JP4472231B2

JP4472231B2 - Buffer tank

Info

Publication number: JP4472231B2
Application number: JP2002084078A
Authority: JP
Inventors: 精一稲垣; 基典柳; 裕充太田; 仁士小島
Original assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Current assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003275743A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を一時的に貯留するためのバッファタンクに係り、特に超純水製造装置の二次純水システムに好適するバッファタンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子や液晶ディスプレイ、又は医薬品の製造工程などにおいては、イオン状物質、微粒子、有機物、溶存ガス及び生菌などをｐｐｂオーダーまで減少させた超純水が用いられている。超純水は、主に、原水中の濁質成分を除去する前処理システムと、イオン状物質、微粒子、有機物、溶存ガス及び生菌などを除去する一次純水システムと、一次純水システムで得られた一次純水の純度をさらに高めた二次純水システムとを備えた超純水製造装置により製造される。
【０００３】
二次純水システムでは、一般に連続循環運転が行われており、二次純水システムで生成されユースポイントに送られて使用されなかった二次純水はバッファタンクに帰還されて再び二次純水システムに供給される。なお、ユースポイントで使用された超純水の排水は、例えば回収系システムに送られて再利用される。
【０００４】
近年の半導体工業においては、半導体素子の集積度の向上に伴って超純水の純度に対する要求が益々厳しくなってきている。被処理液中の溶存酸素は、例えば半導体ウエハの表面に短時間で自然酸化膜を形成し、素子特性劣化、歩留まり低下を生じさせるので、ウエハ洗浄用超純水には溶存酸素濃度ができるだけ低いことが要求される。
また、被処理液中の溶存炭酸ガスは、溶存する微量のカルシウムイオン等と反応して不溶性のスケールを形成して膜処理装置の性能を低下させるため、被処理水中には溶存炭酸ガス濃度ができるだけ低いことが要求される。
【０００５】
このため、超純水製造装置では、溶存酸素濃度や溶存炭酸ガス濃度の上昇を抑えるために、二次純水システムの入口に設置されるバッファタンク内に窒素ガスを封入（パージ）することも行われている。これにより、前述した循環過程で酸素や炭酸ガスが二次純水中に溶解することを抑制している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の超純水製造装置では、バッファタンク内に窒素をパージしタンク内を常に陽圧に保つために、例えば窒素供給用のポンプ、微圧力計、ブリーザ弁などといった複数の機器類が必要となり、装置全体の構成が複雑になると共にコスト面などでも課題を抱えていた。
【０００７】
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡易的な構成で、貯留している液体と雰囲気との接触面積をできるだけ少なくしたバッファタンクを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るバッファタンクは、超純水の製造過程にて処理中の純水を一時的に貯留するためのバッファタンクであって、内部に貯留される純水の最上面が大気に曝される構造の筒状のタンク本体と、前記タンク本体の下方に設けられ、かつ前記タンク本体内に純水を導入する第１の入口管と、前記タンク本体の前記第１の入口管が設けられている位置よりもさらに下方に設けられ、かつ前記タンク本体内から純水を放出する出口管と、前記タンク本体の前記第１の入口管が設けられている位置よりも上方に設けられたオーバーフロー管と、前記タンク本体における前記オーバーフロー管が設けられている位置よりも下方でかつ前記出口管が設けられている位置よりも上方に設けられ、前記出口管より放出された純水を前記タンク本体内に再び導入するための第２の入口管と、を備え、前記オーバーフロー管から流出した純水は、当該純水中に溶解されたアニオン、カチオンをイオン交換により除去する処理及び／又は脱気処理が施された後、前記第１の入口管より前記タンク本体内に再び流入され、さらに、前記タンク本体の直径（ｄ）と前記タンク本体の底面からオーバーフロー管までの高さ（ｈ）の比（ｄ／ｈ）は、ｄ／ｈ＝１／１２〜１／２０とされていることを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明のバッファタンクは、必要な剛性を確保した上で、極力縦長の形状になるように形成されているので、タンク本体内において、大気に曝される液体の水面（最上面）が小面積となり、これにより、酸素や炭酸ガスなどが液体中に溶解してしまうことを極力抑えることができる。したがって、本発明によれば、タンク本体内に窒素ガス（不活性ガス）をパージするなどといった複雑な装置構成を適用することなく、簡易的な機器構成で、貯留している液体の純度を維持することができる。
【００１０】
本発明においては、出口管の断面積は、オーバーフロー管の断面積の１．２〜２．８倍であることが好ましい。また、出口管と第１の入口管とは、ほぼ同一の断面積で形成され、タンク本体の横断面の断面積は、出口管の断面積の１６〜３８倍であることが好ましい。さらに、オーバーフロー管よりオーバーフローする液体の流量は、バッファタンクへの流入量の１０〜２０％程度とし常時オーバーフロー状態としておくことが望ましい。このようなバッファタンクの構成により、貯溜水の空気と接した部分を常時放出して貯溜水への酸素や炭酸ガスの溶解を防ぐことができる。
【００１１】
本発明においては、バッファタンクに、一旦、出口管より放出された液体を帰還させ再び導入するための第２の入口管が設けられている。これにより、いわゆるユースポイントを通過した未使用の被処理液をバッファタンク内に回収することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る超純水製造装置を機能的に示すブロック図、図２は、この超純水製造装置を構成するバッファタンク及びＲＯ水タンク（貯水タンク）を詳細に示す図である。
【００１３】
これらの図に示すように、この超純水製造装置１は、ウエハなどの半導体素子やＬＣＤ基板などの液晶部品を洗浄するための超純水の製造に用いられる装置であって、原水タンク２より供給された原水の純度を順次高めて行く一次純水システム５及び二次純水システム６から主に構成されている。
【００１４】
この実施の形態では、一次純水システム５は、逆浸透膜処理装置７、混床式イオン交換装置８及び脱気塔９を備えており、一方、二次純水システム６は、紫外線照射装置１０、混床式イオン交換装置１１及び限外濾過膜処理装置１２を備えている。
【００１５】
混床式イオン交換装置８は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを１つの塔内で混合状態で使用するものであって、ＲＯ水タンク１４から送られてきた被処理水中のカチオン及びアニオンをそれぞれ除去する。
脱気塔９では、その塔内が真空ポンプなどを介して脱気され、被処理水中に溶解している酸素や炭酸ガスなどが除去される。
紫外線照射装置１０は、主に、揮発性有機物の分解に用いられるものであって、ＵＶ殺菌灯を通じて、例えば波長２５０〜２６０ｎｍ（好ましくは波長２５３．７ｎｍ）の紫外線を照射することにより、被処理水中の有機物や生菌を有機酸又は炭酸ガスにまで分解する。
混床式イオン交換装置１１は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを１つの塔内で混合状態で使用する装置であって、紫外線照射装置１０によって分解された被処理水中の有機酸や炭酸ガスなどを除去する。
限外濾過膜装置１２は、限外濾過膜（ＵＦ膜）を用い、被処理水中の除菌・除濁を行う装置である。
【００１６】
一次純水システム５と二次純水システム６との間には、混床式イオン交換装置８及び脱気塔９を介してＲＯ水タンク１４及びバッファタンク１５が設けられている。
ＲＯ水タンク１４は、逆浸透膜処理装置７によって処理された被処理水、並びにバッファタンク１５のオーバーフロー水をそれぞれ受ける入口管１６及び入口管１７を備えており、供給された被処理水を一時的に貯留する。また、ＲＯ水タンク１５には、出口管１８が設けられており、この出口管１８を通じて混床式イオン交換装置８へ被処理水が供給される。
【００１７】
バッファタンク１５は、筒状のタンク本体１９と、入口管２０と、オーバーフロー管２１と、出口管２２と、二次側戻り入口管２３とを備えている。
筒状のタンク本体１９は、例えばポリ塩化ビニルなどから構成され、タンク本体１９の直径（ｄ）とタンク本体１９の底面からオーバーフロー管２１までの高さ（ｈ）の比（ｄ／ｈ）が、
ｄ／ｈ＝１／１２〜１／２０
とされている。つまり、タンク本体１９は、必要最低限の機械的強度を確保した上で極力縦長に形成されている。なお、タンク本体１９をＦＲＰなどの強化プラスチックやＳＵＳ３０４などのステンレス鋼で構成してもよい。
【００１８】
入口管２０は、タンク本体１９の下方に設けられており、脱気塔９から送られてきた被処理水をタンク本体１９内に供給する。
オーバーフロー管２１は、タンク本体１９の上方に設けられており、オーバーフロー水はＲＯ水タンク１４に収容される。ＲＯ水タンク１４内の水は、混床式イオン交換装置８及び脱気塔９で処理されて再びタンク本体１９に供給される。出口管２２は、タンク本体１９における入口管２０のさらに下方に設けられており、このタンク本体１９内に貯留された被処理水を紫外線照射装置１０（二次純水システム６側）へ供給する。
【００１９】
二次側戻り入口管２３は、二次純水システム６を経てユースポイントを通過した未使用の超純水をタンク本体１９に帰還させるためのものである。なお、ユースポイントで使用された超純水の排水は、例えば回収系システム（図示せず）に送られて再利用される。
【００２０】
ここで、出口管２２の断面積は、オーバーフロー管２１の断面積の１．２〜２．８倍とされている。また、出口管２２と入口管２０とは、ほぼ同一の断面積で形成され、タンク本体１９の横断面（直径ｂ方向の断面）の断面積は、出口管２２の断面積の１６〜３８倍とされている。さらに、オーバーフロー管２１よりオーバーフローする被処理水の流量は、少なくとも毎時タンク本体容量の３〜２０％、好ましくは、５〜２０％、更に好ましくは１０〜２０％に設定される。このようなバッファタンク１５は、二次純水システム６側へ供給すべき所定量の被処理水を貯留できると共に適量を装置内で循環できる。
【００２１】
次に、この実施例のバッファタンクを用いた水処理操作について説明する。
原水タンク２から供給される原水は、一次純水システム５に入り、逆浸透膜装置７で処理されてイオン性、コロイド性の被処理水中のＴＯＣ（全有機体炭素）が除去される。さらに、この被処理水は、一旦ＲＯ水タンク１４に貯溜された後、混床式イオン交換装置８に供給され、カチオン及びアニオンがそれぞれ除去される。さらに、脱気塔９で酸素や炭酸ガスが除去された一次純水は、入口管２０からバッファタンク１５に入り、出口管２２から二次純水システムに送られる。二次純水システムに送られた被処理水は、紫外線照射装置１０、混床式イオン交換装置１１を経てＴＯＣが除去されてユースポイントに送られ、ユースポイントで使用されなかった二次純水は二次側戻り入口管２３からバッファタンクに戻される。
【００２２】
このように本実施形態の超純水製造装置１は、脱気塔９（一次純水システム５）と紫外線照射装置１０（二次純水システム６）との間で、被処理水を一時的に貯留するバッファタンク１５が、必要最低限の機械的強度を確保した上で、極力縦長に形成されているので、バッファタンク１５内において、大気に曝される被処理水の水面が小面積となり、これにより、洗浄対象の例えば半導体素子などに悪影響を及ぼす酸素や炭酸ガスが、被処理水の中に溶解してしまうことを極力抑えることができる。また、空気と接した液面はオーバーフローにより除かれるので高純度の超純水を製造することができる。
【００２３】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。すなわち、本実施形態では、バッファタンク１５の形状が、筒状に形成されていたが、細長い縦長形状のタンクであれば、どのような形状であってもよく、水平断面の形状が楕円であったり、また、水平断面の形状が四角形などを含む多角形のタンクを本発明に適用してもよい。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
なお、この実施例では、バッファタンク１５の出口管２２及び入口管２０を流れる被処理水の水質（比抵抗・水温・溶存酸素）の変化を測定し、超純水製造装置１への適用可能性を検討した。
【００２５】
（バッファタンク及びその周辺に関する構成の詳細）
バッファタンク１５の材質：ポリ塩化ビニル管（ＶＰ）
バッファタンク１５の形状：内部空間の水平断面が楕円形状となる箱形タンク
バッファタンク１５の入口管２０の口径：５０Ａ口径（５０．８ｍｍ）
バッファタンク１５の出口管２２の口径：５０Ａ口径（５０．８ｍｍ）
バッファタンク１５の口径ｄ：５００Ａ口径（３０４．８ｍｍ）
（＊バッファタンク１５の水平断面方向の断面積＝入口管２０及び出口管２２の断面積×約２５倍）
ＲＯ水タンク１４の入口管１７とバッファタンク１５のオーバーフロー管２１との高さの差ａ：３５０ｍｍ
入口管２０と出口管２２との高さの差ｃ：３５０ｍｍ
タンク本体１９の置台と出口管２２との高さの差ｂ：３００ｍｍ
バッファタンク１５（タンク本体１９）の全長ｅ：３９６０ｍｍ
（＊バッファタンク１５の口径ｄ×約１３倍）
タンク本体１９の底面からオーバーフロー管２１までの高さｈ：３７００ｍｍ（＊タンク本体１９の直径ｄとタンク本体１９の底面からオーバーフロー管２１までの高さｈの比ｄ／ｈ）
【００２６】
（測定器）
・比抵抗測定器：Thornton社製，比抵抗計200CR ×２台（校正済み）
・溶存酸素測定器：Orbsphere Laboratores 社製，MOCA 560D ×２台（校正済み）
【００２７】
（測定条件）
バッファタンク１５の入口管２０での被処理水流量：１１ｍ³ ／ｈ
バッファタンク１５の出口管２２での被処理水流量：１０．５ｍ³ ／ｈ
オーバーフロー管２１からの被処理水のオーバーフロー量：０．５ｍ³ ／ｈ
【００２８】
（測定結果）
バッファタンク１５の出入口（入口管２０及び出口管２２）における被処理水の比抵抗、水温並びに被処理水中の溶存酸素の測定データをそれぞれ表１及び表２に示す。
【表１】

【表２】

また、表１及び表２の測定データをそれぞれグラフ化したものを図３及び図４にそれぞれ示す。
これら表１、２及び図３、４から明らかなように、例えばバッファタンク１５内に窒素ガスをパージするといった機器構成などと同様、バッファタンク出入口における被処理水（純水又は超純水）の水質の変化が殆どないことが確認された。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバッファタンクは、必要な剛性を確保した上で、極力細長い形状になるように形成されているので、タンク本体内において、大気に曝される液体の水面が小面積となり、これにより、酸素や炭酸ガスなどが液体中に溶解してしまうことを極力抑えることができる。したがって、本発明によれば、タンク本体内に窒素ガスを充填するなどといった複雑な装置構成を適用することなく、簡易的な機器構成で、貯留している液体の純度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超純水製造装置を機能的に示すブロック図である。
【図２】図１の超純水製造装置を構成するバッファタンク及びＲＯ水タンクを詳細に示す図である。
【図３】図２のバッファタンクの出入口における被処理水の比抵抗及び水温のデータを示すグラフである。
【図４】図２のバッファタンクの出入口における被処理水中の溶存酸素のデータを示すグラフである。
【符号の説明】
１…超純水製造装置、５…一次純水システム、６…二次純水システム、１５…バッファタンク、１９…タンク本体、２０…入口管、２１…オーバーフロー管、２２…出口管、２３…二次側戻り入口管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a buffer tank for temporarily storing a liquid, and more particularly to a buffer tank suitable for a secondary pure water system of an ultrapure water production apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, ultrapure water in which ionic substances, fine particles, organic substances, dissolved gases, viable bacteria, and the like are reduced to the ppb order is used in manufacturing processes of semiconductor elements, liquid crystal displays, or pharmaceuticals. Ultrapure water mainly consists of a pretreatment system that removes turbid components in raw water, a primary pure water system that removes ionic substances, fine particles, organic substances, dissolved gases, and viable bacteria, and a primary pure water system. It is produced by an ultrapure water production apparatus equipped with a secondary pure water system that further increases the purity of the obtained primary pure water.
[0003]
In the secondary pure water system, continuous circulation operation is generally performed, and the secondary pure water generated in the secondary pure water system, sent to the use point, and not used is returned to the buffer tank and is returned to the secondary pure water again. Supplied to the water system. The ultrapure water drainage used at the point of use is sent to a recovery system, for example, and reused.
[0004]
In the semiconductor industry in recent years, the demand for the purity of ultrapure water has become more and more severe as the degree of integration of semiconductor elements has improved. Dissolved oxygen in the liquid to be processed forms a natural oxide film on the surface of the semiconductor wafer in a short time, causing deterioration of device characteristics and yield, so that the dissolved oxygen concentration is as low as possible in ultrapure water for wafer cleaning. Is required.
In addition, the dissolved carbon dioxide gas in the liquid to be treated reacts with a small amount of dissolved calcium ions to form an insoluble scale and degrades the performance of the membrane treatment apparatus. It is required to be as low as possible.
[0005]
For this reason, in ultrapure water production equipment, nitrogen gas may be sealed (purged) in a buffer tank installed at the inlet of the secondary pure water system in order to suppress an increase in dissolved oxygen concentration or dissolved carbon dioxide gas concentration. Has been done. Thereby, it is suppressed that oxygen and a carbon dioxide gas melt | dissolve in secondary pure water in the circulation process mentioned above.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ultrapure water production apparatus described above, a plurality of devices such as a nitrogen supply pump, a fine pressure gauge, and a breather valve are used to purge nitrogen in the buffer tank and keep the tank constantly at a positive pressure. And the configuration of the entire apparatus is complicated, and there are problems in terms of cost.
[0007]
Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and provides a buffer tank having a simple configuration and having a contact area between a stored liquid and an atmosphere as small as possible.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the buffer tank according to the present invention, there is provided a buffer tank for storing the pure water in the process at the manufacturing process of ultra-pure water temporarily pure water is stored inside A cylindrical tank body having a structure in which the uppermost surface of the tank body is exposed to the atmosphere, a first inlet pipe provided below the tank body and introducing pure water into the tank body, and the tank body A position provided further below the position where the first inlet pipe is provided and an outlet pipe for discharging pure water from the tank body, and a position where the first inlet pipe of the tank body is provided An overflow pipe provided above and below the position where the overflow pipe is provided in the tank body and above the position where the outlet pipe is provided, and is discharged from the outlet pipe. has been And a second inlet pipe for introducing again water to the tank body, the pure water flowing out of the overflow tube, anions dissolved in the pure water, the cations are removed by ion exchange treatment And / or after the deaeration process is performed, the tank body again flows into the tank body from the first inlet pipe, and further, the diameter (d) of the tank body and the height from the bottom surface of the tank body to the overflow pipe are increased. The ratio (d / h) of the length (h) is characterized by d / h = 1/12 to 1/20.
[0009]
That is, the buffer tank of the present invention is formed to have a vertically long shape as much as possible while ensuring the necessary rigidity, so that the water surface (uppermost surface) of the liquid exposed to the atmosphere in the tank body. It becomes a small area, and it can suppress that oxygen, a carbon dioxide gas, etc. melt | dissolve in a liquid as much as possible. Therefore, according to the present invention, the purity of the stored liquid can be maintained with a simple device configuration without applying a complicated device configuration such as purging nitrogen gas (inert gas) into the tank body. can do.
[0010]
In the present invention, the cross-sectional area of the outlet pipe is preferably 1.2 to 2.8 times the cross-sectional area of the overflow pipe. The outlet pipe and the first inlet pipe are preferably formed with substantially the same cross-sectional area, and the cross-sectional area of the cross section of the tank body is preferably 16 to 38 times the cross-sectional area of the outlet pipe. Furthermore, it is desirable that the flow rate of the liquid overflowing from the overflow pipe is about 10 to 20% of the inflow amount to the buffer tank and is always in an overflow state. With such a buffer tank configuration, the portion in contact with the air of the stored water can always be released to prevent dissolution of oxygen and carbon dioxide in the stored water.
[0011]
In the present invention, the buffer tank is provided with a second inlet pipe for returning and reintroducing the liquid once discharged from the outlet pipe . Thereby , it becomes possible to collect the unused liquid to be processed that has passed the so-called use point in the buffer tank.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram functionally showing an ultrapure water production apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows details of a buffer tank and an RO water tank (water storage tank) constituting the ultrapure water production apparatus. FIG.
[0013]
As shown in these drawings, the ultrapure water production apparatus 1 is an apparatus used for producing ultrapure water for cleaning semiconductor elements such as wafers and liquid crystal components such as LCD substrates, and includes a raw water tank 2. It mainly comprises a primary pure water system 5 and a secondary pure water system 6 that sequentially increase the purity of the supplied raw water.
[0014]
In this embodiment, the primary pure water system 5 includes a reverse osmosis membrane treatment device 7, a mixed bed ion exchange device 8, and a deaeration tower 9, while the secondary pure water system 6 includes an ultraviolet irradiation device. 10. A mixed bed type ion exchange device 11 and an ultrafiltration membrane treatment device 12 are provided.
[0015]
The mixed bed type ion exchange device 8 uses an anion exchange resin and a cation exchange resin in a mixed state in one tower, and the cations and anions in the water to be treated sent from the RO water tank 14 are used. Remove each one.
In the degassing tower 9, the inside of the tower is degassed via a vacuum pump or the like, and oxygen, carbon dioxide gas, etc. dissolved in the water to be treated are removed.
The ultraviolet irradiation device 10 is mainly used for decomposing volatile organic substances, and is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 260 nm (preferably a wavelength of 253.7 nm) through a UV germicidal lamp. Decomposes organic matter and living bacteria in water into organic acid or carbon dioxide.
The mixed bed type ion exchange device 11 is a device that uses an anion exchange resin and a cation exchange resin in a mixed state in one tower, and is an organic acid or carbon dioxide gas in water to be treated decomposed by the ultraviolet irradiation device 10. And so on.
The ultrafiltration membrane device 12 is a device that uses an ultrafiltration membrane (UF membrane) to perform sterilization and turbidity in the water to be treated.
[0016]
An RO water tank 14 and a buffer tank 15 are provided between the primary pure water system 5 and the secondary pure water system 6 via a mixed bed ion exchange device 8 and a deaeration tower 9.
The RO water tank 14 includes an inlet pipe 16 and an inlet pipe 17 that receive the water to be treated by the reverse osmosis membrane treatment apparatus 7 and the overflow water of the buffer tank 15, respectively. To be stored. Further, the RO water tank 15 is provided with an outlet pipe 18, and treated water is supplied to the mixed bed type ion exchange device 8 through the outlet pipe 18.
[0017]
The buffer tank 15 includes a cylindrical tank body 19, an inlet pipe 20, an overflow pipe 21, an outlet pipe 22, and a secondary side return inlet pipe 23.
The cylindrical tank body 19 is made of, for example, polyvinyl chloride, and has a ratio (d / h) of the diameter (d) of the tank body 19 and the height (h) from the bottom surface of the tank body 19 to the overflow pipe 21. ,
d / h = 1/12 to 1/20
It is said that. That is, the tank body 19 is formed as long as possible while ensuring the minimum mechanical strength. The tank body 19 may be made of reinforced plastic such as FRP or stainless steel such as SUS304.
[0018]
The inlet pipe 20 is provided below the tank main body 19 and supplies the water to be treated sent from the deaeration tower 9 into the tank main body 19.
The overflow pipe 21 is provided above the tank body 19, and the overflow water is accommodated in the RO water tank 14. The water in the RO water tank 14 is treated by the mixed bed ion exchange device 8 and the deaeration tower 9 and supplied to the tank body 19 again. The outlet pipe 22 is provided further below the inlet pipe 20 in the tank main body 19 and supplies the water to be treated stored in the tank main body 19 to the ultraviolet irradiation device 10 (secondary pure water system 6 side). .
[0019]
The secondary return inlet pipe 23 is for returning unused ultrapure water that has passed through the use point via the secondary pure water system 6 to the tank body 19. The ultrapure water drainage used at the point of use is sent to, for example, a recovery system (not shown) and reused.
[0020]
Here, the cross-sectional area of the outlet pipe 22 is 1.2 to 2.8 times the cross-sectional area of the overflow pipe 21. Further, the outlet pipe 22 and the inlet pipe 20 are formed with substantially the same cross-sectional area, and the cross-sectional area of the tank body 19 is 16 to 38 times the cross-sectional area of the outlet pipe 22. It is said that. Furthermore, the flow rate of the water to be treated that overflows from the overflow pipe 21 is set to at least 3 to 20%, preferably 5 to 20%, more preferably 10 to 20% of the hourly tank body capacity. Such a buffer tank 15 can store a predetermined amount of water to be supplied to the secondary pure water system 6 and can circulate an appropriate amount in the apparatus.
[0021]
Next, a water treatment operation using the buffer tank of this embodiment will be described.
The raw water supplied from the raw water tank 2 enters the primary pure water system 5 and is processed by the reverse osmosis membrane device 7 to remove TOC (total organic carbon) in the ionic and colloidal treated water. Further, the water to be treated is once stored in the RO water tank 14 and then supplied to the mixed bed type ion exchange device 8 to remove cations and anions. Further, the primary pure water from which oxygen and carbon dioxide gas have been removed by the deaeration tower 9 enters the buffer tank 15 through the inlet pipe 20 and is sent from the outlet pipe 22 to the secondary pure water system. The treated water sent to the secondary pure water system is removed from the TOC through the ultraviolet irradiation device 10 and the mixed bed type ion exchange device 11 and sent to the use point. Secondary pure water not used at the use point Is returned from the secondary return inlet pipe 23 to the buffer tank.
[0022]
As described above, the ultrapure water production apparatus 1 of the present embodiment temporarily supplies water to be treated between the deaeration tower 9 (primary pure water system 5) and the ultraviolet irradiation apparatus 10 (secondary pure water system 6). Since the buffer tank 15 to be stored in the tank is formed as long as possible while ensuring the minimum mechanical strength, the surface of the water to be treated exposed to the atmosphere in the buffer tank 15 has a small area. Thus, it is possible to suppress as much as possible that oxygen or carbon dioxide gas that adversely affects, for example, a semiconductor element to be cleaned is dissolved in the water to be treated. Further, since the liquid level in contact with air is removed by overflow, high purity ultrapure water can be produced.
[0023]
Although the present invention has been specifically described above by the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. That is, in this embodiment, the shape of the buffer tank 15 is formed in a cylindrical shape, but may be any shape as long as it is an elongated vertically long tank, and the shape of the horizontal section is an ellipse. Alternatively, a polygonal tank having a horizontal cross section including a quadrangle or the like may be applied to the present invention.
[0024]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
In this embodiment, the change in the quality of the water to be treated (specific resistance, water temperature, dissolved oxygen) flowing through the outlet pipe 22 and the inlet pipe 20 of the buffer tank 15 can be measured and applied to the ultrapure water production apparatus 1. The sex was examined.
[0025]
(Details of configuration concerning buffer tank and its surroundings)
Material of buffer tank 15: polyvinyl chloride pipe (VP)
The shape of the buffer tank 15: the diameter of the inlet pipe 20 of the box-shaped tank buffer tank 15 in which the horizontal section of the internal space is elliptical: 50A diameter (50.8 mm)
Diameter of the outlet pipe 22 of the buffer tank 15: 50A diameter (50.8 mm)
Diameter d of buffer tank 15: 500 A diameter (304.8 mm)
(* Cross-sectional area of the buffer tank 15 in the horizontal cross-sectional direction = cross-sectional area of the inlet pipe 20 and the outlet pipe 22 × about 25 times)
Difference in height between the inlet pipe 17 of the RO water tank 14 and the overflow pipe 21 of the buffer tank 15 a: 350 mm
Height difference c between inlet pipe 20 and outlet pipe 22: 350 mm
Difference in height between the tank body 19 and the outlet pipe 22 b: 300 mm
Total length e of buffer tank 15 (tank body 19): 3960 mm
(* Diameter of buffer tank 15 x approximately 13 times)
Height h from the bottom surface of the tank body 19 to the overflow pipe 21: 3700 mm (* ratio d / h of the diameter d of the tank body 19 and the height h from the bottom surface of the tank body 19 to the overflow pipe 21)
[0026]
(Measuring instrument)
・ Resistivity measuring instrument: Thornton, specific resistance meter 200CR x 2 (calibrated)
・ Dissolved oxygen measuring device: Orbsphere Laboratores, MOCA 560D x 2 (calibrated)
[0027]
(Measurement condition)
Processed water flow rate at the inlet pipe 20 of the buffer tank 15: 11 m ³ / h
Processed water flow rate at the outlet pipe 22 of the buffer tank 15: 10.5 m ³ / h
Overflow rate of treated water from the overflow pipe 21: 0.5 m ³ / h
[0028]
(Measurement result)
Tables 1 and 2 show measurement data of specific resistance, water temperature, and dissolved oxygen in the water to be treated at the inlet / outlet (inlet pipe 20 and outlet pipe 22) of the buffer tank 15, respectively.
[Table 1]

[Table 2]

Also, graphs of the measurement data in Table 1 and Table 2 are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
As is apparent from Tables 1 and 2 and FIGS. 3 and 4, the water to be treated (pure water or ultrapure water) at the buffer tank inlet / outlet is the same as in the apparatus configuration for purging nitrogen gas into the buffer tank 15, for example. It was confirmed that there was almost no change in water quality.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, the buffer tank of the present invention is formed so as to have an elongated shape as much as possible while ensuring the necessary rigidity. Therefore, the liquid surface exposed to the atmosphere in the tank body is small. It becomes an area, and it can suppress that oxygen, a carbon dioxide gas, etc. melt | dissolve in a liquid as much as possible. Therefore, according to the present invention, the purity of the stored liquid can be maintained with a simple device configuration without applying a complicated device configuration such as filling the tank body with nitrogen gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram functionally showing an ultrapure water production apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing in detail a buffer tank and an RO water tank constituting the ultrapure water production apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a graph showing specific resistance data and water temperature data at the inlet / outlet of the buffer tank in FIG. 2;
4 is a graph showing data of dissolved oxygen in the water to be treated at the inlet / outlet of the buffer tank of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrapure water production apparatus, 5 ... Primary pure water system, 6 ... Secondary pure water system, 15 ... Buffer tank, 19 ... Tank main body, 20 ... Inlet pipe, 21 ... Overflow pipe, 22 ... Outlet pipe, 23 ... Secondary return inlet pipe.

Claims

A buffer tank for temporarily storing pure water being processed in the process of producing ultrapure water and maintaining the purity of pure water without enclosing inert gas,
A cylindrical tank body with a structure in which the top surface of pure water stored inside is exposed to the atmosphere;
A first inlet pipe provided below the tank body and introducing pure water into the tank body;
An outlet pipe that is provided further below the position where the first inlet pipe of the tank body is provided, and that discharges pure water from the tank body;
An overflow pipe provided above the position where the first inlet pipe of the tank body is provided;
The pure water discharged from the outlet pipe is provided again below the position where the overflow pipe is provided in the tank body and above the position where the outlet pipe is provided. A second inlet pipe for introduction,
The pure water that has flowed out of the overflow pipe is subjected to a treatment for removing anions and cations dissolved in the pure water by ion exchange and / or a deaeration treatment, and then the tank body from the first inlet pipe. Into the inside again,
Furthermore, the ratio (d / h) of the diameter (d) of the tank body and the height (h) from the bottom surface of the tank body to the overflow pipe is :
d / h = 1/12 to 1/20
It is said that the buffer tank.

The ion exchange device and / or the deaeration is provided with an ion exchange device for removing anions and cations from the pure water flowing out from the overflow pipe by ion exchange and / or a deaeration device for performing the deaeration treatment. A first circulation system for circulating pure water treated by the apparatus so as to re-flow into the tank main body from the first inlet pipe, through the overflow pipe and the first inlet pipe; The buffer tank according to claim 1, wherein the buffer tank is connected to the main body .

Pure water discharged at least from the outlet pipe, comprising at least a water passage connecting the outlet pipe and the use point and a water return path connecting the use point and the second inlet pipe A second circulation system that circulates the pure water unused at the use point to return to the tank body through the return channel and then circulates the pure water unused at the use point. The buffer tank according to claim 1 , wherein the buffer tank is connected to the tank body via the second inlet pipe .