(57)【要約】【課題】イオン交換樹脂の交換時においても、所望の水質が確保された超純水を継続的に製造できる超純水製造装置の提供。【解決手段】本発明の超純水製造装置は、複数の分岐流路、複数のイオン交換装置、複数の開閉弁、及び開度変更部を備えている。複数の分岐流路は、被処理水の流路を分岐させて下流側で合流させる。複数のイオン交換装置は、複数の分岐流路上に各々設けられており、イオン交換樹脂をそれぞれ有している。複数の開閉弁は、個々の分岐流路上におけるイオン交換装置毎の前後にそれぞれ設けられている。開度変更部は、開閉弁の開度を、設定した時間の経過に応じて変更する。【選択図】図３
2019214022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の流路を分岐させて下流側で合流させる複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路上に各々設けられ、イオン交換樹脂をそれぞれ有する複数のイオン交換装置と、
個々の前記分岐流路上における前記イオン交換装置毎の前後にそれぞれ設けられた複数の開閉弁と、
前記開閉弁の開度を、設定した時間の経過に応じて変更する開度変更部と、
を備える超純水製造装置。
【請求項２】
原水を前処理した前処理水中の有機成分及びイオン成分を除去して一次純水を製造する一次純水製造部と、
前記製造された一次純水中の不純物を除去して超純水となる二次純水を製造する二次純水製造部と、
を備え、
前記複数の分岐流路、前記複数のイオン交換装置及び前記複数の開閉弁は、前記二次純水製造部に設けられている、
請求項１に記載の超純水製造装置。
【請求項３】
前記開度変更部は、前記開度を変更させる時間間隔と前記開度の変更量とを個別に設定する、
請求項１又は２に記載の超純水製造装置。
【請求項４】
前記開度変更部は、前記複数の開閉弁のうちのいずれか１つの開閉弁の開度を選択的に変更する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の超純水製造装置。
【請求項５】
前記開閉弁は、ポジショナ式の開閉弁である、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の超純水製造装置。
【請求項６】
前記複数の分岐流路よりも上流側の分岐前の流路上に設けられたポンプと、
前記複数の分岐流路の下流側で合流した流路上に設けられ、当該合流した流路における流量又は圧力を計測する計測器と、
前記計測器による計測結果に基づいて、前記ポンプの動作を制御するインバータと、
を備える請求項１から５までのいずれか１項に記載の超純水製造装置。
【請求項７】
被処理水の流路を一旦分岐させて下流側で合流させる複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路上に各々設けられ、イオン交換樹脂をそれぞれ有する複数のイオン交換装置と、個々の前記分岐流路上における前記イオン交換装置毎の前後にそれぞれ設けられた複数の開閉弁と、前記開閉弁の開度を設定された時間の経過に応じて変更する開度変更部と、を備える超純水製造装置を用いた超純水製造方法であって、
前記複数の分岐流路のうちの１つの分岐流路上に設けられたイオン交換装置の前後の開閉弁を、前記開度変更部によりそれぞれ全閉させる工程と、
前記前後の開閉弁が全閉されたイオン交換装置のイオン交換樹脂を交換する工程と、
イオン交換樹脂交換後、前記前後の開閉弁を前記開度変更部によりそれぞれ全開させる工程と、
を有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、超純水製造装置及び超純水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程などで使用される超純水は、超純水製造装置を用いて製造されている。超純水製造装置は、例えば原水中の懸濁物質を除去する前処理部、前処理水中の全有機炭素成分やイオン成分を、逆浸透膜装置やイオン交換装置を用いて除去して一次純水を製造する一次純水製造部、及び一次純水中の極微量の不純物を除去する二次純水製造部から主に構成されている（例えば特許文献１参照）。原水としては、市水、井水、地下水、工業用水などが用いられる他、超純水の使用場所であるユースポイントで回収された使用済みの超純水（回収水）などが用いられる。
【０００３】
ここで、二次純水製造部は、紫外線酸化装置や限外ろ過膜装置などの他、イオン交換樹脂が取り付けられたイオン交換装置（ポリッシャ）を備えている。イオン交換装置は、被処理水の流路に対して例えば４〜５台の装置が並列的に配置されている。つまり、複数台のイオン交換装置は、被処理水の流路を一旦分岐させて下流側で合流させる複数の分岐流路に対してそれぞれ設けられている。
【０００４】
ところで、イオン交換樹脂は、経時的な性能の劣化に伴い例えば１年程度の周期で交換する必要性がある。イオン交換樹脂を交換する際には、分岐流路中における１台のイオン交換装置の前後に設けられたバルブを閉じた後、そのイオン交換装置のイオン交換樹脂が交換される。なお、１台のイオン交換装置におけるイオン交換樹脂を交換している過程においても、イオン交換樹脂を交換していない他の複数台のイオン交換装置を稼働させつつ、超純水の製造は、継続的に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１３５６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、イオン交換樹脂を交換する過程において、上記したバルブを閉じた際に、稼働中のイオン交換装置が設けられた分岐流路では流量の増加に伴い圧力損失が増大し、この結果、イオン交換装置の下流側の流路では圧力や流量が大きく変動することになる。従来はその操作を手動にて行いイオン交換樹脂装置の上記したバルブを手動にて操作し、イオン交換装置の下流側の流路で圧力や流量の変動を見ながら入口側ポンプの吐出バルブを手動にてイオン交換装置下流側の流路圧力や流量を一定に保つ操作を慎重に行っていた。近年は、変動する流量や圧力は、流量計や圧力計の計測値に応じたポンプの給水量などによって制御されてはいるものの、従来のバルブの機構上、例えば３〜５秒などの短時間でバルブが急激に閉じられてしまうことから、急速な流量や圧力の変動に上記した制御が追従できない結果となる。
【０００７】
被処理水（製造対象の超純水）の流路における流量や圧力が大きく変動した場合、その変動の影響で、例えば紫外線酸化装置やポンプなどの金属製の水流接触面から、金属コロイドなどの微粒子が発生する。発生した金属コロイドなどの微粒子は、徐々にイオン化して水中に溶解してくる場合がある。この際、溶解した金属イオンにより、水中の残留イオン量が増大するため、製造される超純水の水質の低下を招くことになる。
【０００８】
又、被処理水（製造対象の超純水）の流路における流量や圧力が大きく変動した場合、その変動の影響で、例えば紫外線酸化装置やポンプなどの構造上の溜まり部、配管やバルブ部材の溜まり部に安定水流によりとどまっていた微粒子等の水質悪化物質が流出し製造される超純水の水質の低下を招くことになる。さらに、例えば、製造する超純水の供給圧力が変動することにより、使用場所（ＰＯＵ）に接続された半導体製造機器等における純水の流量等が変動することにより、歩留まり等へ影響する場合もある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、超純水製造装置に設けられたイオン交換樹脂の交換時においても、所望の水質が確保された超純水を継続的に製造できる超純水製造装置及び超純水製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の超純水製造装置は、複数の分岐流路、複数のイオン交換装置、複数の開閉弁、及び開度変更部を備えている。複数の分岐流路は、被処理水の流路を分岐させて下流側で合流させる。複数のイオン交換装置は、複数の分岐流路上に各々設けられており、イオン交換樹脂をそれぞれ有している。複数の開閉弁は、個々の分岐流路上におけるイオン交換装置毎の前後にそれぞれ設けられている。開度変更部は、開閉弁の開度を、設定した時間の経過に応じて変更する。
【００１１】
また、本発明の超純水製造装置は、一次純水製造部及び二次純水製造部を備えている。一次純水製造部は、原水を前処理した前処理水中の有機成分及びイオン成分を除去して一次純水を製造する。一方、二次純水製造部は、前記製造された一次純水中の不純物を除去して超純水となる二次純水を製造する。前述した複数の分岐流路、複数のイオン交換装置及び複数の開閉弁は、二次純水製造部に設けられている。
【００１２】
さらに、本発明の超純水製造装置における前記開度変更部は、前記開度を変更させる時間間隔と前記開度の変更量とを個別に設定する。また、前記開度変更部は、前記複数の開閉弁のうちのいずれか１つの開閉弁の開度を選択的に変更する。
【００１３】
さらに、本発明の超純水製造装置は、ポンプ、計測器及びインバータを備えている。ポンプは、複数の分岐流路よりも上流側の分岐前の流路上に設けられている。計測器は、複数の分岐流路の下流側で合流した流路上に設けられており、当該合流した流路における流量又は圧力を計測する。インバータは、計測器による計測結果に基づいて、ポンプの動作を制御する。
【００１４】
さらに、本発明の超純水製造方法は、上記した複数の分岐流路、複数のイオン交換装置、複数の開閉弁、及び開度変更部を備える前記超純水製造装置を用いた超純水製造方法であって、前記複数の分岐流路のうちの１つの分岐流路中に設けられたイオン交換装置の前後の開閉弁を、前記開度変更部によりそれぞれ全閉させる工程と、前記前後の開閉弁が全閉されたイオン交換装置のイオン交換樹脂を交換する工程と、イオン交換樹脂交換後の開閉弁を前記開度変更部によりそれぞれ全開させる工程と、を有している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超純水製造装置に設けられたイオン交換樹脂の交換時においても、所望の水質が確保された超純水を継続的に製造できる超純水製造装置及び超純水製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る超純水製造装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図２】図１の超純水製造装置が備える二次純水製造部の構成を示すブロック図。
【図３】図１の超純水製造装置が備える開度変更部を含む制御系の構成を示すブロック図。
【図４】図３の開度変更部による時間経過に伴う弁開度勾配制御を概略的に示す図。
【図５】図２の二次純水製造部が備える１つのポリッシャの弁を全閉する過程において、その下流側の流路における圧力（又は流量）及びインバータ出力の変動を示す図。
【図６】比較例の超純水製造装置が備えた二次純水製造部における制御系の構成を示すブロック図。
【図７】図６の二次純水製造部が備える１つのポリッシャの弁を全閉する過程において、その下流側の流路における圧力（又は流量）及びインバータ出力の変動を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る超純水製造装置１０は、前処理部１２、一次純水製造部１４、タンク１６及び二次純水製造部１８を備えている。前処理部１２は、原水として、市水、井水、工業用水などを導入する。この前処理部１２は、原水の水質などに応じて適宜構成されており、原水の懸濁物質を除去して前処理水を生成する。前処理部１２は、例えば砂ろ過装置や精密ろ過装置などを備え、さらに必要に応じて被処理水の温度を調節するための熱交換器などを有している。
【００１８】
一次純水製造部１４は、前処理水中の有機成分、イオン成分、溶存ガスなどを除去して一次純水を製造し、この一次純水をタンク１６に供給する。一次純水製造部１４は、例えば、逆浸透膜装置、イオン交換装置（陽イオン交換装置、陰イオン交換装置、混床式イオン交換装置など）、紫外線酸化装置、及び脱気装置（真空脱気装置、脱気膜装置など）のうちの１つ以上を適宜組み合わせて構成される。一次純水は、例えば全有機炭素（ＴＯＣ）濃度が５μｇＣ／Ｌ以下、抵抗率が１７ＭΩ・ｃｍ以上である。タンク１６は、一次純水を貯留し、その必要量を二次純水製造部１８に供給する。
【００１９】
一方、二次純水製造部１８は、一次純水製造部１４により製造された一次純水中の不純物を除去して超純水となる二次純水を製造し、超純水の使用場所であるユースポイントＰＯＵ（Point Of Use）に供給する。なお、ユースポイントＰＯＵを通過した余剰分の超純水は、タンク１６にて回収される。
【００２０】
より具体的には、図２に示すように、二次純水製造部１８は、複数のサークルポンプ（被処理水供給ポンプ）１１ａ…１１ｎ、熱交換器１７、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）１９、被処理水の流路７、複数の分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎ、複数の開閉弁である入口弁３ａ、３ｂ…３ｎ及び出口弁４ａ、４ｂ…４ｎ、複数のイオン交換装置であるポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ、脱気装置２１、計測器としての圧力計（ＰＩ：pressure indicator）２３及び流量計（ＦＩ：Flow Indicator）２４、を備えている。
【００２１】
さらに、二次純水製造部１８は、図２に示すように、複数の計測器としての圧力スイッチ１５ａ…１５ｎ、複数のブースタポンプ（被処理水加圧ポンプ）１９ａ…１９ｎ、複数の分岐流路９ａ、９ｂ…９ｎ、複数の開閉弁である入口弁５ａ、５ｂ…５ｎ及び出口弁６ａ、６ｂ…６ｎ、複数のイオン交換装置であるポリッシャ２ａ、２ｂ…２ｎ、限外ろ過膜装置２２、計測器としての流量計２６、圧力制御弁（自動圧力制御弁：ＰＣＶ）２９、圧力計２７、を有している。
【００２２】
複数のサークルポンプ１１ａ…１１ｎは、複数の分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎよりも上流側の分岐前の流路７上に設けられている。これらのサークルポンプ１１ａ…１１ｎは、タンク１６内に収容された一次純水（被処理水）を熱交換器１７に供給する。熱交換器１７は、サークルポンプ１１ａ…１１ｎから供給された一次純水の温度を調節する。この際、一次純水は、熱交換器１７によって例えば２５±３℃に温度調節されることが好ましい。
【００２３】
紫外線酸化装置１９は、熱交換器１７で温度調節された一次純水に紫外線を照射して、水中の微量有機物を分解除去する。紫外線酸化装置１９は、例えば紫外線ランプを有し、波長１８５ｎｍ付近の紫外線を発生させる。紫外線酸化装置１９は、波長２５４ｎｍ付近の紫外線を発生させるものであってもよい。紫外線酸化装置１９内で被処理水に紫外線が照射されると紫外線が被処理水を分解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルが、被処理水中の有機物を酸化分解する。
【００２４】
図２に示すように、ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ及び２ａ、２ｂ…２ｎは、被処理水の流路７を分岐させて下流側で合流させる複数の分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎ及び９ａ、９ｂ…９ｎ上に各々設けられている。ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ及び２ａ、２ｂ…２ｎは、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが混合された混床式のイオン交換樹脂を有し、被処理水の中の微量の陽イオン成分及び陰イオン成分を吸着除去する非再生型混床式イオン交換樹脂装置である。ここで、分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎの数、及び、分岐流路９ａ、９ｂ…９ｎの数は、それぞれ、２〜８であることが好ましく、３〜４であればより好ましい。
【００２５】
つまり、イオン交換樹脂の交換時においても、超純水製造装置１０の連続運転を可能にするためには、分岐流路の下限の数は、最低２好ましくは３であることが望ましい。一方、分岐流路の数が、例えば９を超えると、これに伴い、入口弁、出口弁、ポリッシャなどの各機器の設置数も増加して、これらの機器の管理が煩雑になると共に、機器の設置スペースの制約なども増え、超純水製造装置１０を運用するうえでの実用性を低下させることになる。
【００２６】
また、分岐流路の数は多い方が入口弁、出口弁を開閉動作させたときに、下流側の流路における流量及び圧力の変動を小さく抑えることができるものの、分岐流路の数が多過ぎて１つの分岐流路当たりの流量が例えば１０ｍ3／ｈ以上でない場合、これに対応するポリッシャのサイズが小さくなり過ぎて実用性を欠くことになる。一方、１つの分岐流路当たりの流量が例えば１００ｍ3／ｈ以下でない場合、これに対応するポリシャのサイズ（イオン交換樹脂のサイズ）が大きくなり過ぎ、イオン交換樹脂の交換作業などを考慮すると実用性の面で課題が生じることとなる。
【００２７】
ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ及び２ａ、２ｂ…２ｎの有する、陽イオン交換樹脂として、強酸性陽イオン交換樹脂や弱酸性陽イオン交換樹脂が例示され、一方、陰イオン交換樹脂として、強塩基性陰イオン交換樹脂や弱塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられる。混床式のイオン交換樹脂の市販品としては、例えば野村マイクロ・サイエンス製  Ｎ−Ｌｉｔｅ  ＭＢＳＰ、ＭＢＧＰなどを適用することが可能である。
【００２８】
入口弁３ａ、３ｂ…３ｎ及び出口弁４ａ、４ｂ…４ｎ、並びに、入口弁５ａ、５ｂ…５ｎ及び出口弁６ａ、６ｂ…６ｎは、個々の分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎ及び９ａ、９ｂ…９ｎ上におけるポリッシャ（イオン交換装置）毎の前後にそれぞれ設けられている。ここで、上記した被処理水の流路７は、図２に示すように、タンク１６から、サークルポンプ１１ａ…１１ｎ、紫外線酸化装置１９、分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎ、ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ、ブースタポンプ１９ａ…１９ｎ、分岐流路９ａ、９ｂ…９ｎ、ポリッシャ２ａ、２ｂ…２ｎ、限外ろ過膜装置２２、ユースポイントＰＯＵ、などを経てタンク１６へと帰還する循環流路を構成している。
【００２９】
脱気装置２１は、気体透過性の膜の二次側を減圧して、一次側を通流する水中の溶存ガスのみを二次側に透過させて除去する例えば脱気膜装置などである。脱気装置２１には、例えば３Ｍ社製のＸ−５０、Ｘ４０、ＤＩＣ社製のＳｅｐａｒｅｌなどの市販品を用いることができる。脱気装置２１は、被処理水の中の溶存酸素を除去して、例えば溶存酸素濃度が１μｇ／Ｌ以下の処理水を生成する。
【００３０】
圧力計２３及び流量計２４は、脱気装置２１の下流側、つまり、複数の分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎの下流側で合流した流路７上に設けられており、当該合流した流路７における圧力及び流量をそれぞれ計測する。複数のブースタポンプ１９ａ…１９ｎは、サークルポンプ１１ａ…１１ｎによる給水を補足する。圧力スイッチ１５ａ…１５ｎは、ブースタポンプ１９ａ…１９ｎの手前の流路における給水圧不足を監視する。
【００３１】
限外ろ過膜装置２は、ポリッシャ２ａ、２ｂ…２ｎによる被処理水を処理することにより、例えば粒子径５０ｎｍ以上、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上の微粒子を除去して超純水（二次純水）を得る。超純水の水質は、例えば粒子径５０ｎｍ以上の微粒子数が５０ｐｃｓ．／Ｌ以下、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度が１μｇＣ／Ｌ以下、抵抗率が１８ＭΩ・ｃｍ以上である。
【００３２】
流量計２６は、脱気装置２１とユースポイントＰＯＵとの間、つまり、複数の分岐流路９ａ、９ｂ…９ｎの下流側で合流した流路７上に設けられており、当該合流した流路７における流量を計測する。圧力計２７は、ユースポイントＰＯＵと圧力制御弁２９との間の流路７上に設けられている。圧力制御弁２９は、圧力計２７により計測される圧力が、予め決められた一定の圧力（設計値の圧力）になるように、本体の弁の開度が自動制御される。
【００３３】
また、図３に示すように、本実施形態の超純水製造装置１０は、制御盤３１を有し、さらに、二次純水製造部１８は、制御機３２と、開度変更部として機能する制御機３３と、インバータ３４と、を備えている。制御盤３１は、制御機３２、３３、インバータ３４を含む超純水製造装置本体の各部に電力を供給すると共にこれら各部を統括的に制御する。
【００３４】
制御機３２は、圧力計２３、流量計２４、及び流量計２６による計測結果を取得する。インバータ３４は、制御機３２から得た流量計２３又は圧力計２４による計測結果に基づき、計測される圧力又は流量が予め決められた一定の圧力又は一定の流量になるように、サークルポンプ１１ａ…１１ｎの動作（ポンプ駆動モータの回転数）を制御する。さらに、インバータ３４は、制御機３２から得た流量計２６による計測結果に基づき、流量計２６で計測される流量が予め決められた一定の流量になるように、ブースタポンプ１９ａ…１９ｎの動作（ポンプ駆動モータの回転数）を制御する。
【００３５】
ここで、ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ及び２ａ、２ｂ…２ｎの前後に設けられた入口弁３ａ、３ｂ…３ｎ及び５ａ、５ｂ…５ｎ、並びに出口弁４ａ、４ｂ…４ｎ及び６ａ、６ｂ…６ｎは、上記したポジショナ３５を有するポジショナ式の開閉弁（開度調節弁）である。一方、制御機（開度変更部）３３は、上記した入口弁３ａ…及び出口弁４ａ…の開度を制御する電子式開度コントローラである。制御機３３からの指示に基づき、ポジショナ３５は、入口弁３ａ…及び出口弁４ａ…の開度を調節するためのアクチュエータの位置を、例えばエアによる駆動力で移動させる。
【００３６】
上記した制御機（開度変更部）３３は、入口弁３ａ…及び出口弁４ａ…の開度を、設定した時間の経過に応じて変更する。この開度変更部３６は、複数の入口弁３ａ…及び出口弁４ａ…のうちのいずれか１つの入口弁（又は出口弁）の開度を選択的に変更する。また、制御機３３は、いずれか１つの入口弁（又は出口弁）の開度を変更させる時間間隔と当該開度の変更量とを個別に設定する。
【００３７】
つまり、制御機３３は、ユーザからの所定のインタフェースを介しての入力操作を受け付けて、その入力値に対応する前記時間間隔と前記変更量とを設定する。図４に示すように、弁の開度が全閉となる開度０％から、弁の開度が全開となる開度１００％までの開度範囲において、制御機３３は、開度の変更量（増減量）として、例えば１％、３％、５％、１０％といった量を設定すると共に、例えば１％や５％の開度の変更量に要する時間間隔（増減期間）として、６秒や６０秒といった時間間隔を設定することで、弁の開度の勾配制御を可能とする。
【００３８】
このような制御機３３は、図４に概念的に示すように、制御盤３１から弁の開信号又は閉信号を受信した場合、複数の入口弁３ａ…及び出口弁４ａ…のうちのいずれか１つの弁の開度を、予め設定した例えば１０分〜２０分（又は２０分を超える時間）などといった比較的長い時間をあえて適用して、弁の開度を全閉（０％）から全開（１００％）にする制御、又は、弁の開度を全開から全閉にする制御を行う。
【００３９】
ところで、ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ及び２ａ、２ｂ…２ｎが有するイオン交換樹脂は、経時的な性能の劣化に伴い例えば１年程度の周期で交換の必要がある。イオン交換樹脂を交換する際には、複数の分岐流路８ａ…及び９ａのうちの１つの分岐流路上に設けられたポリッシャの前後の入口弁及び出口弁を、制御機３３によりそれぞれ全閉させた後、そのポリッシャのイオン交換樹脂を交換する。なお、このポリッシャにおけるイオン交換樹脂を交換している過程においても、イオン交換樹脂を交換していない他の複数台のポリッシャを稼働させつつ、超純水の製造は、継続的に行われる。
【００４０】
ここで、イオン交換樹脂を交換する過程において、上記した入口弁などを閉じた際に、稼働中のポリッシャが設けられた分岐流路では流量の増加に伴い圧力損失が増え、この結果、ポリッシャの下流側の流路７では圧力や流量が変動することになる。しかしながら、本実施形態の超純水製造装置１０は、上記したポジショナ式の入口弁及び出口弁、並びに電子式開度コントローラである制御機（開度変更部）３３を適用していることで、図５に示すように、例えば１０分〜２０分といった比較的長い時間をかけて入口弁などの開度を全開（Ｏｐｅｎ）から全閉（Ｃｌｏｓｅ）にすることが可能である。なお、適用するバルブは、ポジショナ式に限定されるわけではなく、上記の時間をかけて開度調整が可能なバルブであれば、他の物を使用することも可能であるが、開度の微調整のし易さの点から、ポジショナ式が最も好ましい。
【００４１】
したがって、図５に示すように、ポリッシャの下流側の流路７における圧力や流量の変動（ハンチング）Ａ１、Ａ２（及びインバータ出力のハンチングＡ３、Ａ４）を、小さく抑えることが可能なので、二次純水製造部１８で製造される超純水の水質の低下が抑制され、これにより、所望の水質が確保された超純水を継続的に製造することできる。
【００４２】
一方、図６は、比較例の超純水製造装置が備えた二次純水製造部における制御盤８１を含む制御系の構成をブロック図で示している。図６に示すように、ポリッシャの前後に設けられた入口弁８３ａ…及び出口弁…は、従来のエア駆動式の開閉弁である。これら従来の入口弁及び出口弁は、時間の経過に応じた開度の調整機能を有しておらず、制御盤８１からの閉信号、開信号が発信された場合に、バネなどの付勢力を介して、３秒〜５秒などの短時間で例えば全開から全閉に移行する。従来のエア駆動式の入口弁及び出口弁は、駆動エアの通気路にオリフィス（小孔）が配置されているタイプであっても、全開から全閉までの移行時間は、例えば１０秒〜１５秒といった時間である。
【００４３】
このような従来の入口弁８３…及び出口弁…を適用する比較例の超純水製造装置は、例えばポリッシャ１ａのイオン交換樹脂を交換する過程において、入口弁８３ａを全閉する際に、稼働中のイオン交換装置が設けられた分岐流路では流量の増加に伴い圧力損失が増大し、この結果、図７に示すように、ポリッシャ１ａの下流側の流路７では、圧力や流量が大きく変動すること（圧力や流量の大きなハンチングＢ１、Ｂ２及びインバータ出力の大きなハンチングＢ３、Ｂ４が生じること）になる。
【００４４】
具体的には、変動する流量や圧力は、流量計２３や圧力計２４の計測値に応じて、インバータ３４を介したサークルポンプ１１ａ…１１ｎの給水量などによってインバータ制御されてはいるものの、上記した従来の入口弁８３ａなどの機構上、例えば３秒〜５秒などの短時間で入口弁８３ａが急激に閉じられてしまうことから、急速な流量や圧力の変動に上記したインバータ制御が追従できない結果となる。
【００４５】
被処理水（二次純水）の流路７における流量や圧力が大きく変動した場合、その変動の影響で、例えば紫外線酸化装置やポンプなどの金属製の水流接触面から、金属コロイドなどの微粒子が発生し、この微粒子は、徐々にイオン化して水中に溶解してくる場合がある。この際、溶解した金属イオンにより、水中の残留イオン量が増大するため、製造される超純水（二次純水）の水質の低下を招くことになる。
【００４６】
又、被処理水（製造対象の超純水）の流路における流量や圧力が大きく変動した場合、その変動の影響で、例えば紫外線酸化装置やポンプなどの構造上の溜まり部、配管やバルブ部材の溜まり部に安定水流によりとどまっていた微粒子等の水質悪化物質が流出し製造される超純水の水質の低下を招くことになる。
【００４７】
これに対して、本実施形態の超純水製造装置１０は、例えば１０分〜２０分などの比較的長い時間をかけてポリッシャの手前の例えば入口弁を閉じることができるので、イオン交換樹脂の交換時においても、水質の低下を抑制しつつ超純水を製造することが可能となる。入口弁を閉じるのにかける時間としては、５分〜３０分が好ましく、１０〜２０分がより好ましい。５分より短いと、流量や圧力の変動が抑制できなくなる。また３０分を超えると、操作に時間をかけすぎるため、実用性が落ちてしまう。なお、流路の分岐の数によって、バルブの開閉にかける時間の最適値は厳密には異なってくるが、その点を考慮しても、分岐の数によらず、ほぼ上記の範囲で対応可能である。
【００４８】
次に、ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎ、２ａ、２ｂ…２ｎが有するイオン交換樹脂を交換する過渡期において、超純水製造装置１０を用いた超純水製造方法について概略的に説明する。
【００４９】
図２に示すように、まず、複数の分岐流路８ａ、８ｂ…８ｎ、９ａ、９ｂ…９ｎのうちの１つの例えば分岐流路８ａ上に設けられたポリッシャ１ａの前後の全開されている入口弁３ａ及び出口弁４ａを、制御機（開度変更部）３３により、２０分などの長い時間をかけてそれぞれ全閉させる。具体的には、入口弁３ａを全閉させた後、ポリッシャ１ａの稼働を停止し、さらに出口弁４ａを全閉させる。出口弁４ａを全閉させることで、ポリッシャ１ａへの被処理水の逆流を防止することが可能となる。
【００５０】
次に、前後の入口弁３ａ及び出口弁４ａが全閉されたポリッシャ１ａのイオン交換樹脂を新しいイオン交換樹脂と交換する。イオン交換樹脂を交換した後、制御機３３により２０分などの長い時間をかけて出口弁４ａを全開させた後、ポリッシャ１ａを再稼働させ、さらに入口弁３ａを長い時間をかけて全開させる。同様に、ポリッシャ１ｂ…１ｎ、ポリッシャ２ａ、２ｂ…２ｎにおけるイオン交換樹脂の交換をポリッシャ１台ずつ順次行う。
【００５１】
既述したように、本実施形態に係る超純水製造装置１０及び超純水製造方法では、ポリッシャが有するイオン交換樹脂を交換する際に、ポリッシャの前後の入口弁及び出口弁を、時間をかけてゆっくりと閉じることができるので、ポリッシャの下流側の流路における圧力や流量の変動を抑えることが可能である。したがって、二次純水製造部１８による被処理水の水質の低下が抑制され、これにより、所望の水質が確保された超純水を継続的に製造することができる。
【００５２】
また、本実施形態の超純水製造装置１０は、例えばブースタポンプ１９ａ…１９ｎの上流側の圧力スイッチ１５ａ…１５ｎによる計測値が、規定された最低圧力よりも低下した場合に、ユースポイントＰＯＵでの超純水の供給を、制御盤３１が強制的に停止させる機能などを有している。しかしながら、超純水製造装置１０では、上述したように、ポリッシャ１ａ、１ｂ…１ｎの前後の入口弁及び出口弁を閉じる場合においても、その下流側の流路７における圧力の変動を抑えることができるので、ブースタポンプ１９ａ…１９ｎの上流側の圧力スイッチ１５ａ…１５ｎによる低下検知などが要因となるユースポイントＰＯＵでの超純水の供給停止などのリスクを低減することができる。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよいし、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ〜１ｎ，２ａ，２ｂ〜２ｎ…ポリッシャ（イオン交換装置）、３ａ，３ｂ〜３ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎ…入口弁（開閉弁）、４ａ，４ｂ〜４ｎ，６ａ，６ｂ〜６ｎ…出口弁（開閉弁）、１０…超純水製造装置、１１ａ〜１１ｎ…サークルポンプ、１４…一次純水製造部、１８…二次純水製造部、１９ａ〜１９ｎ…ブースタポンプ、２３…圧力計（計測器）、２４，２６…流量計（計測器）、３１…制御盤、３２…制御機、３３…制御機（開度変更部）、３４…インバータ、３５…ポジショナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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