JP6463569B1 - アイソレーターシステム - Google Patents
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Abstract
Description
例えばGBの前面には、操作空間に向けて挿入されたグローブが接続され、このグローブに作業者が腕を挿入し、操作空間内での内部操作を行う。
GB内を負圧に保つ手法として、特許文献1、2にはGBの内外の差圧を検出した結果に基づいて、GB内の強制排気を行う強制排気手段(特許文献1)や排気系に設けられた排気弁(特許文献2)の制御を行う技術が記載されている。
しかしながら、差圧の検出に基づく制御を実現するにあたっては、GB内外の差圧を高感度で検出し、応答性の良好な圧力調整弁を複数、設ける必要がある(特許文献1:圧力センサ41、42、第1の開閉弁13、第2の開閉弁22、特許文献2:差圧計16、負圧計18、給気弁22、排気弁26、バイパス弁32)。このため、GBの圧力制御機構が大掛かりとなり、装置コストが上昇する要因ともなる。
この結果、GBが配置されている操作室内が急激に減圧雰囲気となる圧力変動が発生してしまい、操作室が隣接するエリアに対する室間の差圧を適切に維持できなくなるおそれもある。
前記グローブボックスに気体を取り込むための吸気口と、
前記グローブボックス内の気体の排気を行うための排気管に接続された排気口と、
前記排気口から排気管へ排気される気体の排気流量を、前記吸気口に設けられた差圧形成部により、当該操作空間とグローブボックスの外部との間に予め設定した差圧を生じさせることが可能な排気流量に調節する流量調節機構と、を備えることを特徴とする。
(a)前記排気流量は、グローブボックスからの前記操作部の脱落が発生した場合に、当該グローブボックスに形成される破損開口を通過する気体が、予め設定された最低風速以上の風速で流れ込むように設定されていること。または、前記排気流量は、前記予め設定した差圧を生じさせることが可能な排気流量に、グローブボックスの内容積が減少する場合の変動速度に相当する排気流量を加算した排気流量に設定されていること。
(b)前記差圧形成部は、フィルターであること。または、前記差圧形成部は、差圧調整弁であること。
(c)前記グローブボックスは外部からの気体の給気量が制限された操作室内に設けられ、前記吸気口は前記操作室内より気体を取り込み、前記排気管は、前記操作室の外部へ向けてグローブボックス内の気体の排気を行うこと。また、前記グローブボックスは操作室内に設けられ、前記排気管は、前記操作室の外部へ向けてグローブボックス内の気体の排気を行い、前記流量調節機構は、当該操作室の外部に設けられていること。
前記吸気口を備え、前記バッファー空間に対してバッファー用気体を供給するバッファー側気体供給部と、を備えたこと。
(e)(d)において、前記バッファー側気体供給部は、前記操作空間を構成するグローブボックスからの前記操作部の脱落により破損開口が形成されたとき、前記バッファー用気体の供給を停止することにより、当該破損開口を通過する気体が予め設定された最低風速以上の風速で流れ込むようにする供給停止機構を備えること。さらに、前記供給停止機構は、前記破損開口が形成された場合に、前記操作空間とグローブボックスの外部との差圧を測定するために設けられた差圧測定部により測定された前記差圧が、予め設定した大きさの負圧まで達したら、前記バッファー用気体の供給を停止すること。
(f)(d)において、前記操作空間に操作空間用気体を供給する操作空間側気体供給部と、前記連通口に儲けられたフィルターと、を備え、前記バッファー用気体は大気であり、前記操作空間用気体は不活性ガスであることと、前記操作空間側気体供給部から供給される操作空間用気体の流量は、当該操作空間用気体が前記フィルターを通過する際に生じる圧力損失よりも、前記バッファー用気体が、前記バッファー側気体供給部の差圧形成部を通過する際に生じる圧力損失の方が大きくなる流量に設定されていること。
(h)(g)において、前記排気管は、前記排気口に接続され、前記グローブボックスの移動に伴って走行路に沿って移動する室内側排気管部と、複数の前記反応容器に対応して複数箇所に設けられ、前記グローブボックスを反応容器に接続した状態で、前記室内側排気管部の末端部を着脱自在に構成された接続ポート部が前記操作室の天井部に設けられると共に、当該接続ポート部から天井部の上面側に延伸された室外側排気管部と、を備えること。
GB11は、例えば金属製の筐体の前面に、ガラス製のパネル部(不図示)を設けた構造となっていて、外部空間から隔離された操作空間10を形成する。
前記グローブ14に加えて、GB11に設けられる操作部の他の例として、例えば操作空間10の側面に、GB11における物の搬入出を行うための搬入出バッグが取り付けられるバッグインポートを備えていてもよい(搬入出バッグ、バッグインポートは不図示)。
吸気口12には、本実施の形態の差圧形成部を構成するフィルター121が設けられている。差圧形成部(フィルター121)は、GB11の内部(操作空間10)と外部(操作室3)との間に予め設定された差圧を生じさせる機能を有する。
例えば排気管21は、操作室3の天井部31を貫通して操作室3の外部へ延伸され、排気ファンなどからなる不図示の排気機構に接続されている。
1つ目の観点としては、吸気口12に設けられた差圧形成部であるフィルター121にて、予め設定された差圧を生じさせる目標流量である。
このとき、吸気口12に差圧形成部であるフィルター121を設けると、フィルター121にて差圧が生じ、操作室3内の圧力よりも、操作空間10内の圧力の方が低い負圧の状態を維持することができる。
前記フィルター121にて生じさせる差圧の一例として、50〜200Paの範囲内の100Paの差圧(パーティクルの捕集などにより差圧が増大する前の初期値)が生じるように目標流量の設定を行う場合を例示することができる。なお、目標流量は、操作空間10の容積や吸気口12の開口面積などによって変化するので、一概に特定することは困難である。
例えば金属製の筐体からなるGB11の場合は、GB11の前面に取り付けられるグローブ14がその取り付け口から脱落したり、GB11の側面に設けられたバッグインポートから搬入出バッグが外れたりして、比較的大きな開口(破損開口110)が形成される可能性もある。
そこで、このような破損開口110が形成された場合であっても、排気口13を介して破損開口110内の気体の排気を継続することにより、操作室3側から操作空間10内に向けて、所定の最低風速以上の速さで流れ込む気流が形成されるように目標流量を設定してもよい。
なお、グローブ14やバッグインポートの脱落のように、最も大きな破損開口110が発生するおそれのある事象を想定して排気流量を設定しておくことにより、より小さな破損開口110が発生する事象が発生した場合であっても、当該破損開口110に流れ込む気体の流速を所定の最低風速以上に保つことができる。
そこで操作空間10の内容積の変化を伴う内部操作を想定し、当該内容積の変化速度よりも大きな排気流量を目標流量として設定することにより、内部操作に起因する操作空間10内の圧力上昇を抑えることができる。
内部操作の実施にあたっては、流量調節機構22により、排気流量の調節を行いながら、原材料の投入などが行われる反応容器4の受入管41に投入管15を接続し、外部から隔離された操作空間10を形成する(図1)。このとき、受入管41を介して反応容器4との間の気体の出入りが発生する場合は、当該気体の出入りを踏まえて排気風量の調節を行ってもよい。操作空間10の形成に伴い、操作室3内の気体が吸気口12を介して操作空間10内に取り込まれると共に、フィルター121にて予め設定した差圧が生じることにより、操作空間10内は操作室3に対して負圧の状態に保たれる。
このとき、当該内部操作が操作空間10の内容積の変動を伴うものであったとしても、排気口13からの気体の排気流量が、操作空間10内を負圧に保つ既述の排気流量に、当該内容積が減少する場合の変動速度に相当する排気流量を加算した排気流量に設定されていることにより、操作空間10内を負圧の状態に維持することができる。
ここで排気流量は、例えば流量調節機構22の二次側の圧力が一定に保たれているとき、操作室3と流量調節機構22の二次側との圧力差と各フィルター121、131や排気管21、流量調節機構22にて生じる圧力損失とがバランスする排気流量となっている。
この結果、破損開口110を介して流れ込む気体の流速を所定の最低風速(例えば0.5m/s)に維持し、操作空間10内で取り扱っている物質の流出を抑えることができる。
但し、操作室3の外部に排気管21を延伸することは必須の要件ではない。例えば図4に示すように、操作室3内に設けた排気ファン23に排気管21を接続し、排気口13から排気された気体を操作室3に戻す構成を採用してもよい。
GB11は、仕切り部材18によってその内部が操作空間10とバッファー空間10aとに仕切られている一方、これら操作空間10とバッファー空間10aとの間は、連通口181を介して連通している。本例において、仕切り部材18には、フィルター182が設けられ、操作空間10内の取り扱い物質がバッファー空間10a側に進入しないようになっている。
例えば操作空間側気体供給部17は、窒素貯留部や流量調節部を含む窒素ガス供給部171と、開閉弁172が介設された窒素ガス供給管173とを含み、窒素ガス供給管173の末端部が操作空間10内に挿入されている。
吸気口12、供給停止機構161は、バッファー空間10aにバッファー用気体(本例では空気)を供給するバッファー側気体供給部16に相当する。
なお、コントローラー162は、必ずしも開度調整機能を備える必要はない。また、圧力を調整する手動ダンパーと、閉止だけを行う蓋を用いてバッファー用気体の取り込みを停止してもよい。これとは反対に、手動でダンパーの開度調整を行い、当該ダンパーの閉止動作だけは自動で行う構成を採用してもよい。
内部操作の実施にあたっては、流量調節機構22により、排気流量の調節を行いながら、反応容器4の受入管41に投入管15を接続し、外部から隔離された操作空間10を形成する(図5)。次いで、操作空間側気体供給部17より予め設定した流量の不活性ガスを導入し、操作空間10内を不活性ガス雰囲気とする。
この結果、破損開口110を介して流れ込む気体の流速が所定の最低風速(例えば0.5m/s)に維持され、操作空間10内で取り扱っている物質の流出を抑えることができる。
また、操作空間側気体供給部17を設けて操作空間用気体を供給することも必須ではなく、操作空間10内には気体の導入を行わない構成としてもよい。
図7に示す例では、既述の受入管41を含む各反応容器4の上部側が操作室3内に挿入された状態で、複数の反応容器4が並べて配置されている。
上記構成により、GB11は走行路51に沿って操作室3内を自由に移動させることが可能となっている(図7)。
この結果、GB11側の室内側排気管部211は、吊り下げ支持部53に支持されたGB11と共に、操作室3内を移動することができる。
さらに、操作室3の天井部には、各室外側排気管部212に対して、室内側排気管部211の末端部を着脱することが可能な接続ポート部213が配置されている。
また、室外側排気管部212の下流側に設けられる排気機構を共通化することなどにより、排気ファンなどの電動機を複数台設ける必要がなく、電動機の切り替えが不要となるメリットもある。
10a バッファー空間
11 グローブボックス(GB)
110 破損開口
12 吸気口
121 フィルター
122 差圧調整弁
13 排気口
14 グローブ
22 流量調節機構
3 操作室
4 反応容器
41 受入管
Claims (4)
- 内部操作を実施するためのグローブを含む操作部を備え、外部から隔離された操作空間を構成するグローブボックスと、
前記グローブボックスに気体を取り込むための吸気口と、
前記グローブボックス内の気体の排気を行うための排気管に接続された排気口と、
前記排気口から排気管へ排気される気体の排気流量を、前記吸気口に設けられた差圧形成部により、当該操作空間とグローブボックスの外部との間に予め設定した差圧を生じさせることが可能な排気流量に調節する流量調節機構と、
前記グローブボックス内を、前記操作空間と、前記排気口が形成されたバッファー空間とに仕切ると共に、これら操作空間とバッファー空間とを連通させる連通口が形成された仕切り部材と、
前記吸気口を備え、前記バッファー空間に対してバッファー用気体を供給するバッファー側気体供給部と、を備え
前記バッファー側気体供給部は、前記操作空間を構成するグローブボックスからの前記操作部の脱落により破損開口が形成されたとき、前記バッファー用気体の供給を停止することにより、当該破損開口を通過する気体が予め設定された最低風速以上の風速で流れ込むようにする供給停止機構を備えることを特徴とするアイソレーターシステム。 - 前記供給停止機構は、前記破損開口が形成された場合に、前記操作空間とグローブボックスの外部との差圧を測定するために設けられた差圧測定部により測定された前記差圧が、予め設定した大きさの負圧まで達したら、前記バッファー用気体の供給を停止することを特徴とする請求項1に記載のアイソレーターシステム。
- 内部操作を実施するためのグローブを含む操作部を備え、外部から隔離された操作空間を構成するグローブボックスと、
前記グローブボックスに気体を取り込むための吸気口と、
前記グローブボックス内の気体の排気を行うための排気管に接続された排気口と、
前記排気口から排気管へ排気される気体の排気流量を、前記吸気口に設けられた差圧形成部により、当該操作空間とグローブボックスの外部との間に予め設定した差圧を生じさせることが可能な排気流量に調節する流量調節機構と、
前記グローブボックス内を、前記操作空間と、前記排気口が形成されたバッファー空間とに仕切ると共に、これら操作空間とバッファー空間とを連通させる連通口が形成された仕切り部材と、
前記吸気口を備え、前記バッファー空間に対してバッファー用気体を供給するバッファー側気体供給部と、
前記操作空間に操作空間用気体を供給する操作空間側気体供給部と、
前記連通口に設けられたフィルターと、を備え、
前記バッファー用気体は大気であり、前記操作空間用気体は不活性ガスであることと、
前記操作空間側気体供給部から供給される操作空間用気体の流量は、当該操作空間用気体が前記フィルターを通過する際に生じる圧力損失よりも、前記バッファー用気体が、前記バッファー側気体供給部の差圧形成部を通過する際に生じる圧力損失の方が大きくなる流量に設定されていることと、を特徴とするアイソレーターシステム。 - 内部操作を実施するためのグローブを含む操作部を備え、外部から隔離された操作空間を構成するグローブボックスと、
前記グローブボックスに気体を取り込むための吸気口と、
前記グローブボックス内の気体の排気を行うための排気管に接続された排気口と、
前記排気口から排気管へ排気される気体の排気流量を、前記吸気口に設けられた差圧形成部により、当該操作空間とグローブボックスの外部との間に予め設定した差圧を生じさせることが可能な排気流量に調節する流量調節機構と、
各々、前記グローブボックスと接続自在な複数の反応容器が配置された操作室内に、これら反応容器の並び方向に沿って延伸されると共に、各反応容器の上方側に配置された走行路と、
前記走行路に支持された状態で、当該走行路に沿って移動自在に設けられた走行体と、
前記走行体から、前記グローブボックスを吊り下げ支持するための吊り下げ支持部と、を備え、
前記排気管は、前記排気口に接続され、前記グローブボックスの移動に伴って走行路に沿って移動する室内側排気管部と、複数の前記反応容器に対応して複数箇所に設けられ、前記グローブボックスを反応容器に接続した状態で、前記室内側排気管部の末端部を着脱自在に構成された接続ポート部が前記操作室の天井部に設けられると共に、当該接続ポート部から天井部の上面側に延伸された室外側排気管部と、を備えることを特徴とするアイソレーターシステム。
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