JP7331141B2 - 静電気放電緩和チューブセグメントおよび静電気放電緩和チューブセグメントを含む流体回路 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、例えば、流体処理システムで、より具体的には、静電気放電の緩和を必要とする超高純度流体処理システムで使用することができる、静電気放電（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＥＳＤ））緩和チューブに関する。

高純度基準を提供する流体処理システムは、先端技術の応用において多くの用途がある。そのような用途には、ソーラーパネル、フラットパネルディスプレイの加工と製造、半導体産業におけるフォトリソグラフィー、バルク薬液供給、化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ（ＣＭＰ））、ウェットエッチング、洗浄などの用途が含まれる。これらの用途で使用される特定の化学物質の中には、特に腐食性の高いものがあり、流体処理部品の腐食や環境への化学物質の流出が懸念されるため、従来の流体処理技術を使用できないものがある。

このような用途の耐食性と純度の要件を満たすために、流体処理システムでは、チューブ、継手（ｆｉｔｔｉｎｇ）、バルブなどの部材に不活性ポリマーを使用している。これらの不活性ポリマーには、テトラフルオロエチレンポリマー（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカンポリマー（ＰＦＡ）、エチレンおよびテトラフルオロエチレンポリマー（ＥＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンポリマー（ＥＦＥＰ）、ならびにフッ化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）などのフルオロポリマーが含まれるが、これらに限定されない。ＰＦＡをはじめとする多くのフルオロポリマーは、非腐食性で不活性な構造を提供するだけでなく、射出成形や押出成形が可能である。このようなポリマーからなるコネクタ継手には、プライムロック（ＰＲＩＭＥＬＯＣＫ（登録商標））継手、ピラー（ＰＩＬＬＡＲ（登録商標））継手、フレア継手など、いくつかの種類があり、知られている。例示的な継手は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６に示されている。

静電気放電（ＥＳＤ）は、半導体産業やその他の技術用途の流体処理システムにとって重要な技術的課題である。流体システム内の様々な動作可能な構成要素（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）（チューブまたは配管、バルブ、継手、フィルターなど）の表面と流体との摩擦接触により、静電気が発生し蓄積されることがある。電荷の発生程度は、そのような構成要素や流体の性質、流体速度、流体粘性、流体の電気伝導度、アース（接地）（ｇｒｏｕｎｄ）への経路、液体中の乱流とせん断、流体中の空気の存在、表面積など様々な要因に依存するが、これらに限定されるものではない。これらの特性、およびこれらの特性によって生じる望ましくない静電荷を緩和する方法については、非特許文献１に説明および報告されている。

さらに、流体が処理システム内を流れる際に、電荷が下流に運ばれるストリーミングチャージと呼ばれる現象が発生し、電荷が発生した場所を越えて蓄積されることがある。十分な電荷が蓄積されると、チューブやパイプの壁、部品の表面、さらには様々な処理工程で基板やウェハに静電気放電（ＥＳＤ）が発生する可能性がある。

半導体基板やウェハは、静電気に対して非常に敏感であり、静電気放電により基板やウェハが損傷を受けたり破壊されることがある。例えば、制御されていない静電気放電により、基板上の回路が破壊されたり、通常の露光前に光活性化合物が活性化することがある。さらに、蓄積された静電気は、流体処理システム内から外部環境へ放電し、流体処理システム内の構成要素（チューブや配管、継手、部品、容器、フィルターなど）に損傷を与える可能性があり、システム内の流体の漏れや流出、部品の性能低下などにつながる可能性がある。このような場合、可燃性、毒性、腐食性のある流体が使用されていると、火災や爆発につながる可能性があるため、流体処理システムが損なわれる。

超高純度流体処理システムにおける静電気放電緩和を向上させて、部品の性能を高めるとともに、潜在的に有害な静電気放電の発生を低減することが望まれている。

米国特許第５１５４４５３号明細書 米国特許第６４０９２２２号明細書 米国特許第６４１２８３２号明細書 米国特許第６６０１８７９号明細書 米国特許第６７５８１０４号明細書 米国特許第６７７６４４０号明細書

ＮＦＰＡ ７７，"Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｎ Ｓｔａｔｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，"ｐｐ．７７－１ ｔｏ ７７－６７，２０１４

本発明は上記した懸案を鑑みてなされたものである。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、静電気放電（ＥＳＤ）緩和チューブに関連している。１つまたは複数の実施形態では、静電気放電（ＥＳＤ）緩和チューブは、多孔質の非導電性ポリマー内面と、導電性ポリマーとを含み、導電性ポリマーは、このチューブを通過する帯電流体から静電荷をアース（接地）（ｇｒｏｕｎｄ）に移動させる。

いくつかの実施形態では、多孔質の内面は、発泡層、有孔層、開口を含む層、または電荷移動導管を含む層である。これらの実施形態では、多孔質の内面は、開口、穴、チャネル、流体通路、電荷移動導管、または他の種類の多孔質、開口または穿孔を含む。

特定の実施形態では、多孔質の非導電性ポリマー内面は、導電性ポリマーチューブの内面上の非導電性ポリマーの有孔層である。
いくつかの実施形態では、非導電性ポリマーはフルオロポリマーであり、導電性ポリマーは導電性パーフルオロポリマーである。

他の実施形態では、静電気放電緩和チューブは、フルオロポリマーの外層をさらに含む。
いくつかの実施形態では、多孔質の非導電性ポリマー内面は非導電性ポリマーチューブであり、導電性ポリマーは、非導電性ポリマーチューブの内面と外面との間に配置された導電性ポリマーの１つまたは複数のストライプを含み、１つまたは複数のストライプは非導電性ポリマーチューブを通過する帯電流体から静電気をアースに移動させる。特定の実施形態では、静電気放電緩和チューブは、導電性ポリマーの１つまたは複数のストライプと電荷移動接触する導電性ポリマーの外層を含む。これらの実施形態では、ストライプは、線形軸方向ストライプ、非線形軸方向ストライプ、渦巻状ストライプ、螺旋状ストライプ、または他の形状であってもよい。これらの実施形態では、導電性ストライプは導電性フルオロポリマーストライプである。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、開示された静電気放電緩和チューブを用いて静電荷を放散する方法を含み、この方法は、非導電性の多孔質内面および隣接する導電性部分を含むチューブセグメントの内部通路に流体を通過させることと、導電性部分を介してチューブセグメントからアースへ静電気を移動させることとを含む。

本開示の他の実施形態は、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有する所定の流体流通路用の流体回路を含み、流体回路は、本明細書に記載のいずれかの実施形態の複数の静電気放電緩和チューブセグメントおよび複数の動作可能な構成要素を含む。各動作可能な構成要素は、内部流体流通路を有する本体部分および複数のチューブコネクタ継手を含む。各動作可能な構成要素は、選択されたチューブコネクタ継手で複数のチューブセグメントのそれぞれに接続され、複数のチューブセグメントおよび動作可能な構成要素は、流体回路を通る流体流通路を提供する。各チューブセグメントは、ｉ）流体通路を画定する非導電性ポリマー部分、およびｉｉ）軸方向に延びて各チューブセグメントの端部に達する導電性フルオロポリマーの１つまたは複数の導電性部分を含む。各動作可能な構成要素の本体部分は、複数のチューブコネクタ継手のそれぞれの間に延びる導電性フルオロポリマーを含み、各チューブコネクタ継手は、本体部分のそれぞれの導体をチューブセグメントの１つまたは複数の導電性部分に導電的に接続する。これらの実施形態では、複数の動作可能な構成要素は、バルブ、直線コネクタ、Ｔコネクタ、エルボコネクタ、マルチコネクタマニホルド、フィルター、熱交換器、精製器、脱気装置、またはセンサーであるが、これらに限定されない。

特定の実施形態では、本開示は、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有する所定の流体流通路（気体または液体、あるいはその両方など）のための流体回路を提供し、流体回路は、複数のチューブセグメントおよび複数の動作可能な構成要素を含み、各動作可能な構成要素は、内部流体流通路を有する本体部分および複数のチューブコネクタ継手を含み、動作可能な構成要素は、選択されたチューブコネクタ継手で複数のチューブセグメントを接続し、複数のチューブセグメントおよび動作可能な構成要素は、流体回路を通る流体流通路を提供する。各チューブセグメントは、ｉ）流体通路を画定する非導電性ポリマー部分、およびｉｉ）軸方向に延びて各チューブセグメントの端部に達する１つまたは複数の導電性フルオロポリマー部分を含み、各動作可能な構成要素の本体部分は、複数のチューブコネクタ継手のそれぞれの間に延びる導電性フルオロポリマーを含み、チューブコネクタ継手のそれぞれが、本体部分の各導体をチューブセグメントの導電性フルオロポリマー部分に導電的に接続する。

他の開示された実施形態は、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有する所定の流体流通路のための静電気放電緩和流体回路を作製する方法を含み、方法は、複数のチューブセグメントを複数の動作可能な構成要素に導電的に接続することを含み、各動作可能な構成要素は、内部流体流通路を有する本体部分および複数のチューブコネクタ継手を備え、動作可能な構成要素は、選択されたチューブコネクタ継手で複数のチューブセグメントを接続し、複数のチューブセグメントおよび動作可能な構成要素は、この流体回路を通る流体流通路を提供する。各チューブセグメントは、ｉ）流体通路を画定する非導電性ポリマー部分、およびｉｉ）軸方向に延びて各チューブセグメントの端部に達する非導電性ポリマー部分に結合されるとともに、それと均一な導電性フルオロポリマーの１つまたは複数の導電性部分を含み、各本体部分が、複数のチューブコネクタ継手のそれぞれの間に延びる導電性フルオロポリマーを含み、チューブコネクタ継手のそれぞれが、本体部分の各導体をチューブセグメントの少なくとも１つの導電性フルオロポリマー部分に導電的に接続し、静電気緩和流体回路をアースに接続する。

様々な実施形態において、流体回路を通る導電性経路および流体通路を提供するために、動作可能な構成要素を１つまたは複数のチューブセグメントによって接続し、１つまたは複数のチューブセグメントは動作可能な構成要素をそのチューブコネクタ継手のそれぞれで接続する。適切な動作可能構成要素には、例えば、バルブ、直線コネクタ、Ｔコネクタ、エルボコネクタ、マルチコネクタマニホルド、フィルター、熱交換器、精製器、脱気器、またはセンサーが含まれるが、これらに限定されない。適切なセンサーには、例えば、流量コントローラー、調整器、流量計、圧力計、または面積流量計が含まれてもよい。１つまたは複数の実施形態では、動作可能な構成要素の本体部分は、コネクタ継手と流体流通路との間に延びる導電性部分に結合されて、それと均一にされてもよい。

特定の実施形態では、複数のチューブセグメントはそれぞれ、非導電性ポリマー部分と、非導電性ポリマーチューブ部分と共に軸方向に延びる１つまたは複数の導電性フルオロポリマー部分とを含む。チューブセグメントの導電性フルオロポリマーの部分は、チューブコネクタ継手で本体部分の導電性経路と導電的に接続する。

上記の概要は、図示した各実施形態または本開示のすべての実施形態を説明することを意図していない。
本開示に含まれる図面は、本開示の実施形態を例示するものであり、説明とともに、本開示の原理を説明する役割を果たすものである。図面は、特定の実施形態を例示するだけであり、開示を限定するものではない。

本開示の多孔質の非導電性ポリマー内面および隣接する導電性ポリマーを有する静電気放電緩和チューブの断面図である。 本開示の多孔質の非導電性部分および導電性ポリマーストライプを有する静電気放電緩和チューブの断面図である。 本開示の多孔質の内部非導電性ポリマー表面、導電性ポリマーコア、および外側ポリマー層を有する静電気放電緩和チューブの断面図である。 本開示の多孔質の非導電性部分、導電性ポリマーストライプ、および外側ポリマー層を有する静電気放電緩和チューブの断面図である。 本開示の多孔質の非導電性部分および内部導電性ポリマーストライプを有する静電気放電緩和チューブの断面図である。 本開示の静電気放電緩和チューブを使用する流体処理システムの概略図である。 本開示の静電気放電緩和チューブを使用する双方向コネクタ部品の斜視図である。 本開示の静電気放電緩和チューブを使用する三方向コネクタ部品の斜視図である。 本開示の静電気放電緩和チューブを使用するバルブ部品の斜視図である。

本開示の実施形態は、様々な修正および代替形態に適用可能であり、特定の詳細は、例えば、図面に示されており、詳しく説明される。本開示を記載された特定の実施形態に限定する意図はなく、本開示の精神および範囲に該当するすべての修正物、等価物、および代替物を対象とする意図があることが理解される。

本開示では、流体供給源から１つまたは複数の下流処理工程への流体流通路を有する流体処理システムと共に使用するための静電気放電（ＥＳＤ）緩和チューブの実施形態について述べる。このシステムの実施形態は、導電的に接続された動作可能な構成要素および静電気放電緩和チューブセグメントを備える流体回路を含む。従来のいくつかの静電気放電緩和流体回路は、例えば、国際公開第２０１７／２１０２９３号において開示されており、この文献は、そこに含まれる明示的な定義または特許請求項を除いて、参照により本明細書に組み込まれる。
静電気放電緩和チューブ
本開示におけるチューブセグメントは、通常、流体を収容または輸送するのに適した任意の可撓性または非可撓性のパイプやチューブを指す。様々な実施形態によれば、チューブセグメントは導電性であり、流体回路内の各チューブセグメントの長さに沿って導電性経路を提供する。導電性チューブは、特定の金属を含む材料で構成されていてもよく、本明細書で充填ポリマーと称する導電性材料を充填したポリマー材料、または本質的に導電性のポリマー（ＩＣＰ）で構成されていてもよい。充填ポリマーには、鋼線、アルミニウムフレーク、ニッケル被覆グラファイト、炭素繊維、炭素粉末、カーボンナノチューブなどの固体導電材料が充填されたポリマーが含まれるが、これらに限定されない。

場合によっては、チューブセグメントは部分的に導電性である。部分的に導電性のチューブセグメントは、非導電性材料または低導電性材料から構成される主部分と、上記したような導電性材料から構成される副部分とを含むことができる。チューブセグメントに適した例示的な非導電性材料または低導電性材料には、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリケトン、ポリ尿素、ポリビニル樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレートおよびフルオロポリマーなどの様々な炭化水素ポリマーおよび非炭化水素ポリマーが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、非導電性材料または低導電性材料はフルオロポリマーである。例示的なフルオロポリマーには、パーフルオロアルコキシアルカンポリマー（ＰＦＡ）、エチレンテトラフルオロエチレンポリマー（ＥＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンポリマー（ＥＦＥＰ）、フッ化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンポリマー（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などの適切なポリマー材料があるが、これらに限定されない。一実施形態では、フルオロポリマーは、パーフルオロアルコキシアルカンポリマー（ＰＦＡ）である。

図１は、内部流体通路１２を画定し、非導電性または低導電性の主部分１４、および主部分１４に隣接する導電性の副部分１６を含む、静電気放電緩和チューブセグメント１０の断面図である。様々な実施形態において、非導電性または低導電性の主部分１４は、多孔質の非導電性ポリマー内面１５を含むことができる。いくつかの実施形態では、非導電性または低導電性の主部分１４の多孔質の内面は、発泡層、有孔層、開口を含む層、または電荷移動導管を含む層である。いくつかの実施形態では、主部分１４は、フルオロポリマーから形成することができる。例えば、一実施形態では、主部分１４は、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成することができる。導電性の副部分１６は、主部分１４の外面１７に結合して均一にすることができ、本明細書に記載の導電性材料などの導電性ポリマー材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、導電性の副部分１６は、導電性材料を充填したフルオロポリマー、より具体的には、特定の実施形態では、導電性材料を充填したＰＦＡから構成される。ＰＦＡに充填するために使用される導電性材料には、ニッケル被覆グラファイトを含む炭素繊維、炭素繊維、炭素粉末、炭素ナノチューブ、金属粒子、および鋼繊維が含まれるが、これらに限定されない。導電性部分１６は、以下に説明するチューブコネクタ継手のそれぞれの間に延びる導電性経路を提供することができる。主部分１４および導電性部分１６に同じポリマー材料を選択することにより、２つの部分間の結合が容易になる。しかしながら、異なるポリマー材料を使用して、チューブセグメント１０の部分１４、１６をそれぞれ形成することも可能である。

チューブセグメント１０を作製する一実施形態によれば、導電性パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）ポリマーチューブを、最初に、内部に非導電性フルオロポリマーの表面を有するように押し出す。次に、金属製のアース棒を内部の流体通路に配置し、アース棒に高周波静電気発生装置を取り付け、アース棒の先端で静電気を発生させる。この静電気放電により、非導電性フルオロポリマーの表面および隣接する導電性ポリマーに非常に丸くてきれいな縁のある穴（ｖｅｒｙ ｒｏｕｎｄ，ｃｌｅａｎ－ｅｄｇｅｄ ｈｏｌｅｓ）が形成され、非導電性フルオロポリマーの表面は多孔質の非導電性内面を有し、隣接する導電性ポリマーはチューブを通過する帯電流体から静電気をアースへ移動させる。

図２は、本開示の別の例示的な実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメント２０の断面図である。図２に示すチューブセグメント２０は、部分的に導電性である。チューブセグメント２０は、内部流体通路２２を画定し、非導電性部分２４と導電性部分２６とを含み、導電性部分２６は、チューブセグメント２０の長手軸に沿った方向においてその長さに沿って延びる、集合的に符号「２６」で示す複数の導電性ポリマーストライプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄによって画定される。導電性ポリマーのストライプの数は変更することができる。導電性ポリマーストライプの間隔も異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、非導電性部分２４は、少なくとも部分的に多孔質であり、チューブセグメント２０の多孔質の非導電性内面２７を画定する。導電性部分２６を画定する導電性ポリマーストライプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは、非導電性部分２４の外面２８に隣接しかつ接触して少なくとも部分的に配置され、チューブセグメント２０の外面２９の少なくとも一部を形成する。

様々な実施形態において、非導電性部分２４は、本明細書に記載するような非導電性材料または低導電性材料のうちの１つから構成することができる。いくつかの実施形態では、非導電性部分２４は、フルオロポリマーから形成することができる。例示的な一実施形態では、非導電性部分２４は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成することができる。導電性部分２６を画定する導電性ストライプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは、非導電性部分２４の外面２８に結合して均一にすることができ、本明細書に記載する導電性ポリマー材料などの導電性ポリマー材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、導電性部分は、導電性材料を充填したフルオロポリマー、より具体的には、特定の実施形態では、導電性材料を充填したＰＦＡから構成される。ＰＦＡに充填するために使用される導電性材料には、ニッケル被覆グラファイトを含む炭素繊維、炭素繊維、炭素粉末、炭素ナノチューブ、金属粒子、および鋼繊維が含まれるが、これらに限定されない。

図３は、本開示のさらに別の実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメント３０の断面図である。図２に示すチューブセグメント２０と同様に、図３に示すチューブセグメント３０は部分的に導電性である。チューブセグメント３０は、内部流体通路３２を画定し、非導電性部分３４、導電性部分３６、および外側部分３８を含む。いくつかの実施形態では、非導電性部分３４、導電性部分３６、および外側部分３８は、個別の層として形成される。場合によっては、これらの層を共押出しすることができる。

いくつかの実施形態では、非導電性部分３４は、少なくとも部分的に多孔質であり、チューブセグメント３０の多孔質の非導電性内面３７を画定する。いくつかの実施形態では、非導電性部分３４は、発泡層、有孔層、開口を含む層、または電荷移動導管を含む層である。非導電性部分３４は、本明細書に記載するような非導電性材料または低導電性材料のうちの１つから構成することができる。いくつかの実施形態では、非導電性部分３４は、フルオロポリマーから形成することができる。例示的な一実施形態では、非導電性部分３４は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成することができる。

導電性部分３６は、導電性部分３６がチューブセグメント３０の長手軸に沿った方向においてチューブセグメント３０の長さに沿って延びるように、非導電性部分３４の外面３９に隣接しかつ接触して配置することができる。導電性部分３６は、１つまたは複数の層として備えることができ、本明細書に記載する導電性材料などの導電性材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、導電性部分３６は、導電性材料を充填したフルオロポリマー、より具体的には、特定の実施形態では、導電性材料を充填したＰＦＡから構成される。ＰＦＡに充填するために使用される導電性材料は、ニッケル被覆グラファイトを含む炭素繊維、炭素繊維、炭素粉末、炭素ナノチューブ、金属粒子、および鋼繊維を含むことができるが、これらに限定されない。

外側部分３８は、非導電性部分３４または導電性部分３６のいずれかを形成するために使用されるものと同じまたは異なる非導電性ポリマーから形成することができる。場合によっては、外側部分３８も部分的に導電性である。

様々な部分３４、３６、３８は、一方の部分を他方の上に順次押し出すことによって形成することができる。一実施形態では、各部分に対して選択された材料に応じて、少なくとも２つの部分を共押出しすることができる。

図４は、本開示のさらに別の実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメント４０の断面図である。図４に示すように、チューブセグメントは、内部流体通路４２を画定し、非導電性部分４４、導電性ポリマーストライプ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄによって画定される導電性部分４７、および外側ポリマー層４８を含む。導電性ポリマーストライプ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄの数は変更することができる。導電性ポリマーストライプ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄの間隔も異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、非導電性部分４４は、少なくとも部分的に多孔質であり、チューブセグメント４０の多孔質の非導電性内面４９を画定する。導電性部分４７を画定する導電性ポリマーストライプ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄは、非導電性部分２４の外面２８に隣接しかつ接触して少なくとも部分的に配置され、チューブセグメント４０の長手軸に沿った方向において、チューブセグメント４０の長さに沿って延在している。

様々な実施形態において、非導電性部分４４は、本明細書に記載するような非導電性材料または低導電性材料のうちの１つから構成することができる。いくつかの実施形態では、非導電性部分４４は、フルオロポリマーから形成することができる。例示的な一実施形態では、非導電性部分４４は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成することができる。導電性部分４７を画定する導電性ストライプ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄは、非導電性部分４４の外面４５の一部に隣接しかつ接触して配置することができ、本明細書に記載する導電性ポリマー材料などの導電性ポリマー材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、導電性部分４７は、導電性材料を充填したフルオロポリマー、より具体的には、特定の実施形態では、導電性材料を充填したＰＦＡから構成される。ＰＦＡに充填するために使用される導電性材料には、ニッケル被覆グラファイトを含む炭素繊維、炭素繊維、炭素粉末、炭素ナノチューブ、金属粒子、および鋼繊維が含まれるが、これらに限定されない。

外側部分４８は、非導電性部分４４または導電性部分４７のいずれかを形成するために使用されるものと同じまたは異なる非導電性ポリマーから形成することができる。場合によっては、外側部分３８も部分的に導電性である。外側部分４８は、非導電性部分の外面４５の少なくとも一部および導電性部分４７の外面４６の少なくとも一部に隣接しかつ接触して配置されている。

様々な部分４４、４６、４８は、一方の部分を他方の上に順次押し出すことによって形成することができる。一実施形態では、各部分に対して選択された材料に応じて、少なくとも２つの部分を共押出しすることができる。

図５は、本開示のさらに別の実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメント５０の断面図である。チューブセグメント５０は、内部流体通路５１、非導電性部分５２、およびチューブセグメント５０の内面５３と外面５５との間で非導電性部分５２内に埋め込まれ、チューブセグメント５０の長手軸に沿った方向において、チューブセグメント５０の長さに沿って延びる複数の導電性ポリマーストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄを画定する。導電性ポリマーストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの数は変更することができる。導電性ポリマーストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの間隔も異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、図示するように、導電性ポリマーストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、チューブセグメント５０の外周に互いに等間隔で配置することができる。他の実施形態では、導電性ポリマーストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの間に不均一な間隔が存在してもよい。いくつかの実施形態では、非導電性部分５２は、少なくとも部分的に多孔質であり、チューブセグメント５０の多孔質の非導電性内面５３を画定する。

様々な実施形態において、非導電性部分５２は、本明細書に記載するような非導電性材料または低導電性材料のうちの１つから構成することができる。いくつかの実施形態では、非導電性部分５２は、フルオロポリマーから形成することができる。例示的な一実施形態では、非導電性部分５２は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成することができる。導電性ストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、チューブセグメント５０の内面５３と外面５５との間の非導電性部分５２内に埋め込まれ、本明細書に記載する導電性ポリマーなどの導電性ポリマー材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、導電性ポリマーストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、導電性材料を充填したフルオロポリマー、より具体的には、特定の実施形態では、導電性材料を充填したＰＦＡから構成される。ＰＦＡに充填するために使用される導電性材料には、ニッケル被覆グラファイトを含む炭素繊維、炭素繊維、炭素粉末、炭素ナノチューブ、金属粒子、および鋼繊維が含まれるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、チューブセグメント５０はまた、非導電性部分内に配置された導電性ポリマーの１つまたは複数のストライプと電荷移動接触している外側導電性ポリマー層であってもよい。
流体回路および処理システム
図６は、本開示の様々な実施形態に従って本明細書に記載されている、静電気放電緩和チューブセグメント１０、２０、３０、４０、５０のいずれか１つを組み込んだ流体処理システムの概略図である。図６は、本開示の１つまたは複数の実施形態による流体処理システム１５０を示している。システム１５０は、流体供給源１５２からその下流に配置された１つまたは複数の処理工程１５６に流体を流すための流路を提供する。流体処理システム１５０は、その流路の一部を含む流体回路１６０を含む。流体回路１６０は、チューブセグメント１６４と、チューブセグメント１６４を介して相互接続された複数の動作可能な構成要素１６８とを含む。図６では、動作可能な構成要素１６８は、エルボー形状の継手（ｆｉｔｔｉｎｇ）１７０、Ｔ字形の継手１７２、バルブ１７４、フィルター１７６、フローセンサ１７８、および同径継手（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｆｉｔｔｉｎｇ）１７９を含む。しかしながら、様々な実施形態において、流体回路１６０は、数および種類において追加のまたはより少ない動作可能な構成要素１６８を含むことができる。例えば、流体回路１６０は、ポンプ、ミキサー、ディスペンスヘッド、噴霧器ノズル、圧力調整器、流量制御器、脱気装置、精製器、または他の種類の動作可能な構成要素を代替するか、または追加的に含むことができる。

組み立てにおいて、動作可能な構成要素１６８は、複数のチューブセグメント１６４がそれぞれのチューブコネクタ継手１８６で構成要素１６８を接続することによって一緒に接続される。接続されると、複数のチューブセグメント１６４および動作可能な構成要素１６８は、流体供給源１５２から処理工程１５６に向かって流体回路１６０を通る流体通路を提供する。特定の実施形態では、動作可能な構成要素１６８はそれぞれ、流体流通路を画定する本体部分１８２と、１つまたは複数のチューブコネクタ継手１８６とを含む。いくつかの実施形態では、チューブコネクタ継手１８６の少なくとも１つは、流体を本体部分１８２に受け入れるための入口部分であり、チューブコネクタ継手１８６の少なくとも別の１つは、入口部分を介して受け取った流体を排出するための出口部分である。例えば、Ｔ字形の継手１７２は、流体供給源１５２から流体を受け取る入口部分である１つのチューブコネクタ継手１８６と、処理工程１５６に向かって流体を排出する出口部分である２つのチューブコネクタ継手１８６とを含む。特定の実施形態では、入口部分および出口部分はそれぞれ、チューブセグメント１６４に接続または接続可能である。しかしながら、いくつかの実施形態では、例えば、流体回路１６０内の動作可能な構成要素１６８が噴霧器ノズルを含む場合、入口部分のみが、チューブセグメント１６４に接続可能であることが求められる。いくつかの実施形態では、動作可能な構成要素１６８のうちの１つまたは複数は、単一のチューブコネクタまたは継手１７９を含む。

図６に示すように、動作可能な構成要素１６８のそれぞれは、本体部分１８２の各導電経路を、動作可能な構成要素１６８に接続されるチューブセグメント１６４の導電性部分に対して導電的に接続するための架橋構成要素を含む。したがって、特定の実施形態では、接続された動作可能な構成要素１６８およびチューブセグメント１６４は、流体回路１６０全体を通して電気経路を形成し、チューブセグメント１６４間の導電性の断絶をなくすことができる。様々な実施形態において、導電性材料の抵抗値（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）は、約１×１０^１０ｏｈｍ－ｍ未満であり、非導電性材料の抵抗値は、約１×１０^１０ｏｈｍ－ｍより大きい。特定の実施形態において、導電性材料の抵抗値は、約１×１０^９ｏｈｍ－ｍ未満であり、非導電性材料の抵抗値は、約１×１０^９ｏｈｍ－ｍより大きい。

特定の実施形態では、静電荷の蓄積を緩和するために、１つまたは複数の動作可能な構成要素１６８は、１つまたは複数の取り付け固定具１９８を介してアース１９４に電気的に接続されている。アース取り付け固定具１９８は、導電性経路１９０からアース１９４への経路を提供することによって、静電荷が流体回路１６０に蓄積するときに静電荷を連続的に分散させる。
動作可能な構成要素
本開示における動作可能な構成要素は、流体入力部および流体出力部を有し、流体の流れを方向付けまたは提供するためにチューブに接続する任意の構成要素または装置を指す。動作可能な構成要素の例には、継手（ｆｉｔｔｉｎｇ）、バルブ、フィルター、熱交換器、センサー、ポンプ、ミキサー、噴霧器ノズル、精製器、脱気装置、および分注器（ｄｉｓｐｅｎｓｅ ｈｅａｄ）が含まれるが、これらに限定されない。これらおよび追加の非限定的な動作可能な構成要素の例は、例えば、米国特許第５６７２８３２号、同第５６７８４３５号、同第５８６９７６６号、同第６４１２８３２号（特許文献３）、同第６６０１８７９号（特許文献４）、同第６５９５２４０号、同第６６１２１７５号、同第６６５２００８号、同第６７５８１０４号（特許文献５）、同第６７８９７８１号、同第７０６３３０４号、同第７３０８９３２号、同第７３８３９６７号、同第８５６１８５５号、同第８６８９８１７号、および同第８７２６９３５号に例示されており、これらの文献は、そこに含まれる明示的な定義または特許請求項を除いて、参照により本明細書に組み込まれる。

動作可能な構成要素は、導電性フルオロポリマーから構成されてもよく、導電性フルオロポリマーには、例えば、パーフルオロアルコキシアルカンポリマー（ＰＦＡ）、エチレンテトラフルオロエチレンポリマー（ＥＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンポリマー（ＥＦＥＰ）、フッ化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンポリマー（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などの適切なポリマー材料が含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、導電性フルオロポリマーは、ＰＦＡに導電性材料を充填したもの（例えば、充填ＰＦＡ）である。この充填ＰＦＡには、ニッケル被覆グラファイトを含む炭素繊維、炭素繊維、炭素粉末、炭素ナノチューブ、金属粒子、および鋼繊維が含まれるが、これらに限定されない。様々な実施形態において、導電性材料の抵抗値は、約１×１０^１０ｏｈｍ－ｍ未満であり、非導電性材料の抵抗値は、約１×１０^１０ｏｈｍ－ｍより大きい。特定の実施形態において、導電性材料の抵抗値は、約１×１０^９ｏｈｍ－ｍ未満であり、非導電性材料の抵抗値は、約１×１０^９ｏｈｍ－ｍより大きい。開示された流体処理システムが超高純度流体処理用途で使用するように構成されている場合、チューブセグメントおよび動作可能な構成要素の両方は、通常、純度と耐食性の基準を満たすためにポリマー材料から構成される。

図７は、本明細書で説明される様々な実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメントを使用する双方向コネクタ構成要素の斜視図である。図７は、２つのチューブセグメントを接続するための同径コネクタ継手７００を示している。コネクタ継手７００は、動作可能な構成要素の本体部分７０４に隣接する肩領域７０２を含み、外側に延びて、ネック領域７０６、ねじ領域７０６ａ、およびニップル部分７０６ｂを形成する。チューブセグメント１６４は、ニップル部分７０６ｂによって受け入れられ、これは、特定の実施形態では、例えば、ＦＬＡＲＥＴＥＫ（登録商標）継手として構成されてもよい。コネクタ継手７００はまた、外部電気接点に、次いでアースに取り付けるために本体部分７０４と導電的に接続される導電性材料である取り付け特徴部７０８を含む。例えば、取り付け特徴部７０８は、静電気放電緩和のために動作可能な構成要素のコネクタ継手７００を構成するためにアース（接地）された電気接点に接続することができる。

図８は、本明細書で説明される様々な実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメントを使用する三方向コネクタ構成要素の斜視図である。図８に示す実施形態では、三方向コネクタ継手８００は、コネクタのねじ領域に係合してチューブセグメント１６４を固定するためのコネクタ継手ナット８１０を含む。いくつかの実施形態では、継手ナットは、例えば、圧縮ナットであってもよい。継手ナット８１０を回転させてねじ領域に締め付けると、チューブセグメント１６４がコネクタ継手に係合し、チューブが導電性部分をニップル部分に導電的に接続するとともに、チューブとコネクタ継手との間に漏れ防止シールを形成する。１つまたは複数の実施形態では、継手ナット８１０は、ねじ領域と嵌合するためのねじを含む内面を有するほぼ円筒形の形状を有する。さらに、継手ナット８１０は、例えば、リブ８１２などの構造化された外面を有することができ、このようなリブは、レンチまたはロック装置と嵌合するために外面に対して対称的に配置され、コネクタのねじ領域で継手ナット８１０を締め付けまたは緩める。

１つまたは複数の実施形態では、継手ナット８１０は、ポリマー材料から構成されている。例えば、特定の実施形態では、継手ナット８１０は、ＰＦＡ、ポリアニリン、または他の適切なポリマーから構成される。

いくつかの実施形態では、コネクタ継手８００は、例えば、従来の成形過程を使用して形成される、炭素充填ＰＦＡなどの導電性ポリマー材料、または他の適切な導電性ポリマーである。

特定の実施形態では、コネクタ継手８００がチューブセグメント１６４と組み立てられるとき、継手ナット８１０は、ニップル前方部分でチューブセグメント１６４の外面に接触し、チューブセグメント１６４とコネクタ継手８００との間に連続流体通路を形成する。継手ナット８１０を回転させて締め付けると、継手ナット８１０と肩部分との間に配置された接続確認リング８１４が、継手ナットと肩部分の両方の外面に接触して、漏れのない接続を実現する。

様々な実施形態において、接続確認リング８１４は、ＰＦＡなどのポリマー材料、または他のポリマーまたはエラストマーから構成される。
図９は、本明細書に記載した様々な実施形態による、静電気放電緩和チューブセグメントを使用するバルブ構成要素９００の斜視図である。動作可能な構成要素９００は、本体部分９０２、チューブコネクタ継手、および継手ナット９０４を含む。１つまたは複数の実施形態では、動作可能な構成要素９００は、本体部分に動作可能なバルブ要素９０６をさらに含む。動作可能な構成要素９００は、様々な実施形態において、動作可能な構成要素９００を構成して様々な動作を行うための適切な構造、電子機器、または他の材料を広範に含む。

本体部分９０２は、各チューブコネクタ継手９０４の間に延びて、各チューブコネクタ継手とチューブセグメント１６４の導電性部分との間にそれぞれ電気的接点を形成する導電性ＰＦＡを含む。

当業者は、図８および９に示す特定の実施形態が同一のコネクタ継手を有する一方で、一定の実施形態では、コネクタ継手が様々な大きさを有してもよく、降圧（ｓｔｅｐ－ｄｏｗｎ）または昇圧（ｓｔｅｐ－ｕｐ）継手などの様々な設計を有してもよく、または様々な種類の動作可能な構成要素に配置できることを理解するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、動作可能な構成要素は、ミキサー、センサー、フィルター、ポンプ、熱交換器、または他の適切な要素であってもよい。そのため、動作可能な構成要素は、流体回路内で様々な処理または作業を実行できるように構成されている。

本開示の様々な実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であること、または開示された実施形態に限定されることを意図するものではない。説明された実施形態の範囲および精神から逸脱することなく、多くの修正および変形が当業者には明らかであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、市場で見られる技術に対する実際の適用または技術的改善を説明するため、または当業者が本明細書に開示される実施形態を理解できるようにするために選択された。

Claims (4)

1. 静電気放電緩和チューブセグメントであって、
   多孔質の非導電性内面および導電性部分を含み、
   隣接する導電性部分は、静電気放電を緩和できるように、静電気放電緩和チューブセグメントを通過する帯電流体によって発生する静電荷をアースに移動させるように構成されており、
   前記多孔質の非導電性内面が非導電性ポリマー部分によって画定され、前記導電性部分が、非導電性ポリマー部分の外面に隣接しかつ接触して配置された導電性ポリマーの１つまたは複数のストライプを含み、導電性ポリマーの１つまたは複数のストライプが、静電気放電緩和チューブセグメントの長手軸に沿った方向において該チューブセグメントの長さに沿って延びている、静電気放電緩和チューブセグメント。
2. 前記多孔質の非導電性内面が、発泡層、有孔層、開口を含む層、または電荷移動導管を含む層である、請求項１に記載の静電気放電緩和チューブセグメント。
3. 外側層をさらに含む、請求項１または２に記載の静電気放電緩和チューブセグメント。
4. 少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有する所定の流体流通路用の流体回路であって、流体回路は、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の複数の静電気放電緩和チューブセグメントおよび複数の動作可能な構成要素を含み、各動作可能な構成要素は、内部流体流通路を有する本体部分と、複数のチューブコネクタ継手とを備え、動作可能な構成要素は、選択されたチューブコネクタ継手で複数の静電気放電緩和チューブセグメントを接続し、複数の静電気放電緩和チューブセグメントおよび複数の動作可能な構成要素は、流体回路を通る内部流体流通路を提供し、
   各静電気放電緩和チューブセグメントは、ｉ）内部流体流通路を画定する非導電性部分、およびｉｉ）軸方向に延びて各静電気放電緩和チューブセグメントの端部に達する導電性フルオロポリマーの１つまたは複数の導電性部分を含み、
   各動作可能な構成要素の本体部分は、複数のチューブコネクタ継手のそれぞれの間に延在する導電性フルオロポリマーを含み、
   複数のチューブコネクタ継手のそれぞれは、本体部分の各導体を静電気放電緩和チューブセグメントの前記導電性ポリマーの１つまたは複数のストライプに導電的に接続する、流体回路。

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