JP2005262031A - 循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】洗浄機で使用されなかったガス溶解水を水槽へ戻し、ガス溶解水に溶存する特定のガスの濃度を一定値以上に維持し、かつ、ガス溶解水を貯留する水槽の上部空間の特定のガスの濃度を低く保つことができる循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の運転方法を提供する。
【解決手段】特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、ガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有する装置であって、接続配管Ｃと循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している循環式ガス溶解水供給装置、及び、該装置において、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量を、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部以上とする運転方法。
【選択図】図１
【解決手段】特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、ガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有する装置であって、接続配管Ｃと循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している循環式ガス溶解水供給装置、及び、該装置において、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量を、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部以上とする運転方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の運転方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、電子材料などのウェット洗浄工程で使用される特定のガスを溶解して洗浄効果を高めたガス溶解水供給装置において、洗浄機で使用されなかったガス溶解水を水槽へ戻し、ガス溶解水に溶存する特定のガスの濃度を一定値以上に維持し、かつ、ガス溶解水を貯留する水槽の上部空間の特定のガスの濃度を低く保つことができる循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の運転方法に関する。
半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板、フォトマスク用石英基板などの電子材料の表面から、微粒子、有機物、金属などを除去することは、製品の品質、歩留まりを確保する上で極めて重要である。ウェット洗浄工程のリンスに使用可能な高純度の純水あるいは超純水に、水素、オゾンなどの特定のガスを溶解した洗浄水が、数％オーダーの薬品を溶解した洗浄液に匹敵する洗浄効果を発揮する場合があることが分かってきた。強い酸化力を有し有機物や一部の金属汚染の除去に有効なオゾン水に加え、水素ガスを高濃度に溶解した水素水が、微粒子除去用の洗浄水として注目されるようになった。本発明者らは、微粒子により汚染された半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板などの電子材料を、使用する薬剤の量が少なく、しかも効率よく高い汚染物除去率で洗浄することができる電子材料用洗浄水として、溶存水素ガス濃度が０.７ｍｇ／Ｌ以上飽和濃度以下であり、ｐＨが６〜１２である超純水からなる電子材料用洗浄水を提案した（特許文献１）。
従来のガス溶解水を供給する装置は、溶存ガス濃度を維持するために一過式で供給することが一般的であり、ユースポイントでガス溶解水を使用していなくても、一定量のガス溶解水を通水してブローしていた。しかし、ガス溶解水の消費量を節減するために、ガス溶解水を循環供給することにより、無駄なブローをなくすことが試みられている。
例えば、洗浄用の水素含有超純水を、余剰が生じて廃棄することなく、使用水量が変動する場合にも、安定した溶存水素ガス濃度の水素含有超純水をユ−スポイントに供給することができる水素含有超純水の供給装置として、超純水の溶存ガスを除去する脱気部と、水素ガスを脱気後の超純水に溶解させる溶解部と、ユースポイントで使われなかった余剰の水素含有超純水と補給される水素含有超純水の混合水を保持する密閉式の水槽を有し、密閉式の水槽の気相部に水位の変動に応じて水素ガスを補給することができ、水素含有超純水を送水ポンプによりフィルターを経由してユースポイントに送り、未使用の水素含有超純水を循環して水槽に戻す装置が提案されている（特許文献２）。しかし、この装置は水槽の上部空間が水素ガスで満たされるので、安全確保の面で不十分なものであった。
また、電子材料などのウェット洗浄に用いられるガス溶解水をユースポイントに供給し、ユースポイントで使用されなかった余剰のガス溶解水を貯留タンクに返送し、ガス溶解水のガス濃度に変動を生ずることなく、ガス溶解水を循環使用することができるガス溶解水供給装置として、ユースポイントで使用されなかった余剰のガス溶解水を返送する貯留タンクに、ガス溶解水の液面に接して上下動し、ガス溶解水と気相とを遮断する遮蔽材を設けたガス溶解水供給装置が提案されている（特許文献３）。この装置は、有用かつ安全であるが、特殊な部材を必要とするために、実用性には難点があった。
特開平１１−２９７９４号公報（第２頁）
特開平１１−７７０２１号公報（第２頁、図３）
特開２０００−２７１５４９号公報（第２頁、図１、図２）
従来のガス溶解水を供給する装置は、溶存ガス濃度を維持するために一過式で供給することが一般的であり、ユースポイントでガス溶解水を使用していなくても、一定量のガス溶解水を通水してブローしていた。しかし、ガス溶解水の消費量を節減するために、ガス溶解水を循環供給することにより、無駄なブローをなくすことが試みられている。
例えば、洗浄用の水素含有超純水を、余剰が生じて廃棄することなく、使用水量が変動する場合にも、安定した溶存水素ガス濃度の水素含有超純水をユ−スポイントに供給することができる水素含有超純水の供給装置として、超純水の溶存ガスを除去する脱気部と、水素ガスを脱気後の超純水に溶解させる溶解部と、ユースポイントで使われなかった余剰の水素含有超純水と補給される水素含有超純水の混合水を保持する密閉式の水槽を有し、密閉式の水槽の気相部に水位の変動に応じて水素ガスを補給することができ、水素含有超純水を送水ポンプによりフィルターを経由してユースポイントに送り、未使用の水素含有超純水を循環して水槽に戻す装置が提案されている（特許文献２）。しかし、この装置は水槽の上部空間が水素ガスで満たされるので、安全確保の面で不十分なものであった。
また、電子材料などのウェット洗浄に用いられるガス溶解水をユースポイントに供給し、ユースポイントで使用されなかった余剰のガス溶解水を貯留タンクに返送し、ガス溶解水のガス濃度に変動を生ずることなく、ガス溶解水を循環使用することができるガス溶解水供給装置として、ユースポイントで使用されなかった余剰のガス溶解水を返送する貯留タンクに、ガス溶解水の液面に接して上下動し、ガス溶解水と気相とを遮断する遮蔽材を設けたガス溶解水供給装置が提案されている（特許文献３）。この装置は、有用かつ安全であるが、特殊な部材を必要とするために、実用性には難点があった。
本発明は、電子材料などのウェット洗浄工程で使用される特定のガスを溶解して洗浄効果を高めたガス溶解水供給装置において、洗浄機で使用されなかったガス溶解水を水槽へ戻し、ガス溶解水に溶存する特定のガスの濃度を一定値以上に維持し、かつ、ガス溶解水を貯留する水槽の上部空間の特定のガスの濃度を低く保つことができる循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の運転方法を提供することを目的としてなされたものである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ユースポイントで使用されなかったガス溶解水と、使用されたガス溶解水を補給するために供給したガス溶解水の混合水を保持する水槽を設け、水槽の水位を一定に保つことにより必要量のガス溶解水を補給し、補給するガス溶解水を一定量以上とすることにより、溶存する特定のガスの濃度を一定値以上に維持することができ、さらに、水に溶存している特定のガスが気相に揮散しても、窒素ガス、希ガスなどの不活性ガスを一定流量以上通気することにより、気相中の特定のガスの濃度を一定値以下に抑えることができることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有するガス溶解水供給装置であって、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没していることを特徴とする循環式ガス溶解水供給装置、
（２）ガス配管Ｆを通して不活性ガスを供給する(１)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（３）不活性ガスが、窒素ガスである(２)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（４）特定のガスが、水素ガスである(１)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（５）水槽Ｂの上部空間を監視する酸素ガス検知器又は酸素ガス濃度計を有する(４)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（６）特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有し、分岐点において特定のガス溶解水が洗浄機に供給され、残余の特定のガス溶解水が循環して水槽Ｂに戻され、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している循環式ガス溶解水供給装置において、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量を、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部以上とすることを特徴とする循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
（７）特定のガスが水素ガスであって、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給されるガス溶解水の溶存水素ガス濃度を０.６ｍｇ／Ｌ以上とする(６)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
（８）ガス配管Ｆを通して供給するガスの流量を、水槽Ｂの気液接触面積に対して０.１５〜５０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2とすることにより、水槽Ｂの上部空間中の水素ガス濃度を４.０体積％以下に保つ(７)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
（９）水槽Ｂから供給される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を、０.６ｍｇ／Ｌ以上とする(７)又は(８)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、及び、
（１０）水槽Ｂの液面の高さの変動を、標準水位の６０％以下に保つ(６)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
を提供するものである。
すなわち、本発明は、
（１）特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有するガス溶解水供給装置であって、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没していることを特徴とする循環式ガス溶解水供給装置、
（２）ガス配管Ｆを通して不活性ガスを供給する(１)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（３）不活性ガスが、窒素ガスである(２)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（４）特定のガスが、水素ガスである(１)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（５）水槽Ｂの上部空間を監視する酸素ガス検知器又は酸素ガス濃度計を有する(４)記載の循環式ガス溶解水供給装置、
（６）特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有し、分岐点において特定のガス溶解水が洗浄機に供給され、残余の特定のガス溶解水が循環して水槽Ｂに戻され、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している循環式ガス溶解水供給装置において、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量を、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部以上とすることを特徴とする循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
（７）特定のガスが水素ガスであって、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給されるガス溶解水の溶存水素ガス濃度を０.６ｍｇ／Ｌ以上とする(６)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
（８）ガス配管Ｆを通して供給するガスの流量を、水槽Ｂの気液接触面積に対して０.１５〜５０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2とすることにより、水槽Ｂの上部空間中の水素ガス濃度を４.０体積％以下に保つ(７)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
（９）水槽Ｂから供給される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を、０.６ｍｇ／Ｌ以上とする(７)又は(８)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、及び、
（１０）水槽Ｂの液面の高さの変動を、標準水位の６０％以下に保つ(６)記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法、
を提供するものである。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の運転方法を用いることにより、特定のガス溶解水の溶存ガス濃度を一定値以上に維持し、かつ水槽の上部空間の特定のガス濃度を一定値以下に抑制して、特定のガス溶解水を循環供給することができる。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置は、特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有するガス溶解水供給装置であって、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している。
本発明装置又は本発明方法を適用することができる特定のガスとしては、例えば、水素ガス、オゾンガス、酸素ガス、アルゴンガス、炭酸ガス、窒素ガスなどを挙げることができる。本発明は、これらの中で、水素ガス溶解水に特に好適に適用することができる。
図１は、本発明装置の一態様の工程系統図である。本態様の装置は、特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有する。超純水がバルブ１を経由して溶解装置Ａに送られ、特定のガスを溶解してガス溶解水となる。水槽Ｂには液面計２が設けられ、液面計から送られる信号によりバルブ３の開度が制御され、水槽Ｂ内の水位が一定に保たれる。水槽Ｂ内に貯留されたガス溶解水は、ポンプＤにより送り出され、熱交換器４により一定の温度になるように加温又は冷却され、ポンプの二次側に設置された純化機構５により微粒子などが除去され、ガス濃度計６によりガス溶解水の特定のガス濃度が測定される。ガス溶解水は、循環配管Ｅの分岐点７、８で分流し、バルブ９、１０を経由して洗浄機に送られ、電子材料などの洗浄に使用される。洗浄に使用されなかった余剰のガス溶解水は、循環配管Ｅを経て水槽Ｂに戻される。循環配管Ｅには、ユースポイントにおける水圧を一定に保つためのバルブ１１が設けられている。
本発明装置又は本発明方法を適用することができる特定のガスとしては、例えば、水素ガス、オゾンガス、酸素ガス、アルゴンガス、炭酸ガス、窒素ガスなどを挙げることができる。本発明は、これらの中で、水素ガス溶解水に特に好適に適用することができる。
図１は、本発明装置の一態様の工程系統図である。本態様の装置は、特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有する。超純水がバルブ１を経由して溶解装置Ａに送られ、特定のガスを溶解してガス溶解水となる。水槽Ｂには液面計２が設けられ、液面計から送られる信号によりバルブ３の開度が制御され、水槽Ｂ内の水位が一定に保たれる。水槽Ｂ内に貯留されたガス溶解水は、ポンプＤにより送り出され、熱交換器４により一定の温度になるように加温又は冷却され、ポンプの二次側に設置された純化機構５により微粒子などが除去され、ガス濃度計６によりガス溶解水の特定のガス濃度が測定される。ガス溶解水は、循環配管Ｅの分岐点７、８で分流し、バルブ９、１０を経由して洗浄機に送られ、電子材料などの洗浄に使用される。洗浄に使用されなかった余剰のガス溶解水は、循環配管Ｅを経て水槽Ｂに戻される。循環配管Ｅには、ユースポイントにおける水圧を一定に保つためのバルブ１１が設けられている。
水槽Ｂには、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆが設けられ、ガス配管Ｆから供給されるガスにより、水槽Ｂの上部空間の特定のガスを希釈し、上部空間の特定のガス濃度を一定の値以下に保つ。水槽Ｂの上部空間には、上部空間の特定のガス濃度を監視する特定ガスモニター１２、上部空間の酸素ガス濃度を監視する酸素ガスモニター１３、上部空間を陽圧に保つための圧力調整器１４が設けられている。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置においては、接続配管Ｃの下端１５と循環配管Ｅの下端１６が水槽Ｂ内の水面下に没している。接続配管Ｃの下端１５と循環配管Ｅの下端１６が水槽Ｂ内の水面下に没することにより、接続配管Ｃから水槽Ｂに補給される特定のガス溶解水と、循環配管Ｅから水槽Ｂに戻される特定のガス溶解水が上部空間の気相と接触することがなく、ガス溶解水から特定のガスが揮散して、ガス溶解水の特定のガス濃度が低下することを防止するとともに、上部空間の特定のガス濃度が上昇することを防止することができる。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置においては、接続配管Ｃの下端１５と循環配管Ｅの下端１６が水槽Ｂ内の水面下に没している。接続配管Ｃの下端１５と循環配管Ｅの下端１６が水槽Ｂ内の水面下に没することにより、接続配管Ｃから水槽Ｂに補給される特定のガス溶解水と、循環配管Ｅから水槽Ｂに戻される特定のガス溶解水が上部空間の気相と接触することがなく、ガス溶解水から特定のガスが揮散して、ガス溶解水の特定のガス濃度が低下することを防止するとともに、上部空間の特定のガス濃度が上昇することを防止することができる。
本発明装置においては、ガス配管Ｆを通して不活性ガスを供給することが好ましい。水に溶解する特定のガスが、水素ガス、オゾンガスなどの危険性を有するガスである場合、ガス配管Ｆを通して水槽Ｂの上部空間に不活性ガスを供給することにより、上部空間の特定のガス濃度を下げて装置の安全性を高めることができる。供給する不活性ガスに特に制限はなく、例えば、窒素ガス、希ガスなどを挙げることができる。これらの中で、窒素ガスを好適に用いることができる。
本発明装置は、特定のガスが水素ガスである循環式水素ガス溶解水供給装置として好適に用いることができる。水素ガス溶解水は、電子材料などの洗浄に使用して、付着した微粒子の除去に優れた効果を発揮する。しかし、水素ガス溶解水を水槽Ｂに貯留すると水槽Ｂの上部空間は水素ガス濃度の高い状態となる。常温常圧における水素ガスと空気の混合気体の爆発下限界は、水素ガス４.１体積％なので、水槽Ｂの上部空間が水素ガス濃度の高い状態となると極めて危険である。本発明装置は、循環式水素ガス溶解水供給装置として用いても、水層Ｂの上部空間の水素ガス濃度を低く保つことができるので、安全を保って水素ガス溶解水を洗浄機に供給することができる。
本発明装置は、特定のガスが水素ガスである循環式水素ガス溶解水供給装置として好適に用いることができる。水素ガス溶解水は、電子材料などの洗浄に使用して、付着した微粒子の除去に優れた効果を発揮する。しかし、水素ガス溶解水を水槽Ｂに貯留すると水槽Ｂの上部空間は水素ガス濃度の高い状態となる。常温常圧における水素ガスと空気の混合気体の爆発下限界は、水素ガス４.１体積％なので、水槽Ｂの上部空間が水素ガス濃度の高い状態となると極めて危険である。本発明装置は、循環式水素ガス溶解水供給装置として用いても、水層Ｂの上部空間の水素ガス濃度を低く保つことができるので、安全を保って水素ガス溶解水を洗浄機に供給することができる。
本発明装置において、特定のガスが水素ガスである場合には、水槽Ｂの上部空間を監視する酸素ガス検知器又は酸素ガス濃度計を設けることが好ましい。不慮の事故などにより、水槽Ｂの上部空間の水素ガス濃度が４体積％を超えて、そこに着火源があったとしても、酸素ガスが存在しなければ爆発は起こらない。本発明装置では、水槽Ｂ内は圧力調節器１４により常に陽圧に保たれているので、外気から水槽Ｂへの酸素ガスの混入はなく、通常であれば水槽Ｂの上部空間の酸素ガス濃度は０体積％である。しかし、水槽Ｂの上部空間に不活性ガスを供給しても、万一空気が侵入した場合には危険な状態を招くことになるので、酸素ガス検知器又は酸素ガス濃度計を設け、水槽Ｂの上部空間を監視することにより、より安全性を高めることができる。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置は、図１に示す態様とは異なる態様とすることができる。例えば、バルブ１とバルブ３のうちのいずれか１個を省き、残ったバルブに液面計２から信号を送って開度を制御し、水槽Ｂ内の水位を一定に保つことができる。また、ガス濃度計６は、循環配管Ｅと水槽Ｂの内部のガス溶解水の溶存ガス濃度を測定するためのものであり、循環配管Ｅのどこに位置していてもよく、水槽Ｂ内のガス溶解水の溶存ガス濃度をガス濃度計で直接測定することもできる。さらに、上部空間の特定のガス濃度を監視する特定ガスモニター１２と上部空間の酸素ガス濃度を監視する酸素ガスモニター１３の排気は、系外に排出することもできる。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置は、図１に示す態様とは異なる態様とすることができる。例えば、バルブ１とバルブ３のうちのいずれか１個を省き、残ったバルブに液面計２から信号を送って開度を制御し、水槽Ｂ内の水位を一定に保つことができる。また、ガス濃度計６は、循環配管Ｅと水槽Ｂの内部のガス溶解水の溶存ガス濃度を測定するためのものであり、循環配管Ｅのどこに位置していてもよく、水槽Ｂ内のガス溶解水の溶存ガス濃度をガス濃度計で直接測定することもできる。さらに、上部空間の特定のガス濃度を監視する特定ガスモニター１２と上部空間の酸素ガス濃度を監視する酸素ガスモニター１３の排気は、系外に排出することもできる。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法においては、特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有し、分岐点において特定のガス溶解水が洗浄機に供給され、残余の特定のガス溶解水が循環して水槽Ｂに戻され、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している循環式ガス溶解水供給装置において、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給されるガス溶解水の量を、循環水１００体積部に対して５体積部以上とする。
本発明装置において、循環配管を循環するガス溶解水が分岐点で分流し、洗浄機において洗浄に使用されると、水槽Ｂへ戻るガス溶解水の量が減少し、水槽Ｂ内のガス溶解水の量が減少し始める。このとき、液面計２により液面の低下を検出し、バルブ３に信号を送ってバルブの開度を大きくし、液面の高さが一定になるように、溶解装置Ａから水槽Ｂにガス溶解水を補給する。本発明方法において、水槽Ｂの液面の高さの変動は、標準水位の６０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。水槽の液面の高さの変動が標準水位の６０％を超えると、接続配管Ｃの下端、循環配管Ｅの下端が水面下に没しにくくなるとともに、水槽Ｂの上部空間の気相の組成が変動して、本発明装置を安定して運転することが困難となるおそれがある。通常、液面計２により、上限水位、下限水位を設定し、液面高さがこの範囲になるように接続配管Ｃからの補給水量を制御する。
本発明装置において、循環配管を循環するガス溶解水が分岐点で分流し、洗浄機において洗浄に使用されると、水槽Ｂへ戻るガス溶解水の量が減少し、水槽Ｂ内のガス溶解水の量が減少し始める。このとき、液面計２により液面の低下を検出し、バルブ３に信号を送ってバルブの開度を大きくし、液面の高さが一定になるように、溶解装置Ａから水槽Ｂにガス溶解水を補給する。本発明方法において、水槽Ｂの液面の高さの変動は、標準水位の６０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。水槽の液面の高さの変動が標準水位の６０％を超えると、接続配管Ｃの下端、循環配管Ｅの下端が水面下に没しにくくなるとともに、水槽Ｂの上部空間の気相の組成が変動して、本発明装置を安定して運転することが困難となるおそれがある。通常、液面計２により、上限水位、下限水位を設定し、液面高さがこの範囲になるように接続配管Ｃからの補給水量を制御する。
本発明方法において、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して、５体積部以上のガス溶解水が洗浄機において使用される場合は、洗浄に使用された量と等しいガス溶解水を溶解装置Ａから水槽Ｂに補給することにより、ガス溶解水の溶存ガス濃度を所定の値に保つことができる。しかし、洗浄機において使用されるガス溶解水の量が、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部未満である場合は、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量を、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部以上とする。この場合は、水槽Ｂ又は循環配管Ｅからガス溶解水の一部をブローして、水槽Ｂの液面の高さを一定にすることが好ましい。このために、水槽Ｂ又は循環配管Ｅの任意の位置に、ブロー配管を設けておくのがよい。溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量が、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部未満であると、ガス溶解水の溶存ガス濃度が低下するおそれがある。
本発明方法において、特定のガスが水素ガスであるときは、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を０.６ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１.０ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。電子材料などに付着した微粒子を水素ガス溶解水を用いて洗浄するとき、溶存水素ガス濃度が０.６ｍｇ／Ｌ以上であると、良好な洗浄効果が発現する。また、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給する水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を１.０ｍｇ／Ｌとすることにより、水槽ＢからポンプＤにより循環配管Ｅへ送り出し、洗浄機において使用する水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を容易に０.６ｍｇ／Ｌ以上に保つことができる。
本発明方法において、特定のガスが水素ガスであるときは、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を０.６ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１.０ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。電子材料などに付着した微粒子を水素ガス溶解水を用いて洗浄するとき、溶存水素ガス濃度が０.６ｍｇ／Ｌ以上であると、良好な洗浄効果が発現する。また、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給する水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を１.０ｍｇ／Ｌとすることにより、水槽ＢからポンプＤにより循環配管Ｅへ送り出し、洗浄機において使用する水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を容易に０.６ｍｇ／Ｌ以上に保つことができる。
本発明方法において、特定のガスが水素ガスであるときは、ガス配管Ｆを通して供給するガスの流量を、水槽Ｂの気液接触面積に対して０.１５〜５０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2とすることにより、水槽Ｂの上部空間の水素ガス濃度を４.０体積％以下に保つことが好ましい。ガス配管Ｆを通して供給するガスの流量が水槽Ｂの気液接触面積に対して０.１５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2未満であると、水槽Ｂの上部空間の水素ガス濃度が４.０体積％を超えるおそれがある。常温常圧における水素ガスと空気の混合気体の爆発下限界は、水素ガス４.１体積％なので、水槽Ｂの上部空間の水素ガス濃度を４.０体積％以下とすることにより、水槽Ｂ内部での爆発事故を防止し得るのみならず、水槽Ｂの上部空間の気体が大気中に洩れた場合でも、爆発事故の可能性をなくすことができる。ガス配管Ｆを通して供給するガスの流量が水槽Ｂの気液接触面積に対して５０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2を超えると、水素ガス溶解水から水槽Ｂの上部空間の気相への水素ガスの揮散量が多くなり、水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度が低下するおそれがある。ガス配管Ｆを通して水槽Ｂの上部空間に供給したガスは、圧力調整器１４を経由して排出することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例及び比較例においては、図２に示すガス溶解水供給装置を用いて、水素ガス溶解水の循環試験を行った。この装置は、ポリプロピレン製のガス透過膜を備えた水素ガス溶解装置ａ、気液接触面積０.２５ｍ2、容積２００Ｌの水槽ｂ、溶解装置ａと水槽ｂをつなぐ接続配管ｃ、水槽ｂの水位変動を６.４ｃｍ以下に調整するバルブ３、水槽ｂより循環配管ｅに水素ガス溶解水を送り出すポンプｄ、水素ガス溶解水の温度を２５℃に保つための熱交換器４、フィルター５、溶存水素ガス濃度計６、ブロー水排出バルブ９、循環配管ｅ内の圧力を０.２ＭＰａに保つバルブ１１、水槽ｂの上部空間に窒素ガスを供給するガス配管ｆ、供給ガスの出口側で水槽ｂの上部空間を陽圧に保つための圧力調整器１４、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度を測定するセンサー１２を備えている。接続配管ｃの下端１５と循環配管ｅの下端１６は、水槽の底から１０ｃｍ上方に離れた位置にある。
実施例１
溶解装置ａで溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水を調製し、水槽ｂ内に水素ガス溶解水１６０Ｌを入れ、循環配管ｅを水素ガス溶解水で満たした。
溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水１.０Ｌ／ｍｉｎを供給し、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、ブロー水排出バルブ９からブロー水１.０Ｌ／ｍｉｎを排出して、水素ガス溶解水を循環した。また、ガス配管ｆから窒素ガス０.５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎを水槽ｂの上部空間に供給した。
溶存水素ガス濃度計６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８８ｍｇ／Ｌ、２時間後０.７５ｍｇ／Ｌ、３時間後０.６８ｍｇ／Ｌ、４時間後０.６６ｍｇ／Ｌ、５時間後０.６５ｍｇ／Ｌ、６時間後０.６５ｍｇ／Ｌであった。水槽Ｂの上部空間の水素ガス濃度は、運転開始時から１８時間後まで一貫して０.０体積％であった。
比較例１
溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水０.５Ｌ／ｍｉｎを供給し、ブロー水排出バルブ９からブロー水０.５Ｌ／ｍｉｎを排出した以外は、実施例１と同様にして、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、水素ガス溶解水を循環した。
溶存水素ガス濃度計６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８５ｍｇ／Ｌ、２時間後０.７３ｍｇ／Ｌ、３時間後０.６５ｍｇ／Ｌ、４時間後０.５７ｍｇ／Ｌ、５時間後０.５３ｍｇ／Ｌ、６時間後０.４９ｍｇ／Ｌであった
比較例２
溶解装置ａから水槽ｂへの水素ガス溶解水の供給と、ブロー水排出バルブ９からのブロー水の排出を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、水素ガス溶解水を循環した。
溶存水素ガス濃度計６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８３ｍｇ／Ｌ、２時間後０.６９ｍｇ／Ｌ、３時間後０.４９ｍｇ／Ｌ、４時間後０.３５ｍｇ／Ｌ、５時間後０.２５ｍｇ／Ｌ、６時間後０.２１ｍｇ／Ｌであった。
実施例及び比較例においては、図２に示すガス溶解水供給装置を用いて、水素ガス溶解水の循環試験を行った。この装置は、ポリプロピレン製のガス透過膜を備えた水素ガス溶解装置ａ、気液接触面積０.２５ｍ2、容積２００Ｌの水槽ｂ、溶解装置ａと水槽ｂをつなぐ接続配管ｃ、水槽ｂの水位変動を６.４ｃｍ以下に調整するバルブ３、水槽ｂより循環配管ｅに水素ガス溶解水を送り出すポンプｄ、水素ガス溶解水の温度を２５℃に保つための熱交換器４、フィルター５、溶存水素ガス濃度計６、ブロー水排出バルブ９、循環配管ｅ内の圧力を０.２ＭＰａに保つバルブ１１、水槽ｂの上部空間に窒素ガスを供給するガス配管ｆ、供給ガスの出口側で水槽ｂの上部空間を陽圧に保つための圧力調整器１４、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度を測定するセンサー１２を備えている。接続配管ｃの下端１５と循環配管ｅの下端１６は、水槽の底から１０ｃｍ上方に離れた位置にある。
実施例１
溶解装置ａで溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水を調製し、水槽ｂ内に水素ガス溶解水１６０Ｌを入れ、循環配管ｅを水素ガス溶解水で満たした。
溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水１.０Ｌ／ｍｉｎを供給し、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、ブロー水排出バルブ９からブロー水１.０Ｌ／ｍｉｎを排出して、水素ガス溶解水を循環した。また、ガス配管ｆから窒素ガス０.５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎを水槽ｂの上部空間に供給した。
溶存水素ガス濃度計６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８８ｍｇ／Ｌ、２時間後０.７５ｍｇ／Ｌ、３時間後０.６８ｍｇ／Ｌ、４時間後０.６６ｍｇ／Ｌ、５時間後０.６５ｍｇ／Ｌ、６時間後０.６５ｍｇ／Ｌであった。水槽Ｂの上部空間の水素ガス濃度は、運転開始時から１８時間後まで一貫して０.０体積％であった。
比較例１
溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水０.５Ｌ／ｍｉｎを供給し、ブロー水排出バルブ９からブロー水０.５Ｌ／ｍｉｎを排出した以外は、実施例１と同様にして、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、水素ガス溶解水を循環した。
溶存水素ガス濃度計６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８５ｍｇ／Ｌ、２時間後０.７３ｍｇ／Ｌ、３時間後０.６５ｍｇ／Ｌ、４時間後０.５７ｍｇ／Ｌ、５時間後０.５３ｍｇ／Ｌ、６時間後０.４９ｍｇ／Ｌであった
比較例２
溶解装置ａから水槽ｂへの水素ガス溶解水の供給と、ブロー水排出バルブ９からのブロー水の排出を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、水素ガス溶解水を循環した。
溶存水素ガス濃度計６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８３ｍｇ／Ｌ、２時間後０.６９ｍｇ／Ｌ、３時間後０.４９ｍｇ／Ｌ、４時間後０.３５ｍｇ／Ｌ、５時間後０.２５ｍｇ／Ｌ、６時間後０.２１ｍｇ／Ｌであった。
実施例２
ガス配管ｆから水槽ｂの上部空間に供給する窒素ガスの量を０.０３７５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様にして、溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水１.０Ｌ／ｍｉｎを供給し、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、ブロー水排出バルブ９からブロー水１.０Ｌ／ｍｉｎを排出し、水素ガス溶解水を循環した。
溶存水素ガス濃度センサー６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８８ｍｇ／Ｌ、２時間後０.７５ｍｇ／Ｌ、３時間後０.６８ｍｇ／Ｌ、４時間後０.６６ｍｇ／Ｌ、５時間後０.６５ｍｇ／Ｌ、６時間後０.６５ｍｇ／Ｌであった。水素ガス濃度センサー１２で測定した水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は、運転開始時０.５３体積％、２時間後１.４８体積％、４時間後２.５２体積％、６時間後３.１３体積％、８時間後３.３９体積％、１０時間後３.５６体積％、１２時間後３.５９体積％、１４時間後、１６時間後、１８時間後はすべて３.６４体積％であった。
比較例３
ガス配管ｆから水槽ｂの上部空間に窒素ガスを供給しなかった以外は、実施例１と同様にして、溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水１.０Ｌ／ｍｉｎを供給し、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、ブロー水排出バルブ９からブロー水１.０Ｌ／ｍｉｎを排出し、水素ガス溶解水を循環した。
水素ガス濃度センサー１２で測定した水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は、運転開始時０.５３体積％、２時間後１.７７体積％、４時間後２.７９体積％、６時間後３.４９体積％、８時間後３.７３体積％、１０時間後３.８８体積％、１２時間後３.９８体積％、１４時間後４.０２体積％、１６時間後４.０７体積％、１８時間後４.１０体積％であった。
実施例１〜２及び比較例１〜３の運転条件を第１表に、水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度の経時的変化を図３に、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度の経時的変化を図４に示す。
ガス配管ｆから水槽ｂの上部空間に供給する窒素ガスの量を０.０３７５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様にして、溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水１.０Ｌ／ｍｉｎを供給し、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、ブロー水排出バルブ９からブロー水１.０Ｌ／ｍｉｎを排出し、水素ガス溶解水を循環した。
溶存水素ガス濃度センサー６で測定した水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、運転開始時１.０ｍｇ／Ｌ、１時間後０.８８ｍｇ／Ｌ、２時間後０.７５ｍｇ／Ｌ、３時間後０.６８ｍｇ／Ｌ、４時間後０.６６ｍｇ／Ｌ、５時間後０.６５ｍｇ／Ｌ、６時間後０.６５ｍｇ／Ｌであった。水素ガス濃度センサー１２で測定した水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は、運転開始時０.５３体積％、２時間後１.４８体積％、４時間後２.５２体積％、６時間後３.１３体積％、８時間後３.３９体積％、１０時間後３.５６体積％、１２時間後３.５９体積％、１４時間後、１６時間後、１８時間後はすべて３.６４体積％であった。
比較例３
ガス配管ｆから水槽ｂの上部空間に窒素ガスを供給しなかった以外は、実施例１と同様にして、溶解装置ａから水槽ｂへ溶存水素ガス濃度１.０ｍｇ／Ｌの水素ガス溶解水１.０Ｌ／ｍｉｎを供給し、ポンプｄにより水槽ｂから循環配管ｅへ水素ガス溶解水２０Ｌ／ｍｉｎを送り出し、ブロー水排出バルブ９からブロー水１.０Ｌ／ｍｉｎを排出し、水素ガス溶解水を循環した。
水素ガス濃度センサー１２で測定した水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は、運転開始時０.５３体積％、２時間後１.７７体積％、４時間後２.７９体積％、６時間後３.４９体積％、８時間後３.７３体積％、１０時間後３.８８体積％、１２時間後３.９８体積％、１４時間後４.０２体積％、１６時間後４.０７体積％、１８時間後４.１０体積％であった。
実施例１〜２及び比較例１〜３の運転条件を第１表に、水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度の経時的変化を図３に、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度の経時的変化を図４に示す。
図３に見られるように、水槽ｂからポンプｄにより循環配管ｅに送り出される水素ガス溶解水１００体積部に対して、溶解装置ａから水素ガス溶解水５体積部を補給した実施例１では、水槽ｂから送り出される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、微粒子除去のための洗浄水として必要な０.６ｍｇ／Ｌ以上を保っている。これに対して、水槽ｂからポンプｄにより循環配管に送り出される水素ガス溶解水１００体積部に対して、溶解装置ａから水素ガス溶解水２.５体積部を補給した比較例１では、水槽ｂから送り出される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度は、０.６ｍｇ／Ｌを下回っている。溶解装置ａから水槽ｂへの水素ガス溶解水の補給がない比較例２では、水槽ｂから送り出される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度が急速に低下している。
この結果から、水素ガス溶解装置ａから水槽ｂに補給する水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を１.０ｍｇ／Ｌとし、水素ガス溶解水の補給量を、水槽ｂからポンプｄにより循環配管ｅに送り出される水量１００体積部に対して５体積部以上とすることにより、循環配管ｅに送り出される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を、洗浄水として十分な性能を発揮する０.６ｍｇ／Ｌ以上に保ち得ることが分かる。
図４に見られるように、水槽ｂの上部空間に水槽ｂの気液接触面積に対して、ガス配管ｆを通して２.０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2の窒素ガスを供給した実施例１では、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は０体積％であり、ガス配管ｆを通して０.１５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2の窒素ガスを供給した実施例２では、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は３.６４体積％で安定する。これに対して、水槽ｂの上部空間に窒素ガスを供給しない比較例３では、１８時間後には水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は、水素ガスと空気の混合気体の爆発下限界とされる４.１体積％に達し、なおわずかに上昇する傾向にある。
この結果から、水槽ｂの上部空間にガス配管ｆを通して、水槽ｂの気液接触面積に対して０.１５Ｎ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2以上の窒素ガスを供給することにより、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度を４.０体積％以下に保ち得ることが分かる。
この結果から、水素ガス溶解装置ａから水槽ｂに補給する水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を１.０ｍｇ／Ｌとし、水素ガス溶解水の補給量を、水槽ｂからポンプｄにより循環配管ｅに送り出される水量１００体積部に対して５体積部以上とすることにより、循環配管ｅに送り出される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を、洗浄水として十分な性能を発揮する０.６ｍｇ／Ｌ以上に保ち得ることが分かる。
図４に見られるように、水槽ｂの上部空間に水槽ｂの気液接触面積に対して、ガス配管ｆを通して２.０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2の窒素ガスを供給した実施例１では、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は０体積％であり、ガス配管ｆを通して０.１５Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2の窒素ガスを供給した実施例２では、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は３.６４体積％で安定する。これに対して、水槽ｂの上部空間に窒素ガスを供給しない比較例３では、１８時間後には水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度は、水素ガスと空気の混合気体の爆発下限界とされる４.１体積％に達し、なおわずかに上昇する傾向にある。
この結果から、水槽ｂの上部空間にガス配管ｆを通して、水槽ｂの気液接触面積に対して０.１５Ｎ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2以上の窒素ガスを供給することにより、水槽ｂの上部空間の水素ガス濃度を４.０体積％以下に保ち得ることが分かる。
本発明の循環式ガス溶解水供給装置及び該装置の使用方法によれば、電子材料などのウェット洗浄工程で使用される特定のガスを溶解したガス溶解洗浄水を用いて、洗浄機で使用されなかったガス溶解洗浄水を水槽へ戻し、ガス溶解洗浄水に溶存する特定のガスの濃度を一定値以上に維持し、かつ、ガス溶解洗浄水を貯留する水槽の上部空間の特定のガスの濃度を低く保つことができる。本発明装置及び方法は、水素ガス溶解水に適用して、溶存水素ガス濃度を高く維持して十分な洗浄効果を発揮させ、しかも水素ガス溶解水を貯留する水槽の上部空間の水素ガス濃度を低く保ち、安全に水素ガス溶解水による電子材料などの洗浄を行うことができる。
Ａ 溶解装置
Ｂ 水槽
Ｃ 接続配管
Ｄ ポンプ
Ｅ 循環配管
Ｆ ガス配管
ａ 溶解装置
ｂ 水槽
ｃ 接続配管
ｄ ポンプ
ｅ 循環配管
ｆ ガス配管
１ バルブ
２ 液面計
３ バルブ
４ 熱交換器
５ 純化機構
６ ガス濃度計
７ 分岐点
８ 分岐点
９ バルブ
１０ バルブ
１１ バルブ
１２ 特定ガスモニター
１３ 酸素ガスモニター
１４ 圧力調整器
１５ 接続配管の下端
１６ 循環配管の下端
Ｂ 水槽
Ｃ 接続配管
Ｄ ポンプ
Ｅ 循環配管
Ｆ ガス配管
ａ 溶解装置
ｂ 水槽
ｃ 接続配管
ｄ ポンプ
ｅ 循環配管
ｆ ガス配管
１ バルブ
２ 液面計
３ バルブ
４ 熱交換器
５ 純化機構
６ ガス濃度計
７ 分岐点
８ 分岐点
９ バルブ
１０ バルブ
１１ バルブ
１２ 特定ガスモニター
１３ 酸素ガスモニター
１４ 圧力調整器
１５ 接続配管の下端
１６ 循環配管の下端
Claims (10)
- 特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有するガス溶解水供給装置であって、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没していることを特徴とする循環式ガス溶解水供給装置。
- ガス配管Ｆを通して不活性ガスを供給する請求項１記載の循環式ガス溶解水供給装置。
- 不活性ガスが、窒素ガスである請求項２記載の循環式ガス溶解水供給装置。
- 特定のガスが、水素ガスである請求項１記載の循環式ガス溶解水供給装置。
- 水槽Ｂの上部空間を監視する酸素ガス検知器又は酸素ガス濃度計を有する請求項４記載の循環式ガス溶解水供給装置。
- 特定のガス溶解水を製造する溶解装置Ａ、特定のガス溶解水を貯留する水槽Ｂ、溶解装置Ａと水槽Ｂをつなぐ接続配管Ｃ、水槽Ｂの貯留水を洗浄機に送り出すポンプＤ、水槽ＢよりポンプＤと洗浄機への分岐点を経て水槽Ｂに戻る循環配管Ｅ、水槽Ｂの上部空間にガスを供給するガス配管Ｆを有し、分岐点において特定のガス溶解水が洗浄機に供給され、残余の特定のガス溶解水が循環して水槽Ｂに戻され、接続配管Ｃの下端と循環配管Ｅの下端が水槽Ｂ内の水面下に没している循環式ガス溶解水供給装置において、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給するガス溶解水の量を、ポンプＤにより送り出されるガス溶解水１００体積部に対して５体積部以上とすることを特徴とする循環式ガス溶解水供給装置の運転方法。
- 特定のガスが水素ガスであって、溶解装置Ａから水槽Ｂへ補給されるガス溶解水の溶存水素ガス濃度を０.６ｍｇ／Ｌ以上とする請求項６記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法。
- ガス配管Ｆを通して供給するガスの流量を、水槽Ｂの気液接触面積に対して０.１５〜５０Ｌ(標準状態)／ｍｉｎ・ｍ2とすることにより、水槽Ｂの上部空間中の水素ガス濃度を４.０体積％以下に保つ請求項７記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法。
- 水槽Ｂから供給される水素ガス溶解水の溶存水素ガス濃度を、０.６ｍｇ／Ｌ以上とする請求項７又は請求項８記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法。
- 水槽Ｂの液面の高さの変動を、標準水位の６０％以下に保つ請求項６記載の循環式ガス溶解水供給装置の運転方法。
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