JP6863510B1 - 超純水製造装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 サブシステムでの使用量に応じて、一次純水を製造可能な超純水製造装置の制御方法を提供する。【解決手段】 一次純水装置３において、給水ポンプ８に連通した電気脱イオン装置９には、直流電源器９Ａが付設されていて、電気脱イオン装置９の脱塩水Ｗ２をサブタンク１１に供給可能となっている。このサブタンク１１には、レベルスイッチ２１が設けられている。また、電気脱イオン装置９の脱塩水Ｗ２の流路２２には、コントロール弁２３と流量計２４が設けられている一方、電気脱イオン装置９の濃縮水Ｗ５の流路２５にもコントロール弁２６と流量計２７が設けられている。そして、制御装置２８に、レベルスイッチ２１、流量計２４、２７の計測データを送信可能となっているととともに、給水ポンプ８、コントロール弁２３、２６を制御可能となっている。【選択図】 図２
Description
本発明は半導体、液晶等の電子産業分野で利用される超純水を製造する超純水製造装置の制御方法に関する。特に、サブシステムでの使用量に応じて、一次純水を製造可能な超純水製造装置の制御方法に関する。
従来、半導体等の電子産業分野で用いられている超純水は、前処理システム、一次純水装置及び一次純水を処理するサブシステムで構成される超純水製造装置で原水を処理することにより製造されている。
例えば、図１に示すように、超純水製造装置１は、前処理装置２、一次純水製造装置３、及び二次純水製造装置（サブシステム）４といった３段の装置で構成されている。このような超純水製造装置１の前処理装置２では、原水Ｗ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。
一次純水製造装置３は、前処理水Ｗ１を処理する逆浸透膜装置５と、脱気膜装置６と、紫外線酸化装置７と、電気脱イオン装置９と、この電気脱イオン装置９に給水を供給する給水ポンプ８とを有する。この一次純水製造装置３で前処理水Ｗ１中の大半の電解質、微粒子、生菌等の除去を行うとともに有機物を分解する。
サブシステム４は、一次純水製造装置３で製造された一次純水Ｗ２を貯留する、上記電気脱イオン装置の後段に配置された貯水タンクとしてのサブタンク１１とこのサブタンク１１から図示しないポンプを介して送給される一次純水Ｗ２を処理する紫外線酸化装置１２と非再生型混床式イオン交換装置１３と膜濾過装置としての限外濾過（ＵＦ）膜１４とで構成され、さらに必要に応じＲＯ膜分離装置等が設けられている場合もある。このサブシステム４では、紫外線酸化装置１２により一次純水Ｗ２中に含まれる微量の有機物（ＴＯＣ成分）を酸化分解し、続いて非再生型混床式イオン交換装置１３で処理することで残留した炭酸イオン、有機酸類、アニオン性物質、さらには金属イオンやカチオン性物質をイオン交換によって除去する。そして、限外濾過（ＵＦ）膜１４で微粒子を除去して超純水Ｗ３とし、これをユースポイント１５に供給して、未使用の超純水はサブタンク１１に還流する。
上述したような超純水製造装置１では、所定の水質の一次純水を安定して供給するために、あらかじめ過剰量の一次純水Ｗ２を製造して、サブタンク１１に必要量のみ供給し、余剰分は循環利用するなどの制御を行っていた。
しかしながら、上述したような超純水製造装置１の従来の制御方法では、電気脱イオン装置９などに必要量以上の給水を供給して処理することになるので、エネルギー効率の点で改善の余地があった。そこで、一次純水製造装置３の処理量をユースポイント１５の使用量に応じて電気脱イオン装置９の処理量を変動させることが考えられるが、ユースポイント１５での使用量の変動に追従するのが困難であるばかりか、電気脱イオンでの脱塩水の水質の低下をきたす、という問題点があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サブシステムでの使用量に応じて、一次純水を製造可能な超純水製造装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的に鑑み、本発明は、逆浸透膜と電気脱イオン装置と前記電気脱イオン装置の前段に設けられた給水ポンプとを有する一次純水システムと、前記電気脱イオン装置の後段に配置された水位計測手段が付設された貯水タンクと、前記一次純水システムで製造された一次純水をさらに処理するサブシステムとを備えた超純水製造装置の制御方法であって、前記水位計測手段で計測される貯水タンクの水位を略一定に保持するように前記電気脱イオン装置に供給する給水の水量を制御する、超純水製造装置の制御方法を提供する（発明１）。
かかる発明（発明１）によれば、電気脱イオン装置の後段に配置された貯水タンクの水位を測定して、この水位がほぼ一定となるように電気脱イオン装置に供給する給水の水量を制御することにより、サブシステムの稼働状況にあわせて一次純水の製造量を調整することができるので、超純水製造装置における一次純水の運転効率を向上させることができる。
上記発明（発明１）においては、前記電気脱イオン装置に供給される給水の水量と、該給水の水質とから、所定の一次純水の水質となるように、前記電気脱イオン装置の運転電流を制御するのが好ましい（発明２）。
かかる発明（発明２）によれば、電気脱イオン装置に給水を供給する給水の水量を制御すると、得られる一次純水の水質が変動するので、一次純水の要求水質と水量とに応じて電気脱イオン装置の運転電流を制御することにより、所定の水質の一次純水をサブタンクに供給することができる。
上記発明（発明１，２）においては、前記電気脱イオン装置が、陰極及び陽極と、該陰極及び陽極の間に配置されたカチオン交換膜及びアニオン交換膜と、これらカチオン交換膜及びアニオン交換膜により区画形成された脱塩室及び濃縮室とを備え、前記脱塩室及び前記濃縮室にイオン交換体が充填されていて、前記濃縮室に濃縮水を通水する濃縮水通水手段と前記脱塩室に給水を通水して脱塩水を取り出す手段とを有するものであり、 前記濃縮水通水手段が、前記脱塩室の脱塩水取り出し口に近い側から該濃縮室内に被濃縮水を導入すると共に、脱塩室の給水入口に近い側から濃縮水を流出するものであるのが好ましい。特に上記発明（発明３）においては、前記前記濃縮水通水手段が、前記脱塩室を通水した脱塩水を被濃縮水として前記脱塩室の脱塩水取り出し口に近い側から該濃縮室内に導入すると共に、脱塩室の給水入口に近い側から流出するものであるのが好ましい（発明４）。
上記発明（発明３，４）によれば、電気脱イオン装置の給水の水量を増加させる際には処理水量が増加するので供給電流を増加させる必要があるが、これにより電気脱イオン装置の脱塩水（一次純水に相当）の水質が一次的に低下することがあり、発明３で規定するような電気脱イオン装置であれば、水質の低下が少ないことが、本発明者らの検討の結果わかった。これは、以下のような理由による。すなわち、電気脱イオン装置において、濃縮水を脱塩室の通水方向と同じ方向に通水すると、濃縮室の出口側（脱塩室の出口側）で炭酸イオン（ＨＣＯ３ −）などのイオン濃度が最も高くなるので、濃縮室の下部にこれらのイオンが蓄積されやすく、電気脱イオン装置への供給電流を増加させると、蓄積した炭酸イオンなどが電気脱イオン装置の濃縮室から脱塩室側に炭酸イオンなどのイオンが逆拡散し、脱塩水の水質の低下をきたすことがわかった。これに対し、発明３で規定する電気脱イオン装置では、濃縮水を脱塩室の通水方向と逆方向に通水することで、濃縮室の入口側（脱塩室の出口側）で炭酸イオンなどのイオン濃度が最も低くなるので、このような逆拡散が抑制されるため、サブシステムに供給する一次純水の流量を変動させる場合には、このような構成の電気脱イオン装置が特に好適である。特に発明４で規定する電気脱イオン装置では、脱煙室を通水した脱塩水を被濃縮水としているので、逆拡散をさらに抑制することができる。
本発明によれば、電気脱イオン装置の後段に配置された貯水タンクの水位を測定して、この水位がほぼ一定となるように電気脱イオン装置に供給する給水の水量を制御することにより、サブシステムの状況にあわせて一次純水の製造量を調整することができるので、超純水製造装置における一次純水の運転効率を向上させることができる。特に電気脱イオン装置に給水を供給する給水の水量を制御すると、得られる一次純水の水質が変動するので、一次純水の要求水質と水量とに応じて電気脱イオン装置の運転電流を制御することにより、所定の水質の一次純水を貯水タンクに供給することができる。
以下、本発明の超純水製造装置の制御方法について添付図面を参照して説明する。
〔第一の実施形態〕
（超純水製造装置）
本発明は、電気脱イオン装置を備えた一次純水装置を有する超純水製造装置において、この電気脱イオン装置の制御に特徴を有するものである。したがって、本実施形態の超純水製造装置の制御方法を適用可能な超純水製造装置としては、一次純水装置に電気脱イオン装置を備えていればよく、例えば、図１に示す超純水製造装置を好適に適用することができる。以下、図１に示す超純水製造装置に基づいて、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
（超純水製造装置）
本発明は、電気脱イオン装置を備えた一次純水装置を有する超純水製造装置において、この電気脱イオン装置の制御に特徴を有するものである。したがって、本実施形態の超純水製造装置の制御方法を適用可能な超純水製造装置としては、一次純水装置に電気脱イオン装置を備えていればよく、例えば、図１に示す超純水製造装置を好適に適用することができる。以下、図１に示す超純水製造装置に基づいて、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
本実施形態では図２に示すように一次純水装置３において、給水ポンプ８に連通した電気脱イオン装置９には直流電源器９Ａが付設されていて、電気脱イオン装置９の脱塩水Ｗ２（本実施形態においては電気脱イオン装置９が一次純水装置３の末端にあるので一次純水に相当する、以下同じ）を電気脱イオン装置９の後段に配置された貯水タンクとしてのサブタンク１１に供給可能となっている。このサブタンク１１には、水位計測手段としてのレベルスイッチ２１が設けられている。また、電気脱イオン装置９の脱塩水Ｗ２の流路２２には、コントロール弁２３と流量計２４が設けられている一方、電気脱イオン装置９の濃縮水Ｗ５の流路２５にもコントロール弁２６と流量計２７が設けられている。そして、パーソナルコンピュータなどを備えた制御装置２８に、レベルスイッチ２１、流量計２４及び流量計２７の計測データがそれぞれ送信可能となっているととともに、給水ポンプ８、コントロール弁２３及びコントロール弁２６をそれぞれ制御可能となっている。
ここで、電気脱イオン装置９としては、図３及び図４に示すような構成を有するものを好適に用いることができる。
図３において、電気脱イオン装置９は、電極（陽極３１、陰極３２）の間に複数のアニオン交換膜３３及びカチオン交換膜３４を交互に配列して濃縮室３５と脱塩室３６とを交互に形成したものであり、脱塩室３６には、イオン交換樹脂、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等からなるイオン交換体（アニオン交換体及びカチオン交換体）が混合もしくは複層状に充填されている。また、濃縮室３５と、陽極室３７及び陰極室３８にも、イオン交換体が充填されている。
この電気脱イオン装置９には、脱塩室３６に給水Ｗ１を通水して脱塩水Ｗ２取り出す通水手段（図示せず）と、濃縮室３５に被濃縮水Ｗ４を通水する濃縮水通水手段（図示せず）とが設けられていて、本実施形態においては被濃縮水Ｗ４を、脱塩室３６の脱塩水Ｗ２の取り出し口に近い側から濃縮室３５内に導入すると共に、脱塩室３６の給水Ｗ１の入口に近い側から流出する。すなわち脱塩室３６における給水Ｗ１の流通方向と反対方向から被濃縮水Ｗ４を濃縮室３５に導入して濃縮水Ｗ５を吐出する構成となっている。なお、本明細書中においては、前処理水Ｗ１を逆浸透膜装置５、脱気膜装置６及び紫外線酸化装置７で処理した電気脱イオン装置９の給水も説明の便宜上、給水Ｗ１として記載する。
この濃縮室３５に導入する被濃縮水Ｗ４としては、脱塩室３６に供給する給水Ｗ１を用いることができるが、図４に示すように被濃縮水Ｗ４として脱塩室３６から得られる脱塩水Ｗ２を用いることが好ましい。
このような脱イオン装置９を用いることにより、以下のような効果を得ることができる。すなわち、図５に模式的に示すように電気脱イオン装置９において、被濃縮水Ｗ４と脱塩室の通水方向と同じ方向に通水すると、濃縮室３５の出口側（脱塩室３６の出口側）で炭酸イオン（ＨＣＯ３ −）などのイオンが最も高くなるので、濃縮室３５の出口側にこれらのイオンが蓄積されやすく、電気脱イオン装置９への供給電流を増加させると、蓄積した炭酸イオンなどが電気脱イオン装置９の濃縮室３５から脱塩室３６側に逆拡散し、脱塩水の水質の低下をきたしやすい。そこで、上述したような構成の電気脱イオン装置９を用いることにより、図６に模式的に示すように濃縮室３５の入口側（脱塩室３６の出口側）で炭酸イオンなどのイオン濃度が最も低くなるので、逆拡散が抑制される。これにより、電気脱イオン装置９の脱塩水の水量を変動させても、一次純水Ｗ２の水質の変動を抑制することができるので、サブシステム４に供給する一次純水Ｗ２の流量を変動させる場合に好適であるといえる。
（超純水製造装置の制御方法）
上述の超純水製造装置の制御方法について以下説明する。
図２に示すように給水Ｗ１を、給水ポンプ８を介して電気脱イオン装置９に供給する。このとき、レベルスイッチ２１によりサブタンク１１の水位を計測し、この水位データに基づき制御装置２８は、この水位がほぼ一定の値（あらかじめ定めておいた基準値に対して所定の範囲であってもよい）より少なければ、給水Ｗ１の電気脱イオン装置９の送り流量を増やす一方、多ければ送り流量を減らすように給水ポンプ８をインバータ制御する。そして、この給水Ｗ１の水量に応じて、制御装置２８により、コントロール弁２３及びコントロール弁２６を制御して、電気脱イオン装置９の脱塩水（一次純水）Ｗ２と濃縮水Ｗ５の流量を制御すればよい。例えば、濃縮水Ｗ５の水量を一定として、回収率が変動するように脱塩水（一次純水）Ｗ２の量を調整すればよい。
上述の超純水製造装置の制御方法について以下説明する。
図２に示すように給水Ｗ１を、給水ポンプ８を介して電気脱イオン装置９に供給する。このとき、レベルスイッチ２１によりサブタンク１１の水位を計測し、この水位データに基づき制御装置２８は、この水位がほぼ一定の値（あらかじめ定めておいた基準値に対して所定の範囲であってもよい）より少なければ、給水Ｗ１の電気脱イオン装置９の送り流量を増やす一方、多ければ送り流量を減らすように給水ポンプ８をインバータ制御する。そして、この給水Ｗ１の水量に応じて、制御装置２８により、コントロール弁２３及びコントロール弁２６を制御して、電気脱イオン装置９の脱塩水（一次純水）Ｗ２と濃縮水Ｗ５の流量を制御すればよい。例えば、濃縮水Ｗ５の水量を一定として、回収率が変動するように脱塩水（一次純水）Ｗ２の量を調整すればよい。
このように電気脱イオン装置９の後段に配置された貯水タンクとしてのサブタンク１１の水位に応じて、給水ポンプ８による電気脱イオン装置９への給水Ｗの送り水量を制御することにより、給水ポンプ８の駆動電力を削減することができるだけでなく、電気脱イオン装置９の運転効率を最適化することができ、これらにより超純水製造装置１の運転に要する電力量を削減することができる。
〔第二の実施形態〕
（超純水製造装置）
第二の実施形態は、基本的には前述した第一の実施形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
（超純水製造装置）
第二の実施形態は、基本的には前述した第一の実施形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態においては、図７に示すように給水Ｗ１の水質を計測する水質計測手段としての比抵抗計２９が設けられていて、この比抵抗計２９の水質情報、流量計２４の電気脱イオン装置９の脱塩水（一次純水）Ｗ２の流量情報及びレベルスイッチ２１によるサブタンク１１の水位を制御装置２８に送信可能となっていて、これらに基づいて、電気脱イオン装置９に供給する電流量を直流電源器９Ａにより制御可能となっている。ここで、電気脱イオン装置９としては、第一の実施形態と同様に図３及び図４に示すような構成を有するものを好適に用いることができる。
（超純水製造装置の制御方法）
上述の超純水製造装置の制御方法について以下説明する。
図７に示すように給水Ｗ１を、給水ポンプ８を介して電気脱イオン装置９に供給する。このとき、レベルスイッチ２１によりサブタンク１１の水位を計測し、この水位データの基づき制御装置２８は、この水位があらかじめ定めて置いた基準値（所定の範囲であってもよい）より少なければ、給水Ｗ１の電気脱イオン装置９の送り流量を増やす一方、多ければ送り流量を減らすように給水ポンプ８をインバータ制御する。このとき、比抵抗計２８の水質情報と給水ポンプ８の給水量とから、給水Ｗ１の負荷（水質×流量）を計算し、この給水Ｗ１の負荷と電気脱イオン装置９の脱塩水（一次純水）Ｗ２の流量に応じて、制御装置２８により電気脱イオン装置９の運転電流値を設定し。これに基づき直流電源器９Ａを制御することにより、所定の水質の脱塩水（一次純水）Ｗ２を得ることができる。なお、第二の実施形態においては、第一の実施形態の制御を複合させてもよい。
上述の超純水製造装置の制御方法について以下説明する。
図７に示すように給水Ｗ１を、給水ポンプ８を介して電気脱イオン装置９に供給する。このとき、レベルスイッチ２１によりサブタンク１１の水位を計測し、この水位データの基づき制御装置２８は、この水位があらかじめ定めて置いた基準値（所定の範囲であってもよい）より少なければ、給水Ｗ１の電気脱イオン装置９の送り流量を増やす一方、多ければ送り流量を減らすように給水ポンプ８をインバータ制御する。このとき、比抵抗計２８の水質情報と給水ポンプ８の給水量とから、給水Ｗ１の負荷（水質×流量）を計算し、この給水Ｗ１の負荷と電気脱イオン装置９の脱塩水（一次純水）Ｗ２の流量に応じて、制御装置２８により電気脱イオン装置９の運転電流値を設定し。これに基づき直流電源器９Ａを制御することにより、所定の水質の脱塩水（一次純水）Ｗ２を得ることができる。なお、第二の実施形態においては、第一の実施形態の制御を複合させてもよい。
このようにサブタンク１１の水位に応じて、給水ポンプ８による電気脱イオン装置９への給水Ｗ１の送り水量を制御するとともに、給水Ｗ１の水質に応じて直流電源器９Ａから電気脱イオン装置９に供給する電流量を制御することにより、給水ポンプ８及び電気脱イオン装置９の運転効率を最適化して、超純水製造装置１の運転に要する電力量を削減することができ、さらに脱塩水（一次純水）Ｗ２を維持することができる。
上述したような第一の実施形態及び第二の実施形態において、例えば、ユースポイント１５の使用量が少なく、サブタンク１１の水位が高すぎる場合など給水ポンプ８をインバータ制御するだけでは制御しきれない場合には、一次純水装置３を停止するなどの制御を行ってもよい。特に、一次純水装置３が複数系列存在する場合には、一次純水装置３の運転する系列数の増減と、第一の実施形態又は第二の実施形態の制御とを組み合わせることにより、より効率的な運転制御を行うことができる。
以上、本発明について、上記の各実施形態に基づき説明してきたが、本発明は前記実施形態に限らず種々の変形実施が可能であり、例えば、適用可能な超純水製造装置１としては、一次純水装置３に電気脱イオン装置を備えていれば、種々の構成のものに適用可能である。また、電気脱イオン装置９としては、脱塩水と濃縮水とを同じ方向に有するタイプのものであってもよい。さらに、上記の各実施形態では、電気脱イオン装置９の後段に配置された貯水タンクとしてサブタンク１１を用いたが、電気脱イオン装置９の後段にある貯水タンクであれば、同様に水位を計測して制御することができる。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
（電流値変動に対する脱塩水水質の挙動確認試験）
試験装置
図８に示す電気脱イオン装置の制御用の試験装置を用意した。この試験装置５１は、超純水（ＵＰＷ）流路５２と、電気脱イオン装置５３と、脱塩水（一次純水）流路５４と、濃縮水流路５５とを有する。そして、超純水（ＵＰＷ）流路５２には、炭酸イオン（ＨＣＯ３ −）源である炭酸ナトリウム溶液タンク５６を薬液ポンプ５６Ａを介して接続するとともに、導電率計５７Ａが設けられている。また、脱塩水流路５４には、流量計５８Ａが設けられているとともに比抵抗計５９が接続されている。さらに、濃縮水流路５５には、流量計５８Ｂが設けられているとともに導電率計５７Ｂが接続されている。なお、電気脱イオン装置５３としては、図３及び図４に示す構成のものを採用した。
（電流値変動に対する脱塩水水質の挙動確認試験）
試験装置
図８に示す電気脱イオン装置の制御用の試験装置を用意した。この試験装置５１は、超純水（ＵＰＷ）流路５２と、電気脱イオン装置５３と、脱塩水（一次純水）流路５４と、濃縮水流路５５とを有する。そして、超純水（ＵＰＷ）流路５２には、炭酸イオン（ＨＣＯ３ −）源である炭酸ナトリウム溶液タンク５６を薬液ポンプ５６Ａを介して接続するとともに、導電率計５７Ａが設けられている。また、脱塩水流路５４には、流量計５８Ａが設けられているとともに比抵抗計５９が接続されている。さらに、濃縮水流路５５には、流量計５８Ｂが設けられているとともに導電率計５７Ｂが接続されている。なお、電気脱イオン装置５３としては、図３及び図４に示す構成のものを採用した。
上述したような試験装置において、超純水（ＵＰＷ）に炭酸ナトリウム溶液タンク５６から炭酸ナトリウ溶液を炭酸濃度１ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを給水Ｗ１として、電気脱イオン装置５３による回収率８０％（脱塩水Ｗ２が５．０Ｌ／分、濃縮水Ｗ５が１．２Ｌ／分）となるように処理した。この際、電気脱イオン装置５３に供給する電流量を０．１Ａ、０．２Ａ、０．４Ａ、１Ａ、２Ａ及び４Ａの順に１００〜２００時間ごとに連続的に変化させ、最終的に４Ａで継続して運転した。この際、脱塩水Ｗ２の比抵抗値及び濃縮水Ｗ５の電気伝導率の経時変化を測定した。結果を給水Ｗ１の電気伝導率とともに表１に示す。
表１から明らかなように、給水Ｗ１の水質（電気伝導率）は、ほぼ一定（約０．１６ｍＳ／ｍ）であり、電流値が高くなるほど脱塩水Ｗ２の水質が向上するだけでなく、運転電流０．４Ａ以上であれば電流値を変動させても約１８ＭΩｃｍの安定した水質を維持できることがわかる。一方、濃縮水は、電流値を上げると迅速に水質が悪化（電気伝導率が上昇）し、運転電流が高いほど大きく上昇する傾向を示した。これは電流値が大きくなると水のスプリットによるラジカルの発生量が増大し、濃縮室からの炭酸イオン（ＨＣＯ３ −）の吐出量が増大するためであると考えられる。なお、電流値４Ａで運転を継続すると、最終的に濃縮水の電気伝導率は、給水Ｗ１の五倍濃縮値である０．８ｍＳ／ｍに収束する傾向が認められた。
〔実施例２〕
（給水の水量変動に対する脱塩水水質の挙動確認試験）
試験装置
図９に示す電気脱イオン装置の制御用の試験装置を用意した。この試験装置６１は図８に示す装置において、炭酸ナトリウム溶液タンク５６と薬液ポンプ５６Ａの代わりに、シリカ（ＳｉＯ２）源としてケイ酸ナトリウム（ＮａＳｉＯ３）溶液タンク６２を、薬液ポンプ６２Ａを介して超純水流路５２に接続するとともに、ホウ素源として水酸化ホウ素（Ｂ（ＯＨ）３）と炭酸ナトリウムの混合液タンク６３を薬液ポンプ６３Ａを介して超純水流路５２に接続した構成を有する。
（給水の水量変動に対する脱塩水水質の挙動確認試験）
試験装置
図９に示す電気脱イオン装置の制御用の試験装置を用意した。この試験装置６１は図８に示す装置において、炭酸ナトリウム溶液タンク５６と薬液ポンプ５６Ａの代わりに、シリカ（ＳｉＯ２）源としてケイ酸ナトリウム（ＮａＳｉＯ３）溶液タンク６２を、薬液ポンプ６２Ａを介して超純水流路５２に接続するとともに、ホウ素源として水酸化ホウ素（Ｂ（ＯＨ）３）と炭酸ナトリウムの混合液タンク６３を薬液ポンプ６３Ａを介して超純水流路５２に接続した構成を有する。
給水Ｗ１
超純水（ＵＰＷ）にケイ酸ナトリウム溶液タンク６２及び混合液タンク６３からケイ酸ナトリウム溶液と水酸化ホウ素及び炭酸ナトリウムの混合溶液とを、それぞれシリカ濃度１０００μｇ／Ｌ、ホウ素濃度１００μｇ／Ｌ、炭酸濃度１０ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを給水Ｗ１とした。
超純水（ＵＰＷ）にケイ酸ナトリウム溶液タンク６２及び混合液タンク６３からケイ酸ナトリウム溶液と水酸化ホウ素及び炭酸ナトリウムの混合溶液とを、それぞれシリカ濃度１０００μｇ／Ｌ、ホウ素濃度１００μｇ／Ｌ、炭酸濃度１０ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを給水Ｗ１とした。
上述したような試験装置及び給水Ｗ１を用いて、以下の３条件で連続して電気脱イオン装置を運転した。
運転条件１
給水Ｗ１を電気脱イオン装置５３に通水量０．３ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．２μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１３μｇ／Ｌであり、いずれも９９．８％以上の高い除去率であった。
給水Ｗ１を電気脱イオン装置５３に通水量０．３ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．２μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１３μｇ／Ｌであり、いずれも９９．８％以上の高い除去率であった。
運転条件２
続いて給水Ｗ１を電気脱イオン装置５３に通水量０．２４ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は０．７９μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１１μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．９％の高い除去率であった。
続いて給水Ｗ１を電気脱イオン装置５３に通水量０．２４ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は０．７９μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１１μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．９％の高い除去率であった。
運転条件３
さらに運転条件１と同じ条件で電気脱イオン装置５３を約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．６μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１５μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．８％以上の高い除去率であった。
さらに運転条件１と同じ条件で電気脱イオン装置５３を約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．６μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１５μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．８％以上の高い除去率であった。
これら運転条件１〜３の間の脱塩水Ｗ２の比抵抗値及び濃縮水Ｗ５の電気伝導率の経時変化を測定した。結果を給水Ｗ１の電気伝導率とともに図１０に示す。
図１０から明らかなように、給水Ｗ１の水量を変動させることにより、濃縮水の電気伝導率は変動するが、脱塩水Ｗ２は約１８ＭΩｃｍの安定した比抵抗値を維持できることがわかる。
〔実施例３〕
（給水の負荷変動に対する脱塩水水質の挙動確認試験）
実施例２と同じ試験装置を用いて以下の試験を行った。
（給水の負荷変動に対する脱塩水水質の挙動確認試験）
実施例２と同じ試験装置を用いて以下の試験を行った。
給水Ｗ１
超純水にケイ酸ナトリウム溶液タンク６２及び混合液タンク６３からケイ酸ナトリウム溶液と水酸化ホウ素と炭酸ナトリウムの混合溶液を、それぞれシリカ濃度１０００μｇ／Ｌ、ホウ素濃度１００μｇ／Ｌ、炭酸濃度１０ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを１倍の給水Ｗ１とした。
超純水にケイ酸ナトリウム溶液タンク６２及び混合液タンク６３からケイ酸ナトリウム溶液と水酸化ホウ素と炭酸ナトリウムの混合溶液を、それぞれシリカ濃度１０００μｇ／Ｌ、ホウ素濃度１００μｇ／Ｌ、炭酸濃度１０ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを１倍の給水Ｗ１とした。
上述の試験装置及び給水Ｗ１を用いて、以下の３条件で連続して電気脱イオン装置を運転した。
運転条件１
給水Ｗ１を電気脱イオン装置５３に通水量０．３ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．６μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１５μｇ／Ｌであり、いずれも９９．８％以上の高い除去率であった。
給水Ｗ１を電気脱イオン装置５３に通水量０．３ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．６μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１５μｇ／Ｌであり、いずれも９９．８％以上の高い除去率であった。
運転条件２
続いて給水Ｗ１を２０倍（０．０５倍の濃度）に希釈して、電気脱イオン装置５３に通水量０．３ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は０．３８μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１２μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．９％の高い除去率であった。
続いて給水Ｗ１を２０倍（０．０５倍の濃度）に希釈して、電気脱イオン装置５３に通水量０．３ｍ３／ｈで供給し、電流値４．０Ａ、回収率８０％で約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は０．３８μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１２μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．９％の高い除去率であった。
運転条件３
さらに運転条件１と同じ条件で電気脱イオン装置５３を約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．８μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１７μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．８％以上の高い除去率であった。
さらに運転条件１と同じ条件で電気脱イオン装置５３を約２０時間運転した。この電気脱イオン装置５３の脱塩水（脱塩水Ｗ２）のシリカ濃度は１．８μｇ／Ｌでホウ素濃度０．１７μｇ／Ｌであり、いずれも約９９．８％以上の高い除去率であった。
これら運転条件１〜３の間の脱塩水Ｗ２の比抵抗値及び濃縮水Ｗ５の電気伝導率の経時変化を測定した。結果を給水Ｗ１の電気伝導率とともに図１１に示す。
図１１から明らかなように、給水のイオン濃度を変動させることにより、濃縮水の電気伝導率は変動するが、脱塩水Ｗ２は約１８ＭΩｃｍの安定した比抵抗値を維持できることがわかる。
これら実施例１〜３から本発明の超純水製造装置の制御方法によれば、電気脱イオン装置への給水量、給水の水質、運転電流値などを変動させても、安定した水質で脱塩水（一次純水）を供給することが可能となることがわかる。
１ 超純水製造装置
２ 前処理装置
３ 一次純水製造装置
４ 二次純水製造装置（サブシステム）
５ 逆浸透膜装置
６ 脱気膜装置
７ 紫外線酸化装置
８ 給水ポンプ
９ 電気脱イオン装置
９Ａ 直流電源器
１１ サブタンク
１２ 紫外線酸化装置
１３ 非再生型混床式イオン交換装置
１４ 限外濾過（ＵＦ）膜
１５ ユースポイント
２１ レベルスイッチ（水位計測手段）
２９ 比抵抗計（水質計測手段）
３１ 陽極（電極）
３２ 陰極（電極）
３３ アニオン交換膜
３４ カチオン交換膜
３５ 濃縮室
３６ 脱塩室
Ｗ 原水
Ｗ１ 前処理水（給水）
Ｗ２ 一次純水（脱塩水）
Ｗ３ 超純水（二次純水）
Ｗ４ 被濃縮水
Ｗ５ 濃縮水
２ 前処理装置
３ 一次純水製造装置
４ 二次純水製造装置（サブシステム）
５ 逆浸透膜装置
６ 脱気膜装置
７ 紫外線酸化装置
８ 給水ポンプ
９ 電気脱イオン装置
９Ａ 直流電源器
１１ サブタンク
１２ 紫外線酸化装置
１３ 非再生型混床式イオン交換装置
１４ 限外濾過（ＵＦ）膜
１５ ユースポイント
２１ レベルスイッチ（水位計測手段）
２９ 比抵抗計（水質計測手段）
３１ 陽極（電極）
３２ 陰極（電極）
３３ アニオン交換膜
３４ カチオン交換膜
３５ 濃縮室
３６ 脱塩室
Ｗ 原水
Ｗ１ 前処理水（給水）
Ｗ２ 一次純水（脱塩水）
Ｗ３ 超純水（二次純水）
Ｗ４ 被濃縮水
Ｗ５ 濃縮水
Claims (3)
- 逆浸透膜と電気脱イオン装置と前記電気脱イオン装置の前段に設けられた給水ポンプとを有する一次純水システムと、前記電気脱イオン装置の後段に配置された水位計測手段が付設された貯水タンクと、前記一次純水システムで製造された一次純水をさらに処理するサブシステムとを備えた超純水製造装置の制御方法であって、
前記水位計測手段で計測される貯水タンクの水位を略一定に保持するように前記電気脱イオン装置に供給する給水の水量を制御し、
前記電気脱イオン装置に供給される給水の水量及び比抵抗値から前記給水の負荷を算出し、
前記給水の負荷と、前記一次純水の流量と、から前記電気脱イオン装置の運転電流値を設定する、
超純水製造装置の制御方法。 - 前記電気脱イオン装置が、陰極及び陽極と、該陰極及び陽極の間に配置されたカチオン交換膜及びアニオン交換膜と、これらカチオン交換膜及びアニオン交換膜により区画形成された脱塩室及び濃縮室とを備え、前記脱塩室及び前記濃縮室にイオン交換体が充填されていて、前記濃縮室に濃縮水を通水する濃縮水通水手段と前記脱塩室に給水を通水して脱塩水を取り出す手段とを有するものであり、 前記濃縮水通水手段が、前記脱塩室の脱塩水取り出し口に近い側から該濃縮室内に被濃縮水を導入すると共に、脱塩室の給水入口に近い側から濃縮水を流出するものである、請求項１に記載の超純水製造装置の制御方法。
- 前記濃縮水通水手段が、前記脱塩室を通水した脱塩水を被濃縮水として前記脱塩室の脱塩水取り出し口に近い側から該濃縮室内に導入すると共に、脱塩室の給水入口に近い側から流出するものである、請求項２に記載の超純水製造装置の制御方法。
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