(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素から不純物および汚染物を除去する精製部と、
前記精製部に原料又は回収ガスとしての二酸化炭素を導入する二酸化炭素導入部と、
前記精製部を経た二酸化炭素を液体状態で貯留する貯留部と、
前記貯留部の出口とユースポイントとの間に位置し前記貯留部の液体二酸化炭素を前記ユースポイントへ圧送するポンプを含む供給部と、
前記貯留部と前記貯留部の前記出口から前記ポンプまでのラインとからなる部位の一部又は全体に対して加熱洗浄を行う加熱機構と、を備えたことを特徴とする液化炭酸ガス製造装置。
【請求項２】
前記加熱機構は、二酸化炭素又は不活性ガス又は空気を洗浄用ガスとして前記部位の一部又は全体に供給するための洗浄用ガス供給部と、前記部位と該洗浄用ガス供給部の間に設置され、該洗浄用ガスを加熱する加熱源と、を有しており、
前記洗浄用ガス供給部からの前記洗浄用ガスを前記加熱源で加熱して前記部位の一部又は全体に流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項３】
前記加熱機構は、二酸化炭素又は不活性ガス又は空気を洗浄用ガスとして前記部位の一部又は全体に供給するための洗浄用ガス供給部と、前記部位の一部又は全体を加熱する加熱手段と、を有しており、
前記加熱手段により前記部位の一部又は全体を加熱し、前記洗浄用ガス供給部から前記部位の一部又は全体に前記洗浄用ガスを流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項４】
前記加熱機構は、前記二酸化炭素導入部から導入された前記原料又は回収ガスの二酸化炭素を減圧してから加熱する加熱手段を有しており、
該加熱手段により加熱された前記原料又は回収ガスの二酸化炭素を前記部位の一部又は全体に洗浄用ガスとして流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項５】
前記加熱機構は、前記部位の一部又は全体を加熱する加熱手段を有しており、
前記加熱手段により前記部位の一部又は全体を加熱し、前記二酸化炭素導入部から導入された前記原料又は回収ガスの二酸化炭素を減圧して前記部位の一部又は全体に洗浄用ガスとして流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項６】
前記ラインに流す前記洗浄用ガスの圧力は１ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項７】
前記加熱洗浄を行う際の加熱温度は１００℃〜２５０℃であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項８】
前記供給部から前記ユースポイントへ供給しない分の二酸化炭素を、前記貯留部に戻すための循環系を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項９】
前記精製部は、気相の二酸化炭素をろ過するフィルタを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項１０】
前記精製部は、前記フィルタの前段に設置され、二酸化炭素を気化させる蒸発器を有することを特徴とする請求項９に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項１１】
前記貯留部は、前記精製部を経た二酸化炭素を液化させる凝縮器を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項１２】
前記供給部は、前記ポンプの後段に設けられ、液体状態の二酸化炭素をろ過するフィルタを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置。
【請求項１３】
二酸化炭素から不純物および汚染物を除去する精製部と、前記精製部に原料又は回収ガスとしての二酸化炭素を導入する二酸化炭素導入部と、前記精製部を経た二酸化炭素を液体状態で貯留する貯留部と、前記貯留部の出口とユースポイントとの間に位置し前記貯留部の液体二酸化炭素を前記ユースポイントへ圧送するポンプを含む供給部と、を備えた液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法であって、
前記貯留部と前記貯留部の前記出口から前記ポンプまでのラインとからなる部位の一部又は全体に対して加熱洗浄を行うことを特徴とする、液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項１４】
二酸化炭素又は不活性ガス又は空気を加熱して前記部位の一部又は全体に洗浄用ガスとして流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１３に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項１５】
前記部位の一部又は全体を加熱して、前記部位の一部又は全体に二酸化炭素又は不活性ガス又は空気を洗浄用ガスとして流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１３に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項１６】
前記二酸化炭素導入部から導入された前記原料又は回収ガスの二酸化炭素を減圧してから加熱し、該加熱された二酸化炭素を前記部位の一部又は全体に洗浄用ガスとして流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１３に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項１７】
前記ラインの一部又は全体を加熱し、前記二酸化炭素導入部から導入された前記原料又は回収ガスの二酸化炭素を減圧して前記部位の一部又は全体に洗浄用ガスとして流すことにより、前記部位の一部又は全体の加熱洗浄を行うことを特徴とする請求項１３に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項１８】
前記ラインに流す前記洗浄用ガスの圧力が１ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項１９】
前記加熱洗浄を行う際の加熱温度は１００℃〜２５０℃であることを特徴とする請求項１３から１８のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【請求項２０】
前記液化炭酸ガス製造装置が、前記供給部から前記ユースポイントへ供給しない分の二酸化炭素を、前記貯留部に戻すための循環系を有することを特徴とする請求項１３から１９のいずれか１項に記載の液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造プロセスや液晶表示デバイス製造プロセスなどにおいて使用できる高清浄度な液化炭酸ガスを製造する製造装置に関し、特に、装置構成要素を洗浄できる液化炭酸ガス製造装置、及び、その洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造では、表面に微細構造が形成されているウエハや基板などの被処理体を処理する工程が繰り返される。被処理体に付着した汚染物を除去することによって被処理体での高度な清浄度を達成しこれを維持することは、最終的な製品の品質保持や製造時の歩留まり向上にとって重要である。
【０００３】
近年、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程での被処理体の高度化、高集積化、微細化などがさらに進行しており、これに伴って、従来の超純水や薬液を用いた洗浄や乾燥といったウェット（湿式）洗浄処理の限界が指摘され始めてきている。これを克服するため、低粘性、低表面張力などの特徴を有する超臨界流体、特に、超臨界二酸化炭素を使用して洗浄や乾燥を行う処理装置が注目されるようになってきている。超臨界流体は、密度は液体に近いものの、粘性が小さくかつ拡散性が大きくて気体のような挙動を示し、浸漬力に優れ、汚染成分を拡散しやすい性質を有し、表面に微細構造を有する被処理体を洗浄するのに適している。また、超臨界状態では表面張力が働かないので、洗浄後の乾燥工程において、被処理体表面に残存する流体の毛管力に起因する倒壊現象を発生させることなく乾燥を行うことが可能になる。
【０００４】
このような超臨界流体の媒質として採用される物質としては、二酸化炭素、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸化硫黄（ＳＯ2）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）及びフロンなどがある。特に、二酸化炭素は、不燃性で無害であり、また臨界温度が３１℃、臨界圧力が７．４ＭＰａであるなど取り扱いが容易であるので、超臨界流体の媒質として好ましいものである。液体二酸化炭素（液化炭酸ガスとも呼ばれる）を加熱することで容易に超臨界二酸化炭素（超臨界炭酸ガスとも呼ばれる）を得ることができる。近年、半導体デバイスの製造プロセスに超臨界二酸化炭素を使用した洗浄や乾燥の構成を導入することが検討されているが、その実用化にあたり、高清浄度であって、含有するパーティクル（微粒子）数を極限にまで低下させた二酸化炭素を安定して供給できるようにする必要がある。
【０００５】
特許文献１には、高度な清浄度を維持して超臨界二酸化炭素を供給するシステムが開示されている。特許文献１のシステムでは、循環処理によって二酸化炭素の精製を行っている。この特許文献１のシステムは、精製された二酸化炭素を常時循環させる循環系と、必要に応じて使用点（ユースポイント）に対して循環系から超臨界二酸化炭素を供給する供給系とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体製造プロセスでは、極めて高い清浄度が要求される。したがって、高清浄度の二酸化炭素で処理することが必要である。また、新規装置の立ち上げの際は、装置の清浄度を短期間で上げること（いわゆる、短期立ち上げ）が要求される。また、メンテナンス後や装置トラブル後の再立ち上げでも、短期立ち上げが要求される。更に、何らかのトラブルで装置が汚染された場合は、早期に清浄度を上げて、復旧する必要がある。
【０００８】
しかしながら特許文献１に記載のシステムは、循環系の運転開始から高清浄度な二酸化炭素が得られるようになるまでに時間がかかり、その間は清浄度がそれほど高くない二酸化炭素が使用点（ユースポイント）に供給されてしまう、という課題を有する。つまり、装置の清浄度を短期間で上げることができなかった。このため、クリーンな部品を使用し、施工時の清浄度を管理し、コンタミネーションを極力排除した装置とし、装置の運転を継続して、所望のＣＯ2品質が得られるのを確認する必要があった。
【０００９】
そこで本発明は、半導体デバイス等の電子部品製造に使用できる高清浄度の液化炭酸ガスの製造に関し、装置内を短期間で高い清浄度に達成できる製造装置及びその洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は液化炭酸ガス製造装置を提供する。この製造装置は、精製部、二酸化炭素導入部、貯留部、供給部、および加熱機構を備えている。精製部は、二酸化炭素から不純物および汚染物を除去する部分である。二酸化炭素導入部は、精製部に原料又は回収ガスとしての二酸化炭素を導入する部分である。貯留部は、精製部を経た二酸化炭素を液体状態で貯留する部分である。供給部は、貯留部の出口とユースポイントとの間に位置し貯留部の液体二酸化炭素をユースポイントへ圧送するポンプを含む部分である。さらに、加熱機構は、貯留部と貯留部の出口からポンプまでのラインとからなる部位の一部又は全体に対して加熱洗浄を行う機構である。
【００１１】
また本発明の他の態様は、上記した精製部、二酸化炭素導入部、貯留部、供給部、および加熱機構を備えた液化炭酸ガス製造装置の洗浄方法を提供する。この方法は、貯留部と貯留部の出口からポンプまでのラインとからなる部位の一部又は全体に対して加熱洗浄を行うことを特徴とする。
【００１２】
液化炭酸ガス製造装置において、精製された高清浄度な液化炭酸ガスを貯留する貯留部から、それをユースポイントに圧送するポンプまでのラインには、従来、気体二酸化炭素を液化する凝縮器や液化炭酸ガスを過冷却する過冷却器などの冷却手段が設けられており、その逆の思想、すなわち上記ラインを加熱する思想は全く考えられていない。本発明は、上記の貯留部からポンプまでのラインの一部又は全体を加熱する機構または方法を提案した。このラインを加熱することにより、貯留部からポンプまでにある機器や配管の中を熱で洗浄することができる。製造装置の新規施工後やメンテナンス後などの製造においては、貯留部からポンプまでのラインに水分、油分、ＣＯ2以外の気体などが在ると、精製部でせっかく二酸化炭素を清浄化しても再び二酸化炭素が汚染されてしまう。そのため、精製部に二酸化炭素を何回も繰り返して通すことが必要になり、二酸化炭素が所望の清浄度以上に達するまで時間がかかる。そこで、製造装置の新規施工後やメンテナンス後などの製造の前に、貯留部からポンプまでにある機器や配管の中を熱で洗浄しておくことにより、製造装置で製造する液化炭酸ガスが短期間で所望の清浄度のものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
したがって本発明によれば、高清浄度の液化炭酸ガスの製造に関し、装置内を短期間で高い清浄度に達成できる製造装置及びその洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の一形態による液化炭酸ガス製造装置を表す配管系統図。
【図２】被洗浄体を加熱洗浄する方法の一例として、加熱された洗浄用ガスを被処理体に流す場合の模式図。
【図３】被洗浄体を加熱洗浄する方法の他の例として、加熱された被処理体に洗浄用ガスを流す場合の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の一形態による液化炭酸ガス製造装置を表す配管系統図である。本実施形態の製造装置１００は、二酸化炭素の供給を受けてこの二酸化炭素を精製し、精製された二酸化炭素を液化して装置外のユースポイント（使用点）２００へ供給するものである。
【００１７】
製造装置１００は、二酸化炭素を精製する精製部１０と、原料として又はユースポイント２００からの回収ガスとしての二酸化炭素を精製部１０に導入する二酸化炭素導入部１１と、精製部１０にて精製された二酸化炭素を液体状態で貯留する貯留部１２と、貯留した液体二酸化炭素（液化炭酸ガス）をユースポイント２００に送るポンプ２５を含む供給部１３と、を有している。
【００１８】
この製造装置１００の各部についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
二酸化炭素導入部１１としては、コールドエバポレータ（ＣＥ）またはボンベ形超低温容器などの二酸化炭素タンク１４が用いられる。もちろん、精製部１０に対して導入するものは原料としての液体二酸化炭素に限られず、ユースポイント２００で使用されて回収された回収ガスとしての二酸化炭素であってもよい。
【００２０】
二酸化炭素タンク１４と精製部１０とが開閉弁１５を介して接続され、二酸化炭素が精製部１０に導入される。二酸化炭素タンク１４と開閉弁１５の間を接続する配管には二酸化炭素を昇圧するポンプ１６が設けられるとよい。二酸化炭素タンク１４から精製部１０への二酸化炭素の供給は、貯留部１２内の二酸化炭素保有量が所定値以上となったところで停止される。
【００２１】
精製部１０は、導入された二酸化炭素をろ過するフィルタ１７と、フィルタ１７を通った二酸化炭素を加熱する蒸発器１９と、蒸発器１９から流出する気体二酸化炭素をろ過するフィルタ２１と、を含む。また、フィルタ２１から流出する気体二酸化炭素が貯留部１２に供給されるが、フィルタ１７を出た二酸化炭素を蒸発器１９、フィルタ２１などを経由させずに貯留部１２へ送るバイパス５１と切換え弁（不図示）が設けられてもよい。
【００２２】
貯留部１２は、精製部１０から供給された気体二酸化炭素を液化させる凝縮器２２と、凝縮器２２で液化された二酸化炭素を一時的に貯える貯槽２３と、貯槽２３の出口に設けられて液体二酸化炭素（液化炭酸ガス）を過冷却する過冷却器２４と、を含む。
【００２３】
供給部１３は、貯留部１２の出口すなわち過冷却器２４の出口に設けられていて液化炭酸ガスを昇圧して送出するポンプ２５を有する。供給部１３には、貯留部１２の液化炭酸ガスが昇圧され、昇圧された液化炭酸ガスを半導体プロセス用チャンバー等のユースポイント２００に向けて送るための開閉弁２６も設けられている。ポンプ２５から開閉弁２６までの供給路には、所定の圧力で管路を開く保圧弁２７を備えた配管２８が接続され、それにより、ユースポイント２００で使用されない余剰量の液化炭酸ガスが精製部１０の蒸発器１９に送られる。このとき、所定の圧力で配管２８の保圧弁２７が開くので、ユースポイント２００へ送られる液化炭酸ガスの圧力が一定の圧力に維持されることになる。なお、ポンプ２５の出口から開閉弁２６までの供給路に、不純物を物理的に除去するフィルタ２９が設けられているとよい。これは、供給部１３の機器や配管、ポンプ２５からの万一の発塵（微粒子）を、ユースポイント２００へ供給する液化炭酸ガスに混入させないためである。
【００２４】
さらに本例ではフィルタ２９の出口と保圧弁２７の入口を接続する配管（配管２８の一部）から、二酸化炭素をユースポイント２００に供給するための配管３０が複数分岐し、これら分岐した各配管３０に開閉弁２６が設けられている。
【００２５】
開閉弁２６の出口は、フィルタ３１を介し、ユースポイント２００に接続可能とされる。
【００２６】
上記した製造装置１００では、精製部１０と貯留部１２を経た二酸化炭素の一部を精製部１０に戻すように構成したことにより二酸化炭素を何度も精製部１０に通過させられる。すなわち精製の循環系が構成されている。
【００２７】
また、ユースポイント２００としては、高清浄度な二酸化炭素の供給を受ける各種のものが考えられる。図１に示した一例では、ユースポイント２００は、フィルタ３１の出口に接続されてユースポイント入口となるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２と、ＭＦＣ３２の出口に接続されたフィルタ３３と、フィルタ３３を経て供給された高清浄度な二酸化炭素を加熱し臨界点以上の温度及び圧力にして超臨界二酸化炭素とする加熱器３４と、超臨界二酸化炭素が供給されウエハに対する洗浄や乾燥などの処理が行われるチャンバー（容器）３５と、チャンバー３５の出口に接続してユースポイント２００内での二酸化炭素の圧力を一定に保つための保圧弁３７と、を備えている。ユースポイント２００で使用された二酸化炭素は、ユースポイント出口としての保圧弁３７の出口から排気される。
【００２８】
当然のことながらユースポイント２００自体は、本発明に係る製造装置１００を構成する要素ではない。
【００２９】
上記した製造装置１００の基本的な動作を説明する。
【００３０】
図１に示した製造装置１００では、ユースポイント２００に繋がる開閉弁２６を閉じた状態で、まず、二酸化炭素タンク１４から開閉弁１５を介して液体二酸化炭素が精製部１０に供給される。精製部１０に供給された二酸化炭素は、フィルタ１７、蒸発器１９、フィルタ２１をこの順番に通過する。精製された気体二酸化炭素は、貯留部１２に供給され、凝縮器２２で液化され、貯槽２３に一時的に貯えられる。貯槽２３の液体二酸化炭素（液化炭酸ガス）は、過冷却器２４で過冷却され、ポンプ２５によって圧送されて、フィルタ２９及び保圧弁２７を介し、蒸発器１９に供給される。
【００３１】
蒸発器１９にはヒータが組み込まれており、蒸発器１９内にＣＯ2の気液界面が形成されるようになっている。蒸発器１９に供給された液化炭酸ガスは気化し、二酸化炭素中の難揮発性のパーティクルは液相側に残ることとなる。そして、蒸発器１９において気化することにより精製された二酸化炭素は、気体状態のまま、パーティクル類をさらに除去するためのフィルタ２１に送られる。その後、精製された気体二酸化炭素は、凝縮器２２において冷却されることにより再度液化され、液化炭酸ガスとして貯槽２３に戻される。
【００３２】
このように製造装置１００内で二酸化炭素を精製部１０に何度も通過させるように循環させることによって、二酸化炭素中のパーティクル等の不純物が次第に減少する。そして、二酸化炭素の清浄度が所定のレベルに達したら、開閉弁２６を開けて、ユースポイント２００に向けて液体二酸化炭素（液化炭酸ガス）を供給する。二酸化炭素の清浄度が所定のレベルに達したかどうかは、予め規定した所定時間以上の循環動作を行ったことを検知するか、又は、清浄度を検出するセンサーを使用することで判断すればよい。
【００３３】
貯留部１２内に保有する二酸化炭素量が減少したら、開閉弁２６を閉じて、ユースポイント２００に対する二酸化炭素の供給を停止し、二酸化炭素タンク１４から精製部１０に対して二酸化炭素の供給を行い、貯留部１２内に二酸化炭素を補給する。これにより、補給された二酸化炭素に対して、循環動作による精製処理が行われることになる。
【００３４】
これ以降は、貯留部１２内での二酸化炭素量が所定値に達し、かつ二酸化炭素の清浄度が所定のレベルに達した時点で開閉弁２６を開けてユースポイント２００に対して二酸化炭素を供給し、貯留部１２内の二酸化炭素量が減少したら開閉弁２６を閉じて製造装置１００内に二酸化炭素を補給することを繰り返す。
【００３５】
なお、超臨界ＣＯ2をポンプ２５では送り出せないので、二酸化炭素の液化、貯留、過冷却が順に実施され、貯留された液体二酸化炭素がポンプ２５で装置外へ圧送され、ユースポイント２００側にて加熱器３４で液体ＣＯ2が超臨界ＣＯ2にされるものとなっている。
【００３６】
［加熱機構］
さらに、上記した製造装置１００は、貯留部１２から供給部１３のポンプ２５までの間の構成要素を加熱する加熱機構を備えていることを特徴とする。
【００３７】
二酸化炭素（二酸化炭素タンク１４から導入される原料ガスまたは、ユースポイント２００から回収した回収ガス）は精製部１０で精製されるが、装置のメンテナンス、運転操作ミス、装置トラブル等で精製部１０以降の装置構成要素が汚染されていた場合は、せっかく精製したＣＯ2が汚染されてしまう。このような場合、新規装置又はメンテナンスした装置の立ち上げから、ユースポイント２００へ供給できる高清浄度な二酸化炭素が得られるようになるまでに時間がかかる。つまり、開閉弁２６を閉じた状態で二酸化炭素を製造装置１００内にて循環させる動作に長い時間を要する。また、この循環動作が十分でないと、極微量の不純物が二酸化炭素から十分に除去されず、半導体製造プロセスでの歩留まりが低下するおそれがある。
【００３８】
そこで本発明では、貯留部１２からポンプ２５の間のいずれかに加熱機構を設けることにより、貯留部１２からポンプ２５の間のラインや機器を必要に応じて加熱洗浄することが可能になっている。貯留部１２からポンプ２５の間の部位を製造装置１００の運転開始前に加熱洗浄しておくことにより、運転開始後に精製部１０で精製されたＣＯ2が汚染されることなく、清浄度の高いＣＯ2を短期間で製造してユースポイント２００へ供給することが可能となる。なお、従来技術では、貯留部１２からポンプ２５の間の部位では気相の二酸化炭素を液化炭酸ガスとするために凝縮器２２や過冷却器２４などの冷却手段を設置しているだけで、そこに加熱機構を追加する思想は全く無かった。
【００３９】
上記の加熱機構についてさらに詳述する。図１に示されるように、貯槽２３に加熱源４０が接続され、加熱源４０にボンベタイプの洗浄用ガス源４１が接続されている。それにより、洗浄用ガス源４１から洗浄用ガス（パージガスとも言う。）が加熱源４０で加熱されてから貯槽２３の中に流入できるようになっている。洗浄用ガスとしては、ＣＯ2の他、Ｎ2等の不活性ガスや空気が使用され、高温下に曝されるため１ＭＰａ未満の低圧ガスとする。もちろん、貯槽２３内の液化炭酸ガスを抜き出してから、洗浄用ガスによる加熱洗浄が実施される。洗浄用ガスは洗浄中や洗浄完了後、適時、貯槽２３内から流出させ、冷却後、系外へ排出するとよい。高圧ガス設備は常時設置を義務付けられており、完成時には検査も必要になるが、洗浄用ガス源４１の圧力が１ＭＰａ未満であれば、高圧ガス設備ではないので、洗浄時の必要なときのみに設置することができる。
【００４０】
なお、図１に示した例では加熱された洗浄用ガスを貯槽２３に導入しているが、この例に本発明は限定されず、貯留部１２からポンプ２５までの間であれば、洗浄用ガスの入口はどの場所に設けられてもよい。例えば、凝縮器２２の位置に設けられてもよい。
【００４１】
上記した加熱機構は、図１のように貯留部１２からポンプ２５までのラインにある貯槽２３等の被洗浄体の外で加熱された洗浄用ガスを被洗浄体内に通過させるものとなっているが、この構成に限られず、加熱された被洗浄体に洗浄用ガスを通過させるものであってもよい。また、被洗浄体に流す洗浄用ガスとしては、洗浄用ガス源４１のガスが使用されているが、洗浄用ガス源４１を用意せずに二酸化炭素タンク１４から導入された原料ガスが使用されてもよい。また、精製部１０を通った精製ガスが使用されてもよい。この場合、高圧の原料ガスが高温になるため、二酸化炭素タンク１４からの原料ガスを減圧して１ＭＰａ未満の低圧ガスにしてから加熱することが好ましい。
【００４２】
上記した加熱洗浄において、加熱温度は１００℃〜２５０℃であることが好ましい。加熱温度がより高い方が、被洗浄体内の不純物を除去するのに都合が良いが、装置や部品の熱耐性を上げる設計が必要になり、コストが高くなる。被洗浄体内の水分を除去するためには加熱温度を１００℃以上とすることが好ましく、装置コストを抑えるために加熱温度を２５０℃以下とすることが好ましい。
【００４３】
さらに、上記した加熱洗浄中の被洗浄体内の圧力は１ＭＰａ未満であることが好ましい。加熱洗浄中は、高清浄度な液化炭酸ガスの製造（高圧ガス製造）を止め、被洗浄体内の圧力を１ＭＰａ未満まで下げる。１ＭＰａ未満のガスは高圧ガスとして取り扱われないため安全である。もちろん被洗浄体の内圧を高圧にしたままで加熱しても良い。しかしその場合、高圧ガス設備の安全性を高める設計、例えば加熱状態の高温下で装置が耐えうる設計が必要になるため、技術的基準が厳しく、装置コストが高くなる。
【００４４】
なお、供給部１３からユースポイント２００へのラインの途中で、精製されたＣＯ2の一部を精製部１０に戻しながら、ユースポイント２００へ清浄度の高いＣＯ2を供給する循環方式でなく、前記一部を精製部１０へ戻さないワンウェイ方式の製造装置１００であっても、上記した加熱機構により、貯留部１２からポンプ２５の間の部位を洗浄することができる。しかし、循環方式で、循環系に汚染物を除去する精製部１０を含む場合、洗浄後の装置の立ち上げ期間にＣＯ2を無駄に消費することなく循環使用（精製）しながら、装置の清浄度を短期間で高めることができるという利点がある。
【００４５】
また、精製されたＣＯ2を保圧弁２７と蒸発器１９との間から分岐して貯槽２３へ送るためのバイパスと切換え弁（不図示）が設けられてもよい。循環方式により清浄度の高いＣＯ2が精製された後は、蒸発器１９や凝縮器２２を通す必要がないので、エネルギーの消費を抑えることができる。
【００４６】
図２は、貯槽２３等の被洗浄体を加熱洗浄する方法の一例として、被洗浄体の外で加熱された洗浄用ガスを被洗浄体に流す場合の模式図を示している。なお、図２中の被洗浄体４５は、図１に示した製造装置１００における貯留部１２からポンプ２５の間のラインや機器に相当するものである。
【００４７】
図２の例では、洗浄用ガス源４１から熱交換器４２へ洗浄用ガスが導入され、熱媒体４３やヒータ４４により、熱交換器４２を通過する洗浄用ガスが加熱される。洗浄用ガスとしては、フィルタを通して異物や微粒子が除去されたＣＯ2，Ｎ2等の低圧ガス（１ＭＰａ未満）が用いられる。加熱された洗浄用ガスは被洗浄体４５の中に導入され、それにより被洗浄体４５内の水分や油分等が除去される。このとき、被洗浄体４５の周囲に熱媒体４３を流すジャケット（不図示）、あるいはヒータ４６を設けることによって、被洗浄体４５を加熱してもよい。その後、加熱された洗浄用ガスが被洗浄体４５から排出され、該洗浄用ガスが熱交換器４７を通過して排ガスとして系外へ排出される。このとき、熱交換器４７に冷媒４８を流したり、熱交換器４７の周囲にヒートシンク４９を取り付けたりすることにより、加熱された洗浄用ガスを冷却することが好ましい。また、加熱洗浄中に被洗浄体４５を破損させないように管理できるように、洗浄用ガス源４１から洗浄用ガスの排気部までの間に温度計、流量計、圧力計、バルブを適宜設置することが好ましい。
【００４８】
図３は、被洗浄体４５を加熱洗浄する方法の他の例として、加熱された被洗浄体４５に洗浄用ガスを流す場合の模式図を示している。図３に示すように、被洗浄体４５の周囲に熱媒体４３を流すジャケット５０が配置され、その熱媒体４３に換えて冷媒４８を流すことも可能である。被洗浄体４５には、通常時には原料ガスである高圧ＣＯ2が流れ、洗浄時には低圧ＣＯ2などの低圧ガスが流れるようになっている。このガスは、図１の例では二酸化炭素タンク１４から導入された高圧ＣＯ2を減圧したものである。しかし、この原料ガスを用いる代わりに、洗浄時に洗浄用ガス源４１からのＣＯ2，Ｎ2等の低圧ガスが使用されてもよい。
【００４９】
図３の例では、高清浄度な液化炭酸ガスの製造時（通常時）には、被洗浄体４５の周囲のジャケット５０に冷媒４８が流れていて、二酸化炭素が冷却される。一方、被洗浄体４５の洗浄時にはジャケット５０に熱媒体４３を流すことで、被洗浄体４５が加熱される。そして、高温状態の被洗浄体４５の中に、二酸化炭素タンクからの原料ガスである高圧ＣＯ2を１ＭＰａ未満に減圧した低圧ガス、又は別途用意された洗浄用ガス源からの１ＭＰａ未満の低圧ガスが流される。それにより、被洗浄体４５内の水分や油分等が除去され、被洗浄体４５から系外へガスが排出される。
【００５０】
上記した加熱機構によれば、例えば、図１に示した製造装置１００を新規に施工した後に初めて稼動させるとき、次のような洗浄工程を実施することができる。以下では、図１の貯槽２３が上記の被洗浄体である場合について説明するが、被洗浄体は貯留部１２からポンプ２５までのラインにある機器や配管の一部又は全体であれば、貯槽２３に限定されない。
【００５１】
第一工程
製造装置１００の操作者は、まず、洗浄用ガス源４１から空の貯槽２３へ、清浄な低圧ガス（例えば１ＭＰａ未満のＮ2）を加熱しないで流す。貯槽２３を流れた低圧ガスは貯槽２３から排出される。このようなガスの流れにより、貯槽２３内の汚染物を効率的に系外に排出することができる。すなわち、貯槽２３内に対して汚染物のパージが行われる。なお、洗浄用ガス源４１からの洗浄用ガスを使用せず、二酸化炭素タンク１４から精製部１０を経て貯留部１２に流入する原料ガスのＣＯ2を洗浄用ガスとしてもよい。この場合、精製部１０のフィルタ１７を経たＣＯ2を、経路５１によって貯留部１２に直接供給してもよい。二酸化炭素タンク１４のＣＯ2が精製部１０を通ることで、異物や微粒子が除去された洗浄用ガスとなる。
【００５２】
第二工程
次に、洗浄用ガス源４１の洗浄用ガスを加熱源４０で加熱してから貯槽２３に供給する。洗浄用ガス源４１からの洗浄用ガスに代えて、精製部１０を経た原料ガスを洗浄用ガスとして使用する場合は、それを加熱して貯槽２３に供給する。後者の場合、その原料ガスの圧力は二酸化炭素タンク１４の圧力であるため、その原料ガスを加熱前に減圧して１ＭＰａ未満の低圧ガスにしておくことが望ましい。また、上記のように加熱された洗浄用ガスを貯槽２３に供給する方法に代えて、洗浄用ガスを貯槽２３に流しながら貯槽２３の壁を加熱する方法（図３の例）であってもよい。これらの方法により、貯槽２３内の水分や油分が除去される。加熱温度は前述したとおり１００℃〜２５０℃であることが好ましい。貯槽２３に洗浄用ガスを流す時間や流量については、被洗浄体に応じて適宜設定するのが好ましい。
【００５３】
第三工程
貯槽２３の所定時間の洗浄が終了したら、貯槽２３を冷却する。冷却方法については自然放冷の他、貯槽２３内へ冷却ガスを流したり、貯槽２３の外壁に冷媒を流したりすることが考えられる。
【００５４】
第四工程
次に、必要であれば貯槽２３内のガスをＣＯ2に置換する。すなわち、洗浄用ガスとしてＮ2を使用した場合は貯槽２３内をＣＯ2の雰囲気に戻しておく。洗浄用ガスとしてＣＯ2を使用した場合はこの工程は省略される。
【００５５】
第五工程
その後、加熱源４０、洗浄用ガス源４１、経路５１などを操作して加熱洗浄を終了し、高清浄度な液化炭酸ガスを製造する為の機器を稼動させ、二酸化炭素タンク１４から原料ガスのＣＯ2を製造装置１００に導入する。
【００５６】
以上のような加熱洗浄を製造装置１００の新規施工後に行っておくことで、新規施工後の製造装置１００を稼動してから所望の清浄度の液化炭酸ガスになるまでに要する時間（立ち上げ時間）を従来よりも短縮することができる。立ち上げ時間が短縮されるため、蒸発器１９や凝縮器２２の動作時間が減り、省エネルギー化に繋がる。
【００５７】
その他の例として、製造装置１００のメンテナンスを行い、その後再び製造装置１００を稼動させる場合は、開閉弁２６を閉じた状態で貯槽２３内を大気に開放し、貯槽２３内の液化炭酸ガスを抜き出す。その後、上記の第一工程〜第五工程を実施する。なお、被洗浄体の内部状況により第一工程を省略してもよい。装置のメンテナンス後、装置を再稼動させる場合においても、稼動前に上記した加熱洗浄を実施しておくと、液化炭酸ガス製造装置の立ち上げ時間を従来よりも短縮でき、製造時のエネルギー消費も減らせる。
【符号の説明】
【００５８】
１００    液化炭酸ガス製造装置
２００    ユースポイント
１０    精製部
１１    二酸化炭素導入部
１２    貯留部
１３    供給部
１４    二酸化炭素タンク
１５    開閉弁
１６    ポンプ
１７，２１，２９，３１，３３    フィルタ
１９    蒸発器
２２    凝縮器
２３    貯槽
２４    過冷却器
２５    ポンプ
２６    開閉弁
２７    保圧弁
２８，３０，３８    配管
３２    ユースポイント入口（マスフローコントローラ）
３４    加熱器
３５    チャンバー
３７    保圧弁
４０    加熱源
４１    洗浄用ガス源
４２、４７    熱交換器
４３    熱媒体
４４、４６    ヒータ
４５    被洗浄体
４８    冷媒
４９    ヒートシンク
５０    ジャケット
５１    バイパス
【図２】
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【図３】
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【図１】
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