(57)【要約】【課題】電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要なため維持管理負担が小さく、小型化された構造に形成可能で、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置を提供する。【解決手段】被処理水の流路に沿って順に配置された有機質分解手段とイオン吸着手段からなる有機質除去装置を備えた超純水製造装置において、前記有機質分解手段は、被処理水の流路となる紫外線透過性材料からなる管体と、前記管体の被処理水と接する側に被着された光触媒層と、前記管体の光触媒の被着された側と反対側に前記光触媒層に向けて配置された紫外線を照射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードを駆動させる電源装置とを具備する。【選択図】図７
2007136372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の流路に沿って順に配置された有機質分解手段とイオン吸着手段からなる有機質除去装置を備えた超純水製造装置において、
前記有機質分解手段は、被処理水の流路となる紫外線透過性材料からなる管体と、前記管体の被処理水と接する側に被着された光触媒層と、前記管体の光触媒の被着された側と反対側に前記光触媒層に向けて配置された紫外線を照射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードを駆動させる電源装置とを具備することを特徴とする超純水製造装置。
【請求項２】
前記管体が同心多重管からなり、前記発光ダイオードは、最外層の管外に配置された支持体上に長手方向に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の超純水製造装置。
【請求項３】
前記管体が同心多重管からなり、前記発光ダイオードは、前記同心多重管の中心の水密とされた管内に配置された支持体上に長手方向に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超純水製造装置。
【請求項４】
前記同心多重管における各管は、断面多角形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超純水製造装置。
【請求項５】
被処理水の流路に沿って順に配置された有機質分解手段とイオン吸着手段からなる有機質除去装置を備えた超純水製造装置において、
前記有機質分解手段は、紫外線透過性材料からなる管体と、前記管体の外周に被着された光触媒層と、前記管体内に配置され前記光触媒層に向けて紫外線を照射する発光ダイオードと、前記管体を両端部を残して水密的に覆う被処理水入口及び被処理水出口を有するジャケットと、前記発光ダイオードを駆動させる電源装置とを具備することを特徴とする超純水製造装置。
【請求項６】
前記ジャケットの内部には、前記被処理水入口と被処理水出口との間に所定の間隔でそれぞれ配置され、かつ前記管体の外表面との間のみに被処理水の流れる間隙を設けた複数の仕切り板が前記管体の長手方向と直交させて設けられていることを特徴とする請求項５に記載の超純水製造装置。
【請求項７】
被処理水の流路に沿って順に配置された有機質分解手段とイオン吸着手段からなる有機質除去装置を備えた超純水製造装置において、
前記有機質分解手段は、被処理水入口及び被処理水出口を有するジャケットと、
前記ジャケット内に配置された、紫外線透過性材料からなる管体と前記管体の外周に被着された光触媒層と前記管体内に配置され前記光触媒層に向けて紫外線を照射する発光ダイオードとからなる管体ユニットの複数本と、
前記発光ダイオードを駆動させる電源装置と
を具備することを特徴とする超純水製造装置。
【請求項８】
被処理水の流路に沿って順に配置された有機質分解手段とイオン吸着手段からなる有機質除去装置を備えた超純水製造装置において、
前記有機質分解手段は、被処理水入口及び被処理水出口を有するジャケットと、
前記ジャケット内の流路に平行的に配置された、
紫外線透過性材料からなる内部に空間を有する板体と前記板体の外側表面に被着された光触媒層と前記板体の内部の空間に配置され前記光触媒層に向けて紫外線を照射する発光ダイオードとからなる板体ユニットの複数組と、
前記発光ダイオードを駆動させる電源装置と
を具備することを特徴とする超純水製造装置。
【請求項９】
前記有機質分解手段が、前処理システムと一次純水システムと該一次純水システムで処理された被処理水の純度をさらに高める二次純水システムとを有する超純水製造装置の前記二次純水システムに設置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超純水製造装置。
【請求項１０】
前記有機質除去装置が、前記有機質分解手段の前段に前記被処理水の流路にオゾン及び／又は過酸化水素を添加する酸化剤添加手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超純水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の紫外線を発生する発光ダイオードから光触媒に紫外線を照射し、光触媒反応を利用して水中に存在する有機化合物を分解、イオン化することにより除去する超純水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子（ＬＳＩ）の集積度の向上にともない、シリコン基板等の基板表面上への超純水中の極微量物質による汚染の影響が問題となっており、イオン状物質、微粒子、有機化合物、金属、溶存ガス等の不純物質の極めて少ない超純水が要求されている。特に、半導体製造工程において、洗浄水中の有機化合物は、熱処理工程で炭化して線間短絡や絶縁不良を起こす原因となるため、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）の特に少ない超純水が求められている。
【０００３】
一般に、超純水製造装置は、前処理システムと、一次純水システムと、二次純水システムとから構成されている。
前処理システムは、凝集槽や二層濾過器等により原水中の濁質やコロイド物質を凝集・沈澱・瀘過するものである。
一次純水システムは、例えば、逆浸透装置（ＲＯ）や２床３塔型イオン交換装置等により、大部分のイオンなどの溶解性物質や微粒子を除去するものである。
二次純水システムは、一次純水システムより得られた一次純水の精密仕上げを目的としたものである。有機化合物を有機質分解手段により二酸化炭素や有機酸等に酸化分解する工程を経てイオン吸着手段によって除去し、微粒子や無機イオン類を、逆浸透装置、限外濾過装置、イオン吸着手段等を通過する過程で除去する。
【０００４】
この有機質分解手段としては、１８０〜１９０ｎｍ（主ピークが１８５ｎｍ）の波長を有する紫外線を発生する低圧紫外線ランプ（例えば、特許文献１）や、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒の存在下において、１８５ｎｍと２５４ｎｍ等の波長を有する紫外線を照射する低圧紫外線ランプが知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１−１６４４８８号公報
【特許文献２】特開平１０−１５１４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、いずれの有機質分解手段も、低圧紫外線ランプを用いているため、ほぼ年一度の交換が必要であり、また、設置するために比較的広い空間を要してしまう。また、消費電力を減少することによる電力コストの低減が望まれる。さらに、二次純水システム等における有機化合物の分解効率を高めて、有機化合物の分解除去時間の短縮が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要なため維持管理負担が小さく、小型化された構造に形成可能で、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、被処理水の流路に沿って順に配置された有機質分解手段とイオン吸着手段からなる有機質除去装置を備えた超純水製造装置において、前記有機質分解手段は、被処理水の流路となる紫外線透過性材料からなる管体と、前記管体の被処理水と接する側に被着された光触媒層と、前記管体の光触媒の被着された側と反対側に前記光触媒層に向けて配置された紫外線を照射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードを駆動させる電源装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要なため維持管理負担が小さく、小型化された構造に形成可能で、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の超純水製造装置の構成の一例を示す図である。図１において、原水は、前処理装置１に導入され、原水中の懸濁物質等が分離、除去される。次いで、前処理装置１で処理された被処理水は、カチオン交換樹脂塔、脱炭酸塔およびアニオン交換樹脂塔からなる２床３塔型イオン交換装置２によりイオン成分が除去された後、逆浸透装置３に導入されて微粒子およびコロイド状物質等の除去が行われる。次に、被処理水は、窒素ガス添加方式の真空脱気装置等の脱気装置４に導入されて溶存酸素等の溶存気体が除去される。
【００１１】
続いて、有機質分解手段５に導入されて溶存有機化合物が分解され、混床式イオン交換装置等のイオン吸着手段６により被処理水中のイオン成分が除去される。最後に、被処理水は限外濾過膜装置７に導入され、極微量の微粒子等が除去される。
【００１２】
なお、ここでは前処理装置１が前処理システム、２床３塔型イオン交換装置２から脱気装置４までが一次純水システム、有機質分解手段５から限外濾過膜装置７までが二次純水システムと区分される。
【００１３】
本発明の超純水製造装置は有機質除去装置を備え、この有機質除去装置は有機質分解手段５とイオン吸着手段６と必要に応じて後述する酸化剤添加手段と酸化剤除去手段とから構成されている。有機質分解手段５は、光触媒層と、光触媒層を担持する管体又は板体と、発光ダイオードとを備えていることを特徴とする。以下に、本発明の有機質除去装置について、特に有機質分解手段５について実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（第一の実施形態）
図２は、本発明の第一の実施形態に係る有機質分解手段１０を被処理水の流路に沿って切断した断面図である。有機質分解手段１０は、管体ユニット１１（管体１２と光触媒１３と発光ダイオード１４）と、被処理水入口１５と、被処理水出口１６と、仕切り板１７と、ジャケット１８と、電源装置（図示せず）とを備えている。
【００１５】
管体ユニット１１は、管体１２と光触媒１３と発光ダイオード１４とから構成され、光触媒反応によって被処理水中の有機化合物を分解するものである。本実施の形態では、管体ユニット１１の形状は管状であり、例えば、３ｃｍ〜４ｃｍ間隔で複数本がジャケット１８内の被処理水の流路に沿って配置されている。なお、管体ユニット１１は、任意の本数にすることができる。
【００１６】
管体１２は、光触媒１３を担持するものである。本実施の形態では管状である。管体１２は、紫外線透過性材料であれば特に限定されず、例えば石英ガラス、シリカゲル、アルミナセラミックスなどの無機系の材料が好ましい。また、管体１２は担持面積を大きく確保する観点からは、多孔質形状又は多孔質材料であることが好ましい。そして、光による減衰を起こし難く、耐磨耗性を有する材料が好ましい。管体１２は、内部に発光ダイオード１４を配置する空間があればよく、例えば、図２に示すように管体１２の両端部を残してジャケット１８により水密的に覆われた構造にすることができる。
【００１７】
光触媒１３は、管体１２上に形成された薄膜（光触媒層）で、発光ダイオード１４が放射する紫外線によって活性化され、光触媒反応により被処理水中の有機化合物を酸化分解するものである。本実施の形態では、光触媒１３は管体１２の外表面に形成されている。発光ダイオード１４が放射する紫外線によって、強い酸化力をもつ光触媒活性表面を形成し、この光触媒活性表面に接触する有機化合物を直接酸化分解する。また、水と反応して・ＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）を生成し、この・ＯＨラジカルは被処理水中の有機化合物を酸化分解する。これにより被処理水中の有機化合物はカルボン酸等の有機酸の段階まで酸化分解され、さらに一部は二酸化炭素にまで分解される。
なお、分解された被処理水中の有機酸、微量の二酸化炭素は、混床式イオン交換装置等のイオン吸着手段６によって除去され、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）の少ない超純水（２次純水）を得ることができる。
【００１８】
光触媒１３は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、チタン酸ストロンチウム等の種々のものが知られている。光触媒反応性が高く、化学的に安定であって反応持続性があり、人体に無害である点からアナターゼ型又はルチル型を含むアナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。本実施の形態では、半導体であるアナターゼ型又はルチル型を含むアナターゼ型の二酸化チタン（ＴｉＯ２）の薄膜、具体的には、その微粒子のコーティングからなっている。光触媒１３を形成する二酸化チタンの微粒子は、光触媒反応を生じるためには、「量子サイズ効果」等により十分に小さい必要があることが既に知られている。そのため、この二酸化チタンの薄膜（光触媒層）は、一般に０．３μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下の膜厚の透明な薄膜として、または、そのような薄膜を多層化した薄膜（例えば、０．７μｍ程度の透明な薄膜）として形成される。
【００１９】
二酸化チタンの薄膜は、既に知られた種々の方法によって、管体の表面に形成することができる。最も一般的な方法は、二酸化チタンのコロイド（ゾル）を管体１２表面に薄く塗布し、或いは電気泳動法によって沈着させ、次いで焼成する方法である。この方法によれば、十分に小さな二酸化チタン微粒子の薄膜を得ることができ、しかも、ガラス等の管体１２に強固に被着された薄膜を形成することができる。また、真空蒸着法、或いは気相反応による化学的析出法（気相成長法）によっても、薄膜を形成することができる。
【００２０】
発光ダイオード１４は、電源装置によって電力が供給されて紫外線を照射するもので、光触媒反応を生じさせる３６０〜４００ｎｍの波長を含む紫外線を放射するものであれば良く、例えば紫外線を放射する紫色発光ダイオード等が挙げられる。発光ダイオード１４は、管体１２に担持された光触媒１３を照射可能な位置に配置される。本実施の形態では、図２に示すように、管体１２の管内に複数の発光ダイオード１４が円筒状に配置された照明によって、管体１２の管の内側から管の外側に向かって紫外線を照射している。
【００２１】
光源に発光ダイオード１４を用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段１０を小型化された構造に形成可能である。
また、紫外線透過性を有する管体１１を介して、発光ダイオード１４から光触媒１３に紫外線が直接照射され、発光ダイオード１４と光触媒１３との間に被処理水等が介在しない。そのため、被処理水等の紫外線透過度に影響されることなく被処理水中の有機化合物の分解処理が可能であり、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段１０を得ることができる。
【００２２】
仕切り板１７は、水の流路に所定の間隔で管体ユニット１１の長手方向に直交するように複数設けられ、管体ユニット１１の近傍のみに被処理水の流れる間隙が設けられていることから、流入した被処理水が混合流となるため均等に光触媒１３に接触し、被処理水中の有機化合物を均等に分解できるようにするものである。
ジャケット１８は、被処理水が被処理水入口１５から給水され被処理水出口１６から排水されるまでの間、管体ユニット１１によって有機化合物を分解させるための被処理水の流路となるものであり、形状は例えば円筒状である。
【００２３】
有機質分解手段１０の前段に酸化剤添加手段（図示せず）をさらに有することが好ましい。酸化剤添加手段は、必要に応じて、有機質分解手段１０によって紫外線を照射する前に、被処理水の流路にオゾン（オゾン水であってもよい）及び／又は過酸化水素（過酸化水素水であってもよい）を添加するものである。オゾンを添加する酸化剤添加手段としては、例えば、無声放電式のオゾン発生器が挙げられる。添加されたオゾンは光励起された光触媒に接触することにより酸化力の強いラジカルになる、あるいはオゾン分子が直接有機物を酸化分解するため、効率的に有機酸への酸化分解が行われる。このため、オゾンを添加しない場合と比較して、有機化合物の分解効率が高まり、より短時間で、より消費電力を低減して有機化合物を分解除去できる。
オゾンの添加量は特に制限されないが、被処理水中のオゾン濃度を０．５〜１０ｐｐｍとすれば十分である。
【００２４】
過酸化水素を添加する酸化剤添加手段としては、例えば、過酸化水素水貯留タンクからのポンプ供給によるもの、あるいは、電解式過酸化水素生成供給によるものなどが挙げられる。被処理水に供給された過酸化水素は、光励起された光触媒に接触して励起電子と反応することで・ＯＨラジカルを発生させため、水中での・ＯＨラジカル生成が加速化される。このため、過酸化水素水を添加しない場合と比較して、有機化合物の分解効率が高まり、より短時間で、より消費電力を低減して有機化合物を分解除去できる。
過酸化水素の添加量は特に制限されないが、被処理水中の過酸化水素濃度を１〜２０ｐｐｍとすれば十分である。
【００２５】
酸化剤添加手段により被処理水中にオゾン及び／又は過酸化水素が添加された場合には、有機質分解手段１０の後段に酸化剤除去手段（図示せず）を設け、分解された有機酸等がイオン吸着手段６によって除去される前に、酸化剤除去手段により、被処理水中に溶存するオゾン及び／又は過酸化水素を除去することが好ましい。
【００２６】
オゾンを除去する酸化剤除去手段は、被処理水中に残留したオゾンを分解するもので、例えば、オゾンを含有する被処理水に２６０ｎｍ以下の波長をもつ紫外線を照射させる装置が挙げられる。この処理によってオゾンの分解生成物は、最終的にほとんどが酸素（Ｏ２）となる。
このように被処理水中のオゾンを除去することによって、分解された有機酸等の除去に用いられるイオン吸着手段６のイオン交換樹脂の酸化劣化等を防止することができる。
【００２７】
過酸化水素を除去する酸化剤除去手段は、有機質分解手段１０で完全に分解されなかった被処理水中の過酸化水素を分解するもので、例えば、過酸化水素を含有する被処理水を合成有機重合体の熱分解物と接触させる装置が挙げられる。合成有機重合体の熱分解物は、過酸化水素を吸着するもので、具体的には、ロームアンドハース社製のアンバーソーブ５７２及び／又は５７５（商品名）を好適に使用することができる。アンバーソーブは、巨大網目構造を有するスチレン−ジビニルベンゼンタイプのスルホン酸型イオン交換樹脂の熱分解物である。
このように被処理水中の過酸化水素を除去することによって、分解された有機酸等の除去に用いられるイオン吸着手段６のイオン交換樹脂の酸化劣化等を防止することができる。
【００２８】
有機化合物を含んだ被処理水（１次純水）に、必要に応じて、酸化剤添加手段（図示せず）によりオゾン及び／又は過酸化水素が添加された後、被処理水入口１５からジャケット１８に被処理水が給水される。発光ダイオード１３から３６０〜４００ｎｍの波長を含む紫外線が、管体１２に担持された光触媒１３に照射されると、光触媒１３が活性化される。この光触媒活性表面に接触する被処理水に含まれる有機化合物は直接酸化分解される。また、活性化された光触媒１３は水と反応して・ＯＨラジカルを生成し、・ＯＨラジカルは被処理水中の有機化合物を酸化分解する。これにより被処理水中の有機化合物はカルボン酸等の有機酸の段階まで酸化分解され、さらに一部は二酸化炭素にまで分解される。有機化合物の分解された被処理水が被処理水出口１６から排水される。前記した酸化剤添加手段によりオゾン及び／又は過酸化水素が添加された場合には、酸化剤除去手段(図示せず)によって、被処理水中に溶存するオゾン及び／又は過酸化水素が除去される。その後、分解生成物である被処理水中の有機酸、微量の二酸化炭素は、混床式イオン交換装置等のイオン吸着手段６によって除去され、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）の少ない超純水（２次純水）を得ることができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、光源に発光ダイオード１４を用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段１０を小型化された構造に形成可能である
また、管体ユニット１２を略平行に複数本配置することにより、光触媒の表面積を大きく確保することができ、これにより、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段１０を得ることができる。
【００３０】
（第二の実施形態）
図３は、本発明の第二の実施形態に係る有機質分解手段２０を示す側面図である。図４は、図３のＡ−Ａに沿って切断した状態を表す断面図である。図３及び図４に示されるように、有機質分解手段２０は、管体２１と、光触媒２２と、発光ダイオード２３と、電源装置(図示せず)と、を備えている。なお、第一の実施形態と重複する説明を省略する。
【００３１】
管体２１は、管状であり、管の長手方向に対して垂直な断面形状が、同心円又は同心多角形と、この同心円又は同心多角形を支持する管の中心からの放射状に延びる放射線とから形成されている。言い換えれば、図４に示すように、管体２１は、管の中心から放射状に配置される放射板２１ａと、隣り合う２つの放射板２１ａを結線する結板２１ｂとに区分して考えることができる。被処理水は、この穴あきの管内の空間２４を流れており、図３では矢印の方向に流れ、図４では紙面と垂直な方向に流れている。
【００３２】
管体２１の断面形状は、図４に示す８角形の多角形に限定されず、６角形等の任意の多角形にすることができる。また、円形であってもよい。また、同心多重管の段数（結板２１ｂの段数）も図４に示す６段に限定されず、任意の段数にすることができる。また、同心円又は同心多角形を支持できれば、放射板２１ａは一部省略可能である。
【００３３】
管体２１は、例えば、表面に光触媒２２層を設けたガラス板の管体２１（放射板２１ａ、結板２１ｂ）を用意し、結板２１ｂの端部を放射板２１ａの表面に熱により融着して作成することができる。
【００３４】
管体２１を管状とし、管の長手方向に対して垂直な断面形状を、同心円又は同心多角形と、この同心円又は同心多角形を支持する管の中心から放射状に延びる放射線とから形成することにより管体２１の内壁面の表面積を大きなものとすることが可能となる。この管体２１の内壁面に光触媒２２を配置することから、配置された光触媒２２の表面積を大きなものとすることができる。これにより、被処理水中の有機化合物の分解効率の高い有機質分解手段２０を得ることができる。
【００３５】
発光ダイオード２３は、管体２１の内壁面に担持された光触媒２２を照射可能な位置に配置される。本実施の形態では、図４に示すように、管体２１を取り囲むように複数の発光ダイオード２３が配置されたリング照明によって、管体２１の管の外側から管の中心に向かって紫外線を照射している。なお、同心多重管からなる管体２１の中心の水密とされた管内に、複数の発光ダイオード２３が円筒状に配置された照明によって、管体２１の管の中心から管の外側に向かって紫外線を照射してもよい。また、発光ダイオード２３を管体２１の管の外側と管の中心の両方に配置してもよい。
【００３６】
このように発光ダイオード２３を管体２１の外側に配置し、管体２１の管の外側から管の中心に向かって紫外線を照射することにより、一つの発光ダイオード２３から照射される紫外線は照射距離の遠いチューブの中心付近では減衰する。しかし、その一方でチューブの中心付近では複数の発光ダイオード２３から照射された紫外線が集まることから十分な照度を確保することができ、光触媒反応が可能である。このように発光ダイオード２３を配置することにより、有機化合物の分解効率の高い有機質分解手段２０を得ることができる。
【００３７】
光源に発光ダイオード２３を用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段２０を小型化された構造に形成可能である。
【００３８】
有機化合物を含んだ被処理水（１次純水）に、必要に応じて、酸化剤添加手段（図示せず）によりオゾン及び／又は過酸化水素が添加された後、管内の空間２４にこの被処理水が給水される。発光ダイオード２３から３６０〜４００ｎｍの波長を含む紫外線が、管体２１に担持された光触媒２２に照射されると、光触媒２２が活性化される。この光触媒活性表面に接触する被処理水に含まれる有機化合物は直接酸化分解される。また、活性化された光触媒２２は水と反応して・ＯＨラジカルを生成し、・ＯＨラジカルは被処理水中の有機化合物を酸化分解する。これにより被処理水中の有機化合物はカルボン酸等の有機酸の段階まで酸化分解され、さらに一部は二酸化炭素にまで分解される。有機化合物の分解された被処理水は有機質分解手段２０から排水される。前記した酸化剤添加手段によりオゾン及び／又は過酸化水素が添加された場合には、酸化剤除去手段(図示せず)によって、被処理水中に溶存するオゾン及び／又は過酸化水素が除去される。その後、被処理水中の有機酸、微量の二酸化炭素は、混床式イオン交換装置等のイオン吸着手段６によって除去され、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）の少ない超純水（２次純水）を得ることができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、光源に発光ダイオード２３を用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段２０を小型化された構造に形成可能である。
管体２１を管状とし、管の長手方向に対して垂直な断面形状を、同心円又は同心多角形と、この同心円又は同心多角形を支持する管の中心から放射状に延びる放射線とから形成することにより管体２１の内壁面の表面積を大きなものとすることが可能となる。この管体２１の内壁面に光触媒２２を配置することから、配置された光触媒２２の表面積を大きなものとすることができる。これにより、被処理水中の有機化合物の分解効率の高い有機質分解手段２０を得ることができる。
さらに、複数の発光ダイオード２３が管体２１を取り囲むように配置され、管体２１の管の外側から管の中心に向かって紫外線が照射されている。このように紫外線を照射することにより、一つの発光ダイオード２３から照射される紫外線は照射距離の遠い管の中心付近では減衰されることが考えられるが、その一方で管の中心付近では複数の発光ダイオード２３から照射された紫外線が集まるので管の中心付近でも十分な照度を確保することができ、光触媒反応が可能である。このように発光ダイオード２３が管体２１を取り囲むように配置されることにより、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段２０を得ることができる。
【００４０】
（第三の実施形態）
図５は、本発明の第三の実施形態に係る有機質分解手段３０を示す側面図である。図６及び図７は、それぞれ図５のＢ−Ｂ及びＣ−Ｃに沿って切断した状態を表す断面図である。図６及び図７に示されるように、有機質分解手段３０は、管体３１と、光触媒３２と、発光ダイオード３３、とガイドレール３４と、仕切り板３５と、電源装置(図示せず)と、を備えている。なお、第一の実施形態又は第二の実施形態と重複する説明を省略する。
【００４１】
管体３１は、管状であり、管の長手方向に対して垂直な断面形状が、同心円又は同心多角形と、この同心円又は同心多角形を支持する管の中心から放射状に延びる放射線とから形成されている。言い換えれば、図７に示すように、管体３１は、管の中心から放射状に配置される放射板３１ａと、隣り合う２つの放射板３１ａを結線する結板３１ｂとから構成されている。被処理水は、この穴あきの管内の空間３６を流れており、図５、図６では矢印の方向に流れ、図７では紙面と垂直な方向に流れている。
管体３１の断面形状は、図７に示す８角形の多角形に限定されず、６角形等の任意の多角形にすることができる。また、円形であってもよい。また、同心多重管の段数（結板３１ｂの段数）も図７に示す２段に限定されず、任意の段数にすることができる。また、同心円又は同心多角形を支持できれば、放射板３１ａは一部省略可能である。
【００４２】
管体３１を、管状とし、管の長手方向に対して垂直な断面形状が、同心円又は同心多角形と、この同心円又は同心多角形を支持する管の中心から放射状に延びる放射線とから形成することにより管体３１の内壁面の表面積を大きなものとすることが可能となる。この管体３１の内壁面に光触媒３２を配置することから、配置された光触媒３２の表面積を大きなものとすることができる。これにより、被処理水中の有機化合物の分解効率の高い有機質分解手段３０を得ることができる。
【００４３】
発光ダイオード３３を光源として用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段３０を小型化された構造に形成可能である。
【００４４】
図５〜図７では、管体３１を取り囲むように複数の発光ダイオード３３が配置されたリング照明によって、管体３１の管の外側から管の中心に向かって紫外線を照射している。なお、同心多重管からなる管体３１の中心の水密とされた管内に、複数の発光ダイオード３３が円筒状に配置された照明によって、管体３１の管の中心から管の外側に向かって紫外線を照射してもよい。また、発光ダイオード３３を管体３１の管の外側と管の中心の両方に配置してもよい。
【００４５】
このように発光ダイオード３３を管体３１の外側に配置し、管体３１の管の外側から管の中心に向かって紫外線を照射することにより、一つの発光ダイオード３３から照射される紫外線は照射距離の遠いチューブの中心付近では減衰する。しかし、その一方でチューブの中心付近では複数の発光ダイオード３３から照射された紫外線が集まることから十分な照度を確保することができ、光触媒反応が可能である。このように発光ダイオード３３を配置することにより、有機化合物の分解効率の高い有機質分解手段３０を得ることができる。
【００４６】
図８は、図７の楕円の点線で囲まれた領域の拡大図であって、ガイドレール３４によって管体３１を固定した状態を示す図である。ガイドレール３４は、管体３１を固定するものである。ガイドレール３４の構成材料には、例えばステンレス鋼を用いることができる。ガイドレール３４の凹部に管体３１の板の端部を差し込み、固定することができる。ガイドレール３４を用いることで、管体３１を同心円又は同心多角形状に形成することが容易となる。
【００４７】
図９は、図５のＤ−Ｄに沿って切断した状態を表す断面図である。仕切り板３５は、ガイドレール３４を固定する板であり、仕切り板３５には通水孔３６が設けられているため、被処理水は仕切り板３５を通り抜けることができる。
【００４８】
なお、図５、図６に示す有機質分解手段３０を単位ユニットとして、この単位ユニットの複数個を直列に連結して使用してもよく、これにより、さらに有機化合物の分解効率を高め、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）の少ない超純水を得ることができる。また、この単位ユニットの複数個を並列に接続して使用してもよく、これにより被処理水の処理量を増加させることができる。
【００４９】
（第四の実施形態）
図１０は、本発明の第四の実施形態に係る有機質分解手段４０を示す上面図である。図１１は、図１０のＥ−Ｅに沿って切断した状態を表す断面図である。図１２は、有機質分解手段４０を示す正面図である。なお、図１０では、理解しやすさのために、後述する蓋４８を省略している。第一の実施形態と重複する説明を省略する。
【００５０】
有機質分解手段４０は、複数個の板体ユニット４１（板体４２と光触媒４３と発光ダイオード４４）と、ジャケット４５と、被処理水入口４６と、被処理水出口４７と、蓋４８と、電源装置(図示せず)とを備えている。
【００５１】
板体ユニット４１は、板体４２と光触媒４３と発光ダイオード４４とから構成され、光触媒反応によって被処理水４９中の有機化合物を分解するものであり、ジャケット４５内に配置される。板体ユニット４１の形状は平板状であり、この平板の一方の端部が蓋４８に固定され、他方の端部がジャケット４５の底に接し、略平行に離間して複数個配置され、平板状の板体ユニット４１間に被処理水４９を矢印の方向に通過させる通路を形成している。
【００５２】
板体４２は、内部に空間を有する板状体であり、この内部の空間に発光ダイオード４４が配置され、この板体４２の外表面であって発光ダイオード４４が紫外線を照射可能な位置に光触媒４３が担持されている。本実施の形態では、図１０〜１２に示すように、光触媒４３は、板体４２の相対する一対の主面上に担持されている。発光ダイオード４４は、複数の発光ダイオードが縦横平面状に配列された発光ダイオードアレイを背中合わせに２個配置したものであり、光触媒４３に向かって紫外線を照射する。
【００５３】
ジャケット４５は、被処理水４９が被処理水入口４６から給水され被処理水出口４７から排水されるまでの間、板体ユニット４１によって有機化合物を分解させるための被処理水４９の流路となるものである。
蓋４８は、ジャケット４５の蓋であるとともに、複数の板体ユニット４１を固定するものである。
【００５４】
有機化合物を含んだ被処理水（一次純水）に、必要に応じて、酸化剤添加手段（図示せず）によりオゾン及び／又は過酸化水素が添加された後、この被処理水が被処理水入口４６からジャケット４５に給水される。発光ダイオード４４から３６０〜４００ｎｍの波長を含む紫外線が、板体４２に担持された光触媒４３に照射されると、光触媒４３が活性化される。この光触媒活性表面に接触する被処理水に含まれる有機化合物は直接酸化分解される。また、活性化された光触媒４３は水と反応して・ＯＨラジカルを生成し、・ＯＨラジカルは被処理水中の有機化合物を酸化分解する。これにより被処理水中の有機化合物はカルボン酸等の有機酸の段階まで酸化分解され、さらに一部は二酸化炭素にまで分解される。有機化合物の分解された被処理水がジャケット４５（被処理水出口４７）から排水される。前述した酸化剤添加手段によりオゾン及び／又は過酸化水素が添加された場合には、酸化剤除去手段(図示せず)によって、被処理水中に溶存するオゾン及び／又は過酸化水素が除去される。その後、被処理水中の有機酸、微量の二酸化炭素は、混床式イオン交換装置等のイオン吸着手段６によって除去され、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）の少ない超純水（２次純水）を得ることができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態によれば、光源に発光ダイオード４４を用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段４０を小型化された構造に形成可能である。
また、板体４２を、薄い板状体とし、板体４２の相対する一対の主面上の外表面に光触媒が担持されている。ジャケット４５に収納できる範囲でこの板体４２の主面の面積を大きなものとすることができるので、配置された光触媒４３の表面積も大きなものとすることができる。また、この薄い板状体の板体４２を、略平行に離間して複数個（Ｎ個）配置することにより、光触媒の表面積をさらにＮ倍大きく確保することができる。これにより、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段４０を得ることができる。
また、複数の発光ダイオード４４が、内部に空間を有する板状体である板体４２の内部の空間に配置され、この板体４２の外表面であって発光ダイオード４４が紫外線を照射可能な位置に光触媒４３が担持されている。このように紫外線透過性を有する板体４２を介して、発光ダイオード４４から光触媒４３に紫外線が直接照射され、発光ダイオード４４と光触媒４３との間に被処理水４９等が介在しない。そのため、被処理水等の紫外線透過度に影響されることなく被処理水４９中の有機化合物の分解処理が可能であり、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段４０を得ることができる。
【００５６】
（第五の実施形態）
図１３は、本発明の第五の実施形態に係る有機質分解手段５０を示す正面図である。図１４は、有機質分解手段５０を示す上面図である。図１５は、有機質分解手段５０を示す側面図である。図１３〜図１５では、被処理水の流れる方向（矢印の方向）をＸ方向とし、Ｘ方向と垂直な方向であって後述するジャケット５５における水平方向をＹ方向とし、ジャケット５５の高さ方向をＺ方向としている。なお、図１３では、見やすさのために、後述する被処理水入口５６を省略している。第一の実施形態又は第四の実施形態と重複する説明を省略する。
【００５７】
有機質分解手段５０は、複数個の管体ユニット５１（管体５２と光触媒５３と発光ダイオード５４）と、ジャケット５５と、被処理水入口５６と、被処理水出口５７と、電源装置(図示せず)とを備えている。
【００５８】
図１６に管体ユニット５１の側面図を示す。図１７は、図１６のＦ−Ｆに沿って切断した状態を表す断面図である。管体ユニット５１は、管体５２と光触媒５３と発光ダイオード５４とから構成され、光触媒反応によって被処理水５８中の有機化合物を分解するものである。
【００５９】
管体５２の形状は管状であり、この管体５２の内部に複数の発光ダイオード５４が配置され、この管体５２の外表面であって発光ダイオード５４が紫外線を照射可能な位置に光触媒５３が担持されている。本実施の形態では、光触媒５３は、管体５２の外表面上の全面に担持されている。発光ダイオード５４は、複数の発光ダイオードが縦横平面状に配列された発光ダイオードアレイを、互いに直交する四方向に紫外線を照射できるように４個配置したものであり、光触媒５３に向かって紫外線を照射する。
【００６０】
光源に発光ダイオード５４を用いることによって、消費電力が小さいため電力コストが安価で、光源の交換が半永久的に不要で維持管理負担が小さく、有機質分解手段５０を小型化された構造に形成可能である。
【００６１】
また、紫外線透過性を有する管体５２を介して、発光ダイオード５４から光触媒５３に紫外線が直接照射されており、発光ダイオード５４と光触媒５３との間に被処理水５８等が介在しない。そのため、被処理水５８等の紫外線透過度に影響されることなく被処理水中の有機化合物を分解処理でき、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段５０を得ることができる。
【００６２】
管体ユニット５１の形状は管状である。図１３〜図１５に示されるように、管体ユニット５１は、管体ユニット５１の長手方向がＹ方向であって、Ｚ方向に並ぶように互いに略平行に配置された第一の管体ユニット５１の群と、管体ユニット５１の長手方向がＺ方向であって、Ｙ方向に並ぶように互いに略平行に配置された第二の管体ユニット５１の群とが、Ｘ方向に向かって交互に多段に配置されている。なお、第一の管体ユニット５１の群と第二の管体ユニット５１の群とは、必ずしもＸ方向に向かって交互に配置されなくてもよい。
【００６３】
ジャケット５５に収納できる範囲でこの管体ユニット５１の長手方向の長さを確保することができるので、これに伴い、管体５２の外表面に配置された光触媒５３の表面積も大きなものとすることができる。また、管体ユニット５１（Ｎ本とする）を、上記のように複数配置することにより、光触媒の表面積をさらにＮ倍大きく確保することができる。これにより、有機化合物の分解効率の高い超純水製造装置用の有機質分解手段５０を得ることができる。
【００６４】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の超純水製造装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る有機質分解手段を被処理水の流路に沿って切断した断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る有機質分解手段を示す側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａに沿って切断した状態を表す断面図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る有機質分解手段を示す側面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂに沿って切断した状態を表す断面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃに沿って切断した状態を表す断面図である。
【図８】図７の楕円の点線で囲まれた領域の拡大図であって、ガイドレールによって管体を固定した状態を示す図である。
【図９】図５のＤ−Ｄに沿って切断した状態を表す断面図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態に係る有機質分解手段を示す上面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅに沿って切断した状態を表す断面図である。
【図１２】本発明の第四の実施形態に係る有機質分解手段を示す正面図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態に係る有機質分解手段を示す正面図である。
【図１４】本発明の第五の実施形態に係る有機質分解手段を示す上面図である。
【図１５】本発明の第五の実施形態に係る有機質分解手段を示す側面図である。
【図１６】本発明の第五の実施形態に係る管体ユニットの側面図である。
【図１７】図１６のＦ−Ｆに沿って切断した状態を表す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０，２０，３０，４０，５０…有機質分解手段、１１，５１…管体ユニット、１２，２１（２１ａ，２１ｂ），３１（３１ａ，３１ｂ），５２…管体、１３，２２，３２，４３，５３…光触媒、１４，２３，３３，４４，５４…発光ダイオード、２４，３６…空間、３４…ガイドレール、１７，３５…仕切り板、４１…板体ユニット、１５，４６，５６…被処理水入口、１６，４７，５７…被処理水出口、１８，４５，５５…ジャケット、４２…板体、４８…蓋、４９，５８…被処理水。
【図１】
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【図２】
2007136372.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007136372.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007136372.tif 000009
【図８】
2007136372.tif 000010
【図９】
2007136372.tif 000011
【図１０】
2007136372.tif 000012
【図１１】
2007136372.tif 000013
【図１２】
2007136372.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2007136372.tif 000016
【図１５】
2007136372.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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