JPH0615254A - 純水の膜脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 純水中の溶存酸素の脱気性能を向上させるこ
とができる純水の膜脱気装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 純水の膜脱気装置では、脱気筒１２内に中空
糸状のガス分離膜１４が脱気筒１２の軸方向と同方向に
一定の間隔で複数設けられており、このガス分離膜１４
の両端部は、圧力調和室３４Ａを介して入口ノズル３０
と出口ノズル３２とへ連結されている。また、脱気筒１
２の外周部１２Ｃの真空ノズル２０は、パイプ４０によ
って真空ポンプ１８へ連結しており、外周部１２Ｃのガ
ス注入ノズル２８は、パイプ４２によって窒素ガス供給
ユニット２２へ連結している。従って、脱気筒１２内へ
窒素ガスを注入し脱気筒１２内の窒素及び酸素とガス分
離膜内の純水中の窒素及び酸素とのガス分圧の差によっ
て、ガス分離膜１４内を流れる純水中の溶存酸素は、ガ
ス分離膜１４を浸透して除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、純水中の溶存酸素濃度
を低くする純水の膜脱気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体の製造工程においては、半
導体を洗浄するために高純度の純水が使用されている。
これは純水中の溶存酸素濃度が高いと半導体シリコンウ
ェーハが純水中の溶存酸素により酸化され、シリコンウ
ェーハ上に自然酸化膜が形成され、シリコンウェーハに
欠陥が生じるためである。

【０００３】従って、半導体の製造工程においては、半
導体を洗浄する純水中の溶存酸素の除去が真空脱気塔装
置によって行われており、この真空脱気塔装置による純
水中の溶存酸素濃度は、１０〜３０μｇ／ｌ程度とされ
ている。しかしながら、この真空脱気塔装置の脱気塔の
高さは、１０ｍ以上となるため、屋内設置には不向きと
している。なお、この真空脱気塔装置は、純水中のバク
テリアの増殖を抑えることと有機物の分解除去とを主目
的とする場合に用いられる。

【０００４】また、他の純水の脱気装置としては、従来
から、シリコン及びテフロンのガス浸透性を利用したガ
ス分離膜を使用した膜脱気装置がある。この膜脱気装置
は、ガス分離膜の外側を真空状態とすることで、ガス分
離膜の内側の圧力に対してガス分離膜の外側を負圧状態
とする。これによって、ガス分離膜内の純水は浸透圧に
よってガス分離膜へ浸透され除去される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この膜
脱気装置による純水中の溶存酸素の脱気性能は、真空度
を７６０mmＨｇ近くに設定した場合でも、純水中の溶存
酸素濃度が１００μｇ／ｌ程度となるため、前述した真
空脱気塔装置に比べて純水中の溶存酸素の脱気性能が不
十分である。

【０００６】本発明は上記事実を考慮し、純水中の溶存
酸素の脱気性能を向上させることができる純水の膜脱気
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、純水中の溶存酸素をろ過するガス分離膜と、前記ガ
ス分離膜を内設する脱気筒と、この脱気筒に連結され前
記脱気筒内を真空にする真空ポンプと、を有する膜脱気
装置において、前記脱気筒に連結され真空となった前記
脱気筒内へ窒素ガスを注入する窒素ガス供給ユニットを
有することを特徴とする。

【０００８】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
に記載の純水の膜脱気装置において、前記ガス分離膜の
形状を複数の中空糸状としたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項３記載の本発明は、請求項１
又は請求項２に記載の純水の膜脱気装置において、前記
脱気筒が複数個直列に連結されたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１記載の本発明の純水の膜脱気装置で
は、ガス分離膜内の圧力に対して脱気筒内の圧力が負圧
となるように真空ポンプを駆動させるとともに脱気筒内
へ窒素ガス供給ユニットによって、窒素ガスを注入す
る。従って、ガス分離膜内を流れる被純水中の溶存酸素
は、脱気筒内の窒素及び酸素とガス分離膜内の純水中の
窒素及び酸素とのガス分圧の差によって、ガス分離膜を
浸透する。このため、従来の膜脱気装置に比べて、純水
中の溶存酸素をより多くガス分離膜の外側へ除去するこ
とができ、純水中の溶存酸素の脱気性能を向上させるこ
とができる。

【００１１】また、請求項２記載の本発明の純水の膜脱
気装置では、脱気筒内のガス分離膜の表面が窒素ガスに
多く接触するように、複数の中空糸状のガス分離膜を配
設している。従って、ガス分離膜内を流れる純水中の溶
存酸素を、大きなガス分圧作用によって、より多くガス
分離膜の外側へ除去することができ、純水中の溶存酸素
の脱気性能を、より向上させることができる。

【００１２】また、請求項３記載の本発明の純水の膜脱
気装置では、純水の膜脱気装置の脱気筒が複数個直列に
連結している。従って、ガス分離膜内を流れる純水中の
溶存酸素を、複数回のガス分圧作用によって、より多く
ガス分離膜の外側へ除去することができ、純水中の溶存
酸素の脱気性能を、より一層向上させることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の純水の脱酸素装置の第１実施例につ
いて図１及び図２に従って説明する。

【００１４】図１に示される如く、脱気筒１２は円筒形
の形状をしており、脱気筒１２内は密封されている。こ
の脱気筒１２の一方の端壁面１２Ａの略中央部には、入
口ノズル３０が設けられおり、この入口ノズル３０は、
純水が送流されるパイプ等の流入手段に連結される。ま
た、他方の端壁面１２Ｂの略中央部には、出口ノズル３
２が設けられており、この出口ノズル３２は純水が送流
されるパイプ等の流出手段に連結される。

【００１５】脱気筒１２内の端壁面１２Ａの内側には、
入口ノズル３０と連結する円筒形の圧力調和室３４が脱
気筒１２と同軸に設けられており、この圧力調和室３４
Ａは、分散して流れる純水を均等の圧力で純水中の溶存
酸素をろ過するガス分離膜１４内へ流出させる。また、
脱気筒１２内の他方の端壁面１２Ｂの内側には、端壁面
１２Ａの内側と同様に、出口ノズル３２と連結する円筒
形の圧力調和室（図示省略）が設けられている。

【００１６】脱気筒１２内には、中空糸状のガス分離膜
１４が脱気筒１２の軸方向と同方向に互いに平行に一定
の間隔で複数配設されており、このガス分離膜１４で、
ガス分離膜１４内を流れる純水中の溶存酸素がろ過され
る。これらのガス分離膜１４の一方の端部１４Ａは、圧
力調和室３４Ａへ連結しており、このガス分離膜１４の
他方の端部も同様に、圧力調和室（図示省略）へ連結さ
れている。

【００１７】脱気筒１２の外周部１２Ｃの端壁面１２Ｂ
近傍には、脱気筒１２内のガスを抽出する真空ノズル２
０が設けられており、この真空ノズル２０は、パイプ４
０によって真空ポンプ１８へ連結している。また、パイ
プ４０の中間部には、ガスエジェクタ１６が設けられて
おり、脱気筒１２内のガスは、真空ポンプ１８及びガス
エジェクタ１６によって脱気筒１２の外部へ抽出され負
圧の状態としている。

【００１８】外周部１２Ｃの端壁面１２Ａ近傍には、脱
気筒１２内へ窒素ガスを注入するガス注入ノズル２８が
設けられており、このガス注入ノズル２８は、パイプ４
２によって窒素ガス供給ユニット２２へ連結している。
また、パイプ４２の中間部には、調整弁２４が設けられ
ており、この調整弁２４の開閉によって窒素ガスが脱気
筒１２内へ注入される。さらに、調整弁２４とガス注入
ノズル２８との間には、流量計２６が設けられており、
この流量計２６によって窒素ガスの注入量が測れる。

【００１９】次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例の純水の膜脱気装置では、脱気筒１２内の圧力
が、複数の中空糸状のガス分離膜１４内の圧力に対し
て、常時負圧となるように真空ポンプ１８及びガスエジ
ェクタ１６を駆動させるとともに窒素ガス供給ユニット
２２より、流量計２６に基づいて調整弁２４を開き脱気
筒１２内へ所定量の窒素ガスを注入する。

【００２０】従って、複数の中空糸状のガス分離膜１４
内を流れる純水中の溶存酸素は、脱気筒１２内の窒素及
び酸素とガス分離膜１４内の純水中の窒素及び酸素との
ガス分圧の差によって、ガス分離膜１４を浸透する。こ
のため、従来の膜脱気装置に比べて、純水中の溶存酸素
をガス分離膜１４の外側へより多く除去することができ
る。

【００２１】従って、純水中の溶存酸素の脱気性能を、
従来の膜脱気装置の脱気性能に比べて、より向上させる
ことができる。

【００２２】例えば、図２に示される如く、純水中の溶
存酸素に対する脱気性能において、脱気筒１２内の真空
度を４０Ｔｏｒｒに設定した場合には、窒素ガスを使用
しない純水中の溶存酸素濃度（図２の破線）は、２００
〜３００μｇ／ｌ程度になっている。これに比べて、窒
素ガスを使用した純水中の溶存酸素濃度（図２の実線）
は、略１０μｇ／ｌ程度となっている。従って、純水中
の溶存酸素の脱気性能を向上させることができる。

【００２３】本発明の純水の膜脱気装置の第２実施例に
ついて図３に従って説明する。なお、第１実施例と同一
部材については、同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００２４】図３に示される如く、本実施例では、第１
実施例の純水の膜脱気装置において、複数個の脱気筒１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆを直列
に連結している。

【００２５】次に、本実施例の純水の膜脱気装置におけ
る配管について詳細に説明する。脱気筒１２Ａの近傍に
は、純水を送流する送水ポンプ５２が配設されており、
この送水ポンプ５２はパイプ５０によって脱気筒１２Ａ
の入口ノズル３０へ連結されている。

【００２６】脱気筒１２Ａの出口ノズル３２は、パイプ
４４によって脱気筒１２Ｂの入口ノズル３０へ連結して
いる。脱気筒１２Ｂの出口ノズル３２は、パイプ４４に
よって脱気筒１２Ｃの入口ノズル３０へ連結している。
以下、上記と同様に出口ノズル３２から入口ノズル３０
へパイプ４４によって連結しており、脱気筒１２Ｆの出
口ノズル３２は、処理された純水を送流するパイプ等の
流出手段へ連結される。

【００２７】真空ポンプ１８は、パイプ４６によって各
脱気筒１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２
Ｆの真空ノズル２０に連結している。また、パイプ４６
の中間部には、ガスエジェクタ１６が設けられており、
各脱気筒１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１
２Ｆ内のガスは、真空ポンプ１８及びガスエジェクタ１
６によって脱気筒１２の外部へ抽出されている。

【００２８】窒素ガス供給ユニット２２は、パイプ４８
によって各脱気筒１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１
２Ｅ、１２Ｆのガス注入ノズル２８に連結している。ま
た、パイプ４８の中間部には、調整弁２４が設けられて
おり、この調整弁２４の開閉によって窒素ガスが各脱気
筒１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ内
へ注入される。調整弁２４と各ガス注入ノズル２８との
間には、流量計２６が設けられており、この流量計２６
によって窒素ガスの注入量が測れている。

【００２９】次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例の純水の膜脱気装置では、第１実施例の純水の
膜脱気装置において、各脱気筒１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆが直列に連結している。従
って、各脱気筒１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２
Ｅ、１２Ｆを通過する純水中の溶存酸素は、この各脱気
筒１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ内
の窒素及び酸素とガス分離膜内の純水中の窒素及び酸素
とのガス分圧の差によって、段階的に複数回ガス分離膜
１４を浸透する。このため、純水中の溶存酸素を段階的
にガス分離膜の外側へより多く除去され、高純度の純水
とすることができる。

【００３０】これによって、本実施例の純水の膜脱気装
置における純水中の溶存酸素の脱気性能は、略１μｇ／
ｌ程度とすることができる。従って、脱気筒が複数個直
列に連結されたことによって、純水中の溶存酸素の脱気
性能を、より一層向上させることができる。

【００３１】なお、本実施例の純水の膜脱気装置におい
ては、純水中の溶存酸素をろ過するガス分離膜１４は、
直線で中空糸状の形状としたが、この直線に代えて、螺
旋状の他の形状とすることができ、また、ガス分離膜１
４は、中空糸状の形状としたが、この中空糸状に代え
て、管状及び平膜等の他の形状とすることもできる。ま
た、本実施例の純水の膜脱気装置においては、純水がガ
ス分離膜１４内で純水中の溶存酸素をろ過しながら所定
の位置へ送流される構造としたが、これに限らず純水が
ガス分離膜１４内を循環し、所定の位置へ送流される構
造としても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明の純水の膜脱気装置は、上記の構
成としたので、純水中の溶存酸素の脱気性能を向上させ
ることができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の純水の膜脱気装置を示す
ブロック図である。

【図２】純水の膜脱気装置の純水中の溶存酸素に対する
ガス分離膜数と溶存酸素濃度の関係を示すグラフであ
る。

【図３】本発明の第２実施例の純水の膜脱気装置が複数
連設した状態を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 純水の膜脱気装置 １２ 脱気筒 １４ ガス分離膜 １８ 真空ポンプ ２２ 窒素ガス供給ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純水中の溶存酸素をろ過するガス分離膜
   と、前記ガス分離膜を内設する脱気筒と、この脱気筒に
   連結され前記脱気筒内を真空にする真空ポンプと、を有
   する膜脱気装置において、前記脱気筒に連結され真空と
   なった前記脱気筒内へ窒素ガスを注入する窒素ガス供給
   ユニットを有することを特徴とする純水の膜脱気装置。
2. 【請求項２】 前記ガス分離膜の形状を複数の中空糸状
   としたことを特徴とする請求項１記載の純水の膜脱気装
   置。
3. 【請求項３】 前記脱気筒が複数個直列に連結されたこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の純水の膜脱
   気装置。