系Ｗの配管を水で満タンにするため、二流体噴霧に適した圧力＋５０ｋＰａで水を加圧する。

図８は、加圧給水系Ｗの配管の満水検知状態を示す図であり、電磁弁２２、４はいずれも閉止状態、電磁弁２８、８はいずれも閉止状態で、電磁弁１１は開放状態で、電空レギュレータ１４の設定値が３００ｋＰａに設定され、電空レギュレータ３１の設定値は２９０＋５０ｋＰａに設定されている。この状態で、加圧給水系Ｗの配管が水で満タンになると、加圧給水系Ｗの配管内の圧力の現在値が設定値に一致する。これを検知して、加圧給水系Ｗの配管内の圧力の現在値を本来の設定値に戻し、通常噴霧を開始する。

図９は、通常の噴霧中の状態を示すもので、電磁弁２２、４はいずれも閉止状態、電磁弁２８、８はいずれも閉止状態で、電磁弁１１は開放状態で、電空レギュレータ１４の設定値が３００ｋＰａに設定され、電空レギュレータ３１の設定値は約２９０ｋＰａに設定されている。この状態では、通常圧力でノズル９により噴霧が行われる。加圧給水系Ｗの配管内に気泡が残っていないので、この状態でノズル９の噴霧が停止しても、気泡の膨張による液だれは発生しにくい状態となっている。

図１０はノズル９が噴霧停止前でバッファタンク３５内の圧力開放中の状態を示しており、電磁弁２２、４はいずれも閉止状態、電磁弁２８、８はいずれも閉止状態で、電磁弁１１は開放状態で、電空レギュレータ１４の設定値は例えば３００ｋＰａに設定され、電空レギュレータ３１の設定値は０ｋＰａに設定されている。この状態で、ノズル９の噴霧を停止するためには、電空レギュレータ３１の設定値を０としてバッファタンク３５内の圧力を開放する。この場合、ヘッダ配管は、圧縮空気による逆圧で２００ｋＰａ程度の圧力がかかった状態になる。

図１１はノズル９が噴霧停止する直前でバッファタンク３５内の圧力開放中の状態を示しており、電磁弁２２、４はいずれも閉止状態、電磁弁２８、８はいずれも開放状態で、電磁弁１１は開放状態で、電空レギュレータ３１の設置値が０ｋＰａに設定されバッファタンク３５内の圧力の低下を確認して、電空レギュレータ１４の設置値が０ｋＰａに設定され、電空レギュレータ１４での計測圧力が１００ｋPa以下になった事を確認した時点で電磁弁２８、８はいずれも開放し最終的に圧縮空気の供給も停止される。この場合、水供給系の配管内は、圧縮空気の溜まりがないため、電磁弁２８、８の開放と同時に、負圧となり、各ノズル９に接続された配管内の水がバッファタンク３５側に重力で引込まれる。

最後に、図１２〜図１３を参照して排水制御を説明する。図１３は、ノズル制御盤０１０からの排水動作開始指令により、ノズル９を噴霧停止し、電磁弁１を閉止し、電磁弁１０、電磁弁２８、８はいずれも開放状態で、電磁弁１は開放状態にすると、同時に電空レギュレータ１４の設定値が０ｋＰａに設定され、電空レギュレータ３１の設定値が０ｋＰａに設定される。このようにすることにより、ノズル９の水用ヘッダと、バッファタンク３５内の水が重力による落下により外部に排水される。

この後、バッファタンク３５の低位水位計３８がオフとなった時点で図１２に示すように電磁弁２８、８はいずれも閉止し、電磁弁２２、４はいずれも開放状態とし、電空レギュレータ１４の設定値を約３５０ｋＰａに設定され、電空レギュレータ３１の設定値が０ｋＰａに設定され、圧縮空気ａの圧力により給水タンク２５内の水を排出し、給水タンク２５の低位水位計２７がオフした後例えば５秒後継続する。この場合、電空レギュレータ１４の設定値が約３５０ｋＰａに設定されているのは、電磁弁８からの水流入を防ぐためである。

給水タンク２５の低位計２７が動作した５秒後、電空レギュレータ３１の設定値が１００ｋＰａに設定され、電磁弁２２、４は閉止状態にすると、圧縮空気ａの圧力によりバッファタンク３５内の水を排出する。この動作は、バッファタンク３５の低位水位計３８がオフ後略１０秒継続される。

図１３は、排水制御が完了し、電空レギュレータ１４、３１の設定値が共に０ｋＰａに設定され、乾燥のため電磁弁１０、２８、８を例えば約１週間開放状態にする。

次に、図１４を参照して噴霧開始制御と、図１５を参照して噴霧停止制御を説明する。噴霧開始時は、図１４に示すように水圧の目標値を『空気圧目標値例えば３６０ｋＰａ』＋『噴霧開始時オフセット例えば４０ｋＰａ』の圧力として制御を行う。水圧の設定値がこの目標値例えば３００ｋＰａに対して、『噴霧開始制御完了判定圧力範囲例えば１０ｋＰａ』の値を引いた値より高い圧力になったタイミングで、本来の水圧目標値に目標値を変更して制御を行う。この制御により、噴霧開始時に速やかに水がノズル９まで行き渡り、素早く噴霧を開始することが可能となる。

噴霧停止時は、図１５に示すように電磁弁２８、８を閉じたままの状態で、先に水の圧力を降下させ、水の圧力が『エア停止許可圧力以下になったこと』を電空レギュレータ３１が確認し、空気圧の降下を始め、空気圧がバッファタンク３５の開放許可圧力以下となったタイミングで電磁弁２８、８を開放し、水のヘッダ配管内の圧力を負圧とすることで、液だれを防止することができる。この後、必要以上にヘッダ配管内の水がバッファタンク３５に流入することを防止するため、バッファタンク３５の開放時間経過後に電磁弁２８、８を閉止する。

図１６は、前述のノズル９の構成を説明するための図で、これは加圧給水系Ｗの終端側に配設されている水ヘッダユニットＷｕ及び空気ヘッダユニットＡｕを備えている。水ヘッダユニットＷｕは、ノズル側の水配管９ａと、水配管９ａの途中に複数個（ここでは４個）配設されたチーズ継手９ｂと、各チーズ継手９ｂにそれぞれ連結された水マニホールド９ｃと、各水マニホールド９ｃには複数個（ここでは６個）の水パイプ接続口具９ｉを備えている。

ノズル側の水配管９ａは、図１６の基準面に対して排水口側の電磁弁１０が配設されている端部側が、これとは反対側の端部に対して低くなるような勾配に形成されている。

これにより、水配管９ａの内部の水が重力により排出されるようになっている。

空気ヘッダユニットＡｕは、ノズル側の空気配管９ｅと、空気配管９ｅの途中に複数個（ここでは４個）の空気マニホールド９ｆと、各空気マニホールド９ｆには複数個（ここでは６個）の空気パイプ接続口具９ｋを備えている。各空気パイプ接続口具９ｋ及び各水パイプ接続口具９ｉには、それぞれ空気パイプ９ｈ及び水パイプ９ｇの一端部が接続され、各空気パイプ９ｈ及び水パイプ９ｇの他端部が、それぞれ先端にオリフィス（図示せず）が形成されたノズル本体９ｄに接続されている。

このように、ノズル側の水配管９ａの端部、すなわち排水口側の電磁弁１０が配設されている端部側が、低くなるような勾配となっているので、ノズル９の噴霧を停止する際に、システム内の水配管の水を排出することができ、特にノズル９の噴霧を長期間停止する際に有効である。

図１７は前述した液だれ防止制御を説明するためのタイミングチャートであり、図において（１）Ｐａは図４の圧縮空気供給系Ｐの空気圧力を示し、（２）Ｐｗは図４の給水供給系Ｗの水圧力を示し、（３）Ｐｈは図４のノズル９のノズルヘッドＨの水圧力を示している。

図１７のａは、ノズル９の噴霧停止動作開始時であり、電空レギュレータ３１の設定値は、２９０ｋＰａ→０ｋＰａとすることで、（２）Ｐｗが下がっていく。

図１７のｂは、（２）Ｐｗの圧力低下を確認する。（２）Ｐｗの設定値が１０ｋＰａより小さいかを確認した後、（１）Ｐａの現在値が３００ｋＰａ→０ｋＰａとし、圧縮空気Ｐａが降下していく。

図１７のｃは、（１）Ｐａの圧力低下を確認するための曲線である。（１）Ｐａの設定値が１５０ｋＰａより小さいかを確認した後、電磁弁２８、８を開放し、大気圧とする。

図１７のｄは、電磁弁２８、８の開放後、２秒経過したとき、電磁弁２８、８を閉止状態にし、バッファタンク３５の内部への水の流れ込みを止める。

図１７のｅは、（２）Ｐｗによるヘッダへの水の圧力供給が断たれ、徐々に（３）Ｐｈが低下していく。配管内の残圧が無くなると、（１）Ｐａによる逆圧だけが残り、一定圧力となる。

図１７のｆは、ノズル９の噴霧再開を示している。

なお、電磁弁８としては、パイロット型電磁弁を使用しているので、次のような効果がある。すなわち、ノズル９の通常噴霧中には、電磁弁８が閉止状態であるが、電磁弁８に表示されている→は、ヘッダ→バッファタンク３５の方向であるため、給水供給系Ｗのバッファタンク３５に対して水の供給が可能となる。ここで、電磁弁８として直動型の電磁弁を使用した場合、１回の噴霧発停止に対して、２回の開閉動作が必要になることと、電磁弁２８と、独立した二つの電磁弁指令用デジタル出力が必要となるため、パイロット型電磁弁８を使用している。

以上述べた実施形態によれば、前述したように手軽に液だれ防止を実現できる。また、システム運用休止時や、再開時に、自動的にシステムの水張りと、排水を行い、残水の凍結による部品の破損や、残水の劣化による菌の繁殖等の問題を気にせずに、年間を通じて手間をかけずに安心して噴霧を行うことができる。また、必要な噴霧量に応じてノズル９の数を調節するため、無駄な圧縮気体の消費量を抑えることができる。

以上述べた実施形態は、噴霧中に、圧縮気体供給系例えば圧縮空気供給系に空気の気泡が残らないようにする構成、例えばヘッダユニット全体に、鉛直上向きに凸型部分を作らないような構成とすることが望ましい。

前述の実施形態では、二流体ノズル９として、逆圧方式のノズルを例にあげたが、逆圧方式でないノズル、具体的には圧縮気体の圧力が加圧液体供給系に影響せず、加圧液体供給系の加圧液体を加圧しなくとも、加圧液体供給系に圧縮気体が逆流しない特性を有する二流体ノズルを使用してもよい。

０１…クリーンルーム、０２…半導体製造装置、０３…空調機、０４…冷却コイル、０５…加熱コイル、０６…ノズルコイルユニット、０７…ファン、０８…蒸気加湿ユニット、０９…空調制御盤、０１０…ノズル制御盤、０１１…比例制御弁、０１２…比例制御弁、０１３…比例制御弁、１…純水系一次電磁弁、２…チャッキ弁、３…給水タンクチーズ継手、４…給水タンク下部側電磁弁、５…チャッキ弁、６…バッファタンクチーズ継手、７…ノズルチーズ継手、８…電磁弁、９…二流体ノズル、１１…空気系一次電磁弁、１２…空気系チーズ継手、１３…チーズ継手、１４…電空レギュレータ、２１…スピードコントローラ、２２…給水タンク上部側三方電磁弁、２３…給水タンクチーズ継手、２４…チャッキ弁、２５…給水タンク、２７…低液位センサ、２８…電磁弁、２９…継手、３１…水専用電空レギュレータ、３２…チーズ継手、３３…チャッキ弁、３４…給水チーズ継手、３５…バッファタンク、３６…満液センサ、３７…給水チーズ継手、３８…液体低位センサ、４１…比例制御弁、４２…二方電磁弁、４３…電磁弁、１００…本案の装置。

Claims (6)

1. 加圧液体供給系からの加圧液体及び圧縮気体供給系からの圧縮気体を、二流体ノズルに供給して、これで得られる霧化流体を、必要とする箇所に噴射可能な二流体噴霧装置において、
   前記二流体ノズルの噴霧動作時に、前記圧縮気体供給系からの圧縮気体の圧力を、前記加圧液体供給系に印加できるようにすると共に、前記圧縮気体供給系からの圧縮気体により前記二流体ノズルに供給する液体の圧力を所望の値に制御するものであって、前記加圧液体供給系の内部の加圧液体の残量が不足したときに、補給液体を確保する液体補給系からの補給液体を、前記圧縮気体供給系の圧縮気体を用いて、前記加圧液体供給系の加圧液体より高い圧力として前記加圧液体供給系に供給する液体圧力制御手段を設け、前記加圧液体供給系の加圧液体の供給圧力を一定に保ちながら、連続的に噴霧することが可能である二流体噴霧装置に於いて、
   前記二流体ノズルの噴霧動作を停止させる際に、前記二流体ノズルを構成している液体ヘッダ配管内の加圧液体の圧力を外部に開放すると共に、前記液体ヘッダ配管内の液体をサイフォンの原理で引き込むことにより、前記二流体ノズルからの液だれを防止する手段と、
   を備えたことを特徴とする二流体噴霧装置。
2. 前記二流体ノズルとして、圧縮気体の圧力が加圧液体供給系に影響し、加圧液体供給系の加圧液体を加圧しないと、加圧液体供給系に圧縮気体が逆流する特性を持った二流体ノズルを使用したことを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。
3. 前記二流体ノズルとして、圧縮気体の圧力が加圧液体供給系に影響し、加圧液体供給系の加圧液体を加圧しないと、加圧液体供給系に圧縮気体が逆流する特性を持った二流体ノズルを使用した二流体噴霧装置に於いて、噴霧開始時に、前記二流体ノズルに供給する液体の目標圧力を、二流体噴霧に適した圧力より高い圧力とすることで、前記加圧液体供給系配管内に残留している気体が押出され、前記加圧液体供給系配管内が液体で満たされたことを前記加圧液体供給系配管内圧力が実際に高くなったことで確認した後、前記二流体ノズルに供給する液体の目標圧力を二流体噴霧に適した圧力に設定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。
4. 噴霧運転終了後に、自動制御により装置内の液体を排出し、また、噴霧を再開する際には、自動制御により装置内に噴霧制御を行うために必要な量の液体を導入する機能を具備する事により、装置内に残留した液体が腐敗する事による衛生面の問題か、劣化する事による機能面の問題か、凍結して膨張する事で配管部材が損傷する事を回避することを可能としていることを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。
5. 前記加圧液体供給系と接続される前記二流体ノズルを構成している液体ヘッダ配管の一端側に排水口を形成し、この排水口が低くなるような勾配を形成し、前記二流体ノズルの噴霧を停止する際に、前記配管内の加圧液体が重力により排水できるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。
6. 前記加圧液体供給系と接続される前記二流体ノズルを構成している液体ヘッダ配管内に、前記二流体ノズルの噴霧を停止する際に、前記圧縮気体供給系の圧縮気体の圧力を前記加圧液体供給系の加圧液体に加えて、前記加圧液体を排出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。

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