CDA は Clean Dry Air の略で、日本語ではクリーンドライエア（清浄乾燥空気）と呼ばれる。ボンベで購入する特殊ガスではなく、大気を圧縮したうえで水分・油分・粒子を取り除いた空気である。本当の問題は「どこまできれいにするか」にある —— 同じ CDA と呼んでいても、工場によって定義が何等級も違うことがある。
CDA とは：成分は空気と同じ、違いは「何が取り除かれたか」
CDA の成分は空気そのものである。窒素約 78%、酸素約 21%、アルゴン約 0.93%、残りは微量の二酸化炭素と希ガスだ。一般的な圧縮空気との違いは「何が加わったか」ではなく「何が減ったか」にある —— 水蒸気・油分・粒子が所定の等級以下まで処理されている。
つまり CDA は固定された規格ではなく、相対的な呼び方である。業界では圧縮空気を用途別に三つの階層に分けるのが通例で、CDA はおおむね後ろの二つに当てはまる：
| 区分 | 代表的な用途 | よく見られる ISO 8573-1 の要求 |
|---|---|---|
| 工場用空気（Plant Air） | エア工具、一般的なブロー | 主に水分のみを管理、水分 Class 4〜5 程度 |
| 計装用空気（Instrument Air） | 空気式調節弁、センサー、計器 | 一般に [2:≤4:3] と解釈される |
| プロセス用空気（Process Air） | 空気が製品やプロセスに直接触れる | 圧力露点 −40°C〜−70°C が求められることが多く、水分 Class 1〜2 に相当 |
半導体・パネル・電子工場でいう CDA は、通常プロセス用空気の等級を指す。乾燥段には吸着式ドライヤーを使い、油分は Class 1 まで落とし、さらに使用点で粒子をろ過する。実際の数値は工場ごとに規定が異なるため、調達と受入検査では必ず書面の仕様を基準とし、「CDA」の三文字だけで済ませてはならない。
CDA の用途：四つの具体的な場面
- ▸空気圧バルブとシリンダー：装置の開閉弁やウェーハ搬送機構の多くは CDA で駆動している。空気中の水蒸気がいったん弁体内で結露すると、電磁弁が固着したり動作が遅くなったりするが、停止の原因はひと目では分かりにくい。
- ▸ブローと乾燥：洗浄後の部品・治具・キャリアを CDA で吹き乾かす。空気に油分が含まれていると、長く吹くほど表面はかえって汚れる。
- ▸計装と制御：空気式調節弁や圧力伝送器は安定した空気圧で動作しており、水や油は指示値のドリフトやダイヤフラムの劣化を招く。
- ▸装置内部のパージ：制御盤や光学モジュールを CDA で微陽圧に保ち、外部からの粉じんや湿気の侵入を防ぐ。この用途で求められる清浄度は、シリンダー駆動用より高いことが多い。
ISO 8573-1 の読み方：三つの数字が表すもの
圧縮空気の品質は通常 ISO 8573-1 で表す。この規格は汚染物質を三種類に分けてそれぞれ等級を定め、三つの数字で表記する：[粒子:水分:油分]。たとえば ISO 8573-1:2010 [1:2:1] は、粒子 Class 1、水分 Class 2、油分 Class 1 を意味する。数字が小さいほど清浄で、三項目は互いに独立している。
| 等級 | 粒子 0.1–0.5 μm（m³ あたりの粒子数） | 粒子 0.5–1 μm | 粒子 1–5 μm | 水分（圧力露点） | 油分（総油分） |
|---|---|---|---|---|---|
| Class 0 | 使用者または供給者が指定し、Class 1 より厳しいこと | 同左 | 同左 | 同左 | 同左 |
| Class 1 | ≤20,000 | ≤400 | ≤10 | ≤ −70°C | ≤0.01 mg/m³ |
| Class 2 | ≤400,000 | ≤6,000 | ≤100 | ≤ −40°C | ≤0.1 mg/m³ |
| Class 3 | 規定なし | ≤90,000 | ≤1,000 | ≤ −20°C | ≤1 mg/m³ |
| Class 4 | 規定なし | 規定なし | ≤10,000 | ≤ +3°C | ≤5 mg/m³ |
この表については、よくある誤解が三つある：
- 1Class 0 は「ゼロ」ではない。意味は「当事者間で別途指定し、かつ Class 1 より厳しい」である。仕様書に Class 0 とだけ書いて数値がなければ、何も書いていないのと同じだ。
- 2油分とは、液状油・オイルミスト・油蒸気の合計を指す。オイルフリー圧縮機は圧縮過程で油を使わないというだけで、吸い込む大気そのものに炭化水素が含まれているため、出口にはやはりろ過が必要である。
- 3水分等級は圧力露点で判定するもので、大気圧露点ではない。両者の違いは次節で説明する。
露点：圧力露点と大気圧露点は別物
露点とは、空気を冷やしていったときに結露が始まる温度で、数値が低いほど乾いていることを示す。しかし同じ空気でも、配管圧力のまま測るか、大気圧まで減圧してから測るかで露点は大きく変わる。圧力が高いほど水蒸気は凝縮しやすいため、圧力露点は常に大気圧露点（常圧露点）より高くなる。
| 圧力露点（0.7 MPa(g) 時） | 大気圧まで減圧した後の露点 | 水蒸気の体積濃度 |
|---|---|---|
| +3°C（冷凍式ドライヤーで一般的） | 約 −21°C | 約 950 ppm |
| −40°C（吸着式ドライヤーで一般的） | 約 −57°C | 約 16 ppm |
| −70°C（水分 Class 1） | 約 −83°C | 約 0.33 ppm |
実務でもっとも多いトラブルは、仕様に「露点 −40°C」とだけ書かれ、どちらの露点か明記されていないケースである。供給者は大気圧露点で見積もり、使用者は圧力露点で受入検査をする。双方とも自分は間違っていないと主張するが、数字は十数度ずれている。仕様書には「圧力露点、X MPa(g) において」と明記すべきである。
露点計はドライヤーの状態監視には適しているが、見えるのは水だけである。仕様が ppb・ppt の領域に入ったり、二酸化炭素・有機物・酸・塩基まで管理対象になったりすると、もはや露点で表せる範囲ではない。この点はXCDA 技術解説で詳しく扱っている。
CDA システムを構成する機器
CDA システム：各機器が受け持つ汚染物質は 1 種類
上段は左から右、下段は右から左。タグは各機器が一般に到達できる ISO 8573-1 クラス
順序は入れ替えられない。オイルミストを先にコアレッシングフィルターで止めないと吸着式ドライヤーの乾燥剤が油で汚れ、吸着式ドライヤーの後に微粒子フィルターがないと乾燥剤の粉じんが幹線に流れ込む。
CDA システムの各機器は、それぞれ一種類の汚染物質だけを受け持つ。順序を誤ると、上流ですり抜けてきたものに下流の機器が潰されてしまう。
| 機器 | 除去対象 | 到達できる等級（代表値） | 注意点 |
|---|---|---|---|
| アフタークーラー＋ドレンセパレーター | 液状水の大部分 | まだ等級を論じる段階ではない | 除去できるのは液状水のみで、水蒸気は残るため露点は下がらない |
| コアレッシングフィルター（前段） | オイルミスト、水ミスト、粒子 | 油分 Class 2〜4 | 吸着式ドライヤーの前には必須。オイルミストは乾燥剤を失活させる |
| 冷凍式ドライヤー | 水蒸気 | 水分 Class 4〜6 | 配管が露点より低温の場所を通ると、やはり結露する |
| 吸着式ドライヤー | 水蒸気 | 水分 Class 1〜3 | 再生時に圧縮空気の一部を消費する |
| パーティクルフィルター（後段） | 粒子（乾燥剤の摩耗粉を含む） | 粒子 Class 1〜2 | 吸着式ドライヤーの後には必須 |
| 活性炭吸着塔または触媒式除油装置 | 油蒸気 | 油分 Class 1 | 前段で液状油・水・粒子を除去しておく必要がある |
このうち最も見落とされやすいのが最後の項目である。コアレッシングフィルターはオイルミストを止められても、すでに気化した油蒸気は止められない。油分 Class 1（≤0.01 mg/m³）を達成するには、その後段に活性炭または触媒による除油工程を追加するのが一般的である。
ドライヤーの選び方：冷凍式か吸着式か
| 方式 | 代表的な圧力露点 | 再生に消費する圧縮空気 | 適した用途 |
|---|---|---|---|
| 冷凍式 | +3°C〜+10°C | 不要（主な消費は電力） | 一般的なエア工具、屋内で温度が安定した主管 |
| ヒートレス吸着式 | −40°C（−70°C も可能） | 定格流量の約 15%〜20% | 中小流量で低露点が必要な場合 |
| 加熱再生吸着式 | −40°C〜−70°C | ヒートレス式の約半分、別途ヒーター電力を消費 | 中〜大流量 |
| ブロワー再生吸着式 | −40°C〜−70°C | ごくわずか、主な消費はブロワーとヒーターの電力 | 大流量で圧縮空気の損失を抑えたい場合 |
ヒートレス式には見落とされがちな点がある。固定サイクルで運転する場合、再生空気量はドライヤーの定格流量に合わせて設定されており、実際の使用量が減っても減らない。ドライヤーが半負荷で運転していると、実使用量に対する再生空気の比率は 30%〜40% まで上がることがある。露点デマンド制御を追加し、乾燥剤が飽和するまで塔を切り替えないようにするのが、この消費分を取り戻す最も直接的な方法である。
CDA 配管の注意点
- ▸材質：炭素鋼管や亜鉛めっき鋼管は長く使うと錆び、錆びくずが下流の粒子発生源になる。清浄度要求の高い工場ではステンレス鋼管やアルミ合金配管が多く使われる。主管に PVC 管を使ってはならない。圧力で破損すると破片が飛散する。
- ▸ドレン排出：冷凍式ドライヤーを使う系統では、主管に勾配をつけて低い位置にドレントラップを設ける。そうしないと、季節が寒くなったときに凝縮水が配管を伝って装置に流れ込む。
- ▸分岐の取り方：分岐管を主管の上部から取り出せば、管底にたまった水が分岐管へ直接流れ込むのを防げる。
- ▸使用点のろ過：装置入口にパーティクルフィルターを残しておき、配管自体から発生する粒子を捕捉する。
一部の装置を XCDA に切り替える場合、精製装置より下流の配管はまったく別の等級になり、材質も施工方法も一からやり直す必要がある。詳しくはCDA から XCDA へのアップグレード実務を参照されたい。
CDA では足りないとき
空気がウェーハ、フォトマスク、光学素子に直接吹き付けられ、装置仕様に H₂O・有機物・酸・塩基の ppt 級指標が現れ始めたら、それはもう ISO 8573-1 で表せる範囲を超えている。このとき必要なのが XCDA である。CDA の後段にさらにガス精製装置を直列に設け、分子レベルの汚染物質を ppt 級まで抑え込む。
逆にいえば、空気圧機器・ブロー・計装といった用途の大半は CDA で十分である。現実的なのは等級別供給で、大部分の用途には CDA を供給し、XCDA は本当に必要な装置にだけ送る。
よくある質問
Q：CDA ガスの成分は何ですか？普通の空気と同じですか？
同じです。CDA は空気そのもので、窒素約 78%、酸素約 21%、アルゴン約 0.93% です。違いは水蒸気・油分・粒子が規定の等級以下まで処理されている点にあります。ボンベガスではなく、工場が空気圧縮機と乾燥・ろ過設備で自ら製造するユーティリティガスです。
Q：CDA と窒素は互いに置き換えられますか？
用途によります。酸化防止や燃焼防止、酸素に弱い材料の保管など、酸素を排除する必要がある場合は窒素が必須です。清浄で乾燥した気体があればよいだけなら、CDA のほうがはるかに低コストで、作業者が酸欠になる心配もありません。なお窒素自体も供給経路で不純物を再び取り込むことがあります。詳しくはガス精製装置とはを参照してください。
Q：ISO 8573-1 の Class 0 は完全なオイルフリーという意味ですか？
違います。Class 0 の定義は「使用者または供給者が別途指定し、かつ Class 1 より厳しい」というもので、それ自体に決まった数値はありません。Class 0 と書かれていたら、実際の数値と測定方法を必ず確認してください。数値のない Class 0 だけの仕様では、受入検査で合否を判定できません。
Q：冷凍式ドライヤーで作った空気は CDA といえますか？
定義次第です。冷凍式ドライヤーの圧力露点はおよそ +3°C〜+10°C で、水分 Class 4〜6 に相当し、一般的なエア工具には十分です。しかし半導体・電子工場でいう CDA の多くは、吸着式ドライヤー並みの露点を求めます。また、冬場の屋外配管ラックのように露点より低温の場所を配管が通れば、冷凍式ドライヤーの空気でも管内で結露します。
Q：露点 −40°C で十分ですか？
一般的な空気圧機器、計装、ほとんどのブロー用途には十分です。配管が低温区域を通る場合や、プロセスが水分に敏感な場合は、圧力露点 −70°C が求められることがよくあります。注意すべきは、露点をどれだけ下げても、表しているのは水という一つの物質だけだという点です。仕様が二酸化炭素・有機物・酸・塩基の管理を求め始めたら、露点をさらに下げ続けるのではなく、濃度による指標と対応する測定方法に切り替える必要があります。
Q：既設の CDA が本当に仕様を満たしているか、どう確認しますか？
ドライヤーの銘板だけでは判断できません。少なくとも使用点で圧力露点・油分・粒子を実測し、測定時の配管圧力と流量を記録してください。露点は一シーズンを通したトレンドで見るのが理想です。夏場の満負荷時が通常もっとも条件の悪いタイミングだからです。ppt 級の XCDA を検証する場合は測定方法がまったく異なるため、XCDA の測定・サンプリング・受入実務を参照してください。