(57)【要約】【課題】液化炭酸ガスの蒸留過程における加熱および冷却に必要なエネルギーを、相互に交換して利用することにより、工程全体に必要なエネルギーを低減することのできる炭酸ガス洗浄装置および炭酸ガス洗浄方法を提供する。【解決手段】クリーニングブロックＡの蒸発器４および凝縮器５を用いた炭酸ガスの蒸留操作により、洗浄槽１から回収された液化炭酸ガスに混入した不純物を除去して、この蒸留後の液化炭酸ガスを洗浄に再使用する炭酸ガス洗浄装置において、炭酸ガス蒸留工程の蒸発器４に温熱を供給する温熱供給手段の一部である加熱用熱交換器１２と、同じ炭酸ガス蒸留工程の凝縮器５に冷熱を供給する冷熱供給手段の一部である冷却用熱交換器１３と、圧縮機１０および膨張弁１１を備えたヒートポンプを構築し、このヒートポンプ内の作動流体を通じて、上記蒸発器４側で必要な熱量（温熱）と、上記凝縮器５側で必要な熱量（冷熱）とを輸送・交換する。【選択図】図１
2010236849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄物収容用の密閉型洗浄槽と、この洗浄槽に液化炭酸ガスを供給する洗浄液タンクと、上記洗浄槽から排出された使用済み炭酸ガスが導入される蒸留タンクと、上記蒸留タンク内の液化炭酸ガスを加熱して気化させる蒸発器と、上記蒸発器で気化した炭酸ガスを冷却して再液化する凝縮器とを備え、上記蒸発器および凝縮器を用いた炭酸ガスの蒸留操作により、上記使用済み炭酸ガスに混入した不純物を除去して、この蒸留後の液化炭酸ガスを洗浄に再使用する炭酸ガス洗浄装置であって、加熱用熱交換器，冷却用熱交換器，圧縮機，膨張機構および作動流体を備えたヒートポンプが設けられ、この加熱用熱交換器に関連して上記蒸発器に温熱を供給する温熱供給手段が設けられ、この冷却用熱交換器に関連して上記凝縮器に冷熱を供給する冷熱供給手段が設けられていることを特徴とする炭酸ガス洗浄装置。
【請求項２】
上記ヒートポンプの作動流体を上記蒸発器および凝縮器に直接循環させる流路が設けられていて、上記ヒートポンプの加熱用熱交換器が上記蒸発器を兼用し、かつ、その冷却用熱交換器が上記凝縮器を兼用している請求項１記載の炭酸ガス洗浄装置。
【請求項３】
上記ヒートポンプの加熱用熱交換器と上記蒸発器との間に熱媒を循環させる熱媒循環流路が設けられ、この加熱用熱交換器から上記熱媒循環流路内の熱媒に対して温熱が供給され、上記ヒートポンプの冷却用熱交換器と上記凝縮器との間に冷媒を循環させる冷媒循環流路が設けられ、この冷却用熱交換器から上記冷媒循環流路内の冷媒に対して冷熱が供給されているとともに、これら熱媒と冷媒を介して、上記蒸発器での加熱と凝縮器での冷却に必要な熱が供給されるようになっている請求項１記載の炭酸ガス洗浄装置。
【請求項４】
上記ヒートポンプの作動流体が炭酸ガスであり、上記洗浄液タンク中の液化炭酸ガス、あるいは、上記洗浄槽から排出された炭酸ガスを、上記ヒートポンプの作動流体流路に供給する作動流体供給流路が設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭酸ガス洗浄装置。
【請求項５】
上記作動流体供給流路が、上記洗浄槽の排気口と上記ヒートポンプの作動流体流路との間に設けられていて、上記洗浄槽から排気されたガスが、上記ヒートポンプ内に配設された上記圧縮機で圧縮されるようになっている請求項４記載の炭酸ガス洗浄装置。
【請求項６】
被洗浄物を収容して密閉した洗浄槽に洗浄液タンクから液化炭酸ガスを供給し、被洗浄物に付着した汚染物を除去する洗浄工程と、この洗浄工程終了後に、上記洗浄槽から排出される使用済み炭酸ガスを蒸留タンクに導入し、この蒸留タンク内の液化炭酸ガスを蒸発器で気化させ、この気化した炭酸ガスを凝縮器に導入して再液化させ、上記使用済み炭酸ガスに混入した汚染物を除去する蒸留工程とを有し、この蒸留後の液化炭酸ガスを上記洗浄液タンクに貯留して、上記洗浄工程の洗浄液として再使用する炭酸ガス洗浄方法であって、加熱用熱交換器，冷却用熱交換器，圧縮機，膨張機構および作動流体を備えたヒートポンプを用いて、上記蒸留工程の蒸発器に温熱を供給し、上記蒸留工程の凝縮器に冷熱を供給することを特徴とする炭酸ガス洗浄方法。
【請求項７】
上記ヒートポンプの作動流体を上記蒸留工程の蒸発器および凝縮器に循環させる流路を設け、上記加熱用熱交換器に上記蒸発器の機能を兼用させ、上記冷却用熱交換器に上記凝縮器の機能を兼用させて、上記蒸発器での加熱と凝縮器での冷却に必要な熱を、このヒートポンプの作動流体から直接供給する請求項６記載の炭酸ガス洗浄方法。
【請求項８】
上記ヒートポンプの加熱用熱交換器と上記蒸留工程の蒸発器との間に熱媒を循環させる熱媒循環流路を設け、この加熱用熱交換器から上記熱媒循環流路内の熱媒に対して温熱を供給し、上記ヒートポンプの冷却用熱交換器と上記蒸留工程の凝縮器との間に冷媒を循環させる冷媒循環流路を設け、この冷却用熱交換器から上記冷媒循環流路内の冷媒に対して冷熱を供給するとともに、これら熱媒と冷媒の循環により、上記蒸発器での加熱と凝縮器での冷却に必要な熱を供給する請求項６記載の炭酸ガス洗浄方法。
【請求項９】
上記ヒートポンプの作動流体として、上記洗浄液タンク中の液化炭酸ガス、あるいは、上記洗浄槽から排出された炭酸ガスを使用する請求項６〜８のいずれか一項に記載の炭酸ガス洗浄方法。
【請求項１０】
上記洗浄工程の洗浄槽の排気口と上記ヒートポンプの作動流体流路との間に、このヒートポンプに炭酸ガスを供給する作動流体供給流路を設け、上記洗浄槽から排気されたガスを、上記ヒートポンプ内に配設された上記圧縮機を用いて圧縮し、この圧縮ガスを、上記ヒートポンプの作動流体として使用する請求項９記載の炭酸ガス洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧の液化炭酸ガスを洗浄液として被洗浄物に付着した汚染物を除去する炭酸ガス洗浄装置および炭酸ガス洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、衣類等の汚れを落とす方法として、水を使用せず、パークロロエチレンや石油系の有機溶剤を洗浄剤（洗浄液）として用いて、被洗浄物に付着した汚染物を溶解・除去するドライクリーニング法が知られている。このドライクリーニング法は、油脂系の汚れを落とす能力に優れる一方、有害な溶剤を多量に使用する点や、これら有機溶剤が上記被洗浄物の表面や内部に残留することが問題とされている。
【０００３】
そこで、このような有機溶剤の代わりに、環境への負荷が少なく、被洗浄物の表面や内部等に残留しにくい炭酸ガス（二酸化炭素）を洗浄剤として用いたクリーニング方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００４】
また、このような洗浄方法は、衣類，寝具等の布製品のドライクリーニングだけではなく、半導体製造プロセスにおける半導体基板の洗浄、電気・電子部品や光学部材からの不要物の除去等にも利用されている（特許文献４〜５を参照）。
【０００５】
なお、上記炭酸ガスを洗浄剤に用いたクリーニング方法では、通常、洗浄工程終了後の不純物（汚染物や不要物等）を含む洗浄・リンス液（液化炭酸ガス）を回収する流路が構築されており、回収された液体がタンク等に貯留される。そして、回収された液化炭酸ガスは、これら汚染物等と炭酸ガスを分離する蒸留（精留）工程を経ることによって浄化・精製され、洗浄液として再利用される。
【０００６】
また、上述のような炭酸ガス洗浄方法では、その洗浄がサイクルを伴ったバッチ処理で行われることから、毎回の洗浄終了後に、高圧となった洗浄槽内から被洗浄物を取り出すために、この洗浄槽内を大気圧まで減圧する必要がある。しかしながら、この洗浄のバッチ処理毎に洗浄槽内の炭酸ガスを洗浄装置外（大気中）に放出すると、大量の液化炭酸ガスが必要となるうえ、地球温暖化等の環境面でも好ましくない。
【０００７】
そこで、これらのクリーニング方法に用いられる炭酸ガス洗浄装置には、洗浄工程終了後に洗浄槽内に残る高圧のガス（排気ガス）を圧縮して回収するガス回収工程が備え付けられているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２４４５８６号公報
【特許文献２】特表２００３−５１６８３８号公報
【特許文献３】特開２００５−１６８９４０号公報
【特許文献４】特開２００５−３１３０６０号公報
【特許文献５】特開２００６−２９７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のように炭酸ガスを回収し、洗浄液として再利用する炭酸ガス洗浄装置では、上記汚染物等と炭酸ガスを分離する蒸留工程で、回収した液化炭酸ガスを気化させ、この気化した炭酸ガスを凝縮・再液化させるために、多大なエネルギー（加熱源および冷却源）が必要とされる。
【００１０】
しかしながら、従来の炭酸ガス洗浄装置においては、これら液化炭酸ガスを気化させるための加熱源および炭酸ガスを再液化するための冷却源が別々に設置され、これら加熱および冷却に必要なエネルギーを効率的に利用する方法が考慮されていなかった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液化炭酸ガスの蒸留過程における加熱および冷却に必要なエネルギーを、相互に交換して利用することにより、工程全体に必要なエネルギーを低減することのできる炭酸ガス洗浄装置および炭酸ガス洗浄方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明は、被洗浄物収容用の密閉型洗浄槽と、この洗浄槽に液化炭酸ガスを供給する洗浄液タンクと、上記洗浄槽から排出された使用済み炭酸ガスが導入される蒸留タンクと、上記蒸留タンク内の液化炭酸ガスを加熱して気化させる蒸発器と、上記蒸発器で気化した炭酸ガスを冷却して再液化する凝縮器とを備え、上記蒸発器および凝縮器を用いた炭酸ガスの蒸留操作により、上記使用済み炭酸ガスに混入した不純物を除去して、この蒸留後の液化炭酸ガスを洗浄に再使用する炭酸ガス洗浄装置であって、加熱用熱交換器，冷却用熱交換器，圧縮機，膨張機構および作動流体を備えたヒートポンプが設けられ、この加熱用熱交換器に関連して上記蒸発器に温熱を供給する温熱供給手段が設けられ、この冷却用熱交換器に関連して上記凝縮器に冷熱を供給する冷熱供給手段が設けられている炭酸ガス洗浄装置を第１の要旨とする。
【００１３】
また、本発明は、被洗浄物を収容して密閉した洗浄槽に洗浄液タンクから液化炭酸ガスを供給し、被洗浄物に付着した汚染物を除去する洗浄工程と、この洗浄工程終了後に、上記洗浄槽から排出される使用済み炭酸ガスを蒸留タンクに導入し、この蒸留タンク内の液化炭酸ガスを蒸発器で気化させ、この気化した炭酸ガスを凝縮器に導入して再液化させ、上記使用済み炭酸ガスに混入した汚染物を除去する蒸留工程とを有し、この蒸留後の液化炭酸ガスを上記洗浄液タンクに貯留して、上記洗浄工程の洗浄液として再使用する炭酸ガス洗浄方法であって、加熱用熱交換器，冷却用熱交換器，圧縮機，膨張機構および作動流体を備えたヒートポンプを用いて、上記蒸留工程の蒸発器に温熱を供給し、上記蒸留工程の凝縮器に冷熱を供給する炭酸ガス洗浄方法を第２の要旨とする。
【００１４】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ね、その結果、汚染物を含む洗浄液を蒸留・精製する過程で、液化炭酸ガスを気化させるために必要な熱量（温熱）と、気化した炭酸ガスを液化するのに必要な熱量（冷熱）とが、ほぼ等しいことに着目し、これらの間で熱を相互に移動・交換することのできるヒートポンプサイクルを構築すれば、蒸留工程で必要な熱量のほとんどを同一系内で調達することができることを見出し、本発明に到達した。
【００１５】
なお、本願における「ヒートポンプ」とは、加熱用熱交換器，冷却用熱交換器，圧縮機，膨張機構およびこれらを循環する流路と、この流路の中に充填された作動流体等から構成され、上記圧縮機による圧縮によって生じる高温の作動流体により、上記加熱用熱交換器を通過する他の液体や気体等を加熱するとともに、上記膨張機構を通過したときに起こる作動流体の膨張によって生じる低温の作動流体により、上記冷却用熱交換器を通過する他の液体や気体等を冷却するシステム，回路あるいはそのサイクルそのものの総称である。したがって、作動流体により系内で熱エネルギーを輸送する蒸気圧縮式ヒートポンプや気体液化式ヒートポンプ等は包含するが、発熱・吸熱反応を利用した吸収式ヒートポンプや吸着式ヒートポンプ等のいわゆるケミカルヒートポンプは包含しない。また、ここで言う「膨張機構」は、「膨張弁」あるいは「オリフィス」を示す。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上述のような知見にもとづきなされたものであり、本発明の炭酸ガス洗浄装置は、炭酸ガス蒸留工程の蒸発器に温熱を供給する温熱供給手段の一部である加熱用熱交換器と、同じ炭酸ガス蒸留工程の凝縮器に冷熱を供給する冷熱供給手段の一部である冷却用熱交換器とが、一つのヒートポンプサイクル内に配置されていることから、このヒートポンプ内の作動流体を通じて、上記蒸発器側で必要な熱量（温熱）と、上記凝縮器側で必要な熱量（冷熱）とが、高効率で輸送・交換される。したがって、本発明の炭酸ガス洗浄装置は、蒸留工程の加熱源と冷却源を個別に設けた従来の装置に比べ、その運転にかかるエネルギーやコストを大幅に低減することができる。
【００１７】
ここで、上記炭酸ガス洗浄装置においては、液化炭酸ガスを気化させるために必要な熱量（温熱）と、気化した炭酸ガスを液化するのに必要な熱量（冷熱）とが、ほぼ等しいことから、このヒートポンプサイクルに後から追加するエネルギーが少なく、この炭酸ガス洗浄装置のランニングコストを低減することが可能である。そして、上述のように蒸留工程の加熱源と冷却源を個別に設置する必要がないため、炭酸ガス洗浄装置の設備を簡素化できるという利点も有する。
【００１８】
また、本発明の炭酸ガス洗浄装置において、そのなかでも特に、上記ヒートポンプの作動流体を上記蒸発器および凝縮器に直接循環させる流路が設けられていて、上記ヒートポンプの加熱用熱交換器が上記蒸発器を兼用し、かつ、その冷却用熱交換器が上記凝縮器を兼用するようになっているもの（請求項２）は、これら炭酸ガス蒸留工程における液化炭酸ガスの加熱と炭酸ガスの冷却とが、二次的な熱媒体や蓄熱手段等を介さず、ヒートポンプの作動流体でダイレクトに行うことができるようになる。したがって、この炭酸ガス洗浄装置は、熱エネルギーのロスが少なく、さらに高い熱効率で、上記炭酸ガスの蒸留工程を稼動させることができる。
【００１９】
また、本発明の炭酸ガス洗浄装置において、そのなかでも、上記ヒートポンプの加熱用熱交換器と上記蒸発器との間に熱媒を循環させる熱媒循環流路が設けられ、この加熱用熱交換器から上記熱媒循環流路内の熱媒に対して温熱が供給され、上記ヒートポンプの冷却用熱交換器と上記凝縮器との間に冷媒を循環させる冷媒循環流路が設けられ、この冷却用熱交換器から上記冷媒循環流路内の冷媒に対して冷熱が供給されているとともに、これら熱媒と冷媒を介して、上記蒸発器での加熱と凝縮器での冷却に必要な熱が供給されるようになっているもの（請求項３）は、これら二次的な熱媒体である熱媒や冷媒を介在させることにより、上記ヒートポンプと上記炭酸ガスの蒸留工程とを非同期（非連動）で稼動させることが可能になる。
【００２０】
したがって、この炭酸ガス洗浄装置は、上記請求項２に係る炭酸ガス洗浄装置に比べ、熱効率は若干低下するものの、炭酸ガスの回収操作と蒸留操作を別のタイミングで稼動させる等、この炭酸ガス洗浄装置の柔軟な運用が可能になる。なお、上述のような二次的な熱媒体である熱媒や冷媒が介在した場合でも、液化炭酸ガスを気化させるために必要な熱量（温熱）と、気化した炭酸ガスを液化するのに必要な熱量（冷熱）とが、ほぼ等しいことから、このヒートポンプサイクルのランニングコストは低くなる。
【００２１】
そして、本発明の炭酸ガス洗浄装置において、そのなかでも特に、上記ヒートポンプの作動流体が炭酸ガスであり、上記洗浄液タンク中の液化炭酸ガス、あるいは、上記洗浄槽から排出された炭酸ガスを、上記ヒートポンプの作動流体流路に供給する作動流体供給流路が設けられているもの（請求項４）は、炭酸ガス洗浄装置内を循環する炭酸ガスと、上記ヒートポンプ内を循環する作動流体とを共通化することができ、しかも、この炭酸ガス洗浄装置内を循環する炭酸ガスをヒートポンプに供給することが可能になる。また、ヒートポンプの作動流体用に別途媒体を用意する必要がなく、炭酸ガスは、従来多用されたフロン系の媒体に比べ、安価で環境への負荷も少ない。したがって、この炭酸ガス洗浄装置は、低ランニングコストで、環境にも優しい炭酸ガス洗浄装置となる。
【００２２】
さらに、本発明の炭酸ガス洗浄装置において、そのなかでも、上記作動流体供給流路が、上記洗浄槽の排気口と上記ヒートポンプの作動流体流路との間に設けられていて、上記洗浄槽から排気されたガスが、上記ヒートポンプ内に配設された上記圧縮機で圧縮されるようになっているもの（請求項５）は、従来用いられてきた炭酸ガス洗浄装置の炭酸ガス回収用圧縮機に代えて、このヒートポンプ内の圧縮機一つで、洗浄槽から排出されるガス（炭酸ガス）の回収と、上記ヒートポンプサイクル内における作動流体の循環を両方行うことができる。したがって、炭酸ガス洗浄装置の設備のさらなる簡素化と、回転機台数の減少によるメンテナンスの軽減、および、不具合が発生するリスクの低減が可能となる。
【００２３】
つぎに、本発明の第２の要旨である炭酸ガス洗浄方法は、被洗浄物を収容して密閉した洗浄槽に洗浄液タンクから液化炭酸ガスを供給し、被洗浄物に付着した汚染物を除去する洗浄工程と、この洗浄工程終了後に、上記洗浄槽から排出される使用済み炭酸ガスを蒸留タンクに導入し、この蒸留タンク内の液化炭酸ガスを蒸発器で気化させ、この気化した炭酸ガスを凝縮器に導入して再液化させ、上記使用済み炭酸ガスに混入した汚染物を除去する蒸留工程とを有し、この蒸留後の液化炭酸ガスを上記洗浄液タンクに貯留して、上記洗浄工程の洗浄液として再使用する炭酸ガス洗浄方法であって、加熱用熱交換器，冷却用熱交換器，圧縮機，膨張機構および作動流体を備えたヒートポンプを用いて、上記蒸留工程の蒸発器に温熱を供給し、上記蒸留工程の凝縮器に冷熱を供給するようにしている（請求項６）。
【００２４】
したがって、本発明の炭酸ガス洗浄方法は、ヒートポンプ内の作動流体を通じて、上記蒸留工程の蒸発器側で必要な熱量（温熱）と、上記蒸留工程の凝縮器側で必要な熱量（冷熱）とを、高効率で輸送・交換することができる。また、この炭酸ガス洗浄方法によれば、蒸留工程の加熱源と冷却源を個別に設けた従来の装置に比べ、その運転にかかるエネルギーやコストを大幅に低減することが可能になる。
【００２５】
なお、本発明の炭酸ガス洗浄方法も、上述の炭酸ガス洗浄装置と同様、蒸留工程において液化炭酸ガスを気化させるために必要な熱量（温熱）と、この気化した炭酸ガスを液化するのに必要な熱量（冷熱）とが、ほぼ等しいことから、このヒートポンプサイクルに後から追加するエネルギーが最小限で済むという利点を有する。したがって、本発明の炭酸ガス洗浄方法は、環境面でも、エネルギー面でも、地球に優しい炭酸ガス洗浄方法とすることができる。
【００２６】
そして、本発明の炭酸ガス洗浄方法において、そのなかでも特に、上記ヒートポンプの作動流体を上記蒸留工程の蒸発器および凝縮器に循環させる流路を設け、上記加熱用熱交換器に上記蒸発器の機能を兼用させ、上記冷却用熱交換器に上記凝縮器の機能を兼用させて、上記蒸発器での加熱と凝縮器での冷却に必要な熱を、このヒートポンプの作動流体から直接供給する場合（請求項７）は、上記蒸留工程における液化炭酸ガスの加熱と炭酸ガスの冷却とを、二次的な熱媒体や蓄熱手段等を介さず、上記ヒートポンプの作動流体でダイレクトに行うことができる。したがって、この炭酸ガス洗浄方法によれば、熱エネルギーのロスの少ない、さらに高い熱変換効率で、上記蒸留工程を運転することができる。
【００２７】
また、本発明の炭酸ガス洗浄方法において、そのなかでも、上記ヒートポンプの加熱用熱交換器と上記蒸留工程の蒸発器との間に熱媒を循環させる熱媒循環流路を設け、この加熱用熱交換器から上記熱媒循環流路内の熱媒に対して温熱を供給し、上記ヒートポンプの冷却用熱交換器と上記蒸留工程の凝縮器との間に冷媒を循環させる冷媒循環流路を設け、この冷却用熱交換器から上記冷媒循環流路内の冷媒に対して冷熱を供給するとともに、これら熱媒と冷媒の循環により、上記蒸発器での加熱と凝縮器での冷却に必要な熱を供給する場合（請求項８）は、これら二次的な熱媒体である熱媒や冷媒を介在させることにより、上記ヒートポンプと上記蒸留工程とを非同期（非連動）で稼動させることが可能になる。したがって、この炭酸ガス洗浄方法によれば、上記請求項７に係る炭酸ガス洗浄方法に比べ、熱効率は若干低下するものの、上記蒸留工程の柔軟な運用が可能になる。
【００２８】
さらに、本発明の炭酸ガス洗浄方法において、そのなかでも、上記ヒートポンプの作動流体として、上記洗浄液タンク中の液化炭酸ガス、あるいは、上記洗浄槽から排出された炭酸ガスを使用する場合（請求項９）は、炭酸ガス洗浄装置内を循環する炭酸ガスと、上記ヒートポンプ内を循環する作動流体とを共通化することができる。しかも、この炭酸ガス洗浄装置内を循環する炭酸ガスが、上記ヒートポンプに供給されることから、ヒートポンプの作動流体用に別途媒体を用意する必要がなく、また、炭酸ガスは、従来多用されたフロン系の媒体に比べ、安価で環境への負荷も少ないという利点を有する。
【００２９】
さらにまた、本発明の炭酸ガス洗浄方法において、そのなかでも特に、上記洗浄工程の洗浄槽の排気口と上記ヒートポンプの作動流体流路との間に、このヒートポンプに炭酸ガスを供給する作動流体供給流路を設け、上記洗浄槽から排気されたガスを、上記ヒートポンプ内に配設された上記圧縮機を用いて圧縮し、この圧縮ガスを、上記ヒートポンプの作動流体として使用する場合（請求項１０）は、従来用いられてきた炭酸ガス洗浄装置の炭酸ガス回収用圧縮機に代えて、このヒートポンプ内の圧縮機一つで、上記洗浄工程終了後に洗浄槽から排出されるガス（炭酸ガス）の回収と、上記ヒートポンプサイクル内における作動流体の循環を両方行うことができる。したがって、この炭酸ガス洗浄方法によれば、炭酸ガス洗浄装置の設備の簡素化と、回転機台数の減少によるメンテナンスの軽減、および、不具合が発生するリスクの低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態における炭酸ガス洗浄装置のフロー図である。
【図２】本発明の第２実施形態における炭酸ガス洗浄装置のフロー図である。
【図３】本発明の第３実施形態における炭酸ガス洗浄装置のフロー図である。
【図４】本発明の第４実施形態における炭酸ガス洗浄装置のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態における炭酸ガス洗浄装置の概略構成と、その洗浄方法のプロセスを説明するフローシートである。
本実施形態における炭酸ガス洗浄装置は、高圧の液化炭酸ガスを用いて、半導体ウエハ等を精密洗浄するドライクリーニング装置であり、洗浄工程および蒸留工程からなるクリーニングブロックＡと、このクリーニングブロックＡに必要な熱源（温熱）と冷却源（冷熱）を供給するヒートポンプブロック（ヒートポンプサイクル）Ｂとから構成されている。
【００３３】
上記被洗浄物を洗浄するクリーニングブロックＡは、被洗浄物を収容して密閉する洗浄槽１と、この洗浄槽１に液化炭酸ガスを供給する洗浄液タンク（ワーキングタンク）２と、上記洗浄槽１から排出された液化炭酸ガスを一旦貯留して蒸留する蒸留タンク３と、この蒸留タンク３内に貯留された液化炭酸ガスを加熱して気化させる蒸発（加熱）器４と、上記蒸発器４で気化した炭酸ガスを冷却して再液化する凝縮（冷却）器５を主体として構成されている。
【００３４】
蒸留タンク３は、蒸発缶とその内部に配置された精留棚等を備え、後述する温熱供給手段から供給された温熱を用いて、上記蒸発缶内に導入された使用済み炭酸ガスを精留するためのものであり、その下方には、加熱コイルを有する蒸発器４が配置され、その上方には、複数段の棚板（精留棚３ａ）または規則充填物（パッキング）等が配設されている。また、蒸留タンク３の上部には、気化した炭酸ガスを凝縮器５へ供給する流路が上方に延びているとともに、その最下部には、上記蒸発缶内で蒸発せず、液相として濃縮された不純物等を、廃液として系外へ排出するための配管等が配設されている。なお、蒸留タンク３の上部には、上記凝縮器５で再液化された高純度の液化炭酸ガスの一部を、上記蒸留タンク３内の精留棚３ａの上方に還流液として還流させるための流路が接続されている。
【００３５】
凝縮器５は、上記蒸留タンク３で蒸発して発生した高純度の気化炭酸ガスを、後述する冷熱供給手段から供給された冷熱を用いて液化するためのものであり、その下側には、再液化後の炭酸ガスを上記洗浄工程の洗浄液タンク２に供給する（戻す）流路と、この液化炭酸ガスの一部を、先に述べた蒸留タンク３の精留棚３ａの上方に還流させるための流路とが設けられている。
【００３６】
そして、図中の符号１ａは洗浄槽１の気相に残るガスを排気するための排気口、６は洗浄後の使用済み炭酸ガスから異物等を取り除くトラップ、符号Ｖ−１〜Ｖ−１０は装置内の炭酸ガスの流れを制御するために設けられている操作弁（バルブ）である。また、図示は省略しているが、上記クリーニングブロックＡには、洗浄槽１を脱気するための真空ポンプや、被洗浄物から出た汚染物等を廃棄する際に同伴されて放出されることなどにより残量の低下した炭酸ガス量を補うための液化炭酸ガスを貯留する補充（リザーバ）タンクや、蒸発せずに蒸留タンク３内に残留した不純物（被洗浄物から出た汚染物等）を残渣として回収・廃棄するための廃液タンク等が配設されている。
【００３７】
また、洗浄に必要な温熱と冷熱を供給するヒートポンプブロックＢは、圧縮機１０，膨張弁１１，加熱用熱交換器１２，冷却用熱交換器１３，膨張温度調節用熱交換器１４，圧縮温度調節用熱交換器１５と、これらを繋ぐ流路およびこの流路の中に充填された作動流体（本実施形態においては炭酸ガス）等から構成されている。
【００３８】
ここで、図のように、本実施形態におけるヒートポンプの加熱用熱交換器１２は、上記蒸発器４の加熱コイルとして蒸留タンク３内に配置されており、その冷却用熱交換器１３は、上記凝縮器５の冷却コイルとして凝縮器５内に配設されている。また、符号Ｖ−２１，Ｖ−２２は、ヒートポンプ内の炭酸ガスの流れを制御するために設けられている操作弁（バルブ）であり、符号Ｖ−３１，Ｖ−３２は、ヒートポンプ内を流れる作動流体の温度・圧力を調節するための調整弁である。
【００３９】
つぎに、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。
本炭酸ガス洗浄方法は、洗浄工程−炭酸ガスの回収（液化炭酸ガスの回収，炭酸ガスの圧縮回収）−蒸留工程のサイクルで行われ、ヒートポンプを利用する。
【００４０】
［洗浄工程］
上記洗浄槽１内に被洗浄物（半導体ウエハ等）を収容して密閉した後、真空ポンプ等（図示せず）により洗浄槽１内の脱気を行う。つぎに、弁Ｖ−１を開けて、洗浄液タンク２から洗浄槽１内に液化炭酸ガス（洗浄液）を供給する。このとき、洗浄液タンク２内の圧力低下を防止するために、弁Ｖ−２も同時に開放して、洗浄槽１と洗浄液タンク２の気相を均圧とする。洗浄槽１内に所定量の液化炭酸ガスを供給後、上記弁Ｖ−１，Ｖ−２を閉じて、洗浄槽１内の被洗浄物を回転手段等により液化炭酸ガス中で回転させるか、あるいは、この洗浄槽１内で液化炭酸ガスを循環させて被洗浄物上に散布する手段等により、被洗浄物に付着した汚染物等を除去する。
【００４１】
［炭酸ガスの回収］
（液化炭酸ガスの回収）
所定時間の洗浄工程終了後、弁Ｖ−３を開け、トラップ６を通じて、上記汚染物等を含む使用済み液化炭酸ガスを蒸留タンク３に貯留する。このときも、洗浄槽１内の圧力低下を防止するために、弁Ｖ−４も同時に開放して、洗浄槽１と蒸留タンク３の気相を均圧としながら行う。
【００４２】
（炭酸ガスの圧縮回収）
上記液化炭酸ガスを回収した後の洗浄槽１内には、気体状態の炭酸ガスが残留しているため、洗浄終了後の被洗浄物を取り出す（洗浄槽１のハッチを開放する）ためには、この洗浄槽１内の炭酸ガスを排気しなければならない。そこで、弁Ｖ−３，Ｖ−４を閉じた後、洗浄槽１の排気口１ａを開放し、弁Ｖ−５を開けて、クリーニングブロックＡとヒートポンプブロックＢの間を連絡する作動流体供給流路Ｑを通じて、ヒートポンプの圧縮機１０で圧縮するとともに、弁Ｖ−６を開放して、この圧縮された炭酸ガスを、ヒートポンプブロックＢからクリーニングブロックＡに戻すための作動流体回収流路Ｒを通じて、蒸留タンク３に回収する。
【００４３】
ここで、上記ヒートポンプの圧縮機１０の上流側および下流側には、操作弁Ｖ−２１およびＶ−２２が配設されており、この圧縮機１０が、上記のような炭酸ガス回収・圧縮作業に専従しているときは、通常、上記回収した炭酸ガスがヒートポンプの作動流体に混入するのを防止できるように、これらの弁Ｖ−２１，Ｖ−２２は閉じられている。なお、本実施形態においては、ヒートポンプ中の作動流体（炭酸ガス）が、クリーニングブロックＡで使用される洗浄液と共通であるため、弁Ｖ−２２を開け、このヒートポンプに炭酸ガスを供給することもできる。
【００４４】
［蒸留工程］
上記蒸留タンク３に回収・貯留された使用済み液化炭酸ガスには、被洗浄物に由来する汚染物等の不純物が含まれることから、洗浄液として再利用するために、蒸留タンク３内に配置された蒸発器４の加熱コイル（加熱用熱交換器１２）で液化炭酸ガスを加熱・気化させ、この液化炭酸ガスの中に含まれる不純物を除去する。気化した炭酸ガスは凝縮器５に送られ、この凝縮器５内の冷却コイル（冷却用熱交換器１３）により冷却・液化された後、洗浄液タンク２へ戻され貯留される。なお、蒸留タンク３内で蒸発せず、液相として濃縮された不純物は、弁Ｖ−７を開け、廃液として系外へ排出される。
【００４５】
［ヒートポンプ］
本実施形態における炭酸ガス洗浄装置には、上記蒸発器４に温熱を供給する温熱供給手段と、上記凝縮器５に冷熱を供給する冷熱供給手段とを兼用するヒートポンプとして、圧縮機１０−加熱用熱交換器１２（蒸発器４）−膨張温度調節用熱交換器１４−膨張弁１１−冷却用熱交換器１３（凝縮器５）−圧縮温度調節用熱交換器１５の順に循環する作動流体流路（ヒートポンプブロックＢ）が設けられており、これらの間で熱を相互に移動・交換することのできるヒートポンプサイクル（回路）を形成している。
【００４６】
なお、本実施形態においては、上記クリーニングブロックＡ中の蒸発器４の加熱コイルおよび凝縮器５の冷却コイルが、上記ヒートポンプサイクルに含まれるため、図１では、クリーニングブロックＡとヒートポンプブロックＢとが一部重複している。また、このヒートポンプの作動流体には、上述のように、クリーニングブロックＡで使用する流体（洗浄液）との共通化を考慮して、炭酸ガス（二酸化炭素）が使用されている。
【００４７】
本実施形態のヒートポンプにおいては、まず、作動流体が圧縮機１０で約１１．５ＭＰａ（大気圧基準、以下も同じ）まで圧縮されることにより圧縮熱が発生し、作動流体の温度が約１００℃まで上昇する。この高温の作動流体は、弁Ｖ−２２を通って上記蒸留工程の蒸発器４内に配置された加熱用熱交換器１２（加熱コイル）に循環し、この加熱用熱交換器１２部位における熱交換で、蒸留タンク３内の液化炭酸ガスを加熱・気化させるとともに、この作動流体自身は約４０℃まで冷却される。なお、上記蒸発器４での加熱熱量が供給過剰な場合は、加熱調節用の調整弁Ｖ−３１が開き、高温の作動流体は加熱用熱交換器１２をバイパスして循環する。
【００４８】
上記加熱用熱交換器１２を通過した後の作動流体の温度は、蒸発器４の負荷（蒸留タンク３内の液化炭酸ガスの残量等）により変化するため、大気あるいは冷水等を媒体とした膨張温度調節用熱交換器１４を用いて、この熱交換器１４通過後の作動流体の温度を所定の温度（約４０℃程度）付近に揃えた後、膨張弁１１を通過することにより、約３．８ＭＰａまで減圧され、その温度が約５℃程度まで低下する。
【００４９】
続いて、この低温の作動流体は、上記蒸留工程の凝縮器５内に配置された冷却用熱交換器１３（冷却コイル）に循環し、この冷却用熱交換器１３部位における熱交換で、凝縮器５内の炭酸ガスを冷却・液化させるとともに、この作動流体自身が約１０℃まで加温される。なお、上記加熱調節用の調整弁Ｖ−３１同様、この凝縮器５での冷却熱量が供給過剰な場合は、冷却調節用の調整弁Ｖ−３２が開き、作動流体は膨張弁１１および冷却用熱交換器１３をバイパスして流れる。
【００５０】
また、上記冷却用熱交換器１３を通過した後の作動流体の温度は、凝縮器５の負荷（蒸留タンク３からの炭酸ガス蒸発量等）により変化するため、大気あるいは温水等を媒体とした圧縮温度調節用熱交換器１５を用いて、この熱交換器１５通過後の作動流体の温度を所定の温度（約１０℃程度）付近に揃えた後、上記圧縮機１０の吸入側へ供給される。
【００５１】
なお、上記ヒートポンプの作動流体の高温部または低温部を、クリーニングブロックＡの洗浄槽１または洗浄液タンク２、あるいはこれらの周囲に循環させる流路を設ければ、これらタンク本体あるいはタンク内の液化炭酸ガス等を保温したり、予冷したりすることも可能である。
【００５２】
上記本実施形態の炭酸ガス洗浄装置および方法によれば、蒸留工程の蒸発器４に温熱を供給する加熱用熱交換器１２と、同じ蒸留工程の凝縮器５に冷熱を供給する冷却用熱交換器１３とが、一つのヒートポンプサイクル内に配置されていることから、このヒートポンプ内の作動流体（炭酸ガス）を通じて、上記蒸発器４側で必要な熱量（温熱）と、上記凝縮器５側で必要な熱量（冷熱）とが、高効率で輸送・交換される。したがって、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、炭酸ガス蒸留工程の加熱源と冷却源を個別に設けた従来の装置に比べ、その運転にかかる消費エネルギーやコストを大幅に低減することができる。
【００５３】
特に、上記炭酸ガス洗浄装置および方法においては、上記ヒートポンプの加熱用熱交換器１２が蒸発器４を兼用し、かつ、その冷却用熱交換器１３が凝縮器５を兼用するようになっているうえ、蒸留タンク３内の液化炭酸ガスを気化させるために必要な熱量（温熱）と、気化した炭酸ガスを凝縮器５で液化するのに必要な熱量（冷熱）とが、ほぼ等しいことから、熱エネルギーのロスが少なく、このヒートポンプサイクルに後から追加するエネルギーが最小限で済むという利点を有する。したがって、本実施形態の炭酸ガス洗浄装置および方法は、環境面でも、エネルギー面でも、地球に優しい炭酸ガス洗浄装置とすることができる。
【００５４】
また、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、被洗浄物を洗浄するクリーニングブロックＡの洗浄液と、このクリーニングブロックＡに熱を供給するヒートポンプブロックＢの作動流体が共通なため、これらブロック間での融通が効き易く、二次的な熱媒体である熱媒や冷媒等を使用しないことから、これらに関連する配管，タンクやポンプ等の設備も必要ない。
【００５５】
さらに、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法によれば、上記ヒートポンプ内に配設された圧縮機１０により、上記洗浄槽１から排出されたガスが圧縮されるようになっているため、従来の炭酸ガス洗浄装置で必要とされた炭酸ガス回収用圧縮機が必要なく、このヒートポンプ内の圧縮機１０のみで、洗浄槽１から排出されるガス（炭酸ガス）の回収と、上記ヒートポンプ内における作動流体の循環を両方行うことができる。したがって、炭酸ガス洗浄装置の設備のさらなる簡素化と、回転機台数の減少によるメンテナンスの軽減、および、不具合が発生するリスクを低減することができる。
【００５６】
つぎに、本発明の第２実施形態を説明する。
図２は、本発明の第２実施形態における炭酸ガス洗浄装置の概略構成と、その洗浄方法のプロセスを説明するフローシートである。なお、第１実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
本実施形態における炭酸ガス洗浄装置も、高圧の液化炭酸ガスを用いて、半導体ウエハ等を精密洗浄するドライクリーニング装置であり、洗浄工程および蒸留工程からなるクリーニングブロックＡと、このクリーニングブロックＡに必要な熱源（温熱）と冷却源（冷熱）を供給するヒートポンプブロックＢとから構成されている。
【００５８】
本第２実施形態が、上記第１実施形態と異なる点は、ヒートポンプの加熱用熱交換器１２と蒸留工程の蒸発器４との間に、ヒートポンプで使用している作動流体（炭酸ガス）とは異なる熱媒を循環させる熱媒循環流路Ｈが設けられているとともに、ヒートポンプの冷却用熱交換器１３と蒸留工程の凝縮器５との間に、上記作動流体（炭酸ガス）とは異なる冷媒を循環させる冷媒循環流路Ｃが設けられている点である。
【００５９】
本実施形態においては、上記熱媒循環流路Ｈの熱媒および冷媒循環流路Ｃの冷媒として水が用いられ、上記加熱用熱交換器１２から蒸発器４に対して、熱媒としての温水が供給されている。また、上記冷却用熱交換器１３から凝縮器５に対しては、冷媒としての冷水が供給され、これら温水と冷水を介して、上記蒸発器４での加熱と凝縮器５での冷却に必要な熱が供給されるようになっている。
【００６０】
ここで、図２において、図中の符号２０は温水を貯留する温水タンク、符号３０は冷水を貯留する冷水タンクである。また、図中の符号Ｐはこれら温水と冷水を循環させるポンプであり、符号Ｖ−３１，Ｖ−３２は、これらの循環流路Ｈ，Ｃ内を流れる水の温度・圧力を調節するための調整弁である。
【００６１】
つぎに、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。
なお、［洗浄工程］，［炭酸ガスの回収］は上記第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００６２】
上記第２実施形態の炭酸ガス洗浄方法で、第１実施形態と異なるのは、［蒸留工程］および［ヒートポンプ］である。
【００６３】
［蒸留工程］
本実施形態においても、上記蒸留タンク３に回収・貯留された液化炭酸ガスには、被洗浄物に由来する汚染物等の不純物が含まれることから、洗浄液として再利用するために、蒸留タンク３内に配置された蒸発器４の加熱コイルで液化炭酸ガスを加熱・気化させ、不純物を除去する。気化した炭酸ガスは凝縮器５に送られ、この凝縮器５内の冷却コイルにより冷却・液化された後、洗浄液タンク２へ戻され貯留される。なお、蒸留タンク３内で蒸発せず、液相として濃縮された不純物は、弁Ｖ−７を開け、廃液として系外へ排出される。ただし、先に述べたように、蒸発器４の加熱コイルに循環する熱媒が、熱媒循環流路Ｈの温水タンク２０からポンプＰで圧送された温水であり、凝縮器５内の冷却コイルに循環する冷媒が、冷媒循環流路Ｃの冷水タンク３０からポンプＰで圧送された冷水である点が異なる。
【００６４】
ここで、熱媒循環流路Ｈの弁Ｖ−３１は、上記蒸発器４に供給される熱量を調節するために設けられているものであり、蒸発器４に供給される加熱熱量が供給過剰な場合は、この調整弁Ｖ−３１が開き、温水は蒸発器４の加熱コイルをバイパスして循環する。同様に、冷媒循環流路Ｃの弁Ｖ−３２は、上記凝縮器５に供給される熱量を調節するために設けられているものであり、凝縮器５に供給される冷却熱量が供給過剰な場合は、この調整弁Ｖ−３２が開き、冷水は凝縮器５の冷却コイルをバイパスして循環するように構成されている。
【００６５】
［ヒートポンプ］
ヒートポンプも第１実施形態とほぼ同様のサイクルで運転される。異なるのは、加熱用熱交換器１２で加熱される対象が、この温熱を蒸発器４に輸送する二次媒体としての温水であり、冷却用熱交換器１３で冷却される対象が、この冷熱を凝縮器５に輸送する二次媒体としての冷水である点である。また、温熱および冷熱のバッファとしての水が介在することから、過剰な加熱や冷却をバイパスするバイパス配管や調整弁等は特に設けられていない。
【００６６】
なお、第１実施形態と同様、上記熱媒循環流路Ｈの温水または冷媒循環流路Ｃの冷水を、クリーニングブロックＡの洗浄槽１または洗浄液タンク２、あるいはこれらの周囲に循環させる流路を設ければ、これらタンク本体あるいはタンク内の液化炭酸ガス等を保温したり、予冷したりすることができる。
【００６７】
上記本実施形態の炭酸ガス洗浄装置および方法によれば、蒸留工程の蒸発器４を循環する温水に温熱を供給する加熱用熱交換器１２と、同じ蒸留工程の凝縮器５を循環する冷水に冷熱を供給する冷却用熱交換器１３とが、一つのヒートポンプサイクル上に配置されていることから、このヒートポンプ内の作動流体（炭酸ガス）を通じて、上記蒸発器４側で必要な熱量（温熱）と、上記凝縮器５側で必要な熱量（冷熱）とが、高効率で輸送・交換される。したがって、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、第１実施形態と同様、炭酸ガス蒸留工程の加熱源と冷却源を個別に設けた従来の装置に比べ、その運転にかかる消費エネルギーやコストを大幅に低減することができる。
【００６８】
しかも、これら二次的な熱媒体である温水や冷水が熱の輸送に介在することにより、例えば、ヒートポンプの圧縮機１０を用いて洗浄槽１の炭酸ガスを回収・圧縮しているときにも、同時平行して蒸留タンク３内の液化炭酸ガスを蒸留し続ける等、上記ヒートポンプと上記炭酸ガスの蒸留工程とを非同期（非連動）で稼動させることが可能になる。したがって、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、制約の少ない、フレキシブルで柔軟な運用が可能になる。
【００６９】
また、上記蒸留タンク３内の液化炭酸ガスを気化させるために必要な熱量（温熱）と、気化した炭酸ガスを凝縮器５で液化するのに必要な熱量（冷熱）とがほぼ等しく、このヒートポンプサイクルに後から追加するエネルギーが最小限で済む。したがって、本実施形態の炭酸ガス洗浄装置および方法も、環境面でも、エネルギー面でも、地球に優しい炭酸ガス洗浄装置とすることができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、上記ヒートポンプ内に配設された圧縮機１０により、上記洗浄槽１から排気されたガスが圧縮されるようになっているため、従来の炭酸ガス洗浄装置で必要とされた炭酸ガス回収用圧縮機が必要なく、炭酸ガス洗浄装置の設備の簡素化と、回転機台数の減少によるメンテナンスの軽減、および、不具合が発生するリスクを低減することができる。
【００７１】
つぎに、本発明の第３実施形態を説明する。
図３は、本発明の第３実施形態における炭酸ガス洗浄装置の概略構成と、その洗浄方法のプロセスを説明するフローシートである。なお、第１，第２実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
本実施形態における炭酸ガス洗浄装置も、高圧の液化炭酸ガスを用いて、半導体ウエハ等を精密洗浄するドライクリーニング装置であり、洗浄工程，炭酸ガスの回収および蒸留工程からなるクリーニングブロックＡと、このクリーニングブロックＡに必要な熱源（温熱）と冷却源（冷熱）を供給するヒートポンプブロックＢとから構成されている。
【００７３】
本第３実施形態が、上記第１，第２実施形態と異なる点は、クリーニングブロックＡとヒートポンプブロックＢの間を連絡する作動流体供給流路Ｑおよび作動流体回収流路Ｒがなく、このクリーニングブロックＡ内に、洗浄終了後に洗浄槽１から排出されるガスを圧縮する圧縮機７が配設されている点である。したがって、クリーニングブロックＡ内を循環する洗浄液（炭酸ガス）と、ヒートポンプ内を循環する作動流体が混ざり合うことが解消され、このヒートポンプ内を循環する作動流体として、上記炭酸ガスとは異なる、フロン，アンモニア，プロパン等を選択することも可能になる。
【００７４】
つぎに、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。
なお、上記第２実施形態の炭酸ガス洗浄方法と異なるのは、［炭酸ガスの回収］の（炭酸ガスの圧縮回収）のみであるので、この点だけを説明する。
【００７５】
［炭酸ガスの回収］
（炭酸ガスの圧縮回収）
上記液化炭酸ガスを回収した後の洗浄槽１内には、高圧で気体状態の炭酸ガスが残留しているため、洗浄終了後の被洗浄物を取り出す（洗浄槽１のハッチを開放する）ためには、この洗浄槽１内の炭酸ガスを排出しなければならない。そこで、弁Ｖ−３，Ｖ−４を閉じた後、洗浄槽１の排気口１ａを開放し、弁Ｖ−５を開けて、クリーニングブロックＡ内に配置された圧縮機７に供給し、圧縮させて蒸留タンク３に回収する。なお、この回収された排ガスにも、被洗浄物から出た不純物等が含まれるおそれがあるため、上記洗浄槽１の液相から回収された液化炭酸ガスと一緒に、次の［蒸留工程］で蒸留・精製される。
【００７６】
上記本実施形態の炭酸ガス洗浄装置および方法によっても、蒸留工程の蒸発器４を循環する温水に温熱を供給する加熱用熱交換器１２と、同じ蒸留工程の凝縮器５を循環する冷水に冷熱を供給する冷却用熱交換器１３とが、一つのヒートポンプサイクル上に配置されていることから、このヒートポンプ内の作動流体（炭酸ガス）を通じて、上記蒸発器４側で必要な熱量（温熱）と、上記凝縮器５側で必要な熱量（冷熱）とが、互いに補い合いながら高効率で輸送・交換される点は変わらない。したがって、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、第１，第２実施形態と同様、炭酸ガス蒸留工程の加熱源と冷却源を個別に設けた従来の装置に比べ、その運転にかかる消費エネルギーやコストを大幅に低減することができる。
【００７７】
しかも、これら二次的な熱媒体である温水や冷水が熱の輸送に介在することにより、上記第２実施形態と同様、ヒートポンプと炭酸ガスの蒸留工程とを非同期（非連動）で稼動させることが可能になる。さらに、ヒートポンプの作動流体も自由に選択できるようになることから、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、その他の様々なドライクリーニング工程でも、制約の少ない、フレキシブルで柔軟な運用が可能になる。
【００７８】
つぎに、本発明の第４実施形態を説明する。
図４は、本発明の第４実施形態における炭酸ガス洗浄装置の概略構成と、その洗浄方法のプロセスを説明するフローシートである。なお、第１実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
この第４実施形態が、上記第１実施形態と異なる点は、洗浄槽１から排出された使用済み炭酸ガスを蒸留する蒸留タンク３と、この蒸留タンク３から抽気される気化炭酸ガスを液化する凝縮器５との間に、吸着筒（吸着容器）８が配設されている点である。そして、吸着筒８の内部には、フィルタあるいは吸着剤等が収納されており、上記蒸留タンク３で発生した気体状態の炭酸ガスを導入・通過させるようになっている。なお、この吸着筒８は、使用しない場合もあるため、これを迂回して気化炭酸ガスを凝縮器５に直接供給する流路（バイパスライン）が設けられている。
【００８０】
このように、上記蒸留タンク３から抽気される気体状態の炭酸ガスを、吸着筒８に導入して、上記炭酸ガスに含まれる不純物を吸着除去した後、凝縮器５に導入して液化すれば、使用済み炭酸ガス中のパーティクルや低沸点有機物等を、効率的に除去することができる。したがって、本実施形態における炭酸ガス洗浄装置および方法は、上記蒸留工程による高純度に加え、蒸留後の炭酸ガス中に、半導体基板等を傷付けるおそれのあるパーティクル等が非常に少ない、という点で優れる。
【００８１】
ちなみに、この吸着筒８に収容される吸着剤としては、活性炭，アルミナ，シリカゲル，モレキュラシーブ等があげられ、これらの中の１種もしくはこれらを組み合わせて使用される。そして、上記吸着筒８に収容されるフィルタは、洗浄対象物の要求に応じてメッシュサイズが選択されるが、一般的には１μｍ程度のインラインフィルタが使用される。なお、フィルタには他のメッシュサイズのフィルタを用いてもよく、さらには、これら吸着剤とフィルタとを併用してもよい。
【００８２】
なお、上記４つの実施形態では、半導体ウエハ等を精密洗浄するドライクリーニング装置を例に説明したが、これらの装置構成は炭酸ガス洗浄装置の一例に過ぎず、その他種々の構成を採用することができる。
【００８３】
また、洗浄工程を複数組備える炭酸ガス洗浄装置は勿論、リンス工程や仕上げ工程等、１バッチ中に液化炭酸ガスを洗浄槽に何度も使用する装置や、バッチ式の洗浄装置以外にも、被洗浄物を連続で洗浄する連続洗浄装置に適用してもよい。
【００８４】
本発明は、電気・電子部品や光学部材の洗浄や、衣料品，寝具等の洗浄等、洗浄後の炭酸ガスを回収して再利用する炭酸ガス洗浄装置とその洗浄方法に広く適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、ドライクリーニングをはじめ、高圧の液化炭酸ガスを洗浄液として被洗浄物に付着した汚染物を除去する炭酸ガス洗浄装置とその洗浄方法に適する。
【符号の説明】
【００８６】
１  洗浄槽
４  蒸発器
５  凝縮器
１０  圧縮機
１１  膨張弁
１２  加熱用熱交換器
１３  冷却用熱交換器
Ａ  クリーニングブロック
Ｂ  ヒートポンプブロック
【図１】
2010236849.tif 000003
【図２】
2010236849.tif 000004
【図３】
2010236849.tif 000005
【図４】
2010236849.tif 000006