JP2013202610A

JP2013202610A - 超純水製造装置

Info

Publication number: JP2013202610A
Application number: JP2012079176A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Onoda; 成一小野田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】サブタンクに導入される温超純水の温度を低下させることにより、冷却用熱交換器の負荷が低減されると共に、温超純水とするための熱交換器の熱源コストを低減することができる超純水製造装置を提供する。
【解決手段】熱交換器１５及び逆浸透膜分離装置１２を備える一次純水製造装置１０に原水を通水して一次純水を製造し、この一次純水を二次純水製造装置２０に通水して超純水を製造する超純水製造装置において、二次純水製造装置２０からの二次純水を第２熱交換器４２及び第３熱交換器４３で加熱してユースポイント４０へ送る。第２熱交換器４２の熱源はユースポイント４０からの戻り水である。第３熱交換器４３の熱源は蒸気である。
【選択図】図１

Description

本発明は超純水製造装置に係り、特に二次純水製造装置からの超純水を熱交換器で加熱してユースポイントへ供給する超純水製造装置に関する。

半導体洗浄用水として用いられている超純水は、図２に示すように前処理システム１、一次純水製造装置１０、二次純水製造装置（サブシステムと称されることも多い。）２０から構成される超純水製造装置で原水（工業用水、市水、井水等）を処理することにより製造される（特許文献１）。図２において各システムの役割は次の通りである。

凝集、加圧浮上（沈殿）、濾過（膜濾過）装置など（この従来例では凝集濾過装置）よりなる前処理システム１では、原水中の懸濁物質やコロイド物質の除去を行う。また、この過程では高分子系有機物、疎水性有機物などの除去も可能である。

前処理された水のタンク１１、熱交換器１５、逆浸透膜処理装置（ＲＯ装置）１２、タンク１２Ａ、イオン交換装置（混床式又は４床５塔式など）１３及び脱気装置１４を備える一次純水製造装置１０では、原水中のイオンや有機成分の除去を行う。なお、水は温度が高い程、粘性が低下し、ＲＯ膜の透過性が向上する。このため、図２の通り、逆浸透膜処理装置１２の前段に熱交換器１５が設置され、逆浸透膜処理装置１２への供給水の温度が所定温度以上となるように水を加熱する。熱交換器１５の１次側には、熱源流体として蒸気が供給される。逆浸透膜処理装置１２では、塩類を除去すると共に、イオン性、コロイド性のＴＯＣを除去する。イオン交換装置１３では、塩類、無機系炭素（ＩＣ）を除去すると共にイオン交換樹脂によって吸着又はイオン交換されるＴＯＣ成分の除去を行う。脱気装置１４では無機系炭素（ＩＣ）、溶存酸素の除去を行う。

一次純水製造装置で製造された一次純水は、配管１９を介して二次純水製造装置２０へ送水される。この二次純水製造装置２０は、サブタンク（純水タンクと称されることもある。）２１、ポンプ２２、熱交換器２３、低圧紫外線酸化装置（ＵＶ装置）２４、イオン交換装置２５及び限外濾過膜（ＵＦ膜）分離装置２６を備えている。熱交換器２３は、二次純水の温度制御のためのものである。一般に二次純水（常温超純水）の供給温度は２３〜２５℃であり、その温度範囲に制御するため、熱交換器２３は冷却器が使用される。冷却器の冷却源として冷水が用いられる。この熱交換器２３はイオン交換装置２５より前に置く必要がある。高温の純水がイオン交換樹脂と接触するとＴＯＣ成分が溶出し、水質が悪化するためである。したがって熱交換器２３で水温を２３〜２５℃まで降温してからイオン交換装置２５に送られるようにする必要がある。低圧紫外線酸化装置２４では、低圧紫外線ランプより出される１８５ｎｍの紫外線によりＴＯＣを有機酸、さらにはＣＯ_２まで分解する。分解により生成した有機物及びＣＯ_２は後段のイオン交換装置２５で除去される。限外濾過膜分離装置２６では、微粒子が除去され、イオン交換樹脂からの流出粒子も除去される。

この二次純水製造装置２０で製造された超純水は、そのまま配管３１を介してユースポイント４０に送られる超純水（常温超純水）と、熱交換器４３で６５〜７５℃程度まで加熱された後、ＵＦ装置３０Ａから配管３０を介してユースポイント４０に送られる超純水（温超純水）と分かれる。未使用の温超純水は配管５０を介してタンク２１に戻される。熱交換器４３の熱源としては蒸気が用いられる。なお、二次純水を加熱してユースポイントへ供給するのは、半導体製造工程等において超純水への被溶解物質の溶解度を高くするためである。

なお、二次純水製造装置からの超純水を分取し、測定器にて水質測定することが行われている。従来、この水質測定後の測定排水は、排水処理設備にて処理された後、放流されていた。

特開２０１０−１２３８９７

上記従来の超純水製造装置においては、サブタンク２１に導入されるユースポイントからの戻り水も６５〜７５℃程度の温度の温超純水となっているため、サブタンク２１からポンプ２２へ送り出される水温が高く、冷却用熱交換器２３の負荷が大きなものとなっていた。

本発明は、サブタンクに導入される温超純水の温度を低下させることにより、冷却用熱交換器の負荷が低減されると共に、ユースポイントに送水される超純水を加温して温超純水とするための熱交換器の熱源コストを低減することができる超純水製造装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、測定器の排水を再利用することができる超純水製造装置を提供することを目的とする。

本発明の超純水製造装置は、一次純水製造装置と、該一次純水製造装置からの一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水を加熱するための熱交換器とを有し、該熱交換器で加熱された超純水をユースポイントに供給する超純水製造装置において、該熱交換器として、ユースポイントからの戻り水を熱源とする前段側熱交換器と、該前段側熱交換器で加熱された超純水をさらに加熱する後段側熱交換器とを備えたことを特徴とするものである。

この前段側熱交換器にて熱交換した後のユースポイント戻り水は、サブタンクに戻されることが望ましい。

後段側熱交換器としては、蒸気を熱源としたものが好適である。

別発明の超純水製造装置は、一次純水製造装置と、該一次純水製造装置からの一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水の一部が導入される水質測定器とを有する超純水製造装置において、該水質測定器からの測定排水を処理して前記一次純水製造装置で利用することを特徴とするものである。

本発明の超純水製造装置では、前段側熱交換器において、ユースポイント戻り水が保有する熱によって超純水を加熱するので、ユースポイントに送水する超純水を所定温度にまで加温して温超純水とする後段側熱交換器の熱源コストを低減することができる。また、ユースポイント戻り水が前段側熱交換器を通過することにより奪熱され、サブタンクに流入するユースポイント戻り水の温度が低下する。そのため、サブタンクからの一次純水を冷却するための冷却用熱交換器の負荷が低減される。

別発明の超純水製造装置によると、従来は放流されていた測定排水を再利用するので、水の有効利用を図ることができる。また、測定排水を再利用することにより、総合排水処理設備の負荷を低減することができる。

実施の形態に係る超純水製造装置の系統図である。従来例に係る超純水製造装置の系統図である。別の実施の形態に係る超純水製造装置の系統図である。

本発明の超純水製造装置は、一次純水製造装置及び二次純水製造装置並びに超純水を加熱する熱交換器を備えたものにおいて、この熱交換器を前段側熱交換器と後段側熱交換器とで構成し、前段側熱交換器の熱源をユースポイント戻り水としたものである。

この一次純水製造装置の前段には、通常の場合、前処理装置が設けられる。前処理装置では、原水の濾過、凝集沈殿、精密濾過膜などによる前処理が施され、主に懸濁物質が除去される。この前処理によって通常、水中の微粒子数は１０^３個／ｍＬ以下となる。

一次純水製造装置は、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置、脱気装置、再生型イオン交換装置（混床式又は４床５塔式など）、電気脱イオン装置、紫外線（ＵＶ）照射酸化装置等の酸化装置などを備え、前処理水中の大半の電解質、微粒子、生菌等の除去を行うものである。一次純水製造装置は、例えば、熱交換器、２基以上のＲＯ膜分離装置、混床式イオン交換装置、及び脱気装置で構成される。

二次純水製造装置は、給水ポンプ、冷却用熱交換器、低圧紫外線酸化装置又は殺菌装置といった紫外線照射装置、非再生型混床式イオン交換装置あるいは電気脱イオン装置、限外濾過（ＵＦ）膜分離装置又は精密濾過（ＭＦ）膜分離装置等の膜濾過装置で構成されるが、更に膜脱気装置、ＲＯ膜分離装置、電気脱イオン装置等の脱塩装置が設けられている場合もある。二次純水製造装置では、低圧紫外線酸化装置を適用し、その後段に混床式イオン交換装置を設け、これによって水中のＴＯＣを紫外線により酸化分解し、酸化分解生成物をイオン交換によって除去する。

なお、二次純水の後段に三次純水装置を設け、この三次純水装置からの超純水を前段側熱交換器及び後段側熱交換器で加熱するようにしてもよい。この三次純水製造装置は、二次純水製造装置と同様の構成を備えるものであり、更に高純度の超純水を製造するものである。

以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る超純水製造装置を示す系統図である。

この実施の形態では、二次純水製造装置２０からの超純水を前段側熱交換器４５と後段側熱交換器４６とで６５〜７５℃程度に加熱し、ユースポイント４０に供給する。このユースポイント４０からの温戻り水を配管５１を介して前段側熱交換器４２の熱源側に流通させる。前段側熱交換器４２の熱源側を通過した戻り水は４５〜５５℃程度に降温しており、配管５２を介してサブタンク２１に戻される。

図２の場合と同じく、熱交換器２３はポンプ２２を経て送られてくる一次純水を冷却する。後段側熱交換器４６は蒸気を熱源とするものである。

また、図２と同じく、二次純水製造装置のＵＦ膜２６からの超純水の一部を、熱交換器４５に導入することなく２０〜２５℃程度の温度の超純水として配管３１により需要箇所に送り出す。

その他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。

このように構成された超純水製造装置においては、二次純水製造装置２０からの２０〜２５℃程度の超純水が前段側熱交換器４５で３５〜４５℃程度に加熱され、次いで後段側熱交換器４６で６５〜７５℃程度に加熱される。この温超純水が後段側熱交換器４６からユースポイント４０に送られる。ユースポイント４０からの６５〜７５℃の戻り超純水が前段側熱交換器４５の熱源側に流通され、その保有熱量が二次純水製造装置からの超純水の加熱に利用される。従って、二次純水製造装置２０からの超純水を蒸気熱源方式の熱交換器４３によってのみ加熱する従来例（図２）に比べて、後段側熱交換器４６で消費する蒸気量が低減される。

また、ユースポイント４０からの６５〜７５℃程度の戻り超純水が前段側熱交換器４５で４５〜５５℃程度に降温した後、サブタンク２１に導入される。このため、従来例（図２）に比べて、サブタンク２１内の一次純水の温度が低くなり、冷却用熱交換器２３の負荷が低減され、冷水製造に消費されるエネルギー量が低減される。これらの結果、超純水製造装置全体として消費エネルギーを低減することができる。

図３を参照して別発明の実施の形態について説明する。

この実施の形態では、一次純水製造装置１０からの一次純水の一部（例えば一次純水生産量の０．０３〜０．１％程度）を分岐ラインで分岐し、測定器６１Ａにて水質測定を行う。この測定器としては、ＴＯＣ計、微粒子計、ＤＯ計、ＤＮ（溶存酸素）計、比抵抗計などが例示されるが、これに限定されない。

この測定器を通った測定排水は、タンク１２Ａ（脱塩水槽）に戻されて再利用される。

二次純水製造装置２０からの二次純水の一部（例えば一次純水生産量の０．０５〜０．２％程度）を分岐ライン６０で分岐し、測定器６１にて水質測定を行う。この測定器としては、一次純水測定器と同様にＴＯＣ計、微粒子計、ＤＯ計、ＤＮ（溶存窒素）計、比抵抗計などが例示されるが、これに限定されない。

この測定器６１を通った測定排水は、サブタンクの窒素ガスシールのためのシールポット６３用水に再利用された後、排水処理設備６２へ送られる。

なお、図３では、二次純水製造装置２０からの超純水を加熱することなくユースポイント４０に送水しているが、図１のように超純水を加熱してユースポイントに送水してもよい。図１の超純水製造装置においても図３のように測定器排水を処理して一次純水製造装置に供給するようにしてもよい。

１０一次純水製造装置
１５熱交換器
２０二次純水製造装置
２１サブタンク
４０ユースポイント
４３熱交換器
４５前段側熱交換器
４６後段側熱交換器
５０，５１，５２超純水返送用配管

本発明は、測定器の排水を再利用することができる超純水製造装置を提供することを目的とする。

本発明の超純水製造装置は、一次純水製造装置と、該一次純水製造装置からの一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水の一部が導入される水質測定器とを有する超純水製造装置において、該水質測定器からの測定排水を処理して前記一次純水製造装置で利用することを特徴とするものである。

本発明の超純水製造装置によると、従来は放流されていた測定排水を再利用するので、水の有効利用を図ることができる。また、測定排水を再利用することにより、総合排水処理設備の負荷を低減することができる。

参考例に係る超純水製造装置の系統図である。従来例に係る超純水製造装置の系統図である。実施の形態に係る超純水製造装置の系統図である。

参考例の超純水製造装置は、一次純水製造装置及び二次純水製造装置並びに超純水を加熱する熱交換器を備えたものにおいて、この熱交換器を前段側熱交換器と後段側熱交換器とで構成し、前段側熱交換器の熱源をユースポイント戻り水としたものである。

以下、図１を参照して参考例の実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る超純水製造装置を示す系統図である。

図３を参照して本発明の実施の形態について説明する。

Claims

一次純水製造装置と、該一次純水製造装置からの一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水を加熱するための熱交換器とを有し、該熱交換器で加熱された超純水をユースポイントに供給する超純水製造装置において、
該熱交換器として、ユースポイントからの戻り水を熱源とする前段側熱交換器と、該前段側熱交換器で加熱された超純水をさらに加熱する後段側熱交換器とを備えたことを特徴とする超純水製造装置。
請求項１において、該後段側熱交換器は蒸気を熱源とすることを特徴とする超純水製造装置。
請求項１又は２において、前記二次純水製造装置は、一次純水を受け入れるサブタンクを備えており、
前記前段側熱交換器を通ったユースポイント戻り水が該サブタンクに導入されることを特徴とする超純水製造装置。
一次純水製造装置と、該一次純水製造装置からの一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水の一部が導入される水質測定器とを有する超純水製造装置において、
該水質測定器からの測定廃水を処理して前記一次純水製造装置で利用することを特徴とする超純水製造装置。