(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ライン途中において周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数である超音波を超純水に照射することを特徴とする超純水の殺菌方法。
【請求項２】
前記純水槽において超音波を照射することを特徴とする請求項１記載の超純水の殺菌方法。
【請求項３】
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の超純水の殺菌方法。
【請求項４】
製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ライン途中において高周波の超音波を超純水に照射する超純水の殺菌方法であって、
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする超純水の殺菌方法。
【請求項５】
ユースポイント手前で分岐し、未使用超純水を前記純水槽に戻す分岐ライン途中において高周波数の超音波を超純水に照射することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の超純水の殺菌方法。
【請求項６】
超純水供給ラインを構成する配管内を流れる超純水に超音波を照射することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の超純水の殺菌方法。
【請求項７】
前記超音波は、配管内を流れる超純水の流れの方向と平行に照射することを特徴とする請求項６に記載の超純水の殺菌方法。
【請求項８】
超音波照射槽を、前記純水槽からユースポイントの間に設け、該超音波照射槽内における超純水に超音波を照射することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の超純水の殺菌方法。
【請求項９】
超音波照射槽を、前記分岐ライン途中に設け、該超音波照射槽内における超純水に超音波を照射することを特徴とする請求項５記載の超純水の殺菌方法。
【請求項１０】
製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインから分岐して未使用超純水を前記純水槽に戻す分岐ライン途中において周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数である超音波を超純水に照射することを特徴とする超純水の殺菌方法。
【請求項１１】
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする請求項１０記載の超純水の殺菌方法。
【請求項１２】
製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインから分岐して未使用超純水を前記純水槽に戻す分岐ライン途中において高周波の超音波を超純水に照射する超純水の殺菌方法であって、
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする超純水の殺菌方法。
【請求項１３】
前記不活性ガスの添加とともに過酸化水素又は次亜塩素酸を添加することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の超純水の殺菌方法。
【請求項１４】
製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽と、該純水槽からユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインとを有し、該超純水供給ライン途中において、超純水に周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数である超音波を照射するための手段を設けたことを特徴とする殺菌超純水供給システム。
【請求項１５】
超純水に不活性ガスを添加するための手段を設けたことを特徴とする請求項１４記載の殺菌超純水供給システム。
【請求項１６】
製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽と、該純水槽からユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインとを有し、該超純水供給ライン途中において、超純水に超音波を照射するための手段を設けた殺菌超純水供給システムであって、
超純水に不活性ガスを添加するための手段を設けたことを特徴とする殺菌超純水供給システム。
【請求項１７】
ユースポイント手前において、前記超純水供給ラインから分岐し、未使用の超純水を純水槽へ戻す分岐ラインを設け、該分岐ライン途中に、超純水に超音波を照射するための手段を設けたことを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項記載の殺菌超純水供給システム。
【請求項１８】
前記超純水供給ライン上に、超純水に超音波照射するための超音波発振部を有する超音波照射槽を設けたことを特徴とする請求項１４ないし１７記載の殺菌超純水供給システム。
【請求項１９】
前記分岐ライン上に、槽内の超純水に超音波照射するための超音波発振部を有する超音波照射槽を設けたことを特徴とする請求項１７又は１８記載の殺菌超純水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体製造、電力、医製薬等の超純水を利用する分野における有効的な殺菌の方法及び殺菌超純水供給システムに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
超純水の生菌の殺菌方法として、紫外線を用いる方法が広く用いられている。一般には、超純水の配管中や貯槽に紫外線ランプ（波長：２５４nm）を導入して超純水に紫外線を照射することにより照射部を通過する超純水を殺菌する方法である。またオゾンは、低濃度でも強い酸化力を有するために、ごく希薄な（１００ｐｐｂ以下）オゾンを超純水に添加して超純水槽ならびにユースポイント配管を殺菌する方法が考えられた。
【０００３】
紫外線照射による超純水の殺菌は、紫外線が直接照射された超純水を殺菌することができるが、直接紫外線が当たらない部分の生菌を殺菌することができないという問題がある。具体的には、紫外線照射装置よりも下流側に生菌が存在していた場合に、その生菌が流れに乗って移動したとしても紫外線の照射部を通過しないので殺菌されずにユースポイントにまで到達してしまうことが挙げられる。
【０００４】
オゾンによる殺菌は、配管系全体を有効に殺菌できるが、オゾンが強い酸化力を持っているために超純水システムの構成部材にダメージを与える問題がある。オゾンの酸化力に耐性のある材料として、特にイオン交換樹脂などの高分子材料は、オゾンにより劣化されやすくオゾンを分解する紫外線照射装置などと組み合わせる必要がある。
【０００５】
そこで、本発明者らは、超純水の殺菌方法について、その効果、コスト面等を総合的に検討する中で、高周波数の超音波を照射することにより超純水中の生菌数が減少することを発見した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明は、殺菌効果が高くかつコスト安全性の面で優れた殺菌方法及び殺菌超純水供給システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の殺菌方法は、製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ライン途中において周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数である超音波を超純水に照射することを特徴とする。
また、製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ライン途中において高周波の超音波を超純水に照射する超純水の殺菌方法であって、
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする。
【０００８】
また、前記純水槽においても超音波を照射するのが好ましい。
【０００９】
超音波の周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数であることを特徴とする。
【００１０】
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする。さらに、不活性ガスとともに過酸化水素または次亜塩素酸を添加するのが好ましい。
【００１１】
ユースポイント手前で分岐し、未使用超純水を純水槽に戻す分岐ライン途中において高周波数の超音波を超純水に照射することを特徴とする。
【００１２】
超純水供給ラインを構成する配管内を流れる超純水に超音波を照射することを特徴とする。
【００１３】
超音波照射槽を、純水槽からユースポイントの間に設け、該超音波照射槽内における超純水に超音波を照射することを特徴とする。
【００１４】
超音波照射槽を、分岐ライン途中に設け、該超音波照射槽内における超純水に超音波を照射することを特徴とする。
【００１５】
本発明の殺菌方法は、製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインから分岐して未使用超純水を前記純水槽に戻す分岐ライン途中において周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数である超音波を超純水に照射することを特徴とする。
また、製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽から超純水を使用するユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインから分岐して未使用超純水を前記純水槽に戻す分岐ライン途中において高周波の超音波を超純水に照射する超純水の殺菌方法であって、
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする。
【００１６】
超音波の周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数であることを特徴とする。
【００１７】
超純水に不活性ガスを添加した後または同時に超音波を照射することを特徴とする。ここで、不活性ガスとともに過酸化水素または次亜塩素酸を添加するのが好ましい。
【００１８】
本発明の殺菌超純水の供給システムは、製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽と、該純水槽からユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインとを有し、該超純水供給ライン途中において、超純水に周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数である超音波を照射するための手段を設けたことを特徴とする。
また、製造源から供給される超純水を貯蔵する純水槽と、該純水槽からユースポイントへ超純水を供給するための超純水供給ラインとを有し、該超純水供給ライン途中において、超純水に超音波を照射するための手段を設けた殺菌超純水供給システムであって、
超純水に不活性ガスを添加するための手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
ユースポイント手前において、該超純水供給ラインから分岐し、未使用の超純水を純水槽へ戻す分岐ラインを設け、該分岐ライン途中に、超純水に超音波を照射するための手段を設けたことを特徴とする。
【００２０】
超純水供給ライン上に、槽内の超純水に超音波照射するための超音波発振部を有する超音波照射槽を設けたことを特徴とする。
【００２１】
分岐ライン上に、槽内の超純水に超音波照射するための超音波発振部を有する超音波照射槽を設けたことを特徴とする。
【００２２】
超音波の周波数が０．８０ＭＨｚより高周波数であることを特徴とする。
【００２３】
超純水に不活性ガスを添加するための手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の超純水殺菌方法では、高周波数の超音波を超純水に直接または間接的に照射することで物理的な振動のエネルギーと、物理的なエネルギーにより超純水中で水分子が分解してラジカルを生成させる（sonochemistry的効果）が相乗的に働いて殺菌する方法である。
【００２５】
本発明では、０．８ＭＨｚ以上を用いる。０．９５ＭＨｚがより好ましい。
【００２６】
ここで超純水中にヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンおよび窒素などの不活性ガスを超純水に溶解させた後もしくは溶解させながらメガソニックを照射するとラジカルの生成量が増加するために殺菌の効率が向上する。
【００２７】
不活性ガスの溶解法としては、クリーンな不活性ガスと超純水の間にガス分離膜または脱気膜を設けて膜を介してガスを溶解させる方法が挙げられる。この方法では、水中に溶解させたガス成分の気泡を生じさせることなしに目的のガスを溶解させられる。
【００２８】
メガソニックの照射法としては、直接超音波を発振させる振動部が殺菌される超純水と直接接触して音波を伝播させる方法と、配管材や貯槽の壁の外側を超純水等の液体で満たしてその液体と超音波発振部を接触させて超音波を間接的に伝播させる方法のいずれかの方法が望ましい。
【００２９】
超純水製造システムは、（１）純水槽、（２）純水槽の超純水をさらに処理するイオン交換装置、紫外線酸化装置および限外濾過膜などと（３）処理後の超純水をユースポイントへ供給する配管とユースポイントから純水槽への戻り配管から構成されるが、これらの任意の場所でこの超音波による殺菌を行うことができる。超純水への超音波照射は、連続および間欠のいずれの方法でも殺菌が可能である。
【００３０】
高周波数の超音波を超純水に照射することで物理的な振動と振動によって生成したラジカルが相乗的に作用して超純水を殺菌できる。純水槽からユースポイントの間に超音波照射装置を設ければ、ユースポイントでの生菌の発生を抑制することができる。またユースポイントから純水槽へのリターンライン中に超音波照射装置を設ければ、ユースポイントからのリターン水で純水槽が生菌で汚染されることなく良好な水質が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図１〜３を用いて説明する。
【００３２】
図１には本発明の殺菌超純水供給システムの一例を示す。図１において、一次純水を純水槽１に受水し、ポンプ２で圧送する。紫外線酸化装置３、イオン交換装置４および限外濾過膜５で処理をされた超純水は、ユースポイント６で使用される。一部の超純水は使用されずに分岐ライン８を通って再び１の純水槽に戻る装置構成となっている。
【００３３】
なお、紫外線酸化装置３では有機物を分解し、イオン交換装置４では分解有機物、イオン金属を除去する。また、限外濾過装置５では微粒子や生菌の除去を行う。
【００３４】
超音波を照射する手段は、図２に示す例では、超音波照射槽７ａから構成されており、この超音波照射槽７ａの外壁には超音波発振部１０が設けられている。
【００３５】
また、超純水供給ラインを構成する配管１５（図３）の周囲に超音波発振部１０を設けて超音波を照射する手段を構成してもよい。
【００３６】
なお、一般に未使用超純水は純水槽１に戻される。そのためにユースポイント６の手前で超純水供給ライン２０を分岐して分岐ライン８が設けられている。通常、ユースポイント６には、７割の超純水が供給され、分岐ライン８には３割の超純水が供給される。流れる量が少ないと菌は発生しやすい。すなわち、分岐ライン８の方が超純水供給ラインより菌が発生しやすい。従って、分岐ライン上に超音波を照射するための手段を設けることが好ましい。
【００３７】
なお、不活性ガスを添加して超音波を照射すると殺菌効果が向上するため、たとえば、図１の９に示すように、不活性ガスを超純水に添加するための不活性ガス導入口９を超音波照射槽７ａに設けることが好ましい。また、不活性ガスを同時に過酸化水素や次亜塩素酸等の酸化剤を加えてもよい。
【００３８】
以下に実施例を挙げて具体的に説明する。
【００３９】
（実施例１）
図１において、超音波照射槽７ａを除いた超純水供給システムを用いてメガソニックの殺菌効果を調べた。
【００４０】
即ち、ユースポイント６と純水槽１の間の分岐ラインに０．９５ＭＨｚの超音波発振器７ｂを設置してユースポイントから純水槽に戻る超純水に１３０Ｗ（２．５Ｗ／ｃｍ2）でメガソニックを照射した。なお、超純水は  その３割が循環するものとし、１時間で純水槽（１ｍ3）の超純水が入れ替わる条件とした。
【００４１】
１時間超音波照射を続け、ユースポイントでの生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例）
超音波の周波数を１００ＫＨｚとした以外は実施例１と同様にして超音波を照射し、同様にして照射前後の生菌数を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
（実施例２）
実施例１と同様にして、ユースポイント６と純水槽１の間の７ｂに２ＭＨｚの超音波発振器を設置してユースポイントから純水槽に戻る超純水に２．５Ｗ／ｃｍ2でメガソニックを照射した。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４４】
（実施例３）
ユースポイント６と純水槽１の間の７ｂに脱気膜（大日本インキ製）と０．９５ＭＨｚの超音波発振器を設置した。ユースポイントから純水槽に戻る超純水にまず脱気膜を介して窒素を溶解させた後に、実施例１と同様にして２．５Ｗ／ｃｍ2でメガソニックを照射した。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例４）
窒素ガスの代わりにアルゴンガスを用いた以外は実施例３と同様にして超音波照射を行った。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４６】
（実施例５）
超音波照射槽７ｂの代わりに、超純水供給ラインに超音波照射槽7ａを設け（限外濾過膜５とユースポイント６の間）、０．９５ＭＨｚの超音波発振器によりユースポイントへ向かう超純水に２．５Ｗ／ｃｍ2でメガソニックを照射した。そのほかは実施例１と同じ条件である。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４７】
（実施例６）
超音波照射槽で超音波を照射する代わりに、超純水槽１の底面に０．９５ＭＨｚの超音波発振機を設置して純水槽内の超純水に２．５Ｗ／ｃｍ2でメガソニックを照射した。他の条件は実施例１と同じである。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４８】
（実施例７）
０．８ＭＨｚの超音波発振器を用いた以外は実施例６と同様にして純水槽内の超純水に２．５Ｗ／ｃｍ2でメガソニックを照射した。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００４９】
（実施例８）
図４に示すようにして配管に２．９ＭＨｚの超音波発振器を設置し、超純水の流れの方向と平行に超音波１３０Ｗを照射した。本実施例では、超純水を循環させず、毎分１リットルの超純水を流した。超音波照射前後の生菌数をＪＩＳ−Ｋ−０５５０で測定した結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
0003856558.tif 000002
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の超純水の殺菌の方法は、超純水に高周波数の超音波を照射することで超音波の物理的振動エネルギーと振動エネルギーにより生成したラジカル種が相乗的に機能することにより効率的に超純水中の生菌を殺菌することができる。
【００５２】
超音波発振機は長期に渡り連続で使用できるのでメンテナンスをする必要がなくなる。超音波は連続または間欠で超純水に照射させて有効なので、被処理水に存在する生菌数および処理後の生菌数に応じて運転方法を変化させることでランニングコストを節約できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超純水供給システム図である。
【図２】超音波を照射するための手段を示す概念図である。
【図３】超音波を照射するための手段を示す概念断面図である。
【図４】超音波の照射方法を示す概念図である。
【符号の説明】
１  純水槽、
２  ポンプ、
３  紫外線酸化装置、
４  イオン交換装置、
５  限外濾過装置、
６  ユースポイント、
７ａ，７ｂ  超音波照射槽、
８  分岐ライン、
９  不活性ガス供給口、
１０  超音波発振部、
１５  配管
２０  超純水供給ライン。
【図１】
0003856558.tif 000003
【図２】
0003856558.tif 000004
【図３】
0003856558.tif 000005
【図４】
0003856558.tif 000006