JP2023509327A - 膜蒸留器及びその操作方法 - Google Patents

Abstract

空気チャネル膜蒸留器（１）は、熱表面（１２）と、冷却部（２０）と、疎水性膜（３０）と、を備える。熱表面は、密閉された蒸発チャネル（４０）によって隔てられた前記疎水性膜に機械的に配置されている。冷却部の表面（２２）は、密閉された凝結チャネル（５０）によって隔てられた前記疎水性膜に機械的に配置されている。給水管（４２）は、前記蒸発チャネルに接続されている。排出管（４６）は、前記蒸発チャネルに接続されている。精製水排出管（５６）は、前記凝結チャネル（５０）に接続されている。前記冷却部の前記表面は、前記蒸発チャネル内の水温より低い温度に冷却する。ガス供給構成（６０）は、ヒータ（６２）を備える。ガスパイプシステム（６４）は、不活性ガスで少なくとも凝結チャネルのフラッシングを可能とするように、前記凝結チャネルのガス給口（５５）に配置されている。

Description

本発明は、一般的に清浄水を製造する装置及び方法、特に膜蒸留器及び膜蒸留器の操作方法に関する。

半導体製造において、ウェーハは製造ラインに沿った一連のステージにおいて処理される。製造ラインのいくつかの位置で、超純水でウェーハをクリーニングするための洗浄ステップが含まれる。

より速く、より安価で、省エネルギーの電子機器ソリューションを受容するため、ウェーハ上にますます小さい構造を許可する要望がある。しかしながら、非常に小さな汚染でも、例えば短絡によって回路の機能不全を引き起こし得るので、ウェーハの電子機器のより小さな線幅を適用することは、より効率的な洗浄を要求する。このような要求を満たす基本的な方法は、ますます大きな容量の洗浄用超純水を使うことであった。大容量の水は、特に大容量の超純水を製造する必要性だけでなく、使用済みの大量の洗浄水を取り扱う点でも、半導体業界における問題となった。洗浄目的で使用された水は、有害物質を含み得るので、適切な方法で処理されなければならない。

一般的に、この大容量の洗浄水を製造するために、様々な種類のフィルタ及び脱イオン化器が使用されている。典型的なシナリオでは、大きな中央超純水製造ユニットがクリーンルーム製造エリアに隣接して設けられ、製造された水はパイプを介して洗浄が行われる場所に輸送される。

半導体のより小さな線幅での製造においては、適切な洗浄を提供し、大容量の水を処理するという問題がある。

公開された米特許出願２０１７／０２３２３９号明細書には、蒸留装置における膜壁を再生するためのプロセスが開示されている。蒸留装置は、複数の蒸発及び凝結ステージを有する。それぞれの蒸発及び凝結ステージは、液体を導くフローチャネルを有する。フローチャネルは、蒸気透過性かつ液体不透過性の膜壁によって閉じられ、液体から出てくる蒸気は膜壁を透過する。液体はフローチャネルから除去される。液体の除去の後、膜壁はガス雰囲気で両側を囲まれているが、依然として液体で濡れたままである。この液体は、ガス雰囲気内の液体の分圧が、膜壁を濡らす液体の蒸気圧力より低くなるように、膜壁を囲むガス雰囲気を調整することで除去される。しかしながら、このように製造された水の純度は一般的に、例えば半導体業界において十分でない。

本発明の一般的な目的は、より少量の水の使用を可能とする半導体製造ラインにおける、洗浄用精製水を提供できる方法及び装置を提供することである。

上述の目的は、独立請求項に係る方法及び装置によって達成される。好ましい実施形態は従属請求項で規定される。

一般的に、第１の態様において、空気チャネル膜蒸留器は、熱表面、冷却部、及び疎水性膜を備える。疎水性膜は、１μm未満、好ましくは５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径の細孔を有する。熱表面は、密閉（seal）された蒸発チャネルで隔てられた疎水性膜に機械的に配置される。冷却部の表面は、疎水性膜に機械的に配置され、密閉された凝結チャネルで分離されている。。給水管は、蒸発チャネルの給水口に接続されている。排出管は、凝結チャネルの排水口に接続されている。精製水排出管は、凝結チャネルの排水口に接続されている。冷却器は、冷却部の表面を、蒸発チャネル内の水温より低い温度に冷却するように構成されている。空気チャネル膜蒸留器は、不活性ガスのためのガス供給構成をさらに備える。ガス供給構成は、不活性ガスを加熱するように構成されたヒータを備える。ガスパイプシステムはガス供給構成に接続され、且つ、不活性ガスで少なくとも凝結チャネルのフラッシング（flushing）を可能とするように、凝結チャネルのガス給口に構成される。

第２の態様において、第１の態様に係る空気チャネル膜蒸留器は、半導体製造プラントにおいて使われる。

第３の態様において、空気チャネル膜蒸留器を操作する方法は、精製水の製造期間中に、水を蒸発チャネルに提供することを含む。精製水の製造期間中に、凝結チャネルは、水温より低い温度に冷却される。蒸発チャネルは、凝結チャネルから１μm未満、好ましくは５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径の細孔を有する疎水性膜によって隔てられる。水蒸気は、それにより、蒸発チャネルから疎水性膜を通じて前記凝結チャネルに通過する。精製水の製造期間中に、凝結チャネル内で凝結された水は排水される。当該方法は、不活性ガスを加熱することをさらに含む。精製水の製造期間が終了すると、加熱された不活性ガスは少なくとも凝結チャネルに流される。それにより、全ての残留水の除去が引き起こされる。加熱することと流すことは、精製水の製造期間の次の瞬間の前に停止される。

提案される技術の一つの利点は、精製水が、使用される場所と直結して製造されることが許可され、必要に応じて、ちょうど時間通りに製造されることである。その他の利点は、発明の詳細な説明を読むことで理解されるであろう。

本発明は、その更なる目的及び利点と併せて、添付の図面と一緒に取られた以下の説明を参照することで最もよく理解され得る。
図１Ａは、空気チャネル膜蒸留器の基本的なアイデアを概略的に示している。 図１Ｂは、空気チャネル膜蒸留器の基本的なアイデアを概略的に示している。 図２は、空気チャネル膜蒸留器の実施形態を概略的に示している。 図３は、凝結チャネル内に高温の不活性ガスの導入を概略的に示している。 図４は、冷却器の実施形態を概略的に示している。 図５は、冷却器の更なる実施形態を概略的に示している。 図６は、加熱ブロックの実施形態を概略的に示している 図７は、空気チャネル膜蒸留器の操作方法の実施形態のステップのフローチャートである。 図８は、複数の蒸発チャネル及び凝結チャネルを有する空気チャネル膜蒸留器の実施形態を概略的に示している。 図９は、複数の蒸発チャネル及び凝結チャネルを有する空気チャネル膜蒸留器の別の実施形態を概略的に示している。 図１０Ａは、ポリマーフレーム及びポリマープレートのスタックに基づく空気チャネル膜蒸留器の実施形態を概略的に示している。 図１０Ｂは、図１０Ａの実施形態の個別のポリマーフレーム及びポリマープレートを概略的に示している。 図１０Cは、図１０Ａの実施形態の個別のポリマーフレーム及びポリマープレートを概略的に示している。 図１０Dは、図１０Ａの実施形態の個別のポリマーフレーム及びポリマープレートを概略的に示している。 図１０Ｅは、図１０Ａの実施形態の個別のポリマーフレーム及びポリマープレートを概略的に示している。 図１０Ｆは、図１０Ａの実施形態の個別のポリマーフレーム及びポリマープレートを概略的に示している。 図１０Ｇは、図１０Ａの実施形態の個別のポリマーフレーム及びポリマープレートを概略的に示している。 図１１は、蒸発チャネル及び凝結チャネル内の圧力センサを概略的に示している。 図１２は、十全に機能している、妨げられている、及び損傷している、疎水成膜に、それぞれ接触している体積の圧力の時間発展を概略的に示している。 図１３は、空気チャネル膜蒸留器内における、水の再循環を概略的に示している。 図１４は、半導体製造プラント内における、水の再使用を概略的に示している。

発明の詳細な説明

図面を通じて、類似又は対応する要素には同じ参照番号が使われている。

提案される技術のより良い理解のために、水を洗浄目的で使用するという新しい概念の簡単な概要から始まることが有用であり得る。

上述したように、従来技術の半導体製造における一般的な傾向は、より大きな精製水供給装置を設けることである。クリーンルーム環境内にこれを備えることは不便であるため、水を洗浄場に運ぶためには比較的長いパイプを使用しなければならない。

今は、精製水の実際の保存及び輸送が汚染を引き起こすことが理解されている。タンク内にしばらく保存されている精製水は、タンク自体に起因する汚染のみによって比較的早く純度が低下する。同様に、パイプの特性や材質に関係なく、精製水をパイプで輸送すると水の純度は急速に低下する。勿論、慎重に選択された材質には汚染度を減らすものもあるであろうが、ある程度の汚染は常に存在するだろう。

したがって、代替的なアプローチは、精製水が使用される場の絶対近傍に新たに製造された精製水を提供し、さらに製造ラインの洗浄ステップに応じた量と時間で精製水を提供することである。これは、より高い純度の精製水を洗浄手順に提供する結果をもたらし、必要な洗浄水の量を著しく減らせることを証明した。超純度を提供することによって、洗浄に使われる量を著しく減らすことができる。

しかしながら、このアプローチは指定された瞬間に、指定された場で、指定された量の新たに製造された精製水の可用性に依存する。洗浄は製造ラインのクリーンルームエリア内で行われるため、精製水製造ユニット自体もクリーンルームエリア内に設けられることが有益であろう。これは有用な技術にいくつかの制約を課す。

膜蒸留器は、それ自体は、精製水の使用において長く知られている。それらは、他の代替案と比べて一般的な構成がかさばり、且つ遅いため、これまで半導体産業における精製水の製造のために広い範囲で使用されなかった。しかしながら、上述した代替的なアプローチによると、精製水の提供が場所及び時間において合致されるなら、それぞれの洗浄ステップのための精製水の量は少量に維持され得る。従来技術の膜蒸留器は、一般的に連続運転モードで使用される。しかし、本出願では比較的長い非活動期間を間において、超純水が断続的に提供される必要性がある。しかしながら、今日の膜蒸留器は一般的に起動が比較的遅く、活発な製造に使用される前にはなんらかの内部リンシング（rinsing）が必要であり得る。したがって、いくつかの改善が有益であろう。そのような改善は、ここに提示される技術のアイデアにより提供される。

空気チャネル膜蒸留器の詳細を理解するために、図１Ａ及び図１Ｂと関連して、主な操作アイデアが最初に提示される。空気チャネル膜蒸留器１は、基本的に２つのチャネル、１つの蒸発チャネル４０及び１つの凝結チャネル５０を有する。チャネルは疎水性膜３０によってで隔てられている。疎水性膜３０は、一般的に１μm未満の直径の細孔（４）を有する。より小さな細孔は、一般的に、純度の点でははより良い結果をもたらすが、同時に製造速度を低下させる。したがって、純度の品質の観点からは、細孔が５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径を有することが好ましい。

加熱された水は、蒸発チャネル４０に供給される。細孔４の径は、水が凝結チャネル５０に直接流れることを妨げるほど十分に小さい。図１Bで示されるように、温水２は、細孔４上の表面張力により、細孔４に入ることができない。しかしながら、温水の表面で水蒸気３の蒸発が発生し、この蒸発された水蒸気３はいかなる表面張力でも妨げられず、したがって細孔４を通過することができる。水蒸気３が凝結チャネル５０に入ると、それは冷表面、例えば冷却部２０の表面２２に触れる。その結果、水は再凝結して表面２２上の凝結水５となる。凝結水５の量が十分に増えたら、精製水の滴が形成し、凝結チャネル５０を通じて落ちて膜蒸留器を出る。これは、殆どの従来技術の膜蒸留器による。

従来技術の空気チャネル膜蒸留器の精製水の製造期間が終了すると、熱水の供給は停止され、蒸発した水蒸気３の細孔を通した輸送はそれ以上行われない。精製水の製造は停止する。しかしながら、一定量の凝結水は表面２２に依然として付着し得る。この凝結水が表面２２と接触させたままにすると、汚染物質が表面２２から水５に溶解する。空気チャネル膜蒸留器１が再起動されると、最初に汚染水が提供されることになる。これは、リンシング又は最初に製造された水の体積を単に廃棄することで解決され得る。しかしながら、このような手順では起動時間を遅延することになり、廃水量を増やすことになる。

ここで提示される技術によると、このような不利な点を回避する手段が提案される。図２には、空気チャネル膜蒸留器１の実施形態が概略的に示されている。空気チャネル膜蒸留器１は、加熱ブロック１０、冷却部２０、及び疎水性膜３０を備える。上記と同様に、疎水性幕３０は、１μm未満、好ましくは５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径の細孔を有する。加熱ブロック１０の熱表面１２は、密閉された蒸発チャネル４０によって隔てられた疎水性膜３０に機械的に配置されている。冷却部２０の表面２２は、密閉された凝結チャネル５０によって隔てられた疎水性膜３０に機械的に配置されている。

給水管４２は、蒸発チャネル４０の給水口４４に接続されている。排出管４６は、蒸発チャネル４０の排水口４８に接続されている。精製水排出管５６は、凝結チャネル５０の排水口５８に接続されている。冷却部２０の表面２２は、以下でさらに説明するように、蒸発チャネル４０内の水温より低い温度に冷却されるように構成されている。

稼働中、いくつかの用途では凝結チャネル５０内に過圧の蓄積があり得る。このような過圧は、細孔４を通じて蒸発水が入ることを打ち消す。したがって、好ましい実施形態において、凝結チャネル５０はガスベントバルブ５９を備える。ガスベントバルブは、精製水の製造期間中にのみ開くことができる。

空気チャネル膜蒸留器１は、不活性ガス７０のためのガス供給構成６０をさらに備える。不活性ガスは、一般的に乾燥窒素又は他の任意の希ガスである。ガス供給構成６０は、不活性ガスを加熱するように構成されたヒータ６２を備える。ガスパイプシステム６４は、ガス供給構成６０と少なくとも凝結チャネル５０の間に、不活性ガス給口５５によって接続されている。したがって、ガスパイプシステム６４は、凝結チャネル５０を不活性ガス７０でフラッシング（flushing）することを可能とするように構成されている。温かい不活性ガス７０は、凝結チャネル５０内の全ての残留している再凝結された水を再び蒸発させ、且つ、空気チャネル膜蒸留器１から凝結チャネル５０のガス排出口５７を通って不活性ガス排出パイプ構成６８から出る不活性ガスを追随するので、表面２２からの汚染物質のいかなる溶解も妨げる。精製水の製造を再び開始するとき、凝結チャネル５０は、最初から最高品質の精製水を直接提供するように準備されている。

図３には、精製水製造を修了した直後の空気チャネル膜蒸留器の状況が概略的に示されている。熱い不活性ガス６は、凝結チャネル５０を通じて流されて、再蒸発させることでいかなる残留水も実質的に除去する。いくらかの熱い不活性ガス６も、疎水性膜３０を通過し、蒸発チャネル４０を通じて出る。以下で詳細に説明するように、ガス通過率は膜損傷及び/又は汚染により影響を受け得るので、そのような特徴のモニタリングに使われ得る。

特定の実施形態において、乾燥不活性ガスでのフラッシングは、蒸発チャネル４０内でも行われてもよい。そしてガスパイプシステム６４は、蒸発チャネル４０のガス供給口４５に接続され、不活性ガス排出パイプ構成６８は、蒸発チャネル４０のガス排出口４７にも接続される。このような構成は細孔の運用効率を維持することを支援するために有益であり得る。不純物質が蒸発チャネル場の細孔の端に付着している場合、それらは細孔を通る蒸発水のそれ以上のいかなる輸送を停止させ、空気チャネル膜蒸留器１の効率を低下させる。汚染物質は、熱水の除去後にもまた残留している場合がある。装備が再び起動されると、汚染物質は再び細孔の機能を妨げることになる。蒸発チャネルを通じて熱いガスを供給することで、そのような汚染物質の一部を蒸発させ、したがって次の使用間隔のために細孔を開くことができる。

図２に戻って、装備の周期的パフォーマンスの挙動は、好ましくはコントローラ８０によって行われる。コントローラ８０は、精製水の製造期間が終了すると、ガスパイプシステム６４によって不活性ガス７０を供給するようにガス供給構成６０を制御するために構成されている。コントローラ８０はまた、精製水の製造期間を開始する前に、不活性ガス７０の供給を停止するようにガス供給構成６０を制御する。

凝結チャネル５０を効率的に乾燥させるために制御すべき２つの主たる特性がある。不活性ガスの上昇した温度は残留水の除去率を上昇させ得る。同様に、増加したガス流量もまた同じ効果を有し得る。それぞれの用途に適した条件を探すために、これらのアプローチのいずれか１つまたは両方が制御され得る。言い換えると、コントローラ８０は、ガス供給構成６０により供給される不活性ガス７０のガス流量及びガス温度の少なくとも１つを制御するように構成される。

使用後に凝結チャネルを熱いガスでフラッシングする主たる目的は、新たな製造期間が開始するときの起動時間を短縮することである。現場で、時間内に、且つ適切な量で精製水を提供する一般的なアプローチは、迅速な起動が利用可能であることに依存するので、このフラッシングは有利である。

起動時間を減らす他の手段もある。新しい精製水の製造期間が開始すると、熱水がまた蒸発チャネルに入れられなければならない。好ましくは、熱水の給水口は下から、すなわち給水管４２を通じて行われる。蒸発チャネルは下から満たされ始め、疎水性膜３０の下部は直ちに意図されたように作動し始める。下から蒸発チャネル４０を充填することは、実質的な残留ガス体積が閉じ込められることなく、蒸発チャネル４０全体が満たされることを保証する。さらに、このような完全な充填は,蒸発チャネル４０にいかなる過剰な圧力にさらすことなく行われ得る。疎水性膜３０に掛けられる唯一の圧力は蒸発チャネル４０内の水圧事態に起因する。したがって、疎水性膜３０に掛けられる機械的な力は最小化され、それにより膜の曲がりを最小化し、且つ、機械的に誘発される膜の損傷のリスクを最小化する。

言い換えると、好ましくは、蒸発チャネル４０の給水口４４は、蒸発チャネル４０の下端に設けられ、蒸発チャネル４０の排水口４８は、蒸発チャネル４０の上端に設けられる。

また、起動手順をさらに迅速化するために他の手段も使われ得る。図４を参照すると、冷却器２４は、一般的に冷却部２０の表面２２を蒸発チャネル内の水温より低い温度に冷却するように構成されている。一般的な構成において、冷媒サプライ９０は、冷却装備２４を通り、そして冷媒排出管２８を通じて出る冷媒供給管２５に接続されている。それにより、冷却装備２４は流された冷媒によって冷却され、表面２２も同様である。冷媒は水であってもよく、冷媒をリサイクルする構成があってもよい。しかし、それらの詳細はここで提示する技術において特に重要ではなく、したがって、これ以上議論されない。当業者ならこのような冷却構成を構成するいくつかの可能性を理解している。

冷却構成もまた、好ましくは迅速な起動を可能とするように設計されてもよい。図５は、好ましい設計の冷却装備２４の一実施形態を示す。この実施形態において、冷却部２０は凝結チャネル５０に面するポリマーフィルム２３を備える。したがって、表面２２は凝結チャネル５０と接触するポリマーフィルムの表面である。冷却ブロック２９は、密閉された冷却チャネル２６によって隔てられたポリマーフィルム２３に機械的に配置されている。冷媒供給管２５は、冷却チャネル２６の供給口２１に接続されている。冷媒排出管２８は、冷却チャネル２６の排出口２７に接続されている。

冷却チャネル２６と凝結チャネル５０を隔てる材料としてポリマーを使う選択は、ポリマーが柔軟で、破損することなく若干の形状変化に容易く耐えることに基づく。また、ポリマー表面は、一般的に、密着性と滑らかさなどの特性に関してカスタマイズされ得る。表面２２は水蒸気の再凝結が起きる場所であるため、ポリマーフィルム２３の特性が好ましくはそれに応じて適切に合わせられる。冷却における高い効率を有するためには、薄いポリマーフィルム２３を備えることが好ましい。ポリマーは一般的に低い熱伝導能力を有するため、現在、６０μm未満の厚さが好ましいと考えられている。より好ましくは４０μm未満の厚さ、最も好ましくは３０μm未満が使われる。

また、ポリマーフィルム２３の表面の滑らかさは、表面２２に水滴を留める傾向に影響し得る。より滑らかな表面は、一般的に滴が凝結チャネルに沿って下に流れる傾向を増加させ、より粗い表面は代わりに、表面２２でより大きな滴の静止状態に維持する。したがって、凝結チャネル５０に面する表面２２の表面粗さは、好ましくは３０μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満、最も好ましくは５μｍ未満である。表面粗さは、表面プロファイルで計測される山と谷の二乗平均平方根（ＲＭＳ）として規定される。

冷媒は、周知の従来技術から構成された冷媒サプライ９０により提供される。好ましくは、冷媒排出管は冷媒を再循環させるように冷媒サプライ９０に再接続される。

冷媒の供給は、好ましくはその他の構成の稼働周期と同期される。精製水の製造期間が終わって凝結チャネル内に残留する再凝結された水が除去される場合、表面２２はもはや冷却されていないことが望ましい。これは、冷却チャネル２６を通る冷媒の流れを停止して、冷却チャネル２６を排気することで容易く構成できる。排気された冷却チャネル２６は、それから、表面２２と冷却ブロック２９の間の断熱材としても機能する。次に、バルク冷却ブロック２９の温度は、非稼働期間中に表面２２に大きな影響を与えることなく維持されることができ、それから、残留水の蒸発を支援するように暖かい温度に上げられ得る。新しい精製水の製造期間を開始するとき、冷媒は冷却チャネル２６に再導入されてもよく、薄いポリマーフィルム２３のみが冷却されなければならない。これは構成の起動時間を短縮する。

好ましい実施形態において、この同期された稼働は、熱い不活性ガス制御に使われるものと同じコントローラで管理される。このような構成において、冷媒サプライ９０が冷媒供給管２５に接続される。コントローラ８０は、それから、精製水の製造期間が終了すると冷媒のいかなる供給も停止し、次の精製水の製造期間が開始すると冷媒の供給を開始するようにさらに構成される。

起動時間は、蒸発チャネルの構成にも影響を受ける。加熱ブロックは、蒸発チャネル内に入った水の高温を維持することを支援するために蒸発チャネルと接触して設けられる。図６には、加熱ブロック１０の実施形態が概略的に示されている。この実施形態において、加熱ブロック１０は、どの蒸発チャネルにも面していない加熱ブロック１０の側面にある断熱層１６で断熱されている。この実施形態において、加熱ブロック１０は加熱素子１４を備える。蒸発チャネル４０との接触部１８は、水を高温に維持することを支援し、それにより疎水性膜を通る蒸発を補助する。精製水の製造期間が終了すると、蒸発チャネル４０は熱水から空になり、代わりに熱い不活性ガスに曝されてもよい。断熱層１６、及び、さらに好ましくは加熱素子１４も有することにより、加熱ブロック１０は非稼働期間中にその高温を維持することができる。この温度の維持は非常に低い電力量のみを必要とする。新しい精製水の製造期間が開始されるとき、加熱ブロック１０は既に稼働温度であって、早い起動を促進する。

図７は、空気チャネル膜蒸留器の操作方法の実施形態のステップのフローチャートである。当該方法は、精製水の製造期間Ｓ１０及び待機期間Ｓ２０に分けられる。点線の矢印Ｓ３０で示されるように、これらの期間は一般的に繰り返される。精製水の製造期間Ｓ１０中に、ステップＳ２において水は蒸発チャネルに供給される。精製水の製造期間Ｓ１０中に、ステップＳ４において凝結チャネルは水温より低い温度に冷却される。蒸発チャネルは、１μｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径の細孔を有する疎水性膜によって凝結チャネルから隔てられている。それにより、水蒸気は蒸発チャネルから疎水性膜を通じて凝結チャネルに通過する。ステップＳ６において、精製水の製造期間Ｓ１０中に、凝結チャネル内で凝結された水は排出される。

ステップ１２において、不活性ガスが加熱される。ステップ１４において、精製水の製造期間Ｓ２０が終了すると、加熱された不活性ガスはステップ１４において少なくとも凝結チャネルを通って流される。これにより全ての残留水の除去が引き起こされる。加熱するステップと流すステップは、次の精製水の製造期間Ｓ２０の前に停止される。

一実施形態において、加熱された不活性ガスを流すステップＳ１４は、加熱された不活性ガスを蒸発チャネル及び凝結チャネルを通じて流すことを含む。好ましい実施形態において、加熱された不活性ガスは蒸発チャネル内で汚染の乾留を引き起こすために十分な温度を有する。

好ましい実施形態において、冷却チャネルを冷却するステップＳ４は、冷却ブロックとポリマーフィルムとの間に位置する冷却チャネルを通じて冷媒を流すことを含み、冷却チャネルとは反対のポリマーフィルムの表面は、凝結チャネルに面している。さらなる実施形態において、冷却チャネルを通じて冷媒を流すことは、精製水の製造期間が終了すると停止され、次の精製水の製造期間が開始すると開始される。

さらに別の実施形態において、当該方法は、精製水の製造期間が終了すると、冷却チャネルを空にするというさらなるステップＳ１３を含む。

一実施形態において、当該方法は、複数の精製水の製造期間の間に、蒸発チャネルと接触する加熱ブロックの温度を維持するというさらなるステップＳ１５を含む。

蒸発チャネル、凝結チャネル、及び疎水性膜のセットは、冷表面と熱表面の間に設けられる蒸留器セルと見ることができる。このようなセルの容量は、例えば疎水性膜の面積に依存する。しかしながら、疎水性膜は非常に薄いため、広い面積の疎水性膜は曲がりやすく、且つ／又は損傷しやすい。容量を増加させるために、代わりに複数のセルを使って、膜の総面積を増やすことが可能である。

また、例えば２つの隣接するセルが同じ冷却部を使用するように、セルの温域及び冷域は、セル間で共有されてもよい。したがって、特定の実施形態においてセルを交互の稼働方向に構成することが有利であり得る。これは疎水性膜を通る水蒸気が、隣接する疎水性膜を通過して逆方向に移動することを意味する。

言い換えると、空気チャネル膜蒸留器は、好ましい実施形態において、それぞれの疎水性膜で隔てられてた複数の凝結チャネル及び複数の蒸発チャネルを備える。図８はそのようなセットアップの一実施形態を概略的に示す。本実施形態において、複数の加熱ブロック１０及び複数の冷却部２０は、交互に設けられている。言い換えると、１つの加熱ブロック１０は冷却部２０の各ペアの間に設けられ、１つの冷却部２０は加熱ブロック１０の各ペアの間に設けられる。隣接する冷却部２０と加熱ブロック１０の間には、疎水性膜３０が設けられる。これは蒸発チャネル４０及び凝結チャネル５０を生じさせる。したがって、端部を除外して、各冷却部２０の各側面に凝結チャネル５０が、各加熱ブロック１０の各側面に蒸発チャネル４０がある。このセットアップは提供された熱及び冷気の効率的な使用を与える。

図９には別の実施形態が示されており、これもまた、空気チャネル膜蒸留器が、それぞれの疎水性膜で隔てられた複数の蒸発チャネル及び複数の凝結チャネルを備えるセットアップを使用する。この実施形態は、蒸発チャネルに提供される水が、疎水性膜３０の細孔を通じて要求される蒸発を引き起こすために予め加熱され、十分熱いことに依存する。その後、加熱ブロック１０は、端部以外が除去され、熱表面１２は、代わりに隣接するセルの疎水性膜３０によって構成される。言い換えると、蒸発チャネル４０は、２つの異なる冷却ブロック２０に面する２つの疎水成膜３０によって規定される。そして、蒸発チャンバ４０の一方の側の疎水性膜３０は、蒸発チャンバ４０の反対側の疎水性膜の熱表面として機能する。任意に、外部加熱ブロック１０Aが設けられてもよく、これは、水が蒸発チャネル４０に入る前に水を加熱するために使用される、。

空気チャネル膜蒸留器の機械的構造は、多くの異なる方法で設計可能である。１つの現在好ましいアプローチは、薄いポリマーフレーム及び／又はポリマープレートの使用によって異なるチャネル、フォイル（foil）、及び膜を設けることである。このような実施形態は、図１０A－Gに概略的に示されている。

図１０Aで、アセンブリは横から示されている。異なるポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６はそれぞれに積み重ねられ、互いに密閉されている。それぞれの異なるポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６は独自の目的を有し、これは以下に詳しく説明される。熱水４２、４６、冷媒２５、２８、精製水５６、熱い不活性ガス６４、６８、及びガスベント５９の供給口及び排出口は、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６のスタックを通じて設けられる。端部のポリマープレート７０は、その端部を通じて出ない他の全ての供給口及び排出口を閉じる。ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６は、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６を通じるネジ構成で互いに締められる。

図１０Bでは、ポリマープレート７１は垂直方向から見た状態で示されている。供給口及び排出口はここではポリマープレート７１の穴として示されている。また、ネジ構成を固定するための穴７７も設けられている。加熱素子１４は、ポリマープレート７１に設けられている。ポリマープレート７１の表面は、加熱ブロック１０の熱表面１２を構成する。

図１０Cでは、ポリマーフレーム７２は垂直方向から見た状態で示されている。供給口及び排出口はここではポリマーフレーム７２の穴として示されている。フレーム中央の穴は蒸発チャネル４０を構成する。また、蒸発チャネル４０，供給給口４２、及び排口４６の間には繋がりがある。したがって、供給口４２を通じて入る熱水は蒸発チャネル４０に流れ込んで充填することができる。水位が天辺に到達すると、熱水は排口４６を通じて流れ出ることができる。

図１０Ｄでは、ポリマーフレーム７３は垂直方向から見た状態で示されている。供給口及び排出口はここではポリマーフレーム７３の穴として示されている。このポリマーフレーム７３は疎水性膜３０を保持する。疎水性膜３０は、好ましくはポリマーフレーム７３に向かって密着される。

図１０Eでは、ポリマーフレーム７４は垂直方向から見た状態で示されている。供給口及び排出口はここでポリマーフレーム７４の穴として示されている。フレーム中央の穴は凝結チャネル５０を構成する。凝結チャネル５０と精製水排出管５６の間には繋がりがある。この管は、本実施形態において不活性ガス排出パイプ構成６８としても使用される。凝結チャネル５０とガスパイプシステム６４の間にも繋がりがある。この管は、本実施形態においてガスベントバルブ５９と接続することにも使用される。

図１０Fでは、ポリマープレート７５は垂直方向から見た状態で示されている。供給口及び排出口はここでポリマープレート７５の穴として示されている。また、ネジ構成を固定するための穴７７も設けられている。ポリマープレート７５の表面は、冷却チャネルを規定する薄いポリマーフィルム２３を構成する。上述したように、凝結チャネルに面することを意図された表面はなるべく滑らかな必要があり、冷却チャネルに面することを意図された表面はより粗くてもよい。

図１０Gでは、ポリマーフレーム７６は垂直方向から見た状態で示されている。供給口及び排出口はここでポリマーフレーム７６の穴として示されている。フレーム中央の穴は冷却チャネル２６を構成する。冷却チャネル２６、冷媒供給管２５、及び冷媒排出管２８の間には繋がりがある。

ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６を正しい順に積み重ね、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６を互いに密閉することで、蒸発チャネル４０、凝結チャネル５０、及び冷却チャネル２６が形成され得る。表面にある程度の弾性を提供するポリマーをポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６に使用することで、任意の追加的なシーリングを使用することなく、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６は互いに密閉され得る。代替的に、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６の間にシーリングが使われ得る。

テスト装備において、フレーム／プレートポリマーとしてポリフッ化ビニリデン（PVDF：polyvinylidene fluoride）が使われ優れた結果が得られた。フレームが、本質的に歪みのない方法で膜とポリマーフィルムを維持することができたと同時に、フレーム同士の強固な密着が形成された。

好ましい実施形態において、ネジ構成を固定するためにディスタンスチューブ（distance tubes）が穴７７を通して挿入される。そのようなチューブの長さは、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６の厚さの和と正確に対応するべきである。ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６のスタックをそのようなディスタンスチューブを通じて固定することは、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート７１－７６が変形及び／又は漏れのリスクを引き起こす過剰な力無しに、互いに強固に固定されることを保証する。

言い換えると、一実施形態において、蒸発チャネル、疎水性膜、熱表面、冷却部、及び凝結チャネルは、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレートのスタックで提供されている。

疎水性膜の状態は、精製稼働の効率のために重要である。細孔は熱水の汚染によってふさがれる可能性があり、低下した精製率をもたらし得る。水中の粒子又は機械的摩耗によって発生するひび割れ又は大きな穴もあり得る。このような損傷は精製プロセス全体を危険にさらし得る。

一実施形態において、不活性ガス構成は、このような機能不全の表示を達成するために使われ得る。図１１は、蒸発側圧力センサ４１及び凝結側圧力センサ５１が、それぞれ蒸発チャネル４０及び凝結チャネル５０に設けられている、空気チャネル膜蒸留器の一部の実施形態を概略的に示す。あるいは、蒸発側圧力センサ４１及び凝結側圧力センサ５１は、それぞれ蒸発チャネル４０及び凝結チャネル５０と同じ圧力を有する体積内に設けられてもよい。言い換えると、蒸発側圧力センサ４１及び／又は凝結側圧力センサ５１はガスが通過する体積内に設けられ得る。

したがって、疎水性膜３０上の圧力差が監視され得る。水精製稼働期間が終了すると、少なくとも凝結チャネルに熱い不活性ガスを流す場合、一定の圧力のガスが凝結チャネルに提供される。一部のガスは疎水成膜３０を通過して蒸発チャンバに入り、それにより蒸発チャンバ内の圧力を増加させる。このような逆流ガス流は、十全に機能する疎水性膜３０において簡単に計算又は計測される。凝結チャネルへのガス供給が停止されると、逆流ガス流はまた、凝結チャネル内の圧力を低下させることとなる。個別の圧力又は疎水成膜３０を横切る圧力差を監視することにより、特定の時間発展が見出される。図１２では、曲線２００は十全に機能する疎水成膜３０上の圧力差の可能な時間発展を概略的に示す。

疎水成膜３０の細孔が塞がれると、疎水成膜３０を通るガス流も低下し、したがって、圧力差の時間発展も変わることになる。このような状況は、例えば図１２の曲線２０４のような曲線を与え得る。

疎水性幕３０内にひび割れ又は大きな穴が存在する場合、疎水成膜３０を通るガス流はかえって増加することになる。圧力差の時間発展はこのような場合にも変化することになる。このような状況は、例えば図１２の曲線２０２のような曲線を与え得る。

したがって、疎水成膜３０上の圧力差の時間発展の挙動を使用して、十全に機能する疎水成膜３０、塞がれた細孔の比率が多い疎水成膜３０、及び損傷された疎水性幕３０を区別可能である。

また、１つの圧力センサのみを使用して同様の評価を行うことも可能である。圧力センサが凝結チャネルと接触して設けられる場合、経時的な圧力低下が同様にマッピングされ、疎水性幕のいかなる機能不全も分析可能である。単一の圧力センサが蒸発チャンバと接触して設けられたら、時間変化は代わりに圧力増加を示すことになる。しかしながら、このような時間発展もまた、疎水性膜の状態を評価するために使われ得る。

したがって、空気チャネル膜蒸留器の操作方法の一実施形態は、加熱された不活性ガスの供給中に、蒸発チャネル内の圧力及び／又は凝結チャネル内の圧力を測定するというさらなるステップを含む。

したがって、一実施形態において、蒸発側圧力センサ４１及び／又は凝結側圧力センサ５１は、コントローラ、好ましくは熱い不活性ガスの制御のためのコントローラと同じコントローラに接続される。コントローラは、疎水性膜と接触する体積内の圧力を時間的に追跡する構成される。

したがって、空気チャネル膜蒸留器の操作方法の一実施形態は、疎水性膜と接触する体積内の圧力及び／又は疎水性膜上の圧力差を取得するステップと、圧力及び／又は圧力差を時間的に追跡するステップと、疎水性膜上の圧力及び／又は圧力差の時間評価に基づいて疎水性膜の状態を分析するステップ、というさらなるステップを含む。

さらに上述したように、細孔を塞ぐ可能性のある一部の汚染は、熱い不活性ガスで蒸発チャネルもフラッディング（flooding）させることで蒸発させることが可能である。したがって、このようなフラッディングは、特に圧力の時間発展の分析が、塞がれた細孔があることを示す場合、疎水性膜の状態に応じて行われ得る。したがって、空気チャネル膜蒸留器の操作方法の一実施形態は、不活性ガスを加熱するステップ及び加熱された不活性ガスを流すステップを、疎水性膜の状態に依存して制御するという、さらなるステップを含む。

空気チャネル膜蒸留器の１つの一般的な利点は、非常に高品質の精製水が、ひどく汚染された供給水からもワンステップのプロセスで得られることである。汚染度の限界は、一般的に、汚染が細孔を塞ぐことにより精製の効率を低下させる確率によって設定される。細孔の閉塞を回避するためには、少なくともある程度、蒸発チャネル内にある程度の熱水の流れを有することが有利である。しかしながら、多くの場合において、蒸発チャネルから出る熱水は、一般的に供給水として再び使われるために依然として十分に清浄である。したがって、排水管の水を蒸発チャネルに再び入れて再使用することが可能である。このようにすることの１つの利点は、排水管内の水が既に加熱されているので、蒸発チャネルを通る流れの間のいかなる温度損失も、小さなエネルギーの要求で一般的に容易く再生されることである。

これは図１３に概略的に示されている。空気チャネル膜蒸留器（ACMD）１は、給水管４２，精製水排出管５６、及び排出管４６を有する。排水管４６からの水はブリード構成３２に入る。ブリード構成３２内で、排出管４６からの水の一部は、廃水排出口３４を通じて廃水３９として除去される。残りの部分、一般的には主要部分は、循環されて給水管４２に戻る。水のブリード及び製造された精製水を補償するために、新たな水３８が給水管３６を通して加えられる。廃水３９は、比較的高い度合いの汚染物質を含み得、この廃水の安全な処理を保証するための異なる種類の有害物質プロセスが行われ得る。しかし、このような工程は本考案の範囲外である。

言い換えると、一実施形態において、排出管４６は蒸発チャネル４０から排水された水の少なくとも一部を再循環するように給水管４２に接続されている。さらなる実施形態において、排水管４６は、蒸発チャネル４０から排水された水の一部３９を除去するように構成されたブリード構成３４を備える。そして、給水管４２は、空気チャネル膜蒸留器１内に新たな水３８を加えるように構成された加水管３６を備える。

AMCDの操作方法の一実施形態において、当該方法は、蒸発チャネルから排水された水の少なくとも一部が蒸発チャネルに再び供給されるように再循環させるステップという、さらなるステップを含む。さらなる実施形態において、当該方法は、蒸発チャネルから排水される水の一部が廃棄されるように除去するステップ、及び、蒸発チャネル内に新たな水を加えるステップという、さらなるステップを含む。

本発明の技術的思想は、本発明の空気チャネル膜蒸留器が半導体製造プラントに使用できることを前提としている。これは、洗浄の要求に適合する量と指定の時間で、半導体製造の洗浄場に精製水を提供できるという利点がある。

半導体製品の洗浄に使用された水は、確かに様々な種類の汚染物質及び粒子を含む。しかし、汚染物質の全般的なレベルは一般的に依然として比較的低い。したがって、洗浄ステップにおいて使用された水を精製プロセスの供給水として再使用することが十分に可能である。洗浄からの汚染物質は確かにＡＣＭＤに入ることになるが、排出管で出る水の中で濃縮され、最終的にブリード構成によって除去されるであろう。

図１４は、空気チャネル膜蒸留器１が、半導体製造プラント１００において使用される実施形態を概略的に示す。精製水８３は、ACMD１の精製水排出管５６を通じて提供され、製造ステージ１０２の洗浄手順に入る。空気チャネル膜蒸留器１と製造ステージ１０２の距離は好ましくは短く、精製水は指定の時間及び指定の量で、需要に応じて製造される。使用された洗浄水８２は製造ステージ１０２を出て、洗浄水パイプ８１で導かれACMD１に再導入される。この水は、本実施形態では、精製プロセスに戻るとき、新たな水３６としてブリード構成３２に入り、それから給水管４２によりACMD１に戻る。このように、殆どの水は半導体プラント１００内で再循環される。外からの真水（fresh water）と交換されなければならない水の唯一の部分はブリードアウト（bleed-out）廃水であって、これは今日の排水量と比べて著しく少ない量である。

言い換えると、一実施形態において、新たな水は半導体製造の洗浄プロセスに使われた水を含む。

AMCDの操作方法の一実施形態において、新たな水は半導体製造の洗浄プロセスに使用された水を含む。

上述した実施形態は、本発明の少数の例示的な例として理解されたい。本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態に様々な修正、組み合わせ、及び変更を加えることができることが当業者には理解されるだろう。特に、技術的に可能な場合、異なる実施形態における異なる部品ソリューションは他の構成に組み合わせることができる。しかしながら、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。

Claims (33)

1. 空気チャネル膜蒸留器（１）であって、
   熱表面（１２）と、
   冷却部（２０）と、
   １μm未満、好ましくは５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径の細孔を有する疎水性膜（３０）であって、
   前記表面（１２）は、密閉された蒸発チャネル（４０）によって隔てられた前記疎水性膜（３０）に機械的に配置されており、
   前記冷却部（２０）の表面（２２）は、密閉された凝結チャネル（５０）によって隔てられた前記疎水性膜（３０）に機械的に配置されている、
   疎水性膜（３０）と、
   前記蒸発チャネル（４０）の給水口（４４）に接続された給水管（４２）と、
   前記蒸発チャネル（４０）の排水口（４８）に接続された排出管（４６）と、
   前記凝結チャネル（５０）の排水口（５８）に接続された精製水排出管（５６）と、
   前記冷却部（２０）の前記表面（２２）を、前記蒸発チャネル（４０）内の水温より低い温度に冷却するように構成された冷却器（２４）と、
   を備え、
   不活性ガス（７０）のためのガス供給構成（６０）であって、前記不活性ガス（７０）を加熱するように構成されたヒータ（６２）を備える前記ガス供給構成（６０）と、
   前記ガス供給構成（６０）に接続され、且つ、前記不活性ガス（７０）で少なくとも前記凝結チャネル（５０）のフラッシングを可能とするように、前記凝結チャネル（５０）のガス給口（５５）に構成された、ガスパイプシステム（６４）と、
   コントローラ（８０）であって、前記コントローラ（８０）は、精製水の製造期間が終了すると、前記ガスパイプシステム（６４）によって前記不活性ガス（７０）を供給するように前記ガス供給構成（６０）を制御し、且つ、精製水の製造期間を開始する前に、前記不活性ガス（７０）の供給を停止するように前記ガス供給構成（６０）を制御するコントローラ（８０）と、
   を特徴とする、空気チャネル膜蒸留器（１）。
2. 加熱ブロック（１０）が前記熱表面（１２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の空気チャネル膜蒸留器。
3. 前記ガスパイプシステム（６４）は、前記蒸発チャネル（４０）のガス給口（４５）にさらに接続される、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気チャネル膜蒸留器。
4. 前記コントローラ（８０）は、前記ガス供給構成（６０）により供給される前記不活性ガス（７０）のガス流量及びガス温度の少なくとも１つを制御するように構成される、ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
5. 前記蒸発チャネル（４０）の前記給水口（４４）は、前記蒸発チャネル（４０）の下端に設けられ、前記蒸発チャネル（４０）の排水口（４８）は、前記蒸発チャネル（４０）の上端に設けられる、ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
6. 前記冷却部（２０）は、
   前記凝結チャネル（５０）に面する、ポリマーフィルム（２３）と、
   密閉された冷却チャネル（２６）によって隔てられた前記ポリマーフィルム（２３）に機械的に配置されている、冷却ブロック（２９）と、
   前記冷却チャネル（２６）の給口（２１）に接続された、冷媒供給管（２５）と、
   前記冷却チャネル（２６）の排口（２７）に接続された、冷媒排出管（２８）と、
   を備えることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
7. 前記ポリマーフィルム（２３）は、３０μｍ未満の、前記凝結チャネル（５０）に面する前記表面の表面粗さを有する、ことを特徴とする、請求項６に記載の空気チャネル膜蒸留器。
8. 前記ポリマーフィルム（２３）は、６０μｍ未満、好ましくは４０μm、最も好ましくは３０μｍの厚さを有する、ことを特徴とする、請求項６又は７に記載の空気チャネル膜蒸留器。
9. 冷媒供給管（２５）に接続された冷媒サプライ（９０）、及び、前記コントローラ（８０）は、精製水の製造期間が終了すると、冷媒のいかなる供給も停止し、次の前記精製水の製造期間を開始すると、冷媒の供給を開始するようにさらに構成されること、を特徴とする、請求項４～８のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
10. 前記加熱ブロック（１０）は、断熱されていることを特徴とする、請求項２～９のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
11. 前記加熱ブロック（１０）は、加熱素子（１４）を備えることを特徴とする、請求項２～１０のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
12. 前記凝結チャネル（５０）は、精製水の製造期間中にのみ開くガスベントバルブ（５９）を備える、ことを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
13. 前記空気チャネル膜蒸留器は、複数の凝結チャネル（５０）及び複数の蒸発チャネル（４０）を備え、それぞれの疎水性膜（３０）によって隔てられていることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
14. 前記蒸発チャネル（４０）、前記疎水性膜（３０）、前記熱表面（１２）、前記冷却部（２０）、及び前記凝結チャネル（５０）は、ポリマーフレーム及び／又はポリマープレート（７１－７６）のスタックに設けられる、ことを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
15. 蒸発側圧力センサ（４１）、及び凝結側圧力センサ（５１）の少なくとも１つを特徴とする、請求項１～１４のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
16. 請求項３に従属する場合、蒸発側圧力センサ（４１）及び凝結側圧力センサ（５１）のうち少なくとも１つが前記コントローラ（８０）に接続され、前記コントローラ（８０）は、前記疎水性膜（３０）と接触する体積内の、圧力に時間とともに従うように構成される、ことを特徴とする、請求項１２に記載の空気チャネル膜蒸留器。
17. 前記排出管（４６）は、前記蒸発チャネル（４０）から排水された水の少なくとも一部を再循環させるために前記給水管（４２）に接続されている、ことを特徴とする、請求項１～１６のいずれか一項に記載の空気チャネル膜蒸留器。
18. 前記排出管（４６）は、前記蒸発チャネル（４０）から排水された水の一部（３９）を除去するように構成されたブリード構成を備え、且つ、
    前記給水管（４２）は、前記空気チャネル膜蒸留器（１）内に新たな水（３８）を加えるように構成された加水管（３６）を備える、
    ことを特徴とする、請求項１７に記載の空気チャネル膜蒸留器。
19. 半導体プラント（１００）の製造段階（１０２）に接続可能な洗浄水パイプ（８１）であって、前記洗浄水パイプ（８１）は前記ブリード構成（３２）に接続され、これにより、前記新たな水が半導体製造の洗浄工程のために使用された水を含むことを可能にする、ことを特徴とする、請求項１８に記載の空気チャネル膜蒸留器。
20. 半導体製造プラント（１００）における、請求項１～１９のいずれか一項の記載による空気チャネル膜蒸留器の使用。
21. －精製水の製造期間（Ｓ１０）中に、水を蒸発チャネル（４０）に提供するステップ（Ｓ２）、
    －前記精製水の製造期間（Ｓ１０）中に、凝結チャネル（５０）を、前記水温より低い温度に冷却するステップ（Ｓ４）であって、
    前記蒸発チャネル（４０）は、前記凝結チャネル（５０）から、１μm未満、好ましくは５００ｎｍ未満、最も好ましくは１００ｎｍ未満の直径の細孔を有する疎水性膜（３０）によって隔てられ、
    それにより、水蒸気（３）は、前記蒸発チャネル（４０）から前記疎水性膜（３０）を通じて前記凝結チャネル（５０）に通過し、
    －前記精製水の製造期間（Ｓ１０）中に、前記凝結チャネル（５０）内で凝結された水を排出するステップ（Ｓ６）、
    を備える空気チャネル膜蒸留器の操作方法であって、
    －不活性ガスを加熱するステップ（Ｓ１２）、
    －前記精製水の製造期間が終了すると、前記加熱された不活性ガス（６）を少なくとも前記凝結チャネル（５０）に流すステップ（Ｓ１４）であって、それによりいかなる残留水の除去を引き起こす、流すステップ（Ｓ１３）と、
    前記加熱するステップ（Ｓ１２）と前記流すステップ（Ｓ１４）は、次の前記精製水の製造期間の前に停止されるという、
    さらなるステップを特徴とする、空気チャネル膜蒸留器の操作方法。
22. 前記加熱された不活性ガス（６）を前記流すステップ（Ｓ１４）は、前記加熱された不活性ガス（６）を前記蒸発チャネル（４０）及び前記凝結チャネル（５０）を通じて流すことを含む、ことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 前記加熱された不活性ガス（６）は、前記蒸発チャネル（４０）内で汚染の乾留を引き起こすために十分な温度を有する、ことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
24. 前記凝結チャネル（５０）を冷却する前記ステップ（Ｓ４）は、冷却ブロック（２９）とポリマーフィルム（２３）との間に位置する冷却チャネル（２６）を通じて冷媒を流すことを含み、前記冷却チャネル（２６）とは反対の前記ポリマーフィルム（２３）の表面（２２）は、前記凝結チャネル（５０）に面している、ことを特徴とする、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記冷却チャネル（２６）を通じて前記冷媒を前記流すことは、前記精製水の製造期間が終了すると停止され、次の前記精製水の製造期間が開始すると開始される、ことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. 前記精製水の製造期間が終了すると、前記冷却チャネル（２６）を空にするというさらなるステップ（Ｓ１３）を特徴とする、請求項２５に記載の方法。
27. 複数の精製水の製造期間の間に、前記蒸発チャネル（４０）と接触する加熱ブロック（１０）の温度を維持するというさらなるステップ（Ｓ１５）を特徴とする、請求項２１～２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記加熱された不活性ガス（６）の供給中、前記蒸発チャネル（４０）内の圧力及び前記凝結チャネル（５０）内の圧力の少なくとも１つを測定するというさらなるステップを特徴とする、請求項２１～２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記疎水性膜（３０）と接触する体積内の圧力、及び前記疎水性膜（３０）上の圧力差の少なくとも１つを取得するステップと、前記疎水性膜（３０）と接触する体積の圧力、及び前記疎水性膜（３０）上の圧力差の前記少なくとも１つを時間的に追跡するステップ、及び前記疎水性膜（３０）と接触する体積内の圧力、及び前記疎水性膜（３０）上の圧力差の前記少なくとも１つの時間評価に基づいて、前記疎水性膜（３０）の状態を分析するステップ、というさらなるステップを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
30. 前記疎水性膜の状態に依存して、前記不活性ガスを加熱する前記ステップ（Ｓ１２）及び、前記加熱された不活性ガス（６）を流す前記ステップ（Ｓ１４）を制御する、というさらなるステップを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
31. 前記蒸発チャネル（４０）から排水された水の少なくとも一部が、前記蒸発チャネル（４０）に再び供給されるように、再循環させるというさらなるステップを特徴とする、請求項２１～３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記蒸発チャネル（４０）から排水される水の一部（３９）が廃棄されるように、除去するステップ、及び、前記蒸発チャネル（４０）内に新たな水（３８）を加えるステップというさらなるステップを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
33. 前記新たな水（３８）は、半導体製造における洗浄工程に使用された水（８２）を含むことを特徴とする、請求項３２に記載の方法。

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