JP2003260341A - オゾン水供給装置 - Google Patents

オゾン水供給装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望濃度のオゾン水を経済的に効率良く間歇
供給することができるオゾン水供給装置を提供する。 【解決手段】 純水導入管１２及びオゾンガス導入管１
３が接続され、純水導入管１２を介して導入される純水
の水流により、オゾンガス導入管１３を介してオゾンガ
スを吸引混合するエゼクタ２と、エゼクタ２により生成
されたオゾン水をユースポイントに供給するオゾン水供
給管５とを備えるオゾン水供給装置１であって、オゾン
ガス導入管１３には流量調整機構２５が設けられ、オゾ
ン水供給管５にはオゾン水濃度を検出する濃度検出器２
４が設けられており、濃度検出器２４の検出に基づいて
流量調整機構２５の開度調整を行う制御手段３０を備え
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の製造
工程における洗浄やレジスト剥離などに使用されるオゾ
ン水を供給するオゾン水供給装置に関し、特に、オゾン
水を間歇的に供給することができるオゾン水供給装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】オゾン水は、電子部品等のウェット洗浄
やフォト工程でのレジスト剥離などに従来から使用され
ており、オゾン水製造装置において超純水にオゾンガス
を溶解させることにより製造される。従来のオゾン水供
給装置として、例えば特開平７−１８５５７２号公報に
開示されたものが知られており、この構成を図３に示
す。
【０００３】同図に示すように、このオゾン水供給装置
は、エゼクタ５０にオゾンガス供給管５２及び給水管５
４が接続されており、給水管５４からエゼクタ５０への
水流により、オゾンガス発生器５６により発生したオゾ
ンガスがオゾンガス供給管５２を介してエゼクタ５０内
に吸引されて超純水と混合され、オゾン水が生成され
る。このオゾン水は、気液分離装置５８に供給されて未
溶解のオゾンガスが分離された後、オゾン水供給管６０
を介してユースポイントに供給される。
【０００４】気液分離装置５８はオゾン水のオゾン濃度
を測定する濃度計６２が設けられ、オゾン水供給管６０
にはオゾン水の流量を測定する流量計６４が設けられて
おり、制御装置６６は、濃度計６２及び流量計６４の検
出結果に基づいて、電圧調整器６８によりオゾンガス発
生器５６の電圧を調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したオ
ゾン水供給装置は、オゾンガス発生器５６の電圧を変化
させても、エゼクタ５０で吸引されるオゾンガスの量が
すぐには変化しないため、オゾン水濃度の追従性が悪い
という問題があった。したがって、オゾン水を間歇的に
供給しなければならない場合には、供給開始直後のオゾ
ン水が所望濃度に安定するまで長時間待たなければなら
ず（上記公報によれば５〜６分）、その間に廃棄される
オゾン水が無駄になるだけでなく、工程時間のロスが生
じるという問題を生じていた。
【０００６】また、オゾン水を複数のユースポイントで
使用する場合、オゾンガス供給管５２を分岐させて各ユ
ースポイント近傍でオゾン水を製造すると、オゾンガス
発生器５６の電圧変化が全てのユースポイントにおける
オゾンガス流量に影響を及ぼすため、各ユースポイント
でオゾン水濃度を個別に制御することが困難であるとい
う問題があった。一方、オゾン水供給管６０を分岐させ
て各ユースポイントまで導くように構成すると、オゾン
水供給管６０による移送距離が必然的に長くなるため
（例えば、２０〜１００ｍ）、溶解しているオゾンが移
送中に自己分解してオゾン濃度が低下するおそれがある
という問題があった。このため、従来は各ユースポイン
トの近傍にオゾンガス発生装置を設けなければならず、
設備コストが高くなり、メンテナンスの面でも問題があ
った。
【０００７】本発明は、このような問題を解決すべくな
されたものであって、所望濃度のオゾン水を経済的に効
率良く間歇供給することができるオゾン水供給装置の提
供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、純
水導入管及びオゾンガス導入管が接続され、前記純水導
入管を介して導入される純水の水流により、前記オゾン
ガス導入管を介してオゾンガスを吸引混合するエゼクタ
と、前記エゼクタにより生成されたオゾン水をユースポ
イントに供給するオゾン水供給管とを備え、前記オゾン
ガス導入管には流量調整機構が設けられ、前記オゾン水
供給管にはオゾン水濃度を検出する濃度検出器が設けら
れており、前記濃度検出器の検出に基づいて前記流量調
整機構の開度調整を行う制御手段を備えることを特徴と
するオゾン水供給装置により達成される。
【０００９】前記制御手段は、前記濃度検出器の検出濃
度が所定濃度よりも低い場合に前記流量調整機構の開度
を大きくする一方、前記濃度検出器の検出濃度が所定濃
度よりも高い場合に前記流量調整機構の開度を小さくす
ることが好ましい。
【００１０】また、前記オゾンガス導入管は、一方端が
オゾンガス発生装置に接続され、且つ、他方端が複数の
分配管を介して複数の前記エゼクタに接続された構成に
することが可能である。この場合、前記濃度検出器は、
前記各エゼクタに接続された前記オゾン水供給管にそれ
ぞれ設けられることが好ましく、前記流量調整機構は、
前記各分配管に設けられていることが好ましい。そし
て、前記制御手段は、前記濃度検出器の検出に基づい
て、対応する前記流量調整機構の開度調整を行うことが
好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実態形態について
添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係るオゾン水供給装置の概略構成を示すブロック
図である。同図に示すように、オゾン水供給装置１は、
エゼクタ２及び気液分離装置３を備えている。
【００１２】エゼクタ２は、純水導入管１２及びオゾン
ガス導入管１３が接続されており、純水導入管１２から
導入された純水がノズル（図示せず）から噴射される
と、この水流によりオゾンガス導入管１３からオゾンガ
スが吸引導入されて、内部で混合されるように構成され
ている。導入する純水及びオゾンガスは、それぞれ公知
の純水製造装置及びオゾンガス発生装置により製造する
ことができる。純水製造装置は、例えば、逆浸透純水製
造装置を使用することができ、純度の高い超純水を製造
できるように、イオン交換樹脂等のカートリッジを備え
ることが好ましい。また、オゾンガス発生装置として
は、純水を電気分解して高濃度のオゾンガスを発生させ
る電解法オゾン発生装置を例示することができ、一次側
の供給圧力を一定にする圧力調整弁、及び、余剰のオゾ
ンガスを処理する排気オゾン分解器を備えることが好ま
しい。
【００１３】エゼクタ２の排出側は混合管４を介して気
液分離装置３に接続されており、エゼクタ２により混合
された純水及びオゾンガスは、混合管４を介して気液分
離装置３に導入される。
【００１４】気液分離装置３には、オゾンガス排出管１
４及びオゾン水供給管５が接続されており、オゾンガス
排出管１４は、オゾンガス分解触媒が充填されたオゾン
ガス分解器１５に接続されている。混合管４から気液分
離装置３に導入された純水に溶解していない余剰のオゾ
ンガスは、オゾンガス排出管１４を介してオゾンガス分
解器１５に移送されて酸素に分解され、オゾン水のみが
オゾン水供給管５を介してユースポイントに供給され
る。尚、気液分離装置についても公知のものを使用する
ことができ、例えば、遠心力を利用してオゾン水とオゾ
ンガスとを分離するサイクロン式や、気液二相流をバッ
フル板に衝突させるバッフル式、或いは、金網を用いて
気液分離するデミスタ式などを挙げることができる。
【００１５】純水導入管１２、オゾン水供給管５、及び
オゾンガス排出管１４には、それぞれ純水供給弁２１、
オゾン水供給弁２２、及びオゾンガス排出弁２３が介設
されており、これらの開閉は制御装置３０によって制御
される。
【００１６】また、オゾン水供給管５には、溶存オゾン
モニタ２４が介設されており、オゾンガス導入管１３
は、流量調整機構２５を備えている。溶存オゾンモニタ
２４は、通過するオゾン水のオゾン濃度を検出する濃度
検出器であり、検出結果を制御装置３０に出力する。溶
存オゾンモニタ２４としては、応答特性が良好なインラ
イン式を使用するのが好ましいが、サンプリング方式で
あっても応答時間を補正することにより使用可能であ
る。また、流量調整機構２５は、例えば、オゾンガス導
入管１３の開度を連続的に変化させることができる可変
オリフィス弁などからなり、制御装置３０によって開度
調整される。
【００１７】次に、以上の構成を備えたオゾン水供給装
置の作動について説明する。オゾン水供給時において
は、純水供給弁２１、オゾン水供給弁２２、及びオゾン
ガス排出弁２３をいずれも開状態にすることで、オゾン
ガス及び純水がエゼクタ２に導入される。エゼクタ２に
導入される純水は、高度に精製された超純水であること
が好ましい。また、オゾンガス導入管１３にオゾンガス
を供給するオゾンガス発生装置（図示せず）の供給圧力
は、０．１〜０．３ＭＰａＧの範囲にあることが好まし
い。
【００１８】エゼクタ２に導入されたオゾンガス及び純
水は、エゼクタ２及び混合管４を通過する過程で十分に
混合されてオゾン水となり、気液分離装置３において余
剰のオゾンガスが除去された後、オゾン水供給管５を介
してオゾン水が供給される。供給されるオゾン水の濃度
は、溶存オゾンモニタ２４により常時検出され、制御装
置３０に入力される。
【００１９】制御装置３０は、オゾン水濃度が所望濃度
よりも高くなると、流量調整機構２５の開度を小さくし
てエゼクタ２に導入されるオゾンガスの流量を少なくす
る一方、オゾン水濃度が所望濃度よりも低くなると、流
量調整機構２５の開度を大きくしてエゼクタ２に導入さ
れるオゾンガスの流量を多くする。この結果、オゾン水
の供給量などが変動しても、オゾン水濃度をほぼ所望の
値に保つことができる。
【００２０】オゾン水の間歇供給などにおいて、オゾン
水の停止信号が制御装置３０に入力されると、制御装置
３０は、純水供給弁２１及びオゾンガス排出弁２３を閉
状態にしてオゾン水の供給を停止する。エゼクタ２への
オゾンガスの導入は水流に伴う吸引力により行われるの
で、純水供給弁２１を閉じてエゼクタ２に導入される純
水の水流がなくなると、エゼクタ２へのオゾンガスの導
入も停止される。更に、オゾンガス排出弁２３を閉じる
ことで、気液分離装置３に残留するオゾンガスの外部へ
のリークが防止される。この結果、純水及びオゾンガス
を無駄に廃棄することなくオゾン水の供給を停止するこ
とができる。尚、オゾン水の供給停止中にオゾンガス発
生装置により発生するオゾンガスの内で余剰のオゾンガ
スが生じた場合には、例えば、当該オゾンガス発生装置
が備える前記排気オゾン分解器（図示せず）で分解する
ことができる。
【００２１】所定期間の供給停止後、オゾン水の要求信
号が制御装置３０に入力されると、制御装置３０は、純
水供給弁２１及びオゾンガス排出弁２３を開状態にし
て、エゼクタ２への純水の供給を再開する。これによ
り、エゼクタ２内に純水の水流が発生し、これと共にオ
ゾンガスの吸引も開始される。オゾン水供給管５から供
給されるオゾン水の濃度は、供給再開直後はやや不安定
となるが、制御装置３０が溶存オゾンモニタ２４の検出
に基づき流量調整機構２５の開度を調整することで、所
望の値を維持することができる。したがって、オゾン水
の供給開始直後から所望濃度のオゾン水を供給すること
ができ、オゾン水を無駄に廃棄する必要がなくなる。制
御装置３０による純水供給弁２１及びオゾンガス排出弁
２３の開閉、並びに流量調整機構２５の開度調整は、オ
ゾン水を間歇供給している間、繰り返し行われる。
【００２２】オゾン水を複数のユースポイントで使用す
る場合には、図２に示すように、１台のオゾンガス発生
装置４０に接続したオゾンガス導入管１３を分岐させ
て、オゾンガスを分配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄにより各ユースポイント近傍まで導くように構成す
る。分配管１３ａ〜１３ｄには、それぞれ流量調整機構
２５を設ける。また、エゼクタ２、気液分離装置３、オ
ゾン水供給管５、純水導入管１２、制御装置３０などに
ついては各ユースポイント毎に設け、制御装置３０は、
溶存オゾンモニタ２４の検出に基づき、ユースポイント
に対応する分配管１３ａ〜１３ｄの流量調整機構２５の
開度を調節する。
【００２３】このような構成により、オゾンガスの発生
源が１カ所であっても、複数のユースポイントのそれぞ
れにおいてオゾン水の濃度を個別に制御することが可能
になるので、設備コストの低減が図られると共に、メン
テナンスも容易になる。また、オゾンガスの状態で各ユ
ースポイントまで移送した後にオゾン水を製造すること
ができるので、オゾン水の状態で長距離移送する必要が
なく、移送中のオゾンが自然分解してオゾン水の濃度が
低下するおそれを防止することができる。特に、含有有
機物を短波長（１８５ｎｍ）の紫外線により分解した非
常に純度の高い超純水を使用する場合には、このような
構成のオゾン水供給装置を利用する効果が大きくなる。
【００２４】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説
明する。
【００２５】（実施例）図２に示す構成において、オゾ
ンガス発生装置は、純水を電気分解して高濃度のオゾン
ガスを発生させる電解法オゾン発生装置を使用し、オゾ
ンガスの最大発生量が４８ｇ／ｈのものを使用した。そ
して、オゾンガスの圧力が０．１ＭＰａＧに常時維持さ
れるように制御し、発生するオゾンガスの濃度を２３０
ｇ／ｍ3として、オゾンガス導入管１３から分岐した分
配管１３ａ〜１３ｄにより、各オゾン水供給装置１に均
等に分配されるように構成した。オゾンガス導入管１３
及び分配管１３ａ〜１３ｄには、内径４ｍｍ、外径６ｍ
ｍのフッ素樹脂チューブを使用し、オゾンガス発生装置
４０から各ユースポイントまでのオゾンガス流路は、そ
れぞれ４０ｍ、６０ｍ、７０ｍ、８０ｍとした。また、
各オゾン水供給装置１において、純水導入管１２を介し
てオゾン水製造装置２に導入する純水の流量は、オゾン
水供給管４から供給されるオゾン水が定常状態において
流量２．５Ｌ／分、濃度２０ｐｐｍとなるように設定し
た。また、気液分離装置３は、サイクロン式のものを使
用し、流量調整機構２５には可変式オリフィス弁を使用
した。溶存オゾンモニタ２４には、インライン式の溶存
オゾンモニタを使用した。
【００２６】この条件の下で、純水供給弁２１、オゾン
水供給弁２２、及びオゾンガス排出弁２３を開状態にし
て、オゾン水の供給を開始した。そして、オゾンガス発
生装置４０から最も遠いユースポイントにおいて、オゾ
ン水供給管５から供給されるオゾン水濃度を測定したと
ころ、以下に示す表１のようになった。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から明らかなように、オゾン水製造装
置２から排出されたオゾン水の濃度は、オゾン水供給開
始時においては０ｐｐｍであるが、時間の経過と共に急
激に上昇し、１０秒後には１９ｐｐｍとほぼ所望値（２
０ｐｐｍ）になった。オゾン水濃度が所望値に近づくに
つれて、制御装置３０は流量調整機構２５の開度を徐々
に小さくし、これによってオゾン水濃度がその後もほぼ
所望値に維持された。尚、この結果は、他のユースポイ
ントにおいても同様であった。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のオゾン水供給装置によれば、オゾン水の供給開始直後
から所望濃度のオゾン水を供給することができるので、
オゾン水を間歇供給する際に、供給開始直後のオゾン水
を廃棄する無駄を防止することができ、更に、オゾン水
の濃度が安定化するまでの待ち時間を解消することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るオゾン水供給装置
の概略構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示すオゾン水供給装置の適用例を示す
ブロック図である。
【図３】 従来のオゾン水供給装置の概略構成を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
１ オゾン水供給装置 ２ エゼクタ ５ オゾン水供給管 １２ 純水導入管 １３ オゾンガス導入管 ２４ 溶存オゾンモニタ（濃度検出器） ２５ 流量調整機構 ３０ 制御装置 ４０ オゾンガス発生装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 純水導入管及びオゾンガス導入管が接続
    され、前記純水導入管を介して導入される純水の水流に
    より、前記オゾンガス導入管を介してオゾンガスを吸引
    混合するエゼクタと、 前記エゼクタにより生成されたオゾン水をユースポイン
    トに供給するオゾン水供給管とを備え、 前記オゾンガス導入管には流量調整機構が設けられ、前
    記オゾン水供給管にはオゾン水濃度を検出する濃度検出
    器が設けられており、前記濃度検出器の検出に基づいて
    前記流量調整機構の開度調整を行う制御手段を備えるこ
    とを特徴とするオゾン水供給装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記濃度検出器の検出
    濃度が所定濃度よりも低い場合に前記流量調整機構の開
    度を大きくする一方、前記濃度検出器の検出濃度が所定
    濃度よりも高い場合に前記流量調整機構の開度を小さく
    することを特徴とする請求項１に記載のオゾン水供給装
    置。
  3. 【請求項３】 前記オゾンガス導入管は、一方端がオゾ
    ンガス発生装置に接続され、他方端が複数の分配管を介
    して複数の前記エゼクタに接続されており、 前記濃度検出器は、前記各エゼクタに接続された前記オ
    ゾン水供給管にそれぞれ設けられ、前記流量調整機構
    は、前記各分配管に設けられており、 前記制御手段は、前記濃度検出器の検出に基づいて、対
    応する前記流量調整機構の開度調整を行うことを特徴と
    する請求項１に記載のオゾン水供給装置。
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