JP4334688B2 - 清浄空気製造方法及び供給システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，清浄空気を製造する方法，並びに前記清浄空気を目的室に供給する供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体デバイスの製造プロセスにおいては，高集積化が進むにつれてクリーンルーム中のガス状不純物による汚染が問題となっている。そのためたとえば高純度の窒素ガスを，製造装置の中のチャンバ内やウエハの保管庫に常時供給することが行われている。
しかしながら窒素ガスは高価であるため，大量に必要とする場所では実用上問題があり，また作業者の安全面からも好ましくない。
そのため最近では，高純度の窒素ガスに代えて，ガス状不純物が殆どないいわゆるケミカルフリーの乾燥空気を用いることが提案されている（「ウルトラクリーンテクノロジー」第１０巻１号（１９９８年２月発行））。
【０００３】
ここで提案されている技術は，たとえばシリカゲルやアルミナを吸着塔に充填し，該吸着塔内に処理空気を通過させて室温レベルでＨ２ＯやＣＯ２を除去すると共に，Ｐｔ（プラチナ）やＰｄ（パラジウム）を触媒として利用してガス状のケミカル不純物を除去する方法，−５０℃程度に冷却した吸着剤（ゼオライトやアルミナ，活性炭）に処理空気中のケミカル成分を吸着させる方法，処理空気を圧縮して触媒塔でケミカル不純物を除去した後，吸着塔において水分やＣＯ２を除去する方法などである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら触媒として使用するＰｔやＰｄは高価であり，また別途触媒塔を必要としているので設備的にも好ましくない。また低温吸着法では，吸着剤を常にそのような低温に維持しなければならず，消費エネルギが多く，また設備も大がかりなものとなって好ましくない。さらに処理空気を圧縮する方法についても，圧縮空気自体の製造に別途専用の機器等を要し，当然のことながら，圧縮空気自体の製造コストもかかってしまう。その結果，前記従来の技術では，ランニングコストが１．５円／ｍ３以上必要となり，満足できるものではなかったのである。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり，前記した乾燥した清浄空気を製造するにあたり，消費エネルギが少なく，その結果ランニングコストも低廉な清浄空気の製造方法及び清浄空気の供給システムを提供して，前記課題の解決を図ることをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため，請求項１によれば，処理空気中の有機ガス成分を低減して清浄空気を製造する方法において，回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続し，前記３段直列の乾式減湿装置のうち，少なくとも２段目，３段目の乾式減湿装置におけるロータはシリカゲルを主体とし，アルミニウム，亜鉛を添加した金属珪酸塩を有するものであり，１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，前記２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気をさらに３段目の乾式減湿装置で減湿処理して清浄化することを特徴とする，清浄空気製造方法が提供される。
【０００７】
また清浄空気を目的室に供給するシステムとして，請求項２に記載したように，シリカゲル又は金属珪酸塩を有する回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を３段目の乾式減湿装置で減湿処理するように構成され，前記２段目及び３段目の乾式減湿装置は，前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が，減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて，ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され，前記１段目の乾式減湿装置で減湿された空気が分流されてその一部が前記２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合された後，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，当該減湿区域を通過した空気が，前記目的室に導入されるように構成されたことを特徴とする，清浄空気供給システムが提案される。
【０００８】
かかるシステムにおいて，請求項３のように，前記目的室からの還気の一部が，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成してもよい。
【０００９】
また請求項４のように，前記目的室からの還気の一部が，前記１段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合するように構成してもよい。
【００１０】
また処理空気中の有機ガス成分を低減した清浄空気を目的室に供給する他のシステムとして，請求項５に記載したように，回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を３段目の乾式減湿装置で減湿処理するように構成され，前記３段直列の乾式減湿装置のうち，少なくとも２段目，３段目の乾式減湿装置におけるロータはシリカゲルを主体とし，アルミニウム，亜鉛を添加した金属珪酸塩を有するものであり，前記２段目及び３段目の乾式減湿装置は，前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が，減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて，ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され，前記２段目の乾式減湿装置で減湿された空気が分流されてその一部が前記２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合された後，前記１段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入され，他の一部が再生ヒータによって加熱された後，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されると共に，当該パージ区域及び再生区域を通過した空気は，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部が前記目的室に導入されるように構成されたことを特徴とする，清浄空気供給システムが提供される。
【００１１】
この場合，請求項６に記載したように，前記目的室からの還気の一部が，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成したり，請求項７に記載したように，前記目的室からの還気の一部が，前記１段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成してもよい。
【００１２】
発明者らの知見によれば，まず乾式減湿装置を３段に直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿処理させた空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，さらにその後３段目の乾式減湿装置で減湿処理すれば，−８０℃以下の超低露点の空気を製造することが可能である。そして処理空気中に含まれる有機ガス成分について調べてみても，シリカゲル又は金属珪酸塩を有するロータを処理空気が通過する際に，該処理空気中に含まれる有機ガス成分が漸次これらシリカゲルや金属珪酸に吸着除去されて低減していき，最終段の３段目の乾式減湿装置の出口では，１ｐｐｂ以下にすることが可能であることがわかった。
【００１３】
ロータに備える吸着剤は，シリカゲル又は金属珪酸塩である。この種の乾式減湿装置には，金属珪酸塩のうちのゼオライトが添加されたものもあるが，ゼオライトは再生温度が高くまた細孔径がそろっているため，すべての有機ガス成分を除去するにはあまり適当ではない。したがって，本発明に適した金属珪酸塩としては，シリカゲルを主体とした金属珪酸塩が挙げられる。但し，塩化リチウムは，有機ガス成分を除去することができないため，本発明には適用しづらい。
【００１４】
しかも前記請求項２のシステムによれば，単に３段の乾式減湿装置を直列に接続しただけではなく，１段目の乾式減湿装置で減湿された空気を分流してその一部を，２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入すると共に，当該パージ区域を通過した空気を，３段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合して２段目の乾式減湿装置のロータの再生区域に導入し，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成されているので，再生空気を加熱するためのヒータの容量を小さくすることができる。そのうえ２段目の乾式減湿装置のロータの再生に使用する空気の湿度は，従来よりも低くなっているので，２段目の乾式減湿装置のロータ自体の能力が向上している。したがってこの点からも低露点でかつ清浄な空気を省エネルギの下で製造することが可能である。
【００１５】
また２段目，３段目の各乾式減湿装置の再生区域の入口においては，各段のロータを通過する前に分流してパージ区域を通過した空気をそのまま混合したり（２段目の乾式減湿装置），再生区域に導入したり（３段目の乾式減湿装置）しているので，ロータ通過の際の圧力損失を最低限に抑えることができる。そのため，後述の実施の形態でも説明するが，再生区域の入口で正圧状態を実現することができる。したがって，２段目，３段目の各乾式減湿装置のロータ内に他からの水分の侵入を防止して，好適な再生を実施することができ，また不純物吸着能力並びに減湿能力の低下を防止することができる。
【００１６】
また請求項５によれば，３段目の乾式減湿装置のロータの再生区域に，３段目の乾式減湿装置のロータの減湿区域を出たもっとも清浄な空気を利用しているため，より清浄度の高い空気が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は，本実施の形態にかかる清浄空気供給システムの系統の概略を示しており，このシステムは，有機ガス成分濃度が１ｐｐｂ以下でかつ−８０℃以下の超低露点の清浄化空気を製造して，たとえば半導体ウエハの保管庫Ｓに供給するシステムとして構成されている。
【００１８】
原料空気としての外気ＯＡは処理系統ダクト１に導かれ，まず外気処理クーラ２によって冷却減湿される。冷却減湿された空気はその後，この外気処理クーラ２で冷却された，１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１のパージ区域１１ｃを通過したパージ空気と混合される。
【００１９】
１段目の乾式減湿装置１０は，図２に示したように，回転するロータ１１の両端面にチャンバ１２，１３が配置された構成を有している。各チャンバ１２，１３は，内部に３つの仕切板１４，１４，１４が放射状に配置されており，チャンバ１２，１３内の空間を３つに仕切っている。これに対応して，ロータ１１の端面には，図２中の細矢印に示したロータ１１の回転方向順に，減湿区域１１ａ，再生区域１１ｂ，パージ区域１１ｃの３つの空気の通過域が区画形成されている。そしてチャンバ１２の外側端面には，これら各区域に対応して，ダクトなどに接続するための減湿出口１２ａ，再生入口１２ｂ，パージ出口１２ｃが形成されている。なおチャンバ１３の外方端面にも，前記３つの区域に対応して減湿入口１３ａ，再生出口１３ｂ，パージ入口１３ｃが各々形成されている。
【００２０】
なおロータ１１には，シリカゲルにＡｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛）を若干量添加したものを母材に含浸させたものを使用している。すなわち，例えばハニカム状繊維紙やセラミックの焼成体の細かい繊維に，シリカゲルを主体としてＡｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛）を少し混ぜた金属珪酸塩を含浸させ，繊維の周りに当該金属珪酸塩をびっしりと張り付けたものを使用することができる。またロータ１１の厚みは４００ｍｍであり，またロータ１１の回転速度は，４回転／時に設定されている。
【００２１】
前記したように，１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１のパージ空気と混合された空気は，外気処理ファン３によって，前記１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の減湿区域１１ａを通って，例えば，露点温度が−３５℃まで減湿されるようになっている。
【００２２】
１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の減湿区域１１ａを通過した空気は，処理ファン４に導かれ，プレクーラ５によって冷却された後，分流されてその一部は，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１のパージ区域２１ｃに導かれ，その後，後述のように，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の再生区域３１ｂを通過した空気と混合されて，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂに導かれるようになっている。分流された空気の他の一部は，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の減湿区域２１ａに導かれる。
【００２３】
２段目の乾式減湿装置２０は，１段目の乾式減湿装置１０と基本的に同一の構成を有し，ロータ２１の端面は，ロータ２１の回転方向順に，処理区域である減湿区域２１ａ，再生区域２１ｂ，パージ区域２１ｃの３つの空気通過区域に区画されている。この２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の減湿区域２１ａを通過した空気は，例えば，その露点温度が−７５℃の低露点の空気にまで減湿されるようになっている。
【００２４】
２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の減湿区域２１ａを通過した空気は，その後，処理ファン６に導かれ，プレクーラ７によって冷却された後，ロータ２１の上流側で分流されて，その一部は，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１のパージ区域３１ｃに導かれるようになっている。分流された空気の他の一部は，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａに導かれるようになっている。
【００２５】
３段目の乾式減湿装置３０は，１段目の乾式減湿装置１０，２段目の乾式減湿装置２０と基本的に同一の構成を有し，ロータ３１の端面は，ロータ３１の回転方向順に，処理区域である減湿区域３１ａ，再生区域３１ｂ，パージ区域３１ｃの３つの空気通過区域に区画されている。この３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気は，例えば，その露点温度が−９０℃〜−１１０℃の超低露点にまで減湿されるようになっている。
【００２６】
３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気は，必要に応じて加熱コイル（図示せず）によって加熱したり，あるいは冷却コイル（図示せず）によって冷却するなどして所期の温度に設定された後，給気ダクト８を通じて給気ＳＡとして，保管庫Ｓに搬送される。
【００２７】
前記プレクーラ７によって冷却された後ロータ３１の上流側で分流されて，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１のパージ区域３１ｃに導入された空気は，ロータ３１の冷却を行った後，再生ヒータ４１で加熱された後，再生ファン４２によりロータ３１の再生区域３１ｂに導かれ，これによってロータ３１の再生が行われるようになっている。
【００２８】
３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の再生区域３１ｂを通過した空気は，低湿かつ高温であるため，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生に利用することができる。本実施の形態では，２段目の再生ヒータ４４によってさらに加熱されて昇温されるが，前記したように再生区域３１ｂを通過した空気は，低湿かつ高温であるため，この再生ヒータ４４の容量は小さくて済む。
【００２９】
一方，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１のパージ区域２１ｃに導かれた空気は，ロータ２１の冷却を行った後，前記再生ヒータ４４によって昇温された空気と混合されて，再生ファン４５によって２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂに導かれて，ロータ２１の再生に利用されるようになっている。このように，２段目の再生ヒータ４４の容量が小さくできると共に，再生に用いる空気の湿度が，従前の２段式の場合よりも低くできるため，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の能力は，従来よりも向上している。
【００３０】
２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂを通過して出口からでた空気は，再生ヒータ４６で再度加熱され，再生ファン４７によって１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の再生区域１１ｂに導かれ，ロータ１１の再生に用いられ，その後排気ＥＡとして排出される。一方既述したロータ１１のパージ区域１１ｃを通過したパージ空気は，出口温度が比較的低温で低湿度の空気であるため，パージダクト４８を通じて，外気処理クーラ２の一部を使って再度冷却されて，外気ＯＡと混合されて処理用の空気として用いられる。なお図１におけるＤ1〜Ｄ4は，風量を調節するためにダクト中に適宜介装されたダンパである。
【００３１】
なお保管庫Ｓからの還気ＲＡ1，ＲＡ2，ＲＡ3は，各々対応する還気ダクト５１，５２，５３によって，それぞれ外気処理クーラ２の上流側で導入外気ＯＡと混合されたり，１段目の乾式減湿装置１０の減湿区域１１ａで減湿された空気と混合されたり，さらに２段目の乾式減湿装置２０の減湿区域２１ａで減湿された空気と混合されて，各ロータ１１，２１，３１の減湿区域へと導入自在である。これらは，ダンパＤ5，Ｄ6，Ｄ7の開閉によって選択されるようになっている。
【００３２】
本実施の形態にかかる清浄空気供給システムは，以上のように構成されており，既述したように，外気処理クーラ２によって冷却減湿された後の空気は１段目の乾式減湿装置１０の減湿区域１１ａで減湿され，例えば−３５℃まで露点温度が下げられる。次いでプレクーラ５によって冷却減湿された後，今度は２段目の乾式減湿装置２０の減湿区域２１ａによってさらに減湿され，例えば−７５℃までその露点温度が下げられる。そしてプレクーラ７によって再度冷却減湿された後，さらに３段目の乾式減湿装置３０の減湿区域３１ａによって，露点温度が−９０℃〜−１１０℃までさらに下げられる。このように超低露点にまで露点温度が下げられた空気は，その後必要に応じて加熱，冷却処理によって温度が調整された後，保管庫Ｓに給気ＳＡとして供給される。
【００３３】
そして前記実施の形態にかかる清浄空気供給システムを実際に稼働させた際の清浄化能力，すなわちガス状の不純物の除去能力と減湿能力についての実験結果を図３の表に示す。この表において，「仕様値」とは，保管庫Ｓに求められる値をいい，露点温度は−１００℃未満，有機ガス成分，無機ガス成分については，各々１ｐｐｂ未満とした。有機ガス成分は有機ガス成分の合計（ＴＨＣ）を示し，「トルエン換算値」とは，測定装置の基準となる値をトルエンとしていることを意味する。また「ＢＬＫ Ｌｅｖｅｌ」とは，たとえば純粋な窒素ガスなどを通した場合に測定装置で測定される値と同等という意味であり，実際に使用した測定装置の実質的な測定下限である。無機ガス成分は，代表となるもののみを測定している。但し，実際には他の無機ガス成分も存在するが，外気ＯＡに含まれる濃度は低く，無視できる程度であるとした。
【００３４】
この表からわかるように，まず減湿能力についていえば，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１を出たときの露点温度は−１１４℃であり，これまで不可能とされていたロータを用いた乾式減湿装置における−８０℃を大きく下まわっている。なお，各乾式減湿装置１０，２０，３０の出入口の温度は次の通りである。
１段目の乾式装置１０の入口温度→５℃，同じく出口温度→２３℃
２段目の乾式装置２０の入口温度→５℃，同じく出口温度→７℃
３段目の乾式装置３０の入口温度→５℃，同じく出口温度→６℃
また再生入口温度については，いずれも１２０℃である。
【００３５】
そして有機ガス成分については，０．２ｐｐｂであり，使用した測定装置の測定下限であった。また無機ガス成分についてみても，いずれも０．１ｐｐｂ以下であり，きわめて高い除去能力が確認できた。したがって一般的にクリーンドライエアと呼ばれる値，露点温度が−１００℃，ないし−１１０℃で，ガス状不純物濃度が１ｐｐｂ以下の値をいずれもクリアしていることがわかる。そのうえ触媒やケミカルフィルタ等は使用しておらず，継続して清浄化空気を製造することが可能である。
【００３６】
しかも従来のように，圧縮機や高価な触媒等は使用しておらず，その点でもコストが低廉化されている。発明者らの試算によれば，既述した従来技術による同レベルの清浄度，低露点の空気の製造コストの約１／３以下の，０．５円／ｍ３以下にランニングコストを抑えることが可能である。
【００３７】
しかも本実施の形態においては，２段目のロータ２１，３段目のロータ３１を通過する前に分流して各々パージ区域２１ｃ，３１ｃに導入し，その後３段目のロータ３１を通過した空気と混合して２段目のロータ２１の再生区域１ｂに導入したり，あるいは３段目のロータ３１の再生区域３１ｂに導入するようにしたので，ロータ通過の際に風道がロータを通る回数が少なく，その分圧力損失を抑えている。そのため，各再生区域２１ｂ，３１ｂの入口で正圧状態を実現することができる。
【００３８】
例えば図４に示したように，３段目のロータ３１の減湿区域３１を通過した後に分流してパージ区域３１ｃに導入し，その後再生ヒータ４１で加熱した場合と比較すると次のような結果が得られる。いま，ロータ３１の圧力損失を，減湿区域３１ａで４５０Ｐａ，再生区域３１ｂで５００Ｐａ，パージ区域３１ｃで３５０Ｐａとし，処理ファン６によって送風されてプレクーラ７を通過した時点での処理空気の圧力を５５０Ｐａとした場合，図４に示した系統では，減湿区域３１ａを通過した時点で圧力が１００Ｐａとなってしまい，その後パージ区域３１ｃを通過した時点で−２５０Ｐａとなってしまい，再生区域３１ｂの入口で負圧になってしまう。負圧だと外部から水分が侵入して混入するおそれがあり，超低露点が得られないおそれがある。
【００３９】
なお図４のように，減湿区域３１ａを通過した空気をパージ区域３１ｃに導入する系統を使用して再生区域３１ｂの入口で正圧を保つには，減湿区域３１ａを通過した空気の一部をさらに分流してそのまま再生区域３１ｂに導入するようにすればよいが，そうすると減湿区域３１ａを通過した超低露点の空気をさらに，再生に回すことになるので，風量をより多くしなければならず，結果としてエネルギ消費が多くなり実用的ではない。
【００４０】
この点本実施の形態によれば，図５にも示したように減湿区域３１ａに導入する前に分流されて，パージ区域３１ｃに導入するようにしているので，パージ区域３１ｃを通過した時点では，２００Ｐａと依然として正圧を保っている。したがって，外部から水分がロータ３１内に侵入するおそれがなく，超低露点を好適に得ることが可能になっている。
【００４１】
その他適宜保管庫Ｓからの還気を処理空気に混合させて使用することができるので，この点からも省エネルギ効果が得られる。また吸着した有機ガス成分については，低沸点のものは，再生側で離脱してそのまま排気として排出されるので，清浄化能力については，影響がない。また高沸点のものについては，仮に離脱しないものがあったとしても，高沸点の有機ガスは非常に濃度が低いため，ロータの寿命よりも早く破瓜することはなく，実用上問題はない。
【００４２】
次に他の実施の形態にかかる清浄空気の供給システムについて図６に基づいて説明する。なお図中，前記実施の形態と同一符号で示される装置等は同一の装置等を示している。この供給システムでは，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気の一部を再生用のヒータ４１で加熱した後，ロータ３１の再生区域３１ｂに導くと共に，ロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気の他の一部をパージ区域３１ｃに導き，両区域を通過した空気を混合してヒータ４４で加熱した後，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂに導入するようにしたものである。また２段目のロータ２１のパージ区域２１ｃには，減湿区域２１ａを通過した空気の一部が導入されるようになっている。
【００４３】
かかる構成のシステムでは，前出の実施の形態にかかるシステムよりもエネルギを多く必要とするが，３段目のロータ３１の再生に３段目のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した最も清浄な空気を利用しているため，より清浄度の高い空気が得られる。また発明者らの試算によれば，この図６のシステムによっても，０．５円／ｍ３以下の価格で有機ガス成分濃度が１ｐｐｂ以下の清浄度を有する乾燥空気を保管庫Ｓに供給することが可能である。
【００４４】
なお前記実施の形態では，各段における乾式減湿装置１０，２０，３０は，基本的に同一構成のものを使用したが，第１段目の乾式減湿装置１０については，格別第２段，第３段の乾式減湿装置２０，３０と同一のものを使用する必要はない。なお仮にロータを出た空気に粒子成分が含まれていたとしても，例えば３段目のロータ３１の出口側にＵＬＰＡフィルタを設置することで，これら粒子を除去できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば，省エネルギの下で有機ガス成分濃度が１ｐｐｂ以下の清浄な空気を製造することができ，その結果ランニングコストも大きく低廉化させることが可能である。また高価な触媒等も不要である。また乾式減湿装置のロータを正圧に保つことができるので，外部から水分が侵入するおそれはなく，好適に清浄なかつ超低露点の空気を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる清浄空気供給システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１の清浄空気供給システムに用いた１段目の乾式減湿装置のロータ部分の斜視図である。
【図３】図１の清浄空気供給システムを稼働させたときの各段の乾式減湿装置の出口空気の露点温度及びガス成分濃度の測定値を示した図表である。
【図４】ロータの減湿区域を通過させて分流する系統における各点での圧力損失を示す説明図である。
【図５】図１のシステムにおける３段目の乾式減湿装置の周辺の各点での圧力損失を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる清浄空気供給システムの構成の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 乾式減湿装置（１段目）
１１ ロータ
１１ａ 減湿区域
１１ｂ 再生区域
１１ｃ パージ区域
２０ 乾式減湿装置（２段目）
２１ ロータ
２１ａ 減湿区域
２１ｂ 再生区域
２１ｃ パージ区域
３０ 乾式減湿装置（３段目）
３１ ロータ
３１ａ 減湿区域
３１ｂ 再生区域
３１ｃ パージ区域
Ｄ1〜Ｄ7 ダンパ
Ｓ 保管庫
【発明の属する技術分野】
本発明は，清浄空気を製造する方法，並びに前記清浄空気を目的室に供給する供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体デバイスの製造プロセスにおいては，高集積化が進むにつれてクリーンルーム中のガス状不純物による汚染が問題となっている。そのためたとえば高純度の窒素ガスを，製造装置の中のチャンバ内やウエハの保管庫に常時供給することが行われている。
しかしながら窒素ガスは高価であるため，大量に必要とする場所では実用上問題があり，また作業者の安全面からも好ましくない。
そのため最近では，高純度の窒素ガスに代えて，ガス状不純物が殆どないいわゆるケミカルフリーの乾燥空気を用いることが提案されている（「ウルトラクリーンテクノロジー」第１０巻１号（１９９８年２月発行））。
【０００３】
ここで提案されている技術は，たとえばシリカゲルやアルミナを吸着塔に充填し，該吸着塔内に処理空気を通過させて室温レベルでＨ２ＯやＣＯ２を除去すると共に，Ｐｔ（プラチナ）やＰｄ（パラジウム）を触媒として利用してガス状のケミカル不純物を除去する方法，−５０℃程度に冷却した吸着剤（ゼオライトやアルミナ，活性炭）に処理空気中のケミカル成分を吸着させる方法，処理空気を圧縮して触媒塔でケミカル不純物を除去した後，吸着塔において水分やＣＯ２を除去する方法などである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら触媒として使用するＰｔやＰｄは高価であり，また別途触媒塔を必要としているので設備的にも好ましくない。また低温吸着法では，吸着剤を常にそのような低温に維持しなければならず，消費エネルギが多く，また設備も大がかりなものとなって好ましくない。さらに処理空気を圧縮する方法についても，圧縮空気自体の製造に別途専用の機器等を要し，当然のことながら，圧縮空気自体の製造コストもかかってしまう。その結果，前記従来の技術では，ランニングコストが１．５円／ｍ３以上必要となり，満足できるものではなかったのである。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり，前記した乾燥した清浄空気を製造するにあたり，消費エネルギが少なく，その結果ランニングコストも低廉な清浄空気の製造方法及び清浄空気の供給システムを提供して，前記課題の解決を図ることをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため，請求項１によれば，処理空気中の有機ガス成分を低減して清浄空気を製造する方法において，回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続し，前記３段直列の乾式減湿装置のうち，少なくとも２段目，３段目の乾式減湿装置におけるロータはシリカゲルを主体とし，アルミニウム，亜鉛を添加した金属珪酸塩を有するものであり，１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，前記２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気をさらに３段目の乾式減湿装置で減湿処理して清浄化することを特徴とする，清浄空気製造方法が提供される。
【０００７】
また清浄空気を目的室に供給するシステムとして，請求項２に記載したように，シリカゲル又は金属珪酸塩を有する回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を３段目の乾式減湿装置で減湿処理するように構成され，前記２段目及び３段目の乾式減湿装置は，前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が，減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて，ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され，前記１段目の乾式減湿装置で減湿された空気が分流されてその一部が前記２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合された後，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，当該減湿区域を通過した空気が，前記目的室に導入されるように構成されたことを特徴とする，清浄空気供給システムが提案される。
【０００８】
かかるシステムにおいて，請求項３のように，前記目的室からの還気の一部が，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成してもよい。
【０００９】
また請求項４のように，前記目的室からの還気の一部が，前記１段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合するように構成してもよい。
【００１０】
また処理空気中の有機ガス成分を低減した清浄空気を目的室に供給する他のシステムとして，請求項５に記載したように，回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を３段目の乾式減湿装置で減湿処理するように構成され，前記３段直列の乾式減湿装置のうち，少なくとも２段目，３段目の乾式減湿装置におけるロータはシリカゲルを主体とし，アルミニウム，亜鉛を添加した金属珪酸塩を有するものであり，前記２段目及び３段目の乾式減湿装置は，前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が，減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて，ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され，前記２段目の乾式減湿装置で減湿された空気が分流されてその一部が前記２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合された後，前記１段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入され，他の一部が再生ヒータによって加熱された後，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されると共に，当該パージ区域及び再生区域を通過した空気は，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部が前記目的室に導入されるように構成されたことを特徴とする，清浄空気供給システムが提供される。
【００１１】
この場合，請求項６に記載したように，前記目的室からの還気の一部が，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成したり，請求項７に記載したように，前記目的室からの還気の一部が，前記１段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成してもよい。
【００１２】
発明者らの知見によれば，まず乾式減湿装置を３段に直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿処理させた空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，さらにその後３段目の乾式減湿装置で減湿処理すれば，−８０℃以下の超低露点の空気を製造することが可能である。そして処理空気中に含まれる有機ガス成分について調べてみても，シリカゲル又は金属珪酸塩を有するロータを処理空気が通過する際に，該処理空気中に含まれる有機ガス成分が漸次これらシリカゲルや金属珪酸に吸着除去されて低減していき，最終段の３段目の乾式減湿装置の出口では，１ｐｐｂ以下にすることが可能であることがわかった。
【００１３】
ロータに備える吸着剤は，シリカゲル又は金属珪酸塩である。この種の乾式減湿装置には，金属珪酸塩のうちのゼオライトが添加されたものもあるが，ゼオライトは再生温度が高くまた細孔径がそろっているため，すべての有機ガス成分を除去するにはあまり適当ではない。したがって，本発明に適した金属珪酸塩としては，シリカゲルを主体とした金属珪酸塩が挙げられる。但し，塩化リチウムは，有機ガス成分を除去することができないため，本発明には適用しづらい。
【００１４】
しかも前記請求項２のシステムによれば，単に３段の乾式減湿装置を直列に接続しただけではなく，１段目の乾式減湿装置で減湿された空気を分流してその一部を，２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入すると共に，当該パージ区域を通過した空気を，３段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合して２段目の乾式減湿装置のロータの再生区域に導入し，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成されているので，再生空気を加熱するためのヒータの容量を小さくすることができる。そのうえ２段目の乾式減湿装置のロータの再生に使用する空気の湿度は，従来よりも低くなっているので，２段目の乾式減湿装置のロータ自体の能力が向上している。したがってこの点からも低露点でかつ清浄な空気を省エネルギの下で製造することが可能である。
【００１５】
また２段目，３段目の各乾式減湿装置の再生区域の入口においては，各段のロータを通過する前に分流してパージ区域を通過した空気をそのまま混合したり（２段目の乾式減湿装置），再生区域に導入したり（３段目の乾式減湿装置）しているので，ロータ通過の際の圧力損失を最低限に抑えることができる。そのため，後述の実施の形態でも説明するが，再生区域の入口で正圧状態を実現することができる。したがって，２段目，３段目の各乾式減湿装置のロータ内に他からの水分の侵入を防止して，好適な再生を実施することができ，また不純物吸着能力並びに減湿能力の低下を防止することができる。
【００１６】
また請求項５によれば，３段目の乾式減湿装置のロータの再生区域に，３段目の乾式減湿装置のロータの減湿区域を出たもっとも清浄な空気を利用しているため，より清浄度の高い空気が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は，本実施の形態にかかる清浄空気供給システムの系統の概略を示しており，このシステムは，有機ガス成分濃度が１ｐｐｂ以下でかつ−８０℃以下の超低露点の清浄化空気を製造して，たとえば半導体ウエハの保管庫Ｓに供給するシステムとして構成されている。
【００１８】
原料空気としての外気ＯＡは処理系統ダクト１に導かれ，まず外気処理クーラ２によって冷却減湿される。冷却減湿された空気はその後，この外気処理クーラ２で冷却された，１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１のパージ区域１１ｃを通過したパージ空気と混合される。
【００１９】
１段目の乾式減湿装置１０は，図２に示したように，回転するロータ１１の両端面にチャンバ１２，１３が配置された構成を有している。各チャンバ１２，１３は，内部に３つの仕切板１４，１４，１４が放射状に配置されており，チャンバ１２，１３内の空間を３つに仕切っている。これに対応して，ロータ１１の端面には，図２中の細矢印に示したロータ１１の回転方向順に，減湿区域１１ａ，再生区域１１ｂ，パージ区域１１ｃの３つの空気の通過域が区画形成されている。そしてチャンバ１２の外側端面には，これら各区域に対応して，ダクトなどに接続するための減湿出口１２ａ，再生入口１２ｂ，パージ出口１２ｃが形成されている。なおチャンバ１３の外方端面にも，前記３つの区域に対応して減湿入口１３ａ，再生出口１３ｂ，パージ入口１３ｃが各々形成されている。
【００２０】
なおロータ１１には，シリカゲルにＡｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛）を若干量添加したものを母材に含浸させたものを使用している。すなわち，例えばハニカム状繊維紙やセラミックの焼成体の細かい繊維に，シリカゲルを主体としてＡｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛）を少し混ぜた金属珪酸塩を含浸させ，繊維の周りに当該金属珪酸塩をびっしりと張り付けたものを使用することができる。またロータ１１の厚みは４００ｍｍであり，またロータ１１の回転速度は，４回転／時に設定されている。
【００２１】
前記したように，１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１のパージ空気と混合された空気は，外気処理ファン３によって，前記１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の減湿区域１１ａを通って，例えば，露点温度が−３５℃まで減湿されるようになっている。
【００２２】
１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の減湿区域１１ａを通過した空気は，処理ファン４に導かれ，プレクーラ５によって冷却された後，分流されてその一部は，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１のパージ区域２１ｃに導かれ，その後，後述のように，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の再生区域３１ｂを通過した空気と混合されて，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂに導かれるようになっている。分流された空気の他の一部は，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の減湿区域２１ａに導かれる。
【００２３】
２段目の乾式減湿装置２０は，１段目の乾式減湿装置１０と基本的に同一の構成を有し，ロータ２１の端面は，ロータ２１の回転方向順に，処理区域である減湿区域２１ａ，再生区域２１ｂ，パージ区域２１ｃの３つの空気通過区域に区画されている。この２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の減湿区域２１ａを通過した空気は，例えば，その露点温度が−７５℃の低露点の空気にまで減湿されるようになっている。
【００２４】
２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の減湿区域２１ａを通過した空気は，その後，処理ファン６に導かれ，プレクーラ７によって冷却された後，ロータ２１の上流側で分流されて，その一部は，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１のパージ区域３１ｃに導かれるようになっている。分流された空気の他の一部は，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａに導かれるようになっている。
【００２５】
３段目の乾式減湿装置３０は，１段目の乾式減湿装置１０，２段目の乾式減湿装置２０と基本的に同一の構成を有し，ロータ３１の端面は，ロータ３１の回転方向順に，処理区域である減湿区域３１ａ，再生区域３１ｂ，パージ区域３１ｃの３つの空気通過区域に区画されている。この３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気は，例えば，その露点温度が−９０℃〜−１１０℃の超低露点にまで減湿されるようになっている。
【００２６】
３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気は，必要に応じて加熱コイル（図示せず）によって加熱したり，あるいは冷却コイル（図示せず）によって冷却するなどして所期の温度に設定された後，給気ダクト８を通じて給気ＳＡとして，保管庫Ｓに搬送される。
【００２７】
前記プレクーラ７によって冷却された後ロータ３１の上流側で分流されて，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１のパージ区域３１ｃに導入された空気は，ロータ３１の冷却を行った後，再生ヒータ４１で加熱された後，再生ファン４２によりロータ３１の再生区域３１ｂに導かれ，これによってロータ３１の再生が行われるようになっている。
【００２８】
３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の再生区域３１ｂを通過した空気は，低湿かつ高温であるため，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生に利用することができる。本実施の形態では，２段目の再生ヒータ４４によってさらに加熱されて昇温されるが，前記したように再生区域３１ｂを通過した空気は，低湿かつ高温であるため，この再生ヒータ４４の容量は小さくて済む。
【００２９】
一方，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１のパージ区域２１ｃに導かれた空気は，ロータ２１の冷却を行った後，前記再生ヒータ４４によって昇温された空気と混合されて，再生ファン４５によって２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂに導かれて，ロータ２１の再生に利用されるようになっている。このように，２段目の再生ヒータ４４の容量が小さくできると共に，再生に用いる空気の湿度が，従前の２段式の場合よりも低くできるため，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の能力は，従来よりも向上している。
【００３０】
２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂを通過して出口からでた空気は，再生ヒータ４６で再度加熱され，再生ファン４７によって１段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の再生区域１１ｂに導かれ，ロータ１１の再生に用いられ，その後排気ＥＡとして排出される。一方既述したロータ１１のパージ区域１１ｃを通過したパージ空気は，出口温度が比較的低温で低湿度の空気であるため，パージダクト４８を通じて，外気処理クーラ２の一部を使って再度冷却されて，外気ＯＡと混合されて処理用の空気として用いられる。なお図１におけるＤ1〜Ｄ4は，風量を調節するためにダクト中に適宜介装されたダンパである。
【００３１】
なお保管庫Ｓからの還気ＲＡ1，ＲＡ2，ＲＡ3は，各々対応する還気ダクト５１，５２，５３によって，それぞれ外気処理クーラ２の上流側で導入外気ＯＡと混合されたり，１段目の乾式減湿装置１０の減湿区域１１ａで減湿された空気と混合されたり，さらに２段目の乾式減湿装置２０の減湿区域２１ａで減湿された空気と混合されて，各ロータ１１，２１，３１の減湿区域へと導入自在である。これらは，ダンパＤ5，Ｄ6，Ｄ7の開閉によって選択されるようになっている。
【００３２】
本実施の形態にかかる清浄空気供給システムは，以上のように構成されており，既述したように，外気処理クーラ２によって冷却減湿された後の空気は１段目の乾式減湿装置１０の減湿区域１１ａで減湿され，例えば−３５℃まで露点温度が下げられる。次いでプレクーラ５によって冷却減湿された後，今度は２段目の乾式減湿装置２０の減湿区域２１ａによってさらに減湿され，例えば−７５℃までその露点温度が下げられる。そしてプレクーラ７によって再度冷却減湿された後，さらに３段目の乾式減湿装置３０の減湿区域３１ａによって，露点温度が−９０℃〜−１１０℃までさらに下げられる。このように超低露点にまで露点温度が下げられた空気は，その後必要に応じて加熱，冷却処理によって温度が調整された後，保管庫Ｓに給気ＳＡとして供給される。
【００３３】
そして前記実施の形態にかかる清浄空気供給システムを実際に稼働させた際の清浄化能力，すなわちガス状の不純物の除去能力と減湿能力についての実験結果を図３の表に示す。この表において，「仕様値」とは，保管庫Ｓに求められる値をいい，露点温度は−１００℃未満，有機ガス成分，無機ガス成分については，各々１ｐｐｂ未満とした。有機ガス成分は有機ガス成分の合計（ＴＨＣ）を示し，「トルエン換算値」とは，測定装置の基準となる値をトルエンとしていることを意味する。また「ＢＬＫ Ｌｅｖｅｌ」とは，たとえば純粋な窒素ガスなどを通した場合に測定装置で測定される値と同等という意味であり，実際に使用した測定装置の実質的な測定下限である。無機ガス成分は，代表となるもののみを測定している。但し，実際には他の無機ガス成分も存在するが，外気ＯＡに含まれる濃度は低く，無視できる程度であるとした。
【００３４】
この表からわかるように，まず減湿能力についていえば，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１を出たときの露点温度は−１１４℃であり，これまで不可能とされていたロータを用いた乾式減湿装置における−８０℃を大きく下まわっている。なお，各乾式減湿装置１０，２０，３０の出入口の温度は次の通りである。
１段目の乾式装置１０の入口温度→５℃，同じく出口温度→２３℃
２段目の乾式装置２０の入口温度→５℃，同じく出口温度→７℃
３段目の乾式装置３０の入口温度→５℃，同じく出口温度→６℃
また再生入口温度については，いずれも１２０℃である。
【００３５】
そして有機ガス成分については，０．２ｐｐｂであり，使用した測定装置の測定下限であった。また無機ガス成分についてみても，いずれも０．１ｐｐｂ以下であり，きわめて高い除去能力が確認できた。したがって一般的にクリーンドライエアと呼ばれる値，露点温度が−１００℃，ないし−１１０℃で，ガス状不純物濃度が１ｐｐｂ以下の値をいずれもクリアしていることがわかる。そのうえ触媒やケミカルフィルタ等は使用しておらず，継続して清浄化空気を製造することが可能である。
【００３６】
しかも従来のように，圧縮機や高価な触媒等は使用しておらず，その点でもコストが低廉化されている。発明者らの試算によれば，既述した従来技術による同レベルの清浄度，低露点の空気の製造コストの約１／３以下の，０．５円／ｍ３以下にランニングコストを抑えることが可能である。
【００３７】
しかも本実施の形態においては，２段目のロータ２１，３段目のロータ３１を通過する前に分流して各々パージ区域２１ｃ，３１ｃに導入し，その後３段目のロータ３１を通過した空気と混合して２段目のロータ２１の再生区域１ｂに導入したり，あるいは３段目のロータ３１の再生区域３１ｂに導入するようにしたので，ロータ通過の際に風道がロータを通る回数が少なく，その分圧力損失を抑えている。そのため，各再生区域２１ｂ，３１ｂの入口で正圧状態を実現することができる。
【００３８】
例えば図４に示したように，３段目のロータ３１の減湿区域３１を通過した後に分流してパージ区域３１ｃに導入し，その後再生ヒータ４１で加熱した場合と比較すると次のような結果が得られる。いま，ロータ３１の圧力損失を，減湿区域３１ａで４５０Ｐａ，再生区域３１ｂで５００Ｐａ，パージ区域３１ｃで３５０Ｐａとし，処理ファン６によって送風されてプレクーラ７を通過した時点での処理空気の圧力を５５０Ｐａとした場合，図４に示した系統では，減湿区域３１ａを通過した時点で圧力が１００Ｐａとなってしまい，その後パージ区域３１ｃを通過した時点で−２５０Ｐａとなってしまい，再生区域３１ｂの入口で負圧になってしまう。負圧だと外部から水分が侵入して混入するおそれがあり，超低露点が得られないおそれがある。
【００３９】
なお図４のように，減湿区域３１ａを通過した空気をパージ区域３１ｃに導入する系統を使用して再生区域３１ｂの入口で正圧を保つには，減湿区域３１ａを通過した空気の一部をさらに分流してそのまま再生区域３１ｂに導入するようにすればよいが，そうすると減湿区域３１ａを通過した超低露点の空気をさらに，再生に回すことになるので，風量をより多くしなければならず，結果としてエネルギ消費が多くなり実用的ではない。
【００４０】
この点本実施の形態によれば，図５にも示したように減湿区域３１ａに導入する前に分流されて，パージ区域３１ｃに導入するようにしているので，パージ区域３１ｃを通過した時点では，２００Ｐａと依然として正圧を保っている。したがって，外部から水分がロータ３１内に侵入するおそれがなく，超低露点を好適に得ることが可能になっている。
【００４１】
その他適宜保管庫Ｓからの還気を処理空気に混合させて使用することができるので，この点からも省エネルギ効果が得られる。また吸着した有機ガス成分については，低沸点のものは，再生側で離脱してそのまま排気として排出されるので，清浄化能力については，影響がない。また高沸点のものについては，仮に離脱しないものがあったとしても，高沸点の有機ガスは非常に濃度が低いため，ロータの寿命よりも早く破瓜することはなく，実用上問題はない。
【００４２】
次に他の実施の形態にかかる清浄空気の供給システムについて図６に基づいて説明する。なお図中，前記実施の形態と同一符号で示される装置等は同一の装置等を示している。この供給システムでは，３段目の乾式減湿装置３０のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気の一部を再生用のヒータ４１で加熱した後，ロータ３１の再生区域３１ｂに導くと共に，ロータ３１の減湿区域３１ａを通過した空気の他の一部をパージ区域３１ｃに導き，両区域を通過した空気を混合してヒータ４４で加熱した後，２段目の乾式減湿装置２０のロータ２１の再生区域２１ｂに導入するようにしたものである。また２段目のロータ２１のパージ区域２１ｃには，減湿区域２１ａを通過した空気の一部が導入されるようになっている。
【００４３】
かかる構成のシステムでは，前出の実施の形態にかかるシステムよりもエネルギを多く必要とするが，３段目のロータ３１の再生に３段目のロータ３１の減湿区域３１ａを通過した最も清浄な空気を利用しているため，より清浄度の高い空気が得られる。また発明者らの試算によれば，この図６のシステムによっても，０．５円／ｍ３以下の価格で有機ガス成分濃度が１ｐｐｂ以下の清浄度を有する乾燥空気を保管庫Ｓに供給することが可能である。
【００４４】
なお前記実施の形態では，各段における乾式減湿装置１０，２０，３０は，基本的に同一構成のものを使用したが，第１段目の乾式減湿装置１０については，格別第２段，第３段の乾式減湿装置２０，３０と同一のものを使用する必要はない。なお仮にロータを出た空気に粒子成分が含まれていたとしても，例えば３段目のロータ３１の出口側にＵＬＰＡフィルタを設置することで，これら粒子を除去できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば，省エネルギの下で有機ガス成分濃度が１ｐｐｂ以下の清浄な空気を製造することができ，その結果ランニングコストも大きく低廉化させることが可能である。また高価な触媒等も不要である。また乾式減湿装置のロータを正圧に保つことができるので，外部から水分が侵入するおそれはなく，好適に清浄なかつ超低露点の空気を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる清浄空気供給システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１の清浄空気供給システムに用いた１段目の乾式減湿装置のロータ部分の斜視図である。
【図３】図１の清浄空気供給システムを稼働させたときの各段の乾式減湿装置の出口空気の露点温度及びガス成分濃度の測定値を示した図表である。
【図４】ロータの減湿区域を通過させて分流する系統における各点での圧力損失を示す説明図である。
【図５】図１のシステムにおける３段目の乾式減湿装置の周辺の各点での圧力損失を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる清浄空気供給システムの構成の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 乾式減湿装置（１段目）
１１ ロータ
１１ａ 減湿区域
１１ｂ 再生区域
１１ｃ パージ区域
２０ 乾式減湿装置（２段目）
２１ ロータ
２１ａ 減湿区域
２１ｂ 再生区域
２１ｃ パージ区域
３０ 乾式減湿装置（３段目）
３１ ロータ
３１ａ 減湿区域
３１ｂ 再生区域
３１ｃ パージ区域
Ｄ1〜Ｄ7 ダンパ
Ｓ 保管庫
Claims (7)
- 処理空気中の有機ガス成分を低減して清浄空気を製造する方法において，
回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続し，
前記３段直列の乾式減湿装置のうち，少なくとも２段目，３段目の乾式減湿装置におけるロータはシリカゲルを主体とし，アルミニウム，亜鉛を添加した金属珪酸塩を有するものであり，
１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，前記２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気をさらに３段目の乾式減湿装置で減湿処理して清浄化することを特徴とする，清浄空気製造方法。 - 清浄空気を目的室に供給するシステムであって，
・シリカゲル又は金属珪酸塩を有する回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を３段目の乾式減湿装置で減湿処理するように構成され，
・前記２段目及び３段目の乾式減湿装置は，前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が，減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて，ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され，
・前記１段目の乾式減湿装置で減湿された空気が分流されてその一部が前記２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合された後，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，
・前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入され，当該減湿区域を通過した空気が前記目的室に導入されるように構成されたことを特徴とする，清浄空気供給システム。 - 前記目的室からの還気の一部が，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成されたことを特徴とする，請求項２に記載の清浄空気供給システム。
- 前記目的室からの還気の一部が，前記１段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成されたことを特徴とする，請求項２に記載の清浄空気供給システム。
- 処理空気中の有機ガス成分を低減した清浄空気を目的室に供給するシステムであって，
・回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる乾式減湿装置を３段直列に系統接続して，１段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を２段目の乾式減湿装置で減湿処理し，２段目の乾式減湿装置で減湿処理した空気を３段目の乾式減湿装置で減湿処理するように構成され，
・前記３段直列の乾式減湿装置のうち，少なくとも２段目，３段目の乾式減湿装置におけるロータはシリカゲルを主体とし，アルミニウム，亜鉛を添加した金属珪酸塩を有するものであり，
・前記２段目及び３段目の乾式減湿装置は，前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が，減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて，ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され，
・前記２段目の乾式減湿装置で減湿された空気が分流されてその一部が前記２段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入されると共に，当該パージ区域を通過した空気は，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域を通過した空気と混合された後，前記１段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部は前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域に導入されるように構成され，
・前記３段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気が分流されてその一部が前記３段目の乾式減湿装置のパージ区域に導入され，他の一部が再生ヒータによって加熱された後，前記３段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されると共に，当該パージ区域及び再生区域を通過した空気は，前記２段目の乾式減湿装置の再生区域に導入されるように構成され，前記分流された空気の他の一部が前記目的室に導入されるように構成されたことを特徴とする，清浄空気供給システム。 - 前記目的室からの還気の一部が，前記２段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成されたことを特徴とする，請求項５に記載の清浄空気供給システム。
- 前記目的室からの還気の一部が，前記１段目の乾式減湿装置の減湿区域を通過した空気と，前記分流前に混合されるように構成されたことを特徴とする，請求項５に記載の清浄空気供給システム。
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