JP7125850B2 - ガス溶解水供給システムおよびガス溶解水供給方法 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態のガス溶解水供給システムの構成について説明する。図1は、本実施形態のガス溶解水供給システムを模式的に示すブロック図である。本実施形態のガス溶解水供給システム1は、被処理水(純水または超純水)にガスを溶解させたガス溶解水(機能水)を、例えば半導体ウエハの洗浄を行うために供給するシステムである。このガス溶解水供給システム1は、原料水である一次純水を貯留する貯槽2と、熱交換器6と、脱気装置7と、紫外線照射装置8と、イオン交換装置3と、ガス溶解装置4と、限外ろ過膜装置5が、この順番に配置されて直列に接続されている。熱交換器6は、主に、ガス溶解水が所望の処理(例えば半導体ウエハの洗浄)に用いられる際に適した温度になるように、原料水の温度を予め調節する装置である。脱気装置7は、例えば酸化防止のために原料水中の気体(特に酸素)を除去する装置である。脱気装置7としては真空脱気装置や膜脱気装置などが採用されており、溶存酸素(DO)を例えば50ppb未満まで減少させる。紫外線照射装置8は、紫外線によって殺菌を行う装置である。
図4には、ガスが溶解されていない被処理水(純水または超純水)を用いる処理と、ガス溶解水を用いる処理とを並行して行うことができる、本発明の第2の実施形態のガス溶解水供給システム13が示されている。第1の実施形態の溶解水供給システム1と同様な部分については、同一の符号を付与する。本実施形態のガス溶解水供給システム13では、原料水である一次純水を貯留する貯槽2から、熱交換器6、脱気装置7、紫外線照射装置8、イオン交換装置3、第1の限外ろ過膜装置14が、この順番に配置されて直列に接続されている。この経路には、ガス溶解装置は含まれていない。すなわち、ガスが溶解されていない被処理水を供給する供給経路17が、第1の限外ろ過膜装置14に接続されており、第1の限外ろ過膜装置14は、供給経路17から供給されたガスが溶解されていない被処理水中の微粒子を除去する。そして、第1の限外ろ過膜装置14で処理された被処理水(純水または超純水)の一部は、供給部10からユースポイント15(ガスを含まない純水または超純水を用いる処理を行う部位)に供給される。第1の限外ろ過膜装置14で処理された被処理水(純水または超純水)の残りの部分は、圧力調整弁11を介して貯層2に戻される。限外ろ過膜装置14に使用される限外ろ過膜は、緻密層が一次側にあるものに限られず、二次側にあってもよい。
図1に示したシステムで、ガス溶解装置4で炭酸ガスを供給し、図2に示すように限外ろ過膜装置5が一次側のみに緻密層5aを有する内圧式シングルスキン構造である構成(第1実施例)と、図3に示すように限外ろ過膜装置5が一次側と二次側の両方に緻密層5aを有する外圧式ダブルスキン構造である構成(第2実施例)と、限外ろ過膜装置が二次側のみに緻密層を有する外圧式シングルスキン構造である構成(図示しない比較例)とにおける限外ろ過膜装置5の入口圧、透過圧、濃縮圧、透過流量を測定し、差圧および透過流束(フラックス)の経時的な変化を求めた。差圧とは、限外ろ過膜装置の一次側と二次側における液体の圧力の差であり、差圧=(入口圧+濃縮圧)/2-透過圧である。図5では初期差圧を100%として、経時的な差圧の変動を百分率で表している(初期差圧維持率)。フラックス(透過流束)とは、限外ろ過膜装置を透過する透過水量(ガス溶解水供給システムを1日(24時間)稼働した時の総透過水量)を限外ろ過膜装置の膜面積および差圧で割った値であり、フラックス=1日あたりの透過水量/(膜面積×差圧)である。図6では初期状態のフラックスを100%として、経時的なフラックスの変動を百分率で表している(初期フラックス維持率)。
2 貯槽
3 イオン交換装置
4 ガス溶解装置
5 限外ろ過膜装置(第2の限外ろ過膜装置)
5a 緻密層(スキン層)
6 熱交換器
7 脱気装置
8 紫外線照射装置
9 循環経路
10 供給部
11 圧力調整弁
12 ユースポイント
13 ガス溶解水供給システム
14 第1の限外ろ過膜装置
15 ユースポイント
16 補給量調節弁
17 供給経路
18 分岐経路
Claims (7)
- ガスが溶解されていない被処理水と、被処理水にガスを溶解させたガス溶解水とを供給するガス溶解水供給システムであって、
ガスが溶解されていない被処理水を供給する供給経路に接続されており、前記供給経路から供給された前記ガスが溶解されていない被処理水の温度を調節する熱交換器と、前記熱交換器により温度が調節された前記ガスが溶解されていない被処理水中の微粒子を除去する第1の限外ろ過膜装置と、
前記第1の限外ろ過膜装置よりも上流側で前記供給経路から分岐した分岐経路に接続されているガス溶解水供給用の経路に含まれており、前記分岐経路から供給された被処理水の温度を調節する熱交換器および当該被処理水にガスを溶解させるガス溶解装置と、前記ガス溶解装置に接続されており、前記熱交換器により温度が調節され前記ガス溶解装置によりガスを溶解させた被処理水中の微粒子を除去する第2の限外ろ過膜装置と、
前記第1の限外ろ過膜装置で処理された前記ガスが溶解されていない被処理水のうちユースポイントで使用されない被処理水を、前記分岐経路への接続部分よりも上流側の位置に戻す循環経路と、
前記第2の限外ろ過膜装置で処理された前記ガスが溶解された被処理水のうちユースポイントで使用されない被処理水を、前記ガス溶解水供給用の経路の前記熱交換器および前記ガス溶解装置よりも上流側の位置に戻すもう1つの循環経路と、を有し、
少なくとも前記第2の限外ろ過膜装置は少なくとも一次側に緻密層を有することを特徴とする、ガス溶解水供給システム。 - 前記ガス溶解水供給用の経路の前記ガス溶解装置の上流側であって、被処理水が前記分岐経路から供給される位置の下流側に、イオン交換装置をさらに有することを特徴とする、請求項1に記載のガス溶解水供給システム。
- 前記ガスは炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及びオゾンガスの少なくともいずれかである、請求項1又は2に記載のガス溶解水供給システム。
- 少なくとも前記第2の限外ろ過膜装置の一次側の表面は二次側の表面よりも緻密であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のガス溶解水供給システム。
- 少なくとも前記第2の限外ろ過膜装置の一次側の表面と二次側の表面は、一次側と二次側の間に位置する中間部よりも緻密であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のガス溶解水供給システム。
- 前記緻密層は、少なくとも前記第2の限外ろ過膜装置の前記緻密層以外の部分に比べて微細な孔が設けられている層であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のガス溶解水供給システム。
- ガスが溶解されていない被処理水と、被処理水にガスを溶解させたガス溶解水とを供給するガス溶解水供給方法であって、
ガスが溶解されていない被処理水を供給する供給経路に接続されている熱交換器によって、前記供給経路から供給された前記ガスが溶解されていない被処理水の温度を調節し、前記供給経路に接続されている第1の限外ろ過膜装置によって、前記供給経路から供給され前記熱交換器により温度が調節された前記ガスが溶解されていない被処理水中の微粒子を除去する工程と、
ガスが溶解されていない被処理水を、前記第1の限外ろ過膜装置の上流側で前記供給経路から分岐する分岐経路を介して、ガス溶解水供給用の経路に供給する工程と、
前記第1の限外ろ過膜装置で処理された前記ガスが溶解されていない被処理水の一部をユースポイントに供給するとともに、前記第1の限外ろ過膜装置で処理された前記ガスが溶解されていない被処理水の残りの部分を、前記分岐経路への接続部分よりも上流側の位置に戻す工程と、
前記ガス溶解水供給用の経路に含まれている熱交換器およびガス溶解装置によって、前記分岐経路から供給された被処理水の温度を調節し、かつガスを溶解させる工程と、
前記被処理水の温度を調節し、かつ前記ガスを溶解させる工程において温度が調節されガスを溶解させた被処理水中の微粒子を、少なくとも一次側に緻密層を有する第2の限外ろ過膜装置によって除去する工程と、
前記第2の限外ろ過膜装置で処理された前記ガスが溶解された被処理水の一部をユースポイントに供給するとともに、前記第2の限外ろ過膜装置で処理された前記ガスが溶解された被処理水の残りの部分を、前記ガス溶解水供給用の経路の前記熱交換器および前記ガス溶解装置よりも上流側の位置に戻す工程と、を含むことを特徴とする、ガス溶解水供給方法。
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