JP2009507643A - 高純度の蒸気を生成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
蒸気供給物よりも高純度の浄化蒸気を形成するために、少なくとも1つの実質的にガス不透過性のイオン交換膜を通して、蒸気供給物を通過させるステップを含む、蒸気を浄化する方法が提供される。
一実施形態では、蒸気供給物は、実質的にガス不透過性のイオン交換膜にその供給物を通すことによって浄化される。本明細書で使用される「実質的にガス不透過性の膜」という用語は、広義語であり、当業者にその通常および慣習的な意味が与えられるものである(特別なまたは特定の意味に限定されるものではなく)。これに限るものではないが、水蒸気に対して透過性であるが、他のガス(これに限らないが水素、窒素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、硫化水素、炭化水素(例えば、メタン、エタン)、揮発性酸および塩基、耐火性化合物、および他の揮発性有機化合物など)に対して比較的不透過性である膜のことをいう。ガス不透過性は、特定なガス種に対する膜の「漏出速度」によって決定することができる。本明細書で使用される「漏出速度」という用語は、広義語であり、当業者にその通常および慣習的な意味が与えられるものであり(特別なまたは特定の意味に限定されるものではなく)、これに限るものではないが、単位時間毎に膜表面を透過する特定のガスの量のことをいう。例えば、実質的にガス不透過性の膜は、標準大気および圧力(すなわち、海水位での条件)において約10−3cm3/cm2/秒未満の漏出速度などの、水蒸気以外のガスの低い漏出速度を有する。別の方法では、「実質的にガス不透過性の」膜は、他のガスの透過性と比べた水蒸気の比によって特定することができる。実質的にガス不透過性の膜は、少なくとも約20,000:1、30,000:1、40,000:1、50,000:1、60,000:1、70,000:1、80,000:1、90,000:1の比、または少なくとも約100,000:1、200,000:1、300,000:1、400,000:1、500,000:1、600,000:1、700,000:1、800,000:1、900,000:1の比、またはさらに少なくとも約1,000,000:1の比などの、少なくとも約10,000:1の比だけ他のガスより水蒸気に対してより透過性が大きいことが好ましい。しかし、他の実施形態では、例えば1.5:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、50:1、100:1、500:1、1,000:1、または5,000:1以上の1:1より大きい他の比も許容される。
膜は、モジュールまたは他の適切な濾過装置内に固定されていることが好ましい。膜がファイバの形である場合、円筒形のアレイまたは束に配置されていることが好ましいが、例えば、四角形、六角形、三角形、不規則形などの他の構成も利用することができる。膜モジュールは、それぞれのヘッダの間に長手方向に延び、各端部がそれぞれのヘッダに取り付けられている複数の中空膜ファイバを含んでいることが好ましいが、例えば、両端部が単一のヘッダ内に固定されているループ状ファイバなどの他の構成も考えられる。ファイバは緊張していても緩んでいてもよく、密接に充填された構成であっても、離れていてもよい。通常、モジュール内のファイバは、約5%以下から約95%以上、好ましくは約6、7、8、9、または10%から約60、65、70、80、または90%、より好ましくは約11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20%から約21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、または55%の充填密度(上に規定したような)を有する。
図4および図5は、蒸気を運ぶ蒸気発生装置を示している。この発生装置は、水を貯蔵するタンクと、供給蒸気を生成する熱源を備えたボイラアセンブリと、ボイラ内の蒸気圧力を監視する圧力トランスデューサと、システムから水を空にする排水バルブと、ボイラ内の過圧状態を防ぐ圧力逃がしバルブと、ボイラ内で正しい水位を維持する水位制御スイッチとを含むことができる。システムは手動で制御することができるが、好ましい方法は、自動充填バルブで水位を制御し、ヒータを消したりつけたりすることによって圧力を制御する自動制御システムを利用することである。さらに、システム全体を加熱して、蒸気および浄化蒸気の濃縮を防ぐことができる。蒸気発生装置は、耐腐食性材料、例えば、ステンレス鋼、石英、サファイア、またはペルフルオロアルコキシポリマー樹脂(PFA)から作ることができる。熱源は、今日通常に使用される赤外線ヒータまたは抵抗ヒータであってもよい。
いくつかの実施形態では、膜の乾燥が、不純物ガスと接触する領域内で高温(80℃以上)で起こり、膜を通る水蒸気流を妨げる可能性がある。例えば、PFSA−TFE共重合体膜の場合、膜を通る浸透は膜の含水量に依存ことがある。膜の一部が乾燥ガス、例えば水をほとんどまたは全く含んでいない不純物ガスによって遮られると、膜の含水量が少なくなり、それによってその後、水透過速度が小さくなる可能性がある。膜の乾燥、または不純物による膜の閉塞を最小限に抑えるために、膜にパージ流を与えることが望ましい。パージ流は蓄積された不純物を流し、膜内の水分レベルを維持することができる。膜へのパージ流の量は、蒸気供給物内の揮発性(または、非濃縮)不純物のタイプおよびレベルと、膜が曝される供給蒸気の量の生成される浄化蒸気の量に対する比によって調節することができる。パージ流量は、入力流量の約1%以下から約50%以上、好ましくは約5、10、15、または20%から約25、30、35、40、または45%であることが好ましい。パージ流量はまた、システム幾何形状に基づき調節することができる。膜モジュールが高い膜表面積、少量の蒸気供給物、およびより大きなパージ流量を有する特定の実施形態では、容量内でのガス不純物などの不純物のあらゆる蓄積を防ぐのに、より高いパージ流が必要である可能性がある。連続的、断続的、または周期的なパージを行うことができる。パージオンおよびパージオフ時間が等しい長さであり、合計サイクル時間(パージオンおよびパージオフの期間)が約1秒以下から約1時間以上、好ましくは、約2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、または120秒から約130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、または300秒、または約6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、または60分以上である周期的パージを行うことが特に好ましい。好ましい速度または変化する速度で、パージ速度が非連続的方法で、むしろ次第に変化しない、正弦、三角形、または他のタイプのサイクルと同様に、規則的または不規則的サイクル(パージオンおよびパージオフ時間が変わる)を利用することができる。異なるサイクルパラメータを、適切なように組み合わせて変えることができる。特定の実施形態では、膜を通る蒸気の流量が監視され、流量が予め選択した値より低くなると、パージサイクルが開始する。別の方法では、予め選択したパージサイクルが実施される。連続パージを凌ぐ非連続パージの利点としては、省エネルギーおよびより大きな効率が挙げられる。あらゆる適切なパージガスを利用することができるが、通常は蒸気供給物の一部を利用することが好ましい。別の方法では、過剰な浄化蒸気が生成されると、この過剰な蒸気は膜の蒸気供給物側に再循環させることができる。
図6は、蒸気を浄化するシステムの一実施形態の略図である。システム400は、蒸気供給物の供給源を作るヒータ404と、実質的にガス不透過性の膜424を格納する浄化装置416と、を備えている。システム400の動作においては、蒸気の供給源を提供するために、脱イオン化水などの水が容器402内に加えられる。水は、バルブ408を介して容器402内に案内することができ、このバルブは、入力配管406を通る入力水の流れを制御することができる。任意選択で、排水配管410が、時間とともに不揮発性不純物が蓄積するのを防ぐように、容器402内に入れられた流体の少しを排水する目的で、容器402に結合されてもよい。バルブ412は、排水配管410を通して廃棄される流体の量を制御するために、排水配管410に取り付けることができる。
システム500は、PFSA−TFE共重合体膜などの、実質的にガス不透過性の膜508を含む浄化装置504を備えている。膜508は、装置504の内部総量を2つの気密容量506、510に分割する。この実施形態では、供給物が、膜508の外側表面に接触される。一方、図6に図示の前の実施形態は、膜424の内側表面と蒸気供給物との接触を示す。膜は、管のアレイ、例えば2つのヘッダ間に結合された平行管の郡、または平面シートのアレイ、例えばフィルタプレスと同様に気密フレーム内に保持された平面シートの郡、それらの組合せ、のいずれかとして、共に直列または並列で存在することができることが当業者には分かるだろう。容器402からの不純蒸気は、容量510内に案内され、ここで合計流Fiの一部Feが膜508を通過して容量506内に入り、流れFpとして浄化された状態で配管428を介して装置504から出る。蒸気と共に装置504に入る不純物は、例えば図1に示すように、成分特定膜分離要素により膜によって拒絶される。パージ流Feは、バルブ430を制御して容量510から出る。図7のパージ流Feの大きさは、図6のものと異なる可能性がある。というのは、容量418は容量510と大きく異なる可能性があるからである。
好ましい実施形態の装置および方法は、様々な要件を備えた多くの潜在的応用例を有する。これらは、数百ppm(百万分の一)レベルの純度の蒸気を必要とするにすぎない従来の工業プロセス(例えば、原材料プロセス)から、低ppmまたは高ppb(十億分の一)の純度の蒸気を必要とする薬剤応用例まで、を含んでいる。極端な場合では、いくつかの半導体応用例は、ppt(一兆分の一)レベル純度の蒸気を必要とする。このより低い極限では、金属除去は最も重要な問題である。上に記載した方法およびシステムは、要件の範囲全体に合うような設計であってもよい。しかし、下に記載する例およびデータは主に、最も厳しい要件に合うように設計した。データの代表的な要約を、図10に示す。
図11の装置は、PFSA−TFE共重合体管状膜によって浄化された蒸気の生成速度および純度、を測定するために構成した。ボイラ802は、石英で構成し、石英放射ヒータ804によって加熱した。脱イオン化水900を容器802内で沸騰させ、蒸気供給物を生成した。トランスデューサ806を利用して、蒸気供給物の圧力を制御および監視した。蒸気供給物はNafion(登録商標)管808の内側に運ばれ、この管は、0.012インチ(0.3048mm)の壁面厚さを有する0.110インチ(2.794mm)ODであった。管808は、40インチ(1.016m)の長さであった。Nafion(登録商標)膜管808の両端部は、減少T字810、816の孔で終端した。膜管808は、1/4インチ(6.35mm)のTefzel(登録商標)外側管814に囲まれ、この管814も、Tefzel(登録商標)T字810、816それぞれで終端した。蒸気供給物は、Nafion(登録商標)管808の内部から、管808の外径と外側管814の内径の間の環状領域への、壁面を通した運搬によって浄化した。T字816から出る浄化蒸気は、コンデンサ818内で濃縮し、容器822内で浄化水904として収集した。蒸気供給物の連続的なパージは、制御バルブ824経由でコンデンサ828内へ流れることを可能にした。制御バルブ824の調節はまた、Nafion(登録商標)管808内のシステム沸騰圧力および背圧の制御を行った。また、バルブ824の完全な閉塞により、コンデンサ818内への浄化蒸気が減少し、最終的に終了につながることが証明された。不純蒸気の濃縮試料902を、さらなる分析のために、容器830内に収集した。
実施例1を参照すると、図8は図11の装置に関する、上流圧力と浄化蒸気流量とのチャートである。上流圧力は、不純蒸気の絶対圧力であり、ボイラ802内の圧力に実質的に等しい。膜管808にまたがる圧力差は、この圧力から、外側管814の内側の圧力(この例の条件ではコンデンサ818内の冷却水の温度での水蒸気圧)を引いたものに実質的に等しい。コンデンサ818内の冷却水の温度は25℃であり、約23トールの絶対圧力の圧力を提供した。23トールを図8の上流圧力から引くことによって、Nafion(登録商標)膜管にまたがる圧力差を算出することができる。この計算により、膜にまたがる圧力差と浄化蒸気流量の間のほぼ直線関係が示される。200トールの圧力降下では、蒸気流量は約1g/分または0.036g/分−cm2で測定した。約950トールの圧力差では、蒸気流量は約0.113g/分−cm2まで上昇した。このデータによって、NAFION(登録商標)PFSA−TFE共重合体膜が、100℃を超えるの温度で効果的に使用することができる(950トールでの飽和蒸気は、約106℃の温度である)ことが確認される。
実施例1を参照すると、図12は、図11の装置に対する、バルブ824を開いた状態に応じた、時間に対する浄化蒸気の流量を示すチャートである。このチャートは、パージ速度Feの、浄化蒸気の透過速度Fpへの影響を示している。チャートは、約20分から約260分の期間にわたって、図11の装置内のバルブ824の流れ抵抗が1つの閉位置から複数の開位置に変わった場合の検査の結果を示している。データ点1102では、時間=20分であり、バルブ824が閉じ、浄化蒸気は生成されない。データ点1104では、時間=40分であり、バルブ824は2回開き、浄化蒸気生成速度は2.1g/分となる。データ点1106では、時間=110分であり、バルブ824はさらに2回加えられて4回開き、蒸気生成速度は2.4g/分まで大きくなる。データ点1108では、時間=120分であり、バルブ824はさらに2回加えられて6回開き、蒸気生成速度は2.5g/分まで大きくなる。データ点1110では、時間=140分であり、データ点1112では時間=155分であり、バルブ部824は閉じて2回開き、2.5g/分の蒸気生成速度には変化はない。このデータは、最大浄化蒸気生成速度を作り出すための最小パージ速度が存在することを示している。この最小速度を超えて、浄化蒸気の速度のさらなる上昇は観察されなかった。
実施例1で上に記載したように、図11の装置は、尿素を入れ、PFSA−TFE共重合体管状膜によって浄化した蒸気の生成速度および純度を測定するために構成した。不純蒸気の濃縮試料を分析のために収集した。初期のDI水900は、2200ppbの尿素および1468pptのアンモニウムを入れた。浄化蒸気は、2.6ppbの尿素および116pptを含むことが分かった。結果は、表2に示されている。
大気より低い圧力での、浄化蒸気の運搬流量を検査するために、実験を行った。蒸気浄化装置アセンブリ(SPA)は、3/8インチ(9.525mm)OD×5/16インチ(7.94mm)IDのTeflon(登録商標)管の1つの5R管腔からなっている。管腔は、10.45インチ(0.265m)の長さであり、0.75インチ(18.8mm)長さのナイロンスリーブと嵌合させた。膜の露出長さは8.95インチ(0.227m)であった。両方のスリーブ付端部は、3/8インチ(9.525mm)PTFEロッド内に供給され、その中心を穿孔した。ロッドは両方とも、3/8インチ(9.525mm)Plasmatech T字および3/8インチ(9.525mm)Plasmatechユニオンで3/8インチ(9.525mm)Teflon管の端部に取り付けた。T字の分岐部は、透過物出口であった。SPAユニットを絶縁した。図2は、この実験で使用されるマニホールドの略図である。加湿器は、検査全体を通して水平位置にあった。Rasirc Intaeger蒸気発生器を使用して、SPAに蒸気を与えた。IntaegerとSPAの間の配管を絶縁した。MKS 621C13TBFHC圧力トランスデューサは、圧力を監視するためにSPAの透過物出口に配置された。透過物および濃縮物は、コンデンサに送られて、水を液体状態に変換し戻した。コンデンサを冷却する冷却装置は、5℃に設定した。Varian 949−9411ダイアフラム真空ポンプを使用して、システムの濃縮および透過側の両方に760トール未満の圧力を作り出した。バルブ7を使用して、透過側の圧力を制御した。バラストを使用して、水を集め、圧力を安定化させた。収集管は、測定のために水を補足するように、透過物コンデンサの下流側にあった。窒素を使用して、水を出すために収集管を加圧した。窒素は、Aeronex 500KF I−シリーズ浄化装置で浄化し、収集管内の圧力はVeriflow圧力調節装置で5ポンド/平方インチ(psig)に維持した。水の量は、My Weigh i1200スケールで測った。
システム上に真空引きするポンプの通路を提供するために、バルブ1および4を使用した。試料の収集を開始するために、バルブ1を閉じ、バルブ2を開いた。これにより、通路は、収集管内に水を流すことが可能となる。水が設定期間収集されると、バルブ2およびバルブ4は閉じて収集管を分離し、バルブ1が開いた。バルブ3が開いて、収集管を加圧した。加圧されると、バルブ5が開いて水がブレーカ内に移った。収集管が空になると、バルブ3が閉じ、続いてバルブ5が閉じた。バルブ4はその後、ゆっくり開いて、透過側の圧力の不安定性が小さくなった。
PFSA−TFEイオン交換膜のガス不透過性を調べるために実験を行った。図13は、実験準備の図である。窒素が、バルブ1によってシステムに加えられた。窒素はその後、100K Aeronex不活性ガス浄化装置を使用して浄化した。加水分解した膜内の圧力は、APtech圧力調節装置で制御した。バルブ2は圧力調節装置と100psi圧力ゲージを分離して、膜の内圧を監視することが可能になった。中空ファイバ膜が、両端部で、1/8インチ(3.175mm)Teflon(登録商標)スリーブに固定され、膜をシステムに取り付けるのにプラスマテック器具が使われてもよい。
Claims (129)
- 不純物を除去することで蒸気供給物よりも高い純度を有する浄化蒸気を生成するために、蒸気供給物を、実質的にガス不透過性の少なくとも1つのイオン交換膜を通して所定の作動温度および圧力で通過させるステップを備える蒸気の浄化方法であって、
前記蒸気供給物が、前記作動温度および作動圧力で飽和される蒸気の浄化方法。 - 前記浄化蒸気は、大気より低い圧力である、請求項1に記載の方法。
- 前記供給蒸気は、外部プロセスで生成される、請求項1に記載の方法。
- 前記供給蒸気は、商業プロセスまたは工業プロセスからの廃棄副産物である、請求項1に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、スルホン酸、カルボン酸、フェノール、およびそれらの塩からなる群から選択された官能基を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、少なくとも300の当量を有するポリマーを含んでいる、請求項5に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、少なくとも1000の当量を有するポリマーを含んでいる、請求項5に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、少なくとも2000の当量を有するポリマーを含んでいる、請求項5に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、無機酸化物に含浸される、請求項1に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、フッ素含有ポリマーを含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記イオン交換膜は、酸性基、またはその塩を含むペルフルオロエチレンおよびペルフルオロビニルの共重合体である、請求項10に記載の方法。
- 前記酸性基は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 前記塩は、アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 前記膜は、スルホン酸基またはそのカリウム塩を含むペルフルオロエチレンおよびペルフルオロビニルの共重合体を含んでいる、請求項11に記載の方法。
- 前記膜は、カルボン酸基またはそのカリウム塩を含むペルフルオロエチレンおよびペルフルオロビニルの共重合体を含んでいる、請求項11に記載の方法。
- 前記膜は、標準雰囲気および標準圧力で10−3cm3/cm−s未満のガス漏出速度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記膜は、標準雰囲気および標準圧力で10−6cm3/cm−s未満のガス漏出速度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記膜は、少なくとも100:1の水蒸気透過率対不純物ガス透過率の割合を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記膜は、少なくとも1000:1の水蒸気透過率対不純物ガス透過率の割合を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記膜は、少なくとも10000:1の水蒸気透過率対不純物ガス透過率の割合を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記膜は、少なくとも1000000:1の水蒸気透過率対不純物ガス透過率の割合を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記通過ステップは、
前記少なくとも1つの膜の第1の表面と前記蒸気供給物と接触させるステップと、
前記浄化蒸気を前記膜の反対の第2の表面から流すことを可能にするステップと、
を含んでいる、請求項1に記載の方法。 - さらに、
前記第1の表面と、前記膜を実質的に通過しない蒸気供給物のパージ流とを接触させるステップを含んでいる、請求項22に記載の方法。 - 蒸気供給物の前記パージ流が、前記蒸気供給物の一部である、請求項23に記載の方法。
- さらに、
前記パージ流の速度を制御するステップを含んでいる、請求項23に記載の方法。 - さらに、
前記パージ流の速度を制御することによって、前記少なくとも1つの膜を通過する蒸気の流量を最大限にするステップを含んでいる、請求項25に記載の方法。 - 前記パージ流の速度が、膜の下流側に位置決めされたバルブによって制御される、請求項25に記載の方法。
- 前記パージ流の速度が、膜の上流側に位置決めされたバルブによって制御される、請求項25に記載の方法。
- 前記パージ流の速度が、膜の上流側に位置決めされたバルブによって制御され、
該バルブは、前記上流側の圧力を放出することによって当該上流側圧力を制御する、請求項25に記載の方法。 - 前記パージ流は連続して維持される、請求項25に記載の方法。
- 前記パージ流は断続的に維持される、請求項25に記載の方法。
- さらに、
前記膜の厚さにわたって一定の蒸気圧力差を維持するステップを含んでいる、請求項1に記載の方法。 - 前記蒸気圧力差は、上流側バルブにより前記蒸気供給物の圧力を制御することによって維持される、請求項32に記載の方法。
- 前記蒸気圧力差は、上流側温度を変えることで前記蒸気供給物の圧力を制御することによって維持される、請求項32に記載の方法。
- 蒸気供給物の流量は、前記膜の下流側に位置決めされたバルブによって制御される、請求項32に記載の方法。
- 多孔質支持体が、膜の前記第2の表面に接触する、請求項22に記載の方法。
- 前記膜は、互いに実質的に平行に位置決めされた膜のアレイを含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記膜のアレイは管のアレイを含んでいる、請求項37に記載の方法。
- 前記膜のアレイは平面シートのアレイを含んでいる、請求項37に記載の方法。
- 各膜は、約0.5ミクロンから約2000ミクロンの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 各膜は、約0.5ミクロンから約200ミクロンの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 各膜は、約0.5ミクロンから約100ミクロンの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 各膜は、約0.5ミクロンから約50ミクロンの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、蒸気供給物の合計重量に対して、約80%から約99重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、蒸気供給物の合計重量に対して、約85%から約99重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、蒸気供給物の合計重量に対して、約95%から約99.9重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 浄化蒸気は、少なくとも約90重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 浄化蒸気は、少なくとも約99重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 浄化蒸気は、少なくとも約99.9重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 浄化蒸気は、少なくとも約99.99重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 浄化蒸気は、少なくとも約99.999重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 浄化蒸気は、少なくとも約99.9999重量%の純度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物の不純物含有量の1ppm以下への減少が達成される、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物の不純物含有量の1ppb以下への減少が達成される、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物の不純物含有量の100ppt以下への減少が達成される、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物の不純物含有量の1ppt以下への減少が達成される、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は金属種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は、ホウ酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、および硫酸塩からなる群から選択した少なくとも1つの種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は有機種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は、アンモニア、尿素、および窒素を含む種からなる群から選択した少なくとも1つの種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は気体である、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は、窒素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン、エタン、炭化水素、硫化水素、SOx、およびNOxからなる群から選択した少なくとも1つの種を含んでいる、請求項61に記載の方法。
- 前記不純物はプロトン性極性種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物はアルカリ性種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は粒子状種を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は生体活性物質を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記不純物は、カビ、カビ胞子、プリオン、ウィルス、アレルゲン、タンパク質、および細菌からなる群から選択された少なくとも1つの材料を含んでいる、請求項66に記載の方法。
- 前記供給蒸気が大気より低い圧力である、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約10℃から300℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約10℃から100℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約80℃から300℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約100℃から300℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約150℃から300℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約100℃から160℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸気供給物は、約100℃から150℃の温度で膜を通過する、請求項1に記載の方法。
- さらに、
アルコール、有機酸、ケトン、ヒドロキシル含有化合物、および硫黄含有化合物からなる群から選択した少なくとも1つの種を予め濾過するステップを含んでいる、請求項1に記載の方法。 - 半導体表面上で酸化物を成長させるための、請求項1に記載の方法。
- 半導体ウェーハからフォトレジストを除去するための、請求項1に記載の方法。
- 半導体ウェーハから前記不純物を除去する際に使用するための、請求項1に記載の方法。
- 石油の回収のために使用される噴射蒸気から前記不純物を除去する際に使用するための、請求項1に記載の方法。
- 環境内に放出する、または大気に通気を案内する前に排出した蒸気から前記不純物を取り除く際に使用するための、請求項1に記載の方法。
- 薬剤使用のためにきれいな蒸気を生成する際に使用するための、請求項1に記載の方法。
- 薬剤使用のために超純水を生成するための、請求項1に記載の方法。
- 蒸気供給源と、
少なくとも1つの実質的にガス不透過性のイオン交換膜の1つの表面に蒸気供給物源を案内する第1の通路と、
実質的にガス不透過性の膜の反対の表面から離れるように浄化した蒸気を案内する第2の通路とを備えた、蒸気浄化システム。 - 蒸気供給物源は、ヒータに取り付けられた容器内に入れられた水を含んでいる、請求項84に記載のシステム。
- さらに、膜を通過しない第1の表面と接触する蒸気供給物のパージ流を含んでいる、請求項84に記載のシステム。
- 蒸気供給物のパージ流を膜から離れるように案内する第3の通路をさらに備えている、請求項86に記載のシステム。
- さらに、パージ流の流量を制御するために、第3の通路に取り付けられているバルブまたはオリフィスを備えている、請求項87に記載のシステム。
- さらに、浄化した蒸気の流量を制御するために、第2の通路に取り付けられているバルブを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、蒸気供給物の流量を制御するために、第1の通路に取り付けられているバルブを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、膜の第2の表面に接触する多孔質支持体を備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、水をシステム内に維持するバルブおよび水位制御スイッチを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、システム内の水位を監視するように蒸気供給物に対する平行脚部を備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、膜にまたがる正しい圧力差を維持するための、ヒータ、圧力トランスデューサ、およびコントローラを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、第1の通路、第2の通路、および第3の通路の少なくとも1つを大気より低い圧力に接続させる通路を備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、有機アルコール、アルデヒド、有機酸、他の有機分子、および硫黄含有化合物からなる群から選択した少なくとも1つの種を除去する前置フィルタを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、イオン分子を除去する前置フィルタを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、生体物質を除去する前置フィルタを備えている、請求項84に記載のシステム。
- さらに、無機物を除去する前置フィルタを備えている、請求項84に記載のシステム。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第1の表面を蒸気供給物に接触させるステップと、
ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の反対の第2の表面から浄化蒸気を収集するステップと、
浄化蒸気の量が蒸気供給物の量より少ないように、蒸気供給物の少なくとも一部で第1の表面をパージするステップとを含む、蒸気を浄化する方法。 - 蒸気供給物は少なくとも90%の純度を有する、請求項100に記載の方法。
- 蒸気供給物は少なくとも99%の純度を有する、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、10℃から300℃までの温度で操作される、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、10℃から100℃までの温度で操作される、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、80℃から300℃までの温度で操作される、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、100℃から300℃までの温度で操作される、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、100℃から150℃までの温度で操作される、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、0.5ミクロンから2000ミクロンの厚さを有する、請求項100に記載の方法。
- ペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第2の表面は多孔質構造によって支持され、ある量の浄化蒸気が集められその後多孔質構造を通して運ばれる、請求項100に記載の方法。
- 多孔質構造は、ポリマー、セラミック、および金属からなる群から選択される、請求項109に記載の方法。
- 多孔質構造は、ポリテトラフルオロエチレン、石英、および316Lステンレス鋼からなる群から選択される、請求項109に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第1の表面を蒸気供給物と接触させるステップと、
ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の反対の第2の表面から浄化した蒸気を収集するステップと、
浄化した蒸気の量が蒸気供給物の量より少ないように、第1の表面を蒸気供給物の少なくとも一部で浄化するステップとを含む、蒸気を浄化する方法。 - 蒸気供給物の量は、少なくとも90%の純度を有する、請求項112に記載の方法。
- 蒸気供給物の量は、少なくとも99%の純度を有する、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、操作中に10℃から300℃の温度に曝される、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、操作中に10℃から100℃の温度に曝される、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、操作中に80℃から300℃の温度に曝される、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、操作中に100℃から300℃の温度に曝される、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、操作中に100℃から150℃の温度に曝される、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜は、0.5ミクロンから2000ミクロンの厚さを有する、請求項112に記載の方法。
- ペルフルオロカルボン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第2の表面は多孔質構造によって支持され、ある量の浄化蒸気が集められその後多孔質構造を通して運ばれる、請求項112に記載の方法。
- 第1の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第1の表面を蒸気に接触させるステップと、
第2の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の反対の第2の表面から蒸気を集めるステップと、
第1の圧力および第2の圧力を測定するステップと、
第1の圧力および第2の圧力の測定により蒸気質量の流量を決定するステップとを含む、蒸気の流量を測定する方法。 - 第1の圧力および第2の圧力は大気より低い圧力である、請求項122に記載の方法。
- 第1の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第1の表面を蒸気に接触させるステップと、
第2の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の反対の第2の表面から蒸気を集めるステップと、
第1の圧力および第2の圧力を測定するステップと、
第1の圧力と第2の圧力の間の差を決定するステップと、
その差から蒸気質量の流量を決定するステップと、
蒸気質量の流量が所定の値と一致するまでその差を変えるステップとを含む、蒸気の流量を制御する方法。 - 第1の圧力および第2の圧力は大気より低い圧力である、請求項124に記載の方法。
- 第1の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第1の表面を蒸気に接触させるステップと、
第2の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の反対の第2の表面から蒸気を集めるステップと、
第1の圧力および第2の圧力を測定するステップと、
第1の圧力および第2の圧力の測定により蒸気質量の流量を決定するステップとを含む、蒸気の流量を測定する方法。 - 第1の圧力および第2の圧力は大気より低い圧力である、請求項126に記載の方法。
- 第1の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の第1の表面を蒸気に接触させるステップと、
第2の圧力でペルフルオロスルホン酸/テトラフルオロエチレン共重合体膜の反対の第2の表面から蒸気を集めるステップと、
第1の圧力および第2の圧力を測定するステップと、
第1の圧力と第2の圧力の間の差を決定するステップと、
その差から蒸気質量の流量を決定するステップと、
蒸気質量の流量が所定の値と一致するまでその差を変えるステップとを含む、蒸気の流量を制御する方法。 - 第1の圧力および第2の圧力は大気より低い圧力である、請求項128に記載の方法。
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