(57)【要約】  【課題】従来のように壁面を単に黒色とした可視化空間よりもはるかに反射光や散乱光を低減し、可視化感度の向上により従来不可能であった極小微粒子の可視化を可能とする。  【解決手段】浮遊微粒子又は気流に光を投射し可視化を図る可視化空間において、該可視化空間を構成する壁面の内の少なくとも一部を、可視化空間側に開口を臨ませるとともに、少なくとも可視化空間側部分が黒色とされる筒状要素２、２…の集合体からなる壁面１によって構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊微粒子に光を投射し可視化を図る可視化空間において、該可視化空間を構成する壁面の内の少なくとも一部を、可視化空間側に開口を臨ませるとともに、少なくとも可視化空間側部分が黒色とされる筒状要素の集合体からなる壁面によって構成したことを特徴とする可視化空間における壁面構造。
【請求項２】
前記筒状要素は有底筒状要素、又は無底筒状要素としこの無底筒状要素から離間した外側位置に壁面を有する請求項１記載の可視化空間における壁面構造。
【請求項３】
前記筒状要素の黒色は、無光沢塗料の塗布により付与してある請求項１〜２いずれかに記載の可視化空間における壁面構造。
【請求項４】
前記筒状要素は、対向する壁面間距離ＤがＤ≦１００mmであり、かつ奥行きＬは０．５Ｄ≦Ｌ≦１００Ｄで、かつＬ≦５００mmである請求項１〜３いずれかに記載の可視化空間における壁面構造。
【請求項５】
前記可視化空間を構成するすべての壁面を、前記筒状要素の集合体からなる壁面によって構成してある請求項１〜４いずれかに記載の可視化空間における壁面構造。
【請求項６】
前記可視化空間を構成する壁面の内、少なくとも一部の壁面部分は浮遊微粒子または気流を通過可能とし、他の壁面は前記筒状要素の集合体からなる壁面によって構成してある請求項１〜４いずれかに記載の可視化空間における壁面構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に浮遊する各種微粒子又は気流を高い精度に可視化できるようにした可視化空間における壁面構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に半導体産業の分野では、クリーンルーム内の空気中に存在する微粒子が諸々のトラブルの原因になっている。また、日常の身の回りにおいても、自動車や工場などから日々膨大な量の様々な物質の微粒子が大気中に排出されており、これらの微粒子が人体の健康に悪影響を及ぼしている。
【０００３】
これらのことから、近年、空気中に浮遊する微粒子の管理の必要性が認識されるようになりつつあり、その方法として微粒子を可視化する可視化装置が種々提案されている。
【０００４】
前記可視化装置は、例えば下記特許文献１に示されるように、暗室状態で気流に照明を当て、前記気流を可視化する方法や、下記特許文献２に示されるように、レーザー光をシリンドリカルレンズによりシート化し、浮遊微粒子を可視化する方法などを挙げることができる。
【０００５】
この場合、光源からの光は壁面での反射や散乱によって暗室内の照度増加を引き起こす。従って、暗室の壁面を光を吸収しやすい黒色壁面としている。また、下記特許文献３に示されるように、撮影センサが散乱光を拾わないように、撮影センサの軸線上の対面位置に、光の反射量を減少させる黒紙を配置したりしている。
【特許文献１】特開平８−１１４５２６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２９７２９号公報
【特許文献３】特許第２７７０８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のように、暗室内の照度増加を防止するために壁面を黒色とした場合であっても、光の反射や散乱の減少効果にはおのずと限界があり、例えば粒径０．１μm程度の極小微粒子のように、反射光が非常に微弱であるような場合には、周囲の照度条件による影響が大きく、可視化は実質的に困難であった。
【０００７】
そこで、本発明の主たる課題は、従来のように壁面を単に黒色とした可視化空間よりもはるかに反射光や散乱光を低減し、可視化感度の向上により従来不可能であった極小微粒子の可視化をも可能とし得る可視化空間における壁面構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、浮遊微粒子に光を投射し可視化を図る可視化空間において、該可視化空間を構成する壁面の内の少なくとも一部を、可視化空間側に開口を臨ませるとともに、少なくとも可視化空間側部分が黒色とされる筒状要素の集合体からなる壁面によって構成したことを特徴とする可視化空間における壁面構造が提供される。
【０００９】
請求項２に係る本発明として、前記筒状要素は有底筒状要素、又は無底筒状要素としこの無底筒状要素から離間した外側位置に壁面を有する請求項１記載の可視化空間における壁面構造が提供される。
【００１０】
請求項３記載の本発明として、前記筒状要素の黒色は、無光沢塗料の塗布により付与してある請求項１〜２いずれかに記載の可視化空間における壁面構造が提供される。
【００１１】
請求項４に係る本発明として、前記筒状要素は、対向する壁面間距離ＤがＤ≦１００mmであり、かつ奥行きＬは０．５Ｄ≦Ｌ≦１００Ｄで、かつＬ≦５００mmである請求項１〜３いずれかに記載の可視化空間における壁面構造が提供される。
【００１２】
請求項５に係る本発明として、前記可視化空間を構成するすべての壁面を、前記筒状要素の集合体からなる壁面によって構成してある請求項１〜４いずれかに記載の可視化空間における壁面構造が提供される。
【００１３】
請求項６に係る本発明として、前記可視化空間を構成する壁面の内、少なくとも一部の壁面部分は浮遊微粒子または気流を通過可能とし、他の壁面は前記筒状要素の集合体からなる壁面によって構成してある請求項１〜４いずれかに記載の可視化空間における壁面構造が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記請求項１、２記載の本発明によれば、可視化空間側に開口を臨ませるとともに、少なくとも可視化空間側部分が黒色とされる筒状要素の集合体からなる壁面によって構成するようにしている。光源から発せられた光は、前記筒状要素の空間内に侵入し、この筒状空間内で反射を繰り返し、光エネルギーが吸収、減衰された後、暗室内に戻るため、光の反射や散乱による照度増加を無くすことが可能となり、可視化感度の向上を図ることができる。その結果、従来の可視化空間では不可能であった粒径０．１μm程度の極小微粒子の可視化をも可能となる。
【００１５】
上記請求項３記載の発明によれば、前記筒状要素の黒色は、無光沢塗料の塗布により付与してあるため、光の反射、散乱をより抑えることが可能となる。
【００１６】
上記請求項４記載の発明によれば、筒状要素の断面寸法及び奥行きを所定の数値範囲とすることにより、前記筒状空間内において、効果的に光エネルギーの減衰、吸収を図ることが可能となる。
【００１７】
上記請求項５記載の本発明によれば、可視化空間を構成するすべての壁面を前記黒色の有底筒状要素の集合体からなる壁面によって構成するようにしてあるため、光エネルギーの反射や散乱を防止し、可視化空間の照度を招くことがないため可視化感度を高く設定できるようになる。なお、この場合は、可視化空間が完全に閉鎖された空間である場合にはそのすべての面となり、一面又は複数面が開放された可視化空間である場合には、開放面を除くすべての壁面となる。
【００１８】
上記請求項６記載の本発明によれば、本発明に係る可視化装置を任意の空間位置に配置し、対象の浮遊微粒子又は気流を可視化できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明に係る可視化空間の壁面構造を示す要部斜視図である。図２はその有底筒状要素の縦断面図である。
【００２０】
本壁面構造は、浮遊微粒子又は気流に光を投射し可視化を図る可視化空間において、該可視化空間を構成する壁面の内の少なくとも一部を、図１に示されるように、可視化空間側に開口を臨ませるとともに、少なくとも可視化空間側部分が黒色とされる有底の筒状要素２，２…の集合体からなる壁面１（以下、筒状要素壁面という。）によって構成するものである。
【００２１】
前記筒状要素壁面１は、可視化空間を構成する壁面のすべての面とすることでもよいし、その一部の面、或いは面の内の一部とすることでもよい。
【００２２】
前記筒状要素壁面１は、例えば中空形状が六角形状のアルミ製のハニカムボードを使用し、裏面側に平板を張り付けるとともに、好ましくは光沢のない黒色塗料を塗布して製作することができる。前記黒色塗料としては、例えばアクリル樹脂・顔料・水・有機溶剤を組成とした光沢のない黒色の水性塗料等を好適に用いることができる。また、塗布方法は所謂水性塗料の充満された水槽に対象物を浸す、所謂どぶ浸けによっても良いし、スプレー塗布によってもよい。後者のスプレー塗布の場合には筒状空間の深部が塗装できない場合も生じるが、筒状要素２の少なくとも可視化空間側部分が黒色に塗装されておればよい。
【００２３】
前記有底筒状要素２は、断面形状は図示の例では六角形状を成しているが、いかなる形状であってもよい。但し、後述する光の減衰効果を均一化するためには、各断面積を均一化できる四角形状、六角形状とするのが望ましい。
【００２４】
かかる筒状要素壁面１の場合には、図２に示されるように、光源から投射された入射光は、各筒状要素２の内部に侵入し、筒状要素空間内で反射を繰り返し、反射の過程で吸収と減衰が行われ、光エネルギーが十分に低減された後、可視化空間内に戻されるため、従来のように、光の反射と散乱による可視化空間の照度増加が抑えられ、可視化感度の向上が図れるようになる。その結果、後述の実施例に示されるように、従来では不可能であった粒径０．１μm程度の極小微粒子であっても可視化が可能となる。
【００２５】
前記筒状要素２の寸法形状は、図１に示されるように、対向する壁面間距離ＤがＤ≦１００mmであり、かつ奥行きＬは０．５Ｄ≦Ｌ≦１００Ｄで、かつＬ≦５００mmであることが望ましい。前記対向面間距離Ｄが１００mmを超える場合には、反射回数が少なくなり、十分に入射光の光エネルギーを低減せしめることができない。前記奥行きＬの長さが対向面間距離Ｄの０．５倍未満である場合にも、筒状要素２内において入射光１０の反射回数が少なくなってしまい照度を十分に低減せしめることができない。一方、奥行きＬは対向面間距離Ｄの１００倍を超えかつ奥行きＬが５００mmを超える場合には、壁厚が厚くなり、可視化空間が狭くなってしまう。また、肉厚は３mm以下であることが望ましい。肉厚が厚すぎると、肉厚の部分で入射光が反射してしまうため、少なくとも開口縁の肉厚は極力薄く形成するのが望ましい。
【００２６】
上記筒状要素壁面１は、可視化空間の規模に拘わらず、任意の壁面または任意の部分に対して設置することが可能である。例えば、図３に示される可視化装置は、上下面を開口とし、周方向３面または周方向４面を前記筒状要素壁面１，１…により囲んだ可搬可能な装置であり、浮遊微粒子又は気流発生部位に設置し、浮遊微粒子又は気流の可視化を図るようにしたものである。
【００２７】
可視化するための光源としては、例えばレーザー光、キセノンランプ（白色光）、写真撮影用電灯（ビデオライト）、白熱灯、He−Ne灯、発光ダイオード等各種の光源を使用することができる。
【００２８】
前記可視化微粒子を撮影する場合には、図示はしないが、カメラ等の撮影手段と、ビデオデッキ等の映像記録装置を別途配設するようにする。この撮影手段としては、通常の撮影カメラを使用できることはもちろんであるが、アナログ微分カメラを使用すればより好適となる。撮影手段から出力される信号を微分する微分処理手段をさらに備えることにより、微粒子によって散乱される周波数成分の高い映像信号が微分強調されるため、検知精度をさらに上げることができる。また、上述した撮影手段はアバランシェ増倍動作型撮影管とすることが好ましい。アバランシェ増倍動作型撮影管は、アバランシェ効果によってゲインが高くダイナミックレンジが広いため、微細で輝度変化の少ない被写体の撮影に適しており、高精度で微粒子の検知を行うことができる。特に、上述した微分処理手段と組み合わせることにより、出力振幅の飽和がなくなって撮影管のダイナミックレンジを１００％利用することが可能となり、微粒子の可視化に有利なＳ／Ｎ特性が得られるようになる。
【００２９】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、ハニカムボードの片面に平板を張り付けることにより、有底の筒状要素２としたが、図４に示されるように、本発明に係る筒状要素は無底とし筒状空間を貫通したままとし、前記平板４を筒状要素２から離間した外側位置に配置するようにしてもよい。
【実施例】
【００３０】
〔実施例１〕
図５に示されるように、周囲６面が筒状要素壁面１，１…によって囲繞された暗室１０Ａを製作し、内部に４０Ｗの白熱灯５を設置し、正面の筒状要素壁面１に向けて投射するとともに、前記白熱灯５の背面側に設置した照度計６によって暗室内照度を計測した。なお、前記筒状要素壁面１はアルミ製のハニカムボードとし、アクリル樹脂・顔料・水・有機溶剤を材質とした光沢のない黒色の水性塗料を塗布したものとした。また、筒状要素２の断面形状は対向する壁面間距離Ｄ＝６mmとし、奥行きＬは５０mmとした。
【００３１】
また、比較のために、図６に示されるように、アクリル樹脂・顔料・水・有機溶剤を材質とした光沢のない黒色の水性塗料を塗布した黒色平板１２，１２…によって、周囲６面が囲繞された暗室１０Ｂを製作し、内部に４０Ｗの白熱灯５を設置し、正面の筒状要素壁面１に向けて投射するとともに、前記白熱灯５の背面側に設置した照度計６によって暗室内照度を計測した。
【００３２】
照度計測は、１回／秒のサイクルで１０秒間測定を行い（１０回）、その平均照度とした。
【００３３】
その結果、筒状要素壁面１を使用した暗室の場合は、６．４ｌｘであったのに対して、黒色平板１２を使用した暗室の場合は２５．８ｌｘであった。すなわち、本発明に係る筒状要素壁面１の場合には、従来の黒色平板１２よりも反射及び散乱光を約１／４に低減し得ることが判明した。
【００３４】
〔実施例２〕
図７に示される本発明に係る可視化装置１３により、粒径０．１μmPSL（ポリスチレンラテックス）粒子の可視化が可能であるか否かを検証した。
【００３５】
可視化装置１３は、周囲６面に、アクリル樹脂・顔料・水・有機溶剤を材質とした光沢のない黒色の水性塗料を塗布したアルミ製のハニカムボードを配置し、これらのハニカムボードの内、周囲４側面については外面側に黒色板を設置して有底筒状要素２，２…とし、上面及び下面については筒状要素２は気流が通過可能なように開口のままとした。そして、上部側にファン７，フィルター８、透孔板９を配置するとともに、下面にバッフル板１４を設置した。なお、筒状要素２の断面形状は対向する壁面間距離Ｄ＝６mmとし、奥行きＬは５０mmとした。また、光源はレーザー光とした。
【００３６】
その結果、上記本発明に係る筒状要素壁面１を使用した可視化空間の場合には、粒径０．１μmPSL粒子の可視化が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る筒状要素壁面１の要部斜視図である。
【図２】有底筒状要素２による光の減衰作用を説明するための図である。
【図３】本発明の可視化空間の構成するための可搬型装置例を示す図である。
【図４】筒状要素構成の他例を示す要部拡大図である。
【図５】実施例１における本発明に係る暗室構造を示す縦断面図である。
【図６】実施例１における従来の暗室構造を示す縦断面図である。
【図７】実施例２において使用した可視化装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…筒状要素壁面、２…有底筒状要素、５…白熱灯、６…照度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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