JP2000297392A - ガス溶解水製造装置 - Google Patents
ガス溶解水製造装置Info
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Abstract
る凝縮水の排出を行なうに当り、簡単な構造で凝縮水の
排出を行なうようにする。 【解決手段】 電解装置20により発生する水素ガスを
気液分離器22に送り、ここで水素ガスと水とを分離し
て水素ガスをガス溶解装置21に供給し、純水に水素ガ
スを溶解して水素溶解水を製造する。ガス溶解装置21
のガス供給通路41内において生じる凝縮水を凝縮水排
水管44を通して気液分離器22に排出する。
Description
程において洗浄水として用いられる水素溶解水の如き一
定量のガスを溶解してなるガス溶解水を製造するための
ガス溶解水製造装置に関する。
ハ表面に付着している微粒子、有機物、金属、自然酸化
膜等の除去を行うための洗浄が行われるが、この洗浄処
理に当って、硫酸・過酸化水素水混合溶液、フッ酸溶液
等の洗浄液が用いられると共に、洗浄後にすすぎを行な
うためにすすぎ用水として超純水が用いられている。し
かし超純水によるすすぎも全く問題がない訳ではなく、
超純水中の溶存酸素によりシリコンウエハ表面に薄い酸
化膜が形成されるという問題点があり、この点を解決す
るため、超純水に水素ガスを溶解せしめた水素溶解水を
用いてすすぎ等の洗浄を行う方法が既に幾つか提案され
ている。
素ガスを溶解させる方法として、水の電気分解により発
生した水素ガスを供給して超純水に水素ガスを溶解させ
る方法がある。
に、電解装置1内で発生した水素ガスを気液分離器2、
ガス供給管3を通してガス溶解装置4のガス供給通路5
に供給するものである。図中、6は電解装置の直流電源
である。ここにおいて超純水は、水供給管7を通してガ
ス溶解装置4の水供給通路8に導かれ、このガス溶解装
置4内において、水素ガスがガス透過膜9を通り、超純
水に溶解し、水素溶解水が得られる。
0を通して例えば半導体製造工場における洗浄工程に送
られる。
水蒸気が飽和状態で含まれており、そのためガス溶解装
置4のガス供給通路5内において水蒸気の凝縮が起こ
り、該通路5内に凝縮水が生じて次第に滞留するという
事態が発生する。また水供給通路8内の水蒸気がガス透
過膜9を通してガス供給通路5側に逆拡散し、この逆拡
散した水蒸気がガス供給通路5内で凝縮し、それにより
生じた凝縮水が該通路5内に次第に滞留するという事態
の発生もみられる。
内に凝縮水が次第に滞留していくが、この凝縮水の滞留
によりガス溶解装置においてガス透過膜を介して水素ガ
スが超純水と接する境界面面積が狭まり、ガス溶解効率
が低下してしまうという不具合を生じる。
ンタンク11を設置し、ガス供給通路5内で生じる凝縮
水をドレンタンク11に送り、上記通路5内に凝縮水が
滞留しないように対策を講じていた。
を設けた構造において、ドレンタンク11内に凝縮水が
貯まり、その水位が上限水位に達するとレベルセンサー
12が働いてバルブ13を開け、凝縮水を排出すると共
に、排水に伴ないタンク内の凝縮水の水位が下限水位に
達するともう一方のレベルセンサー14が働いてバルブ
13を閉じるように構成されている。
内の凝縮水の水位を監視するのは、ドレンタンク11を
含む排水系を開放状態にしておくとガス供給通路5内の
水素ガスが排水系を通って抜け出し、該通路5内の水素
ガス圧が低下してしまうためバルブ開閉制御を行なう必
要があるからである。
における凝縮水の滞留防止を図るためには、ドレンタン
クという新たな装置を設ける上に、このドレンタンク内
の貯留水の量を制御するためのレベルセンサーを含む新
たな制御システムを設けなければならず、その結果、ガ
ス溶解水製造装置全体として構造が複雑になり、製造コ
ストの上昇を招くばかりか、新たな制御系が加わること
による故障の確率の増大という問題が生じ、メンテナン
スの面からも不利となる欠点があった。
構造が簡単であり、製造コストを低減でき、且つ故障の
問題を解消できるガス溶解水製造装置を提供することを
目的としている。
気分解により生じたガスを純水に溶解するためのガス溶
解装置を有するガス溶解水製造装置において、ガス溶解
装置のガス供給通路内において生じる凝縮水を気液分離
機構を備えた装置内に排出するように構成したことを特
徴とするガス溶解水製造装置、(2)ガス供給通路に凝
縮水排水管を設け、該排水管を気液分離機構を備えた装
置に連結してなる前記(1)記載のガス溶解水製造装
置、(3)気液分離機構を備えた装置が気液分離器であ
る前記(1)記載のガス溶解水製造装置、(4)気液分
離機構を備えた装置が気液分離機構を有する電解装置で
ある前記(1)記載のガス溶解水製造装置、(5)電解
装置には、電極室内で発生したガスと電極室内の水とを
分離するための空間が設けられている前記(4)記載の
ガス溶解水製造装置である。
説明する。
施例が示されている。同図において、20は電解装置、
21はガス溶解装置、22は気液分離器であり、電解装
置20はイオン交換膜23を介して区画された陽極室2
4と陰極室25を有する。26は陽極、27は陰極、2
8は電解装置の直流電源である。純水を供給する水供給
管29から2つの水流入管30、31が分岐して設けら
れ、一方の水流入管30は電解装置20に、他方の水流
入管31はガス溶解装置21に連結されている。電解装
置20には水の電気分解により生じた水素ガスを流出す
る水素ガス流出管32と、同様に水の電気分解により生
じた酸素ガスを流出する酸素ガス流出管33とが配管さ
れ、更に水素ガス流出管32は気液分離器22に連結さ
れ、該気液分離器22とガス溶解装置21との間にはガ
ス供給管34が配管されている。35は気液分離器22
に取付けられた排水管である。
置であり、水素ガスと水とを分離するための空間36が
設けられている。該気液分離器22には、貯留水の上限
水位を検出するレベルセンサー37と、該貯留水の下限
水位を検出するレベルセンサー38とが設けられ、これ
らのセンサー37、38と電気的に接続されてその開閉
が制御されるバルブ39が排水管35に設けられてい
る。
て区画されたガス供給通路41と水供給通路42を有
し、ガス供給通路41には前記ガス供給管34が連結さ
れ、水供給通路42には前記水流入管31が連結されて
いる。更に、水供給通路42の出口側には水流出管43
が連結されている。
路41の下方に凝縮水排水管44を設け、この凝縮水排
水管44は気液分離器22に連結されている。凝縮水排
水管44はガス供給通路41内に生じる凝縮水を気液分
離器22内に排出するための送液管であり、本発明にお
いてこの排水機構としては自然流排水でも或いはポンプ
による強制排水でもよい。自然流排水の場合には、ガス
供給通路41における凝縮水排水管44の取付位置A
は、気液分離器22における貯留水の上限水位Bよりも
高い位置となるように気液分離器22をガス溶解装置2
1よりも下方位置に設ける必要がある。一方、ポンプに
よる強制排水の場合には上記した排水管44の取付位置
設定上の制約はなく、ガス溶解装置21と気液分離器2
2の上下位置関係は任意に設定できる。
としては、シリコン等の親ガス性素材からなるものや、
フッ素系樹脂等の撥水性素材からなる膜にガスを透過で
きる多数の微細孔を設け、ガスは透過するが水は透過し
ないように構成したもの等が用いられる。ガス透過膜4
0は例えば中空糸状構造として構成することができ、ガ
ス透過膜40を中空糸状構造に形成した場合、ガス溶解
の方法として中空糸の内空部側から外側にガスを透過さ
せる方法、中空糸の外側から内空部側にガスを透過させ
る方法のいずれの方法も採用することができる。
いては酸素ガス)を溶解するものであるが、ここにおい
て純水の中で特に超純水を用いることが本発明を適用す
る上で好ましい。
上水、井水、河川水、湖沼水等の原水を凝集沈殿、ろ
過、凝集ろ過、活性炭処理等の前処理装置で処理するこ
とにより、原水中の粗大な懸濁物質、有機物等を除去
し、次いでイオン交換装置、逆浸透膜装置等の脱塩装置
を主体とする一次純水製造装置で処理することにより、
微粒子、コロイド物質、有機物、金属イオン、陰イオン
等の不純物の大部分を除去し、更にこの一次純水を紫外
線照射装置、混床式ポリッシャー、限外ろ過膜や逆浸透
膜を装着した膜処理装置からなる二次純水製造装置で循
環処理することにより、残留する微粒子、コロイド物
質、有機物、金属イオン、陰イオン等の不純物を可及的
に除去した高純度純水をいう。
ついて以下、説明する。尚、以下の説明においては、純
水として超純水を用いた場合について述べる。
管30を介して電解装置20に超純水を流入させ、ここ
で水の電気分解を行う。水の電気分解により陰極27側
に水素ガスが生じる。陰極室25より流出するのは水素
ガスと水との気液混合物であり、この気液混合物は水素
ガス流出管32を経て気液分離器22に流入する。
とが分離し、水素ガスはガス供給管34を通ってガス溶
解装置21に導かれる。一方、水は気液分離器22内に
滞留する。
素ガスが発生し、この酸素ガスは陽極室24より、酸素
ガス流出管33を経て系外に排出される。尚、電解装置
20内の残留水の余剰分もこの流出管33を通して排出
される。
置21に導かれた水素ガスは、該装置21のガス供給通
路41に流入する。一方、該装置21の水供給通路42
には水供給管29及び水流入管31を経て超純水が供給
される。ガス供給通路41内の水素ガスはガス透過膜4
0を通過して水供給通路42内に入り込み、ここで超純
水に溶解して水素溶解水が得られる。
れる水素ガスには飽和状態の水蒸気が含まれ、ガス溶解
装置のガス供給通路41内で水蒸気の凝縮が起こり、凝
縮水が生じる。また同装置の水供給通路42内には常
時、水流入管31より超純水が供給され、該水供給通路
42内には飽和状態の水蒸気が存在し、この水蒸気がガ
ス透過膜40を通過してガス供給通路41側に逆拡散し
て入り込む。そしてこの逆拡散によりガス供給通路41
内に入り込んだ水蒸気が該通路41内で凝縮し、凝縮水
が生じる。
水が生じるが、この凝縮水は該通路41下方に連結され
た凝縮水排水管44を通して気液分離器22内に流れ込
む。凝縮水は直ちに凝縮水排水管44に排出され、従っ
てガス供給通路41内に凝縮水が滞留することはない。
気液分離器22内には電解装置20より流出する水素ガ
スに同伴される水が滞留しているが、前記凝縮水はこの
気液分離器22内の滞留水に加えられる形で流入する。
置20より流出する水素ガスに同伴される水と、凝縮水
排水管44より流入する凝縮水とが次第に貯留していく
が、この貯留水の水位が上昇して上限水位に達したと
き、レベルセンサー37が働いて電気信号が出力され、
バルブ39が開かれ、それにより気液分離器22内の貯
留水が排水管35を通して系外に排出される。
し、該水位が下限水位に達するとレベルセンサー38が
働き、電気信号が出力され、バルブ39が閉じられ、そ
れにより貯留水の排出は停止する。従って、気液分離器
22内には常に一定量の水が存在することになる。この
ように貯留水量によるバルブ開閉制御を行なうことによ
って、ガス供給通路41内の水素ガスが、凝縮水排水管
44、気液分離器22及び排水管35を通して系外に抜
け出すことはなく、それによりガス供給通路41内の水
素ガス圧の低下を防止することができる。
通して電解装置の陰極室25と連通しており、このため
気液分離器22内の貯留水の一部は水素ガス流出管32
を経て陰極室25内に流れ込み、水の電気分解に用いる
原料水の一部ともなっている。このことから本発明によ
れば凝縮水を上記原料水の一部として利用することがで
きる。
れた水素溶解水は該装置の水流出管43を経て系外に流
出し、例えば半導体製造工場における洗浄工程に送ら
れ、シリコンウエハ等の半導体基板に対する洗浄水とし
て用いられる。
で、気液分離機構を有する電解装置を用いることによっ
て気液分離器の使用を省略した構成を有するものであ
る。同図において45は気液分離機構を有する電解装置
であり、この電解装置45には、電極室内で発生したガ
スと電極室内の水とを分離するための空間が設けられて
いる。即ち、陰極室46上方に、該陰極室46内で発生
した水素ガスと陰極室内の水とを分離するための空間4
7が設けられ且つ陽極室48上方に、該陽極室48内で
発生した酸素ガスと陽極室内の水とを分解するための空
間49が設けられている。50は陽極、51は陰極、5
2はイオン交換膜、53は直流電源である。
のレベルセンサー54と下限水位を検出するためのレベ
ルセンサー55とが設けられ、電解装置45の排水管5
6に取付けられたバルブ57を電気的に開閉するように
なっている。58は酸素ガス流出管、59は電解装置4
5内で発生した水素ガスをガス溶解装置60に供給する
ためのガス供給管、61、62はそれぞれガス溶解装置
のガス供給通路、水供給通路である。
凝縮水排水管63が設けられ、該排水管63は電解装置
の陰極室46に連結されている。64は水供給管、6
5、66はそれぞれ水流入管、67は水流出管である。
離器としても機能するため、電解装置45とガス溶解装
置60との間に気液分離器を設ける必要がなく、構造が
一層簡単となる。そしてガス供給通路61内で生じた凝
縮水は凝縮水排水管63を通って電解装置の陰極室46
内に排出される。
増加するため、レベルセンサーで水位制御を行なう必要
がある。陰極室46内の水位が上限水位に達したときレ
ベルセンサー54が働き、バルブ57を開いて排水管5
6より排水し、また水位が下限水位に達したときレベル
センサー55が働き、バルブ57を閉じて排水を停止す
る。
解装置に原料水を供給する水供給管と、ガス溶解装置に
超純水を供給する水供給管とをそれぞれ別個に設けても
よく、またガス溶解装置に供給される超純水には必要に
応じて酸若しくはアルカリを添加して予めpH調整を行
なった超純水を供給するようにしてもよい。
限定されず、電解装置によって作られる酸素ガス又はオ
ゾンガスをガス溶解装置内で超純水に溶解して酸素溶解
水又はオゾン溶解水を製造する場合にも同様に適用でき
るものである。この酸素溶解水又はオゾン溶解水も前記
した水素溶解水と同様、半導体製造工場において、洗浄
工程用の洗浄水として用いることができる。
をガス溶解装置に供給して純水にガスを溶解させガス溶
解水を製造する装置であって、ガス溶解装置のガス供給
通路内において生じる凝縮水を気液分離機構を備えた装
置内に排出するように構成してなるものであるから、従
来のように凝縮水を排出するためわざわざドレンタンク
を設ける必要がなく、新たな装置の付加が不要となる。
即ち、気液分離機構は電解ガスと水とを分離するために
必要なものであり、本発明の装置を構成する上において
必須の機構である。
置の基本構造をそのまま利用して凝縮水の排出を行なう
ことができ、凝縮水を排出するために新たな構成上の付
加を必要としない利点がある。
構造が簡単となり、製造コストの低減を実現できると共
に、構造が簡単となることによって故障の問題も解消で
き、装置の維持管理上も有利となる効果がある。
略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 水の電気分解により生じたガスを純水に
溶解するためのガス溶解装置を有するガス溶解水製造装
置において、ガス溶解装置のガス供給通路内において生
じる凝縮水を気液分離機構を備えた装置内に排出するよ
うに構成したことを特徴とするガス溶解水製造装置。 - 【請求項2】 ガス供給通路に凝縮水排水管を設け、該
排水管を気液分離機構を備えた装置に連結してなる請求
項1記載のガス溶解水製造装置。 - 【請求項3】 気液分離機構を備えた装置が気液分離器
である請求項1記載のガス溶解水製造装置。 - 【請求項4】 気液分離機構を備えた装置が気液分離機
構を有する電解装置である請求項1記載のガス溶解水製
造装置。 - 【請求項5】 電解装置には、電極室内で発生したガス
と電極室内の水とを分離するための空間が設けられてい
る請求項4記載のガス溶解水製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10399799A JP3768027B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | ガス溶解水製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10399799A JP3768027B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | ガス溶解水製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000297392A true JP2000297392A (ja) | 2000-10-24 |
JP3768027B2 JP3768027B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=14368945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10399799A Expired - Lifetime JP3768027B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | ガス溶解水製造装置 |
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1999
- 1999-04-12 JP JP10399799A patent/JP3768027B2/ja not_active Expired - Lifetime
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