JP5355083B2 - チャンバへ計量された液体を注入する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は一般に液体を計量する方法および装置に関し、特に蒸発システムに供給される液体汚染除去剤を計量する方法および装置に関し、典型的には蒸発システムで生成され蒸発した汚染除去剤が汚染除去プロセスで使用される。

一般に気相の汚染除去システム（例えば、高真空滅菌）において、貯蔵槽または他の容器から、蒸発が起こる蒸発器または汚染除去チャンバ内に供給される液体汚染除去剤は計量される。この点については、チャンバ内が高真空にされ、次いで計量された液体汚染除去剤が吸引され、そこの高真空下で蒸発する。汚染除去剤を確実に有効かつ効率的にするため、液体汚染除去剤は正確で再生可能に測定された量で計量する必要がある。

液体汚染除去剤を計量する従来技術による解決法は、システム内の異なる位置において電子バランス、真空にする多数のポンプまたは外部の圧力源のような構成要素が必要となるため複雑となりコストがかかる。

蒸発チャンバへ計量された液体汚染除去剤を供給する簡単でコストのかからない解決法が必要となる。

本発明によれば、チャンバに供給される所定量の液体汚染除去剤を計量するシステムが提供される。このシステムは真空源と、液体汚染除去剤供給源と、液体汚染除去剤を貯蔵する貯蔵器と、所定量の液体汚染除去剤をチャンバに注入する注入手段とを備え、前記真空源は、前記貯蔵器、前記注入手段、および前記チャンバに流体連絡することが可能であり、前記真空源が、前記液体汚染除去剤供給源と流体連絡した前記貯蔵器に流体連絡することにより、前記液体汚染除去剤が前記液体汚染除去剤供給源から前記貯蔵器へ供給され、前記真空源が、前記貯蔵器と流体連絡した前記注入手段に流体連絡することにより、前記液体汚染除去剤が前記貯蔵器から前記注入手段へ供給され、前記真空源が、前記チャンバに流体連絡することにより、前記チャンバ内が真空にされ、前記注入手段が前記真空源により真空にされた前記チャンバに流体連絡することにより、前記注入手段から前記チャンバに供給される前記液体汚染除去剤が計量される。

本発明の別の側面によれば、チャンバに供給される所定量の液体汚染除去剤を計量する方法が提供される。この方法には、貯蔵器を液体汚染除去剤供給源および真空源に流体連絡させることで液体汚染除去剤を液体汚染除去剤供給源から貯蔵器に移動させる工程と、貯蔵器を注入手段に流体連絡させ、かつ注入手段を前記真空源に流体連絡させることで液体汚染除去剤を貯蔵器から注入手段に移動させる工程と、注入手段を前記真空源によって真空にされたチャンバに流体連絡させることで注入手段からチャンバへ供給される液体汚染除去剤を計量する工程とが含まれる。

本発明の利点は、１つの真空ポンプを有効に使用してシステム内の流体を吸引する、液体汚染除去剤を計量する方法および装置を設けることにある。
本発明の別の利点は、従来の解決法よりも安価な、液体汚染除去剤を計量する方法および装置を設けることにある。

本発明のさらに別の利点は、従来の解決法よりも複雑でない、液体汚染除去剤を計量する方法および装置を設けることにある。
本発明のさらに別の利点は、計量された液体汚染除去剤を注入器に充填する前にシステムから空気泡を除去することで精度および濃度を改善する、液体汚染除去剤を計量する方法および装置を設けることにある。

これらの利点は図面および特許請求の範囲とともに以下に述べる発明を実施するための最良の形態から明らかとなる。

ここで使用する用語「汚染除去剤」には滅菌剤、殺菌剤などとして使用される化学薬剤が含まれるが、これには限定されない。
図面を参照するに際しては、図面は発明の好ましい実施形態を示すだけのものであり、これに限定するものではないことに留意されたい。図１は蒸発システム内に供給される液体汚染除去剤を計量するシステム１０を示す。図示する実施形態において、蒸発システムはチャンバ８０である。チャンバ８０は汚染除去チャンバ、蒸発チャンバなどとすることができる。

システム１０は一般に複数の流体通路を規定する複数の流体導管（後で述べる）、汚染除去剤供給源４０、貯蔵器５０、注入器６０、真空源１００、および複数の弁（後で述べる）で構成される。

汚染除去剤供給源４０は液体汚染除去剤（例えば過酸化水素の水溶液）を供給する。例えば、しかし限定はしないが、汚染除去剤供給源４０は容器、タンク、ボトル、または液体を貯蔵するのに適した他の容器の形状にすることができる。貯蔵器５０は第１端部５４と第２端部５６を有する。貯蔵器５０は容器、タンクまたはボトルなどの閉鎖容器の形状にすることができる。好ましい実施形態では、貯蔵器５０は完全汚染除去サイクルの少なくとも１サイクルに十分な液体汚染除去剤容積を貯蔵する寸法にされる。流体レベルを検出するのにレベルセンサ５８が貯蔵器５０に付けられる。レベルセンサ５８は貯蔵器５０の内側または外側に配置することができる。

図示する実施形態では、一般に注入器６０はシリンダ６２とピストン６８で構成される。注入器６０は第１端部６４の第１ポートと第２端部６６の第２ポートを有する。図示する実施形態では、シリンダ６２は液体汚染除去剤を集める頭部６１とスプリング６９を収容するスプリング部６３を有する。スプリング６９はピストン６８を第１端部６４の第１ポートの方向に付勢する付勢手段として作用する。注入器６０には第１リミットスイッチ７２と第２リミットスイッチ７４も含まれる。リミットスイッチ７２、７４はシリンダ６２内のピストン６８の位置を指示する。この点については、第１リミットスイッチ７２はピストン６８がシリンダ６２内の第１の位置に配置されたときに作用する。第２リミットスイッチ７４はピストン６８がシリンダ６２内の第２の位置に配置されたときに作用する。ピストン６８がシリンダ６２内の第２の位置に配置されたときは、後で詳述するように頭部６１には所定量の液体汚染除去剤が含まれる。勿論、注入器６０は、限定はしないが注射器、膀胱状物、チャンバまたは容器を含む別の形状にすることもできる。好ましい実施形態では、注入器６０は汚染除去サイクルの１パルス分に相当する液体汚染除去剤量を貯蔵する寸法にされる。

本発明の図示する実施形態によると、真空源１００はモータ１０４で駆動されるポンプ１０２で構成される。ポンプ１０２は後で詳述するように真空を発生させるのに使用される。好ましい実施形態では、ポンプ１０２は約０．０００１Ｔｏｒｒ（０．０１３３Ｐａ）から約７６０Ｔｏｒｒ（１．０１３×１０^５Ｐａ）の範囲の真空を発生させる容量がある。

真空源１００の操作を制御し、弁を作動させ、レベルセンサ５８とスイッチ７２，７４からのデータ検出信号を受けるのに制御ユニット（図示しない）が設けられる。限定はしないが、例えば制御ユニットにはマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラが含まれる。

貯蔵器５０の第１端部５４は汚染除去剤供給源４０と注入器６０の第１端部６４に流体接続できる。貯蔵器５０の第２端部５６は真空源１００に流体接続できる。注入器６０の第１端部６４は貯蔵器５０の第１端部５４とチャンバ８０に流体接続できる。注入器６０の第２端部６６は真空源１００に接続できる。チャンバ８０は注入器６０の第１端部６４と真空源１００に流体接続できる。

図示する実施形態を参照して、汚染除去剤供給源４０、貯蔵器５０、注入器６０、チャンバ８０および真空源１００を接続する流体導管について以下に述べる。図示する実施形態の流体導管の配置は模範的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は別の配置の流体導管を使用しても実施できることは勿論である。

第１導管１２は汚染除去剤供給源４０と貯蔵器５０の第１端部５４の間を流体連絡する。第１導管１２を流れる流体を調節するため汚染除去剤供給源４０と貯蔵器５０の間の第１導管１２に第１弁３０が配置される。図示する実施形態では、流体汚染除去剤を貯蔵器５０に入れる前に濾過するため第１導管１２にフィルタ２４が設けられる。

第２導管１４は貯蔵器５０の第１端部５４と後で述べる第４導管１６の間を流体連絡する。
第３導管１５は貯蔵器５０の第２端部５６と後で述べる第５導管１８の間を流体連絡する。貯蔵器５０と第５導管１８との間の第３導管１５にそこを流れる流体を調節するため第２弁３２が配置される。弁３２は第３導管１５に接続する第１および第２ポートと大気圧への通気口に接続する第３ポートとを有する三方弁である。図示する実施形態では弁３２は２つの位置のみをもつ。弁３２の第１の位置では貯蔵器５０の第２端部が大気圧への通気口に流体連絡する。弁３２の第２の位置では貯蔵器５０の第２端部が真空源１００に流体連絡する。図示する実施形態では、第２弁３２と第５導管１８との間の第３導管１５に制限弁３３が配置される。制限弁３３は第３導管１５を流れる流体流量を制御する。

第４導管１６は注入器６０の第１端部６４と第２導管１４とチャンバ８０の間を流体連絡する。第４導管１６には第３弁３４が配置される。弁３４は第４導管１６に接続する第１および第２ポートと第４導管に接続する第３ポートとを有する三方弁である。したがって導管１４と１６を流れる流体は弁３４で調節される。図示する実施形態では、弁３４は２つの位置のみをもつ。弁３４の第１の位置（すなわち、デフォルト位置）では貯蔵器５０の第１端部５４は注入器６０の第１端部６４に流体連絡する。弁３４の第２の位置ではチャンバ８０と注入器６０の第１端部６４が流体連絡する。

第５導管１８は注入器６０の第２端部６６と第３導管１５と後で述べる第６導管２０の間を流体連絡する。第５導管１８には第４弁３６が配置される。弁３６は第５導管１８に接続する第１および第２ポートと大気圧への通気口に接続する第３ポートとを有する三方弁である。図示する実施形態では弁３６は２つの位置のみをもつ。弁３６の第１の位置（すなわち、デフォルト位置）では注入器６０の第２端部６６は大気圧への通気口に流体連絡する。弁３６の第２の位置では注入器６０の第２端部６６と真空源１００が流体連絡する。第３導管１５は弁３６と第６導管２０との間の第５導管１８に流体連絡する。

第６導管２０はチャンバ８０と第５導管１８と真空源１００の間を流体接続する。第６導管２０には、そこを流れる流体を調節するため第５弁３８が配置される。弁３８と真空源１００との間の第６導管２０に第５導管１８が接続される。

次に、計量システム１０の操作について説明する。まず図１を参照すると、貯蔵器の充填操作が示される。貯蔵器５０が汚染除去剤供給源４０に流体連絡する位置になるよう弁３０を作動させ、貯蔵器５０が真空源１００に流体連絡する位置になるよう弁３２を作動させ、貯蔵器５０が注入器６０の第１端部６４に流体連絡するデフォルト位置になるよう弁３４を作動させ、注入器６０の第２端部６６が大気圧への通気口に流体連絡するデフォルト位置に弁３６を作動させ、チャンバ８０と真空源１００とが流体連絡しない位置に弁３８を作動させる。この状態で真空源１００を作動させると、貯蔵器５０の第２端部が真空になる。その結果、液体汚染除去剤が汚染除去剤供給源４０から導管１２を通って貯蔵器５０内に流れる。貯蔵器５０内の液体汚染除去剤の量がレベルセンサ５８で検知される所定の限界に達するまで、真空源１００の作動を維持するとともに弁３２を貯蔵器５０が真空源１００に流体連絡する位置に維持する。この点については、センサ５８は貯蔵器５０内の液体汚染除去剤が所定のレベルに達したことを指示する信号を発し、この信号が制御ユニットに入力される。センサ５８で発生した信号に応じて、貯蔵器５０と汚染除去剤供給源４０の間の流体連絡を終了させる位置に移動するよう弁３０が作動する。貯蔵器５０、第２導管１４および注入器６０内の混入空気を除去するため所定の時間、貯蔵器５０の第２端部５６を真空にするよう真空源１００の作動を続ける。混入した空気が除去されると、貯蔵器５０と真空源１００の間の流体連絡を終了させ、貯蔵器５０の第２端部５６を大気圧への通気口に流体連絡する位置に移動するよう弁３２を作動する。

計量パルス分の注入操作（後で述べる）を開始するまで、チャンバ８０は真空に維持する。チャンバ８０が真空源１００に流体連絡する位置に移動するよう弁３８を作動する。チャンバ８０が真空に達した後に、チャンバ８０と真空源１００の間の流体連絡が終了する位置に移動するよう弁３８を作動する。

上述したように貯蔵器の充填操作およびチャンバ８０の真空操作の完了後に注入器の充填操作（図２参照）を開始する。注入器の充填操作を開始するために、注入器６０の第２端部６６が真空源１００に流体連絡する位置に移動するよう弁３６を作動する。弁３４は貯蔵器５０の第１端部５４が注入器６０の第１端部６４に流体連絡するデフォルト位置に維持し、弁３２は貯蔵器５０の第２端部５６が大気圧への通気口に流体連絡する位置に維持する。

図示する実施形態では、注入器の充填操作を開始するとき、注入器６０のピストン６８は最初（スイッチ７２の作動で確証されるように）注入器６０の第１端部６４の第１の位置に配置する。図２に示すように、注入器６０の第２端部６６に真空が達成されると、ピストン６８はスプリング６９に抗して（スイッチ７４の作動で確証されるように）注入器６０の第２端部６６の第２の位置に移動する。ピストン６８は第１と第２の位置の間で移動するので、液体汚染除去剤は貯蔵器５０からシリンダ６２の頭部６１内に引き込まれる。好ましい実施形態では、シリンダ６２の頭部６１は所定量の液体汚染除去剤を受け取る寸法にされる。ここで所定量は汚染除去サイクルの１パルス分に必要な液体汚染除去剤の量とするのが好ましい。弁３６は注入器６０の第２端部６６が真空源１００に流体連絡する位置に保持する。

次に図３に計量されたパルス分の注入操作を示す。液体汚染除去剤の計量されたパルス分を注入する適切な時間の間は、注入器６０の第１端部６４がチャンバ８０に流体連絡する位置に移動するよう弁３４を作動し、さらに注入器の第２端部６６が大気圧への通気口に流体連絡する位置に移動するよう弁３６を作動する。チャンバ８０は（上述のように）前もって真空にされているので、注入器６０の第１端部６４で真空が生じる。その結果、スプリング６９が伸びてピストン６８は注入器６０の第２端部６６の第２の位置から（スイッチ７２の作動で確証されるように）注入器６０の第１端部６４の第１の位置に移動する。その結果、シリンダ６２の頭部６１の液体汚染除去剤は注入器６０からチャンバ８０内に流れる。チャンバ８０内に注入された液体汚染除去剤はそこで蒸発する。液体汚染除去剤の計量されたパルス分がチャンバ８０内に注入された後、弁３４をデフォルト位置に移動するよう作動して、注入器６０の第１端部６４とチャンバ８０の間の流体連絡を終了する。

前述の注入器充填および計量パルス分の注入操作を繰り返すことによって、液体汚染除去剤の計量パルス分を続いてチャンバ８０内に注入する。
他人が明細書を通読し理解するに際して別の変更・修正が生じ得る。特許請求の範囲またはそれと同等な範囲内にある限りこのような変更・修正も含まれるものである。

本発明はある部品とその部品の配置において実際の形態をとり、この好ましい実施形態は明細書で詳細に記載され、明細書の一部をなす付随する図面に示される。
本発明の好ましい実施形態にしたがって、蒸発システムに供給される液体汚染除去剤を計量するシステムの概略図であり、貯蔵器の充填操作を示す。 図１のシステムの概略図であり、注入器の充填操作を示す。 図１のシステムの概略図であり、計量されたパルス分の注入操作を示す。

Claims (17)

1. チャンバに供給する所定量の液体汚染除去剤を計量するシステムであって、このシステムは、
   真空源と、
   液体汚染除去剤供給源と、
   液体汚染除去剤を貯蔵する貯蔵器と、
   所定量の液体汚染除去剤をチャンバに注入する注入手段と、
   を備え、
   前記真空源は、前記貯蔵器、前記注入手段、および前記チャンバに流体連絡することが可能であり、
   前記真空源が、前記液体汚染除去剤供給源と流体連絡した前記貯蔵器に流体連絡することにより、前記液体汚染除去剤が前記液体汚染除去剤供給源から前記貯蔵器へ供給され、
   前記真空源が、前記貯蔵器と流体連絡した前記注入手段に流体連絡することにより、前記液体汚染除去剤が前記貯蔵器から前記注入手段へ供給され、
   前記真空源が、前記チャンバに流体連絡することにより、前記チャンバ内が真空にされ、
   前記注入手段が前記真空源により真空にされた前記チャンバに流体連絡することにより、前記注入手段から前記チャンバに供給される前記液体汚染除去剤が計量される
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記システムは、
   前記液体汚染除去剤供給源と前記貯蔵器の間を流れる流体を制御する第１弁と、
   前記貯蔵器と前記真空源の間を流れる流体を制御する第２弁と、
   前記貯蔵器と前記注入手段の間を流れる流体を制御し、かつ前記注入手段と前記チャンバの間を流れる流体を制御する第３弁と、
   前記注入手段と前記真空源の間を流れる流体を制御する第４弁と、
   前記チャンバと前記真空源の間を流れる流体を制御する第５弁と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第２弁は前記貯蔵器が大気圧に流体連絡するように作動可能であることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記第４弁は前記注入手段が大気圧に流体連絡するように作動可能であることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
5. 前記システムは前記貯蔵器内の液体汚染除去剤の量を検出する検出手段をさらに備え、
   前記検出手段は前記貯蔵器内の液体汚染除去剤が所定の量に達したことを指示する信号を発生することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記注入手段にはピストンとシリンダが含まれ、ピストンの第１の位置から第２の位置への移動で液体汚染除去剤がシリンダ内に導入され、ピストンの第２の位置から第１の位置への移動で液体汚染除去剤が前記チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記注入手段は、前記貯蔵器から汚染除去サイクルの１パルス分に必要な液体汚染除去剤の量に応じて、その量の液体汚染除去剤を受け取るように寸法を調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記真空源にはポンプが含まれることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記液体汚染除去剤には過酸化水素が含まれることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. チャンバに供給する所定量の液体汚染除去剤を計量する方法であって、この方法には、
    貯蔵器を液体汚染除去剤供給源および真空源に流体連絡させることで液体汚染除去剤を液体汚染除去剤供給源から貯蔵器に移動させる工程と、
    貯蔵器を注入手段に流体連絡させ、かつ注入手段を前記真空源に流体連絡させることで液体汚染除去剤を貯蔵器から注入手段に移動させる工程と、
    注入手段を前記真空源によって真空にされたチャンバに流体連絡させることで注入手段からチャンバへ供給される液体汚染除去剤を計量する工程と、
    が含まれることを特徴とする方法。
11. チャンバを前記真空源に流体連絡させることで前記チャンバを真空にすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 液体汚染除去剤を貯蔵器から注入手段に移動させるとき、前記貯蔵器を大気圧にも流体連絡させることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 注入手段からチャンバへの液体汚染除去剤を計量するとき、前記注入手段を大気圧にも流体連絡させることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
14. 前記方法には、
    液体汚染除去剤を前記液体汚染除去剤供給源から前記貯蔵器に移動するとき前記貯蔵器内の液体汚染除去剤の量を検出する工程と、
    前記貯蔵器内の液体汚染除去剤が所定の量に達したことを指示する信号を発生させる工程と
    がさらに含まれることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
15. 液体汚染除去剤を前記貯蔵器から前記注入手段に移動させる前記工程には、
    ピストンを第１の位置から第２の位置に移動させて液体汚染除去剤を前記注入手段に導入する工程と、
    ピストンを第２の位置から第１の位置に移動させて液体汚染除去剤を前記チャンバに導入する工程と
    がさらに含まれることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
16. 前記注入手段は、前記貯蔵器から汚染除去サイクルの１パルス分に必要な液体汚染除去剤の量に応じて、その量の液体汚染除去剤を受け取るように寸法を調整可能であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
17. 前記液体汚染除去剤には過酸化水素が含まれることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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