(57)【要約】【課題】高濃度ガス溶解水、特にオゾンガス溶解水を希釈して所定濃度のガス溶解水をユースポイントに供給する際の送水配管コストを低減する。【解決手段】ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度よりも高い所定濃度の高濃度ガス溶解水を生成させ、この高濃度ガス溶解水を希釈水で希釈して、ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度の低濃度ガス溶解水としてユースポイントに供給するガス溶解水の供給方法において、高濃度ガス溶解水の送水配管長を、低濃度ガス溶解水の送水配管長よりも長くする。少量の高濃度ガス溶解水をユースポイント近傍まで送水し、ここで希釈して低濃度ガス溶解水とすることにより、同じ送水配管距離でも配管径を小さくすることができ、配管コストを低減することができる【選択図】図１
2020006321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユースポイントにガス溶解水を供給する方法において、
該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度よりも高い所定濃度の高濃度ガス溶解水を生成させ、該高濃度ガス溶解水を希釈水で希釈して、該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度のガス溶解水（以下「低濃度ガス溶解水」と称す。）とするガス溶解水の供給方法であって、
該高濃度ガス溶解水を送水する配管長を、該低濃度ガス溶解水を送水する配管長よりも長くすることを特徴とするガス溶解水の供給方法。
【請求項２】
前記ガス溶解水の溶解ガスがオゾンガスであることを特徴とする請求項１に記載のガス溶解水の供給方法。
【請求項３】
前記希釈水が、炭酸ガス及び／又は酸素ガスが溶解した水であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス溶解水の供給方法。
【請求項４】
ユースポイントにガス溶解水を供給する装置において、
該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度よりも高い所定濃度の高濃度ガス溶解水を生成させる高濃度ガス溶解水生成手段と、該高濃度ガス溶解水を希釈水で希釈して、該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度のガス溶解水（以下「低濃度ガス溶解水」と称す。）とする希釈手段と、該高濃度ガス溶解水を該希釈手段に送水する送水配管と、該希釈手段から該ユースポイントに該低濃度ガス溶解水を送水する送水配管とを有し、
該高濃度ガス溶解水の送水配管の配管長が、該低濃度ガス溶解水の送水配管の配管長よりも長いことを特徴とするガス溶解水の供給装置。
【請求項５】
前記ガス溶解水の溶解ガスがオゾンガスであることを特徴とする請求項４に記載のガス溶解水の供給装置。
【請求項６】
前記希釈水が、炭酸ガス及び／又は酸素ガスが溶解した水であることを特徴とする請求項４又は５に記載のガス溶解水の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高濃度ガス溶解水を希釈して所定濃度のガス溶解水をユースポイントに供給する方法及び装置に係り、特に、送水配管コストの低減を図ることができるガス溶解水の供給方法及び供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンガス溶解水は、非常に高い酸化力を有し、被洗浄物の表面に付着した有機物や金属汚染物などを酸化分解して除去する機能を有する。また、清浄なオゾンガス溶解水は、清浄なケミカル酸化膜をシリコンウェハ上に形成することができる。このように、様々な機能を有し、電子材料の洗浄や表面処理等に有効なオゾン溶解水を活用するために、種々のオゾン溶解水製造装置が実用化されている。
【０００３】
オゾンガス溶解水中の溶存オゾンは、自己分解によって酸素ガスに変換していく。このために、オゾンガス溶解水製造装置からユースポイントである洗浄機などまでの配管距離が長くなるほど、溶存オゾン濃度が低下することは、オゾンガス溶解水利用において避けられない問題であった。それゆえに、オゾンガス溶解水製造装置は、洗浄機などのできるだけ近くに設置して、配管距離を短くし、濃度低下の影響をできるだけ小さくするか、あるいは、配管中での濃度の低下分を見越して、濃度を高めに設定したオゾンガス溶解水を製造することが必要となっていた（特開２００１−２９１６９４号公報）。
【０００４】
特開２０１２−２１３７４３号公報には、高濃度のオゾン水を純水で希釈してユースポイントで必要とされるオゾン濃度に調整して供給する方法について提案がなされている。より詳細には、ユースポイントでオゾン水使用量の変動が生じる場合にも、水を無駄にしない方法として、高濃度のオゾン水を一部排水する方法、さらには高濃度オゾン水と希釈水との混合流量を調整し所定のオゾン濃度とする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９１６９４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１２−２１３７４３号公報には、複数のユースポイントに対して、それぞれで必要とされるオゾン濃度および水量への調節をオゾン水調節機構の一筐体内で実施することが記載されている。この方法によれば、制御系を並列化するなどして装置をコンパクトにすることができると考えられるが、その一方で、それぞれのユースポイントで必要とされる流量のオゾン水を送水するために比較的大流量規模のオゾン水の送水配管が必要となる。
【０００７】
先述の通り、オゾンは強い酸化力を持っているため、希釈されたオゾン水であっても耐酸化性に優れた比較的高価な配管を用いて送水する必要がある。即ち、送水配管材料として一般的に用いられている塩化ビニル等の比較的安価な配管材料は不適であり、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの比較的高価な耐酸化性材料よりなる配管を用いる必要がある。
このため、特開２０１２−２１３７４３号公報の方法においては、この高価な配管材料を用いてユースポイントで必要とされる流量のオゾン水を送水する必要があり、配管コストが高くなるという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題を解決し、高濃度ガス溶解水、特にオゾンガス溶解水を希釈して所定濃度のガス溶解水をユースポイントに供給する際の送水配管コストを低減することができるガス溶解水の供給方法及び供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、高濃度ガス溶解水を希釈して所定の溶解ガス濃度の低濃度ガス溶解水としてユースポイントに供給する際の、高濃度ガス溶解水の送水配管長を低濃度ガス溶解水の送水配管長よりも長くすること、すなわち、少量の高濃度ガス溶解水をユースポイント近傍まで送水し、ここで希釈して低濃度ガス溶解水とすることにより、同じ送水配管距離でも配管径を小さくすることができ、全体の配管コストを低減することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１０】
［１］  ユースポイントにガス溶解水を供給する方法において、該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度よりも高い所定濃度の高濃度ガス溶解水を生成させ、該高濃度ガス溶解水を希釈水で希釈して、該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度のガス溶解水（以下「低濃度ガス溶解水」と称す。）とするガス溶解水の供給方法であって、該高濃度ガス溶解水を送水する配管長を、該低濃度ガス溶解水を送水する配管長よりも長くすることを特徴とするガス溶解水の供給方法。
【００１１】
［２］  前記ガス溶解水の溶解ガスがオゾンガスであることを特徴とする［１］に記載のガス溶解水の供給方法。
【００１２】
［３］  前記希釈水が、炭酸ガス及び／又は酸素ガスが溶解した水であることを特徴とする［１］又は［２］に記載のガス溶解水の供給方法。
【００１３】
［４］  ユースポイントにガス溶解水を供給する装置において、該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度よりも高い所定濃度の高濃度ガス溶解水を生成させる高濃度ガス溶解水生成手段と、該高濃度ガス溶解水を希釈水で希釈して、該ユースポイントで必要とされる溶解ガス濃度のガス溶解水（以下「低濃度ガス溶解水」と称す。）とする希釈手段と、該高濃度ガス溶解水を該希釈手段に送水する送水配管と、該希釈手段から該ユースポイントに該低濃度ガス溶解水を送水する送水配管とを有し、該高濃度ガス溶解水の送水配管の配管長が、該低濃度ガス溶解水の送水配管の配管長よりも長いことを特徴とするガス溶解水の供給装置。
【００１４】
［５］  前記ガス溶解水の溶解ガスがオゾンガスであることを特徴とする［４］に記載のガス溶解水の供給装置。
【００１５】
［６］  前記希釈水が、炭酸ガス及び／又は酸素ガスが溶解した水であることを特徴とする［４］又は［５］に記載のガス溶解水の供給装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高濃度ガス溶解水、特にオゾンガス溶解水を希釈して所定濃度のガス溶解水をユースポイントに供給するに当たり、高濃度ガス溶解水の送水配管長を低濃度ガス溶解水の送水配管長よりも長くすること、すなわち、少量の高濃度ガス溶解水をユースポイント近傍まで送水し、ここで希釈して低濃度ガス溶解水とすることにより、同じ送水配管距離でも配管径を小さくすることができ、全体の配管コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のガス溶解水の供給装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のガス溶解水の供給装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
図１は、ガス溶解水の代表例としてオゾン水（オゾンガス溶解水）を３ヶ所のユースポイントＡ，Ｂ，Ｃ（ユースポイントの数も何ら３ヶ所に限定されるものではなく、２ヶ所以下、或いは４ヶ所以上であってもよい。）に供給する形態を示し、以下の説明において、オゾン水はガス溶解水と置き替えることができる。
図１において、オゾンガス発生器１に配管１１より酸素ガスが導入される。オゾンガス発生器１で酸素ガスから生成したオゾンガスは配管１２よりオゾンガス溶解装置２に送給される。このオゾンガス溶解装置２には、配管１３，１４より純水が導入され、ユースポイントＡ，Ｂ，Ｃで使用されるオゾン水よりも高濃度のオゾン水が製造される。未溶解の余剰オゾンガスは配管１５より排ガス処理装置３に送給されて処理される。
【００２０】
なお、図１の供給装置では、配管１４に配管１６を経て炭酸ガスがオゾンガス溶解装置２に供給可能とされている。炭酸ガスは製造された高濃度オゾン水中のオゾンの自己分解を抑制するために必要に応じて添加され、炭酸ガスの添加で炭酸ガス入りの高濃度オゾン水が製造される。
【００２１】
オゾンガス溶解装置２で製造された高濃度オゾン水は、配管１７、分岐配管１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを経てそれぞれユースポイントＡ，Ｂ，Ｃの近傍に設けられた希釈装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃに送給される。
【００２２】
一方、純水の導入配管１３から分岐した配管１８からの純水は更に配管１９、分岐配管１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを経て希釈装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃにそれぞれ送給され、分岐配管１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃからの高濃度オゾン水が分岐配管１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを経て供給された純水でそれぞれ希釈され、各ユースポイントＡ，Ｂ，Ｃで必要とされる濃度に調整されたオゾン水（以下「低濃度オゾン水」と称す。）として各配管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃより各ユースポイントＡ，Ｂ，Ｃに供給される。
【００２３】
本発明においては、オゾンガス溶解装置２からの高濃度オゾン水が送水される配管長を希釈装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの低濃度オゾン水がユースポイントＡ，Ｂ，Ｃに送水される配管長よりも長く設計する。
【００２４】
即ち、図１の供給装置では、高濃度オゾン水の送水配管１７と分岐配管１７Ａ，１７Ｂ又は１７Ｃとの合計の配管長を、希釈装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃから各ユースポイントＡ，Ｂ，Ｃまでの配管２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃの配管長よりも長くする。
このように、高濃度オゾン水の送水配管長を低濃度オゾン水の送水配管長よりも長くするためには、希釈装置４Ａ，４Ｂ，４ＣをユースポイントＡ，Ｂ，Ｃのごく近傍に設け、高濃度オゾン水をユースポイントの近傍にまで送水し、ユースポイントの近傍で希釈して低濃度オゾン水をユースポイントに送水するようにすればよい。
【００２５】
このように、高濃度オゾン水、すなわち少量のオゾン水をユースポイント近傍まで送水することで、送水距離としては同じでも配管径を小さくすることができ、配管コストを低減できる。
特に、オゾンガスを溶解したオゾン水の場合、オゾン水の送水に際しては耐酸化性を有する配管材料としてＰＶＤＦ配管等の高価な配管を用いる必要があるが、高濃度（小流量）のオゾン水をＰＶＤＦ配管でユースポイント近傍まで送水し、希釈水（オゾンを含まない、大流量）はクリーン塩化ビニル（ＣＶＰ）配管などで送水し、ユースポイント近傍で希釈、濃度調整することにより、配管コストの低減を図ることができる。
【００２６】
高濃度オゾン水の送水配管長は低濃度オゾン水の送水配管長よりも長ければよく、その配管長差には特に制限はないが、本発明による効果を有効に得る上で、高濃度オゾン水の送水配管長は、低濃度オゾン水の送水配管長の２倍以上、特に１０倍以上、例えば１０〜２０倍で、高濃度オゾン水の送水配管径は低濃度オゾン水の送水配管径の１／２以下、例えば１／２〜１／５程度とすることが好ましい。
【００２７】
なお、図１では、高濃度オゾン水の希釈に純水を用いているが、この希釈水はガス溶解水であってもよく、その場合、図１における配管１８の代りに配管２１を設け、希釈用ガス溶解水を配管２１，１９を経て各分岐配管１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃより希釈装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃに送給すればよい。
【００２８】
希釈水としてガス溶解水を用いる場合、希釈用ガス溶解水の溶解ガスとしては特に制限はないが、ユースポイントに供給するガス溶解水がオゾン水の場合、炭酸ガス及び／又は酸素ガスが溶解したガス溶解水を用いることが、オゾン水中のオゾンの自己分解を抑制してオゾン濃度を安定に維持する上で好ましい。
【００２９】
本発明において、ユースポイントに供給するガス溶解水としては、代表的にはオゾン水が挙げられるが、溶解ガスに何らオゾンガスに限定されず、水素ガス、炭酸ガス、酸素ガス、窒素ガス等であってもよく、これらのガスの２種以上を含むガス溶解水であってもよい。
ただし、配管長の設計で配管コストの低減を図る本発明の効果を有効に得る上で、ガス溶解水はオゾン水であることが好ましい。
【００３０】
高濃度ガス溶解水の溶解ガス濃度には特に制限はないが、ユースポイントで必要とされる低濃度ガス溶解水の溶解ガス濃度の２〜２０倍程度であることが好ましく、このような高濃度ガス溶解水を２〜２０倍に希釈してユースポイントに供給するようにすることが、ユースポイントでの溶解ガス濃度を安定に維持する上で好ましい。例えば、高濃度オゾン水のオゾンガス濃度は１０〜５０ｍｇ／Ｌ、低濃度オゾン水のオゾンガス濃度は０．５〜２５ｍｇ／Ｌ程度であることが好ましい。
【００３１】
また、希釈水としてガス溶解水を用いる場合、その希釈用ガス溶解水の溶解ガス濃度には特に制限はないが、炭酸ガス溶解水であれば１〜１０ｍｇ／Ｌ程度、酸素ガス溶解水であれば１〜４０ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。
【００３２】
図１におけるオゾンガス発生器１としては、酸素ガスを高電圧で無声放電することでオゾンガスに変換する装置、純水を電気分解することでオゾンガスを発生させる装置、酸素ガスに波長１８５ｎｍの紫外線を照射することでオゾンガスを発生させる装置などを用いることができる。
【００３３】
また、オゾンガス溶解装置２としては、特に制限はないが、ガス溶解膜モジュールを用いることが好ましい。
【００３４】
排ガス処理装置３としては、波長２５４ｎｍの紫外線を照射してオゾンを分解処理する装置が挙げられる。
【００３５】
希釈装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃとしては、高濃度オゾン水と希釈水とを混合して高濃度オゾン水を希釈することができるものであればよく、スタティックミキサーや内部構造物として邪魔板や整流板を内包した混合槽等が挙げられる。
【００３６】
なお、図１では図示を省略しているが、高濃度オゾン水の送水配管１７、分岐配管１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、純水の送水配管１３，１４，１８、分岐配管１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ、低濃度オゾン水の送水配管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃには、それぞれ流量計と流量調節弁を設けると共に、高濃度オゾン水の送水配管１７、分岐配管１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、低濃度オゾン水の送水配管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに、溶存オゾンガス濃度計を設け、各流量計と溶存オゾンガス濃度計の測定値を制御装置に入力し、この結果に基づいて流量調節弁を制御したり、或いは、オゾンガス発生器のオゾンガス生成量を制御したりすることで、各ユースポイントＡ，Ｂ，Ｃに所望のオゾンガス濃度のオゾン水を自動的に供給することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  オゾンガス発生器
２  オゾン溶解装置
３  排ガス処理装置
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  希釈装置
【図１】
2020006321.tif 000003