説明

ナノ材料秤量包装装置

【課題】圧力制御された複数の区画でナノ材料の秤量・包装および容器の洗浄を分担して行うことにより、作業者のナノ材料からの暴露危険性を低減するナノ材料秤量包装装置を提供する。
【解決手段】ナノ材料を秤量して包装容器に充填する区画Aと、前記区画Aから移送された包装容器の外側を洗浄する区画Bと、前記区画Bから移送された包装容器を保管する区画Aと、前記各室間を仕切る仕切壁と、前記各室と調整弁を介してダクトで接続され各室を陰圧に保つ吸引ファンと、各室の圧力を区画A<区画B<区画Aに保つように前記ダクトの調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ナノ材料製造環境のナノ粉体、ナノ材料などの秤量、包装作業に用いられるナノ材料秤量包装装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノマテリアルはその組成単位が極小さく、表面積の増大、電気的物性の変化、結晶材料では硬さが増加するなど、ナノレベルでの微細化により、特有の物性を示すことが知られており、エレクトロニクス分野を始め、産業機械や自動車、化粧品等幅広い分野において高機能材料として欠くことのできないキーマテリアルとなっている。ナノマテリアルにはカーボンナノチューブ、フラーレン、金属酸化物ナノ粒子などがあり、特有の用途、製造方法、市場が形成され、市場規模は年々増加しており、新素材開発のための研究開発が積極的に展開されている。
【0003】
一方で、ナノ粒子の表面積や組成、形状など新たな機能を付加されることから、暴露した際の人への有害性が懸念されており、リスク評価、毒性に関する研究がすすめられている。国内でNEDOプロジェクトとして、2006年から5カ年計画で実施しているナノ粒子特性評価手法の研究開発を行う有害性評価手法開発テーマで、産総研や産業医大が中心となりNio、ANT、フラーレン、マウスによるin vivo試験を行い、吸込み試験や、気管内投与試験などで暫定的なNOAEL(No Observed Adverse Effect Level)が公表された。厚生労働省からは平成21年3月31日に「ナノマテリアルに対する暴露防止等のための予防的対応について」が発出され、ナノマテリアル製造メーカや、ナノマテリアル研究機関にその対応を求めている。その対策としては局所排気装置等換気装置の設置やグローブボックスの使用などが求められており、上記設置が困難な場合はオペレータへの保護具の使用を求めている。
【0004】
本研究において着目した、材料の貯蔵庫からの秤量、包装作業では小規模生産向けにグローブボックスやクリーンベンチ、大量生産には局所排気方式が適用されている。
【0005】
グローブボックスとしては、特許文献1(特開2008−183697号)に、箱状の作業室の側面に水平または垂直方向にグローブを巻き取り、移動させることで作業性の高いグローブボックスが示されている。
【0006】
クリーンベンチとしては、特許文献2(特開2001−141273号)に、通気孔を有する作業テーブルと、電動ファンと連通して通気路の外部空気取入れ口を開閉するダンパを設けたことで、作業者への粉体の飛散を低減させる構造が示されている。
【0007】
局所排気装置としては、特許文献3(特開2000−153363号)に、直接作業者に噴射するエアー、湾曲壁、および直接噴射用のエアーの流量調整のための迂回エアーを利用して渦流を形成することで、作業に支障を来たす範囲を通過させずに局所排気する局所排気装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2008−183697号公報
【特許文献2】特開2001−141273号公報
【特許文献3】特開2000−153363号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記各特許文献に示される装置を、ナノ粉体、ナノ材料などの秤量、包装作業に用いるには問題がある。すなわち、グローブボックス、クリーンベンチまたは局所排気装置にある程度の量のナノ材料を持ち込み、所定量を秤量して包装する場合を想定すると、ナノ材料の貯蔵庫の払い出し部を装置内に設置するのは困難で、また、ナノ材料を取り込む際に一度何らかの容器に払い出さなければならないが、払い出し時に暴露し易いという問題がある。
【0010】
さらに、ナノ材料を容器に払い出してその質量を秤量後に、容器の外側に付着したナノ材料を除去する必要があり、この除去作業にはエアジェットによる吹き飛ばしが適している。しかし、クリーンベンチまたは局所排気装置では、エアジェットにより吹き飛ばされたナノ材料が舞い上がって、装置の開口部から外部に漏れる恐れがある。また、グローブボックスでは、エアジェットにより吹き飛ばされたナノ材料が装置の隙間から外部に漏れて暴露する恐れがある。
【0011】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、圧力制御された複数の室でナノ材料の秤量・包装および容器の洗浄を分担して行うことにより、作業者のナノ材料からの暴露危険性を低減するナノ材料秤量包装装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は上記課題を解決するため、ナノ材料を所定量容器に充填して包装するナノ材料秤量包装装置において、
ナノ材料を取込んで包装容器に充填し秤量する区画Aと、
前記区画Aから移送された包装容器の外側を洗浄する区画Bと、
前記区画Bから移送された包装容器を保管する区画Cと、
前記区画の間に介在して包装容器を通過させるとき開く開閉手段と、
前記各区画と調整弁を介してダクトで接続され各区画を陰圧に保つ吸引ファンと、
各区画の圧力を区画A<区画B<区画Cに保つように各区画の調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【0013】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Aには、ナノ材料を包装容器に充填する払出し部と、ナノ材料の質量を量る重量計と、各種作業を行う操作部と、ナノ材料の粒子個数表示器を備えたことを特徴とする。
【0014】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Bには、包装容器の外側を洗浄する洗浄部と、作業を行う操作部と、ナノ材料の粒子個数表示器を備えたことを特徴とする。
【0015】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記洗浄部はエアジェットノズル、または液体で洗浄する洗浄ユニットであることを特徴とする。
【0016】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、各区画はA、B、Cの順に開閉手段を介して接続され、区画Aは前記吸引ファンに前記ダクトとは別系統で接続され、前記吸引ファンにより区画Aを吸気することにより、開閉手段を介して区画B、Cを区画A側に吸引することを特徴とする。
【0017】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Aと区画Bの間に包装容器を移送する移送手段が設けられたことを特徴とする。
【0018】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Aと区画Bの間の開閉手段は包装容器の移送を妨げないカーテンであることを特徴とする。
【0019】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Aには、ナノ材料を室外から供給する供給ホッパーが接続されていることを特徴とする。
【0020】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Aは、前記供給ホッパーとの接続を容易にする昇降機能および移動用車輪を備えたことを特徴とする。
【0021】
また、上記に記載のナノ材料秤量包装装置において、前記区画Aに廃棄物を入れるダストボックスが備えられ、このダストボックスは区画Aより陰圧に保たれたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、ナノ材料の秤量や包装をする作業での作業者への暴露危険性を低減し、装置の安全性を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明実施例のナノ材料秤量包装装置の構成図である。
【図2】同じく装置を構成する各区画とその排気系統の説明図である。
【図3】同じく装置を構成する各区画での作業手順を示す説明図ある。
【図4】同じく各区画での作業手順を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。図1は、実施例の密閉式のナノ材料秤量包装装置の構成図である。
【0025】
図1において、密閉式のナノ材料秤量包装装置は、内部空間が区画A、区画B、区画Cに分割されている。区画Aは、ナノ材料を取込んで包装容器に充填し、秤量する区画である。区画Bは、前記区画Aから移送された包装容器の外側を洗浄する区画である。区画Cは、前記区画Bから移送された包装容器を保管する区画である。
【0026】
外部と区画Cの間、および区画Cと区画Bの間には、それぞれシール機構を備えた扉(開閉手段)10c、10bを備え、閉じられたとき各区画を気密に保つ。区画Bと区画Aの間には、クリーンなカーテン(開閉手段)10aを備え、両区画の間で物が簡単に通過できるように構成されている。なお、各区画A〜Cは、外部空間とは気密に隔てられるように構成されている。装置の内部の各区画は外部に対して減圧されており、区画A<区画B<区画Cの状態に圧力が保たれる。各区画の圧力を形成する排気系統は後述する。
【0027】
11(11a〜11c)は、各区画に備えられた粒子個数表示器で、12(12a〜12c)は、各区画に備えられた作業用グローブ(操作部)である。粒子個数表示器12は、対応する区画内のナノ材料のナノ粒子個数濃度を計測して表示する。作業用グローブ12は、ナノ材料の容器への充填、包装や、容器の清浄作業を行う。13は、区画AとBの間の底部に設けられた移動用のコンベア(移送手段)で、後述するナノ材料の包装容器を、区画Aから区画Bに前記カーテン10aを通過して移動させる。
【0028】
14は、ナノ材料秤量包装装置の下部に脚(昇降脚)15を介して設けられた車輪で、装置全体を横方向に移動させる。脚15は上下移動する昇降アクチュエータ(図示せず)を備えており、装置全体を昇降させる。区画Aは、ナノ材料の粉体貯蔵装置(ホッパー)20の下部が接続されるので、前記車輪14と脚15により装置全体を左右上下に移動することにより、ホッパー20の下部の払出し部20aと区画Aの上部との取り合いが調整される。
【0029】
21は、区画Aの天井部の孔(図示せず)を塞ぐように設けられた伸縮性の高分子膜(ゴム等)で、天井部の孔とここから区画A内に入り込んだ払出し部20aの間を気密にシールする。22は、区画Aの背面の壁に設けられた包装容器スットッカで、ナノ材料を充填して包装する袋状の容器を収納し、取り出し口が容器を1個ずつ取出せるように伸縮性の素材で構成される。23は、区画Aの側壁に設けられたULPAフィルタまたはHEPAフィルタからなるフィルタで、吸引ファン(後述)の吸引動作によって区画A内の空気を通過させる。24は、区画Aの下方に設けられたダストボックスで、区画A内で発生した不要物を廃棄する。なお、ダストボックス24内は陰圧に保たれる。25は、区画Aの底部に設けられて重量計で、ナノ材料が充填された袋状容器の重量を計測(秤量)する。
【0030】
26は、区画Bの天井に設けられた圧力調整用のフィルタであり、ULPAまたはHEPAフィルタからなる。27は、区画Bの天井に設けられたエアジェット、28は、区画Bの背面の壁にオプションで設けられた洗浄ユニットで、液体で洗浄する機材が内蔵される。上記エアジェット27と洗浄ユニット28で洗浄部が構成される。区画Bでは、包装容器の外側に付着したナノ材料をエアジェットで吹くので、ナノ材料が飛散するが、フィルタ26で吸引することにより外部への飛散を防止する。
【0031】
次に、図2を用いて各区画の排気系統を説明する。30は、各区画の空気を吸引して排気する吸引ファン、31は、各区画と吸引ファン30に介在して、各区画の空気を通過させて浄化し、吸引ファン30に送出するフィルタである。このフィルタ31は、図1で示したフィルタ23、26をも兼用している。32〜34は、一方がそれぞれ区画A〜区画Cの天井から内部連通して接続された開閉調整弁で、他方がダクト35を介してフィルタ31の吸引側に接続されている。
【0032】
36は同様に、ダストボックス24とフィルタ23の吸引側に接続されたダクト37の途中に設けられた開閉調整弁である。各開閉調整弁は、開度を調整することにより吸引ファン30で吸引される気流の流量を調整し、各区画およびダストボックス24内の圧力を調整する。
【0033】
11a〜11cは、図1で粒子固数表示器と説明したが、これに代えて、各区画内の圧力を測定する圧力計であっても良く、また、粒子個数表示器と圧力計の両方を兼ねたものであっても良い。図2では圧力計として説明する。
【0034】
38は、前記した開閉調整弁32〜35、36の開度および吸引ファン30の運転を制御する制御装置である。制御装置38は、圧力計11a〜11cで測定された各区画内の圧力に基づいて、対応する開閉調整弁と吸引ファン30を、各区画の圧力が区画A<区画B<区画Cに保たれるように制御する。また、制御装置38は、開閉調整弁36の開度も調整してダストボックスを陰圧に保つ。
【0035】
図2で、ダクト35を介して調整弁32〜34を通じて流れる気流を実線矢印で示し、ダストボックス24を経由して流れる気流を破線矢印で示す。実線矢印で示す気流は、ベースとなる空気の流れで、各区画A〜Cの圧力を上記関係の所定圧力に維持する。破線矢印で示す気流は、開閉手段のカーテン10aおよび扉10b、10cが開かれたときに流れる空気の流れである。各区画は、区画C、B、Aの順に連通して直列に気流が流れるように構成され、ナノ粒子がどの区画内に浮遊しても、破線矢印の気流によってダストボックス24側に吸引され、区画から外部空間に流れ出すことがない。
【0036】
このように、各区画の気流の流れが2系統で構成されるので、扉やカーテンの開閉があった場合の気流の変化を破線矢印の気流によって対応することができ、実線矢印で示すベースとなる気流は一定に保たれ、各区画の圧力の関係を安定に保つことができる。
【0037】
次に、本実施例によるナノ材料秤量包装装置での作業について説明する。図3は同装置の各区画での作業手順を示す説明図で、図4は各区画での作業手順を説明する作業フロー図である。
【0038】
前述のように装置内の各区画は、排気によって常に換気され減圧され、区画Aが最も減圧されている。先ず、図4の区画Aにおいて、図3の(1)で示すように包装容器のストッカ22から袋状の包装容器22aを取出し、粉体貯蔵装置(ホッパー)20の下部の払出し部20aに装着する。次いで(2)でナノ材料を包装容器22aに取り分け充填し、(3)でナノ材料が充填された包装容器20aを重量計によって計量(秤量)する。一連の作業は、作業用グローブ(操作部)12aを用いて行われ、包装容器20aの外表面に付着したナノ材料の拭取りに用いた不織布などのディスポーザル品は、専用のダストボックス24へ廃棄される。
【0039】
(3)の秤量後、包装容器22aの口を閉じ、(4)で包装容器22aを区画Aから区画Bにコンベア13により移送する。この場合、包装容器22aがカーテン10aを押し退けるような形で移送される。区画Bでは、(5)で包装容器22aの外表面に付着したナノ材料の清掃を行う。清掃は天井に設けられたエアジェット27によってナノ材料を吹き飛ばすことにより行われる。清掃後の包装容器22aは(6)で、区画Bからが区画Cに移送される。この移送に際しては、清掃後の区画B内のナノ材料の粒子数が所定値まで下がるまで待ち、その後、作業用グローブ(操作部)12bで扉10bを開き、包装容器22aを持ち上げて区画Cに移す。
【0040】
区画Cに搬出された包装容器22aはこの場所にストックされ、ナノ材料の需要に応じて出荷される。区画Cにおいても、ナノ材料の粒子が粒子個数表示器11cで監視されており、粒子個数に応じて制御装置38が開閉調整弁の開度および吸気ファンを調整し、所定個数以下となるように制御がなされる。これは、区画A、Bが故障により陰圧に保たれない場合を想定し、二重に保護している。
【0041】
区画Aおよび区画Bの作業においても舞い上がったナノ材料は、開閉調整弁32、33とダクト35を通じてフィルタ31で捕集されるので、区画内に残留することがない。また、区画Aおよび区画B内のナノ材料の粒子を粒子個数表示器11a、11bで表示されるので、作業者がナノ材料の粒子数を確認しながら、次の作業に移ることができ、ナノ粒子がどの区画の外に漏れることがなく、作業者への暴露危険性を低減し、装置の安全性を高めることが出来る。
【0042】
以上説明したように、本実施例のナノ材料秤量包装装置によれば、圧力制御された複数の区画でナノ材料の秤量・包装および容器の洗浄を分担して効率よく行うことができ、作業者のナノ材料からの暴露危険性を効果的に低減することができる。
【符号の説明】
【0043】
10(10a〜10c)…開閉手段、11(11a〜11c)、12(12a〜12c)…操作部、13…移送手段(コンベア)、14…移動車輪、15…昇降脚、20…供給ホッパー、20a…払出し部、22…包装容器ストッパ、23、31、37…フィルタ、24…ダストボックス、25…重量計、27…エアージェット、28…洗浄ユニット、30…吸引ファン、32〜34、36…調整弁、35、37…ダクト、38…制御装置。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノ材料を所定量容器に充填して包装するナノ材料秤量包装装置において、
ナノ材料を取込んで包装容器に充填し秤量する区画Aと、
前記区画Aから移送された包装容器の外側を洗浄する区画Bと、
前記区画Bから移送された包装容器を保管する区画Cと、
前記区画の間に介在して包装容器を通過させるとき開く開閉手段と、
前記各区画と調整弁を介してダクトで接続され各区画を陰圧に保つ吸引ファンと、
各区画の圧力を区画A<区画B<区画Cに保つように各区画の調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項2】
請求項1記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Aには、ナノ材料を包装容器に充填する払出し部と、ナノ材料の質量を量る重量計と、各種作業を行う操作部と、ナノ材料の粒子個数表示器を備えたことを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項3】
請求項1または2記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Bには、包装容器の外側を洗浄する洗浄部と、作業を行う操作部と、ナノ材料の粒子個数表示器を備えたことを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項4】
請求項3に記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記洗浄部はエアジェットノズル、または液体で洗浄する洗浄ユニットであることを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のナノ材料秤量包装装置において、
各区画はA、B、Cの順に開閉手段を介して接続され、区画Aは前記吸引ファンに前記ダクトとは別系統で接続され、前記吸引ファンにより区画Aを吸気することにより、開閉手段を介して区画B、Cを区画A側に吸引することを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Aと区画Bの間に包装容器を移送する移送手段が設けられたことを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Aと区画Bの間の開閉手段は包装容器の移送を妨げないカーテンであることを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Aには、ナノ材料を室外から供給する供給ホッパーが接続されていることを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項9】
請求項8に記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Aは、前記供給ホッパーとの接続を容易にする昇降機能および移動用車輪を備えたことを特徴とするナノ材料秤量包装装置。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれかに記載のナノ材料秤量包装装置において、
前記区画Aに廃棄物を入れるダストボックスが備えられ、このダストボックスは区画Aの圧力より陰圧に保たれたことを特徴とするナノ材料秤量包装装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−184025(P2012−184025A)
【公開日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−48845(P2011−48845)
【出願日】平成23年3月7日(2011.3.7)
【出願人】(000005452)株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Fターム(参考)】