JP2008161734A - Functional water making apparatus and functional water making method using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機能性流体(例えば、炭酸ガス、水素、オゾン、酸素、アンモニア等の気体、又はアンモニア、フッ酸等の液体)を超純水に溶解させて、機能水を生成する機能水生成装置、及びそれを用いた機能水生成方法に関する。更に詳しくは、機能性流体の超純水への溶解量を精密に制御し、機能性流体の濃度が正確に制御された機能水を生成することが可能であるとともに、小型かつ安価な機能水生成装置、及びそれを用いた効率的な機能水生成方法に関する。 The present invention generates functional water by dissolving a functional fluid (for example, gas such as carbon dioxide, hydrogen, ozone, oxygen, ammonia, or liquid such as ammonia or hydrofluoric acid) in ultrapure water. The present invention relates to a device and a functional water generation method using the same. More specifically, it is possible to precisely control the amount of functional fluid dissolved in ultrapure water to generate functional water in which the concentration of the functional fluid is precisely controlled. The present invention relates to a generating device and an efficient functional water generating method using the same.
機能水(各種機能が付加された水)が各種産業分野で用いられている。例えば、半導体の製造分野においては基板の洗浄に超純水を用いるが、超純水をそのまま用いたのでは、超純水の比抵抗が高いため、被洗浄物の表面に静電気を発生させ、半導体の配線に絶縁破壊を生じさせるという不都合がある。このような不都合を解消するため、超純水に炭酸ガスを溶解させて、比抵抗の減少という機能が付加された機能水としてから、基板の洗浄に用いている。 Functional water (water with various functions added) is used in various industrial fields. For example, in the field of semiconductor manufacturing, ultrapure water is used for cleaning a substrate. However, if ultrapure water is used as it is, since the specific resistance of ultrapure water is high, static electricity is generated on the surface of the object to be cleaned. There is an inconvenience of causing dielectric breakdown in semiconductor wiring. In order to eliminate such inconvenience, carbon dioxide gas is dissolved in ultrapure water to obtain functional water having a function of reducing specific resistance, and then used for cleaning the substrate.
関連する従来技術として、中空糸膜を使用し、拡散溶解の手法を採り入れた超純水の比抵抗調整法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、超純水流路中に、流量を予め測定する流量センサーと、炭酸ガスを直接注入する炭酸ガス注入器と、比抵抗測定器とを順次配設し、炭酸ガスマスフローメータによって炭酸ガス注入量を計測し、超純水径路中の流量変動値と、比抵抗測定値と、比抵抗設定値とから炭酸ガス注入量を演算し、炭酸ガスマスフローメータの計測値をこの演算値にリアルタイムに合致させ、所定の比抵抗値の超純水を得る方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 As a related prior art, a method for adjusting the specific resistance of ultrapure water using a hollow fiber membrane and adopting a diffusion dissolution technique is disclosed (for example, see Patent Document 1). In addition, a flow rate sensor for measuring the flow rate in advance, a carbon dioxide gas injector for directly injecting carbon dioxide gas, and a specific resistance measuring device are sequentially arranged in the ultrapure water flow path, and the carbon dioxide gas flow rate is measured by a carbon dioxide mass flow meter. , Calculate the carbon dioxide injection amount from the flow rate fluctuation value in the ultrapure water path, the specific resistance measurement value, and the specific resistance setting value, and match the measured value of the carbon dioxide mass flow meter to this calculation value in real time And a method for obtaining ultrapure water having a predetermined specific resistance value is disclosed (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、拡散溶解の手法を採用しているために、中空糸膜の膜面積を十分に広く確保する必要があり、装置の小型化が困難であるといった問題があった。また、特許文献2に開示された方法では、超純水の流量を測定する流量センサー、炭酸ガスの量を計測するマスフローメーター、超純水の比抵抗を計測する比抵抗測定器、及びこれらを制御するマイクロコンピュータを用いているため、機能水製造装置そのものが大型かつ高価にならざるを得ず、また、比抵抗の変化に対応して炭酸ガスの流量を制御しているため、炭酸ガス流量の増減に時間的遅れがあり、比抵抗の値が変動するという問題があった。
However, since the method disclosed in
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、機能性流体の超純水への溶解量を精密に制御して、正確な機能性流体濃度の機能水を生成することが可能であるとともに、小型かつ安価な機能水生成装置、及びそれを用いた効率的な機能水生成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the problem is that the amount of functional fluid dissolved in ultrapure water is precisely controlled to ensure accurate function. Another object of the present invention is to provide a functional water generating apparatus that is capable of generating functional water having a concentration of a natural fluid and that is small and inexpensive, and an efficient functional water generating method using the same.
即ち、本発明によれば、以下に示す機能水生成装置、及び機能水生成方法が提供される。 That is, according to this invention, the functional water production | generation apparatus and functional water production | generation method which are shown below are provided.
[1]超純水に機能性流体を溶解させて機能水を生成する機能水生成装置であって、前記超純水が導入される超純水導入口、及び前記機能性流体が導入される機能性流体導入口を有し、前記超純水導入口から内部に導入された前記超純水の流量に対応して、前記機能性流体導入口から内部に導入された前記機能性流体の流量を制御可能な流体流量制御手段と、前記流体流量制御手段の下流に配設され、前記流体流量制御手段によって流量が制御された状態で前記流体流量制御手段から流出した前記機能性流体を前記超純水に注入する注入手段と、前記注入手段の下流に配設され、前記超純水に注入された前記機能性流体を前記超純水に溶解させて前記機能水を生成する溶解手段と、を備えた機能水生成装置(以下、「第一の機能水生成装置」ともいう)。 [1] A functional water generator for generating functional water by dissolving a functional fluid in ultrapure water, wherein the ultrapure water inlet into which the ultrapure water is introduced, and the functional fluid are introduced. A flow rate of the functional fluid introduced into the interior from the functional fluid introduction port, corresponding to the flow rate of the ultrapure water introduced into the interior from the ultrapure water introduction port. A fluid flow rate control means capable of controlling the fluid flow rate, and the functional fluid flowing out of the fluid flow rate control means in a state where the flow rate is controlled by the fluid flow rate control means. Injecting means for injecting into pure water; Dissolving means disposed downstream of the injecting means, and dissolving the functional fluid injected into the ultrapure water into the ultrapure water to generate the functional water; Functional water generator (hereinafter referred to as “first functional water generator”) Also referred to).
[2]前記流体流量制御手段、前記注入手段、及び前記溶解手段が、樹脂材料によって形成された一体的な外殻構造を構成する前記[1]に記載の機能水生成装置。 [2] The functional water generating device according to [1], wherein the fluid flow rate control unit, the injection unit, and the dissolution unit constitute an integral outer shell structure formed of a resin material.
[3]前記注入手段が、平面状の多孔質平膜と、前記多孔質平膜の一方の面上に押圧された状態で配設されるO−リングとを備え、前記多孔質平膜の、前記O−リングの内側に対応する部分に、前記O−リングが配設された一方の面側から透過した前記機能性流体が、他方の面側で前記超純水に注入される注入膜面が形成されたものであり、前記注入膜面の膜面積が、透過した前記機能性流体が所定の注入割合となるように前記超純水に注入されることが可能な面積に、前記O−リングの内径を調整することにより制御された前記[1]又は[2]に記載の機能水生成装置。 [3] The injection means includes a planar porous flat membrane and an O-ring disposed in a pressed state on one surface of the porous flat membrane, An injection film in which the functional fluid that has permeated from one surface side where the O-ring is disposed in a portion corresponding to the inside of the O-ring is injected into the ultrapure water on the other surface side. The surface of the injection film surface is formed so that the permeated functional fluid can be injected into the ultrapure water so as to have a predetermined injection ratio. The functional water generating device according to [1] or [2], which is controlled by adjusting the inner diameter of the ring.
[4]前記多孔質平膜が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスルフォン樹脂、又はポリアクリロニトリル樹脂によって構成された前記[3]に記載の機能水生成装置。 [4] The functional water generating device according to [3], wherein the porous flat membrane is made of a polytetrafluoroethylene resin, a polyvinylidene fluoride resin, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polysulfone resin, or a polyacrylonitrile resin. .
[5]前記溶解手段が、前記注入手段から流出した、前記機能性流体が注入された前記超純水が流動する流動部と、前記流動部の内部に配設され、前記機能性流体が注入された前記超純水の流動を阻害して乱流を発生させる邪魔板と、を備えた前記[1]〜[4]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [5] The dissolving means is disposed inside the fluidized part and flows into the fluidized part in which the ultrapure water into which the functional fluid is injected flows out of the injecting means, and the functional fluid is injected. The functional water generating device according to any one of [1] to [4], further comprising a baffle plate that inhibits the flow of the ultrapure water that is generated to generate a turbulent flow.
[6]前記溶解手段が、前記邪魔板を複数備え、隣接する前記邪魔板どうしの間に、多数の小片状成形体が充填されたものである前記[5]に記載の機能水生成装置。 [6] The functional water generating device according to [5], wherein the dissolving means includes a plurality of the baffle plates, and a plurality of small pieces are filled between the adjacent baffle plates. .
[7]超純水に機能性流体を溶解させて機能水を生成する機能水生成装置であって、前記超純水が導入される超純水導入口、及び前記機能性流体が導入される機能性流体導入口を有し、前記超純水導入口から内部に導入された前記超純水の流量に対応して、前記機能性流体導入口から内部に導入された前記機能性流体の流量を制御可能な流体流量制御手段と、前記流体流量制御手段の下流に配設され、前記流体流量制御手段によって流量が制御された状態で前記流体流量制御手段から流出した前記機能性流体を前記超純水に注入及び溶解させて前記機能水を生成する注入・溶解手段と、を備えた機能水生成装置(以下、「第二の機能水生成装置」ともいう)。 [7] A functional water generating apparatus for generating functional water by dissolving a functional fluid in ultrapure water, wherein the ultrapure water inlet into which the ultrapure water is introduced and the functional fluid are introduced. A flow rate of the functional fluid introduced into the interior from the functional fluid introduction port, corresponding to the flow rate of the ultrapure water introduced into the interior from the ultrapure water introduction port. A fluid flow rate control means capable of controlling the fluid flow rate, and the functional fluid flowing out of the fluid flow rate control means in a state where the flow rate is controlled by the fluid flow rate control means. A functional water generating device (hereinafter also referred to as “second functional water generating device”) provided with an injection / dissolution unit that injects and dissolves in pure water to generate the functional water.
[8]前記流体流量制御手段、及び前記注入・溶解手段が、樹脂材料によって形成された一体的な外殻構造を構成する前記[7]に記載の機能水生成装置。 [8] The functional water generating device according to [7], wherein the fluid flow rate control unit and the injection / dissolution unit constitute an integral outer shell structure formed of a resin material.
[9]前記注入・溶解手段が、中空糸膜からなる複数の中空糸を備え、前記中空糸の一方の面側から透過した前記機能性流体が、他方の面側で前記超純水に注入されるものであり、前記中空糸膜の膜面積が、透過した前記機能性流体が所定の注入割合となるように前記超純水に注入されることが可能な面積に、前記中空糸の本数又は長さを調整することにより制御された前記[7]又は[8]に記載の機能水生成装置。 [9] The injection / dissolution means includes a plurality of hollow fibers made of a hollow fiber membrane, and the functional fluid permeated from one surface side of the hollow fiber is injected into the ultrapure water on the other surface side. The number of the hollow fibers is such that the membrane area of the hollow fiber membrane can be injected into the ultra pure water so that the permeated functional fluid has a predetermined injection ratio. Or the functional-water production | generation apparatus as described in said [7] or [8] controlled by adjusting length.
[10]少なくとも、前記超純水及び前記機能水が流れる箇所については、樹脂材料によって形成されている前記[1]〜[9]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [10] The functional water generating device according to any one of [1] to [9], wherein at least a portion through which the ultrapure water and the functional water flow is formed of a resin material.
[11]前記流体流量制御手段が、前記超純水導入口に連通する超純水連通路と、前記機能性流体導入口に連通する機能性流体連通路と、前記超純水連通路に配設され、前記超純水の流量に対応して移動可能な円筒状抵抗子と、前記機能性流体連通路に、前記円筒状抵抗子に囲繞される状態で配設された、前記円筒状抵抗子の移動に連動して移動可能な流体流量制御子と、前記流体流量制御子の移動に対応して、前記機能性流体連通路の大きさを調整可能な流体連通路調整手段と、を備えた前記[1]〜[10]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [11] The fluid flow rate control means is disposed in the ultrapure water communication path communicating with the ultrapure water introduction port, the functional fluid communication path communicating with the functional fluid introduction port, and the ultrapure water communication path. A cylindrical resistor that is movable in accordance with the flow rate of the ultrapure water, and the cylindrical resistor disposed in the functional fluid communication path in a state surrounded by the cylindrical resistor. A fluid flow rate controller that can move in conjunction with the movement of the child, and a fluid communication path adjustment means that can adjust the size of the functional fluid communication path in accordance with the movement of the fluid flow rate controller. The functional water generator according to any one of [1] to [10].
[12]前記円筒状抵抗子が、円筒状駆動マグネットを同心状に内蔵したものであり、前記流体流量制御子が、前記円筒状駆動マグネットと磁力結合した棒状従動マグネットを内蔵したものであり、前記流体連通路調整手段が、前記流体流量制御子の先端に配設された弁棒と、前記機能性流体連通路に配設された弁座及び付勢手段とを備え、前記弁棒が、前記付勢手段によって前記弁座に押圧されるように構成されたものであり、前記超純水の流れによって前記円筒状抵抗子が移動すると、前記流体流量制御子が連動して移動し、前記弁棒を前記付勢手段からの押圧に抗しつつ前記弁座から離間又は近接させて、前記流体連通路の大きさを拡大又は縮小可能な前記[11]に記載の機能水生成装置。 [12] The cylindrical resistor has a cylindrical drive magnet built in concentrically, and the fluid flow controller has a built-in rod driven magnet that is magnetically coupled to the cylindrical drive magnet. The fluid communication path adjusting means includes a valve rod disposed at a tip of the fluid flow rate controller, and a valve seat and biasing means disposed in the functional fluid communication path, The urging means is configured to be pressed against the valve seat, and when the cylindrical resistor is moved by the flow of the ultrapure water, the fluid flow rate controller is moved in conjunction, The functional water generating device according to [11], wherein a size of the fluid communication path can be enlarged or reduced by moving a valve stem away from or close to the valve seat while resisting pressing from the urging means.
[13]前記円筒状抵抗子が、パーフルオロアルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ化エチレンプロピレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂からなる群より選択される少なくとも一の樹脂によりライニングされたものであり、前記超純水連通路を構成する部品が、前記樹脂から構成されている前記[11]又は[12]に記載の機能水生成装置。 [13] The cylindrical resistor is lined with at least one resin selected from the group consisting of a perfluoroalkoxy resin, a polytetrafluoroethylene resin, a fluorinated ethylenepropylene resin, a polypropylene resin, and an ethylenetetrafluoroethylene resin. The functional water generating device according to [11] or [12], wherein the parts constituting the ultrapure water communication path are made of the resin.
[14]前記機能性流体が、炭酸ガス又はアンモニアガスである前記[1]〜[13]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [14] The functional water generator according to any one of [1] to [13], wherein the functional fluid is carbon dioxide gas or ammonia gas.
[15]前記[1]〜[14]のいずれかに記載の機能水生成装置を用いて機能水を生成する機能水生成方法。 [15] A functional water generating method for generating functional water using the functional water generating device according to any one of [1] to [14].
[16]10〜80℃の超純水を使用して前記機能水を生成する前記[15]に記載の機能水生成方法。 [16] The functional water generating method according to [15], wherein the functional water is generated using ultrapure water at 10 to 80 ° C.
本発明の第一及び第二機能水生成装置は、機能性流体の超純水への溶解量を精密に制御して、正確な機能性流体濃度の機能水を効率的に生成することが可能であるとともに、小型かつ安価であるといった効果を奏するものである。 The first and second functional water generators of the present invention can efficiently generate functional water having an accurate functional fluid concentration by precisely controlling the amount of functional fluid dissolved in ultrapure water. In addition, there is an effect that it is small and inexpensive.
本発明の機能水生成方法によれば、機能性流体の超純水への溶解量を精密に制御して、正確な機能性流体濃度の(正確に比抵抗が調整された)機能水を効率的に生成することができる。 According to the method for producing functional water of the present invention, the amount of functional fluid dissolved in ultrapure water is precisely controlled, and functional water having an accurate functional fluid concentration (specific resistance is adjusted accurately) is efficiently used. Can be generated automatically.
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。なお、以降、単に「本発明の機能水生成装置」というときは、第一の機能水生成装置と第二の機能水生成装置のいずれをも指し示すものとする。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiment, and is based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. It should be understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments also fall within the scope of the present invention. In the following description, the term “functional water generator of the present invention” refers to both the first functional water generator and the second functional water generator.
図1は、本発明の第一の機能水生成装置の一実施形態を示す模式図である。本実施形態の機能水生成装置1は、超純水の流量に対応して機能性流体の流量を制御可能な流体流量制御手段10と、流体流量制御手段10の下流に配設され、流体流量制御手段10から流出した機能性流体を超純水に注入する注入手段20と、注入手段20の下流に配設され、超純水に注入された機能性流体を超純水に溶解させて機能水を生成する溶解手段30とを備えたものである。なお、図1中、符号130,140,150は電磁弁、符号131はレギュレーター、符号132は比抵抗センサーをそれぞれ示す。
流体流量制御手段10には、超純水が導入される超純水導入口11、及び機能性流体が導入される機能性流体導入口13が形成されている。また、注入手段20において、超純水に注入される機能性流体の流量は、その上流にある流体流量制御手段10によって制御された状態にある。更に、溶解手段30においては、その上流にある注入手段20において機能性流体が注入された超純水を混合、撹拌等することによって機能性流体を超純水に溶解させ、目的の機能水を生成する。
The fluid flow rate control means 10 is formed with an
図8及び図9は、本発明の機能水生成装置に用いられる流体流量制御手段の一例を模式的に示す断面図である。図8に示す流体流量制御手段10には、超純水導入口11と機能性流体導入口13が形成されており、それぞれには、超純水連通路12と機能性流体連通路14が連通している。また、超純水連通路12には、超純水の流量に対応して移動可能な円筒状抵抗子15が配設されており、機能性流体連通路14には、円筒状抵抗子15の移動に連動して移動可能な流体流量制御子16が、円筒状抵抗子15に囲繞される状態で配設されている。更に、この流体流量制御手段16は、流体流量制御子16の移動に対応して、機能性流体連通路14の大きさを調整可能な流体連通路調整手段(図8及び図9では、流体流量制御子16の先端に配設された弁棒(ニードル)16a、及び機能性流体連通路に配設された弁座16b)を備えている。なお、機能性流体連通路14と超純水連通路12とは互いに別々に連通しており(互いに隔絶されている)、流通する超純水と機能性流体が混ざらないように構成されている。流体流量制御手段10は、これらの構成を有することにより、超純水の流量の増大(減少)に対応して、機能性流体の流量も増大(減少)することが可能であり、精密に制御された流量の機能性流体を注入手段20(図1参照)に送り込むことができる。
8 and 9 are cross-sectional views schematically showing an example of the fluid flow rate control means used in the functional water generating apparatus of the present invention. An
流体流量制御子16の上部には、スプリング等の付勢手段(図示せず)が配設され、流体流量制御子16を弁座16bに圧着している。円筒状抵抗子15は、本体カバー17の円筒内壁17aに対して軸方向に滑動可能となっている。なお、本体カバー17は、超純水への成分溶出性の小さい材料で構成することが好ましい。このような材料の具体例としては、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等を挙げることができる。流体流量制御手段10は本体カバー17とO−リング18,19によりに密閉され、円筒状抵抗子15を収納する空間を形成するとともに、超純水連通路12を形成している。
An urging means (not shown) such as a spring is disposed on the upper part of the
超純水導入口11から流入した超純水は、円筒状抵抗子15の弁棒15aと弁座110の間を流れ、流量が増大するとその抵抗により、図9に示すように円筒状抵抗子15は軸方向(上部)に向かって移動し、円筒状駆動マグネット111により磁力連結された流体流量制御子16も同期して上部方向に移動する。これにより、機能性流体入口13から機能性流体出口113へと機能性流体が流れることになる。なお、図8及び図9では、円筒状抵抗子15を重力により弁座110に当接させて、機能性流体連通路14を軸方向(上下方向)に配設しているが、円筒状抵抗子15に、スプリング等の付勢手段を設けることによって、流体流量制御手段16の設置向きを、例えば、横向き、斜め向き等と任意に設定することができる。
The ultrapure water that has flowed from the
図10は、円筒状駆動マグネットの一例を示す模式図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。なお、図10において、円筒状駆動マグネット111に付された寸法値は一例である。また、図11は、円筒状抵抗子の一例を示す模式図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。更に、図12は、流体流量制御子の一例を示す模式図である。図11及び図12に示すように、円筒状抵抗子15は、円筒状駆動マグネット111を同心状に内蔵したものであり、流体流量制御子16は、円筒状抵抗子15の円筒状駆動マグネット11と磁力結合する棒状従動マグネット114を内蔵したものである。なお、流体流量制御子16は、図12に示すように、棒状従動マグネット114をニードル状部材115内に収納するとともにキャップ116で封止することにより得ることができる。
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a cylindrical drive magnet, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view. In FIG. 10, the dimension value given to the cylindrical drive magnet 111 is an example. FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a cylindrical resistor, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view. Further, FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a fluid flow rate controller. As shown in FIGS. 11 and 12, the
流体連通路調整手段は、流体流量制御子16の先端に配設された弁棒(ニードル)16aと、機能性流体連通路14に配設された弁座16b、及び付勢手段(図示せず)とから構成されたものである(図8参照)。弁棒(ニードル)16aは、スプリング等の付勢手段によって弁座16bに押圧(圧着)されるように構成されたものであり、超純水の流れによって円筒状抵抗子15が移動すると、流体流量制御子16が連動して移動し、流体流量制御子16の先端に配設された弁棒(ニードル)16aを付勢手段からの押圧に抗しつつ弁座16bから離間又は近接させて、機能性流体連通路14の大きさを拡大又は縮小することができる。なお、円筒状抵抗子15は、ライニングされていることが好ましい。このライニングは、例えば、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等によって構成されていることが好ましい。
The fluid communication path adjusting means includes a valve rod (needle) 16a disposed at the tip of the fluid
なお、流体流量制御子としては、例えば、サマリウムコバルト、ネオジウム等の希土類系の棒状従動マグネットと、部分安定化ジルコニア、炭化珪素等のセラミックス、又は超硬金属からなる弁棒(ニードル)とをライニングで一体に成形したものも好適に用いることができる。ライニングとしては、機能性流体に対する耐食性があるポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS樹脂)からなるものを好適例として挙げることができる。流体流量制御子の棒状従動マグネットと、円筒状抵抗子の円筒状駆動マグネットとは、軸方向に略同一の長さを有するとともに、磁力極性S、Nが互いに引き付け合う位置に配置され、同期して軸方向に動くことが可能である。 As the fluid flow controller, for example, a rare earth rod-shaped driven magnet such as samarium cobalt or neodymium, and a valve rod (needle) made of ceramics such as partially stabilized zirconia or silicon carbide, or super hard metal are lined. Those integrally molded with can also be suitably used. Preferred examples of the lining include those made of polyether ether ketone resin (PEEK) and acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS resin) having corrosion resistance to the functional fluid. The rod-shaped driven magnet of the fluid flow controller and the cylindrical drive magnet of the cylindrical resistor have substantially the same length in the axial direction, and are arranged at positions where the magnetic polarities S and N attract each other and are synchronized with each other. It is possible to move in the axial direction.
円筒状抵抗子は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)、ポリプロピレン樹脂(PP)、及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングで完全に被覆されてなることが好ましい。また、超純水連通路を構成する部品は、上述の樹脂から構成されてなること好ましい。このように構成することによって、構成成分の超純水への溶出を防止することができる。なかでも、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)が、溶出防止効果が大で溶融成形が可能であることから更に好ましい。 The cylindrical resistor is a group consisting of perfluoroalkoxy resin (PFA), polytetrafluoroethylene resin (PTFE), fluorinated ethylene propylene resin (FEP), polypropylene resin (PP), and ethylene tetrafluoroethylene resin (ETFE). It is preferable that the lining is completely covered with at least one resin selected from the following. Moreover, it is preferable that the component which comprises an ultrapure water communicating path is comprised from the above-mentioned resin. By comprising in this way, the elution to the ultrapure water of a structural component can be prevented. Among these, perfluoroalkoxy resin (PFA) is more preferable because it has a large elution prevention effect and can be melt-molded.
図1に示すように、本実施形態の機能水生成装置1の構成要素の一つである注入手段20は、平面状の多孔質平膜21と、この多孔質平膜21に隣接して配設される多孔板22を備えている。図2は、本発明の第一の機能水生成装置に用いられる注入手段の一例を模式的に示す断面図である。図2に示すように、注入手段20は、多孔質平膜21と、多孔質平膜22の一方の面上に押圧された状態で配設されるO−リング23aとを備えている。多孔板22は、多孔質平膜21に並設されており、それ単独では自立保形性に乏しい多孔質平膜21を保持し、その形状を支持している。なお、多孔質平膜21を構成する材質としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスルフォン樹脂、又はポリアクリロニトリル樹脂等の疎水性の樹脂を挙げることができる。多孔質平膜21の平均細孔径は、通常、0.08〜0.5μm、好ましくは0.1〜0.2μm程度である。また、多孔板22を構成する材質としては、上記の疎水性の樹脂を挙げることができる。多孔板22の平均細孔径は、通常、5〜10μm程度である。機能性流体24を、これら多孔質平膜21及び多孔板22に通過させることで、機能性流体に混入した、機能性流体が流通するライン中の微細な不純物等を除去することもできる。なお、図2中、符号133は蓋体、符号134は注入手段本体、符号135、23aはO−リングをそれぞれ示す。
As shown in FIG. 1, the injection means 20, which is one of the components of the functional
装置の運転が停止して機能性流体の供給が停止した場合、多孔質平膜21が疎水性の樹脂からなるものであっても、超純水に由来する水蒸気はこの多孔質平膜21を透過することができる。このため、多孔質平膜21を通じて機能性流体が供給される側へと透過した水蒸気は、機能性流体が供給される側で凝縮して液体(水)となる場合がある。このような場合に装置の運転を再開すると、凝集した水が多孔質平膜21をブロックし、機能性流体が透過し難くなるといった不都合を生ずる場合があった。このような不都合を防止するために、装置の運転停止と連動し、信号等を受信して作動可能な電磁弁140を設け、電磁弁130を閉じて機能性流体の供給を停止するとともに電磁弁140を開けて乾燥空気を導入するよう構成することが、多孔質平膜21表面における水の生成を防止することができるために好ましい。なお、同じく装置の運転停止と連動して作動可能な電磁弁150の働きによって、導入した乾燥空気を外部へと排出するように構成することが好ましい。
When the operation of the apparatus is stopped and the supply of the functional fluid is stopped, even if the porous
多孔質平膜21の、O−リング23aの内側に対応する部分には、O−リング23aが配設された一方の面側から透過した機能性流体が、他方の面側で超純水に注入される注入膜面25が形成されている。注入膜面25の膜面積は、透過した機能性流体が所定の注入割合となるように超純水に注入されることが可能な面積に、O−リング23aの内径を調整することにより制御されている。即ち、生成しようとする機能水に含まれる機能性流体の濃度に応じてO−リング23aのサイズを選択すれば、簡便に所望とする濃度の機能水を生成することができる。例えば、高濃度の機能水を生成する場合には、図2に示すような比較的大径のO−リング23aを使用する。一方、低濃度の機能水を生成する場合には、図3に示すような比較的大径のO−リング23bを使用する。なお、差圧を変えることによっても、得られる機能水の濃度を調整することができる。
In the portion of the porous
機能性流体24を、多孔質平膜21を透過させてから超純水に注入すること、即ち、機能性流体と超純水との界面に多孔質の膜を配置することにより、機能性流体が超純水に注入される際に適度な抵抗が生ずることになる。これにより、超純水の水圧が変動した場合であっても、機能性流体が流れる圧力よりも高くなることがないため、機能性流体を安定した状態で超純水へと供給することができる。
By injecting the
図1に示すように、本実施形態の機能水生成装置1の構成要素の一つである溶解手段30は、機能性流体が注入された超純水が流動する流動部31と、流動部31の内部に配設され、機能性流体が注入された超純水の流動を阻害して乱流を発生させる邪魔板32を複数備えており、隣接する邪魔板どうしの間に、多数の小片状成形体が充填されている。なお、流動部31の最下流には、機能水生成装置1の外部へと機能水を流出させる流出口33が形成されている。
As shown in FIG. 1, the dissolving means 30 that is one of the components of the functional
一般的に、超純水に炭酸ガス等の機能性流体を注入しただけでは、注入された機能性流体は直ちには溶解せず、気泡の状態で超純水に含まれることになり易い。しかしながら、この溶解手段30を注入手段20の下流に配設することで、機能性流体を超純水へと効率的に溶解させることができ、均質な機能水を生成することが可能となる。 Generally, simply injecting a functional fluid such as carbon dioxide gas into ultrapure water does not immediately dissolve the injected functional fluid but tends to be contained in the ultrapure water in the form of bubbles. However, by disposing the dissolving means 30 downstream of the injection means 20, the functional fluid can be efficiently dissolved in ultrapure water, and homogeneous functional water can be generated.
図4は、本発明の第一の機能水生成装置に用いられる溶解手段の一例を模式的に示す斜視図である。図4に示すように、溶解手段30を構成する筒状の流動部31には、機能性流体が注入された超純水が内部へと流入する流入口34と、生成した機能水を外部へと流出させる流出口33が形成されている。また、流動部31の内部には、孔部35が形成された複数の邪魔板32が配設されている。なお、図5に示すように、隣接する邪魔板32どうしの間に、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等の樹脂からなる多数の小片状成形体(パイプ片36)をランダムに充填することが好ましい。これにより、図6に示すように、溶解手段30を構成する流動部31の内部でより適切な乱流が生ずることとなるために、より効果的に機能性流体を超純水へと溶解させることが可能となる。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of the dissolving means used in the first functional water generator of the present invention. As shown in FIG. 4, in the
なお、溶解手段30の流動部31を水平に配設する場合には、図4〜図6に示すように、流入口34を鉛直方向の下側、流出口33を鉛直方向の上側となるように流動部31を配置することが、液溜りの発生を防止することができるために好ましい。
In addition, when arrange | positioning the
本発明の第一の機能水生成装置は、少なくとも、超純水及び機能水が流れる箇所については、樹脂材料によって形成されていることが、金属等に由来する不純物が混入しない機能水を得ることが可能となるために好ましい。「超純水が流れる箇所」としては、流体流量制御手段10、及び注入手段20を構成する各種部品等を挙げることができる(図1参照)。また、「機能水が流れる箇所」としては、溶解手段30を構成する各種部品等を挙げることができる。なお、樹脂材料としては、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂等を挙げることができる。 The first functional water generator of the present invention obtains functional water in which impurities derived from metals or the like are not mixed, at least at locations where ultrapure water and functional water flow are formed of a resin material. Is preferable because it becomes possible. Examples of the “location where the ultrapure water flows” include various components constituting the fluid flow rate control means 10 and the injection means 20 (see FIG. 1). Examples of the “location where functional water flows” include various parts constituting the dissolving means 30. Examples of the resin material include polypropylene resin, polytetrafluoroethylene resin, perfluoroalkoxy resin, and the like.
機能性流体が流れる箇所については、上述の超純水及び機能水が流れる箇所と同様、樹脂材料によって形成してもよいし、それ以外の材料によって構成してもよい。「それ以外の材料」としては、SUS304、SUS316等の金属を挙げることができる。 About the location where a functional fluid flows, like the location where the above-mentioned ultrapure water and functional water flow, you may form with a resin material and may comprise with other materials. Examples of the “other materials” include metals such as SUS304 and SUS316.
従来、注入手段等の各構成部分を相互に接続するためには、ねじ込みのパイプ等を用いていたが、流量の変動に伴ってねじ込みが弱くなって水漏れ等の不具合が生ずる場合があった。また、ねじ込み部分にはシールテープ等を用いてシールしていたため、シールテープの切れ端がパーティクル混入等の不具合の発生原因ともなっていた。 Conventionally, a screwed pipe or the like has been used to connect each component such as the injection means to each other. However, in some cases, the screwing becomes weak as the flow rate fluctuates, causing problems such as water leakage. . In addition, since the screwed portion is sealed with a seal tape or the like, a piece of the seal tape is a cause of problems such as mixing of particles.
これに対して、本発明の一実施形態である機能水生成装置1は、図1に示すように、流体流量制御手段10、注入手段20、及び溶解手段30が、樹脂材料によって形成された一体的な外殻構造40を構成している。即ち、この外殻構造40は、それぞれの手段を相互に接続するためのねじ込み等の接続機構のない継ぎ目なし構造である。このため、ねじ込みが弱くなって水漏れ等の不具合が生ずることがなく、また、シールテープの切れ端が混入する等の不具合も生ずることがない。
In contrast, as shown in FIG. 1, the functional
本発明の機能水生成装置を、機能性流体や超純水の発生源、或いは洗浄機をはじめとする外部機器等と接続するに際しての接続構造としては、図13に示すような継手構造を採用することが好ましい。即ち、機能水生成装置の外殻構造40に形成された流路41(超純水連通路、機能性流体連通路、機能水の流出口に連通する機能水流路等)に、従来のねじ込み等をするのではなく、O−リング42を介した状態でスリーブ43及びユニオンナット44を装着する。O−リング42によってシール性を確保しつつ、ボルト45(及びワッシャー46)で固定することにより、ねじ込みなしの継手構造とすることができる。このような継手構造とすることによって、シールテープの切れ端が混入する等の不具合の発生を防止することができる。なお、図13中、符号47はO−リング収納部を示す。
As a connection structure when connecting the functional water generating apparatus of the present invention to a functional fluid or ultrapure water generation source or an external device such as a washing machine, a joint structure as shown in FIG. 13 is adopted. It is preferable to do. That is, conventional screwing or the like into the flow path 41 (ultra pure water communication path, functional fluid communication path, functional water flow path communicating with the functional water outlet, etc.) formed in the
次に、本発明の第二の機能水生成装置について説明する。図7は、本発明の第二の機能水生成装置の一実施形態を示す模式図である。図7に示すように、本実施形態の機能水生成装置100は、超純水が導入される超純水導入口11、及び機能性流体が導入される機能性流体導入口13を有し、超純水導入口11から内部に導入された超純水の流量に対応して、機能性流体導入口13から内部に導入された機能性流体の流量を制御可能な流体流量制御手段10と、流体流量制御手段10の下流に配設され、流体流量制御手段10によって流量が制御された状態で流体流量制御手段10から流出した機能性流体を超純水に注入及び溶解させて機能水を生成する注入・溶解手段5とを備えている。なお、流体流量制御手段10は、前述の第一の機能水生成装置1(図1参照)と同様のものである。
Next, the 2nd functional water production | generation apparatus of this invention is demonstrated. FIG. 7 is a schematic view showing an embodiment of the second functional water generator of the present invention. As shown in FIG. 7, the functional
図7に示す注入・溶解手段5は、中空糸膜121からなる複数の中空糸122を備え、中空糸122の一方の面側(図7においては内周面側)から透過した機能性流体が、他方の面側(図7においては外周面側)で超純水に注入されるものである。なお、中空糸の外周面側から透過した機能性流体が、中空糸の内周面側において超純水に注入されるように構成してもよい。 The injection / dissolution means 5 shown in FIG. 7 includes a plurality of hollow fibers 122 made of a hollow fiber membrane 121, and a functional fluid that has permeated from one side of the hollow fiber 122 (inner peripheral surface in FIG. 7). The other surface side (the outer peripheral surface side in FIG. 7) is injected into ultrapure water. In addition, you may comprise so that the functional fluid which permeate | transmitted from the outer peripheral surface side of the hollow fiber may be inject | poured into ultrapure water in the inner peripheral surface side of a hollow fiber.
本実施形態の機能水生成装置100においては、中空糸膜121の膜面積は、透過した機能性流体が所定の注入割合となるように超純水に注入されることが可能な面積に、中空糸122の本数又は長さを調整することにより制御されている。即ち、生成しようとする機能水に含まれる機能性流体の濃度に応じて中空糸122の本数又はサイズを選択すれば、簡便に所望とする濃度の機能水を生成することができる。
In the functional
機能性流体を、中空糸膜121を透過させてから超純水に注入すること、即ち、機能性流体と超純水との界面に多孔質の膜を配置することにより、機能性流体が超純水に注入される際に適度な抵抗が生ずることになる。これにより、超純水の水圧が変動した場合であっても、機能性流体が流れる圧力よりも高くなることがないため、機能性流体を安定した状態で超純水へと供給することができる。 By injecting the functional fluid through the hollow fiber membrane 121 and then injecting it into the ultrapure water, that is, by disposing a porous membrane at the interface between the functional fluid and the ultrapure water, the functional fluid becomes superfluous. When injected into pure water, an appropriate resistance is generated. Thereby, even if the water pressure of ultrapure water fluctuates, the pressure does not become higher than the pressure at which the functional fluid flows, so that the functional fluid can be supplied to the ultrapure water in a stable state. .
装置の運転が停止して機能性流体の供給が停止した場合、超純水に由来する水蒸気は中空糸膜121を透過することができる。このため、中空糸膜121を通じて機能性流体が供給される側へと透過した水蒸気は、機能性流体が供給される側で凝縮して液体(水)となる場合がある。このような場合に装置の運転を再開すると、凝集した水が中空糸膜121をブロックし、機能性流体が透過し難くなるといった不都合を生ずる場合があった。このような不都合を防止するために、装置の運転停止と連動し、信号等を受信して作動可能な電磁弁140を設け、電磁弁130を閉じて機能性流体の供給を停止するとともに電磁弁140を開けて乾燥空気を導入するよう構成することが、中空糸膜121表面における水の生成を防止することができるために好ましい。
When the operation of the apparatus is stopped and the supply of the functional fluid is stopped, water vapor derived from ultrapure water can permeate the hollow fiber membrane 121. For this reason, the water vapor | steam which permeate | transmitted the functional fluid supply side through the hollow fiber membrane 121 may condense on the side to which a functional fluid is supplied, and may become liquid (water). When the operation of the apparatus is resumed in such a case, there is a case where the agglomerated water blocks the hollow fiber membrane 121 and the functional fluid becomes difficult to permeate. In order to prevent such an inconvenience, an
なお、注入・溶解手段の構成要素として中空糸を用いた場合には、第一の機能水生成装置1で用いたような溶解手段30を必ずしも配設する必要はない(図1参照)。但し、機能性流体がより均質に溶解した機能水を得るためには、溶解手段30(図1参照)を配設することも好ましい。 In addition, when a hollow fiber is used as a component of the injection / dissolution means, it is not always necessary to dispose the dissolution means 30 as used in the first functional water generator 1 (see FIG. 1). However, in order to obtain functional water in which the functional fluid is more homogeneously dissolved, it is also preferable to dispose the dissolving means 30 (see FIG. 1).
また、図7に示すように、本発明の一実施形態である機能水生成装置100は、流体流量制御手段10、及び注入・溶解手段5が、樹脂材料によって形成された一体的な外殻構造125を構成している。即ち、この外殻構造125は、それぞれの手段を相互に接続するためのねじ込み等の接続機構のない継ぎ目なし構造である。このため、ねじ込みが弱くなって水漏れ等の不具合が生ずることがなく、また、シールテープの切れ端が混入する等の不具合も生ずることがない。
Further, as shown in FIG. 7, the functional
本発明の第二の機能水生成装置は、少なくとも、超純水及び機能水が流れる箇所については、樹脂材料によって形成されていることが、金属等に由来する不純物が混入しない機能水を得ることが可能となるために好ましい。「超純水が流れる箇所」としては、流体流量制御手段10、及び注入・溶解手段5を構成する各種部品等を挙げることができる(図7参照)。また、「機能水が流れる箇所」としては、注入・溶解手段5を構成する各種部品等を挙げることができる。なお、樹脂材料としては、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂等を挙げることができる。 The second functional water generator of the present invention obtains functional water in which impurities derived from metal or the like are not mixed, at least at locations where ultrapure water and functional water flow are formed of a resin material. Is preferable because it becomes possible. Examples of the “location through which ultrapure water flows” include the fluid flow rate control means 10 and various parts constituting the injection / dissolution means 5 (see FIG. 7). Examples of the “location where functional water flows” include various parts constituting the injection / dissolution means 5. Examples of the resin material include polypropylene resin, polytetrafluoroethylene resin, perfluoroalkoxy resin, and the like.
次に、機能性流体として炭酸ガスを用いた場合を例に挙げ、第一の機能水生成装置1(図1参照)を用いて、比抵抗が制御された機能水(炭酸水)を生成する場合について説明する。なお、第二の機能水生成装置についても同様である。超純水の比抵抗が18MΩ・cm、水温が23℃であり、その流量が16L/minの場合、比抵抗が0.1MΩ・cm、0.2MΩ・cm、及び0.3MΩ・cmに制御された炭酸水をそれぞれ生成するには、理論的には、炭酸ガス流量(注入量)を515mL/min、144mL/min、及び68mL/minとする必要がある。 Next, a case where carbon dioxide gas is used as a functional fluid is taken as an example, and functional water (carbonated water) whose specific resistance is controlled is generated using the first functional water generator 1 (see FIG. 1). The case will be described. The same applies to the second functional water generator. When the specific resistance of ultrapure water is 18 MΩ · cm, the water temperature is 23 ° C., and the flow rate is 16 L / min, the specific resistance is controlled to 0.1 MΩ · cm, 0.2 MΩ · cm, and 0.3 MΩ · cm. In order to generate each of the carbonated water, it is theoretically necessary to set the carbon dioxide gas flow rate (injection amount) to 515 mL / min, 144 mL / min, and 68 mL / min.
多孔質平膜21として、その平均細孔径が0.1μmのポリテトラフルオロエチレン樹脂製膜を用いた場合、例えば、差圧が0.1MPaであると、炭酸ガス流量が600mL/cm2・minであれば、注入膜面25(図2参照)の膜面積を0.2cm2(直径≒φ5mm)とすればよい。この多孔質平膜21を用いた場合、0.1MPaの差圧を負荷すれば、120mL/minの流量で超純水が供給することができるため、比抵抗が0.2MΩ・cmに制御された炭酸水を生成することができる。このような状況下、超純水流量が減少すると、円筒状抵抗子15が下降するとともに流体流量制御子16も連動して下降し、流体流量制御子16の先端に配設された弁棒(ニードル)16aが弁座16bに近接して、機能性流体連通路14の大きさが縮小されることになる。機能性流体連通路14の大きさが縮小するのに比例して炭酸ガス流量が減少するため、得られる炭酸水の比抵抗は、所望とする0.2MΩ・cmに概ね維持されることとなる。
When a polytetrafluoroethylene resin membrane having an average pore diameter of 0.1 μm is used as the porous
同様に、超純水流量が12L/minの場合、比抵抗が0.1MΩ・cmに制御された炭酸水を生成するには、理論的には、炭酸ガス流量を386mL/minとする必要がある。例えば、差圧が0.1MPaであると、注入膜面25(図2参照)の膜面積を0.7〜0.8cm2(直径≒10mm)とすればよい。このような状況下で超純水流量が減少しても、これに比例して炭酸ガス流量が減少するため、得られる炭酸水の比抵抗は、所望とする0.1MΩ・cmに概ね維持されることとなる。 Similarly, when the flow rate of ultrapure water is 12 L / min, in order to generate carbonated water having a specific resistance controlled to 0.1 MΩ · cm, it is theoretically necessary to set the carbon dioxide gas flow rate to 386 mL / min. is there. For example, if the differential pressure is 0.1 MPa, the film area of the injection film surface 25 (see FIG. 2) may be 0.7 to 0.8 cm 2 (diameter≈10 mm). Even if the flow rate of ultrapure water decreases under such circumstances, the flow rate of carbon dioxide gas decreases in proportion to this, so that the specific resistance of the obtained carbonated water is generally maintained at the desired 0.1 MΩ · cm. The Rukoto.
また、比抵抗が0.2MΩ・cmに制御された炭酸水を生成する際に使用した、その注入膜面25(図2参照)の膜面積が0.2cm2である多孔質平膜をそのまま使用しても、差圧を0.36MPaにすれば、比抵抗が0.1MΩ・cmに制御された炭酸水を生成することが可能である。更に、炭酸ガス供給設備のポテンシャル等の都合上、差圧を0.36MPaにまで上昇させることが困難である場合には、超純水流量を制限すればよい。例えば、差圧の上限を0.2MPaとした場合、炭酸ガス流量は240mL/minとなるので、超純水流量を1〜7L/minの範囲とすればよい。参考までに、表1に、目的とする比抵抗の炭酸水を精製する場合における、超純水流量と炭酸ガス流量との関係を示す。 In addition, a porous flat membrane having a membrane area of 0.2 cm 2 on the injection membrane surface 25 (see FIG. 2) used for producing carbonated water having a specific resistance controlled to 0.2 MΩ · cm is used as it is. Even if it is used, if the differential pressure is 0.36 MPa, it is possible to produce carbonated water whose specific resistance is controlled to 0.1 MΩ · cm. Furthermore, if it is difficult to increase the differential pressure to 0.36 MPa due to the potential of the carbon dioxide supply facility, the ultrapure water flow rate may be limited. For example, when the upper limit of the differential pressure is 0.2 MPa, the carbon dioxide gas flow rate is 240 mL / min, so the ultrapure water flow rate may be in the range of 1 to 7 L / min. For reference, Table 1 shows the relationship between the flow rate of ultrapure water and the flow rate of carbon dioxide when purifying carbonated water having a specific resistivity.
本発明に用いられる機能性流体は、炭酸ガス又はアンモニアガスであることが好ましい。 The functional fluid used in the present invention is preferably carbon dioxide gas or ammonia gas.
一方、本発明の機能水生成方法は、上述の機能水生成装置を用いて機能水を生成する方法である。上述の構成を有する機能水生成装置を使用することによって、正確な機能的流体濃度の(正確に比抵抗が調整された)機能水を効率的に生成することができる。 On the other hand, the functional water production | generation method of this invention is a method of producing | generating functional water using the above-mentioned functional water production | generation apparatus. By using the functional water generating apparatus having the above-described configuration, it is possible to efficiently generate functional water having an accurate functional fluid concentration (specific resistance is adjusted accurately).
基板の洗浄や濯ぎ等に機能水を使用する場合、機能水の温度が高いほど洗浄等の効果が高いことが知られており、従来、機能水を加温して洗浄等に使用していた。しかし、機能水に溶解している機能性流体が炭酸ガスである場合を例に挙げると、加温すると、温度による溶解度差の影響により、気泡が発生してしまう場合がある。このような気泡が発生した上体の機能水で基板等の洗浄を行うと、気泡が当たった部分で洗浄が不十分となり、洗浄効率が低下してしまう恐れがある。例えば、1mLの水に対する炭酸ガスの溶解度は、25℃で0.828mLであるのに対し、80℃では0.367mLとなる。このため、25℃から80℃に加温すると、その溶解度差分の0.461mLが気泡として発生することになる。 When functional water is used for cleaning or rinsing the substrate, it is known that the higher the temperature of the functional water, the higher the effect of cleaning and the like. Conventionally, the functional water is heated and used for cleaning, etc. . However, taking as an example the case where the functional fluid dissolved in the functional water is carbon dioxide, when heated, bubbles may be generated due to the difference in solubility due to temperature. If the substrate or the like is cleaned with the functional water of the upper body in which such bubbles are generated, the cleaning is insufficient at the portion where the bubbles hit, and the cleaning efficiency may be reduced. For example, the solubility of carbon dioxide in 1 mL of water is 0.828 mL at 25 ° C., whereas it is 0.367 mL at 80 ° C. For this reason, if it heats from 25 degreeC to 80 degreeC, 0.461 mL of the solubility difference will generate | occur | produce as a bubble.
特に、超純水が流れる箇所については樹脂材料によって形成された本発明の一実施形態である機能水生成装置を用いると、10〜80℃程度、好ましくは20〜80℃程度、更に好ましくは60〜80℃程度に加温された超純水を使用して機能水を生成することができる。即ち、本発明の機能水生成方法によれば、加温した状態の超純水を流通可能な機能水生成装置を用いるため、得られた機能水を改めて加温する必要がなく、気泡の生じ難い機能水を生成することができる。 In particular, when a functional water generating apparatus according to an embodiment of the present invention formed of a resin material is used at a location where ultrapure water flows, it is about 10 to 80 ° C, preferably about 20 to 80 ° C, and more preferably 60. Functional water can be generated using ultrapure water heated to about -80 ° C. That is, according to the functional water generating method of the present invention, since the functional water generating device capable of circulating the heated ultrapure water is used, it is not necessary to reheat the obtained functional water, and bubbles are generated. Difficult functional water can be generated.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
図1に示すような構成の機能水生成装置を使用するとともに機能性流体として炭酸ガスを用いて、1L/minで約5分間、次いで10L/minで約5分間とするサイクルで超純水流量を変動させ、比抵抗が0.2MΩ・cmの機能水(炭酸水)を生成しようとする場合における、実際に得られる炭酸水の比抵抗の変化を測定した。図14に、実施例1の機能水生成装置を用いて機能水(炭酸水)を生成した場合における、時間(min)に対して、超純水流量(L/min)及び比抵抗(MΩ・cm)をプロットしたグラフを示す。また、使用した機能水生成装置の主要な構成、並びに超純水及び機能性流体(炭酸水)の供給条件等を以下に示す。
(Example 1)
Ultra pure water flow rate in a cycle using a functional water generator configured as shown in FIG. 1 and using carbon dioxide as a functional fluid for about 5 minutes at 1 L / min and then for about 5 minutes at 10 L / min , And the change in the specific resistance of the carbonated water actually obtained when the functional water (carbonated water) having a specific resistance of 0.2 MΩ · cm was to be generated was measured. FIG. 14 shows the flow rate of ultrapure water (L / min) and specific resistance (MΩ · M) with respect to time (min) when functional water (carbonated water) is generated using the functional water generator of Example 1. cm) is plotted. Moreover, the main structure of the used functional water production | generation apparatus, the supply conditions of ultrapure water and a functional fluid (carbonated water), etc. are shown below.
(1)流体流量制御手段:
流体流量制御手段を構成する円筒状抵抗子15として、図11に示すような、円筒状駆動マグネット111(ネオジウム製の磁石)をポリプロピレンで製のフロート15bに同心状に内蔵したものを使用した。また、流体流量制御子16として、図12に示すような、棒状従動マグネット114(ネオジウム製の磁石)をSUS316製のニードル状部材115内に収納するとともにキャップ116で封止したものを使用した。
(1) Fluid flow rate control means:
As the
(2)注入手段:
多孔質平膜として、平均細孔径が0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製の疎水性膜(注入膜面の直径:5mm)を使用し、多孔板として、平均細孔径が5μmのポリテトラフルオロエチレン製多孔板(直径:5mm、厚さ:5mm)を使用した。
(2) Injection means:
As the porous flat membrane, a polytetrafluoroethylene hydrophobic membrane (injection membrane surface diameter: 5 mm) having an average pore size of 0.1 μm is used, and as the porous plate, polytetrafluoroethylene having an average pore size of 5 μm. A perforated plate (diameter: 5 mm, thickness: 5 mm) was used.
(3)溶解手段:
溶解手段として、図5に示すような、直径30mm、長さ130mmの流動部31内に、直径29.5mmの円板にφ5mmの穴を5個偏らせて開けた4枚の邪魔板32を配設し、更に、隣接する邪魔板32どうしの間に、内径4mm、外径6mmのポリテトラフルオロエチレン製チューブを長さ12mmに切断したパイプ片36を合計約140個充填したものを使用した。なお、パイプ片36が流出しないように、φ4mmの穴を21個開けた多孔板37を溶解手段30の流出口33付近に設置した(図4参照)。なお、隣接する邪魔板32どうしの孔部35の位置が相互に反対側になるように、流動部31内に邪魔板32を配設した(図4参照)。
(3) Dissolution means:
As a melting means, as shown in FIG. 5, four
(4)超純水及び機能性流体(炭酸ガス)の供給条件:
超純水として、比抵抗が18MΩ・cm、水温が23℃のものを使用し、流量が変動しても水圧は変動しないように、減圧弁を使用して水圧0.2MPaで供給した。また、炭酸ガスは、0.3MPaの圧力で供給した。水圧と炭酸ガスの圧力との差圧は0.1MPaであり、この差圧によって炭酸ガスを超純水中へと注入(バブリング)した。
(4) Supply conditions of ultrapure water and functional fluid (carbon dioxide):
Ultra pure water having a specific resistance of 18 MΩ · cm and a water temperature of 23 ° C. was used, and was supplied at a water pressure of 0.2 MPa using a pressure reducing valve so that the water pressure did not fluctuate even if the flow rate fluctuated. Carbon dioxide was supplied at a pressure of 0.3 MPa. The differential pressure between the water pressure and the pressure of carbon dioxide was 0.1 MPa, and carbon dioxide was injected (bubbled) into the ultrapure water by this differential pressure.
超純水流量が10L/minである場合、得られた炭酸水の比抵抗は0.18MΩ・cmであった。なお、超純水流量が10mL/minのときの炭酸ガス流量は90NmL/minであり、超純水流量が1mL/minのときの炭酸ガス流量は10NmL/minであった。一般的に、設定比抵抗0.2MΩ・cmに対する許容範囲は、0.1〜0.3MΩ・cm程度とされるが、超純水流量を10L/minとした場合であっても比抵抗が0.18MΩ・cmの炭酸水を得ることができたため、十分使用範囲に入るといえる。 When the ultrapure water flow rate was 10 L / min, the specific resistance of the obtained carbonated water was 0.18 MΩ · cm. The carbon dioxide flow rate when the ultrapure water flow rate was 10 mL / min was 90 NmL / min, and the carbon dioxide flow rate when the ultrapure water flow rate was 1 mL / min was 10 NmL / min. In general, the allowable range for the set specific resistance of 0.2 MΩ · cm is about 0.1 to 0.3 MΩ · cm. However, even if the ultrapure water flow rate is 10 L / min, the specific resistance is Since carbonated water of 0.18 MΩ · cm could be obtained, it can be said that it is sufficiently within the range of use.
(実施例2)
前述の(2)注入手段に代えて、以下に示す構成の中空糸を有する注入・溶解手段5(図7参照)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実際に得られる炭酸水の比抵抗の変化を測定したところ、実施例1と同様の結果であった。
(Example 2)
The carbonated water actually obtained in the same manner as in Example 1 except that instead of the above-mentioned (2) injection means, the injection / dissolution means 5 (see FIG. 7) having a hollow fiber having the following structure was used. When the change in specific resistance was measured, the result was the same as in Example 1.
(5)注入・溶解手段:
中空糸として、平均細孔径が0.1μmのポリプロピレン製の疎水性中空糸(内径:0.2mm、長さ:200mm)を約300本束ねたものを使用し、中空糸膜の外側に超純水を流通させ、内側に炭酸ガスを流通させた。なお、超純水は0.2MPaの水圧で供給し、炭酸ガスは0.05MPaの圧力で供給した。
(5) Injection / dissolution means:
As the hollow fiber, a bundle of about 300 hydrophobic hollow fibers (inner diameter: 0.2 mm, length: 200 mm) made of polypropylene having an average pore diameter of 0.1 μm is used, and ultrapure is formed outside the hollow fiber membrane. Water was circulated and carbon dioxide gas was circulated inside. Ultrapure water was supplied at a water pressure of 0.2 MPa, and carbon dioxide gas was supplied at a pressure of 0.05 MPa.
本発明の機能水生成装置及びそれを用いた機能水生成方法は、例えば、シリコンウエハ、液晶ガラス基板、有機ELガラス基板等の洗浄を必要とする半導体工業、電子・電気工業、化学工業等の各種産業分野で好適に利用される。 The functional water generating apparatus and the functional water generating method using the same of the present invention include, for example, semiconductor industry, electronic / electric industry, chemical industry, etc. that require cleaning of silicon wafers, liquid crystal glass substrates, organic EL glass substrates, etc. It is suitably used in various industrial fields.
1,100:機能水生成装置、5:注入・溶解手段、10:流体流量制御手段、11:超純水導入口、12:超純水連通路、13:機能性流体導入口、14:機能性流体連通路、15:円筒状抵抗子15a:弁棒、15b:フロート、16:流体流量制御子、16a:弁棒(ニードル)、16b:弁座、17:本体カバー、17a:円筒内壁、18,19:O−リング、20:注入手段、21:多孔質平膜、22:多孔板、23a,23b:O−リング、24:機能性流体、25:注入膜面、30:溶解手段、31:流動部、32:邪魔板、33:流出口、34:流入口、35:孔部、36:パイプ片、37:多孔板、40,125:外殻構造、41:流路、42:O−リング、43:スリーブ、44:ユニオンナット、45:ボルト、46:ワッシャー、47:O−リング収納部、110:弁座、111:円筒状駆動マグネット、113:機能性流体出口、114:棒状従動マグネット、115:ニードル状部材、121:中空糸膜、122:中空糸、130,140,150:電磁弁、131:レギュレーター、132:比抵抗センサー、133:蓋体、134:注入手段本体、135:O−リング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100: Functional water production | generation apparatus, 5: Injection | pouring / dissolution means, 10: Fluid flow control means, 11: Ultrapure water inlet, 12: Ultrapure water communication path, 13: Functional fluid inlet, 14: Function 15: cylindrical resistor 15a: valve stem, 15b: float, 16: fluid flow controller, 16a: valve stem (needle), 16b: valve seat, 17: body cover, 17a: cylindrical inner wall, 18, 19: O-ring, 20: injection means, 21: porous flat membrane, 22: porous plate, 23a, 23b: O-ring, 24: functional fluid, 25: injection membrane surface, 30: dissolution means, 31: flow part, 32: baffle plate, 33: outlet, 34: inlet, 35: hole, 36: pipe piece, 37: perforated plate, 40, 125: outer shell structure, 41: flow path, 42: O-ring, 43: Sleeve, 44: Union nut, 45: Bolt, 46 Washer, 47: O-ring housing, 110: valve seat, 111: cylindrical drive magnet, 113: functional fluid outlet, 114: rod-shaped driven magnet, 115: needle-like member, 121: hollow fiber membrane, 122: hollow Thread, 130, 140, 150: Solenoid valve, 131: Regulator, 132: Resistivity sensor, 133: Lid, 134: Injection body, 135: O-ring
Claims (16)
前記超純水が導入される超純水導入口、及び前記機能性流体が導入される機能性流体導入口を有し、前記超純水導入口から内部に導入された前記超純水の流量に対応して、前記機能性流体導入口から内部に導入された前記機能性流体の流量を制御可能な流体流量制御手段と、
前記流体流量制御手段の下流に配設され、前記流体流量制御手段によって流量が制御された状態で前記流体流量制御手段から流出した前記機能性流体を前記超純水に注入する注入手段と、
前記注入手段の下流に配設され、前記超純水に注入された前記機能性流体を前記超純水に溶解させて前記機能水を生成する溶解手段と、を備えた機能水生成装置。 A functional water generator for generating functional water by dissolving a functional fluid in ultrapure water,
The ultrapure water introduction port into which the ultrapure water is introduced and the functional fluid introduction port into which the functional fluid is introduced, and the flow rate of the ultrapure water introduced into the inside from the ultrapure water introduction port Correspondingly, a fluid flow rate control means capable of controlling the flow rate of the functional fluid introduced from the functional fluid introduction port,
An injection unit disposed downstream of the fluid flow rate control unit and injecting the functional fluid flowing out of the fluid flow rate control unit into the ultrapure water in a state where the flow rate is controlled by the fluid flow rate control unit;
A functional water generating apparatus comprising: a dissolving unit that is disposed downstream of the injection unit and that generates the functional water by dissolving the functional fluid injected into the ultrapure water in the ultrapure water.
前記多孔質平膜の、前記O−リングの内側に対応する部分に、前記O−リングが配設された一方の面側から透過した前記機能性流体が、他方の面側で前記超純水に注入される注入膜面が形成されたものであり、
前記注入膜面の膜面積が、透過した前記機能性流体が所定の注入割合となるように前記超純水に注入されることが可能な面積に、前記O−リングの内径を調整することにより制御された請求項1又は2に記載の機能水生成装置。 The injection means comprises a planar porous flat membrane and an O-ring disposed in a pressed state on one surface of the porous flat membrane,
The functional fluid permeated from one side of the porous flat membrane corresponding to the inside of the O-ring is disposed on the other side of the ultrapure water. The injection film surface to be injected into is formed,
By adjusting the inner diameter of the O-ring so that the membrane area of the injection membrane surface can be injected into the ultrapure water so that the permeated functional fluid has a predetermined injection ratio. The functional water generating apparatus according to claim 1 or 2, which is controlled.
前記注入手段から流出した、前記機能性流体が注入された前記超純水が流動する流動部と、
前記流動部の内部に配設され、前記機能性流体が注入された前記超純水の流動を阻害して乱流を発生させる邪魔板と、を備えた請求項1〜4のいずれか一項に記載の機能水生成装置。 The dissolving means comprises
A fluidizing part that flows out of the injecting means and in which the ultrapure water into which the functional fluid has been injected flows;
The baffle plate which is arranged inside the flow part, and inhibits the flow of the ultrapure water into which the functional fluid was injected, and generates a turbulent flow. Functional water generating device as described in 1.
隣接する前記邪魔板どうしの間に、多数の小片状成形体が充填されたものである請求項5に記載の機能水生成装置。 The melting means comprises a plurality of the baffle plates,
The functional water generating apparatus according to claim 5, wherein a large number of small pieces are filled between the adjacent baffle plates.
前記超純水が導入される超純水導入口、及び前記機能性流体が導入される機能性流体導入口を有し、前記超純水導入口から内部に導入された前記超純水の流量に対応して、前記機能性流体導入口から内部に導入された前記機能性流体の流量を制御可能な流体流量制御手段と、
前記流体流量制御手段の下流に配設され、前記流体流量制御手段によって流量が制御された状態で前記流体流量制御手段から流出した前記機能性流体を前記超純水に注入及び溶解させて前記機能水を生成する注入・溶解手段と、を備えた機能水生成装置。 A functional water generator for generating functional water by dissolving a functional fluid in ultrapure water,
The ultrapure water introduction port into which the ultrapure water is introduced and the functional fluid introduction port into which the functional fluid is introduced, and the flow rate of the ultrapure water introduced into the inside from the ultrapure water introduction port Correspondingly, a fluid flow rate control means capable of controlling the flow rate of the functional fluid introduced from the functional fluid introduction port,
The functional fluid which is disposed downstream of the fluid flow rate control unit and flows out of the fluid flow rate control unit in a state where the flow rate is controlled by the fluid flow rate control unit is injected into and dissolved in the ultrapure water. A functional water generator comprising an injection / dissolution means for generating water.
前記中空糸の一方の面側から透過した前記機能性流体が、他方の面側で前記超純水に注入されるものであり、
前記中空糸膜の膜面積が、透過した前記機能性流体が所定の注入割合となるように前記超純水に注入されることが可能な面積に、前記中空糸の本数又は長さを調整することにより制御された請求項7又は8に記載の機能水生成装置。 The injection / dissolution means comprises a plurality of hollow fibers made of a hollow fiber membrane,
The functional fluid permeated from one side of the hollow fiber is injected into the ultrapure water on the other side;
The number or length of the hollow fibers is adjusted so that the membrane area of the hollow fiber membrane can be injected into the ultrapure water so that the permeated functional fluid has a predetermined injection ratio. The functional water generating apparatus of Claim 7 or 8 controlled by this.
前記超純水導入口に連通する超純水連通路と、
前記機能性流体導入口に連通する機能性流体連通路と、
前記超純水連通路に配設され、前記超純水の流量に対応して移動可能な円筒状抵抗子と、
前記機能性流体連通路に、前記円筒状抵抗子に囲繞される状態で配設された、前記円筒状抵抗子の移動に連動して移動可能な流体流量制御子と、
前記流体流量制御子の移動に対応して、前記機能性流体連通路の大きさを調整可能な流体連通路調整手段と、を備えた請求項1〜10のいずれか一項に記載の機能水生成装置。 The fluid flow rate control means,
An ultrapure water communication passage communicating with the ultrapure water inlet;
A functional fluid communication path communicating with the functional fluid inlet;
A cylindrical resistor disposed in the ultrapure water communication path and movable in accordance with a flow rate of the ultrapure water;
A fluid flow rate controller disposed in the functional fluid communication path in a state surrounded by the cylindrical resistor and movable in conjunction with the movement of the cylindrical resistor;
The functional water according to claim 1, further comprising: a fluid communication path adjusting unit capable of adjusting a size of the functional fluid communication path corresponding to the movement of the fluid flow rate controller. Generator.
前記流体流量制御子が、前記円筒状駆動マグネットと磁力結合した棒状従動マグネットを内蔵したものであり、
前記流体連通路調整手段が、前記流体流量制御子の先端に配設された弁棒と、前記機能性流体連通路に配設された弁座及び付勢手段とを備え、前記弁棒が、前記付勢手段によって前記弁座に押圧されるように構成されたものであり、
前記超純水の流れによって前記円筒状抵抗子が移動すると、前記流体流量制御子が連動して移動し、前記弁棒を前記付勢手段からの押圧に抗しつつ前記弁座から離間又は近接させて、前記流体連通路の大きさを拡大又は縮小可能な請求項11に記載の機能水生成装置。 The cylindrical resistor is a concentric built-in cylindrical drive magnet,
The fluid flow controller has a built-in rod-shaped driven magnet magnetically coupled to the cylindrical drive magnet,
The fluid communication path adjusting means includes a valve rod disposed at a tip of the fluid flow rate controller, and a valve seat and biasing means disposed in the functional fluid communication path, It is configured to be pressed against the valve seat by the biasing means,
When the cylindrical resistor moves due to the flow of the ultrapure water, the fluid flow rate controller moves in conjunction with the valve rod, and the valve stem is separated from or close to the valve seat against the pressing force from the biasing means. The functional water generating device according to claim 11, wherein the size of the fluid communication path can be enlarged or reduced.
前記超純水連通路を構成する部品が、前記樹脂から構成されている請求項11又は12に記載の機能水生成装置。 The cylindrical resistor is lined with at least one resin selected from the group consisting of perfluoroalkoxy resins, polytetrafluoroethylene resins, fluorinated ethylene propylene resins, polypropylene resins, and ethylene tetrafluoroethylene resins. Yes,
The functional water generating apparatus according to claim 11 or 12, wherein the parts constituting the ultrapure water communication path are made of the resin.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100302 |