(57)【要約】【課題】ランニングコストを抑え、不純物の少ない超純水を供給できる超純水製造装置および超純水製造方法を提供する。【解決手段】マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体５０を備える反応槽４０と、マイクロウェーブ発生装置４２と、を有し、マイクロウェーブ発生装置４２により発生させたマイクロウェーブを発光体５０に照射しながら、有機物を含む被処理水を反応槽４０に通水させて、有機物の酸化分解処理を行う紫外線照射処理装置１６を備える超純水製造装置１である。【選択図】図２
2018020272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体を備える反応槽と、マイクロウェーブ発生手段と、を有し、前記マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを前記発光体に照射しながら、有機物を含む被処理水を前記反応槽に通水させて、前記有機物の酸化分解処理を行う紫外線照射処理装置を備えることを特徴とする超純水製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超純水製造装置であって、
前記紫外線照射処理装置の後段側に、マイクロウェーブによる加熱装置を備えることを特徴とする超純水製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超純水製造装置であって、
前記加熱装置により加熱された加熱水のＴＯＣ濃度および温度のうちの少なくとも１つの値に応じて、前記マイクロウェーブ発生手段および前記加熱装置のうちの少なくとも１つで用いられるマイクロウェーブの出力を制御することを特徴とする超純水製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超純水製造装置であって、
前記被処理水の電気抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ前記被処理水のＴＯＣ濃度が１００ｐｐｂ未満であることを特徴とする超純水製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超純水製造装置であって、
一次純水製造装置により製造された一次純水を前記被処理水として用いることを特徴とする超純水製造装置。
【請求項６】
マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを、マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体を備える反応槽における前記発光体に照射しながら、有機物を含む被処理水を前記反応槽に通水させて、前記有機物の酸化分解処理を行う紫外線照射処理工程を含むことを特徴とする超純水製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の超純水製造方法であって、
前記紫外線照射処理工程の後段側に、マイクロウェーブによる加熱工程を含むことを特徴とする超純水製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の超純水製造方法であって、
前記加熱工程により加熱された加熱水のＴＯＣ濃度および温度のうちの少なくとも１つの値に応じて、前記マイクロウェーブ発生手段および前記加熱工程のうちの少なくとも１つで用いられるマイクロウェーブの出力を制御することを特徴とする超純水製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の超純水製造方法であって、
前記被処理水の電気抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ前記被処理水のＴＯＣ濃度が１００ｐｐｂ未満であることを特徴とする超純水製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の超純水製造方法であって、
一次純水製造工程により製造された一次純水を前記被処理水として用いることを特徴とする超純水製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超純水製造装置および超純水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体装置の製造工程や液晶表示装置の製造工程等における洗浄水等の用途で、有機物、イオン成分、微粒子、細菌等が高度に除去された超純水等の純水が使用されている。特に、半導体装置を含む電子部品を製造する際には、その洗浄工程において多量の純水が使用されており、その水質に対する要求も年々高まっている。電子部品製造の洗浄工程等において使用される純水では、純水中に含まれる有機物がその後の熱処理工程において炭化して絶縁不良等を引き起こすことを防止するため、水質管理項目の一つである全有機炭素（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）濃度を極めて低いレベルとすることが求められるようになってきている。
【０００３】
このような純水の水質への高度な要求が顕在化するに伴って、近年、純水中に含まれる微量の有機物を分解して除去する様々な方法の検討がなされている。そのような方法の代表的なものとして、紫外線酸化処理による有機物の分解除去工程が導入されている。
【０００４】
図５に、従来の一般的な超純水製造装置の一例の概略構成を示す。超純水製造装置５において、イオン交換装置や逆浸透膜装置等を含む一次純水製造装置１００で製造された一次純水が、一次純水槽１０２に貯留される。一次純水は、ポンプ１１４により熱交換器１０４に通されて温度調整された後、紫外線酸化装置１０６に送液され、紫外線酸化装置１０６において有機物等が分解除去される。紫外線酸化処理された紫外線酸化処理水は、イオン交換装置１０８に送液され、イオン交換装置１０８においてイオン化された有機物等が除去され、最後に限外ろ過膜等を有する膜ろ過装置１１０に送液され、微粒子等が除去されて超純水が得られる。得られた超純水は、電子部品製造の洗浄工程等のユースポイント１１２において使用される。ユースポイント１１２において使用されずに通過した超純水は、一次純水槽１０２に循環される。
【０００５】
一般的には、紫外線酸化処理によって有機物の分解除去を行う場合には、例えばステンレス製の反応槽とその反応槽内に設置された管状の紫外線ランプとを備える紫外線酸化装置を用い、反応槽内に被処理水を導入して被処理水に紫外線を照射する。紫外線ランプとしては、例えば、２５４ｎｍと１８５ｎｍの各波長を有する紫外線を発生する低圧紫外線ランプ、あるいは、２５４ｎｍと１９４ｎｍと１８５ｎｍの各波長を有する紫外線を発生する低圧紫外線ランプ等が使用される。
【０００６】
一般的な紫外線酸化装置による有機物の分解方法では、１８５ｎｍといった短波長の紫外線を発生する紫外線ランプを必要とするが、このような紫外線ランプは非常に高価であるにもかかわらず、使用期間の経過とともに紫外線強度が低下するために、例えば１年に１回程度の交換が必要である。また、紫外線酸化装置における有機物の分解効率は、被処理水中の有機物濃度が低いほど低下するため、純水や超純水の製造のように、ＴＯＣ濃度がもともと低い被処理水を対象としてその被処理水中の有機物をさらに酸化分解するためには、被処理水におけるＴＯＣ濃度あたりの必要電力量が非常に大きくなる。したがって、一般的な紫外線酸化装置による有機物の酸化分解は、装置のランニングコストが極めて大きくなるという問題点を有する。
【０００７】
一方、半導体の集積度の向上に伴って、超純水にはより高い洗浄効果が要求され、この要求を満足するために７０℃程度に加熱された超純水（温超純水）が使用されており、温超純水を製造するための超純水製造装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００８】
図６に、温超純水を製造するための従来の一般的な超純水製造装置の一例の概略構成を示す。超純水製造装置７において、イオン交換装置や逆浸透膜装置等を含む一次純水製造装置１００で製造された一次純水が、一次純水槽１０２に貯留される。一次純水は、ポンプ１１４により紫外線酸化装置１０６に送液され、紫外線酸化装置１０６において有機物等が分解除去される。紫外線酸化処理された紫外線酸化処理水は、イオン交換装置１０８に送液され、イオン交換装置１０８においてイオン化された有機物等が除去される。イオン交換処理されたイオン交換処理水は、熱交換器１０４に通されて加熱された後、最後に限外ろ過膜等を有する膜ろ過装置１１０に送液され、微粒子等が除去されて超純水が得られる。得られた超純水は、ユースポイント１１２において使用される。ユースポイント１１２において使用されずに通過した超純水は、熱交換器１１６に通されて冷却された後、一次純水槽１０２に循環される。
【０００９】
不純物が高度に除去された超純水を例えば７０℃程度まで加熱する場合には、一般的にステンレス鋼、チタン等の金属を材質とする熱交換器が用いられているが、熱交換器の材質由来の不純物が溶出することで、超純水の純度が低下する問題がある。これに対して、フッ素樹脂等の不純物溶出の少ない材質の熱交換器を用いることや、樹脂コーティング層を有する金属を材質とする熱交換器（例えば、特許文献３参照）を用いることが提案されている。しかし、フッ素樹脂等の不純物溶出の少ない材質の熱交換器を用いた場合は熱伝導性が低く、樹脂コーティング層を有する金属を材質とする熱交換器を用いた場合はＴＯＣ成分が溶出するという問題がある。
【００１０】
また、図６に示す超純水製造装置７のように、一般的に紫外線酸化装置１０６、イオン交換装置１０８、熱交換器１０４、膜ろ過装置１１０、ユースポイント１１２の順序の装置構成とされていることから、熱交換器１０４から溶出したイオン性不純物等は、そのままユースポイント１１２へ供給されてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−１２３８９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０２６１０号公報
【特許文献３】特開平６−２５７９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、ランニングコストを抑え、不純物の少ない超純水を供給できる超純水製造装置および超純水製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体を備える反応槽と、マイクロウェーブ発生手段と、を有し、前記マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを前記発光体に照射しながら、有機物を含む被処理水を前記反応槽に通水させて、前記有機物の酸化分解処理を行う紫外線照射処理装置を備える超純水製造装置である。
【００１４】
前記超純水製造装置において、前記紫外線照射処理装置の後段側に、マイクロウェーブによる加熱装置を備えることが好ましい。
【００１５】
前記超純水製造装置において、前記加熱装置により加熱された加熱水のＴＯＣ濃度および温度のうちの少なくとも１つの値に応じて、前記マイクロウェーブ発生手段および前記加熱装置のうちの少なくとも１つで用いられるマイクロウェーブの出力を制御することが好ましい。
【００１６】
前記超純水製造装置において、前記被処理水の電気抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ前記被処理水のＴＯＣ濃度が１００ｐｐｂ未満であることが好ましい。
【００１７】
前記超純水製造装置において、一次純水製造装置により製造された一次純水を前記被処理水として用いることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを、マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体を備える反応槽における前記発光体に照射しながら、有機物を含む被処理水を前記反応槽に通水させて、前記有機物の酸化分解処理を行う紫外線照射処理工程を含む超純水製造方法である。
【００１９】
前記超純水製造方法における前記紫外線照射処理工程の後段側に、マイクロウェーブによる加熱工程を含むことが好ましい。
【００２０】
前記超純水製造方法において、前記加熱工程により加熱された加熱水のＴＯＣ濃度および温度のうちの少なくとも１つの値に応じて、前記マイクロウェーブ発生手段および前記加熱工程のうちの少なくとも１つで用いられるマイクロウェーブの出力を制御することが好ましい。
【００２１】
前記超純水製造方法において、前記被処理水の電気抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ前記被処理水のＴＯＣ濃度が１００ｐｐｂ未満であることが好ましい。
【００２２】
前記超純水製造方法において、一次純水製造工程により製造された一次純水を前記被処理水として用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、ランニングコストを抑え、不純物の少ない超純水を供給できる超純水製造装置および超純水製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る超純水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る紫外線照射装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る超純水製造装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】図３の超純水製造装置における紫外線照射装置、イオン交換装置および熱交換装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】従来の一般的な超純水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】温超純水を製造するための従来の一般的な超純水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の実施形態に係る超純水製造装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。超純水製造装置１は、紫外線照射処理を行う紫外線照射処理手段として紫外線照射処理装置１６と、イオン除去処理を行うイオン除去手段としてイオン交換装置１８と、膜ろ過処理を行う膜ろ過手段として膜ろ過装置２０とを備える。超純水製造装置１は、一次純水を貯留するための一次純水槽１２と、一次純水の温度調整を行う温度調整手段として温度調整装置１４とを備えてもよい。
【００２７】
図１の超純水製造装置１において、一次純水槽１２の出口と温度調整装置１４の入口とは、ポンプ２４を介して配管２８により接続されている。温度調整装置１４の出口と紫外線照射処理装置１６の入口とは、配管３０により接続されている。紫外線照射処理装置１６の出口とイオン交換装置１８の入口とは、配管３２により接続されている。イオン交換装置１８の出口と膜ろ過装置２０の入口とは、配管３４により接続されている。膜ろ過装置２０の出口と一次純水槽１２の循環水入口とは、超純水が使用されるユースポイント２２を通って、配管３６および配管３８により接続されている。
【００２８】
本実施形態に係る超純水製造方法および超純水製造装置１の動作について説明する。
【００２９】
一次純水製造装置１０において製造された、有機物を含む一次純水が、配管２６を通して必要に応じて一次純水槽１２に貯留された後、ポンプ２４により配管２８を通して、温度調整装置１４に送液される。温度調整装置１４において一次純水の温度調整が行われる（温度調整工程）。温度調整が行われた一次純水は、配管３０を通して、被処理水として紫外線照射処理装置１６に送液される。
【００３０】
紫外線照射処理装置１６の一例の概略構成を図２に示す。
【００３１】
図２に示す紫外線照射処理装置１６は、マイクロウェーブにより紫外線発光する粒状の発光体５０が充填された紫外線発光層４４を有する反応槽４０と、マイクロウェーブ発生手段として、マイクロウェーブ発生装置４２とを備える。
【００３２】
図２の紫外線照射処理装置１６において、反応槽４０の入口４６には、配管３０が接続され、反応槽４０の出口４８には、配管３２が接続されている。反応槽４０には、マイクロウェーブ発生装置４２が、紫外線発光層４４の発光体５０にマイクロウェーブを照射できるように設置されている。
【００３３】
マイクロウェーブ発生装置４２を起動させて、発生させたマイクロウェーブを紫外線発光層４４の発光体５０に照射しながら、有機物を含む被処理水（一次純水）が配管３０を通して、反応槽４０の下部の入口４６から供給され、反応槽４０を上向流で通水される。これにより、紫外線発光層４４において、有機物の酸化分解処理が行われる（紫外線照射処理工程）。通水後の紫外線照射処理水は、反応槽４０上部の出口４８から配管３２を通して排出され、図１のイオン交換装置１８に送液される。
【００３４】
紫外線照射処理では、マイクロウェーブの照射により紫外線発光層４４の発光体５０から発光された紫外線によって、主に、紫外線の光酸化による有機物等の酸化分解処理が行われる。有機物の酸化分解処理により、例えば、有機酸、炭酸イオン等のイオンが生成する。マイクロウェーブは水に吸収されやすく熱に変換されやすいため、発光体の発光エネルギーとして利用されないマイクロウェーブは、被処理水の加熱に利用することによって、加熱された超純水（温超純水）を得ることができる。
【００３５】
次に図１のイオン交換装置１８において、紫外線照射処理水についてイオン交換処理等のイオン除去処理が行われる（イオン除去処理工程）。イオン除去処理では、主に、紫外線照射処理により有機物が分解されて生成した有機酸、炭酸イオン等が除去される。イオン除去処理されたイオン除去処理水は、配管３４を通して膜ろ過装置２０に送液される。膜ろ過装置２０において、イオン除去処理水の膜ろ過処理が行われる（膜ろ過処理工程）。膜ろ過処理では、主に、微粒子等の固形分が除去されて超純水が得られる。
【００３６】
得られた超純水は、配管３６を通して電子部品製造の洗浄工程等のユースポイント２２に供給され、ユースポイント２２において洗浄水等として使用される。ユースポイント２２において使用されずに通過した超純水は、配管３８を通して一次純水槽１２に循環される。
【００３７】
本実施形態に係る超純水製造方法および超純水製造装置によれば、ランニングコストを抑え、不純物の少ない超純水を供給することができる。後述するように、紫外線照射処理で用いられる発光体５０は、水銀ランプのように発光管内にフィラメント電極がないため、電極の消耗等による寿命への影響を受けず、発光体自体は半永久的に点灯し続けることが可能である。そのため、ランプの交換、施工に伴う手間、ランニングコスト等を大幅に低減することができる。また、紫外線酸化処理と加熱処理が同時にでき、従来の紫外線酸化装置と熱交換器の組み合わせに比べて金属等の材質が用いられていない（少ない）ため、金属等の材質由来の不純物の溶出を低減することができる。したがって、不純物の少ない超純水を供給することができる。
【００３８】
超純水製造装置１において処理対象となる被処理水は、一次純水製造装置１０において製造された、有機物を含む一次純水である。一次純水製造装置１０は、例えば、原水を活性炭等によりろ過処理するろ過処理装置（ろ過処理工程）と、ろ過処理されたろ過処理水を（一次）イオン除去処理するイオン交換塔等の（一次）イオン交換装置（（一次）イオン除去処理工程）と、（一次）イオン除去処理された（一次）イオン除去処理水を逆浸透膜処理する逆浸透膜処理装置（逆浸透膜処理工程）等を含むものである。
【００３９】
被処理水に含まれる有機物としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン等が挙げられる。
【００４０】
処理対象となる被処理水（一次純水）の電気抵抗率は、例えば１ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ被処理水のＴＯＣ濃度（全有機炭素濃度）は、例えば１００ｐｐｂ未満であり、好ましくは、電気抵抗率は、１０ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ被処理水のＴＯＣ濃度は、５０ｐｐｂ未満である。さらに好ましくは被処理水の電気抵抗率は、１５ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつ被処理水のＴＯＣ濃度は、２０ｐｐｂ未満である。
【００４１】
温度調整装置１４としては、一次純水の温度を調整することができるものであればよく、特に制限はないが、例えば、熱交換器等が挙げられる。
【００４２】
紫外線照射処理装置１６の反応槽４０における被処理水の通水方向は、通常は図２に示すような上向流であるが、下向流であってもよいし、横向流であってもよい。
【００４３】
紫外線照射処理装置１６の反応槽４０において、被処理水の流路内に発光体５０を充填（配置）し、発光体５０に対して被処理液が外側を通る内照式、被処理水の流路外部に発光体５０を充填（配置）し、発光体５０に対して被処理液が内側を通る外照式のどちらを用いてもよい。有機物の酸化分解処理を効率的に行う場合は外照式が好ましく、被処理水の加熱を主目的とする場合には内照式が好ましい。
【００４４】
反応槽４０におけるマイクロウェーブを照射する面を構成する材質としては、マイクロウェーブを透過する材質であればよく特に制限はないが、例えば、石英ガラス、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、ポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セラミックス等が挙げられる。
【００４５】
マイクロウェーブ発生装置４２は、マイクロウェーブ（周波数：例えば、２．４５０ＧＨｚ±０．０５ＧＨｚ、５．８００ＧＨｚ±０．０７５ＧＨｚ、２４．１２５ＧＨｚ±０．１２５ＧＨｚ）を発生することができるものであればよく、その構成は特に制限はない。例えば、真空管を用いるマグネトロン方式の他に、半導体を用いるソリッドステート方式等が挙げられる。マグネトロン方式の発振器は、家庭用から業務用の電子レンジに幅広く用いられており比較的安価に入手できる利点があり、ソリッドステート方式の発振器は、寿命が比較的長く、波長の安定性が良好である等の利点がある。
【００４６】
マイクロウェーブ発生装置４２の構成例として、例えば、図２に示すように、電源装置５２と、マイクロウェーブ発振器５４と、導波管５６と、スリースタブチューナ５８と、短絡器６０とを備える構成が挙げられる。
【００４７】
例えば、電源装置５２から供給された電源により、マイクロウェーブ発振器５４が発生したマイクロウェーブが、導波管５６を通り、紫外線発光層４４の発光体５０に照射される。スリースタブチューナ５８により、導波管５６におけるインピーダンス整合を調整することができる。
【００４８】
マイクロウェーブの照射は、紫外線発光層４４のある１方向から行ってもよいし、２方向以上の複数方向から行ってもよい。反応槽４０の径が大きくなると（例えば、３０ｃｍ以上）、マイクロウェーブが中心部まで到達しない場合があるので、紫外線発光層４４に対して２方向以上の複数方向から照射を行うことが好ましい。
【００４９】
発光体５０は、マイクロウェーブにより紫外線（例えば、波長１００ｎｍ〜４００ｎｍの光）発光するものであればよく、紫外線以外に可視光線（例えば、波長４００ｎｍ〜７８０ｎｍの光）や赤外線（例えば、波長７８０ｎｍ〜１ｍｍの光）の発生有無による制限は特にない。発光体５０としては、例えば、紫外線の吸収が小さい石英製やテフロン（登録商標）樹脂等のフッ素樹脂製であって、球形状や、円筒の両端を球状にしたカプセル形状等の容器に、水銀ガス、水素ガス、キセノンガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、塩素ガス、フッ素ガス、重水素ガス等の、マイクロウェーブにより紫外線発光する放電ガスを所定の封入圧で封入した無電極紫外線発光カプセル等が挙げられる。放電ガスを封入した無電極紫外線発光カプセルに、マイクロウェーブを照射することにより、ガスが励起され、紫外線を発光する。放電ガスや封入圧を適宜選択することにより、発光波長を調整することができる。この無電極紫外線発光カプセルは、水銀ランプのように発光管内にフィラメント電極がないため、電極の消耗等による寿命への影響を受けず、カプセル自体は半永久的に点灯し続けることが可能である。そのため、ランプの交換、施工に伴う手間、ランニングコスト等を大幅に低減することができる。
【００５０】
発光体５０が球形状の場合、最大径は、例えば、１．０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましい。発光体５０が円筒の両端を球状にしたカプセル形状の場合、径は、例えば、１．０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましく、高さは、例えば、２．０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であり、４．０ｍｍ〜８．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００５１】
発光体５０の比重を調整するために、発光体５０の両端または一端に、発光体５０と同様の材料で形成した中空または中実の突起状の比重調整部を設けてもよい。
【００５２】
比重調整部の径は、例えば、１．０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましく、高さは、例えば、２．０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であり、４．０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００５３】
なお、図２の例では粒状の発光体５０を反応槽４０に充填しているが、反応槽自体の少なくとも一部が、マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体で形成された中空管状等の反応槽を用いて、紫外線発光体で形成された反応槽にマイクロウェーブを照射しながら、被処理水を反応槽に通水してもよい（外照式）。また、反応槽の少なくとも一部が、マイクロウェーブにより紫外線発光する面状発光体である中空管状発光体等により被覆されている反応槽を用いて、反応槽を被覆した中空管状発光体等の面状発光体にマイクロウェーブを照射しながら、被処理水を反応槽に通水してもよい（外照式）。これらの場合、発光体としては、例えば、紫外線の吸収が小さい石英製やテフロン（登録商標）樹脂等のフッ素樹脂製であって、面状や、円筒形状、四角筒等の多角筒形状等の中空管状の容器に、水銀ガス、水素ガス、キセノンガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、塩素ガス、フッ素ガス、重水素ガス等の、マイクロウェーブにより紫外線発光する放電ガスを所定の封入圧で封入した無電極紫外線発光中空管状発光体等が挙げられる。
【００５４】
発光体５０の発光波長は、処理対象となる有機物の種類等に応じて適宜選択すればよく、特に制限はない。有機物の酸化分解処理を主に行う場合には、通常、波長１８５±０．１ｎｍや２２０±０．１ｎｍの紫外線を発生する発光体が用いられる。
【００５５】
発光体５０として、発光波長の異なる２種類以上の発光体を用いてもよい。発光波長の異なる２種類以上の発光体の充填比率、被覆比率、構成比率等は、特に制限はなく、被処理水の液質等に応じて、適宜変更すればよい。マイクロウェーブは水に吸収されやすいため、発光体に過剰に出力を与える場合があり、エネルギー的に損失が大きい。
【００５６】
イオン除去手段としては、イオン交換樹脂等のイオン交換体を用いるイオン交換装置等が挙げられる。効率的にイオン交換反応を行うことができる等の点から非再生型混床式イオン交換装置が好ましい。
【００５７】
膜ろ過装置２０としては、微粒子等の固形分の分離処理を行うことができるものであればよく、特に制限はない。膜ろ過装置２０が備えるろ過膜としては、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等が挙げられる。ろ過膜の形態としては、中空糸膜等が挙げられる。
【００５８】
ユースポイント２２は、超純水を使用する設備、工程等であればよく、特に制限はない。ユースポイント２２としては、例えば、半導体装置の製造工程、液晶表示装置の製造工程等の電子部品の製造工程等が挙げられる。ユースポイント２２における超純水の使用用途としては、特に制限はないが、例えば、電子部品の洗浄用途等が挙げられる。
【００５９】
本発明の実施形態に係る超純水製造装置の他の例の概略構成を図３に示す。図３に示す超純水製造装置は、主に温超純水を製造するための装置である。
【００６０】
超純水製造装置３は、紫外線照射処理を行う紫外線照射処理手段として紫外線照射処理装置１６と、イオン除去処理を行うイオン除去手段としてイオン交換装置１８と、マイクロウェーブによる加熱を行う加熱手段として加熱装置６２と、膜ろ過処理を行う膜ろ過手段として膜ろ過装置２０とを備える。超純水製造装置１は、一次純水を貯留するための一次純水槽１２と、循環された純水の熱交換手段として熱交換装置６４とを備えてもよい。
【００６１】
図３の超純水製造装置３において、一次純水槽１２の出口と紫外線照射処理装置１６の入口とは、ポンプ２４を介して配管６８により接続されている。紫外線照射処理装置１６の出口とイオン交換装置１８の入口とは、配管７０により接続されている。イオン交換装置１８の出口と加熱装置６２の入口とは、配管７２により接続されている。加熱装置６２の出口と膜ろ過装置２０の入口とは、配管７４により接続されている。膜ろ過装置２０の出口と熱交換装置６４の入口とは、超純水が使用されるユースポイント２２を通って、配管７６および配管７８により接続されている。熱交換装置６４の出口と一次純水槽１２の循環水入口とは、配管８０により接続されている。このように、超純水製造装置３では、紫外線照射処理装置１６の後段側に、マイクロウェーブによる加熱装置６２を備える。
【００６２】
超純水製造装置３の動作について説明する。
【００６３】
一次純水製造装置１０において製造された、有機物を含む一次純水が、配管６６を通して必要に応じて一次純水槽１２に貯留された後、ポンプ２４により配管６８を通して、被処理水として紫外線照射処理装置１６に送液される。
【００６４】
超純水製造装置３における紫外線照射処理装置１６、イオン交換装置１８、加熱装置６２の一例の概略構成を図４に示す。
【００６５】
図４に示す紫外線照射処理装置１６は、マイクロウェーブにより紫外線発光する発光体５０が充填された紫外線発光層４４を有する反応槽４０と、マイクロウェーブ発生手段として、マイクロウェーブ発生装置４２とを備える。マイクロウェーブ発生装置４２は、例えば、電源装置５２と、マイクロウェーブ発振器（図示せず）と、導波管（図示せず）と、スリースタブチューナ（図示せず）と、短絡器６０とを備える構成である。発光体については、前述した通りである。
【００６６】
加熱装置６２は、イオン除去処理水を加熱するための加熱槽８６と、マイクロウェーブ発生手段として、マイクロウェーブ発生装置９２とを備える。マイクロウェーブ発生装置９２は、例えば、電源装置５２と、マイクロウェーブ発振器（図示せず）と、導波管（図示せず）と、スリースタブチューナ（図示せず）と、短絡器９４とを備える構成である。
【００６７】
図４の紫外線照射処理装置１６において、反応槽４０の入口４６には、配管６８が接続され、反応槽４０の出口４８とイオン交換装置１８の入口とは、配管７０により接続されている。反応槽４０には、マイクロウェーブ発生装置４２が、紫外線発光層４４の発光体５０にマイクロウェーブを照射できるように設置されている。イオン交換装置１８の出口と加熱装置６２の加熱槽８６の入口８８とは、配管７２により接続されている。加熱槽８６の出口９０には、配管７４が接続されている。配管７４には、ＴＯＣ測定手段としてＴＯＣ測定計８２と、温度測定手段として温度測定計８４が設置されていてもよい。
【００６８】
マイクロウェーブ発生装置４２を起動させて、発生させたマイクロウェーブを紫外線発光層４４の発光体５０に照射しながら、有機物を含む被処理水（一次純水）が配管６８を通して、反応槽４０の下部の入口４６から供給され、反応槽４０を上向流で通水される。これにより、紫外線発光層４４において、有機物の酸化分解処理が行われる（紫外線照射処理工程）。通水後の紫外線照射処理水は、反応槽４０上部の出口４８から配管７０を通して排出され、イオン交換装置１８に送液される。
【００６９】
紫外線照射処理では、マイクロウェーブの照射により紫外線発光層４４の発光体５０から発光された紫外線によって、主に、紫外線の光酸化による有機物等の酸化分解処理が行われる。マイクロウェーブは水に吸収されやすく熱に変換されやすいため、発光体の発光エネルギーとして利用されないマイクロウェーブは、被処理水の加熱に利用することによって、加熱された超純水（温超純水）を得ることができる。
【００７０】
次にイオン交換装置１８において、紫外線照射処理水についてイオン交換処理等のイオン除去処理が行われる（イオン除去処理工程）。マイクロウェーブ発生装置９２を起動させて、発生させたマイクロウェーブを加熱槽８６に照射しながら、イオン除去処理されたイオン除去処理水が、配管７２を通して、加熱装置６２の加熱槽８６の下部の入口８８から供給され、加熱槽８６を上向流で通水される。これにより、加熱槽８６において、イオン除去処理水の加熱が行われる（加熱工程）。通水後の加熱水は、加熱槽８６上部の出口９０から配管７４を通して排出され、図３の膜ろ過装置２０に送液される。
【００７１】
膜ろ過装置２０において、加熱水の膜ろ過処理が行われる（膜ろ過処理工程）。膜ろ過処理では、主に、微粒子等の固形分が除去されて加熱された超純水（温超純水）が得られる。温超純水の温度は、例えば、６５℃〜８５℃の範囲である。
【００７２】
得られた温超純水は、配管７６を通して電子部品製造の洗浄工程等のユースポイント２２に供給され、ユースポイント２２において洗浄水等として使用される。ユースポイント２２において使用されずに通過した温超純水は、配管７８を通して必要に応じて熱交換装置６４に送液される。温超純水は、必要に応じて熱交換装置６４において熱交換された（熱交換工程）後、配管８０を通して一次純水槽１２に循環される。
【００７３】
イオン除去処理水等の加熱手段として一般的な熱交換器を用いる場合は、効率的に加熱するために加熱対象水と構成部材との接触面積を上げる必要があり、必然的に部材由来の溶出リスクが上がる。しかしながら、加熱手段としてマイクロウェーブによる加熱装置を用いることにより、マイクロウェーブは水を直接加熱することが可能であることから、部材由来の溶出リスクを低減することができる。
【００７４】
加熱装置６２は、紫外線照射処理装置１６における加熱によって目的到達温度に達しなかった場合の補助用として利用すればよい。
【００７５】
熱交換装置６４は、循環された超純水（温超純水）を熱交換して冷却することができるものであればよく、特に制限はない。
【００７６】
図４の例では、紫外線照射処理装置１６のマイクロウェーブ発生装置４２と加熱装置６２のマイクロウェーブ発生装置９２とには、共通の電源装置５２が用いられている。これにより、装置構成が簡略化される。なお、紫外線照射処理装置１６のマイクロウェーブ発生装置４２と加熱装置６２のマイクロウェーブ発生装置９２とのそれぞれ個別に電源装置を設置してもよい。
【００７７】
本実施形態に係る超純水製造方法および超純水製造装置３において、加熱装置６２（加熱工程）により加熱された加熱水の、ＴＯＣ測定計８２で測定されたＴＯＣ濃度、および温度測定計８４で測定された温度のうちの少なくとも１つの値に応じて、マイクロウェーブ発生装置４２および加熱装置６２（加熱工程）のうちの少なくとも１つで用いられるマイクロウェーブの出力を制御することが好ましい。これにより、より効率的に紫外線照射および加熱を行うことができる。また、この場合、マイクロウェーブ発生装置４２および加熱装置６２として、半導体を用いるソリッドステート方式を用いることが好ましい。ソリッドステート方式を採用することで、マイクロウェーブを照射する位置（面積）を特定し、マイクロウェーブの出力を調整することができる。
【００７８】
本実施形態に係る超純水製造方法および超純水製造装置により、例えば、電気抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつＴＯＣ濃度が１００ｐｐｂ未満である一次純水から、電気抵抗率が１８ＭΩ・ｃｍ以上であり、かつＴＯＣ濃度が１ｐｐｂ未満である超純水を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１，３，５，７  純水製造装置、１０，１００  一次純水製造装置、１２，１０２  一次純水槽、１４  温度調整装置、１６  紫外線照射処理装置、１８，１０８  イオン交換装置、２０，１１０  膜ろ過装置、２２，１１２  ユースポイント、２４，１１４  ポンプ、２６，２８，３０，３２，３４，３６，３８，６６，６８，７０，７２，７４，７６，７８，８０  配管、４０  反応槽、４２，９２  マイクロウェーブ発生装置、４４  紫外線発光層、４６，８８  入口、４８，９０  出口、５０  発光体、５２  電源装置、５４  マイクロウェーブ発振器、５６  導波管、５８  スリースタブチューナ、６０，９４  短絡器、６２  加熱装置、６４  熱交換装置、８２  ＴＯＣ測定計、８４  温度測定計、８６  加熱槽、１０４，１１６  熱交換器、１０６  紫外線酸化装置。
【図１】
2018020272.tif 000003
【図２】
2018020272.tif 000004
【図３】
2018020272.tif 000005
【図４】
2018020272.tif 000006
【図５】
2018020272.tif 000007
【図６】
2018020272.tif 000008