JP4786955B2 - Functional water generating apparatus and functional water generating method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、機能性流体(炭酸ガス、水素、オゾン、酸素、アンモニアから選択される機能性気体、又はアンモニア、フッ酸から選択される機能性液体)を超純水に溶解又は混合して機能水を生成する機能水生成装置及びそれを用いた機能水生成方法に関する。さらに詳しくは、機能性流体の超純水への溶解量又は混合量を精密に制御して、正確な機能性流体濃度の機能水を生成することが可能であるとともに、小型かつ安価な機能水生成装置及びそれを用いた効率的な機能水生成方法に関する。 The present invention, the functional fluid (carbon dioxide gas, hydrogen, ozone, oxygen, functional gas selected from ammonia, or ammonia, function liquid is selected from hydrofluoric acid) were dissolved or mixed in ultrapure water The present invention relates to a functional water generating device that generates functional water and a functional water generating method using the same. More specifically, by precisely controlling the amount of dissolution or mixing of the ultra-pure water of the functional fluid, together it is possible to generate the functional water of the correct functional fluid density, compact and inexpensive functional water The present invention relates to a generation device and an efficient functional water generation method using the same.
機能水(各種機能が付加された水)が各種産業分野で用いられている。例えば、半導体の製造分野においては基板の洗浄に超純水を用いるが、超純水をそのまま用いたのでは、超純水の比抵抗が高いため、被洗浄物の表面に静電気を発生させ、半導体の配線に絶縁破壊を生じさせるという不都合があり、このような不都合を解消するため、超純水に炭酸ガスを溶解させて、比抵抗の減少という機能が付加された機能水としてから、基板の洗浄に用いている。 Functional water (water with various functions added) is used in various industrial fields. For example, in the field of semiconductor manufacturing, ultrapure water is used for cleaning a substrate. However, if ultrapure water is used as it is, since the specific resistance of ultrapure water is high, static electricity is generated on the surface of the object to be cleaned. There is an inconvenience of causing dielectric breakdown in the wiring of the semiconductor, and in order to eliminate such an inconvenience, carbon dioxide is dissolved in ultrapure water to obtain a functional water to which a function of reducing specific resistance is added. Used for cleaning.
このような機能水生成装置及び機能水生成方法としては、例えば、超純水流路中に、流量を予め測定する流量センサーと、炭酸ガスを直接注入する炭酸ガス注入器と、比抵抗測定器とを順次配設し、炭酸ガスマスフローメータによって炭酸ガス注入量を計測し、超純水径路中の流量変動値と、比抵抗測定値と、比抵抗設定値とから炭酸ガス注入量を演算し、炭酸ガスマスフローメータの計測値をこの演算値にリアルタイムに合致させ、所定の比抵抗値の超純水を得る方法が開示されている(特許文献1参照)。また、比抵抗値が目標値より低い値となるように炭酸ガスが付加された超純水を生成させる手段と、その炭酸ガス付加水を超純水原水に均一混合させることによって、所望の比抵抗値の超純水を製造する装置が開示されている(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、超純水の流量を測定する流量センサー、炭酸ガスの量を計測するマスフローメーター、超純水の比抵抗を計測する比抵抗測定器、及びこれらを制御するマイクロコンピュータを用いているため、機能水製造装置そのものが大型かつ高価にならざるを得ず、また、比抵抗の変化に対応して炭酸ガスの流量を制御しているため、炭酸ガス流量の増減に時間的遅れがあり、比抵抗の値が変動するという問題があった。また、特許文献2に開示された装置では、原超純水を分配して一方の超純水に炭酸ガスの圧力を一定に保持するための調圧弁を経由させた炭酸ガスを溶解して、炭酸ガス高濃度付加水を製造し、バイパス管路を経た原水とを合流させているため、系内において流量の変化に対応して炭酸ガスの流量を制御することが困難であり、比抵抗値を精密に制御することが困難であるという問題があった。
However, in the method disclosed in Patent Document 1, a flow rate sensor that measures the flow rate of ultrapure water, a mass flow meter that measures the amount of carbon dioxide gas, a specific resistance measuring instrument that measures the specific resistance of ultrapure water, and these Since the controlling microcomputer is used, the functional water production apparatus itself must be large and expensive, and the flow rate of carbon dioxide gas is controlled according to the change in specific resistance. There was a problem that the specific resistance value fluctuated due to a time delay in the increase / decrease. In addition, in the apparatus disclosed in
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、機能性流体の超純水への溶解量又は混合量を精密に制御して、正確な機能性流体濃度の機能水を生成することが可能であるとともに、小型かつ安価な機能水生成装置及びそれを用いた効率的な機能水生成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and precisely control the amount of dissolution or mixing of the ultra-pure water of the functional fluid, to generate the functional water of the correct functional fluid density An object of the present invention is to provide a small and inexpensive functional water generating apparatus and an efficient functional water generating method using the same.
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の機能水生成装置及びそれを用いた機能水生成方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the following functional water generating device and a functional water generating method using the same are provided.
[1]超純水に、炭酸ガス、水素、オゾン、酸素、アンモニアから選択される気体、又はアンモニア、フッ酸から選択される液体である機能性流体を溶解又は混合して機能水を生成する機能水生成装置であって、前記超純水の主流路としての超純水主流路と、前記超純水主流路から分岐した超純水分岐流路と、前記機能性流体の流路としての機能性流体流路と、前記超純水分岐流路に連通して配設されるとともに、前記超純水分岐流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水分岐流路における超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御する流体流量制御手段と、前記超純水分岐流路の、前記流体流量制御手段の配設箇所よりも下流に連通して配設されるとともに、前記超純水分岐流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水分岐流路を流れる超純水(第1の超純水)に、前記流体流量制御手段によって流量を制御された前記機能性流体を溶解又は混合して第1の機能水を生成する混合手段とを備え、前記超純水主流路を流れる超純水(第2の超純水)に、前記混合手段から前記第1の機能水を導入し、溶解又は混合することによって、第2の機能水を生成することを特徴とする機能水生成装置(以下、「第1の発明」ということがある)。 [1] Functional water is generated by dissolving or mixing a functional fluid that is a gas selected from carbon dioxide, hydrogen, ozone, oxygen, and ammonia, or a liquid selected from ammonia and hydrofluoric acid, in ultrapure water. A functional water generating device comprising: an ultrapure water main flow path as a main flow path of the ultra pure water; an ultra pure water branch flow path branched from the ultra pure water main flow path; and a flow path of the functional fluid. The functional fluid flow path is disposed in communication with the ultrapure water branch flow path and communicated with the functional fluid flow path through a communication path different from the communication of the ultra pure water branch flow path. Fluid flow rate control means for controlling the flow rate of the functional fluid corresponding to the flow rate of ultrapure water in the ultrapure water branch flow path, and the location of the fluid flow rate control means in the ultrapure water branch flow path In addition to the communication of the ultrapure water branch flow path. The functional fluid whose flow rate is controlled by the fluid flow rate control means is added to the ultrapure water (first ultrapure water) that flows through the ultrapure water branch flow channel that communicates with the functional fluid flow channel through a channel. Mixing means for generating first functional water by dissolving or mixing, and supplying the first functional water from the mixing means to the ultrapure water (second ultrapure water) flowing through the ultrapure water main flow path. A functional water generator (hereinafter also referred to as “first invention”) characterized by generating second functional water by introducing, dissolving or mixing.
[2]超純水に、炭酸ガス、水素、オゾン、酸素、アンモニアから選択される気体、又はアンモニア、フッ酸から選択される液体である機能性流体を溶解又は混合して機能水を生成する機能水生成装置であって、前記超純水の流路としての超純水流路と、前記機能性流体の流路としての機能性流体流路と、前記超純水流路に連通して配設されるとともに、前記超純水流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水流路における超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御する流体流量制御手段と、前記超純水流路の、前記流体流量制御手段の配設箇所よりも下流に連通して配設されるとともに、前記超純水流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水流路を流れる超純水に、前記流体流量制御手段によって流量を制御された前記機能性流体を溶解又は混合して機能水を生成する混合手段とを備えてなることを特徴とする機能水生成装置(以下、「第2の発明」ということがある)。 [2] Functional water is generated by dissolving or mixing a functional fluid that is a gas selected from carbon dioxide, hydrogen, ozone, oxygen, and ammonia, or a liquid selected from ammonia and hydrofluoric acid, in ultrapure water. A functional water generator, wherein the ultrapure water channel as the ultrapure water channel, the functional fluid channel as the functional fluid channel, and the ultrapure water channel are in communication with each other And the flow rate of the functional fluid corresponding to the flow rate of the ultrapure water in the ultrapure water flow channel communicated with the functional fluid flow channel through a communication path different from the communication of the ultrapure water flow channel. The fluid flow rate control means to be controlled and the communication path different from the communication of the ultra pure water flow path are disposed downstream of the location of the fluid flow rate control means of the ultra pure water flow path. The ultrapure water flowing through the ultrapure water flow channel communicated with the functional fluid flow channel at A functional water generating device (hereinafter referred to as “second invention”), characterized in that it comprises mixing means for dissolving or mixing the functional fluid whose flow rate is controlled by the fluid flow control means to generate functional water. Sometimes).
[3]前記流体流量制御手段が、前記超純水分岐流路又は前記超純水流路に連通した超純水連通路と、前記機能性流体流路に連通した機能性流体連通路と、前記超純水連通路に配設された、前記超純水の流量に対応して移動可能な円筒状抵抗子と、前記機能性流体連通路に、前記円筒状抵抗子に囲繞される状態で配設された、前記円筒状抵抗子の移動に連動して移動可能な流体流量制御子と、前記流体流量制御子の移動に対応して、前記機能性流体連通路の大きさを調整可能な流体連通路調整手段とを有し、前記超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御するものである前記[1]又は[2]に記載の機能水生成装置。 [3] The fluid flow rate control means includes an ultrapure water communication channel communicating with the ultrapure water branch channel or the ultrapure water channel, a functional fluid communication channel communicating with the functional fluid channel, A cylindrical resistor disposed in the ultrapure water communication path and movable in accordance with the flow rate of the ultrapure water, and disposed in the functional fluid communication path in a state surrounded by the cylindrical resistor. A fluid flow controller that is movable in conjunction with the movement of the cylindrical resistor, and a fluid that can adjust the size of the functional fluid communication path in accordance with the movement of the fluid flow controller. The functional water generating device according to [1] or [2], further including a communication path adjusting unit that controls a flow rate of the functional fluid in accordance with a flow rate of the ultrapure water.
[4]前記円筒状抵抗子が、円筒状駆動マグネットを同心状に内蔵したものであり、前記流体流量制御子が、前記円筒状抵抗子の前記円筒状駆動マグネットと磁力結合した棒状従動マグネットを内蔵したものであり、さらに、前記流体連通路調整手段が、前記流体流量制御子の先端に配設された弁棒と、前記機能性流体連通路に配設された弁座及び付勢手段とから構成されたものであるとともに、前記弁棒が前記付勢手段によって前記弁座に押圧されるように構成されたものであり、前記超純水の流れによって前記円筒状抵抗子が移動すると、前記流体流量制御子が連動して移動し、前記流体流量制御子の先端に配設された前記弁棒を前記付勢手段からの押圧に抗しつつ前記弁座から離間又は近接させて、前記流体連通路の大きさを拡大又は縮小する前記[3]に記載の機能水生成装置。 [4] The cylindrical resistor includes a cylindrical driving magnet concentrically built therein, and the fluid flow controller includes a rod-shaped driven magnet magnetically coupled to the cylindrical driving magnet of the cylindrical resistor. Further, the fluid communication path adjusting means includes a valve rod disposed at a tip of the fluid flow controller, a valve seat and a biasing means disposed in the functional fluid communication path. And the valve rod is configured to be pressed against the valve seat by the biasing means, and when the cylindrical resistor is moved by the flow of the ultrapure water, The fluid flow control element moves in conjunction with the valve rod disposed at the tip of the fluid flow control element while being separated from or close to the valve seat while resisting the pressure from the urging means, Increase the size of the fluid communication path or Functional water generating apparatus according to the small [3].
[5]前記円筒状抵抗子が、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングされてなるとともに、前記超純水連通路を構成する部品が前記樹脂から構成されてなる前記[3]又は[4]に記載の機能水生成装置。 [5] The cylindrical resistor is selected from the group consisting of perfluoroalkoxy resin (PFA), polytetrafluoroethylene resin (PTFE), fluorinated ethylene propylene resin (FEP), and ethylene tetrafluoroethylene resin (ETFE). The functional water generating device according to [3] or [4], wherein the functional water generating device is lined with at least one resin and a part constituting the ultrapure water communication path is made of the resin.
[6]前記円筒状抵抗子の先端に配設された弁棒と、前記超純水連通路に配設された弁座とから構成された弁機構を有するとともに、前記弁棒と前記弁座との間に、前記超純水を常時流す分岐連通路が構成されてなる前記[3]〜[5]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [6] It has a valve mechanism composed of a valve rod disposed at the tip of the cylindrical resistor and a valve seat disposed in the ultrapure water communication path, and the valve rod and the valve seat. The functional water generating device according to any one of [3] to [5], in which a branch communication path through which the ultrapure water is constantly flowed is configured between the two.
[7]前記流体流量制御手段が、前記超純水分岐流路又は前記超純水流路に連通した超純水連通路と、前記機能性流体流路に連通した機能性流体連通路と、前記超純水連通路に配設された、前記超純水の流量に対応して移動可能な棒状抵抗子と、前記機能性流体連通路に、前記棒状抵抗子に並列する状態で配設された、前記棒状抵抗子の移動に連動して移動可能な流体流量制御子と、前記流体流量制御子の移動に対応して、前記機能性流体連通路の大きさを調整可能な流体連通路調整手段とを有し、前記超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御するものである前記[1]又は[2]に記載の機能水生成装置。 [7] The fluid flow control means includes the ultrapure water branch channel or the ultrapure water communication channel that communicates with the ultrapure water channel, the functional fluid communication channel that communicates with the functional fluid channel, A rod-shaped resistor disposed in the ultrapure water communication path and movable in accordance with the flow rate of the ultrapure water, and disposed in the functional fluid communication path in parallel with the rod-shaped resistor. A fluid flow rate controller that can move in conjunction with the movement of the rod-shaped resistor, and a fluid communication path adjustment means that can adjust the size of the functional fluid communication path in accordance with the movement of the fluid flow rate controller The functional water generating apparatus according to [1] or [2], wherein the functional fluid flow rate is controlled corresponding to the flow rate of the ultrapure water.
[8]前記棒状抵抗子が、棒状駆動マグネットを内蔵したものであり、前記流体流量制御子が、前記棒状抵抗子の前記棒状駆動マグネットと磁力結合した棒状従動マグネットを内蔵したものであり、さらに、前記流体連通路調整手段が、前記流体流量制御子の先端に配設された弁棒と、前記機能性流体連通路に配設された弁座及び付勢手段とから構成されたものであるとともに、前記弁棒が前記付勢手段によって前記弁座に押圧されるように構成されたものであり、前記超純水の流れによって前記棒状抵抗子が移動すると、前記流体流量制御子が連動して移動し、前記流体流量制御子の先端に配設された前記弁棒を前記付勢手段からの押圧に抗しつつ前記弁座から離間又は近接させて、前記流体連通路の大きさを拡大又は縮小する前記[7]に記載の機能水生成装置。 [8] The rod-shaped resistor has a built-in rod-shaped drive magnet, the fluid flow controller has a built-in rod-shaped driven magnet magnetically coupled to the rod-shaped drive magnet of the rod-shaped resistor, and The fluid communication path adjusting means includes a valve rod disposed at the tip of the fluid flow controller, and a valve seat and biasing means disposed in the functional fluid communication path. At the same time, the valve rod is configured to be pressed against the valve seat by the biasing means, and when the rod-shaped resistor is moved by the flow of the ultrapure water, the fluid flow rate controller is interlocked. The size of the fluid communication passage is increased by moving the valve rod disposed at the tip of the fluid flow control element away from or close to the valve seat against the pressing force from the urging means. Or reduce the above [7] Functional water generating apparatus according.
[9]前記棒状抵抗子が、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングされてなるとともに、前記超純水連通路を構成する部品が前記樹脂から構成されてなる前記[7]又は[8]に記載の機能水生成装置。 [9] The rod-shaped resistor is at least selected from the group consisting of perfluoroalkoxy resin (PFA), polytetrafluoroethylene resin (PTFE), fluorinated ethylene propylene resin (FEP), and ethylene tetrafluoroethylene resin (ETFE). The functional water generating device according to [7] or [8], wherein the functional water generating device is lined with a single resin, and the components constituting the ultrapure water communication path are made of the resin.
[10]前記棒状抵抗子の先端に配設された弁棒と、前記超純水連通路に配設された弁座とから構成された弁機構を有するとともに、前記弁棒と前記弁座との間に、前記超純水を常時流す分岐連通路が構成されてなる前記[7]〜[9]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [10] A valve mechanism including a valve rod disposed at a tip of the rod-shaped resistor and a valve seat disposed in the ultrapure water communication path, and the valve rod and the valve seat The functional water generating device according to any one of [7] to [9], in which a branch communication path through which the ultrapure water is always flowed is configured.
[11]前記流体流量制御手段が、前記超純水分岐流路又は前記超純水流路に連通した超純水連通路と、前記機能性流体流路に連通した機能性流体連通路と、前記超純水連通路に配設された前記超純水の流量に対応して移動可能な抵抗子部分、及び前記機能性流体連通路に配設された、前記抵抗子部分と一体的に形成された流体流量制御子部分から構成された弁棒状抵抗子と、前記弁棒状抵抗子に配設された、前記超純水連通路と前記機能性流体連通路とを分断するとともに前記弁棒状抵抗子を前記抵抗子部分と前記流体流量制御子部分とに分断するダイアフラムと、前記機能性流体連通路の大きさを調整可能な流体連通路調整手段とを有し、前記超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御するものである前記[1]又は[2]に記載の機能水生成装置。 [11] The fluid flow control means includes the ultrapure water branch channel or the ultrapure water communication channel that communicates with the ultrapure water channel, the functional fluid communication channel that communicates with the functional fluid channel, It is formed integrally with the resistor portion disposed in the ultrapure water communication path and movable in accordance with the flow rate of the ultrapure water, and the resistor portion disposed in the functional fluid communication path. A valve rod-shaped resistor composed of a fluid flow controller, and the ultrapure water communication passage and the functional fluid communication passage disposed in the valve rod-shaped resistor and the valve rod-shaped resistor. The diaphragm portion is divided into the resistor portion and the fluid flow rate controller portion, and the fluid communication path adjustment means capable of adjusting the size of the functional fluid communication path, and corresponds to the flow rate of the ultrapure water. In the above [1] or [2], which controls the flow rate of the functional fluid Mounting of functional water generating apparatus.
[12]前記流体連通路調整手段が、前記流体流量制御子部分の先端に配設された弁棒と、前記機能性流体連通路に配設された弁座及び付勢手段とから構成されたものであるとともに、前記弁棒が前記付勢手段によって前記弁座に押圧されるように構成されたものであり、前記超純水の流れによって前記弁棒状抵抗子の前記抵抗子部分が移動すると、前記抵抗子部分と一体的に構成された前記流体流量制御子部分が連動して移動し、前記流体流量制御子部分の先端に配設された前記弁棒を前記付勢手段からの押圧に抗しつつ前記弁座から離間又は近接させて、前記流体連通路の大きさを拡大又は縮小する前記[11]に記載の機能水生成装置。 [12] The fluid communication path adjusting means comprises a valve rod disposed at the tip of the fluid flow rate controller portion, and a valve seat and biasing means disposed in the functional fluid communication path. And the valve stem is configured to be pressed against the valve seat by the urging means, and when the resistor portion of the valve stem resistor is moved by the flow of the ultrapure water. The fluid flow rate controller portion integrally formed with the resistor portion moves in conjunction with the valve rod disposed at the tip of the fluid flow rate controller portion to press the biasing means. The functional water generating device according to [11], wherein the size of the fluid communication path is enlarged or reduced by moving away from or close to the valve seat while resisting.
[13]前記抵抗子部分が、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングされてなるとともに、前記超純水連通路を構成する部品が前記樹脂から構成されてなる前記[11]又は[12]に記載の機能水生成装置。 [13] The resistor portion is at least selected from the group consisting of perfluoroalkoxy resin (PFA), polytetrafluoroethylene resin (PTFE), fluorinated ethylene propylene resin (FEP), and ethylene tetrafluoroethylene resin (ETFE). The functional water generating device according to [11] or [12], wherein the functional water generating device is lined with a single resin, and the parts constituting the ultrapure water communication path are made of the resin.
[14]前記抵抗子部分の先端に配設された弁棒と、前記超純水連通路に配設された弁座とから構成された弁機構を有するとともに、前記弁棒と前記弁座との間に、前記超純水を常時流す分岐連通路が構成されてなる前記[11]〜[13]のいずれかに記載の機能水生成装置。 [14] It has a valve mechanism composed of a valve rod disposed at the tip of the resistor portion and a valve seat disposed in the ultrapure water communication passage, and the valve rod and the valve seat The functional water generator according to any one of [11] to [13], in which a branch communication path through which the ultrapure water is constantly flowed is configured.
[15]前記[1]〜[14]のいずれかに記載の機能水生成装置を用いて機能水を生成することを特徴とする機能水生成方法。 [ 15 ] A functional water generating method, wherein functional water is generated using the functional water generating device according to any one of [1] to [ 14 ].
本発明によって、機能性流体の超純水への溶解量又は混合量を精密に制御して、正確な機能性流体濃度の機能水を生成することが可能であるとともに、小型かつ安価な機能水生成装置及びそれを用いた効率的な機能水生成方法が提供される。 The present invention, the functional dissolution amount or mixing amount of the ultrapure water fluid precisely controlled, with it is possible to generate the functional water of the correct functional fluid density, compact and inexpensive functional water A generating device and an efficient functional water generating method using the same are provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明(第1の発明)の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。図1に示すように、本実施の形態の機能水生成装置は、超純水Wに機能性流体Gを溶解又は混合して機能水(図1では最終的に第2の機能水F2)を生成する機能水生成装置100であって、超純水Wの主流路としての超純水主流路101と、超純水主流路101から分岐した超純水分岐流路102と(図1では分岐する前の超純水流路を符号101aで示す)、機能性流体Gの流路としての機能性流体流路103と(図1では機能性流体の貯蔵源を符号103aで示す)、超純水分岐流路102に連通して配設されるとともに、超純水分岐流路102の連通とは別の連通路で機能性流体流路103に連通した、超純水分岐流路102における超純水Wの流量に対応して機能性流体Gの流量を制御する流体流量制御手段104と、超純水分岐流路102の、流体流量制御手段104の配設箇所よりも下流に連通して配設されるとともに、超純水分岐流路102の連通とは別の連通路で機能性流体流路103に連通した、超純水分岐流路102を流れる超純水(第1の超純水)W1に、流体流量制御手段104によって流量を制御された機能性流体Gを溶解又は混合して第1の機能水F1を生成する混合手段105とを備え、超純水主流路101を流れる超純水(第2の超純水)W2に、混合手段105から第1の機能水F1を導入し、溶解又は混合することによって、第1の機能水F1よりは機能性流体Gの溶解濃度又は混合濃度の薄い第2の機能水F2を生成することを特徴とするものである。なお、図1中、符号106は、機能性流体Gの圧力を制御する圧力制御弁を、符号107は、超純水主流路101を流れる第2の超純水W2が混合手段105から送られる第1の機能水F1に逆流することを防止するための逆止弁を、符号108は、気体として超純水の中に残存する機能性流体Gを除いて、さらに下流に配設された、例えば、洗浄装置(図示せず)へ送るための疎水膜フィルタをそれぞれ示す。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the present invention (first invention). As shown in FIG. 1, the functional water generator of the present embodiment dissolves or mixes a functional fluid G in ultrapure water W to finally produce functional water (second functional water F2 in FIG. 1 finally). A functional
このように、機能性流体Gの溶解濃度又は混合濃度の高い第1の機能水F1を先ず生成し、次いで機能性流体Gを溶解又は混合していない第2の超純水W2によって薄めて第2の機能水F2を生成することによって、初めから所定の溶解濃度又は混合濃度の第2の機能水F2を生成する場合よりも、得られる第2の機能水F2の濃度の溶解濃度又は混合濃度のバラツキを抑制することができる。 Thus, the first functional water F1 having a high concentration or mixed concentration of the functional fluid G is first generated, and then the functional fluid G is diluted with the second ultrapure water W2 not dissolved or mixed. By generating the second functional water F2, the dissolved concentration or the mixed concentration of the concentration of the second functional water F2 obtained than when the second functional water F2 having a predetermined dissolved concentration or mixed concentration is generated from the beginning. Can be suppressed.
図2は、本発明(第2の発明)の一の実施の形態を模式的に示す説明図である。図2に示すように、本実施の形態の機能水生成装置は、超純水Wに機能性流体Gを溶解又は混合して機能水Fを生成する機能水生成装置200であって、超純水Wの流路としての超純水流路201と、機能性流体Gの流路としての機能性流体流路203と、超純水流路201に連通して配設されるとともに、超純水流路201の連通とは別の連通路で機能性流体流路203に連通した、超純水流路201における超純水Wの流量に対応して機能性流体Gの流量を制御する流体流量制御手段204と、超純水流路201の、流体流量制御手段204の配設箇所よりも下流に連通して配設されるとともに、超純水流路201の連通とは別の連通路で機能性流体流路203に連通した、超純水流路201を流れる超純水に、流体流量制御手段204によって流量を制御された機能性流体Gを溶解又は混合して機能水Fを生成する混合手段205とを備えてなることを特徴とするものである。なお、図2中、符号206は、機能性流体Gの圧力を制御する圧力制御弁を、符号208は、気体として超純水の中に残存する機能性流体Gを除いて、さらに下流に配設された、例えば、洗浄装置(図示せず)へ送るための疎水膜フィルタをそれぞれ示す。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing one embodiment of the present invention (second invention). As shown in FIG. 2, the functional water generator of the present embodiment is a
第2の発明は、第1の発明よりも、機能性流体Gの溶解濃度又は混合濃度のバラツキに対する許容範囲が大きく、また、装置に対する小型化及び安価化の要請が大きい場合に用いることが好ましい。 The second invention is preferably used when the tolerance for the variation of the dissolved concentration or mixed concentration of the functional fluid G is larger than that of the first invention and there is a greater demand for downsizing and cost reduction of the apparatus. .
図3は、本発明に用いられる流体流量制御手段の一の例(第1の流体流量制御手段)について模式的に示す断面図で、図3(a)は超純水の流量を小にして機能性流体の流量を小にする場合、図3(b)は超純水の流量を大にして機能性流体の流量を大にする場合をそれぞれ示す。図3(a)、(b)に示すように、本発明(以下、第1の発明に基づいて説明するが第2の発明の場合も同様である)に用いられる第1の流体流量制御手段204aは、超純水分岐流路102(図1参照)に連通した超純水連通路251と、機能性流体流路203(図1参照)に連通した機能性流体連通路252と、超純水連通路251に配設された、超純水の流量に対応して移動可能な円筒状抵抗子253と、機能性流体連通路252に、円筒状抵抗子253に囲繞される状態で配設された、円筒状抵抗子253の移動に連動して移動可能な流体流量制御子254と、流体流量制御子254の移動に対応して、機能性流体連通路252の大きさを調整可能な流体連通路調整手段(図3(a)では流体流量制御子254の先端に配設された弁棒(ニードル)254b及び機能性流体連通路252に配設された弁座255)とを有し、超純水の流量に対応して機能性流体の流量を制御することができる。このように、図3に示す例では、機能性流体の通路である機能性流体連通路252と超純水の流路である超純水連通路251とは互いに別々に連通している(互いに隔絶されている)ことが必要であり、超純水の流量の増大(減少)に対応して、機能性流体の流量も増大(減少)するようになっており、精密に制御された流量の機能性流体を混合手段105(図1参照)に送り込むことができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of the fluid flow rate control means (first fluid flow rate control means) used in the present invention. FIG. When the flow rate of the functional fluid is reduced, FIG. 3B shows the case where the flow rate of the functional fluid is increased by increasing the flow rate of ultrapure water. As shown in FIGS. 3A and 3B, the first fluid flow rate control means used in the present invention (hereinafter described based on the first invention, but the same applies to the second invention). 204a includes an ultrapure
図3(a)に基づき、第1の流体流量制御手段204aについてさらに具体的に説明する。スリット256については後述する。シリンダ261は両端部が開口した機能性流体連通路252を形成し、流体流量制御子254の外径はシリンダ261の内部を滑動可能な寸法に設定されている。シリンダ261の下端には弁座255が挿入され、流体流量制御子254の弁棒(ニードル)254bとともに機能性流体の流量を制御する。流体流量制御子254の上部には付勢手段(スプリング)263が配設され、流体流量制御子254を弁座255に圧着している。付勢手段(スプリング)263の付勢力は、中心に機能性流体連通路252を有する止めネジ264のねじ込み加減による。シリンダ261は上部が鍔付きのフランジとなっており、本体カバー266に対して嵌合された後、止め輪265で固定されている。円筒状抵抗子253は本体カバー266(パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等の、超純水への成分溶出性の小さい材料で構成することが好ましい)の円筒内壁271に対して軸方向に滑動可能となっており、弁棒(コニカル部)253c(図4参照)が本体カバー266の弁座270に当接している。第1の流体流量制御手段204aは本体カバー266とOリング268、269によりに密閉され、円筒状抵抗子253を収納する空間を形成するとともに、超純水連通路251を形成している。円筒状抵抗子253の軸方向の移動はトラベルストッパ267で制限される。本体カバー266には、超純水入口257及び超純水出口258が形成され、超純水入口257から流入した超純水は、円筒状抵抗子253の弁棒(コニカル部)253cと弁座270の間を流れ、流量が増大するとその抵抗により円筒状抵抗子253は軸方向、図3(a)においては上部に向かって移動し、棒状従動マグネット254aにより磁力連結された流体流量制御子254も同期して上部方向に移動して、機能性流体が機能性流体入口259から機能性流体出口260へ流れることになる。なお、この例では、第1の流体流量制御手段204aの円筒状抵抗子253を重力により弁座270に当接させて、機能性流体連通路252を軸方向(上下方向)に配設しているが、円筒状抵抗子253に、付勢手段(例えば、スプリング)を設けることによって、第1の流体流量制御手段204aの設置向きは、この例のような縦向きだけではなく、例えば、横向き、斜め向き等と任意に設定することができる。なお、図3(a)において、符号262は、弁座255部分における気密性を確保するためのOリングを示す。
Based on FIG. 3A, the first fluid flow rate control means 204a will be described more specifically. The
図4は、流体流量制御手段に用いられる円筒状抵抗子の一の例を模式的に示す断面図であり、図5は、流体流量制御手段に用いられる流体流量制御子の一の例を模式的に示す断面図である。図4、5に示すように、円筒状抵抗子253は、円筒状駆動マグネット253aを同心状に内蔵したものであり、流体流量制御子254は、円筒状抵抗子253の円筒状駆動マグネット253aと磁力結合した棒状従動マグネット254aを内蔵したものであり、さらに、流体連通路調整手段は、流体流量制御子254の先端に配設された弁棒(ニードル)254bと、機能性流体連通路252(図3(a)参照)に配設された弁座255(図3(a)参照)及び付勢手段(図3(a)ではスプリング)263とから構成されたものであるとともに、弁棒(ニードル)254bは付勢手段(スプリング)263によって弁座254bに押圧(圧着)されるように構成されたものであり、超純水の流れによって円筒状抵抗子253が移動すると、流体流量制御子254が連動して移動し、流体流量制御子254の先端に配設された弁棒(ニードル)254bを付勢手段(スプリング)263からの押圧に抗しつつ弁座255から離間又は近接させて、流体連通路252(図3(a)参照)の大きさを拡大又は縮小することができるようになっている。なお、図4における符号253bはパーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等によるライニングを示す。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cylindrical resistor used in the fluid flow control means, and FIG. 5 is a schematic example of a fluid flow control element used in the fluid flow control means. FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the
流体流量制御子254の具体例としては、例えば、サマリウムコバルト、ネオジウム等の希土類系の棒状従動マグネット254aと、部分安定化ジルコニア、炭化珪素等のセラミックス、又は超硬金属からなる弁棒(ニードル)254bとをライニング254cで一体に成形したものを好適例として挙げることができる。ライニング254cとしては、機能性流体に対する耐食性があるポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS樹脂)からなるものを好適例として挙げることができる。流体流量制御子254の棒状従動マグネット254aと、円筒状抵抗子253の円筒状駆動マグネット253aとは、軸方向に略同一の長さを有するとともに、磁力極性S、Nが互いに引き付け合う位置に配置され、同期して軸方向に動くことができるようになっている。
Specific examples of the fluid
円筒状抵抗子253は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングで完全に被覆されてなることが好ましい。また、超純水連通路251(図3(a)参照)を構成する部品は上述の樹脂から構成されてなること好ましい。このように構成することによって、構成成分の超純水への溶出を防止することができる。中でも、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)が、溶出防止効果が大で溶融成形が可能であることからさらに好ましい。
The
第1の流体流量制御手段204a(図3(a)参照)は、円筒状抵抗子253の先端に配設された弁棒(コニカル部)253c(図4参照)と、超純水連通路251(図3(a)参照)に配設された弁座270とから構成された弁機構を有し、超純水の流量に対応して円筒状抵抗子253を軸方向に移動させることができるようになっている。また、弁棒(コニカル部)253cと弁座270との間に、半径方向に複数の、超純水を常時流す分岐連通路(図3(a)ではスリット)256が配設されて、弁棒(コニカル部)253cと弁座270とが密着しても、一部が開放されて超純水が常時流れるようになっている(このような機構はスローリークと称されている)。このような機構を有する第1の流体流量制御手段204aは、超純水連通路251に超純水が常時流れていないと、超純水が滞留することによって、少ないとはいえ第1の流体流量制御手段204aの超純水と接触する構成成分が超純水へ溶出して溶出成分の濃度が高くなってしまうことになる。このように微量の超純水を常時流しておくことによってこれを防止することができるようになっている。
The first fluid flow rate control means 204a (see FIG. 3A) includes a valve stem (conical portion) 253c (see FIG. 4) disposed at the tip of the
図6は、本発明に用いられる流体流量制御手段の他の例(第2の流体流量制御手段)について模式的に示す断面図で、図6(a)は超純水の流量を小にして機能性流体の流量を小にする場合、図6(b)は超純水の流量を大にして機能性流体の流量を大にする場合をそれぞれ示す。図7は、図6(a)におけるA−A線の断面図である。図8は、第2の流体流量制御手段に用いられる棒状抵抗子の一の例を模式的に示す断面図である。図6〜8に示すように、第2の流体流量制御手段304は、超純水分岐流路102(図1参照)に連通した超純水連通路351と、機能性流体流路103(図1参照)に連通した機能性流体連通路352と、超純水連通路351に配設された、超純水の流量に対応して移動可能な棒状抵抗子353と、機能性流体連通路352に、棒状抵抗子353に並列する状態で配設された、棒状抵抗子353の移動に連動して移動可能な流体流量制御子354と、流体流量制御子354の移動に対応して、機能性流体連通路352の大きさを調整可能な流体連通路調整手段(図6(a)では流体流量制御子354の先端に配設された弁棒(ニードル)354b及び機能性流体連通路352に配設された弁座355)とを有し、超純水の流量に対応して機能性流体の流量を制御することができる(この機能性流体の流量の制御については、後に、さらに具体的に説明する)。このように、図6に示す例では、機能性流体の通路である機能性流体連通路352と超純水の流路である超純水連通路351とは互いに別々に連通している(互いに隔絶されている)ことが必要であり、超純水の流量の増大(減少)に対応して、機能性流体の流量も増大(減少)するようになっており、精密に制御された流量の機能性流体を混合手段105(図1参照)に送り込むことができるようになっている。本体カバー366は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等の、超純水への成分溶出性の小さい材料で構成することが好ましい。図6(a)において、超純水入口357、超純水出口358、機能性流体入口359、機能性流体出口360、Oリング362、スリット356、弁座370については図3に示す第1の流体流量制御手段の場合と同様である。第1の円形孔部372及び第2の円形孔部373については後述する。第1の円形孔部372は蓋374によって密閉され、蓋374と本体カバーとは溶接部374で溶接されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing another example of the fluid flow rate control means (second fluid flow rate control means) used in the present invention. FIG. When the flow rate of the functional fluid is reduced, FIG. 6B shows the case where the flow rate of the functional fluid is increased by increasing the flow rate of ultrapure water. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of a rod-like resistor used for the second fluid flow rate control means. As shown in FIGS. 6 to 8, the second fluid flow rate control means 304 includes an ultrapure
図6(a)に示すように、棒状抵抗子353は、棒状駆動マグネット353a(図8参照)を内蔵したものであり、流体流量制御子354は、棒状抵抗子353の棒状駆動マグネット353aと磁力結合した棒状従動マグネット354aを内蔵したものであり、さらに、流体連通路調整手段は、流体流量制御子354の先端に配設された弁棒(ニードル)354bと、機能性流体連通路352に配設された弁座355及び付勢手段(スプリング)363とから構成されたものであるとともに、弁棒(ニードル)354bが付勢手段(スプリング)363によって弁座355に押圧されるように構成されたものであり、超純水の流れによって棒状抵抗子353が軸方向に移動すると、流体流量制御子354が連動して軸方向に移動し、流体流量制御子354の先端に配設された弁棒(ニードル)354bを付勢手段(スプリング)363からの押圧に抗しつつ弁座355から離間又は近接させて、流体連通路352の大きさを拡大又は縮小することができるようになっている。
As shown in FIG. 6A, the rod-shaped
図7に示すように、第2の流体流量制御手段304には、その内部を貫通するように、超純水連通路351と第1の円形孔部372とが一体化された状態で、また、機能性流体連通路352と第2の円形孔部373とが一体化された状態で形成されている。図6(a)に示す流体流量制御子354が第2の円形孔部373の内表面を滑動可能に挿入され、流体流量制御子354の弁棒(ニードル)354bと弁座355とによって機能性流体の流量が制御される。第2の流体流量制御手段304は付勢手段(スプリング)363で付勢され、その付勢力は止めネジ364で設定される。
As shown in FIG. 7, in the second fluid flow rate control means 304, the ultrapure
図8に示す棒状抵抗子353は、棒状駆動マグネット353aの周りをライニング353bで完全に被覆された構造を有し、下端にテーパー状の弁棒(ニードル)353cを有している。図6(a)に示すように、本体カバー366の超純水連通路351には、棒状抵抗子353の弁棒(ニードル)353cに対応したコニカル状の弁座370を有し、また、その一部にはスリット356を有して、棒状抵抗子353が弁座370に密着しても、わずかの超純水のリークを可能としている。このようなスローリークについては、第1の流体流量制御手段204aの場合と同様である。棒状抵抗子353の軸方向の移動量は、蓋374により制限される。蓋374は本体カバー366と溶接部375にて溶接され密閉されている。超純水連通路351には超純水入口357を有し、超純水の流量が増大すると棒状抵抗子353が軸方向の上部に向かって移動して、超純水は超純水連通路351を通過して超純水出口358から混合ユニット105(図1参照)へ流れることになる。棒状抵抗子353の移動に対応して磁気結合された流体流量制御子354も軸方向の上下に向かって移動して、機能性流体連通路352の機能性流体入口359から流入した機能性流体は、機能性流体連通路352通って機能性流体出口360から混合ユニット105へ流れることになる。機能性流体は流体流量制御子354の上部に配設された機能性流体入口359から機能性流体連通路352に導入される例を示しているが、流体流量制御子354の弁棒(ニードル)354b側から導入してもよい。しかし、機能性流体の流量の制御は、流体流量制御子354を弁座355に押圧して機能性流体の量を制御しているので、付勢手段(スプリング)363の付勢方向と一致させる方が好ましい。
The rod-shaped
棒状抵抗子353は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングで完全に被覆されてなることが好ましい。また、超純水連通路351を構成する部品は上述の樹脂から構成されてなること好ましい。このように構成することによって、構成成分の超純水への溶出を防止することができる。中でも、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)が、溶出防止効果が大で溶融成形が可能であることからさらに好ましい。
The rod-shaped
棒状抵抗子353の先端に配設された弁棒(ニードル)353c(図8参照)と、超純水連通路351に配設された弁座370とから構成された弁機構を有するとともに、弁棒(ニードル)353cと弁座370との間に、超純水を常時流す分岐連通路が構成されていることが好ましいのも第1の流体流量制御手段204aの場合と同様である。
The valve mechanism includes a valve rod (needle) 353c (see FIG. 8) disposed at the tip of the rod-shaped
図9は、第2の流体流量制御手段についての一の変形例(横向きにした例)を模式的に示す断面図で、図9(a)は超純水の流量を小にして機能性流体の流量を小にする場合、図9(b)は超純水の流量を大にして機能性流体の流量を大にする場合をそれぞれ示す。前述のように棒状抵抗子353は第2の流体流量制御手段304内に超純水をスローリーク量以上に流していない場合は、弁座370(図6(a)参照)に押圧されていることが必要なため、マグネットカップリングを応用し、図9(a)に示すように、棒状駆動マグネット353aと棒状従動マグネット354aの軸方向の位置を長さTだけずらして、棒状駆動マグネット353aと棒状従動マグネット354aの間に軸方向のスラスト力(両棒状マグネット353a、354aが同一の軸方向位置になろうとする力)を与えることになる。その他の構成、材料等は図6(a)に示す場合と同様である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing one modified example (sideways example) of the second fluid flow rate control means, and FIG. 9A shows a functional fluid with a reduced flow rate of ultrapure water. FIG. 9B shows a case where the flow rate of the functional fluid is increased by increasing the flow rate of ultrapure water. As described above, the rod-
図10は、本発明に用いられる流体流量制御手段の他の例(第3の流体流量制御手段)について模式的に示す断面図で、図10(a)は超純水の流量を小にして機能性流体の流量を小にする場合、図10(b)は超純水の流量を大にして機能性流体の流量を大にする場合をそれぞれ示す。図11は、第3の流体流量制御手段に用いられる弁棒状抵抗子の一の例を模式的に示す断面図である。図10、11に示すように、第3の流体流量制御手段404は、超純水分岐流路102(図1参照)に連通した超純水連通路451と、機能性流体流路103(図1参照)に連通した機能性流体連通路452と、超純水連通路451に配設された超純水の流量に対応して移動可能な抵抗子部分454s、及び機能性流体連通路452に配設された、抵抗子部分454sと一体的に形成された流体流量制御子部分454tから構成された弁棒状抵抗子454と、弁棒状抵抗子454に配設された、超純水連通路451と機能性流体連通路452とを分断するとともに弁棒状抵抗子454を抵抗子部分454sと流体流量制御子部分454tとに分断するダイアフラム454bと、機能性流体連通路452の大きさを調整可能な流体連通路調整手段(図10(a)では弁棒状抵抗子454(流体流量制御子部分454t)の先端に配設された弁棒(ニードル)454a及び機能性流体連通路452に配設された弁座455)とを有し、超純水の流量に対応して機能性流体の流量を制御することができるようになっている。この機能性流体の流量の制御については、後に、さらに具体的に説明する。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of the fluid flow rate control means (third fluid flow rate control means) used in the present invention. FIG. 10 (a) shows the flow rate of ultrapure water being reduced. When the flow rate of the functional fluid is reduced, FIG. 10B shows the case where the flow rate of the functional fluid is increased by increasing the flow rate of ultrapure water. FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example of a valve rod resistor used in the third fluid flow rate control means. As shown in FIGS. 10 and 11, the third fluid flow rate control means 404 includes an ultrapure
流体連通路調整手段は、弁棒状抵抗子454(流体流量制御子部分454t)の先端に配設された弁棒(ニードル)454aと、機能性流体連通路452に配設された弁座455及び付勢手段(スプリング)463とから構成されたものであるとともに、弁棒(ニードル)454aが付勢手段(スプリング)463によって弁座455に押圧されるように構成されたものであり、超純水の流れによって弁棒状抵抗子454の抵抗子部分454sが軸方向に移動すると、抵抗子部分454sと一体的に構成された流体流量制御子部分454tが連動して移動し、流体流量制御子部分454tの先端に配設された弁棒(ニードル)454aを付勢手段スプリング)463からの押圧に抗しつつ弁座455から離間又は近接させて、機能性流体連通路452の大きさを拡大又は縮小することができるようになっている。
The fluid communication path adjusting means includes a valve rod (needle) 454a disposed at the tip of the valve rod-shaped resistor 454 (fluid flow
弁棒状抵抗子454は、一端に弁棒(ニードル)454a、他端にスピンドル454dを有し、その間にスピンドル454dに向かって拡径するコニカル部454eを有している。弁棒(ニードル)454aはステンレス又はセラミックス製であることが好ましく、スピンドル454d及びコニカル部454eは、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等の、超純水への成分溶出性の小さい材料で被覆したものに、抵抗子弁座476を収納してから、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等製のダイヤフラム454bを溶接部454fで溶接して一体となっている。抵抗子弁座476には、上述のスローリークのためのスリット456が形成されている。超純水側ハウジング479は超純水連通路451、超純水入口457及び超純水出口458を有し、弁棒状抵抗子454にOリング477を取付けてから超純水側ハウジング479に嵌合して、さらに、機能性流体側ハウジング480を超純水側ハウジング479に嵌合して、付勢手段(スプリング)463をスナップリング478で固定して、弁座ハウジング481を嵌合し、ボルト(図示せず)で軸方向に一体に組立てている。機能性流体側ハウジング480、弁座ハウジング481はステンレス等から構成することが好ましい。弁棒状抵抗子454はスピンドル454dを超純水側ハウジング479の円形孔482にて滑動可能に保持され、ダイヤフラム454bの外周を超純水側ハウジング479と機能性流体側ハウジング480で支えられ、弁棒(ニードル)454aは付勢手段(スプリング)463により弁座ハウジング481の弁座455に当接している。超純水側ハウジン479の円形孔482には、円形孔482の内部と機能性流体連通路452とを連通する溝483が形成されている。超純水入口457から超純水連通路451に流入した超純水の量が増大すると、弁棒状抵抗子454は軸方向の上部に向かって移動し、連動して弁棒状抵抗子454の弁棒(ニードル)454aも上部に向かって移動して機能性流体入口459から導入された機能性流体が機能性流体出口460から混合ユニット105(図1参照)へ流れることになる。なお、図11における符号254cはパーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)等によるライニングを示す。
The valve rod-shaped
抵抗子部分454sは、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)及びエチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)からなる群から選ばれる少なくとも一の樹脂によりライニングで完全に被覆されてなることが好ましい。また、超純水連通路451を構成する部品は上述の樹脂から構成されてなること好ましい。このように構成することによって、構成成分の超純水への溶出を防止することができる。中でも、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)が、溶出防止効果が大で溶融成形が可能であることからさらに好ましい。
The
抵抗子部分454sの先端に配設された弁棒(図10(a)ではコニカル部)454eと、超純水連通路451に配設された弁座476とから構成された弁機構を有するとともに、弁棒(コニカル部)454eと弁座476との間に、超純水を常時流す分岐連通路(図10(a)ではスリット)456が構成されてなることが好ましいのは、第1の流体流量制御手段の場合と同様である。
While having a valve mechanism composed of a valve stem (conical portion in FIG. 10A) 454e disposed at the tip of the
図12は、本発明に用いられる混合手段の一の例を模式的に示す断面図である。図12に示すように、この例の混合手段は、機能性流体連通路552を有し、機能性流体連通路552を経由して機能性流体Gを供給する機能性流体供給部501と、超純水連通路551を有し、超純水連通路551内で、機能性流体供給部501から供給された機能性流体G及び超純水連通路551を連続的に通過する超純水Wを混合して機能水Fを製造する混合部502とを備えた混合手段500であって、機能性流体供給部501と混合部502とが、着脱自在に固定されている。ここで、機能性流体供給部501と混合部502とを、着脱自在に固定する方法としては、例えば、図12に示すように、機能性流体供給部501を混合部502に螺合することを挙げることができる。この他に、ビス止めによる固定、クリップを介在させる固定、互いをカップリング形状にすることによる固定等であってもよい。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing an example of the mixing means used in the present invention. As shown in FIG. 12, the mixing means of this example has a functional
機能性流体供給部501は、機能性流体連通路552内に、超純水連通路551に面する端面側から順に、多孔質板512、逆止弁513及びオリフィス514を具備してなることが好ましく、オリフィス514の上流側に、オリフィス用フィルタ515をさらに具備してなることがさらに好ましい。このように構成することによって、機能水の機能性流体濃度を正確かつ迅速に制御することができる。
The functional
本発明に用いられる機能性流体は、炭酸ガス又はアンモニアガスであることが好ましい。 The functional fluid used in the present invention is preferably carbon dioxide gas or ammonia gas.
本発明の機能水生成方法は、上述の機能水生成装置を用いて機能水を生成することを特徴とする。このように構成することによって、正確な機能性流体濃度の機能水を効率的に生成することができる。 The functional water production | generation method of this invention produces | generates functional water using the above-mentioned functional water production | generation apparatus, It is characterized by the above-mentioned. By comprising in this way, the functional water of the exact functional fluid density | concentration can be produced | generated efficiently.
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
図1に示す構成にて、機能水の量として、0〜16リットル/分に対応できる図3(a)に示す構造の流体流量制御手段(ガス流量制御装置)を用い、0.1MPaに圧力を設定した炭酸ガスをガス流量制御装置に導入し、20MΩに調整した超純水の流量に対する炭酸ガス流量と、超純水の比抵抗値の変化を計測した。その結果を図13に示す。図13に示すように、超純水の量が1リットル/分までは炭酸ガスは混合手段には流れないので比抵抗値は20MΩのままであるが、超純水の流量が1リットル/分から2リットル/分の間には超純水の比抵抗値は急速に上昇し、超純水の流量が2リットル/分から16リットル/分までの間は比抵抗値は超純水の流量に対し、0.2±0.02MΩとなり、ウエハ等の洗浄に適した滞電防止が可能な超純水となっていた。
(Example 1)
In the configuration shown in FIG. 1, the fluid flow rate control means (gas flow rate control device) having the structure shown in FIG. 3 (a) capable of handling 0 to 16 liters / minute as the amount of functional water is used and the pressure is reduced to 0.1 MPa. Was introduced into a gas flow rate control device, and changes in the flow rate of carbon dioxide gas relative to the flow rate of ultrapure water adjusted to 20 MΩ and the specific resistance value of ultrapure water were measured. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 13, since the carbon dioxide gas does not flow to the mixing means until the amount of ultrapure water is 1 liter / min, the specific resistance value remains 20 MΩ, but the flow rate of ultrapure water is from 1 liter / min. The resistivity value of ultrapure water rises rapidly between 2 liters / minute, and the resistivity value with respect to the flow rate of ultrapure water is between 2 liters / minute and 16 liters / minute. 0.2 ± 0.02 MΩ, which is ultrapure water capable of preventing electric leakage suitable for cleaning wafers and the like.
本発明の機能水生成装置及びそれを用いた機能水生成方法は、例えば、シリコンウエハ、液晶ガラス基板、有機ELガラス基板等の洗浄を必要とする半導体工業、電子・電気工業、化学工業等の各種産業分野で好適に利用される。 The functional water generating apparatus and the functional water generating method using the same of the present invention include, for example, semiconductor industry, electronic / electric industry, chemical industry, etc. that require cleaning of silicon wafers, liquid crystal glass substrates, organic EL glass substrates, etc. It is suitably used in various industrial fields.
100:機能水生成装置
101:超純水主流路
101a:超純水流路
102:超純水分岐流路
103:機能性流体流路
103a:機能性流体の貯蔵源
104:流体流量制御手段
105:混合手段
106:圧力制御弁
107:逆止弁
108:疎水膜フィルタ
200:機能水生成装置
201:超純水流路
203:機能性流体流路
203a:機能性流体の貯蔵源
204:流体流量制御手段
204a:第1の流体流量制御手段
205:混合手段
206:圧力制御弁
207:逆止弁
208:疎水膜フィルタ
251:超純水連通路
252:機能性流体連通路
253:円筒状抵抗子
253a:円筒状駆動マグネット
253b:ライニング
253c:弁棒(コニカル部)
254:流体流量制御子
254a:棒状従動マグネット
254b:弁棒(ニードル)
254c:ライニング
255:弁座
256:スリット
257:超純水入口
258:超純水出口
259:機能性流体入口
260:機能性流体出口
261:シリンダ
262:Oリング
263:付勢手段(スプリング)
264:止めネジ
265:止め輪
266:本体カバー
267:トラベルストッパ
268:Oリング
269:Oリング
270:弁座
271:円筒内壁
304:第2の流体流量制御手段
351:超純水連通路
352:機能性流体連通路
353:棒状抵抗子
353a:棒状駆動マグネット
353b:ライニング
353c:弁棒(ニードル)
354:流体流量制御子
354a:棒状従動マグネット
354b:弁棒(ニードル)
355:弁座
356:スリット
357:超純水入口
358:超純水出口
359:機能性流体入口
360:機能性流体出口
362:Oリング
363:付勢手段(スプリング)
364:止めネジ
366:本体カバー
370:弁座
372:第1の円形孔部
373:第2の円形孔部
374:蓋
375:溶接部
404:第3の流体流量制御手段
451:超純水連通路
452:機能性流体連通路
454:流体流量制御子
454a:弁棒(ニードル)
454b:ダイアフラム
454c:ライニング
454d:スピンドル
454e:コニカル部
454f:溶接部
454s:抵抗子部分
454t:流体流量制御子部分
455:弁座
456:スリット
457:超純水入口
458:超純水出口
459:機能性流体入口
460:機能性流体出口
463:付勢手段(スプリング)
470:弁座
476:抵抗子弁座
477:Oリング
478:スナップリング
479:超純水側ハウジング
480:機能性流体側ハウジング
481:弁座ハウジング
482:円形孔
483:溝
500:混合手段
501:機能性流体供給部
502:混合部
512:多孔質板
513:逆止弁
514:オリフィス
515:オリフィス用フィルタ
551:超純水連通路
552:機能性流体連通路
W:超純水
W1:第1の超純水
W2:第2の超純水
G:機能性流体
F:機能水
F1:第1の機能水
F2:第2の機能水
100: Functional water generator 101: Ultrapure water
254:
254c: Lining 255: Valve seat 256: Slit 257: Ultrapure water inlet 258: Ultrapure water outlet 259: Functional fluid inlet 260: Functional fluid outlet 261: Cylinder 262: O-ring 263: Biasing means (spring)
264: Set screw 265: Retaining ring 266: Main body cover 267: Travel stopper 268: O-ring 269: O-ring 270: Valve seat 271: Cylindrical inner wall 304: Second fluid flow rate control means 351: Ultrapure water communication path 352: Functional fluid communication path 353: rod-shaped
354: Fluid
355: Valve seat 356: Slit 357: Ultrapure water inlet 358: Ultrapure water outlet 359: Functional fluid inlet 360: Functional fluid outlet 362: O-ring 363: Biasing means (spring)
364: set screw 366: body cover 370: valve seat 372: first circular hole 373: second circular hole 374: lid 375: weld 404: third fluid flow control means 451: ultrapure water ream Passage 452: Functional fluid communication passage 454: Fluid
454b:
470: Valve seat 476: Resistor valve seat 477: O-ring 478: Snap ring 479: Ultrapure water side housing 480: Functional fluid side housing 481: Valve seat housing 482: Circular hole 483: Groove 500: Mixing means 501: Functional fluid supply unit 502: mixing unit 512: porous plate 513: check valve 514: orifice 515: orifice filter 551: ultrapure water communication path 552: functional fluid communication path W: ultrapure water W1: first Ultrapure water W2: second ultrapure water G: functional fluid F: functional water F1: first functional water F2: second functional water
Claims (15)
前記超純水の主流路としての超純水主流路と、
前記超純水主流路から分岐した超純水分岐流路と、
前記機能性流体の流路としての機能性流体流路と、
前記超純水分岐流路に連通して配設されるとともに、前記超純水分岐流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水分岐流路における超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御する流体流量制御手段と、
前記超純水分岐流路の、前記流体流量制御手段の配設箇所よりも下流に連通して配設されるとともに、前記超純水分岐流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水分岐流路を流れる超純水(第1の超純水)に、前記流体流量制御手段によって流量を制御された前記機能性流体を溶解又は混合して第1の機能水を生成する混合手段とを備え、
前記超純水主流路を流れる超純水(第2の超純水)に、前記混合手段から前記第1の機能水を導入し、溶解又は混合することによって、第2の機能水を生成することを特徴とする機能水生成装置。 Functional water generation to generate functional water by dissolving or mixing a functional fluid that is a gas selected from carbon dioxide, hydrogen, ozone, oxygen, ammonia, or a liquid selected from ammonia and hydrofluoric acid, into ultra pure water A device,
An ultrapure water main channel as the main channel of the ultrapure water;
An ultrapure water branch channel branched from the ultrapure water main channel;
A functional fluid channel as the functional fluid channel;
The ultrapure water branch flow path that is disposed in communication with the ultrapure water branch flow path and that communicates with the functional fluid flow path through a communication path different from the communication of the ultra pure water branch flow path. Fluid flow rate control means for controlling the flow rate of the functional fluid corresponding to the flow rate of ultrapure water in
The functionality of the ultrapure water branch flow path is communicated downstream from the location where the fluid flow rate control means is disposed, and the functionality is different from the communication path of the ultrapure water branch flow path. The functional fluid whose flow rate is controlled by the fluid flow rate control means is dissolved or mixed in ultrapure water (first ultrapure water) that flows through the ultrapure water branch flow channel that communicates with the fluid flow channel. Mixing means for generating the first functional water,
The first functional water is introduced into the ultrapure water (second ultrapure water) flowing through the ultrapure water main channel from the mixing unit, and dissolved or mixed to generate second functional water. A functional water generator characterized by that.
前記超純水の流路としての超純水流路と、
前記機能性流体の流路としての機能性流体流路と、
前記超純水流路に連通して配設されるとともに、前記超純水流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水流路における超純水の流量に対応して前記機能性流体の流量を制御する流体流量制御手段と、
前記超純水流路の、前記流体流量制御手段の配設箇所よりも下流に連通して配設されるとともに、前記超純水流路の連通とは別の連通路で前記機能性流体流路に連通した、前記超純水流路を流れる超純水に、前記流体流量制御手段によって流量を制御された前記機能性流体を溶解又は混合して機能水を生成する混合手段とを備えてなることを特徴とする機能水生成装置。 Functional water generation to generate functional water by dissolving or mixing a functional fluid that is a gas selected from carbon dioxide, hydrogen, ozone, oxygen, ammonia, or a liquid selected from ammonia and hydrofluoric acid, into ultra pure water A device,
An ultrapure water channel as the ultrapure water channel;
A functional fluid channel as the functional fluid channel;
The flow rate of the ultrapure water in the ultrapure water channel that is arranged in communication with the ultrapure water channel and communicates with the functional fluid channel through a communication channel different from the communication of the ultrapure water channel. Fluid flow rate control means for controlling the flow rate of the functional fluid in response to
The ultrapure water flow channel is disposed downstream of the fluid flow rate control unit and is connected to the functional fluid flow channel through a communication path different from the communication of the ultrapure water flow channel. Mixing means for generating functional water by dissolving or mixing the functional fluid whose flow rate is controlled by the fluid flow rate control means in the ultrapure water flowing through the ultrapure water flow path. A functional water generator.
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