低露点空気発生装置
【課題】低露点空気を発生する際のエネルギ消費量が小さい低露点空気発生装置を提供する。
【解決手段】低露点空気発生装置１０は、水分凝縮ユニット１２と、温度スイング吸着ユニット１４と、低露点空気供給ユニット１６を備えるとともに、接続される各ユニット間を流通する空気の流路を切り替える第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂを有する。第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、それぞれ、３つのポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され、全体として、空気や再生用空気等の流入口又は流出口となる４ポートを有する。
【解決手段】低露点空気発生装置１０は、水分凝縮ユニット１２と、温度スイング吸着ユニット１４と、低露点空気供給ユニット１６を備えるとともに、接続される各ユニット間を流通する空気の流路を切り替える第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂを有する。第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、それぞれ、３つのポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され、全体として、空気や再生用空気等の流入口又は流出口となる４ポートを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低露点空気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
−３０〜−８０℃程度の低露点の空気や−８０〜−１２０℃程度の超低露点の空気が、リチウムイオン電池製造、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ及び有機薄膜型太陽電池製造、並びにＶＬＳＩの製造等において使用されている。
【０００３】
低露点空気の製造装置・供給方式としては深冷分離・調合方式、ＰＳＡ（圧力スイング吸着）装置及び吸着ロータ式装置が知られている。一方、超低露点空気の製造装置としては、これらの各装置のうち、製造コストの観点から吸着ロータ式装置が好適に用いられている。
【０００４】
深冷分離・調合方式は、例えば、大気を除塵した後、３．５〜５．１ＭＰａに圧縮して、断熱膨張操作によって−１９１℃まで深冷して液体空気を得、これを精分留して液体窒素と液体酸素にした後、さらに、それぞれを気化させてから、窒素ガス対酸素ガスの体積比で約４対1の割合に調合して、１５．２ＭＰａ（Ｇ）に再圧縮して高圧容器に充填して、超低露点で且つクリーンな擬似空気を得る方式である。
しかしながら、深冷分離・調合方式は、高価な高圧ガス製造設備を必要とするとともに二度に亘る圧縮仕事に多大なエネルギを必要とする。このため、深冷分離・調合方式は、空気の消費量が例えば５Ｌ／ｍｉｎ未満程度の少量で済む、例えば、半導体分野においてはマスク製作工程や露光工程の製造装置等の極めて限定された場所で使用される。
【０００５】
ＰＳＡ装置は、吸着剤を収容した吸着容器内に処理空気を通す処理工程と、再生空気を通す再生工程とを交互に行い、圧力スイング吸着により低露点空気を得る装置である。この場合、実際には処理空気は前処理である圧縮除湿及び冷却除湿を行った後にＰＳＡ装置に流入させている。
しかしながら、ＰＳＡ装置は、耐圧性能を必要とする設備であるため、設備投資額が大きいのみならず法規制により処理空気量の大きい装置の設置場所は制約を受ける。又、大気圧下の空気を圧縮するため、エネルギ消費量が莫大である。また、空気の臨界圧力３．５ＭＰａ以下で操作されるＰＳＡ装置で製造された減湿空気は液化空気の状態を経由していないため、水分が液化空気を経由したものより多く残留すると想定され、超低露点の空気とならない。特に、エネルギ消費量低減の観点から操作圧力を０．１ＭＰａ以下とすると、−３０℃以下の低露点空気を得るのは困難である。
なお、ＰＳＡ装置に関連して、圧力スイングと温度スイングを組み合わせたＴＰＳＡ装置があるが、この装置においてもエネルギ消費量が莫大である事情はＰＳＡ装置の場合と大差ない。
【０００６】
これに対して、吸着ロータ式装置は、低露点や超低露点の空気を発生することができる実用装置である。吸着ロータ式装置は、常圧下で空気を処理するため、深冷分離・調合方式やＰＳＡ（圧力スイング吸着）装置に比べて大量の空気を得ることができ、また、エネルギ消費量も比較的少なく、設備費用も安価である。
吸着ロータ式装置は、回転自在なロータ内に処理空気を通過させて、処理空気を減湿させる装置である。ロータは、吸着剤をハニカム状に形成したものが用いられる。
【０００７】
例えば、連続的に減湿された空気が製造できるようにロータを３段設けた減湿装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この減湿装置において、各段ロータは減湿区域、再生区域、パージ区域に区分されており、各区域は、それぞれ、仕切り両端面チャンバを介して、減湿用通気路、再生用通気路及びパージ用通気路に接続される。各段ロータの上流側減湿用通気路には冷却器が配置され、又、必要に応じてパージ用通気路にも冷却器が配置される。再生用通気路には加熱器が配置される。各段ロータの前後に送風機（ファン）が減湿用通気路及び再生用通気路に計6基設置される。
【０００９】
減湿用通気路、再生用通気路及びパージ用通気路の各通気路への空気の配分は、各通気路に設置された多数のダンパ式自動弁の開度によって調整される。減湿用空気の流れ方向と、再生用空気及びパージ用空気の流れ方向は向流となっている。したがって、減湿区域、再生区域及びパージ区域の各区域を通過する空気には各ロータの両端面と両端面チャンバの接続箇所において圧力差や流量差による他の区域からの混入が構造上避けられない。それゆえ、ロータの端面と両端面チャンバの圧力調整及び流量調整をダンパ式自動弁によって精緻に行うだけでなく、除湿用通気路とパージ用通気路の分岐点、パージ用通気路と再生用通気路の合流点を多くの箇所に設ける必要がある。
【００１０】
加えて、所定流量の所望低露点の空気を安定確実に発生させるには、多くのエネルギ損失を生じる。
まず、ダンパ式自動弁によって各通気路に送気する空気の圧力及び／又は流量の調整を行うと、必然的に圧力損失を発生させることになり、それに見合うエネルギ損失は回避できない。
また、減湿区域、再生区域、パージ区域の各々断面積と断面形状が異なる各段ロータの両端面チャンバと接続する減湿用通気路、再生用通気路及びパージ用通気路は断面積拡大と断面積縮小が存在するため、発生する圧力損失に見合うエネルギ損失も避けられない。
また、各通気路と各区域に通気される空気の流量は、それぞれ相異しているだけでなく、大略、減湿区域＜再生区域＜パージ区域の順に増加しており、逆に区域の面積は、減湿区域＞再生区域＞パージ区域の順に減少しているため、各区域と各段ロータとその両端面チャンバの各通気路全体の損失は、減湿区域＜再生区域＜パージ区域の順に増大することになる。すなわち、減湿区域に比べて、再生区域及びパージ区域で大きな圧力損失を生じる。
【００１１】
吸着ロータ式装置は、常圧下で空気を処理するため、処理空気量が例えば１０〜２，５００ｍ３／ｍｉｎ程度の減湿に適している。しかしながら、２ｍ３／ｍｉｎ以下の処理量の空気を減湿する場合、吸着ロータ径は流量に合わせて縮小可能であるが、ハニカム構造体のセル寸法の縮小化及びセルのリブやハニカム外周枠部分の肉厚の薄肉化はハニカム成形技術及びハニカム構造体の強度確保の両面から極めて困難である。
つまり、処理空気量が２ｍ３／ｍｉｎ以下の場合、吸着ロータ径は縮小できても、ハニカム構造体のセルの寸法は処理空気量が１０〜２，５００ｍ３／ｍｉｎのときとほぼ同様である。これに回転軸の取り付け部分が占める面積を加えると、減湿用、再生用及びパージ用各通気路の有効な吸着剤断面積はロータ径の減少とともに減少する。このためか、吸着ロータ式装置では処理空気量が１ｍ３／ｍｉｎ以下のものは実用化されていない。
【００１２】
加えて、半導体製造において、低露点空気（ドライエア）乃至清浄化低露点空気（クリーンドライエア）を必要とする露光工程装置、マスク製作工程装置、レチクルストッカ、レチクルスミフポット（ＲＳＰ）及び搬送キャリア（ＦＯＵＰ）は、狭隘な管路や空間を有するため、常圧のままでは低露点空気等を供給することが困難であるという根本的な問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１８８２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
解決しようとする問題点は、従来のＰＳＡ方式乃至ＰＴＳＡ方式や吸着ロータ方式の低露点空気発生装置は低露点空気を発生する際のエネルギ消費量が大きい点である。また、吸着ロータ方式の低露点空気発生装置は、半導体製造における、露光工程装置、マスク製作工程装置、レチクルストッカ、レチクルスミフポット（ＲＳＰ）及び搬送キャリア（ＦＯＵＰ）への低露点空気の供給が困難である点である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る低露点空気発生装置は、処理空気中の水分を凝縮除去する水分凝縮ユニットと、水分を凝縮除去された空気を温度スイング吸着する温度スイング吸着ユニットと、温度スイング吸着後の空気を昇圧した後、温度調整して供給する低露点空気供給ユニットを備え、
該温度スイング吸着ユニットは、処理空気の流入流路を切り替え可能に設けられる水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部を有するとともに、水分脱着工程用に供する吸着剤部に再生用空気を供給する再生用空気供給部を有し、
該水分凝縮ユニット、該２系列の吸着剤部、該再生用空気供給部及び該低露点空気供給ユニットの間の流路を切り替える２つの４ポート自動流路切換機構を有し、該２つの４ポート自動流路切換機構は、それぞれ、３ポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され全体として４ポートを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る低露点空気発生装置は、好ましくは、前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を再生用空気として該再生用空気供給部に供給する再生用空気供給ラインを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る低露点空気発生装置は、好ましくは、前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を前記水分凝縮ユニットに循環する循環ラインを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る低露点空気発生装置は、好ましくは、前記低露点空気供給ユニットが、供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気を貯留するレシーバータンクを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る低露点空気発生装置は、処理空気中の水分を凝縮除去する水分凝縮ユニットと、水分を凝縮除去された空気を温度スイング吸着する温度スイング吸着ユニットと、温度スイング吸着後の空気を昇圧した後、温度調整して供給する低露点空気供給ユニットを備え、温度スイング吸着ユニットは、処理空気の流入流路を切り替え可能に設けられる水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部を有するとともに、水分脱着工程用に供する吸着剤部に再生用空気を供給する再生用空気供給部を有し、水分凝縮ユニット、２系列の吸着剤部、再生用空気供給部及び低露点空気供給ユニットの間の流路を切り替える２つの４ポート自動流路切換機構を有し、２つの４ポート自動流路切換機構は、それぞれ、３ポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され全体として４ポートを有するため、深冷分離・調合方式、ＰＳＡ装置及び吸着ロータ式装置等の従来の装置に比べてエネルギ消費量が少なく、また、流路の切り替えに複雑な配管系や多数の切り替え弁を必要とすることなく、特に少量の処理空気の流路を良好に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本実施の形態例に係る低露点空気発生装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図３中、線ＩＩ−ＩＩで破断して示す４ポート自動流路切換機構の断面図である。
【図３】図３は４ポート自動流路切換機構の平面図である。
【図４】図４は図３とは異なる態様の４ポート自動流路切換機構の平面図である。
【図５】図５は吸着ロータ式装置の場合の脱湿挙動を説明するための湿度図である。
【図６】図６は本実施の形態例に係る低露点空気発生装置の好適な態様の低露点空気発生装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態例に係る低露点空気発生装置について、図１を参照して説明する。図１中、各機器間をつなぐ各線は空気ダクト及びその中の空気の流れを示し、そのうち、実線は処理空気又は低露点空気の流れを、破線は再生用空気の流れを、それぞれ示す。なお、各機器及び空気ダクトは、適宜断熱材で覆われる。これらは、図６についても同様である。
図１に示す低露点空気発生装置１０は、水分凝縮ユニット１２と、温度スイング吸着ユニット１４と、低露点空気供給ユニット１６を備える。
【００２３】
低露点空気発生装置１０に導入される処理空気（図１中、矢印Ａで示す。）は、常温・常圧の外気を好適に用いることができる。ただし、これに限定するものではなく、例えば、供給先で使用した後の低露点空気を回収、リサイクルする循環空気であってもよい。
水分凝縮ユニット１２は水分凝縮除去機構を備え、処理空気を除湿する。水分凝縮除去機構は、冷却によって空気中の水分を凝縮し、除去する機構を用いることが好ましいが、これに限らず、例えば圧縮によって空気中の水分を凝縮し、除去する等の他の機構を排除するものではない。
【００２４】
温度スイング吸着ユニット１４は、２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂを有する。吸着剤部１８ａ、１８ｂには適宜の水分吸着剤が装填される。２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂは、ひとつの系列が水分吸着工程用の吸着剤部（図１では吸着剤部１８ａ）であり、他のひとつの系列が水分脱着工程用の吸着剤部（図１では吸着剤部１８ｂ）である。２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂは、水分吸着工程用と水分脱着工程用を切り替え可能に設けられる。
また、温度スイング吸着ユニット１４は、再生用空気供給部２０を有する。再生用空気供給部２０に供給する空気（図１中、矢印Ｂで示す。）は、特に限定するものではなく、外気であってもよく、また、水分吸着工程用に供する吸着剤部１８ａから流出する温度スイング吸着後の空気の一部であってもよく、また、低露点空気供給ユニット１６の昇圧前の温度スイング吸着後の空気の一部であってもよい。これにより、吸着剤部に吸着された水分を脱着し、再生された吸着剤部が水分吸着工程用に供される。
【００２５】
低露点空気供給ユニット１６は、昇圧機構と温度調整機構を備え、温度スイング吸着後の空気の圧力を供給に必要な圧力に昇圧した後、空気の温度を調整して供給先に供給する。温度調整機構は、空気を冷却する冷却機構を好適に用いることができるが、これに限らず加熱機構を用いてもよく、また、加熱及び冷却双方を必要に応じて行う加熱・冷却機構を用いてもよい。また、昇圧機構は、例えばオイルフリーコンプレッサー等の適宜の圧縮機を用いることができる。
【００２６】
低露点空気発生装置１０は、接続される各ユニット間を流通する空気の流路を切り替える第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂを有する。
第一の４ポート自動流路切換機構２２ａは、冷却除湿ユニット１２、水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂ並びに再生用空気供給部２０の間の流路を切り替える。第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂは、水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂ、再生用空気供給部２０並びに低露点空気供給ユニット１６の間の流路を切り替える。
第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、それぞれ、３つのポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され、全体として、空気や再生用空気等の流入口又は流出口となる４ポートを有するものである。
第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂの詳細は後述する。
【００２７】
低露点空気発生装置１０を用いた低露点空気の供給方法は、以下のとおりである。
適宜の吸引・送風機構によって処理空気が水分凝縮ユニット１２に導入される。水分凝縮ユニット１２に導入された処理空気は、水分凝縮除去機構として例えば適宜の冷却機構を用い、温度５℃に冷却され、例えば温度５℃の飽和水分まで除湿される。
水分を凝縮除去された空気は例えば第一の４ポート自動流路切換機構２２ａを介して温度スイング吸着ユニット１４の吸着剤部１８ａに導入される。吸着剤部１８ａに導入された、水分を凝縮除去された空気はさらに水分を吸着・除去され、低露点又は超低露点（以下、超低露点の場合を含めて単に低露点ということがある。）となる。
低露点空気は第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して低露点空気供給ユニット１６に導入される。低露点空気供給ユニット１６に導入された低露点空気は昇圧されるとともに、さらに供給先が求める温度条件に一致するように温度調整されて供給先に供給される。
再生用空気供給部２０において、先に水分吸着工程用に供されて水分吸着能力が低下した吸着剤部１８ｂは、外部空気等の再生用空気の流入によって水分が脱着され、水分吸着能力を回復（再生）する。吸着剤部１８ａの水分吸着能力の低下と吸着剤部１８ｂの水分吸着能力の回復をバランスよく進行させ、所定時間経過後、第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂが切り替えられて、吸着剤部１８ｂが水分吸着工程用に供され、吸着剤部１８ａが水分脱着工程用に供される。
【００２８】
ここで、４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂについて、４ポート自動流路切換機構２２ａを例にとり、図２〜図４を参照してさらに説明する。図２は、図３中、線ＩＩ−ＩＩで破断して示す４ポート自動流路切換機構２２ａの断面図であり、図３及び図４は、相互に異なる作動状態を説明するための４ポート自動流路切換機構２２ａの平面図である。
４ポート自動流路切換機構２２ａは、上記したように、３ポート電磁弁２３ａ〜２３ｄ（以下、単に電磁弁という。）３個で構成される。電磁弁２３ａ〜２３ｄは、それぞれ駆動部２５ａ〜２５ｄ及び筺体部２７ａ〜２７ｄで構成される。なお、図２〜図４において、図面表示の都合上、４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄの各部及びその参照符号の一部を図示していない。
【００２９】
まず、電磁弁２３ａ〜２３ｄの構造及び作用について説明する。
駆動部２５ａ〜２５ｄは、コイルフレーム４０ａ〜４０ｄの中に、コイル３０ａ〜３０ｄ、固定コア３１ａ〜３１ｄ、移動コア（可動鉄片）２９ａ〜２９ｄ、上下動する移動コア２９ａ〜２９ｄをガイドするパイプ５７ａ〜５７ｄ及び永久磁石３３ａ〜３３ｄを有する。コイル３０ａ〜３０ｄは上部コイル３０ａ１〜３０ｄ１及び下部コイル３０ａ２〜３０ｄ２で構成される。移動コア２９ａ〜２９ｄの下端には例えばセラミックファイバーペーパーからなる薄板状断熱材１１が設けられる。
移動コア２９ａ〜２９ｄが挿通する駆動部２５ａ〜２５ｄ及び筺体部２７ａ〜２７ｄの連通部（図２中、矢印Ｘ１で示す。）は、適宜のシール構造でシールされる。移動コア２９ａ〜２９ｄの下部には両端が連通部Ｘ１に下垂して設けられるスプリングホルダー３８ａ〜３８ｄ及び移動コア２９ａ〜２９ｄに巻回されるスプリング１９ａ〜１９ｄが設けられる。移動コア２９ａ〜２９ｄの下端に弁体４１ａ〜４１ｄが設けられる。
弁体４１ａ〜４１ｄは、上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１及び下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２に二分割され、中心部に取り付けるスプリング１９ａ〜１９ｄ、スプリングホルダー３８ａ〜３８ｄ及び移動コア２９ａ〜２９ｄ下部を除く上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１は球体の一部を薄く切り取った形状の成形加工体であり、下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２も中心部に取り付けるキャップ４２ａ〜４２ｄ、移動コア２９ａ〜２９ｄを下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２に固定する固定ナット５１を除いた形状は上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１と同様である。上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１及び下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２は、薄板状断熱材１１を挟んで一体的に組み立てられる。下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２の外周部分には、弁座３９ａ〜３９ｄに線接触でシールする突起状シール体４８が設けられる。
筺体部２７ａ〜２７ｄは、断熱材４９で覆われ、例えば直方体状に形成される。筺体部２７ａ〜２７ｄは、それぞれ上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄの２室で構成される。筺体部２７ａ〜２７ｄは、上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄの連通部（図２中、矢印Ｘ２で示す。）に弁座３９ａ〜３９ｄが設けられる。
【００３０】
電磁弁２３ａ〜２３ｄの上部コイル３０ａ１〜３０ｄ１に通電すると、固定コア３１ａ〜３１ｄに発生する電磁力によって移動コア２９ａ〜２９ｄが下動し、弁体４１ａ〜４１ｄが弁座３９ａ〜３９ｄを閉止することで、上室３５ａ〜３５ｄと下室３７ａ〜３７ｄの間の流体の流通が遮断される。一方、下部コイル３０ａ２〜３０ｄ２に通電すると、固定コア３１ａ〜３１ｄに発生する電磁力によって移動コア２９ａ〜２９ｄが上動し、弁体４１ａ〜４１ｄが弁座３９ａ〜３９ｄから離れることで、上室３５ａ〜３５ｄと下室３７ａ〜３７ｄの間が連通される。上動する移動コア２９ａ〜２９ｄは、凸状の頂部端面が固定コア３１ａ〜３１ｄの凹状の下端面に当接して停止する。停止した移動コア２９ａ〜２９ｄは永久磁石３３ａ〜３３ｄによって保持される。
移動コア２９ａ〜２９ｄ下動時、弁体４１ａ〜４１ｄが弁座３９ａ〜３９ｄを閉塞するとともに、さらに下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２の突起状シール体４８が弁座３９ａ〜３９ｄの上面に当接することにより、上室３５ａ〜３５ｄと下室３７ａ〜３７ｄの間のより確実な遮断が可能となる。これにより、上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄにそれぞれ流入する、温度及び水分量が相違する空気、例えば低露点空気と再生用空気の混入が遮断でき、また高温側から低温側への熱移動を最小に抑制できる。
電磁弁２３ａ〜２３ｄは電動弁に比べて速い応答速度でＯＮ−ＯＦＦ動作する。また、電磁弁２３ａ〜２３ｄはバタフライ弁等の仕切り弁に比べて高いシール性を有する。
【００３１】
つぎに、上記した４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄを備える４ポート自動流路切換機構２２ａの構造及び作用について説明する。
電磁弁２３ａ〜２３ｄの筺体部２７ａ〜２７ｄには、上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄに、それぞれ合計３つの流体の出入り口となるポート部４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７ｄが設けられる。これらの各ポート部４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７ｄは、４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄを組み合わせて一体化したときに図３及び図４に示すような接続構造となるように、それぞれの電磁弁２３ａ〜２３ｄごとに異なる室及び壁位置に設けられる。
すなわち、電磁弁２３ａについては、２つのポート部４３ａ、４５ａは筺体部２７ａの下室３７ａの直交する壁位置に設けられ、ポート部４７ａは上室３５ａのポート部４３ａと斜め上方の対向する壁位置に設けられる。ポート部４３ａは４ポート自動流路切換機構２２ａのひとつの開放端（流出・流入口）となる。電磁弁２３ｂについては、下室３７ｂの下室３７ａと向き合う壁位置にポート部４３ｂが設けられポート部４５ａと接続されるとともに、上室３５ｂの直交する壁位置にポート部４５ｂ、４７ｂが設けられる。ポート部４５ｂは４ポート自動流路切換機構２２ａの他のひとつの開放端となる。電磁弁２３ｃについては、上室３５ｃの上室３５ｂと向き合う壁位置にポート部４３ｃが設けられポート部４７ｂと接続されるとともに、下室３７ｃの直交する壁位置にポート部４５ｃ、４７ｃが設けられる。ポート部４５ｃは４ポート自動流路切換機構２２ａの他のひとつの開放端となる。電磁弁２３ｄについては、下室３７ｄの下室３７ｃと向き合う壁位置にポート部４３ｄが設けられポート部４７ｃと接続されるとともに、上室３５ｄの上室３５ａと対向する壁位置及びこれと直行する位置に、それぞれポート部４５ｄ、４７ｄが設けられる。ポート部４５ｄはポート部４７ａと接続される。ポート部４７ｄは４ポート自動流路切換機構２２ａの他のひとつの開放端となる。
【００３２】
図３は、４ポート自動流路切換機構２２ａの電磁弁２３ａ、２３ｃを開とし、電磁弁２３ｂ、２３ｄを閉とした状態を示す。なお、４ポート自動流路切換機構２２ａの作用の理解の便宜のために、図３及び図４において、各ポート部について上室に配置されるものに２Ｆ、下室に配置されるものに１Ｆの符号をそれぞれ付し、また、各電磁弁について開の状態のものにＯ、閉の状態のものにＳの符号をそれぞれ付す。ちなみに、図１及びその他の例の説明図において、４ポート自動流路切換機構２２ａの４つの電磁弁について、開の状態のものを○、閉の状態のものを●で示す。
下室３７ａのポート部４３ａから流入した流体は、電磁弁２３ａが開であるため、上室３５ａに流入し、ポート部４７ａ、４５ｄを介して電磁弁２３ｄの上室３５ｄに流入する。なお、電磁弁２３ｂは閉の状態であるため、下室３７ａと下室３７ｂがポート部４５ａ、４３ｂを介して連通状態であっても、下室３７ｂの流体と上室３５ｂの流体は完全に遮断され、両室の流体が混合することはない。電磁弁２３ｄの上室３５ｄに流入した流体は、電磁弁２３ｄが閉であるため、上室３５ｄのポート部２７ｄから流出する。
一方、電磁弁２３ｂの上室３５ｂのポート部４５ｂから流入した流体は、電磁弁２３ｂが閉であるため、上室３５ｂのポート部４７ｂ及び上室３５ｃのポート部４３ｃを介して電磁弁２３ｃの上室３５ｃに流入する。上室３５ｃに流入した流体は、電磁弁２３ｃが開であるため、下室３７ｃに流入し、ポート部４５ｃから流体が流出する。なお、電磁弁２３ｄは閉の状態であるため、下室３７ｃと下室３７ｄがポート部４７ｃ、４３ｄを介して連通状態であっても、下室３７ｄの流体と上室３５ｄの流体は完全に遮断され、両室の流体が混合することはない。
一方、図４に示すように、４ポート自動流路切換機構２２ａの電磁弁２３ａ、２３ｃを閉とし、電磁弁２３ｂ、２３ｄを開とすると、電磁弁２３ａのポート部４３ａから流入する流体は電磁弁２３ｂのポート部４５ｂから流出し、電磁弁２３ｄのポート部４７ｄから流入する流体は電磁弁２３ｃのポート部４５ｃから流出し、両流体は４ポート自動流路切換機構２２ａの内部で混合を生じることがない。
【００３３】
以上説明したように、４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄを組み合わせて一体化した４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、吸着工程ラインと脱着工程ラインの２流路を切り替えて同時処理できる。
ちなみに、吸着剤部１８ａが水分吸着工程用に供される図１と対照して説明すると、図３に示す４ポート自動流路切換機構２２ａにおいて、水分凝縮ユニット１２から流出する処理空気は、図３中、ポート部４３ａから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、図３中、ポート部４７ｄから流出し、吸着剤部１８ａに流入する。一方、吸着剤部１８ｂから流出する再生用空気の排ガスは、図３中、ポート部４５ｂから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、ポート部４５ｃから流出して外部に放出され、又は例えば熱源として再生用空気供給部２０に流入する。
吸着剤部が切り替えられて、吸着剤部１８ｂが水分吸着工程用に供される場合、図４に示す４ポート自動流路切換機構２２ａにおいて、水分凝縮ユニット１２から流出する処理空気は、図４中、ポート部４３ａから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、ポート部４５ｂから流出し、吸着剤部１８ｂに流入する。一方、吸着剤部１８ａから流出する再生用空気の排ガスは、図４中、４７ｄから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、ポート部４５ｃから流出して外部に放出され、又は例えば熱源として再生用空気供給部２０に流入する。
４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、速い応答速度で流路切り替え動作し、また４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂ内部での異種流体の混合を防ぐ高いシール性を有する。
【００３４】
以上説明した本実施の形態例の低露点空気発生装置１０は、低露点空気を温度スイング吸着ユニット１４によって得るため、処理空気を過度に昇圧する必要がなく、低露点空気を発生する際のエネルギ消費量が少ない。また、水分凝縮ユニット１２及び低露点空気供給ユニット１６を備えるため、温度スイング吸着ユニット１４の水分吸着負荷が軽減され、さらには、温度スイング吸着ユニット１４とは独立して水分凝縮ユニット１２及び低露点空気供給ユニット１６によって空気の水分量や温度を調節することができるため、容易かつ確実に所望の低露点空気を得ることができる。
また、吸着ロータ式装置の場合、図５の吸着ロータ式装置の場合の脱湿挙動を説明するための湿度図に示すように、処理空気は理想的には等エンタルピ過程で推移し、例えば、比エンタルピがｉ1である流入口の点ａから等エンタルピ線上を点ｂに向かって実線で表した曲線上を変化し、目標露点である絶対湿度ｘ１となるはずである。しかし、実際には、吸着ロータの再生区域から減湿区域への顕熱移動が発生するため、流出口の比エンタルピがｉ2である点ｃに向かって破線で表した曲線上を変化し、絶対湿度はｘ2（＞ｘ１）となる。すなわち、処理後の空気の目標露点が上昇し、露点の制御が煩雑となる不具合がある。これに対して、本実施の形態例に係る低露点空気発生装置１０は、減湿区域及び再生区域に相当する２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂの間に顕熱移動は生じないため、処理空気を等エンタルピ過程で推移させることができ、低露点空気の露点の制御が容易である。
また、低露点空気発生装置１０は、電磁弁からなる２つの４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂを用いるため、例えば、２方弁等を多数組み合わせて切り替え操作を行う場合に比べて、複雑な配管系を必要とすることなく、あるいは、４ポートを備えた１つのバルブ内に設けた１つの板状弁の動作により切り替え操作を行う場合に比べて、シール不足によるバルブ内での異種流体相互の汚染をより確実に防止することができ、また、迅速、確実に流体の流路を切り替えることができ、装置の立ち上り調整や供給空気の条件変更操作に長時間を要することがない。低露点空気発生装置１０は、特に、例えば２ｍ３／ｍｉｎ以下の小流量の低露点空気を発生する装置として好適である。
【００３５】
ここで、本実施の形態例に係る低露点空気発生装置１０の好適な態様について、図６を参照して装置の構成及び作用を説明する。
【００３６】
図６に示す低露点空気発生装置１０ａは、水分凝縮ユニット１２ａと、温度スイング吸着ユニット１４ａと、低露点空気供給ユニット１６ａを備える。なお、図６中、矢印１は処理空気取り入れ口を、矢印２は供給先（ユースポイント）へ供給する低露点空気供給口を、矢印３は後述する温度の高い空気の排出口を、それぞれ示す。
【００３７】
水分凝縮ユニット１２ａは、処理空気の上流側から順に、除塵フィルタ２４、送風機２６、凝縮器２８及び加熱器５５を備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。
【００３８】
除塵フィルタ２４は、例えばＨＥＰＡフィルタであり、処理空気中の塵埃を除去する。
送風機２６は、回転数制御方式の例えばターボ型送風機であり、処理空気を吸引し、例えば２〜５ｋＰａ程度の必要流動圧に昇圧するとともに例えば０．５〜１．５ｍ３／ｍｉｎ程度の範囲内の所定流量に調整する。
凝縮器２８は、冷凍機ユニットの冷媒蒸発器である。図示しない電子膨張弁によって冷媒蒸発圧力を操作して、処理空気を処理空気の露点と４．０℃の間の所定の温度に制御する。例えば、温度２１℃、関係湿度５０％の処理空気を凝縮器２８に流入させた場合、露点は１０．４℃であるから、処理空気を１０．４℃と４．０℃の間の温度、例えば５．０℃に制御する。処理空気の温度を４．０℃以下にすると、処理空気が凝縮器２８の伝熱管群中を貫流する間に、処理空気の水分が霜乃至氷となり、伝熱管に着霜乃至結氷して伝熱管群を閉塞して凝縮器２８の連続安定稼動を妨げるため、４．０℃が水分凝縮温度下限となる。
なお、吸着剤１８ａ、１８ｂに流入させる処理空気は、例えば、目標露点−７０℃の空気を得ようとする場合、例えば凝縮器２８の出口に高分解能（高感度、高精度）温湿度センサを設け、その電気信号で冷凍機ユニットの作動を制御して、例えば５．００±０．１０〜０．０１℃に、又、例えば加熱器５５の出口に高分解能（高感度、高精度）センサを設け、その電気信号で加熱器５５の作動を制御して、例えば７．００±０．１０〜０．０１℃に温度調整することができる。
加熱器５５は、例えばフィン付タイプの加熱器である。凝縮器１３を流出した処理空気中には不可避的にミストが含まれるため、加熱器５５を通過する処理空気を例えば７．００±０．１０〜０．０１℃に加熱することでミストを消滅することができる。
【００３９】
水分凝縮ユニット１２ａと温度スイング吸着ユニット１４ａを接続する空気ダクトの分岐点に第一の４ポート自動流路切換機構２２ａを備え、運転条件にしたがって、空気の流路が切り替えられる。図６では、第一の４ポート自動流路切換機構２２ａによって、水分凝縮ユニット１２ａから温度スイング吸着ユニット１４ａの後述する吸着剤部１８ａへの流路が開とされ、水分凝縮ユニット１２ａから後述する吸着剤部１８ｂへの流路は閉とされる。
【００４０】
温度スイング吸着ユニット１４ａは、２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂと、再生用空気供給部２０ａを備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。
【００４１】
吸着剤部１８ａ、１８ｂは、例えば合成ゼオライト、天然ゼオライト、シリカゲル又はアルミナ等を主成分として含む吸着剤を装着したものである。吸着剤は、例えばハニカム状、コルゲート状又はプリーツ状に加工したものが好ましい。
水分が凝縮除去された処理空気は、水分吸着工程用に供される吸着剤部１８ａに導入され、処理空気中の水分が吸着剤によって吸着、除去される。これにより、低露点空気が得られる。なお、水分吸着工程用に供される吸着剤部１８ａでは、実質的に断熱操作され、等エンタルピ過程が生起する。
【００４２】
なお、温度スイング吸着ユニット１４ａは、吸着剤を多層に設け、例えば、合成ゼオライト、天然ゼオライト等の吸着剤が装填される層と、チタン、ケイ素及び／又はジルコニウム又はバナジウムからなる二元系乃至三元系複合酸化物である固体酸性物質が装填される層と、疎水性ゼオライト又は活性炭装填される層で構成してもよい。
処理空気として取入れる空気中には、環境大気や人体や産業活動に伴って生起する薬剤使用に由来する塩基性、有機性、酸性の極めて多種類の分子状汚染物質がｐｐｍ〜ｐｐｂのオーダで混在している。したがって、ドライクリーンルーム、ドライクリーンブース、ドライクリーンミニエンバイロメントあるいはドライであってクリーンな雰囲気を必要とする製造装置内の作業空間には、分子状汚染物質が除去されており、且つ所定の低露点まで減湿された空気の大量供給が要請される。例えばリチウムイオン電池、有機薄膜型太陽電池等の製造ラインにおいては、ドライな雰囲気において塩基性の有機性溶媒を使用する精密塗布工程が存在するから、低露点且つ高純度に調整した大量の空気を供給する必要がある。
合成ゼオライト、天然ゼオライト等からなる吸着剤によって、処理空気中に含まれる、大きな分圧を有する水分が吸着、除去される。また、さらに、処理空気中に含まれる分子状汚染物質のうち、塩基性成分が固体酸性物質からなる吸着剤によって、及び有機性又は酸性成分が疎水性ゼオライト又は活性炭からなる吸着剤によって吸着、除去される。なお、分子状汚染物質のうちの塩基性成分としてはアンモニア、アミン類等が、有機性成分としてはトルエン、シンナ類等が、酸性成分としてはＮＯＸ、ＳＯＸ、有機酸類等が、それぞれ挙げられる。
従来、処理空気のこれら分子状汚染物質の捕集・除去はケミカルフィルタ（化学吸着フィルタ）によってなされている。ケミカルフィルタは布状フィルタ材に酸性薬剤、塩基性薬剤を含浸させたものや繊維状フィルタ材にイオン交換基を付加したものや布状フィルタ材にプリーツをつけて袋状に縫製してその袋の中にイオン交換樹脂あるいは活性炭を充填したものである。しかしながら、ケミカルフィルタには使用時間に限界があり、新品との交換作業が不可避であるため、ケミカルフィルタを交換するために、低露点空気発生装置の稼動を停止することが必要であり、また、このとき、％オーダに近い水分を含有する周囲環境の空気が低露点空気発生装置の内部に進入する可能性がある。さらにまた、ケミカルフィルタは本来付着水分を大量に保有していることに加えて、使用段階で酸と塩基の中和反応で水分が生成し水分発生源になる。これに対し、上記のように吸着剤を多層に設けることにより、ケミカルフィルタを用いることにより生じうる上記の問題を生じるおそれがない。
温度スイング吸着ユニット１４ａは、切り替え可能に設けられる２系列の吸着剤部をそれぞれ直列に複数段有する構成としてもよい。これにより、吸着剤部１８ａ、１８ｂに導入される冷却された低露点空気はさらに後段の吸着剤部を通過してより低露点となる。
【００４３】
吸着剤部１８ａから流出する低露点空気は吸着剤部１８ａと低露点空気供給ユニット１６ａを接続する空気ダクトに設けられる第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して低露点空気供給ユニット１６ａに導入される。なお、吸着剤部１８a、１８ｂの流出口には例えばガラスファイバ、金属ファイバ等の無機質ファイバを用いて作成される耐熱除塵フィルタを適宜設置することができる。
【００４４】
低露点空気供給ユニット１６ａは、低露点空気の上流側から順に、除塵フィルタ５３及び送風機４４を備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。また、加熱器４６の下流側に、さらに、レシーバータンク６０、圧縮機６２、冷却器４６及びアキュムレータータンク６４を備える。
【００４５】
低露点空気供給ユニット１６ａの、除塵フィルタ５３は例えば布状フィルタ材、繊維状フィルタ材、袋状フィルタ材に撥水処理を施した除塵フィルタ２４と同様構造のフィルタが適用でき、除塵フィルタ２４で除去しきれなかった塵埃や、除塵フィルタ２４以降の工程で発生しうる異物を除去する。
なお、除塵フィルタ２４を構成するフィルタ材は通常水分を吸着保有する材質であるため、所定の低露点の空気が供給可能となるまでに長時間を要することになる。それゆえ、低露点吸着材ユニット１６ａに設置される除塵フィルタ５３のフィルタ材は撥水性のものを用い、短時間で所定低露点空気の供給を可能とする。
塵埃を除去された低露点空気は、送風機４４によって例えば０．５〜３ｋＰａまで昇圧される。送風機４４は所定の昇圧能力を有する限り適宜の方式のものを用いることができる。
なお、除塵フィルタ５３の設置位置は送風機４４の上流側に限定されるものではなく、冷却器４６の上流側もしくは下流側に設置することができる。また、送風機４４の上流側に冷却器４６を設けてもよい。
【００４６】
送風機４４で昇圧された低露点空気はレシーバータンク６０に貯留される。レシーバータンク６０の容量は、例えば処理空気の処理流量が０．５〜１．５ｍ３／ｍｉｎ程度の場合において例えば０．５〜１．５ｍ３程度とすることができ、これにより、供給先の使用量の変動を吸収することができる。送風機４４で昇圧されている分、レシーバータンク６０の容量は小さくすることができる。又、吸着剤部１８ａを出た低露点空気は例えばＰＳＡ処理後の低露点空気に比べて極低圧（例えば大気圧）であり、これを送風機４４で適度に昇圧したものであるため、レシーバータンク６０の耐圧性を大きくする必要がない。
レシーバータンク６０に貯留される低露点空気の一部を再生用空気供給部２０ａの再生用空気として用い、後述する送風機３２に供給する。これにより、供給先の使用量の変動によって、発生する低露点空気が余る場合に、外部に放出し、又はより大容量のレシーバータンクを設けて貯留する等を行うことなく、余った低露点空気を有効に利用することができる。低露点空気は、再生用空気として好適である。また、低露点空気の一部を送風機２６の流入側に供給し、処理空気として循環使用してもよい。
レシーバータンク６０に貯留される低露点空気は、例えばオイルフリーコンプレッサー等の圧縮機６２により、供給先で求められる圧力である、例えば０．３〜０．７ＭＰａ（Ｇ）まで昇圧される。圧縮後の低露点空気は前述した冷却器２８と同様の構造の冷却器４６で温度調節され、さらに、アキュムレータータンク６４に貯留された後、供給先に供給される。なお、図６中、参照符号６６は、アキュムレータータンク６４から再生用空気への圧抜きラインを示す。
これにより、供給先の使用量の変動があっても、低露点空気を安定した圧力及び温度で供給することができる。このとき、温度センサや露点センサを用い、低露点空気の温度及び露点を把握するとともに、温度センサからの電気信号により冷却器４６を制御し、低露点空気の温度を調節してもよい。
温度及び圧力を調整された低露点空気は矢印２で示す供給先、例えばドライルームに供給される。
【００４７】
再生用空気供給部２０ａは、レシーバータンク６０に貯留される低露点空気の一部が再生用空気として導入される上流側から順に、送風機３２、冷却器５２、予熱器３４及び加熱器３６を備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。
【００４８】
再生用空気は送風機３２によって昇圧され、予熱器３４に供給される。
予熱器３４は、例えば多管式熱交換器や積層型熱交換器で構成される。予熱器３４には、吸着剤部１８ｂから排出される例えば１２０〜２００℃程度の温度の高い空気が第一の４ポート自動流路切換機構２２ａを介して導入され、この温度の高い空気によって、例えば常温の再生用空気が、間接的に、例えば１００〜１５０℃の温度まで予熱される。なお、図６中、矢印３は、先に説明したように、温度の高い空気の排出口を示す。
予熱された再生用空気は加熱器３６に導入され、例えばオイルヒータ等の適宜の加熱源によって例えば１７０〜２５０℃の温度に加熱される。
加熱器３６を流出する、加熱された再生用空気は、第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して吸着剤部１８ｂに導入される。吸着剤部１８ｂの水分を吸着した吸着剤は再生用空気によって脱着され、再生される。
再生した吸着剤部１８ｂは、低温、低湿度の低露点空気を使用した再生用空気で冷却され、吸着処理工程用に供される。このとき、再生用空気をさらに冷却器５２で冷却した後、予熱器３４及び加熱器３６をバイパスして吸着剤部１８ｂに導入する。
上記の再生用空気の加熱と冷却の切り替えは２ポート電磁弁２１で行われる。このため、再生用空気の加熱と冷却の切り替えを迅速に短時間で行うことができる。
【００４９】
再生用空気はｐｐｂオーダ以下の濃度の微量の分子状汚染物質を含むが、再生用空気は高温に加熱して水分の脱離に用いるから、分子状汚染物質の吸着平衡分圧は常温時の吸着平衡分圧より格段に低く、このため、分子状汚染物質が吸着剤部１８ｂを汚染するおそれは小さい。又、例えば供給空気と再生空気の流量比が１：１のとき、２００〜２５０℃に加熱することによって熱膨張する再生用空気の体積流量は常温の供給空気のそれの１．６〜１．８倍となり、吸着した分子状汚染物質及び水分の脱離に必要な熱エネルギが再生用空気に与えられ、また、吸着剤中を流れる再生用空気は充分な流速をもつことができる。
なお、例えば、温度センサを用いて再生用空気の温度を把握するとともに、温度センサＳからの電気信号で加熱器３６を制御し、加熱器３６を流出する再生用空気の温度を調節してもよい。
【００５０】
温度スイング吸着ユニット１４ａ及び低露点空気供給ユニット１６ａを構成する空気ダクト及び各機器は、低露点空気が接触する金属表面を水分が付着し難い表面加工、例えばフッ素樹脂コーティング加工しておくと、機器内面、各ダクトの内面に吸着する水分を格段に減少させることができて好ましい。
【００５１】
前記したように、半導体製造における露光工程装置、マスク製作工程装置、レチクルストッカ、レチクルスミフポット（ＲＳＰ）及び搬送キャリア（ＦＯＵＰ）への供給に従来のＰＳＡ方式乃至ＰＴＳＡ方式や吸着ロータ方式の低露点空気発生装置を用いる場合、大量のエネルギを消費する。これに対して、低露点空気発生装置１０ａは、常温・常圧の空気を、第一の４ポート自動流路切換機構２２ａ及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して温度スイング吸着処理した後、除塵フィルタ５３を流下して送風機４４で昇圧してレシーバタンク６０に送入し、レシーバタンク６０から供給先が必要とする空気量だけ圧縮機６２を用いて供給左記が必要とする圧力まで昇圧し、さらに冷却器４６で温度調整を行い、アキュムレータ６４に送入した後、供給するようにしたため、安価でエネルギ消費量の少ない低露点空気等を供給することができる。
【００５２】
以上説明した低露点空気発生装置１０ａによれば、低露点空気発生装置１０の作用効果をより好適に得ることができる。また、特に、圧縮機６２による昇圧前の温度スイング吸着後の空気の一部を再生用空気として再生用空気供給部に供給する再生用空気供給ラインを有するため、供給先の使用量の変動によって、発生する低露点空気が余剰となる場合に、余剰の低露点空気を外部に放出し、又はより大容量のレシーバータンクを設けて貯留する等を行うことなく、有効に利用することができる。
なお、余剰の低露点空気を再生用空気として再生用空気供給部に供給するかわりに、水分凝縮ユニットに循環する循環ラインを設け、例えば、送風機２６に供給してもよい。これにより、余剰の低露点空気をより有効に利用することができる。この場合、吸着剤部を出る低露点空気の一部を再生用空気として再生用空気供給部に供給すると、好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１０ａ 低露点空気発生装置
１１ 薄板状断熱材
１２、１２ａ 水分凝縮ユニット
１４、１４ａ 温度スイング吸着ユニット
１６、１６ａ 低露点空気供給ユニット
１８ａ、１８ｂ 吸着剤部
１９ａ〜１９ｄ スプリング
２０、２０ａ 再生用空気供給部
２１ ２ポート電磁弁
２２ａ 第一の４ポート自動流路切換機構
２２ｂ 第二の４ポート自動流路切換機構
２３ａ〜２３ｄ ３ポート電磁弁
２４、５３ 除塵フィルタ
２５ａ〜２５ｄ 駆動部
２６、３２、４４ 送風機
２７ａ〜２７ｄ 筺体部
２８ 凝縮器
２９ａ〜２９ｄ 移動コア
３０ａ〜３０ｄ コイル
３０ａ１〜３０ｄ１ 上部コイル
３０ａ２〜３０ｄ２ 下部コイル
３１ａ〜３１ｄ 固定コア
３３ａ〜３３ｄ 永久磁石
３４ 予熱器
３５ａ〜３５ｄ 上室
３６、５５ 加熱器
３７ａ〜３７ｄ 下室
３８ａ〜３８ｄ スプリングホルダ
３９ａ〜３９ｄ 弁座
４０ａ〜４０ｄ コイルフレーム
４１ａ〜４１ｄ 弁体
４１ａ１〜４１ｄ１ 上部弁体
４１ａ２〜４１ｄ２ 下部弁体
４２ａ〜４２ｄ キャップ
４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７ｄ ポート部
４６、５２ 冷却器
４８ 突起状シール体
４９ 断熱材
５１ 固定ナット
５７ａ〜５７ｄ パイプ
６０ レシーバータンク
６２ 圧縮機
６４ アキュムレータータンク
６６ 圧抜きライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低露点空気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
−３０〜−８０℃程度の低露点の空気や−８０〜−１２０℃程度の超低露点の空気が、リチウムイオン電池製造、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ及び有機薄膜型太陽電池製造、並びにＶＬＳＩの製造等において使用されている。
【０００３】
低露点空気の製造装置・供給方式としては深冷分離・調合方式、ＰＳＡ（圧力スイング吸着）装置及び吸着ロータ式装置が知られている。一方、超低露点空気の製造装置としては、これらの各装置のうち、製造コストの観点から吸着ロータ式装置が好適に用いられている。
【０００４】
深冷分離・調合方式は、例えば、大気を除塵した後、３．５〜５．１ＭＰａに圧縮して、断熱膨張操作によって−１９１℃まで深冷して液体空気を得、これを精分留して液体窒素と液体酸素にした後、さらに、それぞれを気化させてから、窒素ガス対酸素ガスの体積比で約４対1の割合に調合して、１５．２ＭＰａ（Ｇ）に再圧縮して高圧容器に充填して、超低露点で且つクリーンな擬似空気を得る方式である。
しかしながら、深冷分離・調合方式は、高価な高圧ガス製造設備を必要とするとともに二度に亘る圧縮仕事に多大なエネルギを必要とする。このため、深冷分離・調合方式は、空気の消費量が例えば５Ｌ／ｍｉｎ未満程度の少量で済む、例えば、半導体分野においてはマスク製作工程や露光工程の製造装置等の極めて限定された場所で使用される。
【０００５】
ＰＳＡ装置は、吸着剤を収容した吸着容器内に処理空気を通す処理工程と、再生空気を通す再生工程とを交互に行い、圧力スイング吸着により低露点空気を得る装置である。この場合、実際には処理空気は前処理である圧縮除湿及び冷却除湿を行った後にＰＳＡ装置に流入させている。
しかしながら、ＰＳＡ装置は、耐圧性能を必要とする設備であるため、設備投資額が大きいのみならず法規制により処理空気量の大きい装置の設置場所は制約を受ける。又、大気圧下の空気を圧縮するため、エネルギ消費量が莫大である。また、空気の臨界圧力３．５ＭＰａ以下で操作されるＰＳＡ装置で製造された減湿空気は液化空気の状態を経由していないため、水分が液化空気を経由したものより多く残留すると想定され、超低露点の空気とならない。特に、エネルギ消費量低減の観点から操作圧力を０．１ＭＰａ以下とすると、−３０℃以下の低露点空気を得るのは困難である。
なお、ＰＳＡ装置に関連して、圧力スイングと温度スイングを組み合わせたＴＰＳＡ装置があるが、この装置においてもエネルギ消費量が莫大である事情はＰＳＡ装置の場合と大差ない。
【０００６】
これに対して、吸着ロータ式装置は、低露点や超低露点の空気を発生することができる実用装置である。吸着ロータ式装置は、常圧下で空気を処理するため、深冷分離・調合方式やＰＳＡ（圧力スイング吸着）装置に比べて大量の空気を得ることができ、また、エネルギ消費量も比較的少なく、設備費用も安価である。
吸着ロータ式装置は、回転自在なロータ内に処理空気を通過させて、処理空気を減湿させる装置である。ロータは、吸着剤をハニカム状に形成したものが用いられる。
【０００７】
例えば、連続的に減湿された空気が製造できるようにロータを３段設けた減湿装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この減湿装置において、各段ロータは減湿区域、再生区域、パージ区域に区分されており、各区域は、それぞれ、仕切り両端面チャンバを介して、減湿用通気路、再生用通気路及びパージ用通気路に接続される。各段ロータの上流側減湿用通気路には冷却器が配置され、又、必要に応じてパージ用通気路にも冷却器が配置される。再生用通気路には加熱器が配置される。各段ロータの前後に送風機（ファン）が減湿用通気路及び再生用通気路に計6基設置される。
【０００９】
減湿用通気路、再生用通気路及びパージ用通気路の各通気路への空気の配分は、各通気路に設置された多数のダンパ式自動弁の開度によって調整される。減湿用空気の流れ方向と、再生用空気及びパージ用空気の流れ方向は向流となっている。したがって、減湿区域、再生区域及びパージ区域の各区域を通過する空気には各ロータの両端面と両端面チャンバの接続箇所において圧力差や流量差による他の区域からの混入が構造上避けられない。それゆえ、ロータの端面と両端面チャンバの圧力調整及び流量調整をダンパ式自動弁によって精緻に行うだけでなく、除湿用通気路とパージ用通気路の分岐点、パージ用通気路と再生用通気路の合流点を多くの箇所に設ける必要がある。
【００１０】
加えて、所定流量の所望低露点の空気を安定確実に発生させるには、多くのエネルギ損失を生じる。
まず、ダンパ式自動弁によって各通気路に送気する空気の圧力及び／又は流量の調整を行うと、必然的に圧力損失を発生させることになり、それに見合うエネルギ損失は回避できない。
また、減湿区域、再生区域、パージ区域の各々断面積と断面形状が異なる各段ロータの両端面チャンバと接続する減湿用通気路、再生用通気路及びパージ用通気路は断面積拡大と断面積縮小が存在するため、発生する圧力損失に見合うエネルギ損失も避けられない。
また、各通気路と各区域に通気される空気の流量は、それぞれ相異しているだけでなく、大略、減湿区域＜再生区域＜パージ区域の順に増加しており、逆に区域の面積は、減湿区域＞再生区域＞パージ区域の順に減少しているため、各区域と各段ロータとその両端面チャンバの各通気路全体の損失は、減湿区域＜再生区域＜パージ区域の順に増大することになる。すなわち、減湿区域に比べて、再生区域及びパージ区域で大きな圧力損失を生じる。
【００１１】
吸着ロータ式装置は、常圧下で空気を処理するため、処理空気量が例えば１０〜２，５００ｍ３／ｍｉｎ程度の減湿に適している。しかしながら、２ｍ３／ｍｉｎ以下の処理量の空気を減湿する場合、吸着ロータ径は流量に合わせて縮小可能であるが、ハニカム構造体のセル寸法の縮小化及びセルのリブやハニカム外周枠部分の肉厚の薄肉化はハニカム成形技術及びハニカム構造体の強度確保の両面から極めて困難である。
つまり、処理空気量が２ｍ３／ｍｉｎ以下の場合、吸着ロータ径は縮小できても、ハニカム構造体のセルの寸法は処理空気量が１０〜２，５００ｍ３／ｍｉｎのときとほぼ同様である。これに回転軸の取り付け部分が占める面積を加えると、減湿用、再生用及びパージ用各通気路の有効な吸着剤断面積はロータ径の減少とともに減少する。このためか、吸着ロータ式装置では処理空気量が１ｍ３／ｍｉｎ以下のものは実用化されていない。
【００１２】
加えて、半導体製造において、低露点空気（ドライエア）乃至清浄化低露点空気（クリーンドライエア）を必要とする露光工程装置、マスク製作工程装置、レチクルストッカ、レチクルスミフポット（ＲＳＰ）及び搬送キャリア（ＦＯＵＰ）は、狭隘な管路や空間を有するため、常圧のままでは低露点空気等を供給することが困難であるという根本的な問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１８８２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
解決しようとする問題点は、従来のＰＳＡ方式乃至ＰＴＳＡ方式や吸着ロータ方式の低露点空気発生装置は低露点空気を発生する際のエネルギ消費量が大きい点である。また、吸着ロータ方式の低露点空気発生装置は、半導体製造における、露光工程装置、マスク製作工程装置、レチクルストッカ、レチクルスミフポット（ＲＳＰ）及び搬送キャリア（ＦＯＵＰ）への低露点空気の供給が困難である点である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る低露点空気発生装置は、処理空気中の水分を凝縮除去する水分凝縮ユニットと、水分を凝縮除去された空気を温度スイング吸着する温度スイング吸着ユニットと、温度スイング吸着後の空気を昇圧した後、温度調整して供給する低露点空気供給ユニットを備え、
該温度スイング吸着ユニットは、処理空気の流入流路を切り替え可能に設けられる水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部を有するとともに、水分脱着工程用に供する吸着剤部に再生用空気を供給する再生用空気供給部を有し、
該水分凝縮ユニット、該２系列の吸着剤部、該再生用空気供給部及び該低露点空気供給ユニットの間の流路を切り替える２つの４ポート自動流路切換機構を有し、該２つの４ポート自動流路切換機構は、それぞれ、３ポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され全体として４ポートを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る低露点空気発生装置は、好ましくは、前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を再生用空気として該再生用空気供給部に供給する再生用空気供給ラインを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る低露点空気発生装置は、好ましくは、前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を前記水分凝縮ユニットに循環する循環ラインを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る低露点空気発生装置は、好ましくは、前記低露点空気供給ユニットが、供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気を貯留するレシーバータンクを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る低露点空気発生装置は、処理空気中の水分を凝縮除去する水分凝縮ユニットと、水分を凝縮除去された空気を温度スイング吸着する温度スイング吸着ユニットと、温度スイング吸着後の空気を昇圧した後、温度調整して供給する低露点空気供給ユニットを備え、温度スイング吸着ユニットは、処理空気の流入流路を切り替え可能に設けられる水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部を有するとともに、水分脱着工程用に供する吸着剤部に再生用空気を供給する再生用空気供給部を有し、水分凝縮ユニット、２系列の吸着剤部、再生用空気供給部及び低露点空気供給ユニットの間の流路を切り替える２つの４ポート自動流路切換機構を有し、２つの４ポート自動流路切換機構は、それぞれ、３ポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され全体として４ポートを有するため、深冷分離・調合方式、ＰＳＡ装置及び吸着ロータ式装置等の従来の装置に比べてエネルギ消費量が少なく、また、流路の切り替えに複雑な配管系や多数の切り替え弁を必要とすることなく、特に少量の処理空気の流路を良好に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本実施の形態例に係る低露点空気発生装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図３中、線ＩＩ−ＩＩで破断して示す４ポート自動流路切換機構の断面図である。
【図３】図３は４ポート自動流路切換機構の平面図である。
【図４】図４は図３とは異なる態様の４ポート自動流路切換機構の平面図である。
【図５】図５は吸着ロータ式装置の場合の脱湿挙動を説明するための湿度図である。
【図６】図６は本実施の形態例に係る低露点空気発生装置の好適な態様の低露点空気発生装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態例に係る低露点空気発生装置について、図１を参照して説明する。図１中、各機器間をつなぐ各線は空気ダクト及びその中の空気の流れを示し、そのうち、実線は処理空気又は低露点空気の流れを、破線は再生用空気の流れを、それぞれ示す。なお、各機器及び空気ダクトは、適宜断熱材で覆われる。これらは、図６についても同様である。
図１に示す低露点空気発生装置１０は、水分凝縮ユニット１２と、温度スイング吸着ユニット１４と、低露点空気供給ユニット１６を備える。
【００２３】
低露点空気発生装置１０に導入される処理空気（図１中、矢印Ａで示す。）は、常温・常圧の外気を好適に用いることができる。ただし、これに限定するものではなく、例えば、供給先で使用した後の低露点空気を回収、リサイクルする循環空気であってもよい。
水分凝縮ユニット１２は水分凝縮除去機構を備え、処理空気を除湿する。水分凝縮除去機構は、冷却によって空気中の水分を凝縮し、除去する機構を用いることが好ましいが、これに限らず、例えば圧縮によって空気中の水分を凝縮し、除去する等の他の機構を排除するものではない。
【００２４】
温度スイング吸着ユニット１４は、２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂを有する。吸着剤部１８ａ、１８ｂには適宜の水分吸着剤が装填される。２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂは、ひとつの系列が水分吸着工程用の吸着剤部（図１では吸着剤部１８ａ）であり、他のひとつの系列が水分脱着工程用の吸着剤部（図１では吸着剤部１８ｂ）である。２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂは、水分吸着工程用と水分脱着工程用を切り替え可能に設けられる。
また、温度スイング吸着ユニット１４は、再生用空気供給部２０を有する。再生用空気供給部２０に供給する空気（図１中、矢印Ｂで示す。）は、特に限定するものではなく、外気であってもよく、また、水分吸着工程用に供する吸着剤部１８ａから流出する温度スイング吸着後の空気の一部であってもよく、また、低露点空気供給ユニット１６の昇圧前の温度スイング吸着後の空気の一部であってもよい。これにより、吸着剤部に吸着された水分を脱着し、再生された吸着剤部が水分吸着工程用に供される。
【００２５】
低露点空気供給ユニット１６は、昇圧機構と温度調整機構を備え、温度スイング吸着後の空気の圧力を供給に必要な圧力に昇圧した後、空気の温度を調整して供給先に供給する。温度調整機構は、空気を冷却する冷却機構を好適に用いることができるが、これに限らず加熱機構を用いてもよく、また、加熱及び冷却双方を必要に応じて行う加熱・冷却機構を用いてもよい。また、昇圧機構は、例えばオイルフリーコンプレッサー等の適宜の圧縮機を用いることができる。
【００２６】
低露点空気発生装置１０は、接続される各ユニット間を流通する空気の流路を切り替える第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂを有する。
第一の４ポート自動流路切換機構２２ａは、冷却除湿ユニット１２、水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂ並びに再生用空気供給部２０の間の流路を切り替える。第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂは、水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂ、再生用空気供給部２０並びに低露点空気供給ユニット１６の間の流路を切り替える。
第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、それぞれ、３つのポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され、全体として、空気や再生用空気等の流入口又は流出口となる４ポートを有するものである。
第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂの詳細は後述する。
【００２７】
低露点空気発生装置１０を用いた低露点空気の供給方法は、以下のとおりである。
適宜の吸引・送風機構によって処理空気が水分凝縮ユニット１２に導入される。水分凝縮ユニット１２に導入された処理空気は、水分凝縮除去機構として例えば適宜の冷却機構を用い、温度５℃に冷却され、例えば温度５℃の飽和水分まで除湿される。
水分を凝縮除去された空気は例えば第一の４ポート自動流路切換機構２２ａを介して温度スイング吸着ユニット１４の吸着剤部１８ａに導入される。吸着剤部１８ａに導入された、水分を凝縮除去された空気はさらに水分を吸着・除去され、低露点又は超低露点（以下、超低露点の場合を含めて単に低露点ということがある。）となる。
低露点空気は第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して低露点空気供給ユニット１６に導入される。低露点空気供給ユニット１６に導入された低露点空気は昇圧されるとともに、さらに供給先が求める温度条件に一致するように温度調整されて供給先に供給される。
再生用空気供給部２０において、先に水分吸着工程用に供されて水分吸着能力が低下した吸着剤部１８ｂは、外部空気等の再生用空気の流入によって水分が脱着され、水分吸着能力を回復（再生）する。吸着剤部１８ａの水分吸着能力の低下と吸着剤部１８ｂの水分吸着能力の回復をバランスよく進行させ、所定時間経過後、第一及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂが切り替えられて、吸着剤部１８ｂが水分吸着工程用に供され、吸着剤部１８ａが水分脱着工程用に供される。
【００２８】
ここで、４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂについて、４ポート自動流路切換機構２２ａを例にとり、図２〜図４を参照してさらに説明する。図２は、図３中、線ＩＩ−ＩＩで破断して示す４ポート自動流路切換機構２２ａの断面図であり、図３及び図４は、相互に異なる作動状態を説明するための４ポート自動流路切換機構２２ａの平面図である。
４ポート自動流路切換機構２２ａは、上記したように、３ポート電磁弁２３ａ〜２３ｄ（以下、単に電磁弁という。）３個で構成される。電磁弁２３ａ〜２３ｄは、それぞれ駆動部２５ａ〜２５ｄ及び筺体部２７ａ〜２７ｄで構成される。なお、図２〜図４において、図面表示の都合上、４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄの各部及びその参照符号の一部を図示していない。
【００２９】
まず、電磁弁２３ａ〜２３ｄの構造及び作用について説明する。
駆動部２５ａ〜２５ｄは、コイルフレーム４０ａ〜４０ｄの中に、コイル３０ａ〜３０ｄ、固定コア３１ａ〜３１ｄ、移動コア（可動鉄片）２９ａ〜２９ｄ、上下動する移動コア２９ａ〜２９ｄをガイドするパイプ５７ａ〜５７ｄ及び永久磁石３３ａ〜３３ｄを有する。コイル３０ａ〜３０ｄは上部コイル３０ａ１〜３０ｄ１及び下部コイル３０ａ２〜３０ｄ２で構成される。移動コア２９ａ〜２９ｄの下端には例えばセラミックファイバーペーパーからなる薄板状断熱材１１が設けられる。
移動コア２９ａ〜２９ｄが挿通する駆動部２５ａ〜２５ｄ及び筺体部２７ａ〜２７ｄの連通部（図２中、矢印Ｘ１で示す。）は、適宜のシール構造でシールされる。移動コア２９ａ〜２９ｄの下部には両端が連通部Ｘ１に下垂して設けられるスプリングホルダー３８ａ〜３８ｄ及び移動コア２９ａ〜２９ｄに巻回されるスプリング１９ａ〜１９ｄが設けられる。移動コア２９ａ〜２９ｄの下端に弁体４１ａ〜４１ｄが設けられる。
弁体４１ａ〜４１ｄは、上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１及び下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２に二分割され、中心部に取り付けるスプリング１９ａ〜１９ｄ、スプリングホルダー３８ａ〜３８ｄ及び移動コア２９ａ〜２９ｄ下部を除く上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１は球体の一部を薄く切り取った形状の成形加工体であり、下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２も中心部に取り付けるキャップ４２ａ〜４２ｄ、移動コア２９ａ〜２９ｄを下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２に固定する固定ナット５１を除いた形状は上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１と同様である。上部弁体４１ａ１〜４１ｄ１及び下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２は、薄板状断熱材１１を挟んで一体的に組み立てられる。下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２の外周部分には、弁座３９ａ〜３９ｄに線接触でシールする突起状シール体４８が設けられる。
筺体部２７ａ〜２７ｄは、断熱材４９で覆われ、例えば直方体状に形成される。筺体部２７ａ〜２７ｄは、それぞれ上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄの２室で構成される。筺体部２７ａ〜２７ｄは、上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄの連通部（図２中、矢印Ｘ２で示す。）に弁座３９ａ〜３９ｄが設けられる。
【００３０】
電磁弁２３ａ〜２３ｄの上部コイル３０ａ１〜３０ｄ１に通電すると、固定コア３１ａ〜３１ｄに発生する電磁力によって移動コア２９ａ〜２９ｄが下動し、弁体４１ａ〜４１ｄが弁座３９ａ〜３９ｄを閉止することで、上室３５ａ〜３５ｄと下室３７ａ〜３７ｄの間の流体の流通が遮断される。一方、下部コイル３０ａ２〜３０ｄ２に通電すると、固定コア３１ａ〜３１ｄに発生する電磁力によって移動コア２９ａ〜２９ｄが上動し、弁体４１ａ〜４１ｄが弁座３９ａ〜３９ｄから離れることで、上室３５ａ〜３５ｄと下室３７ａ〜３７ｄの間が連通される。上動する移動コア２９ａ〜２９ｄは、凸状の頂部端面が固定コア３１ａ〜３１ｄの凹状の下端面に当接して停止する。停止した移動コア２９ａ〜２９ｄは永久磁石３３ａ〜３３ｄによって保持される。
移動コア２９ａ〜２９ｄ下動時、弁体４１ａ〜４１ｄが弁座３９ａ〜３９ｄを閉塞するとともに、さらに下部弁体４１ａ２〜４１ｄ２の突起状シール体４８が弁座３９ａ〜３９ｄの上面に当接することにより、上室３５ａ〜３５ｄと下室３７ａ〜３７ｄの間のより確実な遮断が可能となる。これにより、上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄにそれぞれ流入する、温度及び水分量が相違する空気、例えば低露点空気と再生用空気の混入が遮断でき、また高温側から低温側への熱移動を最小に抑制できる。
電磁弁２３ａ〜２３ｄは電動弁に比べて速い応答速度でＯＮ−ＯＦＦ動作する。また、電磁弁２３ａ〜２３ｄはバタフライ弁等の仕切り弁に比べて高いシール性を有する。
【００３１】
つぎに、上記した４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄを備える４ポート自動流路切換機構２２ａの構造及び作用について説明する。
電磁弁２３ａ〜２３ｄの筺体部２７ａ〜２７ｄには、上室３５ａ〜３５ｄ及び下室３７ａ〜３７ｄに、それぞれ合計３つの流体の出入り口となるポート部４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７ｄが設けられる。これらの各ポート部４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７ｄは、４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄを組み合わせて一体化したときに図３及び図４に示すような接続構造となるように、それぞれの電磁弁２３ａ〜２３ｄごとに異なる室及び壁位置に設けられる。
すなわち、電磁弁２３ａについては、２つのポート部４３ａ、４５ａは筺体部２７ａの下室３７ａの直交する壁位置に設けられ、ポート部４７ａは上室３５ａのポート部４３ａと斜め上方の対向する壁位置に設けられる。ポート部４３ａは４ポート自動流路切換機構２２ａのひとつの開放端（流出・流入口）となる。電磁弁２３ｂについては、下室３７ｂの下室３７ａと向き合う壁位置にポート部４３ｂが設けられポート部４５ａと接続されるとともに、上室３５ｂの直交する壁位置にポート部４５ｂ、４７ｂが設けられる。ポート部４５ｂは４ポート自動流路切換機構２２ａの他のひとつの開放端となる。電磁弁２３ｃについては、上室３５ｃの上室３５ｂと向き合う壁位置にポート部４３ｃが設けられポート部４７ｂと接続されるとともに、下室３７ｃの直交する壁位置にポート部４５ｃ、４７ｃが設けられる。ポート部４５ｃは４ポート自動流路切換機構２２ａの他のひとつの開放端となる。電磁弁２３ｄについては、下室３７ｄの下室３７ｃと向き合う壁位置にポート部４３ｄが設けられポート部４７ｃと接続されるとともに、上室３５ｄの上室３５ａと対向する壁位置及びこれと直行する位置に、それぞれポート部４５ｄ、４７ｄが設けられる。ポート部４５ｄはポート部４７ａと接続される。ポート部４７ｄは４ポート自動流路切換機構２２ａの他のひとつの開放端となる。
【００３２】
図３は、４ポート自動流路切換機構２２ａの電磁弁２３ａ、２３ｃを開とし、電磁弁２３ｂ、２３ｄを閉とした状態を示す。なお、４ポート自動流路切換機構２２ａの作用の理解の便宜のために、図３及び図４において、各ポート部について上室に配置されるものに２Ｆ、下室に配置されるものに１Ｆの符号をそれぞれ付し、また、各電磁弁について開の状態のものにＯ、閉の状態のものにＳの符号をそれぞれ付す。ちなみに、図１及びその他の例の説明図において、４ポート自動流路切換機構２２ａの４つの電磁弁について、開の状態のものを○、閉の状態のものを●で示す。
下室３７ａのポート部４３ａから流入した流体は、電磁弁２３ａが開であるため、上室３５ａに流入し、ポート部４７ａ、４５ｄを介して電磁弁２３ｄの上室３５ｄに流入する。なお、電磁弁２３ｂは閉の状態であるため、下室３７ａと下室３７ｂがポート部４５ａ、４３ｂを介して連通状態であっても、下室３７ｂの流体と上室３５ｂの流体は完全に遮断され、両室の流体が混合することはない。電磁弁２３ｄの上室３５ｄに流入した流体は、電磁弁２３ｄが閉であるため、上室３５ｄのポート部２７ｄから流出する。
一方、電磁弁２３ｂの上室３５ｂのポート部４５ｂから流入した流体は、電磁弁２３ｂが閉であるため、上室３５ｂのポート部４７ｂ及び上室３５ｃのポート部４３ｃを介して電磁弁２３ｃの上室３５ｃに流入する。上室３５ｃに流入した流体は、電磁弁２３ｃが開であるため、下室３７ｃに流入し、ポート部４５ｃから流体が流出する。なお、電磁弁２３ｄは閉の状態であるため、下室３７ｃと下室３７ｄがポート部４７ｃ、４３ｄを介して連通状態であっても、下室３７ｄの流体と上室３５ｄの流体は完全に遮断され、両室の流体が混合することはない。
一方、図４に示すように、４ポート自動流路切換機構２２ａの電磁弁２３ａ、２３ｃを閉とし、電磁弁２３ｂ、２３ｄを開とすると、電磁弁２３ａのポート部４３ａから流入する流体は電磁弁２３ｂのポート部４５ｂから流出し、電磁弁２３ｄのポート部４７ｄから流入する流体は電磁弁２３ｃのポート部４５ｃから流出し、両流体は４ポート自動流路切換機構２２ａの内部で混合を生じることがない。
【００３３】
以上説明したように、４つの電磁弁２３ａ〜２３ｄを組み合わせて一体化した４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、吸着工程ラインと脱着工程ラインの２流路を切り替えて同時処理できる。
ちなみに、吸着剤部１８ａが水分吸着工程用に供される図１と対照して説明すると、図３に示す４ポート自動流路切換機構２２ａにおいて、水分凝縮ユニット１２から流出する処理空気は、図３中、ポート部４３ａから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、図３中、ポート部４７ｄから流出し、吸着剤部１８ａに流入する。一方、吸着剤部１８ｂから流出する再生用空気の排ガスは、図３中、ポート部４５ｂから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、ポート部４５ｃから流出して外部に放出され、又は例えば熱源として再生用空気供給部２０に流入する。
吸着剤部が切り替えられて、吸着剤部１８ｂが水分吸着工程用に供される場合、図４に示す４ポート自動流路切換機構２２ａにおいて、水分凝縮ユニット１２から流出する処理空気は、図４中、ポート部４３ａから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、ポート部４５ｂから流出し、吸着剤部１８ｂに流入する。一方、吸着剤部１８ａから流出する再生用空気の排ガスは、図４中、４７ｄから４ポート自動流路切換機構２２ａに流入し、ポート部４５ｃから流出して外部に放出され、又は例えば熱源として再生用空気供給部２０に流入する。
４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂは、速い応答速度で流路切り替え動作し、また４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂ内部での異種流体の混合を防ぐ高いシール性を有する。
【００３４】
以上説明した本実施の形態例の低露点空気発生装置１０は、低露点空気を温度スイング吸着ユニット１４によって得るため、処理空気を過度に昇圧する必要がなく、低露点空気を発生する際のエネルギ消費量が少ない。また、水分凝縮ユニット１２及び低露点空気供給ユニット１６を備えるため、温度スイング吸着ユニット１４の水分吸着負荷が軽減され、さらには、温度スイング吸着ユニット１４とは独立して水分凝縮ユニット１２及び低露点空気供給ユニット１６によって空気の水分量や温度を調節することができるため、容易かつ確実に所望の低露点空気を得ることができる。
また、吸着ロータ式装置の場合、図５の吸着ロータ式装置の場合の脱湿挙動を説明するための湿度図に示すように、処理空気は理想的には等エンタルピ過程で推移し、例えば、比エンタルピがｉ1である流入口の点ａから等エンタルピ線上を点ｂに向かって実線で表した曲線上を変化し、目標露点である絶対湿度ｘ１となるはずである。しかし、実際には、吸着ロータの再生区域から減湿区域への顕熱移動が発生するため、流出口の比エンタルピがｉ2である点ｃに向かって破線で表した曲線上を変化し、絶対湿度はｘ2（＞ｘ１）となる。すなわち、処理後の空気の目標露点が上昇し、露点の制御が煩雑となる不具合がある。これに対して、本実施の形態例に係る低露点空気発生装置１０は、減湿区域及び再生区域に相当する２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂの間に顕熱移動は生じないため、処理空気を等エンタルピ過程で推移させることができ、低露点空気の露点の制御が容易である。
また、低露点空気発生装置１０は、電磁弁からなる２つの４ポート自動流路切換機構２２ａ、２２ｂを用いるため、例えば、２方弁等を多数組み合わせて切り替え操作を行う場合に比べて、複雑な配管系を必要とすることなく、あるいは、４ポートを備えた１つのバルブ内に設けた１つの板状弁の動作により切り替え操作を行う場合に比べて、シール不足によるバルブ内での異種流体相互の汚染をより確実に防止することができ、また、迅速、確実に流体の流路を切り替えることができ、装置の立ち上り調整や供給空気の条件変更操作に長時間を要することがない。低露点空気発生装置１０は、特に、例えば２ｍ３／ｍｉｎ以下の小流量の低露点空気を発生する装置として好適である。
【００３５】
ここで、本実施の形態例に係る低露点空気発生装置１０の好適な態様について、図６を参照して装置の構成及び作用を説明する。
【００３６】
図６に示す低露点空気発生装置１０ａは、水分凝縮ユニット１２ａと、温度スイング吸着ユニット１４ａと、低露点空気供給ユニット１６ａを備える。なお、図６中、矢印１は処理空気取り入れ口を、矢印２は供給先（ユースポイント）へ供給する低露点空気供給口を、矢印３は後述する温度の高い空気の排出口を、それぞれ示す。
【００３７】
水分凝縮ユニット１２ａは、処理空気の上流側から順に、除塵フィルタ２４、送風機２６、凝縮器２８及び加熱器５５を備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。
【００３８】
除塵フィルタ２４は、例えばＨＥＰＡフィルタであり、処理空気中の塵埃を除去する。
送風機２６は、回転数制御方式の例えばターボ型送風機であり、処理空気を吸引し、例えば２〜５ｋＰａ程度の必要流動圧に昇圧するとともに例えば０．５〜１．５ｍ３／ｍｉｎ程度の範囲内の所定流量に調整する。
凝縮器２８は、冷凍機ユニットの冷媒蒸発器である。図示しない電子膨張弁によって冷媒蒸発圧力を操作して、処理空気を処理空気の露点と４．０℃の間の所定の温度に制御する。例えば、温度２１℃、関係湿度５０％の処理空気を凝縮器２８に流入させた場合、露点は１０．４℃であるから、処理空気を１０．４℃と４．０℃の間の温度、例えば５．０℃に制御する。処理空気の温度を４．０℃以下にすると、処理空気が凝縮器２８の伝熱管群中を貫流する間に、処理空気の水分が霜乃至氷となり、伝熱管に着霜乃至結氷して伝熱管群を閉塞して凝縮器２８の連続安定稼動を妨げるため、４．０℃が水分凝縮温度下限となる。
なお、吸着剤１８ａ、１８ｂに流入させる処理空気は、例えば、目標露点−７０℃の空気を得ようとする場合、例えば凝縮器２８の出口に高分解能（高感度、高精度）温湿度センサを設け、その電気信号で冷凍機ユニットの作動を制御して、例えば５．００±０．１０〜０．０１℃に、又、例えば加熱器５５の出口に高分解能（高感度、高精度）センサを設け、その電気信号で加熱器５５の作動を制御して、例えば７．００±０．１０〜０．０１℃に温度調整することができる。
加熱器５５は、例えばフィン付タイプの加熱器である。凝縮器１３を流出した処理空気中には不可避的にミストが含まれるため、加熱器５５を通過する処理空気を例えば７．００±０．１０〜０．０１℃に加熱することでミストを消滅することができる。
【００３９】
水分凝縮ユニット１２ａと温度スイング吸着ユニット１４ａを接続する空気ダクトの分岐点に第一の４ポート自動流路切換機構２２ａを備え、運転条件にしたがって、空気の流路が切り替えられる。図６では、第一の４ポート自動流路切換機構２２ａによって、水分凝縮ユニット１２ａから温度スイング吸着ユニット１４ａの後述する吸着剤部１８ａへの流路が開とされ、水分凝縮ユニット１２ａから後述する吸着剤部１８ｂへの流路は閉とされる。
【００４０】
温度スイング吸着ユニット１４ａは、２系列の吸着剤部１８ａ、１８ｂと、再生用空気供給部２０ａを備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。
【００４１】
吸着剤部１８ａ、１８ｂは、例えば合成ゼオライト、天然ゼオライト、シリカゲル又はアルミナ等を主成分として含む吸着剤を装着したものである。吸着剤は、例えばハニカム状、コルゲート状又はプリーツ状に加工したものが好ましい。
水分が凝縮除去された処理空気は、水分吸着工程用に供される吸着剤部１８ａに導入され、処理空気中の水分が吸着剤によって吸着、除去される。これにより、低露点空気が得られる。なお、水分吸着工程用に供される吸着剤部１８ａでは、実質的に断熱操作され、等エンタルピ過程が生起する。
【００４２】
なお、温度スイング吸着ユニット１４ａは、吸着剤を多層に設け、例えば、合成ゼオライト、天然ゼオライト等の吸着剤が装填される層と、チタン、ケイ素及び／又はジルコニウム又はバナジウムからなる二元系乃至三元系複合酸化物である固体酸性物質が装填される層と、疎水性ゼオライト又は活性炭装填される層で構成してもよい。
処理空気として取入れる空気中には、環境大気や人体や産業活動に伴って生起する薬剤使用に由来する塩基性、有機性、酸性の極めて多種類の分子状汚染物質がｐｐｍ〜ｐｐｂのオーダで混在している。したがって、ドライクリーンルーム、ドライクリーンブース、ドライクリーンミニエンバイロメントあるいはドライであってクリーンな雰囲気を必要とする製造装置内の作業空間には、分子状汚染物質が除去されており、且つ所定の低露点まで減湿された空気の大量供給が要請される。例えばリチウムイオン電池、有機薄膜型太陽電池等の製造ラインにおいては、ドライな雰囲気において塩基性の有機性溶媒を使用する精密塗布工程が存在するから、低露点且つ高純度に調整した大量の空気を供給する必要がある。
合成ゼオライト、天然ゼオライト等からなる吸着剤によって、処理空気中に含まれる、大きな分圧を有する水分が吸着、除去される。また、さらに、処理空気中に含まれる分子状汚染物質のうち、塩基性成分が固体酸性物質からなる吸着剤によって、及び有機性又は酸性成分が疎水性ゼオライト又は活性炭からなる吸着剤によって吸着、除去される。なお、分子状汚染物質のうちの塩基性成分としてはアンモニア、アミン類等が、有機性成分としてはトルエン、シンナ類等が、酸性成分としてはＮＯＸ、ＳＯＸ、有機酸類等が、それぞれ挙げられる。
従来、処理空気のこれら分子状汚染物質の捕集・除去はケミカルフィルタ（化学吸着フィルタ）によってなされている。ケミカルフィルタは布状フィルタ材に酸性薬剤、塩基性薬剤を含浸させたものや繊維状フィルタ材にイオン交換基を付加したものや布状フィルタ材にプリーツをつけて袋状に縫製してその袋の中にイオン交換樹脂あるいは活性炭を充填したものである。しかしながら、ケミカルフィルタには使用時間に限界があり、新品との交換作業が不可避であるため、ケミカルフィルタを交換するために、低露点空気発生装置の稼動を停止することが必要であり、また、このとき、％オーダに近い水分を含有する周囲環境の空気が低露点空気発生装置の内部に進入する可能性がある。さらにまた、ケミカルフィルタは本来付着水分を大量に保有していることに加えて、使用段階で酸と塩基の中和反応で水分が生成し水分発生源になる。これに対し、上記のように吸着剤を多層に設けることにより、ケミカルフィルタを用いることにより生じうる上記の問題を生じるおそれがない。
温度スイング吸着ユニット１４ａは、切り替え可能に設けられる２系列の吸着剤部をそれぞれ直列に複数段有する構成としてもよい。これにより、吸着剤部１８ａ、１８ｂに導入される冷却された低露点空気はさらに後段の吸着剤部を通過してより低露点となる。
【００４３】
吸着剤部１８ａから流出する低露点空気は吸着剤部１８ａと低露点空気供給ユニット１６ａを接続する空気ダクトに設けられる第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して低露点空気供給ユニット１６ａに導入される。なお、吸着剤部１８a、１８ｂの流出口には例えばガラスファイバ、金属ファイバ等の無機質ファイバを用いて作成される耐熱除塵フィルタを適宜設置することができる。
【００４４】
低露点空気供給ユニット１６ａは、低露点空気の上流側から順に、除塵フィルタ５３及び送風機４４を備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。また、加熱器４６の下流側に、さらに、レシーバータンク６０、圧縮機６２、冷却器４６及びアキュムレータータンク６４を備える。
【００４５】
低露点空気供給ユニット１６ａの、除塵フィルタ５３は例えば布状フィルタ材、繊維状フィルタ材、袋状フィルタ材に撥水処理を施した除塵フィルタ２４と同様構造のフィルタが適用でき、除塵フィルタ２４で除去しきれなかった塵埃や、除塵フィルタ２４以降の工程で発生しうる異物を除去する。
なお、除塵フィルタ２４を構成するフィルタ材は通常水分を吸着保有する材質であるため、所定の低露点の空気が供給可能となるまでに長時間を要することになる。それゆえ、低露点吸着材ユニット１６ａに設置される除塵フィルタ５３のフィルタ材は撥水性のものを用い、短時間で所定低露点空気の供給を可能とする。
塵埃を除去された低露点空気は、送風機４４によって例えば０．５〜３ｋＰａまで昇圧される。送風機４４は所定の昇圧能力を有する限り適宜の方式のものを用いることができる。
なお、除塵フィルタ５３の設置位置は送風機４４の上流側に限定されるものではなく、冷却器４６の上流側もしくは下流側に設置することができる。また、送風機４４の上流側に冷却器４６を設けてもよい。
【００４６】
送風機４４で昇圧された低露点空気はレシーバータンク６０に貯留される。レシーバータンク６０の容量は、例えば処理空気の処理流量が０．５〜１．５ｍ３／ｍｉｎ程度の場合において例えば０．５〜１．５ｍ３程度とすることができ、これにより、供給先の使用量の変動を吸収することができる。送風機４４で昇圧されている分、レシーバータンク６０の容量は小さくすることができる。又、吸着剤部１８ａを出た低露点空気は例えばＰＳＡ処理後の低露点空気に比べて極低圧（例えば大気圧）であり、これを送風機４４で適度に昇圧したものであるため、レシーバータンク６０の耐圧性を大きくする必要がない。
レシーバータンク６０に貯留される低露点空気の一部を再生用空気供給部２０ａの再生用空気として用い、後述する送風機３２に供給する。これにより、供給先の使用量の変動によって、発生する低露点空気が余る場合に、外部に放出し、又はより大容量のレシーバータンクを設けて貯留する等を行うことなく、余った低露点空気を有効に利用することができる。低露点空気は、再生用空気として好適である。また、低露点空気の一部を送風機２６の流入側に供給し、処理空気として循環使用してもよい。
レシーバータンク６０に貯留される低露点空気は、例えばオイルフリーコンプレッサー等の圧縮機６２により、供給先で求められる圧力である、例えば０．３〜０．７ＭＰａ（Ｇ）まで昇圧される。圧縮後の低露点空気は前述した冷却器２８と同様の構造の冷却器４６で温度調節され、さらに、アキュムレータータンク６４に貯留された後、供給先に供給される。なお、図６中、参照符号６６は、アキュムレータータンク６４から再生用空気への圧抜きラインを示す。
これにより、供給先の使用量の変動があっても、低露点空気を安定した圧力及び温度で供給することができる。このとき、温度センサや露点センサを用い、低露点空気の温度及び露点を把握するとともに、温度センサからの電気信号により冷却器４６を制御し、低露点空気の温度を調節してもよい。
温度及び圧力を調整された低露点空気は矢印２で示す供給先、例えばドライルームに供給される。
【００４７】
再生用空気供給部２０ａは、レシーバータンク６０に貯留される低露点空気の一部が再生用空気として導入される上流側から順に、送風機３２、冷却器５２、予熱器３４及び加熱器３６を備え、これらの機器は空気ダクトによって接続される。
【００４８】
再生用空気は送風機３２によって昇圧され、予熱器３４に供給される。
予熱器３４は、例えば多管式熱交換器や積層型熱交換器で構成される。予熱器３４には、吸着剤部１８ｂから排出される例えば１２０〜２００℃程度の温度の高い空気が第一の４ポート自動流路切換機構２２ａを介して導入され、この温度の高い空気によって、例えば常温の再生用空気が、間接的に、例えば１００〜１５０℃の温度まで予熱される。なお、図６中、矢印３は、先に説明したように、温度の高い空気の排出口を示す。
予熱された再生用空気は加熱器３６に導入され、例えばオイルヒータ等の適宜の加熱源によって例えば１７０〜２５０℃の温度に加熱される。
加熱器３６を流出する、加熱された再生用空気は、第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して吸着剤部１８ｂに導入される。吸着剤部１８ｂの水分を吸着した吸着剤は再生用空気によって脱着され、再生される。
再生した吸着剤部１８ｂは、低温、低湿度の低露点空気を使用した再生用空気で冷却され、吸着処理工程用に供される。このとき、再生用空気をさらに冷却器５２で冷却した後、予熱器３４及び加熱器３６をバイパスして吸着剤部１８ｂに導入する。
上記の再生用空気の加熱と冷却の切り替えは２ポート電磁弁２１で行われる。このため、再生用空気の加熱と冷却の切り替えを迅速に短時間で行うことができる。
【００４９】
再生用空気はｐｐｂオーダ以下の濃度の微量の分子状汚染物質を含むが、再生用空気は高温に加熱して水分の脱離に用いるから、分子状汚染物質の吸着平衡分圧は常温時の吸着平衡分圧より格段に低く、このため、分子状汚染物質が吸着剤部１８ｂを汚染するおそれは小さい。又、例えば供給空気と再生空気の流量比が１：１のとき、２００〜２５０℃に加熱することによって熱膨張する再生用空気の体積流量は常温の供給空気のそれの１．６〜１．８倍となり、吸着した分子状汚染物質及び水分の脱離に必要な熱エネルギが再生用空気に与えられ、また、吸着剤中を流れる再生用空気は充分な流速をもつことができる。
なお、例えば、温度センサを用いて再生用空気の温度を把握するとともに、温度センサＳからの電気信号で加熱器３６を制御し、加熱器３６を流出する再生用空気の温度を調節してもよい。
【００５０】
温度スイング吸着ユニット１４ａ及び低露点空気供給ユニット１６ａを構成する空気ダクト及び各機器は、低露点空気が接触する金属表面を水分が付着し難い表面加工、例えばフッ素樹脂コーティング加工しておくと、機器内面、各ダクトの内面に吸着する水分を格段に減少させることができて好ましい。
【００５１】
前記したように、半導体製造における露光工程装置、マスク製作工程装置、レチクルストッカ、レチクルスミフポット（ＲＳＰ）及び搬送キャリア（ＦＯＵＰ）への供給に従来のＰＳＡ方式乃至ＰＴＳＡ方式や吸着ロータ方式の低露点空気発生装置を用いる場合、大量のエネルギを消費する。これに対して、低露点空気発生装置１０ａは、常温・常圧の空気を、第一の４ポート自動流路切換機構２２ａ及び第二の４ポート自動流路切換機構２２ｂを介して温度スイング吸着処理した後、除塵フィルタ５３を流下して送風機４４で昇圧してレシーバタンク６０に送入し、レシーバタンク６０から供給先が必要とする空気量だけ圧縮機６２を用いて供給左記が必要とする圧力まで昇圧し、さらに冷却器４６で温度調整を行い、アキュムレータ６４に送入した後、供給するようにしたため、安価でエネルギ消費量の少ない低露点空気等を供給することができる。
【００５２】
以上説明した低露点空気発生装置１０ａによれば、低露点空気発生装置１０の作用効果をより好適に得ることができる。また、特に、圧縮機６２による昇圧前の温度スイング吸着後の空気の一部を再生用空気として再生用空気供給部に供給する再生用空気供給ラインを有するため、供給先の使用量の変動によって、発生する低露点空気が余剰となる場合に、余剰の低露点空気を外部に放出し、又はより大容量のレシーバータンクを設けて貯留する等を行うことなく、有効に利用することができる。
なお、余剰の低露点空気を再生用空気として再生用空気供給部に供給するかわりに、水分凝縮ユニットに循環する循環ラインを設け、例えば、送風機２６に供給してもよい。これにより、余剰の低露点空気をより有効に利用することができる。この場合、吸着剤部を出る低露点空気の一部を再生用空気として再生用空気供給部に供給すると、好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１０ａ 低露点空気発生装置
１１ 薄板状断熱材
１２、１２ａ 水分凝縮ユニット
１４、１４ａ 温度スイング吸着ユニット
１６、１６ａ 低露点空気供給ユニット
１８ａ、１８ｂ 吸着剤部
１９ａ〜１９ｄ スプリング
２０、２０ａ 再生用空気供給部
２１ ２ポート電磁弁
２２ａ 第一の４ポート自動流路切換機構
２２ｂ 第二の４ポート自動流路切換機構
２３ａ〜２３ｄ ３ポート電磁弁
２４、５３ 除塵フィルタ
２５ａ〜２５ｄ 駆動部
２６、３２、４４ 送風機
２７ａ〜２７ｄ 筺体部
２８ 凝縮器
２９ａ〜２９ｄ 移動コア
３０ａ〜３０ｄ コイル
３０ａ１〜３０ｄ１ 上部コイル
３０ａ２〜３０ｄ２ 下部コイル
３１ａ〜３１ｄ 固定コア
３３ａ〜３３ｄ 永久磁石
３４ 予熱器
３５ａ〜３５ｄ 上室
３６、５５ 加熱器
３７ａ〜３７ｄ 下室
３８ａ〜３８ｄ スプリングホルダ
３９ａ〜３９ｄ 弁座
４０ａ〜４０ｄ コイルフレーム
４１ａ〜４１ｄ 弁体
４１ａ１〜４１ｄ１ 上部弁体
４１ａ２〜４１ｄ２ 下部弁体
４２ａ〜４２ｄ キャップ
４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７ｄ ポート部
４６、５２ 冷却器
４８ 突起状シール体
４９ 断熱材
５１ 固定ナット
５７ａ〜５７ｄ パイプ
６０ レシーバータンク
６２ 圧縮機
６４ アキュムレータータンク
６６ 圧抜きライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理空気中の水分を凝縮除去する水分凝縮ユニットと、水分を凝縮除去された空気を温度スイング吸着する温度スイング吸着ユニットと、温度スイング吸着後の空気を昇圧した後、温度調整して供給する低露点空気供給ユニットを備え、
該温度スイング吸着ユニットは、処理空気の流入流路を切り替え可能に設けられる水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部を有するとともに、水分脱着工程用に供する吸着剤部に再生用空気を供給する再生用空気供給部を有し、
該水分凝縮ユニット、該２系列の吸着剤部、該再生用空気供給部及び該低露点空気供給ユニットの間の流路を切り替える２つの４ポート自動流路切換機構を有し、該２つの４ポート自動流路切換機構は、それぞれ、３ポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され全体として４ポートを有することを特徴とする低露点空気発生装置。
【請求項２】
前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を再生用空気として該再生用空気供給部に供給する再生用空気供給ラインを有することを特徴とする請求項１記載の低露点空気発生装置。
【請求項３】
前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を前記水分凝縮ユニットに循環する循環ラインを有することを特徴とする請求項１記載の低露点空気発生装置。
【請求項４】
前記低露点空気供給ユニットが、供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気を貯留するレシーバータンクを有することを特徴とする請求項２又は３記載の低露点空気発生装置。
【請求項１】
処理空気中の水分を凝縮除去する水分凝縮ユニットと、水分を凝縮除去された空気を温度スイング吸着する温度スイング吸着ユニットと、温度スイング吸着後の空気を昇圧した後、温度調整して供給する低露点空気供給ユニットを備え、
該温度スイング吸着ユニットは、処理空気の流入流路を切り替え可能に設けられる水分吸着工程用及び水分脱着工程用の２系列の吸着剤部を有するとともに、水分脱着工程用に供する吸着剤部に再生用空気を供給する再生用空気供給部を有し、
該水分凝縮ユニット、該２系列の吸着剤部、該再生用空気供給部及び該低露点空気供給ユニットの間の流路を切り替える２つの４ポート自動流路切換機構を有し、該２つの４ポート自動流路切換機構は、それぞれ、３ポートを備える４つの電磁弁を組み合わせて一体化され全体として４ポートを有することを特徴とする低露点空気発生装置。
【請求項２】
前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を再生用空気として該再生用空気供給部に供給する再生用空気供給ラインを有することを特徴とする請求項１記載の低露点空気発生装置。
【請求項３】
前記低露点空気供給ユニットが供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気の一部を前記水分凝縮ユニットに循環する循環ラインを有することを特徴とする請求項１記載の低露点空気発生装置。
【請求項４】
前記低露点空気供給ユニットが、供給先に供給する圧力に昇圧する前であって温度スイング吸着後の空気を貯留するレシーバータンクを有することを特徴とする請求項２又は３記載の低露点空気発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９６１６５（Ｐ２０１２−９６１６５Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４５７８３（Ｐ２０１０−２４５７８３）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（５９４１８５０９７）伸和コントロールズ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（５９４１８５０９７）伸和コントロールズ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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