JP3130751B2 - オゾン水製造方法及び装置 - Google Patents
オゾン水製造方法及び装置Info
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
- Y10S261/42—Ozonizers
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オゾン水の製造に係
り、特に、精密機械、電子工業、医薬・食品工業に用い
られる高純度オゾン水を製造するための方法と装置に関
するものである。
り、特に、精密機械、電子工業、医薬・食品工業に用い
られる高純度オゾン水を製造するための方法と装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、水中にオゾンを溶解させたオゾン
水の製造技術は、食品・医薬品工業あるいは医療分野な
どで用いられ、用途は殺菌水を主としている。製造装置
としては、オゾン発生機に放電型、水電解型のものを用
い、発生させたオゾンガスを曝気法、ラインミキサ
ー或いはエゼクターによる混合溶解法、多孔質硝子製
あるいはチタン短繊維燃結体製のフィルタや親水化処理
したポリ四沸化エチレンの膜を用いた散気フィルタ法な
どによって溶解させるものが知られている。更には、水
電解型オゾン発生機の電解槽の陽極室に、被処理水を直
接送り込みオゾンと接触させオゾン水を製造する方法
や、中空糸モジュール形状の散気フィルタをエゼクタと
して利用する方法も提示されている。
水の製造技術は、食品・医薬品工業あるいは医療分野な
どで用いられ、用途は殺菌水を主としている。製造装置
としては、オゾン発生機に放電型、水電解型のものを用
い、発生させたオゾンガスを曝気法、ラインミキサ
ー或いはエゼクターによる混合溶解法、多孔質硝子製
あるいはチタン短繊維燃結体製のフィルタや親水化処理
したポリ四沸化エチレンの膜を用いた散気フィルタ法な
どによって溶解させるものが知られている。更には、水
電解型オゾン発生機の電解槽の陽極室に、被処理水を直
接送り込みオゾンと接触させオゾン水を製造する方法
や、中空糸モジュール形状の散気フィルタをエゼクタと
して利用する方法も提示されている。
【０００３】しかし、従来技術は何れも食品等の殺菌水
としての用途を重視したものであり、オゾン水中の不純
物量より、寧ろオゾン水濃度を高めることを主眼として
いる。従来技術の曝気法、エゼクタ法などで高濃度オゾ
ン水を製造する場合、被処理水中に気泡としてガスを散
気させるため、水圧よりガス圧を高くすることを特徴と
しているものが多い。また、散気膜として利用している
膜の孔径は、散気効率を重視するため数μｍ〜１０μｍ
と孔径の大きなものを用いている。
としての用途を重視したものであり、オゾン水中の不純
物量より、寧ろオゾン水濃度を高めることを主眼として
いる。従来技術の曝気法、エゼクタ法などで高濃度オゾ
ン水を製造する場合、被処理水中に気泡としてガスを散
気させるため、水圧よりガス圧を高くすることを特徴と
しているものが多い。また、散気膜として利用している
膜の孔径は、散気効率を重視するため数μｍ〜１０μｍ
と孔径の大きなものを用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では高濃度の
オゾン水は得られるものの、放電型オゾン発生機を用い
た場合、放電体周辺の部材から重金属等の微粒子が発生
し、そのガスを直接被処理水に散気することになり、水
中の不純物濃度が増加する。また上記の従来技術では被
処理水中に微細気泡が残存し、電子工業、精密機械加工
分野などでオゾン水を利用した場合、処理表面上にムラ
を生じる原因と成り好ましくない。この様な微細気泡を
混入させないためには、水側圧力、流量を一定に制御す
る必要がある。
オゾン水は得られるものの、放電型オゾン発生機を用い
た場合、放電体周辺の部材から重金属等の微粒子が発生
し、そのガスを直接被処理水に散気することになり、水
中の不純物濃度が増加する。また上記の従来技術では被
処理水中に微細気泡が残存し、電子工業、精密機械加工
分野などでオゾン水を利用した場合、処理表面上にムラ
を生じる原因と成り好ましくない。この様な微細気泡を
混入させないためには、水側圧力、流量を一定に制御す
る必要がある。
【０００５】また、ユースポントまで配管で送水する場
合や電子工業分野のＲＣＡ洗浄槽に給水し、他の薬品と
混合して使用する場合、圧力、流量を一定に維持するこ
とが必須と成る。従来の曝気法やエゼクタ法ではガス圧
より水圧を下げて利用するため、水側の流量、圧力を制
御することが難しく、製造したオゾン水をポンプを介し
て送水する必要がある。そのためポンプ自体の耐久性、
オゾンによる部材からの不純物の溶出などの問題を生
じ、精密洗浄あるいは電子工業用には使用することが困
難である。そこで本発明では、上記のような問題点を解
決し、被処理水中に微細気泡ならびに不純物を含まず、
なおかつ、濃度及び流量、圧力を一定に制御した高純度
オゾン水製造方法及び装置を提供することを課題とす
る。
合や電子工業分野のＲＣＡ洗浄槽に給水し、他の薬品と
混合して使用する場合、圧力、流量を一定に維持するこ
とが必須と成る。従来の曝気法やエゼクタ法ではガス圧
より水圧を下げて利用するため、水側の流量、圧力を制
御することが難しく、製造したオゾン水をポンプを介し
て送水する必要がある。そのためポンプ自体の耐久性、
オゾンによる部材からの不純物の溶出などの問題を生
じ、精密洗浄あるいは電子工業用には使用することが困
難である。そこで本発明では、上記のような問題点を解
決し、被処理水中に微細気泡ならびに不純物を含まず、
なおかつ、濃度及び流量、圧力を一定に制御した高純度
オゾン水製造方法及び装置を提供することを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、加圧状態のオゾンガスを中空糸膜を介
して被処理水に溶解するオゾン水製造方法において、中
空糸膜内側の水圧をガス圧より高く維持することとした
ものである。 また、本発明では、放電型オゾン発生機で
発生させた加圧状態のオゾンガスをポリ四沸化エチレン
系の中空糸膜を介して被処理水に溶解するオゾン水製造
方法において、中空糸膜内側の水圧をガス圧より高く維
持し、処理水中のオゾン濃度をオゾンガス濃度に基づき
放電電圧を変化させて制御することとしたものである。
さらに、本発明では、加圧状態のオゾンガスを多孔質中
空糸膜を介して被処理水に溶解するオゾン水製造装置に
おいて、該中空糸膜の上流に中空糸膜内側の水圧を該オ
ゾンガス圧より高く維持し、その水圧及び流量を制御す
るポンプを設けることとしたものであり、また、放電型
オゾン発生機で発生させた加圧状態のオゾンガスをポリ
四沸化エチレン系の多孔質中空糸膜を介して被処理水に
溶解するオゾン水製造装置において、該中空糸膜の上流
に中空糸膜内側の水圧を該オゾンガス圧より高く維持
し、その水圧及び流量を制御するポンプを設けると共
に、処理水中のオゾン濃度をオゾンガス濃度により放電
電圧を変化させて制御する制御機構を設けることとした
ものである。本発明の中空糸膜内の水圧は、オゾンガス
圧より０．１ｋｇ・ｆ／ｃｍ2以上高くするのがよい。
に、本発明では、加圧状態のオゾンガスを中空糸膜を介
して被処理水に溶解するオゾン水製造方法において、中
空糸膜内側の水圧をガス圧より高く維持することとした
ものである。 また、本発明では、放電型オゾン発生機で
発生させた加圧状態のオゾンガスをポリ四沸化エチレン
系の中空糸膜を介して被処理水に溶解するオゾン水製造
方法において、中空糸膜内側の水圧をガス圧より高く維
持し、処理水中のオゾン濃度をオゾンガス濃度に基づき
放電電圧を変化させて制御することとしたものである。
さらに、本発明では、加圧状態のオゾンガスを多孔質中
空糸膜を介して被処理水に溶解するオゾン水製造装置に
おいて、該中空糸膜の上流に中空糸膜内側の水圧を該オ
ゾンガス圧より高く維持し、その水圧及び流量を制御す
るポンプを設けることとしたものであり、また、放電型
オゾン発生機で発生させた加圧状態のオゾンガスをポリ
四沸化エチレン系の多孔質中空糸膜を介して被処理水に
溶解するオゾン水製造装置において、該中空糸膜の上流
に中空糸膜内側の水圧を該オゾンガス圧より高く維持
し、その水圧及び流量を制御するポンプを設けると共
に、処理水中のオゾン濃度をオゾンガス濃度により放電
電圧を変化させて制御する制御機構を設けることとした
ものである。本発明の中空糸膜内の水圧は、オゾンガス
圧より０．１ｋｇ・ｆ／ｃｍ2以上高くするのがよい。
【０００７】上記装置において、中空糸膜上流に流量計
及び圧力計を設け、これらからの出力信号値を演算回路
で処理して前記無段階可変速制御方式のポンプを制御す
る制御機構を設けるのがよい。また前記オゾン濃度制御
機構は、中空糸膜下流に設けたオゾン水濃度計と、該濃
度計での測定値を処理する演算回路と、処理した値に基
づいて放電型オゾン発生機の放電電圧を変化させる電圧
可変装置とで構成するのがよい。このように、本発明で
は、放電型オゾン発生機で発生させた加圧状態のオゾン
ガスをポリ四沸化エチレン系の中空糸膜を介して被処理
水に溶解する際、中空糸膜内側の水圧をガス圧より高く
維持し、その水圧及び流量を中空糸膜上流に設けた無段
階可変速制御方式のポンプで制御することにより、被処
理水への微細気泡及び不純物の混入を防止し、なおかつ
オゾン水濃度を中空糸膜下流に設けたオゾン水濃度計で
測定し、その値に基づきガス濃度を変化させて一定制御
するものである。
及び圧力計を設け、これらからの出力信号値を演算回路
で処理して前記無段階可変速制御方式のポンプを制御す
る制御機構を設けるのがよい。また前記オゾン濃度制御
機構は、中空糸膜下流に設けたオゾン水濃度計と、該濃
度計での測定値を処理する演算回路と、処理した値に基
づいて放電型オゾン発生機の放電電圧を変化させる電圧
可変装置とで構成するのがよい。このように、本発明で
は、放電型オゾン発生機で発生させた加圧状態のオゾン
ガスをポリ四沸化エチレン系の中空糸膜を介して被処理
水に溶解する際、中空糸膜内側の水圧をガス圧より高く
維持し、その水圧及び流量を中空糸膜上流に設けた無段
階可変速制御方式のポンプで制御することにより、被処
理水への微細気泡及び不純物の混入を防止し、なおかつ
オゾン水濃度を中空糸膜下流に設けたオゾン水濃度計で
測定し、その値に基づきガス濃度を変化させて一定制御
するものである。
【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。このオゾ
ン水製造装置に用いるガス溶解膜としては、本出願人が
先に提案している酸素、窒素等のガスを透過し、水を透
過しない膜であり、ポリ四沸化エチレン系の多孔質の疎
水膜であり、その孔径分布が０．０１〜１．０μｍを中
心とする膜を用いる（特開平３−１８８９８８）。ま
た、膜の構造は中空糸であり、図１のその構造の概要図
に示すように、中空糸の内側を水が流れ、外側をガスが
流れるものである。図２は、本発明の高純度オゾン水製
造装置のフローの説明図である。図２において、被処理
水１は、ポンプ３、流量計４、圧力計５を介して中空糸
膜６に下向流で通水し、中空糸膜出口側で処理水を分岐
して、オゾン水濃度計７に導入してオゾン水濃度を測定
する。ガスは、原料ガスである酸素ガス９、窒素ガス１
３を別途、あるいは混合ガスを放電型オゾン発生機２２
に導入しオゾンガス１０を発生させ、中空糸膜外側に上
向流で通気し、排ガス１４は下流に設けたオゾンガス分
解塔１９で処理する構成から成るものである。
ン水製造装置に用いるガス溶解膜としては、本出願人が
先に提案している酸素、窒素等のガスを透過し、水を透
過しない膜であり、ポリ四沸化エチレン系の多孔質の疎
水膜であり、その孔径分布が０．０１〜１．０μｍを中
心とする膜を用いる（特開平３−１８８９８８）。ま
た、膜の構造は中空糸であり、図１のその構造の概要図
に示すように、中空糸の内側を水が流れ、外側をガスが
流れるものである。図２は、本発明の高純度オゾン水製
造装置のフローの説明図である。図２において、被処理
水１は、ポンプ３、流量計４、圧力計５を介して中空糸
膜６に下向流で通水し、中空糸膜出口側で処理水を分岐
して、オゾン水濃度計７に導入してオゾン水濃度を測定
する。ガスは、原料ガスである酸素ガス９、窒素ガス１
３を別途、あるいは混合ガスを放電型オゾン発生機２２
に導入しオゾンガス１０を発生させ、中空糸膜外側に上
向流で通気し、排ガス１４は下流に設けたオゾンガス分
解塔１９で処理する構成から成るものである。
【０００９】上記のポンプ３は無段階可変速制御方式で
あり、動圧軸受を用い機械的接触が一切なく、ポンプ内
部からの微粒子の発生を抑えたものでありかつ、接液部
の材質に高純度セラミックス及び四沸化樹脂を用い金属
イオンの溶出を防止したものを用いることが好ましい。
このポンプの可変速制御は、ポンプと中空糸膜入口間に
設けた発信機付の流量計４及び圧力計５からの信号値を
シーケンサ等の演算回路２１で処理してポンプ回転数を
変えるＰＤＩ制御を行ない、水圧を中空糸膜出口でガス
側圧力より０．１ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 以上高く維持し、中
空糸膜を介してガスを水に溶す際、ガスが気泡として混
入することを防止する。
あり、動圧軸受を用い機械的接触が一切なく、ポンプ内
部からの微粒子の発生を抑えたものでありかつ、接液部
の材質に高純度セラミックス及び四沸化樹脂を用い金属
イオンの溶出を防止したものを用いることが好ましい。
このポンプの可変速制御は、ポンプと中空糸膜入口間に
設けた発信機付の流量計４及び圧力計５からの信号値を
シーケンサ等の演算回路２１で処理してポンプ回転数を
変えるＰＤＩ制御を行ない、水圧を中空糸膜出口でガス
側圧力より０．１ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 以上高く維持し、中
空糸膜を介してガスを水に溶す際、ガスが気泡として混
入することを防止する。
【００１０】次にオゾン発生機２２は、沿面放電方式、
無声放電方式の何れも使用できるが、好ましくは放電部
分をトレンチ型構造とし、セラミックスコーティングの
電極と誘電体にサファイアを採用した無声放電と沿面放
電の複合放電式の発生機を用い、発生するガス中に微粒
子、金属不純物などを含まず、１０ｖｏｌ％以上の高濃
度オゾンガスを安定して発生するものであり、シーケン
サ等の演算回路２１からの外部信号により放電電圧を制
御してガス濃度を可変出来るものが良い。このオゾン発
生機２２に原料ガスであるＯ2 ガス９、Ｎ2 ガス１３を
９９：１の組成比で１．０ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 以上、好ま
しくは１．５ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程度の加圧下で供給し、
オゾンガス１０としたものを中空糸膜外側に通気し、膜
を介してガスを被処理水側に拡散溶解させる。
無声放電方式の何れも使用できるが、好ましくは放電部
分をトレンチ型構造とし、セラミックスコーティングの
電極と誘電体にサファイアを採用した無声放電と沿面放
電の複合放電式の発生機を用い、発生するガス中に微粒
子、金属不純物などを含まず、１０ｖｏｌ％以上の高濃
度オゾンガスを安定して発生するものであり、シーケン
サ等の演算回路２１からの外部信号により放電電圧を制
御してガス濃度を可変出来るものが良い。このオゾン発
生機２２に原料ガスであるＯ2 ガス９、Ｎ2 ガス１３を
９９：１の組成比で１．０ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 以上、好ま
しくは１．５ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程度の加圧下で供給し、
オゾンガス１０としたものを中空糸膜外側に通気し、膜
を介してガスを被処理水側に拡散溶解させる。
【００１１】図１に示すように中空糸膜へのガスの通気
方向は水の流れに対し、順流、向流何れでも良いが、オ
ゾン水とオゾンガス間の濃度勾配を有効に利用するた
め、好ましくは向流方式とし、中空糸膜下部より上向流
で通気してガスを溶解させる。オゾンガス濃度とオゾン
水濃度の関係を図３に示す。オゾン水濃度はガス濃度に
対し直線的に正比例しオゾン水濃度を制御するパラメー
ターとしてガス濃度は最も好ましいものである。実際の
オゾン水濃度制御は中空糸膜出口で分岐したオゾン水の
一部を紫外線吸収方式等のオゾン水濃度計に通水して濃
度を測定し、その値をシーケンサ等の演算回路で処理し
たのち、必要に応じてオゾン発生機の放電電圧を変更
し、オゾンガス濃度を変化させてオゾン水濃度を制御す
る。
方向は水の流れに対し、順流、向流何れでも良いが、オ
ゾン水とオゾンガス間の濃度勾配を有効に利用するた
め、好ましくは向流方式とし、中空糸膜下部より上向流
で通気してガスを溶解させる。オゾンガス濃度とオゾン
水濃度の関係を図３に示す。オゾン水濃度はガス濃度に
対し直線的に正比例しオゾン水濃度を制御するパラメー
ターとしてガス濃度は最も好ましいものである。実際の
オゾン水濃度制御は中空糸膜出口で分岐したオゾン水の
一部を紫外線吸収方式等のオゾン水濃度計に通水して濃
度を測定し、その値をシーケンサ等の演算回路で処理し
たのち、必要に応じてオゾン発生機の放電電圧を変更
し、オゾンガス濃度を変化させてオゾン水濃度を制御す
る。
【００１２】次に中空糸膜を出た排ガスは、後段の排ガ
ス分解塔１９においてオゾンを分解して酸素ガスとした
のち、ガス圧調整弁２０をへて装置系外に排出される。
また、装置を停止している間は排ガス分解塔下流に設け
たガス開放弁２０を開けガス側圧力を大気圧とするか、
あるいは加圧状態でガス、パージ弁１７、及びパージガ
ス流量調節器１８を介してＮ2 、Ｏ2 ガスなどドライガ
スをパージガスとしてオゾン発生機入口より供給し、オ
ゾン発生機放電部の劣化、系内への不純物混入を防止し
ガス側での不純物増加を制御する。このガス量は０．１
〜０．５Ｎｌ／ｍｉｎ以上であれば良い。
ス分解塔１９においてオゾンを分解して酸素ガスとした
のち、ガス圧調整弁２０をへて装置系外に排出される。
また、装置を停止している間は排ガス分解塔下流に設け
たガス開放弁２０を開けガス側圧力を大気圧とするか、
あるいは加圧状態でガス、パージ弁１７、及びパージガ
ス流量調節器１８を介してＮ2 、Ｏ2 ガスなどドライガ
スをパージガスとしてオゾン発生機入口より供給し、オ
ゾン発生機放電部の劣化、系内への不純物混入を防止し
ガス側での不純物増加を制御する。このガス量は０．１
〜０．５Ｎｌ／ｍｉｎ以上であれば良い。
【００１３】
【作用】本発明によれば、膜を介してガスを溶解する
際、被処理水の水圧をポンプにより一定流量、一定圧力
としガス圧より高く維持することで水側への気泡として
のガスの混入を抑え、ガスからの不純物の持ち込みを防
止し、なおかつオゾン水濃度はオゾン水濃度計測定値に
基づく供給ガス濃度可変制御方式により一定に維持し、
一定流量、一定圧力、一定濃度の高純度オゾン水を製造
することが出来る。
際、被処理水の水圧をポンプにより一定流量、一定圧力
としガス圧より高く維持することで水側への気泡として
のガスの混入を抑え、ガスからの不純物の持ち込みを防
止し、なおかつオゾン水濃度はオゾン水濃度計測定値に
基づく供給ガス濃度可変制御方式により一定に維持し、
一定流量、一定圧力、一定濃度の高純度オゾン水を製造
することが出来る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
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。 実施例１ この実施例では図２のフロー説明図に従がう装置を用い
た。図２のガス溶解膜６はポリ四沸化エチレン系の中空
糸であり、膜面積１．０ｍ2 、膜本数１００本のモジュ
ールを用いた。オゾン発生機２２は沿面、無声の複合放
電型オゾン発生機を用い、原料ガスは酸素９、窒素ガス
１３を９９：１の比で混合したものを１．５ｋｇ・ｆ／
ｃｍ2で流量調節器１１、１２、１５、１６を介して
２．０Ｎｌ／ｍｉｎでオゾン発生機に供給し、約２６０
ｍｇ／ＮＬ（Ｗ／Ｖ）のオゾンガスを発生させ溶解膜に
通気した。送水ポンプ３には動圧軸受型の無段階可変速
制御方式で、吐出し量３０Ｌ／ｍｉｎ、全揚程２２ｍの
ものを用いた。オゾン水濃度計７には紫外線吸収方式の
ものを用いた。
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。 実施例１ この実施例では図２のフロー説明図に従がう装置を用い
た。図２のガス溶解膜６はポリ四沸化エチレン系の中空
糸であり、膜面積１．０ｍ2 、膜本数１００本のモジュ
ールを用いた。オゾン発生機２２は沿面、無声の複合放
電型オゾン発生機を用い、原料ガスは酸素９、窒素ガス
１３を９９：１の比で混合したものを１．５ｋｇ・ｆ／
ｃｍ2で流量調節器１１、１２、１５、１６を介して
２．０Ｎｌ／ｍｉｎでオゾン発生機に供給し、約２６０
ｍｇ／ＮＬ（Ｗ／Ｖ）のオゾンガスを発生させ溶解膜に
通気した。送水ポンプ３には動圧軸受型の無段階可変速
制御方式で、吐出し量３０Ｌ／ｍｉｎ、全揚程２２ｍの
ものを用いた。オゾン水濃度計７には紫外線吸収方式の
ものを用いた。
【００１５】被処理水及びガスの流れを図２で説明す
る。まず、被処理水１である超純水をポンプ３、発信機
付流量計４及び圧力計５を介して中空糸膜６の内空側に
通水する。その際、被処理水の流れ方向はガスの流れに
対し向流とするため、中空糸膜上部より入り下部に向う
下向流とし、一方、ガスはオゾン発生機２２にて発生さ
せたオゾンガス１を中空糸膜の外空側に上向流で通気
し、膜を介してオゾンを被処理水に溶解させた。製造し
たオゾン水２は、更に水圧調整弁８を介してユースポイ
ントに送水した。その際、被処理水の流量は１．０ｍ3
／ｈ±１％の誤差に、水圧は２．００±０．０５ｋｇ・
ｆ／ｃｍ2 と成るようポンプ３及び水圧調整弁８を用い
て制御した。ポンプ３はシーケンサ２１で処理したの
ち、ポンプ回転数を変化させる方式を採用した。
る。まず、被処理水１である超純水をポンプ３、発信機
付流量計４及び圧力計５を介して中空糸膜６の内空側に
通水する。その際、被処理水の流れ方向はガスの流れに
対し向流とするため、中空糸膜上部より入り下部に向う
下向流とし、一方、ガスはオゾン発生機２２にて発生さ
せたオゾンガス１を中空糸膜の外空側に上向流で通気
し、膜を介してオゾンを被処理水に溶解させた。製造し
たオゾン水２は、更に水圧調整弁８を介してユースポイ
ントに送水した。その際、被処理水の流量は１．０ｍ3
／ｈ±１％の誤差に、水圧は２．００±０．０５ｋｇ・
ｆ／ｃｍ2 と成るようポンプ３及び水圧調整弁８を用い
て制御した。ポンプ３はシーケンサ２１で処理したの
ち、ポンプ回転数を変化させる方式を採用した。
【００１６】オゾン水濃度制御は、中空糸膜出口よりオ
ゾン水を一部分岐してオゾン水濃度計７に通水し、計測
値をシーケンサ２１で演算処理したのち、その値に基づ
きオゾン発生機２２の放電電圧を変え発生オゾンガス濃
度を変化させてオゾン水濃度を制御する方式を採用し
た。運転時の目標オゾン水濃度は７ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 と
し、図３のガス濃度とオゾン水濃度の関係式から初発ガ
ス濃度を２４５ｍｇ／ＮＬ（Ｗ／Ｖ）に設定し、オゾン
水製造開始より５分間隙でオゾン水濃度測定値により上
述の濃度制御を行なった。
ゾン水を一部分岐してオゾン水濃度計７に通水し、計測
値をシーケンサ２１で演算処理したのち、その値に基づ
きオゾン発生機２２の放電電圧を変え発生オゾンガス濃
度を変化させてオゾン水濃度を制御する方式を採用し
た。運転時の目標オゾン水濃度は７ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 と
し、図３のガス濃度とオゾン水濃度の関係式から初発ガ
ス濃度を２４５ｍｇ／ＮＬ（Ｗ／Ｖ）に設定し、オゾン
水製造開始より５分間隙でオゾン水濃度測定値により上
述の濃度制御を行なった。
【００１７】図４に原水とした超純水の装置入口圧の変
動と装置出口側オゾン水の水圧、流量の変動、更にオゾ
ン水濃度の経時変化を示す。装置入口水圧は図４のごと
く１．７ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 から２．１ｋｇ・ｆ／ｃｍ2
まで変動しているが、装置出口水圧は目標値２．０ｋｇ
・ｆ／ｃｍ2 に対し誤差０．０５ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程
度、また流量は目標値１．０ｍ3 ／ｈに対し、誤差０．
００５ｍ3 ／ｈ程度であり誤差率１％以内に収まってい
る。オゾン水濃度も製造開始３分後には、ほぼ目標値７
ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 に達し、５分後には７．２５ｍｇ／Ｌ
as Ｏ3 と成り、その値により濃度制御を加えたのち
は、ほぼ７ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 を維持し、一定圧力、一定
流量、一定濃度のオゾン水が得られた。表１に原水とし
た超純水、製造したオゾン水の水質分析結果を示す。
動と装置出口側オゾン水の水圧、流量の変動、更にオゾ
ン水濃度の経時変化を示す。装置入口水圧は図４のごと
く１．７ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 から２．１ｋｇ・ｆ／ｃｍ2
まで変動しているが、装置出口水圧は目標値２．０ｋｇ
・ｆ／ｃｍ2 に対し誤差０．０５ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程
度、また流量は目標値１．０ｍ3 ／ｈに対し、誤差０．
００５ｍ3 ／ｈ程度であり誤差率１％以内に収まってい
る。オゾン水濃度も製造開始３分後には、ほぼ目標値７
ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 に達し、５分後には７．２５ｍｇ／Ｌ
as Ｏ3 と成り、その値により濃度制御を加えたのち
は、ほぼ７ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 を維持し、一定圧力、一定
流量、一定濃度のオゾン水が得られた。表１に原水とし
た超純水、製造したオゾン水の水質分析結果を示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１において、Ｎａ、Ｍｇ等の金属類は原
水と同等であり、何れも検出限界以下である。また、Ｔ
ＯＣ、微粒子も原水とした超純水と同等レベルの数値を
示し不純物の増加は認められない。陰イオンでは、
Ｆ- 、ＮＯ3 - イオンが若干増えているが、Ｆ- イオン
はポリ四沸化エチレンの配管等から溶出したものであ
り、また、ＮＯ3 - イオンは原料ガス中に窒素ガスを含
むため、オゾン発生時の放電により窒素酸化物と成り、
その一部が被処理水中に溶けてＮＯ3 - イオンと成った
ものである。何れも数ｐｐｂ程度であり、不純物量とし
ては極めて微量である。
水と同等であり、何れも検出限界以下である。また、Ｔ
ＯＣ、微粒子も原水とした超純水と同等レベルの数値を
示し不純物の増加は認められない。陰イオンでは、
Ｆ- 、ＮＯ3 - イオンが若干増えているが、Ｆ- イオン
はポリ四沸化エチレンの配管等から溶出したものであ
り、また、ＮＯ3 - イオンは原料ガス中に窒素ガスを含
むため、オゾン発生時の放電により窒素酸化物と成り、
その一部が被処理水中に溶けてＮＯ3 - イオンと成った
ものである。何れも数ｐｐｂ程度であり、不純物量とし
ては極めて微量である。
【００２０】実施例２ 次に、本発明のオゾン水製造装置の出口ユースポイント
に、半導体ウェハー洗浄装置を接続した場合を、図５の
フローの概略説明図を用いて説明する。図５において、
オゾン水製造装置２３を出たオゾン水は下流のウェハー
洗浄装置２５に供給され、最終的に石英製洗浄槽２７の
下部より流入し、上部よりオーバー・フローしながらウ
ェハー洗浄を行う。なお、オゾン水製造装置の起動及び
洗浄装置へのオゾン水供給は、洗浄装置側からの起動信
号をオゾン水製造装置で受ける自動運転を行った。
に、半導体ウェハー洗浄装置を接続した場合を、図５の
フローの概略説明図を用いて説明する。図５において、
オゾン水製造装置２３を出たオゾン水は下流のウェハー
洗浄装置２５に供給され、最終的に石英製洗浄槽２７の
下部より流入し、上部よりオーバー・フローしながらウ
ェハー洗浄を行う。なお、オゾン水製造装置の起動及び
洗浄装置へのオゾン水供給は、洗浄装置側からの起動信
号をオゾン水製造装置で受ける自動運転を行った。
【００２１】図６に、原水とした超純水の装置入口圧の
変動と装置出口側オゾン水の水圧、流量及びオゾン水濃
度の経時変化ならびに運転シーケンスを示す。装置入口
圧は、図６のごとく１．７ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 から２．１
５ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 まで変動しているが、運転時の装置
出口水圧は２．２ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 を中心に０．０５ｋ
ｇ・ｆ／ｃｍ2 の誤差範囲に収り、流量は目標値である
１．０ｍ3 ／ｈに対し、変動範囲は０．００５ｍ3 ／ｈ
程度であり、誤差率１％以内に収っている。運転時、装
置出口水圧が２．２ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 を中心としている
のは、洗浄装置側の配管、バルブ類のオリフィス、洗浄
槽での背圧が０．２ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 前後掛るためであ
る。また、オゾン水濃度経時変化を見ると、濃度制御操
作を２分間毎に設定しているため、第１回目では運転開
始より４分後に、第３回目の運転では２分後及び４分後
に制御操作が行なわれ、ほぼ７ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 のオゾ
ン水を製造し供給出来ることが分る。
変動と装置出口側オゾン水の水圧、流量及びオゾン水濃
度の経時変化ならびに運転シーケンスを示す。装置入口
圧は、図６のごとく１．７ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 から２．１
５ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 まで変動しているが、運転時の装置
出口水圧は２．２ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 を中心に０．０５ｋ
ｇ・ｆ／ｃｍ2 の誤差範囲に収り、流量は目標値である
１．０ｍ3 ／ｈに対し、変動範囲は０．００５ｍ3 ／ｈ
程度であり、誤差率１％以内に収っている。運転時、装
置出口水圧が２．２ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 を中心としている
のは、洗浄装置側の配管、バルブ類のオリフィス、洗浄
槽での背圧が０．２ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 前後掛るためであ
る。また、オゾン水濃度経時変化を見ると、濃度制御操
作を２分間毎に設定しているため、第１回目では運転開
始より４分後に、第３回目の運転では２分後及び４分後
に制御操作が行なわれ、ほぼ７ｍｇ／Ｌ as Ｏ3 のオゾ
ン水を製造し供給出来ることが分る。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のオゾン水製
造装置は、放電型オゾン発生機で発生させた加圧状態の
オゾンガスをポリ四沸化エチレン系の中空糸膜を介して
被処理水に溶解する際、中空糸膜内側の水圧をガス圧よ
り高く維持することにより、また、その維持する手段と
して中空糸膜上流に無段階可変速制御方式のポンプを用
い、更にオゾン水濃度を中空糸膜下流に設けたオゾン水
濃度計を介して制御することにより、被処理水中に微細
気泡ならびに不純物を含まず、なおかつ一定の濃度のオ
ゾン水を一定圧力、一定水量で供給することが出来る。
本発明は、高純度の水質を要求する電子工業、医薬品工
業等に用いられるプロセス用水、殺菌水、洗浄用水に適
用できる。
造装置は、放電型オゾン発生機で発生させた加圧状態の
オゾンガスをポリ四沸化エチレン系の中空糸膜を介して
被処理水に溶解する際、中空糸膜内側の水圧をガス圧よ
り高く維持することにより、また、その維持する手段と
して中空糸膜上流に無段階可変速制御方式のポンプを用
い、更にオゾン水濃度を中空糸膜下流に設けたオゾン水
濃度計を介して制御することにより、被処理水中に微細
気泡ならびに不純物を含まず、なおかつ一定の濃度のオ
ゾン水を一定圧力、一定水量で供給することが出来る。
本発明は、高純度の水質を要求する電子工業、医薬品工
業等に用いられるプロセス用水、殺菌水、洗浄用水に適
用できる。
【図１】本発明のオゾン水製造装置に用いる中空糸膜の
構造概要図。
構造概要図。
【図２】本発明を詳しく説明するためのフローの説明
図。
図。
【図３】オゾンガス濃度とオゾン水濃度の関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図４】本発明のオゾン水製造装置を単独使用した際の
装置入・出口の水圧、流量及びオゾン水濃度の経時変化
を示すグラフ。
装置入・出口の水圧、流量及びオゾン水濃度の経時変化
を示すグラフ。
【図５】オゾン水製造装置出口側に半導体ウェハー洗浄
装置を接続して使用した実施例２のフローの説明図。
装置を接続して使用した実施例２のフローの説明図。
【図６】図５のフローで使用した場合の装置入・出口の
水圧、流量及びオゾン水濃度の経時変化を運転シーケン
スと併記したグラフ。
水圧、流量及びオゾン水濃度の経時変化を運転シーケン
スと併記したグラフ。
１：原水（被処理水）２：オゾン水、３：ポンプ、４：
発信機付流量計、５：発信機付圧力計、６：中空糸膜、
７：オゾン水濃度計、８：水圧調整弁、９：Ｏ2 ガス、
１０：オゾンガス、１１、１２：Ｏ2 ガス流量調節器、
１３：Ｎ2 ガス、１４：排ガス、１５、１６：Ｎ2 ガス
流量調節器、１７：ガスパージ弁、１８：パージガス流
量調節器、１９：排ガス分解塔、２０：ガス圧調整弁、
２１：制御部、２２：オゾン発生機、２３：オゾン水製
造装置、２４：洗浄装置入口・ドレン弁、２５：ウェハ
ー洗浄装置、２６：ウェハー、２７：石英洗浄槽、２
８：石英洗浄槽入口弁、１９、３２：薬液タンク、３
０、３３：薬液供給ポンプ、３１、３４：薬液供給弁
発信機付流量計、５：発信機付圧力計、６：中空糸膜、
７：オゾン水濃度計、８：水圧調整弁、９：Ｏ2 ガス、
１０：オゾンガス、１１、１２：Ｏ2 ガス流量調節器、
１３：Ｎ2 ガス、１４：排ガス、１５、１６：Ｎ2 ガス
流量調節器、１７：ガスパージ弁、１８：パージガス流
量調節器、１９：排ガス分解塔、２０：ガス圧調整弁、
２１：制御部、２２：オゾン発生機、２３：オゾン水製
造装置、２４：洗浄装置入口・ドレン弁、２５：ウェハ
ー洗浄装置、２６：ウェハー、２７：石英洗浄槽、２
８：石英洗浄槽入口弁、１９、３２：薬液タンク、３
０、３３：薬液供給ポンプ、３１、３４：薬液供給弁
フロントページの続き (72)発明者 今井 満 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平４−4089（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−779（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23553（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01F 1/00,3/04
Claims (9)
- 【請求項１】 加圧状態のオゾンガスを中空糸膜を介し
て被処理水に溶解するオゾン水製造方法において、中空
糸膜内側の水圧をガス圧より高く維持することを特徴と
するオゾン水製造方法。 - 【請求項２】 放電型オゾン発生機で発生させた加圧状
態のオゾンガスをポリ四沸化エチレン系の中空糸膜を介
して被処理水に溶解するオゾン水製造方法において、中
空糸膜内側の水圧をガス圧より高く維持し、処理水中の
オゾン濃度をオゾンガス濃度に基づき放電電圧を変化さ
せて制御することを特徴とするオゾン水製造方法。 - 【請求項３】 前記水圧は、オゾンガス圧より０．１ｋ
ｇ・ｆ／ｃｍ2以上高くすることを特徴とする請求項１
又は２記載のオゾン水製造方法。 - 【請求項４】 前請求項１、２又は３記載のオゾン水製
造方法において、オゾン水を非製造時には、オゾン発生
機入口から中空糸膜出口に至るガス配管内をドライガス
でパージしておくことを特徴とするオゾン水製造方法。 - 【請求項５】 加圧状態のオゾンガスを多孔質中空糸膜
を介して被処理水に溶解するオゾン水製造装置におい
て、該中空糸膜の上流に中空糸膜内側の水圧を該オゾン
ガス圧より高く維持し、その水圧及び流量を制御するポ
ンプを設けたことを特徴とするオゾン水製造装置。 - 【請求項６】 放電型オゾン発生機で発生させた加圧状
態のオゾンガスをポリ四沸化エチレン系の多孔質中空糸
膜を介して被処理水に溶解するオゾン水製造装置におい
て、該中空糸膜の上流に中空糸膜内側の水圧を該オゾン
ガス圧より高く維持し、その水圧及び流量を制御するポ
ンプを設けると共に、処理水中のオゾン濃度をオゾンガ
ス濃度により放電電圧を変化させて制御する制御機構を
設けたことを特徴とするオゾン水製造装置。 - 【請求項７】 前記ポンプは、無段階可変速制御方式の
ポンプであり、中空糸膜上流に流量計及び圧力計を設
け、これらからの出力信号値を演算回路で処理して制御
する制御機構を設けたことを特徴とする請求項５又は６
記載のオゾン水製造装置。 - 【請求項８】 前記オゾン濃度制御機構は、中空糸膜下
流に設けたオゾン水濃度計と、該濃度計での測定値を処
理する演算回路と、処理した値に基づいて放電型オゾン
発生機の放電電圧を変化させる電圧可変装置とからなる
ことを特徴とする請求項６記載のオゾン水製造装置。 - 【請求項９】 前記中空糸膜が、酸素、窒素等のガスを
透過し、水を透過しないポリ四沸化エチレン系の多孔質
の疎水膜であり、その孔径分布が０．０１〜１μｍを中
心とすることを特徴とする請求項５又は６記載のオゾン
水製造装置。
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