JP6337854B2 - 二流体噴霧装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、二流体噴霧装置及びその制御方法に関する。

例えばクリーンルームに適用される二流体噴霧装置が種々開発されている。

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

しかしながら、従来の二流体噴霧装置では、以下のような問題点がある。例えば特許文献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が、この方法では、以下に述べるような問題点がある。

（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。

特許文献２では、一つの玉に取付けることの出来るノズルは4個までである上に、集中的にしか配置できず、玉のコストや、設置性が困難な点等に問題があった。

特許文献３では、液体配管に大量にエアが入るため、水系配管中の殆ど全ての水をバッファタンクに戻さなくては、ノズルへのエアの供給を停止した時に、水系配管内の圧縮空気が膨張する事で、システム内の様々な場所で僅かに残った水が押出され、液だれが発生してしまうと言う問題があった。

本実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、二流体ノズルの噴霧動作を停止した際に生ずる、液だれを手軽に防止できる二流体噴霧装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

実施形態は、以下のように構成されている。

すなわち、加圧液体を供給する液体供給手段と、前記液体供給手段からの加圧液体を、液体供給側と液体排出側に分液する分液部を有し、前記液体排出側に分液された加圧液体を排液配管の排液部に排出可能で、かつ前記分液部と前記排液配管の接続部との間に形成され前記接続部の端部の高さが、前記分液部より垂直方向の高さより高い位置に延びる液体立ち上がり部を有する液体配管と、圧縮気体を供給停止可能な気体供給手段と、
前記気体供給手段からの圧縮気体及び前記分液部からの加圧液体を供給して得られる霧化流体を、所望の位置に噴霧する二流体ノズルと、前記液体配管であって前記分液部と前記液体供給手段との間に設けられ、加圧液体を供給停止する液体供給停止弁と、前記液体配管であって前記液体立ち上がり部と前記分液部の間に設けられ、前記排液配管内の液体を排液する際に開放状態とし、前記二流体ノズルの次回の噴霧動作が開始されるまで開放状態とする排液弁と、前記液体配管であって前記分液部と前記二流体ノズルが接続される部分と、前記分液部と、前記排液弁と、前記液体立ち上がり部とを含む配管経路の総称であって、前記液体供給停止弁及び前記排液弁を開放状態として前記液体供給手段からの加圧液体を供給したとき、前記配管経路に自然に前記加圧液体が残る貯液機構とを具備し、前記二流体ノズルは前記貯液機構のうちの垂直方向の高さが前記液体立ち上がり部の最上部より高い位置に配置され、前記二流体ノズルの噴霧動作が停止した際に前記二流体ノズルからの液だれが生じないようにした二流体噴霧装置である。

本実施形態によれば、二流体ノズルの噴霧動作を停止した際に生ずる、液だれを手軽に防止できる。

本実施形態が適用されるシステムの概要を説明するための図。 本実施形態の二流体噴霧装置を説明するための概略構成図。 本実施形態の二流体噴霧装置の制御方法を説明するためのタイムチャート。

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、以下に述べる本実施形態の二流体噴霧装置１００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は本実施形態の二流体噴霧装置の概略構成を説明するための図であり、これは以下に述べる加圧液体供給系Ｗと、圧縮気体供給系Ａと、二流体ノズル９を備えている。

加圧液体供給系Ｗは、加圧液体を供給する液体供給手段例えば液体供給源１と、液体供給源１からの加圧液体を、液体供給側と液体排出側に分液する分液部２を有し、液体排出側に分液された加圧液体を排液配管３の排液部に排出可能で、かつ分液部２と排液配管３の接続部１１との間に形成され接続部１１の端部の高さが、分液部２より垂直方向の高さより高い位置に延びる液体立ち上がり部４を有する液体配管５を備えている。そして、液体配管５であって分液部２と液体供給源１との間に設けられ、加圧液体を供給停止する液体供給停止弁１０と、液体配管５であって液体立ち上がり部４と分液部２の間に設けられ、排液配管３内の液体を排液する際に開放状態とし、後述する二流体ノズル９の次回の噴霧動作が開始されるまで開放状態とする排液弁７と、液体配管５であって分液部２と二流体ノズル９が接続される接続部１２と、分液部２と、排液弁７と、液体立ち上がり部４とを含む配管経路の総称であって、液体供給停止弁１０及び排液弁７を開放状態として液体供給源１からの加圧液体を供給したとき、配管経路に自然に加圧液体が残る貯液機構８とを具備している。

圧縮気体供給系Ａは、圧縮気体を供給停止可能な気体供給手段例えば気体供給源６と、気体供給源６からの圧縮気体を気体配管１２を介し、気体配管１２に圧縮機ＣＰと、圧縮気体を供給停止する気体供給停止弁０２１を備えている。

二流体ノズル９は、気体配管１２からの圧縮気体及び液体配管５からの加圧液体を供給して得られる噴霧流体を所望の空間に噴霧するものである。

このような構成のものにおいて、二流体ノズル９は貯液機構８のうちの垂直方向の高さが液体立ち上がり部の最上部より高い位置に配置され、二流体ノズル９の噴霧動作が停止した際に二流体ノズル９からの液だれが生じないようになっている。

具体的には、その制御方法は、以下のように行う。二流体ノズル９は貯液機構８のうちの垂直方向の高さが液体立ち上がり部４の最上部より高い位置に配置され、図３に示すように排液弁７は二流体ノズル９の噴霧動作停止時に開放状態とし、これを二流体ノズル９の次回の噴霧動作が開始されるまで開放状態とするようにした二流体噴霧装置の制御方法である。

以上述べた実施形態によれば、特に逆圧を有する二流体ノズル９を複数用いた噴霧装置に於いて、二流体ノズル９の噴霧動作を停止した際に生ずる、液だれを手軽に防止できる二流体噴霧装置及び二流体噴霧装置の制御方法を提供できる。

以上述べた実施形態によれば、本出願人が先に出願したE10696JP01を実用化する上で問題となる点を改善できる。その問題点は具体的には、排水弁を開放していると、水ヘッダ内の水が全て排水されてしまう為、必要以上に水を消費してしまう為、排水弁を閉める必要が有った。この際、排水弁を閉めた時、長さの異なる立下り配管が有り、どこかに水が残っていると、水がノズルから流れ出す事が有るため、立上り配管を作らない様な配管構造にするか、水ヘッダ内の水がほぼ全量排出されるまで排水弁を開放する必要が有った。このため、長い距離にノズルを配置する場合、ノズルからある程度の距離の範囲内に液体マニホールドを配置する必要が有った。

以上述べた実施形態は、以下のように変形して実施できる。すなわち、貯液機構８の少なくとも液体立ち上がり部４の内部容積を可変できるように構成してもよい。また、貯液機構８の液体立ち上がり部４は、可撓性を有する材料で構成してもよい。さらに、二流体ノズル９は、加圧液体を供給せずに圧縮気体だけを供給すると、液体供給源１の液体経路に圧縮気体の圧力が影響して伝わると共に、圧縮気体が液体供給源１に本来加圧液体が流れる方向と逆方向に流れ込む特性を持ったものを使用してもよい。

また、貯液機構８の液体立ち上がり部４の直径を２５ｍｍ以下にすることが望ましい。

貯液機構８の液体立ち上がり部４は、貯液機構８内の加圧液体を排出する際に表面張力が作用するようにしてもよい。

前述の二流体噴霧装置の制御方法において、貯液機構８の排液が十分に行われたとき、液体配管５内で液位が均衡状態になった後は、排液弁７を閉止状態にしてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…液体供給源、２…分液部、３…排液配管、４…液体立ち上がり部、５…液体配管、６…気体供給源、７…排液弁、８…貯液機構、９…二流体ノズル、１０…液体供給停止弁、１１、１２…接続部。

Claims (8)

1. 加圧液体を供給する液体供給手段と、
   前記液体供給手段からの加圧液体を、液体供給側と液体排出側に分液する分液部を有し、前記液体排出側に分液された加圧液体を排液配管の排液部に排出可能で、かつ前記分液部と前記排液配管の接続部との間に形成され前記接続部の端部の高さが、前記分液部より垂直方向の高さより高い位置に延びる液体立ち上がり部を有する液体配管と、
   圧縮気体を供給停止可能な気体供給手段と、
   前記気体供給手段からの圧縮気体及び前記分液部からの加圧液体を供給して得られる霧化流体を、所望の位置に噴霧する二流体ノズルと、
   前記液体配管であって前記分液部と前記液体供給手段との間に設けられ、加圧液体を供給停止する液体供給停止弁と、
   前記液体配管であって前記液体立ち上がり部と前記分液部の間に設けられ、前記排液配管内の液体を排液する際に開放状態とし、前記二流体ノズルの次回の噴霧動作が開始されるまで開放状態とする排液弁と、
   前記液体配管であって前記分液部と前記二流体ノズルが接続される部分と、前記分液部と、前記排液弁と、前記液体立ち上がり部とを含む配管経路の総称であって、前記液体供給停止弁及び前記排液弁を開放状態として前記液体供給手段からの加圧液体を供給したとき、前記配管経路に自然に前記加圧液体が残る貯液機構とを具備し、
   前記二流体ノズルは前記貯液機構のうちの垂直方向の高さが前記液体立ち上がり部の最上部より高い位置に配置され、前記二流体ノズルの噴霧動作が停止した際に前記二流体ノズルからの液だれが生じないようにしたことを特徴とする二流体噴霧装置。
2. 前記貯液機構の少なくとも前記液体立ち上がり部の内部容積を可変できるように構成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. 前記貯液機構の前記液体立ち上がり部は、可撓性を有する材料で構成したことを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。
4. 前記二流体ノズルは、前記加圧液体を供給せずに前記圧縮気体だけを供給すると、前記液体供給手段の液体経路に前記圧縮気体の圧力が影響して伝わると共に、前記圧縮気体が前記液体供給手段に本来前記加圧液体が流れる方向と逆方向に流れ込む特性を持ったものであることを特徴とする請求項１に記載の二流体噴霧装置。
5. 加圧液体を供給する液体供給手段と、
   前記液体供給手段からの加圧液体を、液体供給側と液体排出側に分液する分液部を有し、前記液体排出側に分液された加圧液体を排液配管の排液部に排出可能で、かつ前記分液部と前記排液配管の接続部との間に形成され前記接続部の端部の高さが、前記分液部より垂直方向の高さより高い位置に延びる液体立ち上がり部を有する液体配管と、
   圧縮気体を供給停止可能な気体供給手段と、
   前記気体供給手段からの圧縮気体及び前記分液部からの加圧液体を供給して得られる霧化流体を、所望の位置に噴霧する二流体ノズルと、
   前記液体配管であって前記分液部と前記液体供給手段との間に設けられ、加圧液体を供給停止する液体供給停止弁と、
   前記液体配管であって前記液体立ち上がり部と前記分液部の間に設けられ、前記排液配管内の液体を排液する際に開放状態とする排液弁と、
   前記液体配管であって前記分液部と前記二流体ノズルが接続される部分と、前記分液部と、前記排液弁と、前記液体立ち上がり部とを含む配管経路の総称であって、前記液体供給停止弁及び前記排液弁を開放状態として前記液体供給手段からの加圧液体を供給したとき、前記配管経路に自然に前記加圧液体が残る貯液機構とを具備した二流体噴霧装置において、
   前記二流体ノズルは前記貯液機構のうちの垂直方向の高さが前記液体立ち上がり部の最上部より高い位置に配置され、前記排液弁は前記二流体ノズルの噴霧動作停止時に開放状態とし、これを前記二流体ノズルの次回の噴霧動作が開始されるまで開放状態とするようにした二流体噴霧装置の制御方法。
6. 前記貯液機構の排液が十分に行われたとき、前記液体配管内で液位が均衡状態になった後は、前記排液弁を閉止状態にすることを特徴とする請求項５に記載の二流体噴霧装置の制御方法。
7. 前記貯液機構の液体立ち上がり部の直径を２５ｍｍ以下にすることを特徴とする請求項１記載の二流体噴霧装置。
8. 前記貯液機構の液体立ち上がり部は、前記貯液機構内の加圧液体を排出する際に表面張力が作用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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