專利名稱：用于連續(xù)溶解的裝置、用于連續(xù)溶解的方法以及用于供給包含溶解氣體的水的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)溶解的裝置以及一種用于連續(xù)溶解的方法。尤其是，本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)溶解的裝置和一種用于連續(xù)溶解的方法，它們能夠無損失地供給用于電子材料的清洗水或表面處理水，該電子材料需要精確的清潔表面，本發(fā)明還涉及一種用于供給包含溶解氣體的清洗水的裝置，該裝置裝備有用于連續(xù)溶解的裝置。
背景技術(shù)：
在電子材料的濕清洗方法中，已經(jīng)認識到用于清洗的所謂功能水很有利，并正在更廣泛地使用，該功能水通過將少量特定氣體或特定化學藥品溶解在超純水中而制備。廣泛使用的裝置采用了具有在溶解部分中或在脫氣和溶解部分中的內(nèi)置式氣體透過膜的模塊。這些裝置很有利，因為當主液流通過脫氣而進行預(yù)處理時，只要濃度不超過飽和濃度，供給的全部氣體都可以溶解。
不過，只有當主液流以恒定流量供給時，用于溶解特定氣體(例如氫氣)或特定氣體和特定化學藥品的裝置才能夠提供包含規(guī)定濃度的氣體或化學藥品的功能水。當由于某些外部因素或由于節(jié)約水而改變主液流的供給量時，在實際工作中產(chǎn)生這樣的問題，即在生成的功能水中的氣體或化學藥品的濃度就會有波動。
在不使用功能水期間，有時只持續(xù)供給少量的主液流，而不供給特定氣體。這在實際工作中產(chǎn)生另一問題，即在開始使用功能水時，在開始供給特定氣體之后將花費相當長的時間才能使溶解氣體的濃度達到規(guī)定值并穩(wěn)定。
為了穩(wěn)定溶解氣體的濃度，廣泛采用了反饋機構(gòu)，其中，從布置在溶解裝置下游側(cè)的、用于測量濃度的部分接收到輸出信號，并控制要溶解的氣體的供給量。不過，即使在該反饋機構(gòu)用于制備該功能水時也不能獲得理想的結(jié)果。因為至少在反饋的時間滯后期間將制備具有不合適濃度的功能水，并且，即使在進行所謂的PID控制時，也不能防止?jié)舛鹊臄[動現(xiàn)象。
因此，希望有一種用于連續(xù)溶解的裝置和一種用于連續(xù)溶解的方法，它們即使在主水流的流量變化時也能夠保持功能水的質(zhì)量，即氣體和化學藥品的濃度可以保持穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的是提供一種用于連續(xù)溶解的裝置以及一種用于連續(xù)溶解的方法，它們即使在主液流的流量變化時也可以穩(wěn)定地提供具有恒定濃度的溶液，并可以無損失供給用于電子材料的清洗水或表面處理水，該電子材料特別需要精確清洗的表面。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于供給包含溶解氣體的水的裝置，該裝置使用用于連續(xù)溶解的裝置，從而穩(wěn)定地提供具有恒定濃度的溶液。

發(fā)明內(nèi)容
由于本發(fā)明人為克服上述問題而進行的深入研究，發(fā)現(xiàn)通過布置流量計(該流量計測量主液流的流量，并輸出測量獲得的數(shù)值的信號)和用于控制流量的機構(gòu)(該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制氣體的供給量或者氣體和另外化學藥品的供給量)，即使當主液流的流量變化時，也可以穩(wěn)定地生產(chǎn)具有恒定的氣體和化學藥品濃度的功能水。本發(fā)明根據(jù)上述知識而完成。
本發(fā)明提供(1)一種用于連續(xù)溶解的裝置，該裝置包括用于將氣體溶解到主液流中的溶解部分，該裝置還包括流量計，該流量計測量主液流的流量，并輸出通過測量獲得的數(shù)值的信號；用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制氣體的供給量；以及用于使主液流脫氣的裝置，它布置在用于溶解氣體的溶解部分的上游的位置處；(2)如(1)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，主液流是純水或超純水；
(3)如(2)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，它包括用于將另一種液體注入主液流中的裝置并根據(jù)該信號控制該另一種液體的添加量；(4)一種用于連續(xù)溶解的方法，它包括將氣體或者氣體和另一種液體連續(xù)溶解到主液流中，其中，在氣體溶解之前對主液流進行脫氣，且氣體供給量或者氣體和該另一種液體的供給量根據(jù)在脫氣之前或之后的主液流流量來進行控制；(5)一種用于供給包含溶解氣體的水的裝置，它包括用于產(chǎn)生包含溶解氣體的水的部分，該部分包括用于溶解氣體的裝置，該裝置包括流量計，該流量計測量純水或超純水的流量，并輸出通過測量獲得的數(shù)值的信號；以及用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制要溶解到純水或超純水中的氣體的量；以及用于調(diào)節(jié)水量的裝置，該裝置調(diào)節(jié)供給用于溶解氣體的裝置的純水或超純水的量；以及用于供給包含溶解氣體的水的部分，該部分包括水槽，該水槽接收不在使用點使用的、包含溶解氣體的過量的水；管路系統(tǒng)，包含溶解氣體的水通過該管路系統(tǒng)而從水槽流向使用點，且包含溶解氣體的過量的水返回水槽；以及用于供給包含溶解氣體的水的管路，該管路將在用于產(chǎn)生包含溶解氣體的水的部分中獲得的、包含溶解氣體的水供給水槽；以及根據(jù)水槽中的水位來控制用于調(diào)節(jié)水量的裝置；以及(6)如(5)中所述的、用于供給包含溶解氣體的水的裝置，其中，水槽是裝備有用于供給密封氣體的部分的密封類型水槽，該密封氣體是與溶解在包含溶解氣體的水中的氣體相同的氣體。
作為優(yōu)選實施例，本發(fā)明還提供了(7)如(1)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，氣體的流量根據(jù)比例控制或PID控制來進行控制；(8)如(1)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，溶解部分包括有內(nèi)置式氣體透過隔膜的模塊；(9)如(1)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，用于脫氣的裝置包括有內(nèi)置式氣體透過隔膜的模塊；(10)如(1)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，還包括用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)包括流量控制器；(11)如(1)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，氣體是氫氣、氧氣、氮氣、氦氣、氬氣、臭氧、氨、二氧化碳或者這些氣體的混合物；(12)如(3)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，用于輸送主液流的管路有用于添加該另一種液體的部分，該部分布置在混合裝置之前的一個階段處；(13)如(3)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，還包括用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)包括用于注入化學藥品的泵，該泵可以改變流量；(14)如(3)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，該另一種液體是氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲銨、鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、磷酸、醋酸、草酸、包含過氧化氫的水溶液、或者這些液體的混合物；以及(15)如(4)中所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中，氣體的流量根據(jù)比例控制或PID控制來進行控制。


圖1表示了本發(fā)明實施例的裝置的處理流程圖。圖2表示了本發(fā)明另一實施例的裝置的處理流程圖，用于供給包含溶解氣體的水。
在圖中，參考標號6表示注入部分，參考標號7表示用于脫氣的隔膜裝置，參考標號8表示流量計，參考標號9表示流量控制器，參考標號10表示氫氣發(fā)生器，參考標號11表示用于氣體溶解的隔膜模塊，參考標號13表示氨水儲罐，參考標號14表示化學藥品注入泵，參考標號15表示直線形混合器(inline mixer)，參考標號16表示溶解氫氣的濃度監(jiān)測器，參考標號17表示pH計，參考標號19表示閥，參考標號21表示水槽，參考標號22和參考標號22′表示管路，參考標號25表示水位計，參考標號26表示用于供給密封氣體的管路，參考標號28表示用于供給溶解了氣體的水的管路，而參考標號30表示蓋。
具體實施例方式
用于連續(xù)溶解的本發(fā)明裝置包括用于將氣體溶解到主液流內(nèi)的溶解部分，其中，裝置還包括流量計，該流量計測量主液流的流量，并輸出測量獲得的數(shù)值的信號；以及用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制氣體的供給量。本發(fā)明的連續(xù)溶解方法包括將氣體或者氣體和其它液體連續(xù)溶解到主液流內(nèi)，其中，氣體的量或者氣體和其它液體的量將根據(jù)主液流的流量來控制。
本發(fā)明的裝置和方法可以很好地用于功能水的生產(chǎn)，該功能水是將氣體或者氣體和堿或酸的組合溶解到作為主液流的純水或超純水中的水溶液。在本發(fā)明中，純水表示具有很高純度的水，該水可以認為幾乎是已經(jīng)盡可能除去雜質(zhì)的純水。超純水表示具有極高純度的水，懸浮或溶解在水中的物質(zhì)已經(jīng)從該水中盡可能除去，從而使溶解物質(zhì)的濃度在1μg/升的水平。通過將氣體溶解到純水或超純水中而獲得的水溶液或者通過將氣體和水溶液(該水溶液包括溶解的堿或酸)溶解到純水或超純水中而獲得的功能水可以很好地用作清洗水和表面處理水，用于電子材料，例如半導(dǎo)體基片、液晶顯示器基片、光掩?；陀脖P基片。
在本發(fā)明中，優(yōu)選是氣體的供給量根據(jù)比例控制或PID控制來進行控制。通過根據(jù)主液流的流量變化來對氣體供給量進行比例控制或PID控制，可以一直產(chǎn)生功能水，氣體以恒定濃度溶解在該功能水中。
在本發(fā)明中，用于測量主液流的流量的流量計并沒有特別限制。流量計的實例包括節(jié)流類型的流量計，例如孔板流量計和文氏管流量計；液體阻力類型的流量計，例如流阻流量計、面積類型流量計和層流類型流量計；液體振動類型的流量計，例如Karman渦流流量計、渦流流量計和流體流量計；容積類型的流量計；葉輪類型的流量計；水沖擊類型的流量計；電磁類型的流量計；以及超聲波類型的流量計。在這些流量計中，沒有滑動部分的Karman渦流流量計和超聲波類型的流量計為優(yōu)選，因為可以防止水的污染。在本發(fā)明中，主液流的流量通過上述流量計來測量，氣體的供給量或者氣體和其它液體的供給量根據(jù)測量獲得的數(shù)值的輸出信號來進行控制。
在本發(fā)明中，當氣體溶解到主液流(純水或超純水)中時，優(yōu)選是供給的氣體完全溶解到供給的純水或超純水中。為了使供給的氣體完全溶解到純水或超純水中，需要使主液流預(yù)先脫氣。理想的是，通過使主液流預(yù)先脫氣，除去溶解在主液流(純水或超純水)中的各種氣體，并增加合適氣體的氣體溶解能力。在上述狀態(tài)的主液流(純水或超純水)中，當氣體溶解能力大于供給的合適氣體的量時，供給的氣體可以完全溶解。相反，當在溶解合適氣體之前各種氣體留在主液流(純水或超純水)中時，使氣體溶解到主液流(純水或超純水)中的能力不充分，不能獲得合適濃度。在后一種情況下，溶解到主液流(純水或超純水)中的氣體濃度不能根據(jù)主液流(純水或超純水)的流量變化而調(diào)節(jié)為合適濃度。特別是，當具有較小可溶性的氣體例如氫氣溶解到主液流(純水或超純水)中時，必須使主液流(純水或超純水)預(yù)先脫氣，以便即使當主液流(純水或超純水)的流量變化時也可以使?jié)舛缺３趾愣?。當在氣體溶解之前使主液流(純水或超純水)預(yù)先脫氣時，輸入測量主液流(純水或超純水)的流量的儀表的信號，以便快速控制供給氣體的量，并使得供給量的氣體完全溶解，從而使?jié)舛仍O(shè)定在合適值。即使當主液流(純水或超純水)的流量變化時，濃度也可以由于上述機構(gòu)而快速恢復(fù)到合適值。
用于使主液流(純水或超純水)脫氣的方法并沒有特別限制。優(yōu)選是，在通過用于脫氣的隔膜裝置來處理純水或超純水，從而通過除去溶解的氣體而增加使氣體溶解到水中的能力之后，供給的氣體量小于飽和時的可溶度，該隔膜裝置包括有內(nèi)置式氣體透過隔膜的模塊。用于溶解氣體的溶解部分并不特別限制。優(yōu)選是，該溶解部分包括具有內(nèi)置式氣體透過隔膜的模塊。因為流入溶解部分中的主液流和供給氣體分別以液相和氣相在溶解部分中停滯預(yù)定時間，因此模塊有補償氣體供給量變化和少許時間滯后的緩沖功能，因此，可以穩(wěn)定地生產(chǎn)溶解氣體濃度幾乎無波動的功能水。要溶解的氣體并不特別限制。該氣體的實例包括氫氣、氧氣、氮氣、氦氣、氬氣、臭氧、氨和二氧化碳。通過包含溶解到純水或超純水中的氫氣、氧氣、氦氣或氬氣的功能水，可以去除粘附在電子材料表面上的細小微粒。采用通過將臭氧溶解到純水或超純水中而制備的功能水，可以去除粘附在電子材料表面上的有機物基質(zhì)和金屬基質(zhì)。采用通過將二氧化碳溶解到純水或超純水中而制備的功能水，可以防止靜電積累。
在本發(fā)明中，主液流的流量的測量位置并不特別限制，只要該位置在溶解氣體的溶解部分之前。主液流的流量可以在脫氣部分之前或之后進行測量。
在本發(fā)明中，當另一種液體向純水或超純水中的注入與氣體的溶解組合進行時，注入另一種液體的注入部分布置在用于輸送主液流的管路中。注入部分通過化學藥品注入泵而與該另一種液體的儲罐連接。因為在很多情況下，作為另一種液體而供給的液體是水溶液，因此該另一種液體相對容易地與主液流的純水或超純水均勻混合。另外液體的流量可以通過化學藥品注入泵的脈沖控制來進行控制。主液流的流量以與在氣體溶解中使用的方式相同的方式來通過流量計進行測量。測量獲得的數(shù)值輸入內(nèi)置于化學藥品注入泵中并用于控制流量的機構(gòu)內(nèi)，并控制液體向主液流中注入的量。
在本發(fā)明中，溶解到主液流中的另外液體并不特別限制。該另一種液體的實例包括堿的水溶液，例如氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化四甲銨；酸的水溶液，例如鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、磷酸、醋酸和草酸；以及過氧化氫的水溶液。也可以使用這些液體的混合物，例如氨和過氧化氫溶液的混合溶液以及氨和氫氟酸的混合溶液。
在本發(fā)明中，氣體和另一種液體的組合可以溶解到主液流中。供給主液流中的氣體和另一種液體的量可以以與用于單獨供給氣體相同的方式來進行控制。當氣體和另外液體組合溶解時，氣體和另外液體的合適組合可以用于上述單獨溶解的實例。例如，當氫氣和氨組合溶解到超純水中時，可以提高功能水去除細顆粒的效果。
本發(fā)明非常有用，因為功能水根據(jù)所需水量的變化而自動生成。例如，當功能水供給四個清洗機，且每個清洗機需要5升/分鐘的水時，根據(jù)清洗機的狀態(tài)(使用或不使用功能水)，所需的水量在0升/分鐘至20升/分鐘之間變化。在普通裝置中，功能水持續(xù)以20升/分鐘的恒定狀態(tài)進行供給，過量的功能水從清洗機或者產(chǎn)生功能水的裝置中排出。相反，在本發(fā)明中，具有恒定濃度的功能水可以根據(jù)水的需要量來生產(chǎn)，可以避免過量功能水的排出。
在暫時不需要功能水的期間，通常在普通狀態(tài)下保持功能水的流動，因此，要防止保留在裝置中的功能水的質(zhì)量由于細菌生長而降低，或者進行限制流動，即只使少量的純水或超純水繼續(xù)流動，同時停止氣體和另外液體的供給。當在限制流動之后重新進行功能水的普通使用時，水的流量增加，且重新進行氣體和化學藥品的供給。這時，在普通方法中，在獲得規(guī)定濃度之前將花費幾分鐘至幾十分鐘，在該過渡期間不能進行清洗。根據(jù)本發(fā)明，通過在限制流動過程中根據(jù)水流量而繼續(xù)供給一定量的氣體和化學藥品，從而在重新進行清洗時可以立即獲得具有規(guī)定濃度的功能水。
如上所述，通過用于連續(xù)溶解的本發(fā)明裝置而獲得的、包含規(guī)定濃度的溶解氣體的水(功能水)通過管路供給一個或多個使用點，并在該使用點進行使用，在該使用點，水用作電子材料的清洗水和表面處理水。功能水可以直接從溶解裝置傳送給使用點，或者可以暫時儲存在水槽中，然后通過形成于水槽和使用點之間的循環(huán)型供給管路而供給使用點。當功能水不被使用或者使用量很少時，供給使用點的功能水并不作為過剩量的未使用水從管路中排出，而是通過循環(huán)類型的管路返回水槽。因為包含溶解氣體的回收功能水可以在溶解氣體的濃度幾乎沒有變化的情況下重新使用，因此，只要在水量減少時(表示為水位從規(guī)定位置降低)將新鮮功能水供給水槽就足夠了。測量水位的儀表布置在水槽中，并形成這樣的結(jié)構(gòu)，即新制備的功能水根據(jù)水位而以一定量供給水槽中。因為在由用于連續(xù)溶解的本發(fā)明裝置生產(chǎn)的功能水中的溶解氣體濃度可以控制為合適值，因此，將新供給水槽的功能水中的氣體濃度可以調(diào)節(jié)成與在水槽(或循環(huán)管路)內(nèi)的未使用功能水中的氣體濃度相同。因此，在供給使用點的功能水中的添加組分濃度可以保持恒定，并可以穩(wěn)定地進行電子材料的清洗。
圖1表示了本發(fā)明實施例的裝置的處理流程圖。在本實施例中，用于除去細顆粒的功能水通過將氫氣和氨溶解到超純水中而生成。溶解的氣體通過用于脫氣的隔膜裝置7而從超純水中除去，因此，用于溶解氫氣的氣體溶解能力提高。脫氣的超純水的流量通過流量計8來測量，且信號發(fā)送給具有流量控制功能的流量控制器9和化學藥品注入泵14。從氫氣源例如氫氣發(fā)生器10供給用于氣體溶解的隔膜模塊11的氫氣供給量通過流量控制器9而根據(jù)超純水的流量來控制，然后，預(yù)定量的氫氣供給超純水并溶解到超純水中。根據(jù)超純水的流量，預(yù)定量的氨水通過通過化學藥品注入泵14而在注入部分6處進行添加。注入的氨水通過直線形混合器15而均勻混合，并制成包含溶解的氫氣和氨的功能水。注入部分6可以布置在用于氣體溶解的隔膜模塊11的上游的位置，或者在用于脫氣的隔膜裝置7的上游的位置。這時，用于氣體溶解的隔膜模塊11或者用于脫氣的隔膜裝置7可以用作混合裝置，以代替直線形混合器15。在通過用于溶解氫氣16的濃度監(jiān)測器對溶解于功能水中的氫氣濃度進行測量和通過pH計17等對pH值進行測量之后，功能水傳送給一些使用點。用于溶解氫氣的濃度監(jiān)測器16以及pH儀表17等用于確認氫氣濃度和pH值為合適值。
圖2表示了用于利用本發(fā)明的連續(xù)溶解裝置來供給溶解了氣體的水(功能水)的裝置實施例的處理流程圖。用于供給溶解了氣體的水的裝置包括功能水產(chǎn)生部分A，用于產(chǎn)生功能水；以及功能水供給部分B，用于供給功能水。功能水產(chǎn)生部分A的結(jié)構(gòu)與圖1中所示的溶解裝置相同。閥19安裝在用于將超純水18供給用于脫氣的隔膜裝置7的管路上，作為用于調(diào)節(jié)水流量的裝置。通過調(diào)節(jié)閥的打開程度，流量可以通過閥19而在零至合適流量之間進行調(diào)節(jié)。閥可以控制超純水供給的開始和停止，還可以控制超純水的流量。作為用于調(diào)節(jié)水的流量的裝置，閥和泵的組合可以代替閥。
在功能水供給部分B中布置了水槽21和循環(huán)管路系統(tǒng)，該循環(huán)管路系統(tǒng)包括從水槽21至使用點的管路22以及從使用點返回水槽21的管路22′。在管路22中布置有泵23，該泵23作為用于通過循環(huán)管路系統(tǒng)供給功能水的驅(qū)動源，過濾器24布置在泵下游的位置處。水槽21由蓋30緊密密封，這樣，水槽與大氣屏蔽開。用于供給密封氣體26的管與水槽的氣相部分連接，從而可以密封水槽的內(nèi)部，且形成用于排出氣體的部分(圖中未示出)，從而使水槽內(nèi)部的壓力可以保持恒定。作為用于密封的氣體，可以使用與包含在溶解了氣體的水中的氣體相同的氣體或者惰性氣體(例如氮氣)。在前一種情況下，當多種氣體溶解在純水或超純水中時，在水槽中的溶解氣體的濃度變化可以通過使用混合氣體而進行抑制，該混合氣體這樣構(gòu)成，即，各組分氣體的壓力與相應(yīng)的溶解組分氣體的分壓力相同。因此，優(yōu)選是使用混合氣體。用于供給溶解了氣體的水28的管路與水槽連接，在功能水產(chǎn)生部分A中獲得的功能水通過該管路進行供給。水位計25布置在水槽21上。來自水位計的信號傳遞給功能水產(chǎn)生部分A的閥19，并通過調(diào)節(jié)打開程度而使閥打開、關(guān)閉或使用。優(yōu)選是，在水槽21內(nèi)的氣相部分的溶積盡可能小，從而抑制溶解了氣體的水的濃度變化。因此，優(yōu)選是水位計25可以在靠近蓋30的底面的位置處檢測溶解了氣體的水的表面。通過使氣相部分的溶解較小，溶解到水相內(nèi)的氣體的分壓力和在氣相中的氣體的分壓力可以在短時間內(nèi)形成平衡，并使得濃度變化很小。
在圖2所示的、用于供給溶解了氣體的水的裝置中，在水槽21中的功能水通過泵23而由管路22傳送給一些使用點，且過量的、在使用點未使用的功能水通過管路22′返回水槽21，并通過循環(huán)管路系統(tǒng)進行循環(huán)。因為細顆粒可能在循環(huán)過程中由泵23的滑動部分形成并包含于功能水中，因此當功能水通過過濾器24時除去該細顆粒。對于過濾器24，優(yōu)選為隔膜過濾器例如微過濾器或者超過濾器。當在使用點消耗功能水時，在水槽21中的水位降低。當水位到達下限時，水位計的信號傳遞給閥19。超純水開始供給功能水產(chǎn)生部分A，供給水的流量通過調(diào)節(jié)閥的打開程度來控制。在功能水產(chǎn)生部分A中，如圖1所示，供給的超純水的流量由流量計8來測量，要溶解到超純水中的氣體(例如氫氣)在根據(jù)測量獲得的數(shù)值而控制流量的情況下供給用于氣體溶解的隔膜模塊11。這樣，生成氣體濃度與溶解在在水槽的功能水中的氣體濃度相同的功能水。同樣，根據(jù)超純水的流量，將規(guī)定量的化學藥品(例如氨水)加到功能水中。生產(chǎn)的功能水傳送給水槽21，與過量的未使用功能水一起暫時儲存在水槽中，并通過循環(huán)水系統(tǒng)而傳送給使用點來使用。當新制成的功能水供給水槽，且水槽的水位到達上限時，閥19通過水位計的信號而關(guān)閉。超純水的供給停止，在功能水產(chǎn)生部分A中的氣體溶解功能暫時停止。也可選擇，即使當水位25檢測為上限時，少量的溶解了氣體的水可以繼續(xù)通過，從而保持功能水產(chǎn)生部分A的清潔度。這時，用于溢流的機構(gòu)(圖中未示出)布置在水槽21中，且過剩的、溶解了氣體的水從水槽21中排出，這樣，溶解了氣體的水的儲存量不會超過水槽21的容量。因為即使當超純水的流量變化時在制成的功能水中的溶解氣體濃度可以調(diào)節(jié)為合適值，因此，在水槽中的水位快速或緩慢恢復(fù)到上限的情況下，溶解氣體的濃度值都可以保持與未使用的功能水的濃度值相同，因此，具有恒定濃度的功能水可以供給使用點。因此，當使用本發(fā)明的、用于供給溶解了氣體的水的裝置時，在使用點的過量功能水可以收集在水槽中，并與新供給的功能水一起重新使用。在普通方法中，因為當供給水的流量變化時很難獲得濃度恒定的功能水，且很難將新供給的功能水的濃度值調(diào)節(jié)成與過量功能水的濃度值相同，因此，過剩的功能水向外排出，或者過量的功能水在通過脫氣處理之后作為超純水被收集起來。相反，本發(fā)明能夠明顯更高效地回收。
優(yōu)選是，即使當水的使用量變化時也使水槽中的水位保持為高位，因為氣體在氣相和液相中的相對量穩(wěn)定，并可以抑制水中的氣體濃度變化。優(yōu)選是，在水槽上部的氣相通過密封氣體而密封，且氣體在氣相中的相對量可以保持恒定。
優(yōu)選是，換熱器布置在循環(huán)管路系統(tǒng)中的合適位置，例如在泵23和過濾器24之間的位置，這樣，可以抑制水的溫度由于泵的熱量而升高，并能夠使功能水的溫度保持恒定。
實例下面將參考實例更詳細地介紹本發(fā)明，不過本發(fā)明并不限于這些實例。
實例1溶解了氫氣的水通過使用如圖1所示的、用于生產(chǎn)功能清洗水的裝置來生產(chǎn)。所使用的超純水包含10至18ppm的溶解氮氣和0.01至2ppm的溶解氧氣。超純水通過用于脫氣的隔膜裝置并進行脫氣，直到溶解氮氣的濃度為1.5ppm或更小，溶解氧氣的濃度0.5ppm或更小。脫氣的超純水供給溶解部分。超純水的流量信號由Karman渦流流量計輸出，且氫氣的供給量通過流量控制器而與超純水的流量成比例地進行控制。氫氣在溶解部分中溶解到超純水中并制成溶解了氫氣的水，該溶解部分包括具有內(nèi)在氣體透過隔膜的模塊。
溶解了氫氣的水在超純水流量為20升/分鐘和氫氣供給量為260ml/分鐘的情況下開始生產(chǎn)。在開始生產(chǎn)之后，超純水的流量在30分鐘后變成10升/分鐘，在60分鐘后變成15升/分鐘，在80分鐘后變成20升/分鐘，在110分鐘后變成25升/分鐘，在120分鐘后變成20升/分鐘，在150分鐘后變成2升/分鐘，且在180分鐘后變成20升/分鐘。溶解了氫氣的水進行生產(chǎn)的總時間為200分鐘。
在表1中表示了通過測量而獲得的超純水的流量、氫氣的供給量以及在溶解了氫氣的水中的氫氣濃度。
表3

實施例4劇烈攪拌下混合145.14g仲丁醇鋁(95+％)和595.04g TEAOH溶液(35％)與560.99g DEDMAOH溶液(20％)的混合物，得到一種硅鋁酸鹽反應(yīng)混合物。往該混合物中加入698.99g膠體二氧化硅(LudoxTMAS-40，40％SiO2)，得到的混合物用高速機械攪拌器勻化1小時，然后在TeflonTM瓶內(nèi)于95℃下老化過夜。老化步驟之后，合并反應(yīng)混合物并進行分析，分析表明硅含量為6.96重量％。
在混合下往1693g上述反應(yīng)混合物中加入已混合的TMACl/NaCl溶液(溶解在200g蒸餾水里的29.55g TMACl(97％)和15.76g NaCl)。<p>如表1所示，當溶解了氫氣的水在超純水的流量為大約20升/分鐘的情況下開始生產(chǎn)時，在10分鐘后溶解氫氣的濃度超過1.00mg/升，在14分鐘后達到1.11mg/升，在該條件下可以用作清洗電子部件的功能水。在開始生產(chǎn)后，氫氣的供給量在30、60、80、110、120、150和180分鐘后根據(jù)超純水的流量變化而自動進行控制，在生成的、溶解了氫氣的水中的氫氣濃度總是穩(wěn)定地保持在1.10至1.15mg/升的范圍內(nèi)。
通過使用本發(fā)明的裝置和方法，可以防止在開始生產(chǎn)之后形成低濃度的、溶解了氫氣的水，并可以生產(chǎn)總是具有規(guī)定濃度的溶解氫氣的、溶解了氫氣的水。即使當超純水的流量變化時，氫氣的供給量也與超純水的量的變化成比例地進行控制，因此，可以生產(chǎn)總是有規(guī)定濃度的溶解氫氣的、溶解了氫氣的水。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的、用于連續(xù)溶解的裝置和用于連續(xù)溶解的方法，即使在主液流的流量變化時也能夠穩(wěn)定地獲得具有恒定濃度的溶液。特別是，可以無損失地供給用于電子材料(該電子材料特別需要精確清洗的表面)的清洗水或表面處理水，且在具有良好重復(fù)性的情況下進行清洗處理和表面處理。當為了節(jié)約水而設(shè)置的較小流量增加到普通情況的流量時，溶解到功能水中的氣體濃度總是保持恒定，從而消除了穩(wěn)定的時間滯后，并防止水的損失。
使用供給溶解了氣體的水的裝置時，未使用的過量功能水可以收集和重新使用。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)溶解的裝置，該裝置包括用于將氣體溶解到主液流中的溶解部分，該裝置還包括流量計，該流量計測量主液流的流量，并輸出通過測量獲得的一數(shù)值信號；用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制氣體的供給量；以及用于使主液流脫氣的裝置，它布置在用于溶解氣體的溶解部分的上游的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，其中主液流是純水或超純水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的、用于連續(xù)溶解的裝置，還包括用于將另一種液體注入主液流中的裝置并根據(jù)該信號控制該另一種液體的添加量。
4.一種用于連續(xù)溶解的方法，它包括將氣體或者氣體和另一種液體連續(xù)溶解到主液流中，其中，在氣體溶解之前對主液流進行脫氣，且氣體供給量或者氣體和該另一種液體的供給量根據(jù)在脫氣之前或之后的主液流流量來進行控制。
5.一種用于供給包含溶解氣體的水的裝置，它包括用于產(chǎn)生包含溶解氣體的水的部分，該部分包括用于溶解氣體的裝置，該裝置包括流量計，該流量計測量純水或超純水的流量，并輸出通過測量獲得的數(shù)值的信號；以及用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制要溶解到純水或超純水中的氣體的量；以及用于調(diào)節(jié)水量的裝置，該裝置調(diào)節(jié)供給用于溶解氣體的裝置的純水或超純水的量；以及用于供給包含溶解氣體的水的部分，該部分包括水槽，該水槽接收在使用點未使用的、包含溶解氣體的過量水；管路系統(tǒng)，包含溶解氣體的水通過該管路系統(tǒng)而從水槽流向使用點，且包含溶解氣體的過量水返回水槽；以及用于供給包含溶解氣體的水的管路，該管路將在用于產(chǎn)生包含溶解氣體的水的部分中獲得的、包含溶解氣體的水供給水槽；以及根據(jù)水槽中的水位來控制用于調(diào)節(jié)水量的裝置；以及
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的、用于供給包含溶解氣體的水的裝置，其中，水槽是裝備有用于供給密封氣體的部分的密封類型水槽，該密封氣體是與溶解在包含溶解氣體的水中的氣體相同的氣體。
全文摘要
一種用于連續(xù)溶解的裝置包括用于將氣體溶解到主液流中的溶解部分，該部分包括流量計，該流量計測量主液流的流量，并輸出通過測量獲得的數(shù)值的信號；以及用于控制流量的機構(gòu)，該機構(gòu)根據(jù)從流量計輸入的信號來控制氣體的供給量。一種用于將氣體連續(xù)溶解到主液流中的方法，其中，氣體量根據(jù)主液流流量來進行控制。因為即使在主液流的流量變化時也可以穩(wěn)定地獲得具有恒定濃度的溶液，因此可以無損失地供給用于電子材料的清洗水或表面處理水，該電子材料特別需要精確的清洗表面。
文檔編號B01F3/04GK1642627SQ0380619
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月16日
發(fā)明者森田博志, 井田純一, 塚本和巳 申請人:栗田工業(yè)株式會社