JPH0676340U - 窒素発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なく原料空気圧縮機、少なくとも２個のＴ
ＳＡ吸着塔、ＴＳＡフイルター、再生ガスヒーター、コ
ールドボックス、及び膨張タービンを竪型の塔を収容し
てなり、ＴＳＡ吸着塔には空気導入の上流側から少なく
ともアルミナ層、ＣＯ及びＨ₂酸化触媒層及びＣＯ₂及び
Ｈ₂Ｏに吸着用モレキュラーシーブ層が形成されている
高純度窒素発生装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体産業及びその他の産業で利用される、高純度窒素を発生する 装置でありオンサイトとして設置されるものに関する。

【０００２】

【従来技術及び従来技術の問題点】

最近半導体産業の発達は目覚ましく、導電線の距離がわずか１μという半導体 が製造できるようになった。半導体にゴミが付着すると短絡を起こし、これが不 良半導体の原因となった。

【０００３】 そのような事態を防ぐために半導体の表面を窒素で洗浄することが行われてい る。

【０００４】 このような窒素はガス製造会社から半導体製造メーカーにタンクローリ等で窒 素を運搬することも行なわれているが、これは運搬費が高くつく。

【０００５】 この欠点を克服するために半導体製造工場の附近又は隣接して窒素製造装置を 設けることであった。

【０００６】 従来の高純度窒素発生装置では、メンテナンスを必要とする機器が多く、広い メンテナンススペースを必要とした。その為に、竪型にできず平面上に設置せざ るを得ず広いスペースが必要であった。

【０００７】 上記のことにより、工場立地面積のせまいユーザーへは、高純度窒素発生装置 を据付ることができなかった。

【０００８】 従来では高温酸化触媒が充填されている一酸化炭素／水素除去塔で空気中のＣ ＯがＣＯ₂に、そしてＨ₂がＨ₂Ｏに転換されていた。従来技術では次いでアルミ ナとモレキュラーシーブが充填されている吸着塔においてその空気中のＣＯ₂及 び水分が除去された。従来技術では一酸化炭素／水素除去塔における高温酸化触 媒が装置の運転中に不活性になっていた。それがため従来の方法では装置を停止 して、高温酸化触媒を交換していた。その交換のため一酸化炭素／水素除去塔へ 作業員がアクセスする通路が必要となる。さらに従来の小型高純度窒素発生装置 は、二段に構成されていたとしても横並びであったので相当なスペースを取った 。例えば５００〜６００μｍ³/時の窒素生産量の装置で約５０ｍ^２のスペースが 必要であった。しかし半導体製造工場の近く又は隣接して５０ｍ²程度の設置ス ペースが存在しない場合がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案者は、小型高純度窒素発生装置の設置スペースを少なくするための鋭意 研究を行なった。その結果ＣＯ及びＨ₂酸化用触媒を水分吸着用のアルミナ及び ＣＯ₂及びＨ₂Ｏ吸着用のモレキュラーシーブの間に設置した。少なくとも２個使 用することによって、そのＣＯ／Ｈ₂酸化用触媒が失活せず交換の必要がなくな った。そのため、作業員が吸着塔にアクセスするための通路が必要なくなった。 さらに本考案者は、竪型に少なく原料空気圧縮機、少なくとも２個のＴＳＡ吸 着塔、ＴＳＡフイルター、再生ガスヒーター及びコールドボックスを収容した。 そのＴＳＡ吸着塔には空気導入側から水分吸着用のアルミナ層、ＣＯ及びＨ₂酸 化用触媒層及びＣＯ₂及びＨ₂Ｏ吸着用のモレキュラーシーブ層が形成されている 。

【００１０】 新触媒を採用したＴＳＡ装置により、従来必要であったＣＯ／Ｈ₂ 除去装置、 予熱器、チラー、回収熱交換器等がなくなり、又このＴＳＡ装置では、触媒交換 の必要がなく半永久に使用できるために、メンテナンスの必要は機器が原料空気 圧縮機、アフタークーラー、ＴＳＡバルブスキッドのみとなった。

【００１１】 メンテナンスの必要な機器を地面近く、アクセスできる位置に設置し、その他 の機器を積み上げることにより窒素発生装置の設置スペースを最小限とすること に成功した。

【００１２】 本考案ではＴＳＡ吸着塔に入る空気はアルミナ層で空気中の水分が除去され、 次いで白金触媒のようなＣＯ及びＨ₂酸化用触媒層で空気中のＣＯ及びＨ₂がそれ ぞれＣＯ₂及びＨ₂Ｏに酸化される。ＣＯ₂及びＨ₂Ｏはモレキュラーシーブ層で吸 着される。

【００１３】 一定時間の運転の後に空気を一つの吸着塔から再生の終った別の吸着塔に流れ を切り替える。一つの吸着塔は加熱して再生を行なう。本考案の装置ではＴＳＡ 吸着塔でまず水分が除去され、次いでその空気はＣＯ及びＨ₂酸化触媒層に入る ので、その触媒は水分のため失活することはない。アルミナ層及びモレキュラー シーブ層に吸着されたＨ₂Ｏ及びＣＯ₂等は脱着され、吸着塔は完全に再生される 。

【００１４】 本考案の装置では、バックアップ設備以外すべて竪型の塔に収容するので設置 スペースは約２２ｍ²（生産量５００〜６００Ｎｍ^２／時）である。具体的には プラントボックスが４ｍ×３．４ｍであり、高さは約１８ｍであった。基礎の面 積が約２２ｍ^２であった。

【００１５】 図１は本考案の好ましい態様の高純度発生装置の概略図であり、１は竪型の塔 であり、２は原料空気圧圧縮機、３はＴＳＡ吸着塔、４は原料用ＴＳＡフイルタ ー、５は再生ガスヒーター、６はコールドボックス、７は膨張タービン、８は起 動機、９はミストセパレーター、１０は放風サイレンサーである。

【００１６】 一般にもしその装置が作動しなかった時でも、半導体製造設備が停止しないよ うに液体窒素ボンベからなるバックアップ設備（図１においては図１においては 図示せず）を設ける。

【００１７】 又受変電設備は窒素発生装置から５ｍは離して設置しなければならないので、 その竪型塔の中には設置しない。又得られた高純度窒素の純度をさらに高めるた めの最終フイルターユニットを外部に設けても良い。受変電設備のスペースは例 えば３．５ｍｘ２ｍ、最終フイルターユニットのスペースは例えば２ｍｘ１．５ ｍである。最終フイルターユニットは竪型塔の内部に収容しても良い。

【００１８】 図２は本考案の好ましい態様の装置の配管図である。１２はアフタークーラー 、１３は吸湿気フイルター、１４は主熱交換器、１５は凝縮器、１６はバックア ップ設備、７は膨張タービンである。

【００１９】 図２においてバックアップ設備以外は竪型塔に収容される。バックアップ設備 も竪型塔に収容しても良い。図２において受変電設備及び最終フイルターユニッ トは、図示されていない。

【００２０】 図１及び図２に記載された装置の各部分の作用は従来公知であるので、本明細 書において説明は省略する。

【００２１】 本考案の窒素発生装置は例えば約２２ｍ²程度しかスペースを取らない。それ がため、既存の窒素発生装置の能力が足らなくなった時、それに隣接して又はそ の近くに設置できる。又新規に半導体工場を作る場合に、その工場に隣接して又 その工場の近くに小さいスペースに本考案の窒素発生装置を設置できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の好ましい態様の竪型塔の概略図。

【図２】本考案の好ましい態様の配管図。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも原料空気圧縮機、少なくとも
   ２個のＴＳＡ吸着塔、ＴＳＡフイルター、再生ガスヒー
   ター及びコールドボックスを竪型の塔を収容してなり、
   ＴＳＡ吸着塔には空気導入の上流側から少なくともアル
   ミナ層、ＣＯ及びＨ₂酸化触媒層及びＣＯ₂及びＨ₂Ｏに
   吸着用モレキュラーシーブ層が形成されている高純度窒
   素発生装置。