(57)【要約】【課題】この発明が解決しようとする課題は、純水製造において、脱イオン部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することである。【解決手段】被処理水中のイオンを除去する脱イオン部２と、被処理水中の溶存気体を脱気する膜式脱気部３と、この膜式脱気部３に付設した水封式真空ポンプ４とを備えた純水製造装置１であって、前記脱イオン部２の濃縮排水を前記水封式真空ポンプ４の封水として使用するための封水導入手段５を備えたことを特徴としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中のイオンを除去する脱イオン部２と、被処理水中の溶存気体を脱気する膜式脱気部３と、この膜式脱気部３に付設した水封式真空ポンプ４とを備えた純水製造装置１であって、前記脱イオン部２の濃縮排水を前記水封式真空ポンプ４の封水として使用するための封水導入手段５を備えたことを特徴とする純水製造装置。
【請求項２】
前記封水導入手段５に前記濃縮排水を貯留するタンク２２を設け、このタンク２２内の水位と温度に基づいて、前記膜式脱気部３の運転を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
【請求項３】
前記封水導入手段５内に貯留した前記濃縮排水を排出する排水手段２６を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
【請求項４】
前記封水導入手段５内に貯留した前記濃縮排水を殺菌する殺菌手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
【請求項５】
前記濃縮排水へ前記脱イオン部２から排出する電極排水を加えることを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
【請求項６】
前記膜式脱気部３の下流側に処理水の水質を検知する水質検知手段１７を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高純度の純水を製造するための純水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の純水製造装置は、一般に逆浸透膜を利用したものが多く用いられている。しかしながら、比抵抗値１〜１０ＭΩ・ｃｍという高純度レベルの純水を実現しようとするときには、水中の炭酸ガスの存在が障害になる。前記逆浸透膜では水中の炭酸ガスを除去することができない。また、前記逆浸透膜だけでは、被処理水に含まれるイオンの除去が不完全である。そこで、その対策として、逆浸透膜装置を通過後のいわゆるＲＯ処理水をさらに、被処理水中の溶存気体を気体透過膜を通して真空吸引する膜式脱気装置と、被処理水中のイオンを除去する脱イオン装置とにより処理するものがある。
【０００３】
この従来の純水製造装置は、前記脱イオン装置の濃縮排水を利用することなく、捨てていた。また、従来の純水製造装置は、前記膜式脱気装置と前記脱イオン装置とを組み合わせ、直列に配置してそれぞれを接続したものであり、相互の配管接続作業と設置スペースが多く必要であった（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４５８５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、純水製造において、脱イオン部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被処理水中のイオンを除去する脱イオン部と、被処理水中の溶存気体を脱気する膜式脱気部と、この膜式脱気部に付設した水封式真空ポンプとを備えた純水製造装置であって、前記脱イオン部の濃縮排水を前記水封式真空ポンプの封水として使用するための封水導入手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記封水導入手段に前記濃縮排水を貯留するタンクを設け、このタンク内の水位と温度に基づいて、前記膜式脱気部の運転を制御する制御部を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記封水導入手段内に貯留した前記濃縮排水を排出する排水手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記封水導入手段内に貯留した前記濃縮排水を殺菌する殺菌手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記濃縮排水へ前記脱イオン部から排出する電極排水を加えることを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項６に記載の発明は、前記膜式脱気部の下流側に処理水の水質を検知する水質検知手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について説明する。この発明は、たとえば半導体等の電子部品の洗浄水として用いられる純水製造装置において好適に実施する。まず、第一の実施の形態について説明する。前記純水製造装置は、被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜装置により処理されたいわゆるＲＯ処理水の純度をさらに高くするものである。前記純水製造装置は、前記ＲＯ処理水中のイオンを除去する脱イオン部と、前記ＲＯ処理水中の溶存気体を脱気する膜式脱気部と、前記純水製造装置の運転を制御する制御器と、前記脱イオン部と前記膜式脱気部と前記制御器を一体に収納するケーシングとにより構成されている。
【００１３】
前記脱イオン部は、電気透析とイオン交換樹脂を組み合わせ、前記ＲＯ処理水中に含まれているイオンを電気的に除去することと、前記イオン交換樹脂の再生を電気的に行うものである。前記脱イオン部は、前記ＲＯ処理水から脱イオンする本体部と、イオンを除去した脱イオン水を供給する脱イオン水ラインと、除去したイオンが濃縮された濃縮排水を排出する濃縮排水ラインと、前記脱イオン部内に設けた電極の周囲の電極排水を排水する電極排水ラインとを備えている。
【００１４】
前記膜式脱気部は、気体透過膜を多数備えた筒状の気体透過膜モジュール（以下、「ＤＯモジュール」と云う。）と、減圧手段である水封式真空ポンプと、この水封式真空ポンプの封水を供給するための封水導入手段と、脱気された脱イオン水を純水使用機器へ供給するＤＯ処理水ラインとを備えている。
【００１５】
前記水封式真空ポンプは、封水を使用して前記ＤＯモジュールを真空引きすることにより前記脱イオン水を脱気する。前記封水は、前記封水導入手段により供給される。
【００１６】
前記封水導入手段は、前記濃縮排水を前記水封式真空ポンプの封水として供給する。そして、前記封水導入手段は、タンクを備えており、このタンクは、前記濃縮排水を導入して貯留し、封水として前記水封式真空ポンプへ供給する機能を有する。
【００１７】
前記ケーシングは、前記脱イオン部と前記膜式脱気部と前記制御器とを内蔵するように構成されている。この場合、好ましくは前記脱イオン部の高さおよび奥行き長さと、前記膜式脱気部の高さおよび奥行き長さとをほぼ同じ寸法にして、前記両部を横方向に連結できるように構成する。
【００１８】
このような構成の前記純水製造装置の作用について説明する。この第一の実施の形態では、前記純水製造装置は、まず前記脱イオン部で前記ＲＯ処理水のイオンを除去する処理を行い、つぎに前記膜式脱気部で前記脱イオン部通過後の前記ＲＯ処理水を脱気する。このとき、前記濃縮排水を前記膜式脱気部の封水として回収して再利用する。
【００１９】
これにより、水の使用量を削除することができるとともに、前記脱イオン部と前記膜式脱気部との両部で前記ＲＯ処理水を処理するので、製造する純水の純度を高くすることができる。また、前記膜式脱気部を前記純水使用機器の直前に配置したので、溶存気体を含まない純水を供給することができる。さらに、前記両部をあらかじめ連結して製作してから設置するのでコンパクト化できるとともに設置現場工事を簡素化できる。
【００２０】
つぎに、この第一の実施の形態において、前記タンクに、このタンク内の水位を検出する水位検出手段と、貯留した水の温度を検出する温度検出手段とを設け、前記タンク内の水位と温度に基づいて、前記膜式脱気部の作動・停止を制御する制御部を前記制御器内に備えることも好適である。
【００２１】
この場合の前記純水製造装置の運転について説明する。まず、前記脱イオン部の運転を開始する。そして、前記濃縮排水が前記タンク内へ導入され、このタンク内に封水が貯留される。そして、水位と温度を確認してから前記水封式真空ポンプの作動を開始し、前記膜式脱気部により前記脱イオン水をさらに脱気する。
【００２２】
これにより、前記水封式真空ポンプへ確実に封水を供給できるとともに正常な温度の封水を供給することができる。
【００２３】
さらに、前記タンクに排水手段を備えることも好適である。すなわち、前記純水製造装置の運転を停止するとき、前記タンクの底部に電磁弁等の排水手段を設け、前記タンク内に貯留した濃縮排水を排出し、前記タンクを空にする。
【００２４】
これにより、前記純水製造装置の停止中に前記タンク内で雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００２５】
ここにおいて、前記雑菌等が繁殖することを防止する手段の変形例として、前記タンク内へ殺菌手段，たとえば紫外線殺菌ランプを備えることも好適である。
【００２６】
これにより、前記タンク内の濃縮排水を貯留したままで雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００２７】
また、前記タンクへ前記電極排水ラインも接続することも好適である。すなわち、前記濃縮排水に加えて、前記電極排水も前記タンクへ回収することも好適である。これにより、前記電極排水に含まれる塩素イオンにより、封水が殺菌される効果がある。
【００２８】
さらに、この第一の実施の形態において、前記膜式脱気部の下流側に処理水の水質を検知する水質検知手段を備えることも好適である。すなわち、前記膜式脱気部の破損等により処理水に異物が混入したときの水質検知手段を設ける。この水質検知手段としては、たとえば比抵抗計や電気伝導度計が好ましい。
【００２９】
これにより、処理水の異常を検出することができる。
【００３０】
以上のように、この第一の実施の形態によれば、純水製造において、前記脱イオン部の前記両排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することができる。
【００３１】
つぎに、第二の実施の形態について説明する。この第二の実施の形態は、前記第一の実施の形態の変形例であり、前記膜式脱気部の下流側に前記脱イオン部を配置した構成である。このような構成においても、前記第一の実施の形態と同様の効果があるが、特に前記脱イオン部へ溶存気体を除去してから前記ＲＯ処理水を供給するので、前記脱イオン部での負荷を軽減することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例について説明する。まず、第一実施例について図１に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る第一実施例の純水製造装置の概略フロー図である。
【００３３】
図１において、純水製造装置１は、被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜装置（図示省略）により処理されたいわゆるＲＯ処理水の純度をさらに高くするものである。前記純水製造装置１は、前記ＲＯ処理水中のイオンを除去する脱イオン部２と、前記ＲＯ処理水中の溶存気体を脱気する膜式脱気部３と、この膜式脱気部３に付設した減圧手段である水封式真空ポンプ４と、この水封式真空ポンプ４へ封水を供給する封水導入手段５と、前記純水製造装置１の運転を制御する制御器（図示省略）とにより構成されている。前記純水製造装置１は、前記ＲＯ処理水の給水ライン６に加圧するためのポンプ７と殺菌手段である第一紫外線ランプ８とを備えている。
【００３４】
前記脱イオン部２は、電気透析とイオン交換樹脂を組み合わせ、前記ＲＯ処理水中に含まれているイオンを電気的に除去することと、前記イオン交換樹脂の再生を電気的に行うものである。前記脱イオン部２は、イオン交換樹脂，陽イオン交換樹膜，陰イオン交換膜，プラス電極およびマイナス電極（いずれも図示省略）からなる本体部９と、前記ＲＯ処理水からイオンを除去した脱イオン水を供給する脱イオン水ライン１０と、除去したイオンが濃縮された濃縮排水を排出する濃縮排水ライン１１と、前記両電極の周囲から電極排水を排水する電極排水ライン１２とを備えている。前記脱イオン部２としては、たとえば、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｕｒｅ  社の製品で、ＥＤＩＭｏｄｕｌｅ  型式ＸＬシリーズが用いられる。
【００３５】
前記濃縮排水ライン１１は、前記濃縮排水を前記水封式真空ポンプ４の封水として利用する，すなわち回収するため、前記封水導入手段５と接続されている。前記濃縮排水ライン１１には、回収する濃縮排水の流量を調節する濃縮排水量調節弁１３が設けられている。また、前記電極排水ライン１２も同様に、前記電極排水を前記水封式真空ポンプ４で封水として利用するため、前記封水導入手段５と接続されている。前記電極排水ライン１２には、回収する電極排水の流量を調節する電極排水量調節弁１４が設けられている。すなわち、図１に示すように、前記両調節弁１３，１４の下流側は合流し、前記封水導入手段５と接続されている。
【００３６】
前記膜式脱気部３は、前記脱イオン水ライン１０の下流側へ接続されており、脱イオン水中の溶存気体を気体透過膜（図示省略）を通して脱気する。前記膜式脱気部３は、前記気体透過膜を多数備えた筒状の気体透過膜モジュール１５（以下、「ＤＯモジュール１５」と云う。）と、前記水封式真空ポンプ４と、前記封水導入手段５と、脱気処理された処理水を純水使用機器（図示省略）へ供給するＤＯ処理水ライン１６とを備えている。このＤＯ処理水ライン１６には、前記膜式脱気部３の破損等により処理水に異物が混入したときの水質検知手段である比抵抗計１７が設けられている。
【００３７】
前記水封式真空ポンプ４は、前記ＤＯモジュール１５から溶存気体を吸引する。前記水封式真空ポンプ４は、前記ＤＯモジュール１５を真空引きする吸引ライン１８を備えている。この吸引ライン１８は、前記水封式真空ポンプ４の吸引口１９と接続されている。前記水封式真空ポンプ４は、封水を供給する封水導入ライン２０と、吸引した気体と封水との混合した流体（以下、「混合流体」と云う。）を排出する排出ライン２１とそれぞれ接続されている。
【００３８】
前記封水導入手段５は、前記濃縮排水と前記電極排水を貯留するタンク２２と、このタンク２２内の水位を検出する水位センサ２３と、前記タンク２２内の水の温度を検出する温度センサ２４と、前記タンク２２の側面上部に設けられたオーバーフローライン２５と、前記タンク２２内の前記両排水を排出する排水手段２６とにより構成されている。この排水手段２６は、前記タンク２２の底部から水を排水するタンク排水ライン２７と、このタンク排水ライン２７に設けたブロー弁２８とにより構成されている。
【００３９】
そして、前記タンク２２の上部には、前記両排水ライン１１，１２が、前記両調節弁１３，１４の下流側で合流し、前記タンク２２と接続されており、前記両排水をこのタンク２２へ導入するように構成されている。そして、前記タンク２２に貯留した両排水を前記封水導入ライン２０を介し、封水として、前記水封式真空ポンプ４へ供給するように構成されている。また、前記排出ライン２１は、前記タンク２２の上部と接続されており、前記混合流体をこのタンク２２内へ排出するように構成されている。
【００４０】
前記制御器は、前記水封式真空ポンプ４，前記ポンプ７，前記第一紫外線ランプ８，前記本体部９，前記比抵抗計１７，前記水位センサ２３，前記温度センサ２４および前記ブロー弁２８とそれぞれ回線（図示省略）を介して接続されている。前記制御器は、前記両センサ２３，２４の検出信号に基づいて、前記水封式真空ポンプ４の作動・停止を制御する制御部（図示省略）を備えている。
【００４１】
つぎに、図２〜図４に基づいて、前記純水製造装置１を構成する各部材の組み付け配置について説明する。図２は、前記各部材の組み付け状態を説明する正面配置図である。図３は、平面配置図であり、また図４は、左側面配置図である。図１で説明した各部材には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４２】
図２において、前記純水製造装置１は、直方体状のケーシング２９を有し、このケーシング２９内に前記脱イオン部２と、前記膜式脱気部３と、前記制御部を備えた制御器３０と、前記ポンプ７と、前記第一紫外線ランプ８とを内蔵している。図２に示すように、前記ＤＯモジュール１５は、水平方向にして２個並列に設けられている。また、図３に示すように、前記本体部９を配置している。そして、図４においては、前記タンク２２が前記水封式真空ポンプ４より後方の上方位置に設けられている状態を示している。さらに、図３および図４に示すように、前記純水製造装置１の前面にパネル３１を備えている。
【００４３】
この場合、前記脱イオン部２の高さおよび奥行き長さと、前記膜式脱気部３の高さおよび奥行き長さとをほぼ同じ寸法にして、前記両部２，３を横方向に連結して配置している。
【００４４】
このような構成の前記純水製造装置１の作用について説明する。この第一実施例では、前記純水製造装置１は、まず前記ポンプ７で加圧され、前記第一紫外線ランプ８を通過後の前記ＲＯ処理水を前記脱イオン部２でイオンの除去処理を行う。つぎに、前記膜式脱気部３で前記脱イオン部２を通過後の脱イオン水をさらに脱気する。このとき、前記脱イオン部２の濃縮排水と電極排水を前記膜式脱気部３に設けた前記水封式真空ポンプ４の封水として回収して再利用する。
【００４５】
この場合の前記純水製造装置１の運転について説明する。まず、前記ポンプ７，前記第一紫外線ランプ８および前記脱イオン部２の運転を開始する。そして、前記両排水が前記タンク２２内へ導入され、このタンク２２内に封水が貯留される。そして、前記制御部により前記タンク２２内の水位が所定レベル以上となっていることと、前記タンク２２内の水の温度が所定温度以下であることを確認してから前記水封式真空ポンプ４の作動を開始し、前記ＤＯモジュール１５により前記脱イオン水を脱気する。
【００４６】
ここで、前記純水製造装置１の前記各ライン６，１０，１１，１２，１６を通過する水の流量について説明する。
【００４７】
たとえば、前記ＲＯ処理水を前記給水ライン６へ時間当たり１トン（以下、「１ｍ３／ｈ」と表記する。）供給するときを例として説明する。この場合、前記本体部９において、脱イオンされた脱イオン水は、前記脱イオンライン１０へ約０．８９ｍ３／ｈの流量で流れる。前記濃縮排水ライン１１へは、約０．１ｍ３／ｈの流量で流れ、また前記電極排水ライン１２へは約０．０１ｍ３／ｈの流量で流れる。したがって、前記タンク２２へは、前記両排水合わせて、約０．１１ｍ３／ｈの流量で導入される。
【００４８】
したがって、約０．１１ｍ３／ｈの前記両排水が回収され、前記水封式真空ポンプ４の封水として再利用されるために、前記タンク２２内へ貯留される。そして、前記水封式真空ポンプ４を作動させることにより、前記混合流体を前記タンク２２へ戻すとともに、余分な両排水は、前記オーバーフローライン２９から排出する。また、前記電極排水を回収することにより、この電極排水に含まれる塩素イオンにより、封水が殺菌される効果がある。
【００４９】
これにより、水の使用量を削除することができるとともに、前記両部２，３で前記ＲＯ処理水を処理するので、製造する純水の純度を高くすることができる。また、前記膜式脱気部３を純水使用機器（図示省略）の直前に配置したので、溶存気体を含まない純水を供給することができる。そして、前記水封式真空ポンプ４へ確実に封水を供給できるとともに正常な温度の封水を供給することができる。さらに、前記両部２，３をあらかじめ連結して製作してから設置するのでコンパクト化できるとともに設置現場工事を簡素化できる。
【００５０】
ここにおいて、前記電極排水を回収せず、前記濃縮排水のみを前記タンク２２へ回収することも実施に応じ、好適である。
【００５１】
つぎに、前記排水手段２６の作用について説明する。この排水手段２６は、前記純水製造装置１の運転を停止したとき、前記ブロー弁２８を開き、前記タンク２２内に貯留した両排水を排出し、前記タンク２２内を空にするように機能する。
【００５２】
これにより、前記純水製造装置１の停止中に前記タンク２２内で雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００５３】
ここにおいて、前記雑菌等が繁殖することを防止する手段の変形例として、前記タンク２２内へ殺菌手段として第二紫外線殺菌ランプ（図示省略）を備えることも好適である。
【００５４】
これにより、前記タンク２２内の両排水を貯留したままで雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００５５】
また、この実施例における前記比抵抗計１７の作用について説明する。この比抵抗計１７は、前記膜式脱気部３の破損等により処理水に異物が混入したとき処理水の水質の異常を検知する。
【００５６】
これにより、処理水の異常を検出することができる。
【００５７】
つぎに、第二実施例について図５に基づいて説明する。図５は、第二実施例の純水製造装置の概略フロー図である。この第二実施例は、前記第一実施例の変形例であり、図５において、前記第一実施例と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この第二実施例は、前記膜式脱気部３の下流側に前記脱イオン部２を配置した構成である。
【００５８】
このような構成の前記純水製造装置１の運転について説明する。まず、前記膜式脱気部３の作動に際し、前記タンク２２内には、給水手段（図示省略）によりあらかじめ封水を満たしておく。つぎに、前記ポンプ７，前記第一紫外線ランプ８および前記水封式真空ポンプ４を作動させ、前記ＲＯ処理水を脱気する。そして、前記脱イオン部２も作動させ、脱イオンする。このとき、前記両排水を前記タンク２２へ導入して再利用する。
【００５９】
これ以降は、前記第一実施例と同様、前記水封式真空ポンプ４を作動させ、前記混合流体を前記タンク２２へ戻すとともに、余分な両排水は、前記オーバーフローライン２９から排出する。
【００６０】
これにより、前記第一実施例と同様の効果があるが、特に前記脱イオン部２へ溶存気体を除去してから前記ＲＯ処理水を供給するので、前記脱イオン部２での負荷を軽減することができ、小型のものとすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、純水製造において、逆浸透膜部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第一実施例の純水製造装置の概略フロー図である。
【図２】純水製造装置を構成する各部材の組み付け状態を説明する正面配置図である。
【図３】純水製造装置を構成する各部材の組み付け状態を説明する平面配置図である。
【図４】純水製造装置を構成する各部材の組み付け状態を説明する左側面配置図である。
【図５】この発明に係る第二実施例の純水製造装置の概略フロー図である。
【符号の説明】
１  純水製造装置
２  脱イオン部
３  膜式脱気部
４  水封式真空ポンプ
５  封水導入手段
１７  比抵抗計（水質検知手段）
２２  タンク
２６  排水手段
【図１】
2004160380.tif 000003
【図２】
2004160380.tif 000004
【図３】
2004160380.tif 000005
【図４】
2004160380.tif 000006
【図５】
2004160380.tif 000007