JP2015108526A

JP2015108526A - 水質検査装置

Info

Publication number: JP2015108526A
Application number: JP2013250509A
Authority: JP
Inventors: 正喜内田; Masaki Uchida
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: JP6294644B2

Abstract

【課題】自動で水質検査を行うことができる簡易な構成の水質検査装置を提供すること。
【解決手段】水質検査装置１は供給経路から分岐する検査用分岐経路２内に配設されている。水質検査装置１はＴＯＣ計測手段３とイオン検出部４と表示部・記録部６を備えている。ＴＯＣ計測手段３は上水に向けて紫外線を照射して上水中に含有する有機物を分解除去する紫外線照射器を備えている。イオン検出部４は紫外線照射器の下流側に配設され有機物が含有していない上水内の銅イオン及び鉄イオン濃度を測定する。表示部・記録部６はイオン検出部４から検出されたイオン濃度を表示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、水の水質を検査するための水質検査装置に関する。

通常、化学工業、機械工業における機器や原材料、製品の洗浄には、不純物が取り除かれた純水が使用される。洗浄に市水（上水）を使用すると、市水に含まれる微量の不純物が洗浄対象物に付着して残ってしまうためである。特に、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、ごく微量の不純物がデバイス上に残っていても品質に重大な影響を及ぼすために、純水より更に純度の高い超純水が用いられている。

ここで、純水とは比抵抗値が約１〜１０ＭΩ・ｃｍの水を指し、超純水とは比抵抗値が約１０ＭΩ・ｃｍ以上の水を指す。例えば、純水は市水をフィルタ、活性炭フィルタ、イオン交換樹脂や逆浸透膜に通過させることで精製される。

そこで、上水を純水に精製するために、第１の逆浸透膜分離装置を要する工業用水処理系と、第２の逆浸透膜分離装置を有する半導体製造排水処理系と、これらの処理系の処理水を混合して混合原水とする混合装置と、直列に二段以上配置された多段逆浸透膜分離装置を有する混合原水処理系とを含む純水精製装置（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

一般に、半導体デバイス製造工場などでは、この種の純水精製装置を工場施設内に設けて、市水、工業用水、時には地下水等を引き入れて純水精製装置で精製することで、工場全体の純水・超純水をまかなっている。そのため、工場内に供給される市水、工業用水、地下水等は定期的にサンプリングを行い、その成分分析等を行い水質検査を行っている。

特開２０００−１８９７６０号公報

しかし、供給される市水、工業用水、地下水は、その時々の気象状況やその他工場の外部環境の変化により不純物の含有状態も変化するものであり、従来のサンプリングによる水質検査において例えば半導体デバイスに悪影響を与える重金属などの成分が増大している結果が出たとしても、現在の状況とは異なっている場合が多い。そのため、純水精製装置のフィルタへの不純物の堆積具合が分からず、純水精製装置のフィルタ交換タイミングを把握しずらいという問題がある。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、自動で水質検査を行うことができる水質検査装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の水質検査装置は、水の水質を検査するための水質検査装置であって、水の主流から分岐する検査用分岐経路内に配設されており、該検査用分岐経路内に流水する水に向けて紫外線を照射して水中に含有する有機物を分解除去する紫外線照射部と、該紫外線照射部の下流側に配設され有機物が含有していない水内の銅イオン及び鉄イオン濃度を測定するためのイオン検出部と、該イオン検出部から検出されたイオン濃度を表示する表示部とから構成されることを特徴とする。

また、上記水質検査装置は、前記紫外線照射部は、ＴＯＣ計測手段に内臓された紫外線照射器であり、該ＴＯＣ計測手段により算出された有機物量も該表示部で表示することが望ましい。

本発明の水質検査装置は、水の主流から分岐された検査用分岐経路内に、水中に含有する銅イオン及び鉄イオン濃度を検出するイオン電極の上流側に水中の有機物を除去する紫外線照射部を設けている。このために、水質検査装置は、自動で水質検査を行うことができる。

図１は、実施形態に係る水質検査装置が用いられる工場設備の構成の一例を示す図である。図２は、実施形態に係る水質検査装置の構成例を示す図である。図３は、実施形態に係る水質検査装置のＴＯＣ計測手段の構成例を示す図である。図４は、実施形態に係る水質検査装置のイオン検出部の構成例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係る水質検査装置を、図１から図４に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る水質検査装置が用いられる工場設備の構成の一例を示す図である。図２は、実施形態に係る水質検査装置の構成例を示す図である。図３は、実施形態に係る水質検査装置のＴＯＣ計測手段の構成例を示す図である。図４は、実施形態に係る水質検査装置のイオン検出部の構成例を示す図である。

実施形態に係る水質検査装置１は、不純物を除去された上水（特許請求の範囲に記載された水に相当）内の銅イオン、鉄イオンの濃度を検出する装置である。水質検査装置１は、例えば、図１に示される工場設備１００に設置される。工場設備１００は、上水道などの市水供給源１０１から供給された上水を純水または超純水に精製した後、研削装置、切削装置や研磨装置などの各種の加工装置１０２に供給する設備である。なお、上水とは、水から異物を除去したものをいい、例えば、水道水、工業用水、地下水などをいう。

工場設備１００は、図１に示すように、市水供給源１０１から供給経路１０３（水の主流に相当）を通して上水が供給される純水精製装置１０４と、純水精製装置１０４からの純水または超純水を加工に用いる加工装置１０２と、水質検査装置１とを備えている。純水精製装置１０４は、上水を純水または超純水に精製するものであって、精製用のフィルタなどを備えている。フィルタは、純水または超純水の精製により上水の含有イオンなどからなる堆積物が堆積する。フィルタは、許容できる堆積物の量などに応じた寿命が予め設定されている。純水精製装置１０４は、精製した純水または超純水を加工装置１０２に供給する。加工装置１０２は、純水精製装置１０４からの純水または超純水を用いて、被加工物を研削加工などの加工するものである。なお、加工装置１０２の加工対象としての被加工物は、純水、超純水を用いて加工されることが要求される半導体デバイスなどである。加工装置１０２は、純水精製装置１０４からの純水または超純水を加工に用い、加工中に発生した研削屑などを含んだ加工水を再度、純水精製装置１０４に供給する。また、純水精製装置１０４は、加工装置１０２から供給された加工水を再度純水または超純水に精製して、加工装置１０２に供給する。

水質検査装置１は、上水の水質を検査するためのものであって、図１に示すように、市水供給源１０１から純水精製装置１０４に上水を供給する供給経路１０３から分岐する検査用分岐経路２を通して上水が供給される。なお、検査用分岐経路２には、図示しない開閉バルブが設けられている。水質検査装置１は、図２に示すように、検査用分岐経路２内に配設されている。水質検査装置１は、図２に示すように、ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素)計測手段３と、イオン検出部４と、表示部・記録部５（表示部に相当）とから構成されている。

ＴＯＣ計測手段３は、上水内の有機物量を算出するものである。ＴＯＣ計測手段３は、図３に示すように、紫外線照射器３１（紫外線照射部に相当）と、検査用分岐経路２に接続した流水ガラス管３２と、一対の比抵抗計３３ａ，３３ｂと、計測部３４とを備えている。紫外線照射器３１は、検査用分岐経路２内に流水する上水に向けて紫外線を照射して、上水中に含有する有機物を分解除去するものである。紫外線照射器３１は、ＴＯＣ計測手段３に内蔵された紫外線照射器であり、外観が円柱状に形成されている。流水ガラス管３２は、一端が検査用分岐経路２に接続し、紫外線照射器３１の外周に巻きつけられている。流水ガラス管３２は、紫外線を透過する材料で構成され、かつ検査用分岐経路２からの上水を流すとともに、検査用分岐経路２内の上水に紫外線が照射されることを許容する。流水ガラス管３２は、内側を流れる上水に紫外線が照射されることを許容することで、内側を流れる上水内の有機物を除去する。

一対の比抵抗計３３ａ，３３ｂは、流水ガラス管３２の両端に取り付けられ、流水ガラス管３２内の上水の比抵抗値を計測する。即ち、一対の比抵抗計３３ａ，３３ｂのうち上流側の比抵抗計３３ａは、紫外線照射器３１により有機物が除去される前の上水の比抵抗値を計測する。一対の比抵抗計３３ａ，３３ｂのうち下流側の比抵抗計３３ｂは、紫外線照射器３１により有機物が除去された後の上水の比抵抗値を計測する。一対の比抵抗計３３ａ，３３ｂは、計測結果を計測部３４に出力する。計測部３４は、一対の比抵抗計３３ａ，３３ｂの計測した比抵抗値の差に基づいて、上水内の有機物量を算出し、算出した有機物量を表示部・記録部５に出力する。

イオン検出部４は、ＴＯＣ計測手段３の紫外線照射器３１の下流側に配設され、有機物が含有していない上水内の銅イオン及び鉄イオン濃度を測定するためのものである。イオン検出部４は、図４に示すように、ＴＯＣ計測手段３からの有機物が分解除去された上水を一旦貯留する貯留槽４１と、貯留槽４１内に設けられた比較電極４２と、貯留槽４１内に設けられたイオン電極４３と、検出部４４とを備えている。貯留槽４１には、比抵抗計３３ｂを介して流水ガラス管３２の他端に接続した流入口４１ａと、貯留槽４１内の上水を排水するための流出口４１ｂとが設けられている。

イオン電極４３と比較電極４２とは、貯留槽４１内の上水内に浸漬されて電池を構成して、銅イオンと鉄イオンの濃度に応じた起電力を生じる。検出部４４は、イオン電極４３と比較電極４２との起電力に基づいて、銅イオンと鉄イオンの濃度を検出する。なお、本実施形態では、イオン電極４３として、銅、鉄イオン複合電極（例えば、東亜ディーケーケー株式会社製、製品名ＣＵ−２０２１）を用いて、検出部４４が、上水中の銅イオンと鉄イオンを合算した濃度を検出する。また、実施形態では、イオン電極４３として銅、鉄イオン複合電極を用いたイオン検出部４を一つのみ設けているが、本発明では、濃度を検出するイオンの種類に応じて、少なくとも一種類以上のイオンを検出するためのイオン電極４３を備えたイオン検出部４を一以上設けてもよい。なお、本発明では、イオン検出部４を複数設ける場合には、イオン検出部４を上水の流れる方向に直列に配設するのが望ましい。

表示部・記録部５は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体としたコンピュータと、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示パネルなどで構成される。表示部・記録部５は、イオン検出部４から検出されたイオン濃度をリアルタイムで表示するとともに、ＴＯＣ計測手段３により算出された有機物量もリアルタイムで表示する。また、表示部・記録部５は、イオン検出部４から検出されたイオン濃度と、ＴＯＣ計測手段３により算出された有機物量とを時刻に関連付けて記録する。

また、水質検査装置１は、図２に示すように、検査用分岐経路２に伝導率計６を配設している。伝導率計６は、検査用分岐経路２内を流れる上水の伝導率を検出して検出結果を、表示部・記録部５に出力する。表示部・記録部５は、伝導率計６が検出した伝導率をリアルタイムで表示するとともに時刻と関連付けて記録する。

次に、実施形態に係る水質検査装置１が、上水の水質を検査する際には、検査用分岐経路２に上水が供給され、伝導率計６が上水の伝導率を検出し、検出結果を表示部・記録部５に出力する。そして、上水が、ＴＯＣ計測手段３の流水ガラス管３２に通されて、計測部３４が有機物量を算出して、算出結果を表示部・記録部５に出力する。その後、上水が、イオン検出部４の貯留槽４１に一旦貯留され、検出部４４が銅イオンと鉄イオンを合算したイオン濃度を測定し、測定結果を表示部・記録部５に出力する。そして、上水が貯留槽４１から外部に排水される。表示部・記録部５は、伝導率、有機物量、イオン濃度をリアルタイムで表示するとともに、これらを時刻と関連付けて記録する。水質検査装置１は、表示部・記録部５に記録されたイオン濃度に基づいて、純水精製装置１０４のフィルタの交換タイミングを予想するために用いられる。また、水質検査装置１は、検査用分岐経路２内から供給される上水内のイオン濃度が急上昇した際には、純水精製装置１０４への上水の供給を停止するためにも用いることができる。

以上のように、実施形態に係る水質検査装置１によれば、供給経路１０３から分岐された検査用分岐経路２内に、上水内に含有する銅イオン及び鉄イオン濃度を検出するイオン検出部４の上流側に上水中の有機物を除去する紫外線照射器３１を設けている。このために、水質検査装置１は、上水を検査分岐経路２内に流しながら銅イオン及び鉄イオン濃度を検出することができる。したがって、水質検査装置１は、簡易な構成で自動で継続的に流れる上水の水質検査を行うことができ、上水内に含有する銅イオン及び鉄イオン濃度をリアルタイムで把握することができる。よって、水質検査装置１は、純水精製装置１０４のフィルタの堆積物の量を把握でき、フィルタの交換タイミングを容易に把握することができる。

また、水質検査装置１は、イオン検出部４の上流側に上水中の有機物を除去する紫外線照射器３１を設けているために、有機物と反応して錯イオンとなった銅イオン、鉄イオンをイオン電極４３により測定できないという不具合を解消できる。よって、水質検査装置１は、簡易な構成で確実に銅イオン、鉄イオンの濃度の検出が可能であり、自動で水質検査を行うことができる。また、水質検査装置１は、紫外線照射器３１がＴＯＣ計測手段３に内蔵されているので、同時に上水中に含有される有機物濃度の検査も行うことができる。

前述した実施形態は、ＴＯＣ計測手段３をイオン検出部４の上流側に配設して、ＴＯＣ計測手段３の紫外線照射器３１から紫外線を照射することで上水内の有機物を分解除去するとともにＴＯＣ計測手段３が有機物量を算出する。しかしながら、本発明では、紫外線照射器３１のみをイオン検出部４の上流側に配設して、紫外線照射器３１から紫外線を照射することで、有機物量を算出することなく、検査用分岐経路２を流れる上水内の有機物を分解除去するようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１水質検査装置
２検査用分岐経路
３ＴＯＣ計測手段
４イオン検出部
５表示部・記録部（表示部）
３１紫外線照射器（紫外線照射部）
１０３供給経路（水の主流）

Claims

水の水質を検査するための水質検査装置であって、
水の主流から分岐する検査用分岐経路内に配設されており、
該検査用分岐経路内に流水する水に向けて紫外線を照射して水中に含有する有機物を分解除去する紫外線照射部と、
該紫外線照射部の下流側に配設され有機物が含有していない水内の銅イオン及び鉄イオン濃度を測定するためのイオン検出部と、
該イオン検出部から検出されたイオン濃度を表示する表示部と、から構成される水質検査装置。
前記紫外線照射部は、ＴＯＣ計測手段に内臓された紫外線照射器であり、
該ＴＯＣ計測手段により算出された有機物量も該表示部で表示すること、を特徴とする請求項１記載の水質検査装置。