JPH11169606A - 脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドレインポットからの気体の逆流を防止す
る。 【解決手段】 ドレインポット２２内の凝縮水水位が所
定水位に達したら、ドレインバルブ２４を閉じ、外部気
体供給バルブ３２を開き、凝縮水排出バルブ２８を開
く。ドレインポット２２内の凝縮水を排出したら、外部
気体供給バルブ３２、凝縮水排出バルブ２８を閉じ、気
体排出バルブ４４を開く。そして、ドレインポット２２
からの十分な気体の排出が終了したら、気体排出バルブ
４４を閉じ、ドレインバルブ２４を開け通常運転に戻
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、液体中の溶存ガス
を除去する脱気装置、特に凝縮水除去用の密閉容器を有
するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩやＬＣＤ等の半導体デバイスや液
晶の製造ラインでは、その洗浄工程などにおいて、純度
の高い水（純水、超純水）が使用される。この純水、超
純水は、水中の塩類、ＴＯＣ（全有機炭素）、微粒子な
どの不純物を高度に除去したものであるが、溶存酸素な
どの溶存ガスも除去する必要がある。

【０００３】そこで、従来より、水中の溶存酸素等の除
去に各種の脱気装置が使用されている。脱気装置は、減
圧状態において、液相中の溶存ガスを気相側に移行させ
て除去することを基本としている。従って、真空ポンプ
等の減圧手段により、気相側を減圧する。そして、この
ように減圧手段により減圧すると、気相側に水蒸気が拡
散してくるので、真空ポンプ等への配管内の排気は水蒸
気が飽和したものとなっており、ここに凝縮水が発生す
る。ドライポンプ式の真空ポンプでは、吸気に水が含ま
れることをさけなければならない。また、水封式真空ポ
ンプ、蒸気エゼクタ、水流エゼクタ等は、吸気に多少の
凝縮水が含まれても問題はないが、配管にＵ字の立ち上
がりなどがあった場合には、この部分にたまる凝縮水を
除去する必要がある。

【０００４】そこで、このような真空ポンプなどへの配
管にドレイン機構が設けられる。すなわち、排気管にド
レインポットと呼ばれる凝縮水をためる密閉容器をドレ
イン管及びドレインバルブを介し接続する。そして、ド
レインポットに凝縮水がたまった場合には、ドレインバ
ルブを閉じ、ドレインポットを排気管から切り離す。そ
して、ドレインポット底部の凝縮水排出バルブを開ける
と共に、外部気体供給バルブを開けて外部気体を導入し
て凝縮水を排出する。

【０００５】そして、凝縮水の排出後は、凝縮水排出バ
ルブ及び外部気体供給バルブを閉じた後、排気管との間
に設けられたドレインバルブを開けて、ドレインポット
を排気管に接続して通常の運転に戻る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述のように
ドレインポットを排気管に再接続して通常の運転に戻し
た時に、ドレインポット内の気体が排気管内に拡散す
る。このとき、気体の一部は、脱気部側に逆流する。こ
の脱気部は、真空脱気塔や膜脱気モジュールから形成さ
れるが、この気体の逆流によって脱気処理水の汚染（微
粒子や、導伝率、溶存酸素等の増加）や脱気性能の低下
が生じる。また、ドレインポット内等の急激な圧力変動
により、ドレインポットや排気管内で微粒子が発生し、
これが処理水悪化の原因になる場合もある。特に、半導
体デバイスの高集積化に伴い、要求される水質はさらに
高度のものになってきており、このような脱気処理水の
悪化が問題となる。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、凝縮水を排出した後の通常運転復帰時において、
処理水の変動がきわめて少ない脱気装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の脱気装置は、内
部に収容した液体を減圧し、溶存ガスを除去する脱気部
と、この脱気部に排気管を介し接続され、脱気部を減圧
する第１減圧手段と、前記排気管に接続され、排気管内
に生じた凝縮水を貯留する密閉容器と、この密閉容器に
接続され、密閉容器内の気体を排出する第２減圧手段
と、を有することを特徴とする。通常運転時、密閉容器
は、排気管と同じ減圧状態になっている。そこで、密閉
容器内の凝縮水を排出するためには、この密閉容器内に
外部気体を導入し、減圧状態を解消する必要がある。従
って、凝縮水を排出した時には、密閉容器内に気体が充
満している。このような密閉容器をそのまま排気管に接
続すると、密閉容器内の気体が急激に排気管に流入す
る。このため、密閉容器からの気体が脱気部に逆流し、
処理水が悪化するなどの影響がでる。本発明では、第２
減圧手段により密閉容器内の気体を排出する。このた
め、密閉容器を排気管に接続するときの密閉容器内圧力
を排気管内の圧力と同等のものにできる。そこで、密閉
容器内の気体が排気管内に急激に流れることを防止で
き、脱気処理水の悪化を効果的に防止することができ
る。

【０００９】また、本発明の脱気装置は、上記脱気部
は、内部がガス透過膜を介し液相室と気相室に仕切ら
れ、気相室を減圧することで液相室の液体から溶存ガス
を除去する膜脱気部であることを特徴とする。膜脱気部
を利用すると、装置全体を比較的小さくできる。そこ
で、装置をユースポイントの近くに配置することができ
る。この場合、排気管が短くなるため、密閉容器内の気
体の排気管への流入による悪影響がでやすくなる。本発
明によって、このような悪影響の発生を有効に防止でき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１１】図１は、第１実施形態に係る脱気装置の全
体構成を示す図であり、脱気部１０は、供給される被処
理水を減圧し、溶存ガスを気相側に除去して得た脱気処
理水を排出する。この脱気部１０は、真空脱気塔でも、
膜脱気モジュールでもよい。真空脱気塔は、内部に充填
材が充填されており、その上方から被処理水を供給して
充填材表面上を落下させる。そして、塔内を真空状態に
しておくことで、被処理水中の溶存ガスを気相側に除去
する。この真空脱気塔は、比較的大量の脱気水を得る場
合に利用され、脱気処理水は通常一旦貯留タンクに貯留
した後、ここからユースポイントに供給される。

【００１２】一方、膜脱気装置は、内部が気体透過膜で
液相室と気相室に仕切られている。そして、気相室を真
空状態にすることによって、液相室側の被処理水中の溶
存ガスを気相室側に除去する。この膜脱気装置は、比較
的少量の脱気水を得る場合に多く利用され、ユースポイ
ントの近く、例えばクリーンルーム内に設けられ、脱気
処理水はそのままユースポイントに供給される場合もあ
る。

【００１３】脱気部１０には、排気管１２を介し、第１
減圧装置１４が接続される。この第１減圧装置１４は、
水封式やドライ式の真空ポンプや、エゼクタ等からな
る。この第１減圧装置１４により、脱気部１０内を減圧
することができる。排気管１２の第１減圧装置１４の手
前には排気バルブ１６が設けられている。

【００１４】排気管１２の途中（図では排気管１２の最
下部）には、ドレイン配管２０を介し、密閉構造のドレ
インポット２２が接続されている。従って、排気管１２
内に生じた凝縮水がドレインポット２２内に収容され
る。このドレイン配管２０には、ドレインバルブ２４が
設けられている。ドレインポット２２の底部には、排水
管２６が接続される。この排水管２６によりドレインポ
ット２２内に収容された凝縮水が排出される。排水管２
６には、凝縮水排出バルブ２８が設けられている。

【００１５】また、ドレインポット２２の上部には、外
部気体供給管３０が接続されており、この外部気体供給
管３０には、外部気体供給バルブ３２及びフィルタ３４
が設けられている。従って、この外部気体供給管３０か
らドレインポット２２内に外部気体が導入される。この
例では、外部気体として空気が用いられており、フィル
タ３４によって微粒子などが除去された空気がドレイン
ポット２２内に供給される。

【００１６】さらに、ドレインポット２２の上部には、
気体排出管４０を介し、第２減圧装置４２が接続されて
いる。この第２減圧装置４２によりドレインポット２２
内の気体が排出される。ここで、この第２減圧装置４２
も第１減圧装置と同様のもので構成できるが、この第２
減圧装置４２はドレインポット２２内の気体を排出する
ためのものであり、その排気容量は第１減圧装置に比べ
小さいものが採用されている。気体排出管４０には、気
体排出バルブ４４が設けられている。

【００１７】このような装置により、通常運転時は、排
気バルブ１６、ドレインバルブ２４を開き、凝縮水排出
バルブ２８、外部気体供給バルブ３２、気体排出バルブ
４４を閉じる。これによって、第１減圧装置１４を運転
することによって、脱気部１０から排気管１２を介し、
気体が排気され、脱気部１０内が減圧される。そこで、
脱気部に供給される被処理水から溶存ガスが気相側に拡
散除去され、脱気処理水が脱気部１０において得られ
る。

【００１８】そして、この通常運転時において、排気管
１２中で生じた凝縮水は、ドレイン配管２０を介し、ド
レインポット２２に至り、ここに貯留される。そして、
ドレインポット２２内の凝縮水の量がある程度以上にな
った場合には、ドレインポット２２内の凝縮水を排出す
る。

【００１９】そして、この凝縮水を排出する場合には、
まずドレインバルブ２４を閉じる。なお、排気バルブ１
６は開けておき、脱気部１０における処理は継続してい
てよい。次に、外部気体供給バルブ３２、凝縮水排出バ
ルブ２８を開ける。これによって、ドレインポット２２
内の減圧状態が解除され、凝縮水排水管２６を介し排出
される。

【００２０】このようにして、ドレインポット２２から
の凝縮水の排水が終了した場合には、外部気体供給バル
ブ３２及び凝縮水排出バルブ２８を閉じる。これによっ
て、ドレインポット２２は密閉状態になるが、その内部
には、導入された外部気体が充満している（通常は大気
圧）。そして、この状態で、気体排出バルブ４４を開
き、第２減圧装置４２によって、ドレインポット２２内
の気体を排出する。この気体の排出はドレインポット２
２内の気圧が、排気管１２内の気圧（運転圧力）と同様
の圧力となるまで行うのが好ましい。但し、運転圧力よ
り若干高い圧力であっても、気体量が微量であるため、
脱気処理水の悪化等の問題はほとんど生じない。

【００２１】このようなドレインポット２２内の排気を
終了した場合には、気体排出バルブ４４を閉じ、ドレイ
ンバルブ２４を開けて、通常運転に戻る。このとき、ド
レインバルブ２４を開けたとき、ドレインポット２２内
の圧力は排気管１２内と同等である。従って、ドレイン
ポット２２からの気体が、脱気部１０に拡散し、脱気処
理水の悪化を招くなどの問題が生じることを効果的に防
止することができる。また、ドレインバルブ２４を開い
たときにも、圧力の急激な変動は生じず、急激な気体の
流れによって微粒子が発生する等という問題も生じな
い。

【００２２】特に、脱気部１０に膜脱気装置を利用した
場合には、装置全体が小さく、排気管１２が短い場合が
多い。この場合、ドレインポット２２から気体が逆流し
た場合の影響が大きく、本実施形態のように、ドレイン
ポット２２内の気体を排除しておくことの効果が非常に
大きい。

【００２３】「第２実施形態」第２実施形態の構成を図
２に示す。この実施形態では、窒素ガス供給源６０を有
しており、外部気体供給管３０にこの窒素ガス供給源６
０が接続されている。そこで、ドレインポット２２内の
凝縮水を排出する場合には、ドレインポット２２内に、
窒素ガスが供給される。そして、通常運転に戻る際に
は、ドレインバルブ２４を開ける前に、ドレインポット
２２内に充満された窒素ガスが第２減圧装置４２により
排出される。第１実施形態では、空気を用いたため、微
量ではあるがドレインポット２２内に酸素ガスが残留す
る場合がある。第２実施形態によれば、窒素ガスが残留
する場合があるが、酸素ガスが残留する可能性は基本的
にない。窒素ガスは酸素ガスに比べ安定で、半導体製造
工程への影響が少ない。また、ガスボンベなどから供給
される窒素ガスは、空気と比べて非常にクリーンであ
り、微粒子などの不純物をほとんど含んでいない。そこ
で、本実施形態により、凝縮水排出による処理水への悪
影響をより少なくできる。なお、その他の構成は前記第
１実施形態と同じであるので詳しい説明は省略する。

【００２４】「第３実施形態」第３実施形態の構成を図
３に示す。本実施形態では、ドレインポット２２内の水
位を計測するレベルセンサ７０及びこのレベルセンサ７
０の検出信号を受ける制御部７２が設けられている。ま
た、ドレインバルブ２４、凝縮水排出バルブ２８、外部
気体供給バルブ３２、気体排出バルブ４４が自動弁とな
っており、制御部７２がこれらバルブ２４、２８、３
２、４４の開閉を制御する。また、制御部７２は同時に
第２減圧装置の起動−停止を制御するもので、例えばド
レインポット２２内の気体を排出するときのみ第２減圧
装置を運転するように制御することが好ましい。

【００２５】すなわち、レベルセンサ７０の検出値か
ら、ドレインポット２２内の凝縮水水位が所定水位に達
したことを制御部７２が検出する。次に、ドレインバル
ブ２４を閉じ、外部気体供給バルブ３２を開き、凝縮水
排出バルブ２８を開く。ドレインポット２２内の凝縮水
を排出したら、外部気体供給バルブ３２、凝縮水排出バ
ルブ２８を閉じ、気体排出バルブ４４を開く。凝縮水の
排出の終了は、レベルセンサ７０の検出値で検出しても
よいが、タイマにより所定時間の経過を検出することに
よって行ってもよい。そして、所定時間の経過またはド
レインポット２２内の圧力の所定値までの低下を検出す
ることにより、十分な気体の排出を検出したら、気体排
出バルブ４４を閉じ、ドレインバルブ２４を開け、通常
運転に戻る。

【００２６】なお、レベルセンサ７０の代わりに、タイ
マを用い、一定時間おきに上述した凝縮水の排出を行っ
てもよい。

【００２７】なお、図１〜３においては、フィルタ３４
を外部気体供給バルブ３２より外側に配置したが、外部
気体供給バルブ３２よりドレインポット２２側に配置し
てもよく、また、図２のようにドレインポット２２内に
窒素ガス等の不活性ガスをガスボンベから供給する場合
は、フィルタ３４を省略してもよい。

【００２８】

【実施例】上記第１及び第２実施形態の装置において、
第１減圧装置１４としてドライ式真空ポンプ、第２減圧
装置４２としてダイヤフラム式真空ポンプを使用して、
被処理水を脱気部１０に流通しながら、ドレインポット
２２内の凝縮水を排出させる実験を行った。脱気部１０
は、疎水性のガス透過性中空糸膜（膜面積４０ｍ²）か
らなる外圧型膜脱気モジュールに１ｍ³／ｈの被処理水
を流し、２００Ｌ／ｍｉｎの排気速度で第１減圧装置と
してのドライ式真空ポンプを駆動し、排気管１２内の真
空度２２Ｔｏｒｒ（２９２６Ｐａ）で運転を行った。

【００２９】被処理水は、水温２５℃、ＤＯ（溶存酸素
濃度）＝８．２ｐｐｍ（ｍｇ／ｌ）であり、通常運転時
の処理水は、ＤＯ＝０．６〜０．８ｐｐｂ（μｇ／ｌ）
粒径、０．１μｍ以上の微粒子数＝３〜５／ｍＬであっ
た。

【００３０】「実施例１」第１実施形態の装置を使用
し、外部供給気体を大気とした。そして、上記したよう
に、バルブ操作を行い、凝縮水をドレインポット２２か
ら排出した後に第２減圧装置４２を駆動し、ドレインポ
ット２２内の真空度が排気管１２内と同じ２２Ｔｏｒｒ
に達した時点で通常運転に復帰した。この結果を表１に
示す。表１に示すとおり、処理水の水質に有意の変化は
なく、凝縮水の排出が脱気処理に悪影響がないことが確
認された。

【００３１】「実施例２」第２実施形態の装置を使用
し、外部供給気体として高純度窒素を使用した。そし
て、実施例１と同様に凝縮水の排出を行った場合の結果
を表１に示す。この実施例２においても、処理水の水質
に有意の変化はなく、凝縮水の排出が脱気処理に悪影響
がないことが確認された。

【００３２】

【表１】 「比較例１」第２減圧装置４２を使用しないこと以外
は、実施例１と同様にして、ドレインポット２２からの
凝縮水の排出を行った。結果を表２に示す。このよう
に、通常運転復帰（作動後）直後の処理水ＤＯ、微粒子
数がかなり増加することがわかる。すなわち、作動後１
〜７分の間は、ＤＯが１ｐｐｂを超え、最大２．９ｐｐ
ｂ（２分後）になった。また、微粒子は、作動後２〜７
分で１０個／ｍＬを超え、最大２０個／ｍＬ（３分後）
になった。

【００３３】「比較例２」第２減圧装置４２を使用しな
いこと以外は、実施例２と同様にして、ドレインポット
２２からの凝縮水の排出を行った。結果を表２に示す。
比較例１と同様に、通常運転復帰（作動）直後の処理水
の微粒子数がかなり増加することがわかる。すなわち、
ＤＯについては有意の変化はないが、微粒子は作動後２
〜５分で１０個／ｍＬを超え、最大２０個／ｍＬ（３分
後）になった。なお、処理水中の溶存窒素は計測してい
ないが、増加していると考えられる。

【００３４】

【表２】 以上のように、第１及び第２実施形態の装置により、処
理水の悪化を効果的に防止できることが理解される。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第２減圧手段によりドレインポット内の気体を排出する
ことができる。従って、凝縮水の排出を終了したドレイ
ンポットを再度排気系に接続した時に、気体が逆流する
ことを防止することができ、脱気処理への悪影響を効果
的に排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の構成を示す図である。

【図２】 第２実施形態の構成を示す図である。

【図３】 第３実施形態の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 脱気部、１２ 排気管、１４ 第１減圧装置（第
１減圧手段）、２０ドレイン配管、２２ ドレインポッ
ト（密閉容器）、２４ ドレインバルブ、２６ 排水
管、２８ 凝縮水排出バルブ、３０ 外部気体供給管、
３２ 外部気体供給バルブ、３４ フィルタ、４０ 気
体排出管、４２ 第２減圧装置（第２減圧手段）、４４
気体排出バルブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に収容した液体を減圧し、溶存ガス
   を除去する脱気部と、 この脱気部に排気管を介し接続され、脱気部を減圧する
   第１減圧手段と、 前記排気管に接続され、排気管内に生じた凝縮水を貯留
   する密閉容器と、 この密閉容器に接続され、密閉容器内の気体を排出する
   第２減圧手段と、 を有することを特徴とする脱気装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 上記脱気部は、内部がガス透過膜を介し液相室と気相室
   に仕切られ、気相室を減圧することで液相室の液体から
   溶存ガスを除去する膜脱気部であることを特徴とする脱
   気装置。