TWI763906B - 氣體置換用乾燥房 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種收納有製造裝置之低活性氣體濃度的乾燥容器中，在低露點的環境下，能夠在比較短時間內進行製造裝置的維修或變換生產線等之非活性氣體純化裝置。 [解決手段]一種需要以低露點、低活性氣體濃度清潔地保持內部之容器的氣體置換用除濕純化裝置，藉由將容器收納於低露點的乾燥室，從而進行維修或維護等期間，向容器內單向輸入乾燥空氣而使濕氣向裝置外排出，設為氮氣循環管線全部用閥等進行封閉而使配管內充滿氮氣之狀態，在循環路中循環藉由除濕機產生之乾燥空氣，藉此能夠將容器外部的濕氣負荷抑制為最小，能夠大幅縮短由大氣置換產生之停止時間。並且，藉由分割除濕裝置和除氧裝置，從而改變各自的循環次數，藉此能夠調節最佳的運轉環境。

Description

氣體置換用乾燥房

本發明係有關一種氣體置換系統，其包括設置有有機EL顯示器製造裝置之室等低活性氣體濃度（以下，使活性氣體濃度盡可能接近0ppm的濃度稱為“低活性氣體濃度”）的乾燥室、在腔室內低露點（以下，將露點溫度為0度以下的情況稱為“低露點”）的環境下能夠在比較短時間內進行製造裝置的維修或調整等之除濕裝置、氣體純化機。

以往，用於作為代替液晶顯示裝置之新一代平板顯示器而所期待之有機EL顯示裝置等中之有機EL元件作為固體發光型的廉價的大面積全彩顯示元件或寫入光源陣列的用途係前景看好，從而進行了積極的研發。但是，用於有機EL元件之有機發光材料等的有機物質或電極等怕水分，且因空氣中的水分而性能或特性急劇劣化。因此，在進行伴隨該種開發之實驗時，亦需要在利用露點極低的空氣或使液體氮氣氣化而成之氮氣等非活性氣體來淨化了空氣的室中進行製造或實驗。

並且，目前有機EL顯示器（OLED）的製造中，正在進行利用噴墨技術等印刷技術，將液狀的有機EL用材料在基板上製成均勻的薄膜，製作提高了生產效率或性能之元件之技術開發。為了進行該種製造技術的開發，需要將製造裝置的環境設為濕度1ppm以下、氧氣1ppm以下等低濕度且低活性氣體濃度。但是，在室內進行製造裝置的維修或調整等時，需要使低濕度的氮氣環境返回到大氣環境（以下，稱為“大氣置換”）。

此時，若用通常的大氣置換氮氣環境，則處在內部之裝置的各個組件吸附水分，當返回到氮氣環境時，解吸組件所吸附之水分時非常需要時間。

作為如下技術有記載於專利文獻1中者，亦即，為了使用於從該進行了大氣置換之大氣環境再次返回到氮氣環境的非活性氣體量最小化，且使停止時間最小限化，使氣體外殼組件的內部容積最小限化。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利公表2015-510254號公報

[發明所欲解決的問題]

專利文獻1中所揭示者為如下：藉由將氣體封閉體進行框架化，並盡可能縮小內部容積，從而使氣體封閉體內的非活性氣體量最小化而使由維護等產生之停止時間最小限化，並且能夠使作業空間最佳化，以適應於各種OLED製造裝置的設置面積，但存在如下問題：伴隨著停止中，由於用於同時進行非活性氣體純化及除濕之氣體純化系統亦停止，因此花費過多用於再次將室內設為低濕度且低外氣濃度環境之時間。並且，還存在如下課題：氣體純化裝置及除濕裝置處在同一機構內，氧氣及水分中純化速度不同，與去除氧氣相比去除水分時花費之時間更長，難以同時進行去除。 [解決問題之技術手段]

本發明為了解決如上所述之問題，在乾燥室內部設置氣密容器，向該氣密容器供給低活性氣體及低露點氣體，能夠分別獨立地控制非活性氣體純化裝置及低露點氣體供給裝置，因此當由於調整等而人進入氣密容器內部時，若維持低露點空氣的供給並且停止低活性氣體的供給，則能夠大幅縮短由大氣置換產生之停止時間。亦即水的分子為極性物質，若向需要維持在低露點之氣密容器中導入大氣，則水分子附著於氣密容器的壁面或過濾器內部。為了排出該所附著之水分子，需要長時間供給低露點空氣，但本發明中，在停止了低活性氣體的供給之狀態下，能夠維持低露點氣體的供給，大氣置換之後亦能夠使氣密容器內的露點快速達到低狀態。並且，無論是作為低活性氣體而進入儲氣瓶之氮氣，還是去除了氧氣之空氣，氣體的價格均較高，若不縮短大氣置換的時間，則費用增大。另一方面若利用除濕轉子製作低露點氣體，則不花費用，因此維持低露點氣體的供給並且停止低活性氣體的供給而進行維修等，藉此能夠降低總費用。

並且，通常去除水分及氧氣之機構在同一裝置內，因此在除水裝置及除氧裝置中流動之氣體的流量相同，但藉由將它們設為單獨的機器而能夠自由地改變各自的流量，因此變得能夠在同時實現低濕度和低活性氣體濃度雙方之最佳的運轉條件下製作低活性氣體濃度的乾燥房。 [發明效果]

本發明的氣體置換用乾燥房係如前述構成者，大氣置換中亦從設置在容器內上部之高效微粒子空氣(HEPA，High-Efficiency Particulate Air)過濾器或超低穿透空氣(ULPA，Ultra Low Penetration Air)過濾器等空氣淨化過濾器在一方向（以下稱為“單向”）上供給低露點空氣而不使其循環，藉此使得最容易保持水分之過濾器不保持水分，從而實施維修或維護、變換生產線等。並且，在容器的循環路上串聯設置非活性氣體純化裝置及乾燥劑除濕機，另設與其循環路分離之循環路，大氣置換中使另設之循環路循環，藉此使得循環空氣不會靠近大氣環境。藉由這樣做，能夠大幅縮短從容器的大氣置換後的大氣環境返回到低濕度且低活性氣體濃度的環境之恢復時間。而且，藉由分別個別地控制該除濕裝置和非活性氣體純化裝置中流動之氣體的流量，從而能夠成為能夠容易地且短時間內針對低濕度、低活性氣體濃度的環境進行最佳化之乾燥房。

以下利用附圖對用於實施本發明之形態進行說明。本實施形態中，作為需要以低露點、低活性氣體濃度清潔地保持內部之容器的氣體置換除濕裝置及氣體置換方法，以利用了噴墨技術等印刷技術之有機EL顯示器（OLED）的製造或研發裝置的容器為例進行說明。另外，本發明並不限於有機EL顯示器（OLED）的製造或研發裝置，亦能夠用於需要以低露點、低活性氣體濃度清潔地保持保管空間內之、用於開發鋰離子電池材料或半導體領域之手套箱等收納容器或者封閉空間。 [實施例1]

以下，沿圖1對本發明的氣體置換用乾燥房的實施例1進行詳細說明。1係需要以低露點、低活性氣體濃度清潔地保持內部之氣密性容器，收納用於有機EL顯示器（OLED）的製造或研發之製造裝置2，在內部具有氣體循環路4及高效微粒子空氣過濾器或超低穿透空氣過濾器等空氣淨化過濾器3。另外，關於空氣淨化過濾器3，亦可以設為複數個風機過濾器單元。藉由配管A向容器1供給氮氣及來自除濕機38的乾燥空氣。

容器1內的被處理空氣通過配管B被送到作為非活性氣體純化裝置的氮氣純化機40，去除作為被處理空氣中的活性氣體之氧氣。5係氮氣純化用觸媒容器，收納有銅觸媒或鉑觸媒等，當觸媒失效時，流過氮氣及氫氣的同時藉由加熱器6升高溫度而再生觸媒。7係用於向氮氣純化機40輸送被處理空氣之泵，經純化之被處理空氣通過冷卻器8藉由送風機9被送到作為低露點氣體供給裝置的乾燥劑除濕機39。另外，本實施例中，使用了銅觸媒或鉑觸媒等觸媒，但並不限定於該些，亦可以使用以銅和/或鉑為主成分之其他觸媒。

11係乾燥劑除濕機39用的蜂窩轉子，分割為處理區域12、淨化區域13、再生區域14。17係用於旋轉驅動蜂窩轉子之齒輪傳動電動機等轉子驅動電動機。通過預冷器10從送風機9向處理區域12供給被處理空氣。被處理空氣的一部分在處理區域12之前被分歧，通過淨化區域13之後，通過再生加熱器36被送到再生區域14。從再生區域14出來之空氣，藉由冷卻器15被冷卻，從蜂窩轉子解吸之再生空氣係其中的濕氣凝縮而成之水作為排水而被去除、並返回到送風機9的前方。從乾燥劑除濕機39出來之被處理空氣根據需要藉由後加熱器16被加溫，從而通過配管D返回到容器1。另外，亦可以構成為當氮氣供給設備中還有餘力時，將乾燥劑除濕機39設置於具有氣密性之屋子內，並向該屋子供給氮氣，從而抑制來自乾燥劑除濕機39的活性氣體侵入。

34係收納容器1之氣密性的乾燥室，係進行調整等時人可進去之大小，從配管G供給有來自乾燥空氣供給裝置37的乾燥空氣，乾燥室34的空氣從配管H返回到乾燥空氣供給裝置37。另外，配管E係用於將容器1內的空氣向乾燥室34外排出之排氣路。另外，本實施例中，使用了具有淨化區域13之蜂窩轉子11，但並不限定於此，亦可以設為使用了分割為處理區域及再生區域這2個區域之蜂窩轉子之結構。

以上結構的本發明的氣體置換用乾燥房的動作中首先對容器1的氮氣置換及循環運轉進行說明。打開閥18、19、21、22、23、24、25、27、28、29、30、31、33、35，從配管A向容器1輸送氮氣及乾燥空氣。若容器1內的氧濃度下降至100ppm以下，則關閉閥30、33、35，為了從氮氣純化機40和乾燥劑除濕機39及配管G向乾燥室34供給低露點的乾燥空氣，開始使乾燥空氣循環之乾燥空氣供給裝置37的運轉。另外，根據需要調整閥24、25，藉此調節從容器1通過配管B循環之空氣走向氮氣純化機40之風量及直接走向乾燥劑除濕機39之風量。例如，持續循環直至成為氧濃度1ppm以下、水分濃度1ppm以下等規定的濃度，之後，開始製造裝置2的運轉並開始用於OLED的製造或研發的試驗。

本實施例1中，從配管A進行向容器1的氮氣的供給，但並不限定於此，可以從氮氣純化機40的入口進行供給，亦可以從氮氣純化機40與乾燥劑除濕機39之間進行供給。

接著對用於進行容器1的維修、變換生產線、調整等之大氣置換進行說明。關閉閥18、19、21、23、31，打開閥30、32、33，藉此隔離容器1與從配管B到配管D的氮氣循環管線。開放容器1的密閉，經由配管A從容器1的上部輸入乾燥空氣，藉此將氮氣置換成空氣。並且，還打開配管F的閥32，經由配管G從容器1的上部單向供給由乾燥空氣供給裝置37供給之低露點的乾燥空氣，藉此能夠安全地一次性供給大量的空氣，因此能夠大幅縮短氮氣與空氣的置換速度。從容器1中最容易保持濕氣的空氣淨化過濾器3的上部單向供給乾燥空氣而不使其在容器1內部循環，藉此即使人在內部進行工作，濕氣亦不會殘留在容器1內而向外排出。另外，亦可以連接配管F與配管G，直接從容器1的上部全量供給藉由閥操作等向乾燥室34供給之低露點的乾燥空氣。

氮氣循環管線中藉由打開閥30，空氣通過作為循環路的配管C，因此氮氣濃度高且低濕度的乾燥空氣進行循環。另外，當再生存在於氮氣純化機40的觸媒容器5內之觸媒時，打開閥35，繞開氮氣純化機40而向乾燥劑除濕機39輸送空氣並使其循環。如此藉由分割除濕裝置和除氧裝置並操作閥，從而改變各個裝置中流動之氣體的流量或循環次數，藉此能夠調節最佳的運轉環境。另外，關於閥，並不限定於此，亦可以使用節風門或可變風量裝置（VAV：Variable Air Volume）等風量調整裝置。

本實施例1中，使用了一台氮氣純化機40，但亦可以構成為並聯地設置兩台以上複數台的氮氣純化機，再生一台氮氣純化機的觸媒之期間，其他氮氣純化機中進行氮氣純化處理。

並且，亦可以係如下結構：在乾燥劑除濕機39的內部搭載具有氮氣純化功能之機構而作為一體型的裝置，從而消除氮氣純化機40。此時，藉由設置循環路或旁通路等，使得能夠分別調整容器1內的濕度及非活性氣體濃度，使得能夠創造低活性氣體濃度且低露點的環境。藉由這樣做，能夠設為比實施例1更節省空間之氣體置換系統，能夠抑制配管或設置工事等中花費之生產成本。

如此用供給低露點的乾燥空氣之乾燥室34覆蓋需要以低露點、低活性氣體濃度清潔地保持內部之氣密性容器1，藉此能夠將來自外部的濕氣侵入抑制在最小限。並且，與如專利文獻1的利用一台氣體純化系統進行除氧及除濕之先前技術不同，分別利用氮氣純化機40進行除氧，利用乾燥劑除濕機39進行除濕，藉此能夠任意地調整除氧性能及除濕性能，因此變得容易進行裝置最佳化或裝置的管理。

藉由以上，能夠將使內部從容器1的大氣置換後的大氣環境返回到低露點、低活性氣體濃度且清潔的環境為止之恢復時間縮短成先前技術的1/5～1/10。並且，能夠實現容易將容器1內最佳化為低濕度且低活性氣體濃度之氣體置換系統。 [產業上之可利用性]

本發明亦能夠用於需要以低露點、低活性氣體濃度清潔地保持保管空間內之、用於開發鋰離子電池材料等之手套箱等收納容器。

1‧‧‧容器2‧‧‧製造裝置3‧‧‧空氣淨化過濾器4‧‧‧氣體循環路5‧‧‧觸媒容器6‧‧‧加熱器7‧‧‧泵8‧‧‧冷卻器9‧‧‧送風機10‧‧‧預冷器11‧‧‧蜂窩轉子12‧‧‧處理區域13‧‧‧淨化區域14‧‧‧再生區域15‧‧‧冷卻器16‧‧‧後加熱器17‧‧‧轉子驅動電動機18、19、21、22、23、24、25、27、28、29、30、31、32、33、35‧‧‧閥20、26‧‧‧流量計34‧‧‧乾燥室36‧‧‧再生加熱器37‧‧‧乾燥空氣供給裝置38‧‧‧除濕機39‧‧‧乾燥劑除濕機40‧‧‧氮氣純化機A、B、C、D、E、F、G、H‧‧‧配管

圖1係本發明的乾燥房的實施例1中的流路圖。

1‧‧‧容器

2‧‧‧製造裝置

3‧‧‧空氣淨化過濾器

4‧‧‧氣體循環路

5‧‧‧觸媒容器

6‧‧‧加熱器

7‧‧‧泵

8‧‧‧冷卻器

9‧‧‧送風機

10‧‧‧預冷器

11‧‧‧蜂窩轉子

12‧‧‧處理區域

13‧‧‧淨化區域

14‧‧‧再生區域

15‧‧‧冷卻器

16‧‧‧後加熱器

17‧‧‧轉子驅動電動機

18、19、21、22、23、24、25、27、28、29、30、31、32、33、35‧‧‧閥

20、26‧‧‧流量計

34‧‧‧乾燥室

36‧‧‧再生加熱器

37‧‧‧乾燥空氣供給裝置

38‧‧‧除濕機

39‧‧‧乾燥劑除濕機

40‧‧‧氮氣精製機

A、B、C、D、E、F、G、H‧‧‧配管

Claims (5)

1. 一種乾燥房，其特徵為，設置使來自乾燥空氣供給裝置的乾燥空氣循環之收納於乾燥室的內部之氣密容器，該氣密容器經由一配管被供給乾燥空氣及氮氣，該氣密容器內的被處理空氣經由另一配管被依序送到非活性氣體純化裝置及低露點氣體供給裝置，該低露點氣體供給裝置經由去除低露點氣體的異物之過濾器而供給低露點氣體，該乾燥房具備：氣體排氣通路，與該氣密容器連接而將該容器內的氣體向該乾燥室的外部排出；及管路，使該乾燥室內部的氣體再循環到該乾燥空氣供給裝置，該低露點氣體供給裝置與非活性氣體純化裝置相互獨立，從而能夠個別調整除濕性能及除氧性能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之乾燥房，其中具有分別隔離該氣密容器與氮氣循環管線之風量調整裝置，且設置有循環路，以使空氣在被隔離之該氮氣循環管線中循環。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之乾燥房，其中異物去除過濾器為內置有高效微粒子空氣過濾器和/或超低穿透空氣過濾器之風機過濾器。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之乾燥房，其中該非活性氣體純化裝置為內置有以銅和/或鉑為主成分之觸媒之氮氣純化機。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之乾燥房，其中該低露點氣體供給裝置為乾燥劑除濕機。

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