JP2836674B2 - 窒素ガス供給システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高純度の窒素ガスを
必要とする半導体・液晶製造用の窒素ガスの供給システ
ムに関する。
必要とする半導体・液晶製造用の窒素ガスの供給システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の窒素ガスの供給方法は図７に示す
ように、前処理装置５１、空気圧縮機５２、空気冷却機
５３、不純物除去装置５４、精留塔５５よりなる空気精
留分離機と液化窒素タンク５６、液化窒素蒸発器５７を
備えている。通常の状態では、空気精留分離機により発
生した窒素ガスを送ガスするが、停電、空気精留分離機
のトラブル等により空気精留分離機よりの送ガスが不能
となった場合には緊急作動弁５８により窒素ガスの流路
を切り替え、液化窒素タンク５６内の液化窒素を液化窒
素蒸発器５７により蒸発発生させたバックアップ窒素ガ
スを送ガスする。
ように、前処理装置５１、空気圧縮機５２、空気冷却機
５３、不純物除去装置５４、精留塔５５よりなる空気精
留分離機と液化窒素タンク５６、液化窒素蒸発器５７を
備えている。通常の状態では、空気精留分離機により発
生した窒素ガスを送ガスするが、停電、空気精留分離機
のトラブル等により空気精留分離機よりの送ガスが不能
となった場合には緊急作動弁５８により窒素ガスの流路
を切り替え、液化窒素タンク５６内の液化窒素を液化窒
素蒸発器５７により蒸発発生させたバックアップ窒素ガ
スを送ガスする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】空気分離機発生窒素ガ
スの送ガス不能時に流れるバックアップ窒素ガスは液化
窒素蒸発の窒素ガスである。この液化窒素は消費地外の
大型空気精留分離機により製造された液化窒素であり、
鉄鋼、食品、冷却用等、様々な分野に利用されているも
のである。これらの産業に利用する液化窒素では高純度
な窒素ガスを必要とせず、不純物濃度は１００〜１，０
００ＰＰＢ程度のレベルのものである。
スの送ガス不能時に流れるバックアップ窒素ガスは液化
窒素蒸発の窒素ガスである。この液化窒素は消費地外の
大型空気精留分離機により製造された液化窒素であり、
鉄鋼、食品、冷却用等、様々な分野に利用されているも
のである。これらの産業に利用する液化窒素では高純度
な窒素ガスを必要とせず、不純物濃度は１００〜１，０
００ＰＰＢ程度のレベルのものである。
【０００４】一方、半導体・液晶の製造に用いられる窒
素は高純度のものが必要とされ、これに対応するべく専
用の前処理装置、不純物除去装置、精留塔を備えた空気
精留分離機を半導体・液晶窒素消費地内に設置、これに
より高純度の窒素ガスを発生、送ガスしている。不純物
濃度は数ＰＰＢ〜１００ＰＰＢ程度のものである。
素は高純度のものが必要とされ、これに対応するべく専
用の前処理装置、不純物除去装置、精留塔を備えた空気
精留分離機を半導体・液晶窒素消費地内に設置、これに
より高純度の窒素ガスを発生、送ガスしている。不純物
濃度は数ＰＰＢ〜１００ＰＰＢ程度のものである。
【０００５】しかしながら、この消費地内に設置した空
気精留分離機よりの窒素ガスの供給が不能となった場合
にはバックアップガスとして他産業も利用する大型空気
精留分離機により発生した液化窒素を利用せざるを得
ず、その場合、窒素ガスの純度が低下するという問題点
があった。従来では、上記問題を解決すべく、図８に示
すように窒素ガス精製装置６１をガスの供給系に設置
し、上記純度の平準化をはかっていた。具体的には、図
８（ａ）に示すように純度の劣るバックアップ窒素のみ
を精製装置にて精製高純度化を図る場合と、図８（ｂ）
に示すように窒素ガス全てを精製する場合と、図８
（ｃ）に示すように窒素ガス消費ポイントで必要な部分
のガスのみ精製装置にて精製する場合とがある。かかる
場合、窒素ガスは半導体・液晶製造に大量に使用するこ
とから、精製装置は大型化し、コスト・設置スペースの
点で負担は大きく、かつ精製装置自身からの不純物発生
の可能性もあるという問題点もある。
気精留分離機よりの窒素ガスの供給が不能となった場合
にはバックアップガスとして他産業も利用する大型空気
精留分離機により発生した液化窒素を利用せざるを得
ず、その場合、窒素ガスの純度が低下するという問題点
があった。従来では、上記問題を解決すべく、図８に示
すように窒素ガス精製装置６１をガスの供給系に設置
し、上記純度の平準化をはかっていた。具体的には、図
８（ａ）に示すように純度の劣るバックアップ窒素のみ
を精製装置にて精製高純度化を図る場合と、図８（ｂ）
に示すように窒素ガス全てを精製する場合と、図８
（ｃ）に示すように窒素ガス消費ポイントで必要な部分
のガスのみ精製装置にて精製する場合とがある。かかる
場合、窒素ガスは半導体・液晶製造に大量に使用するこ
とから、精製装置は大型化し、コスト・設置スペースの
点で負担は大きく、かつ精製装置自身からの不純物発生
の可能性もあるという問題点もある。
【０００６】本発明の課題は、上記問題点を解消し、窒
素ガスの純度を低下させることなく、バックアップ窒素
ガスを供給する方法を提供することである。
素ガスの純度を低下させることなく、バックアップ窒素
ガスを供給する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、通常緊
急作動弁を介して窒素分と酸素分からなる高純度の空気
を供給する小型の空気精留分離機と、該空気精留分離機
が空気供給不能の場合に、液化窒素を蒸発気化し、バッ
クアップ窒素ガスとして精留塔に供給する液化窒素タン
ク及び液化窒素蒸発機から構成される窒素ガス供給シス
テムにおいて、前記液化窒素蒸発機及び前記精留塔の塔
底部間にはバックアップ用緊急作動弁が設けられ、前記
通常緊急作動弁及び前記バックアップ用緊急作動弁には
制御装置が電気的に接続され、該制御装置は、通常は前
記空気精留分離機側からの高純度の空気を選択し、前記
通常緊急作動弁を動作させて該空気を前記精留塔に導入
し、前記空気精留分離機からの空気が供給不能と判断し
た場合には、前記バックアップ窒素ガスを選択して、前
記バックアップ用緊急作動弁を動作させ前記バックアッ
プ窒素ガスを前記精留塔の塔底部に導入して精留するこ
とを特徴とする窒素ガス供給システムが得られる。
急作動弁を介して窒素分と酸素分からなる高純度の空気
を供給する小型の空気精留分離機と、該空気精留分離機
が空気供給不能の場合に、液化窒素を蒸発気化し、バッ
クアップ窒素ガスとして精留塔に供給する液化窒素タン
ク及び液化窒素蒸発機から構成される窒素ガス供給シス
テムにおいて、前記液化窒素蒸発機及び前記精留塔の塔
底部間にはバックアップ用緊急作動弁が設けられ、前記
通常緊急作動弁及び前記バックアップ用緊急作動弁には
制御装置が電気的に接続され、該制御装置は、通常は前
記空気精留分離機側からの高純度の空気を選択し、前記
通常緊急作動弁を動作させて該空気を前記精留塔に導入
し、前記空気精留分離機からの空気が供給不能と判断し
た場合には、前記バックアップ窒素ガスを選択して、前
記バックアップ用緊急作動弁を動作させ前記バックアッ
プ窒素ガスを前記精留塔の塔底部に導入して精留するこ
とを特徴とする窒素ガス供給システムが得られる。
【０００８】又、本発明によれば、通常緊急作動弁を介
して窒素分と酸素分からなる高純度の空気を供給する小
型の空気精留分離機と、該空気精留分離機が空気供給不
能の場合に、液化窒素を蒸発気化し、バックアップ窒素
ガスとして精留塔に供給する液化窒素タンク及び液化窒
素蒸発機から構成される窒素ガス供給システムにおい
て、前記液化窒素蒸発機及び前記精留塔の精留棚間には
バックアップ用緊急作動弁が設けられ、前記通常緊急作
動弁及び前記バックアップ用緊急作動弁には制御装置が
電気的に接続され、該制御装置は、通常は前記空気精留
分離機側からの高純度の空気を選択し、前記通常緊急作
動弁を動作させて該空気を前記精留塔に導入し、前記空
気精留分離機からの空気が供給不能と判断した場合に
は、前記バックアップ窒素ガスを選択して、前記バック
アップ用緊急作動弁を動作させ、前記バックアップ窒素
ガスを液化の状態で前記精留塔の精留棚に導入して精留
することを特徴とする窒素ガス供給システムが得られ
る。
して窒素分と酸素分からなる高純度の空気を供給する小
型の空気精留分離機と、該空気精留分離機が空気供給不
能の場合に、液化窒素を蒸発気化し、バックアップ窒素
ガスとして精留塔に供給する液化窒素タンク及び液化窒
素蒸発機から構成される窒素ガス供給システムにおい
て、前記液化窒素蒸発機及び前記精留塔の精留棚間には
バックアップ用緊急作動弁が設けられ、前記通常緊急作
動弁及び前記バックアップ用緊急作動弁には制御装置が
電気的に接続され、該制御装置は、通常は前記空気精留
分離機側からの高純度の空気を選択し、前記通常緊急作
動弁を動作させて該空気を前記精留塔に導入し、前記空
気精留分離機からの空気が供給不能と判断した場合に
は、前記バックアップ窒素ガスを選択して、前記バック
アップ用緊急作動弁を動作させ、前記バックアップ窒素
ガスを液化の状態で前記精留塔の精留棚に導入して精留
することを特徴とする窒素ガス供給システムが得られ
る。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態を示した図である。空気精留分離機は前処理装置１
１、空気圧縮機１２、空気冷却機１３、不純物除去装置
１４、精留塔１５により構成される。前処理装置１１で
は空気中の塵埃を除去すると共に精留分離に困難なＣ
Ｏ、Ｈ2を触媒酸化しＣＯ2 、Ｈ2 Ｏと変化させる。次
に空気圧縮機１２にて送ガス圧プラス機器内圧力損失分
圧力に昇圧、空気冷却機１３にて圧縮により高温となっ
た空気を冷却する。不純物除去装置１４では原料空気中
のＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、炭化水素等不純物が除去され、窒素
分、酸素分のみとなった空気（以下、送ガスと呼ぶ。）
が熱交換の後、精留塔１５に導入される。精留塔１５は
図２に示す構造となっており、送ガスは塔底部２１より
導入、精留棚２２毎に順に精留が行われ窒素純度が高ま
り、塔頂部１３では数〜１００ＰＰＢ程度の不順物濃度
の高純度な窒素が得られる。
図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態を示した図である。空気精留分離機は前処理装置１
１、空気圧縮機１２、空気冷却機１３、不純物除去装置
１４、精留塔１５により構成される。前処理装置１１で
は空気中の塵埃を除去すると共に精留分離に困難なＣ
Ｏ、Ｈ2を触媒酸化しＣＯ2 、Ｈ2 Ｏと変化させる。次
に空気圧縮機１２にて送ガス圧プラス機器内圧力損失分
圧力に昇圧、空気冷却機１３にて圧縮により高温となっ
た空気を冷却する。不純物除去装置１４では原料空気中
のＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、炭化水素等不純物が除去され、窒素
分、酸素分のみとなった空気（以下、送ガスと呼ぶ。）
が熱交換の後、精留塔１５に導入される。精留塔１５は
図２に示す構造となっており、送ガスは塔底部２１より
導入、精留棚２２毎に順に精留が行われ窒素純度が高ま
り、塔頂部１３では数〜１００ＰＰＢ程度の不順物濃度
の高純度な窒素が得られる。
【００１１】この状況において、図３に示される窒素−
酸素二元系状態図によれば、気体の状態で塔底部２１
に導入された送ガスは気体・液体混合状態を経て液化さ
れる（参照）。精留棚２２の液化空気表面からは窒素
濃度の上昇した液化空気が蒸発気化する（参照）。こ
の繰り返しにより塔頂部２３からは高純度の窒素が得ら
れる。
酸素二元系状態図によれば、気体の状態で塔底部２１
に導入された送ガスは気体・液体混合状態を経て液化さ
れる（参照）。精留棚２２の液化空気表面からは窒素
濃度の上昇した液化空気が蒸発気化する（参照）。こ
の繰り返しにより塔頂部２３からは高純度の窒素が得ら
れる。
【００１２】一方、空気精留分離機が送ガス供給不能な
際に備え、液化窒素タンク１６と液化窒素蒸発器１７が
バックアップ機器として設置されている。液化窒素は外
部の大型空気精留分離機により製造された一般的な純度
のものである。液化窒素蒸発の窒素ガス配管は精留塔１
５の塔底部２１に導かれる空気配管に接続される。空気
配管、窒素ガス配管にはそれぞれ通常緊急作動弁１８、
バックアップ用緊急作動弁１８′が設けられている。通
常緊急作動弁１８とバックアップ用緊急作動弁１８′は
空気精留分離機全体の状態を監視する制御装置１９に電
気的に接続されている。制御装置１９からの信号により
精留塔１５に導入するガスが選択され、それに対応して
通常緊急作動弁１８又はバックアップ用緊急作動弁１
８′を動作させる。
際に備え、液化窒素タンク１６と液化窒素蒸発器１７が
バックアップ機器として設置されている。液化窒素は外
部の大型空気精留分離機により製造された一般的な純度
のものである。液化窒素蒸発の窒素ガス配管は精留塔１
５の塔底部２１に導かれる空気配管に接続される。空気
配管、窒素ガス配管にはそれぞれ通常緊急作動弁１８、
バックアップ用緊急作動弁１８′が設けられている。通
常緊急作動弁１８とバックアップ用緊急作動弁１８′は
空気精留分離機全体の状態を監視する制御装置１９に電
気的に接続されている。制御装置１９からの信号により
精留塔１５に導入するガスが選択され、それに対応して
通常緊急作動弁１８又はバックアップ用緊急作動弁１
８′を動作させる。
【００１３】停電もしくは機器のトラブルにより空気精
留分離機からの送ガスの供給が不能と判断された場合に
は制御装置１９によりバックアップ用緊急作動弁１８′
が動作し、空気の精留塔１５への導入を遮断、バックア
ップ用窒素ガスが精留塔１５に導かれる。精留塔１５に
入ったバックアップ窒素ガスは図３中ｘ点から精留が開
始され、塔頂部２３に至る間、空気精留分離機からの送
ガスの場合と同様に純化される。純化されたバックアッ
プ窒素ガスは空気精留分離機から発生する送ガスが精留
塔１５を通って純化された窒素ガスと同純度のものとな
る。
留分離機からの送ガスの供給が不能と判断された場合に
は制御装置１９によりバックアップ用緊急作動弁１８′
が動作し、空気の精留塔１５への導入を遮断、バックア
ップ用窒素ガスが精留塔１５に導かれる。精留塔１５に
入ったバックアップ窒素ガスは図３中ｘ点から精留が開
始され、塔頂部２３に至る間、空気精留分離機からの送
ガスの場合と同様に純化される。純化されたバックアッ
プ窒素ガスは空気精留分離機から発生する送ガスが精留
塔１５を通って純化された窒素ガスと同純度のものとな
る。
【００１４】空気精留分離機からの送ガスの供給不能
は、機器の不調・故障、停電によるが、精留塔は他の構
成機器と異なり、機械的駆動部分を持たず、電力も必要
としないため、信頼性は非常に高く、トラブルフリーと
いってよい。従って、精留塔の利用はいかなる場合でも
可能である。
は、機器の不調・故障、停電によるが、精留塔は他の構
成機器と異なり、機械的駆動部分を持たず、電力も必要
としないため、信頼性は非常に高く、トラブルフリーと
いってよい。従って、精留塔の利用はいかなる場合でも
可能である。
【００１５】図４は本発明の第２の実施の形態を示した
図であり、図５は図４の精留塔３５の構造を示した図で
ある。又、図６は図４における窒素−酸素二元系状態図
である。本実施の形態ではバックアップ窒素ガスをバッ
クアップ用緊急作動弁３８´を介して真空断熱配管を用
いて液体の状態で精留塔３５に導入している。その他の
点においては、上記した第１の実施の形態と同じである
ので説明を省略する。尚、バックアップ窒素ガスの精留
開始点はｋ点（図５、図６参照）である。又、液体の状
態で導入することのメリットは液化窒素蒸発器を不要に
できる点である。
図であり、図５は図４の精留塔３５の構造を示した図で
ある。又、図６は図４における窒素−酸素二元系状態図
である。本実施の形態ではバックアップ窒素ガスをバッ
クアップ用緊急作動弁３８´を介して真空断熱配管を用
いて液体の状態で精留塔３５に導入している。その他の
点においては、上記した第１の実施の形態と同じである
ので説明を省略する。尚、バックアップ窒素ガスの精留
開始点はｋ点（図５、図６参照）である。又、液体の状
態で導入することのメリットは液化窒素蒸発器を不要に
できる点である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、空
気精留分離機からの送ガス供給不能時に供給するバック
アップ窒素ガスを、汚染危険や大幅なコストアップをす
ることなしに空気精留分離機から発生する送ガスが精留
塔１５を通って純化された窒素ガスと同じ純度として供
給することが可能である。
気精留分離機からの送ガス供給不能時に供給するバック
アップ窒素ガスを、汚染危険や大幅なコストアップをす
ることなしに空気精留分離機から発生する送ガスが精留
塔１５を通って純化された窒素ガスと同じ純度として供
給することが可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示した図である。
【図２】図１の精留塔の縦断面図である。
【図３】図１における窒素−酸素二元系状態図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示した図である。
【図５】図４の精留塔の縦断面図である。
【図６】図４における窒素−酸素二元系状態図である。
【図７】従来の窒素ガスの供給方法を示す図である。
【図８】窒素ガス精製装置の設置状況を示す図である。
１１ 前処理装置 １２ 空気圧縮機 １３ 空気冷却機 １４ 不純物除去装置 １５，３５ 精留塔 １６ 液化窒素タンク １７ 液化窒素蒸発器 １８，３８ 通常緊急作動弁 １８′，３８′ バックアップ用緊急作動弁 １９ 制御装置 ２１，４１ 塔底部 ２２，４２ 精留棚 ２３，４３ 塔頂部
Claims (2)
- 【請求項１】 通常緊急作動弁を介して窒素分と酸素分
からなる高純度の空気を供給する小型の空気精留分離機
と、該空気精留分離機が空気供給不能の場合に、液化窒
素を蒸発気化し、バックアップ窒素ガスとして精留塔に
供給する液化窒素タンク及び液化窒素蒸発機から構成さ
れる窒素ガス供給システムにおいて、前記液化窒素蒸発
機及び前記精留塔の塔底部間にはバックアップ用緊急作
動弁が設けられ、前記通常緊急作動弁及び前記バックア
ップ用緊急作動弁には制御装置が電気的に接続され、該
制御装置は、通常は前記空気精留分離機側からの高純度
の空気を選択し、前記通常緊急作動弁を動作させて該空
気を前記精留塔に導入し、前記空気精留分離機からの空
気が供給不能と判断した場合には、前記バックアップ窒
素ガスを選択して、前記バックアップ用緊急作動弁を動
作させ前記バックアップ窒素ガスを前記精留塔の塔底部
に導入して精留することを特徴とする窒素ガス供給シス
テム。 - 【請求項２】 通常緊急作動弁を介して窒素分と酸素分
からなる高純度の空気を供給する小型の空気精留分離機
と、該空気精留分離機が空気供給不能の場合に、液化窒
素を蒸発気化し、バックアップ窒素ガスとして精留塔に
供給する液化窒素タンク及び液化窒素蒸発機から構成さ
れる窒素ガス供給システムにおいて、前記液化窒素蒸発
機及び前記精留塔の精留棚間にはバックアップ用緊急作
動弁が設けられ、前記通常緊急作動弁及び前記バックア
ップ用緊急作動弁には制御装置が電気的に接続され、該
制御装置は、通常は前記空気精留分離機側からの高純度
の空気を選択し、前記通常緊急作動弁を動作させて該空
気を前記精留塔に導入し、前記空気精留分離機からの空
気が供給不能と判断した場合には、前記バックアップ窒
素ガスを選択して、前記バックアップ用緊急作動弁を動
作させ、前記バックアップ窒素ガスを液化の状態で前記
精留塔の精留棚に導入して精留することを特徴とする窒
素ガス供給システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7327672A JP2836674B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 窒素ガス供給システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7327672A JP2836674B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 窒素ガス供給システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166300A JPH09166300A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2836674B2 true JP2836674B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=18201692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7327672A Expired - Fee Related JP2836674B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 窒素ガス供給システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836674B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60142184A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | 日本酸素株式会社 | 空気液化分離方法 |
| FR2707371B1 (fr) * | 1993-07-08 | 1995-08-11 | Air Liquide | Installation de fourniture d'un gaz sous haute pression. |
-
1995
- 1995-12-15 JP JP7327672A patent/JP2836674B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09166300A (ja) | 1997-06-24 |
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