JPH03249906A - 純水製造装置の脱酸素装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は純水製造装置の脱酸素装置に係り、特に被処理
水中に窒素ガスを通気させて被処理水中の溶存酸素を除
去する純水製造装置の脱酸素装置に関する。

〔従来の技術］ 近年、ＩＣ５ＬＳ１等の半導体製造工程に於いては、そ
の半導体を洗浄する為に純水が使用されている。前記純
水は、前記半導体の集積度の高密度化に伴って水質の品
質に係わる要求が厳しくなっている。

従来、前記純水を製造する装置として、真空脱気装置が
用いられている。

前記真空脱気装置は、スチームエジェクタや水封ポンプ
でその内部を真空化にしだ脱気塔内に、被処理水を噴霧
して被処理水中の溶存酸素を除去する装置である。

しかしながら、前記真空脱気装置は、前述した要求水質
を満足する為に前記脱気塔の高さを１０ｍ以上にしなけ
ればならない。このような高さの脱気塔は屋外に設置せ
ざるを得す、この為、屋内に設置される純水取出装置か
ら脱気塔まての配管長さが長くなり、これによって配管
からを搬物等が溶出したり、配管内に菌が発生したりす
るので、高品質の純水を得るこができなし）という欠点
がある。

更に、前記真空脱気装置は、脱気性能が低いという欠点
がある。即ち、真空脱気塔に多数のスチームエジェクタ
や水封ポンプ等を取付けて、これら全てを稼働しても処
理水中に於ｔするＤｏ（酸素含有率）値を５０〜１００
ｐｐｂ程度にしか低減させることができない。近時、純
水中の溶存酸素が前記半導体に悪影響を与えない為には
、前記Ｄｏ値を１０ｐｐｂ以下にしなければならないこ
とが判明されている。従って、真空脱気塔で製造された
純水は、半導体の洗浄に使用できないという欠点がある
。

そこで、このような高品質の純水を製造する脱酸素装置
として、窒素ガスを利用した脱酸素装置がある。

窒素ガスを利用した前記脱酸素装置は、被処理水が貯留
された檜の底部から窒素ガスを散気板を介して吹き出し
、窒素ガスの気泡を被処理水に通気させ、被処理水中の
溶存酸素を気泡内に取り込んで除去するようにしたもの
である。

第１０図には前記窒素ガスを利用した脱酸素装置の実施
例が示されている。

貯留槽１０内には被処理水１２が貯留され、この貯留槽
１０の底部近傍に窒素ガス吹出装置１４が取付けられる
。前記窒素ガス吹出装置１４の上面には散気板１６が敷
設され、この散気板１６はバルブ１８、ダクト２０を介
して送り込まれた窒素ガスを前記被処理水に対して気泡
状に吹き出すことができる。

前記散気板１６の上方には被処理水送液バイブ２２が取
付けられ、この被処理水送液バイブ２２の下面には送液
された被処理水を前記散気板１６方向に向けて吹き出す
吹出口２２ａ、２２ａ・・・が形成される。従って、前
記吹出口２２ａ、２２ａ・・・から吹き出された被処理
水は、前１？散気板１６から気泡状に吹き出された窒素
ガスと混合して被処理水中の溶存酸素が窒素ガスの気泡
内に取り込まれ、被処理水１２の水面から矢印方向に蒸
発して貯留槽１０の天井面排気口２４から外部に排気さ
れる。このようにして溶存酸素が除去された処理水は、
貯留槽１０の水面部近傍に取付けられたトラフ２６の開
口部２６ａから流入し、貯留！ｇ１０の側面開口部２８
を介して図示しない純水取出装置に送り出される。

具体的には、溶存酸素濃度が８〜９　ｌ１１ｇ　／βの
被処理水に純度９９．９９９５％以上の窒素ガスを通気
させると、脱酸素後の処理水の酸素濃度が０．５ｍｇ／
β程度にまで減少する。これによって、Ｄｏ値を純水の
要求水質である１　０ｐｐｂ　以下にすることができる
。

ところで、窒素ガスを利用する前記脱酸素装置の原理は
、第１１図に示す水に対するガスの溶解度（）Ｉｅｎｒ
ｙ″ｓ　ｌａｗ）　　の説明図から明らかなように、窒
素ガスの純度が９９．９９％以上であれば被処理水中の
溶存酸素を十分に１０ｐｐｂ以下にすることができる。

二発明が解決しようとする課題二 しかしながち、従来の脱酸素装置は、貯留槽に貯留され
る被処理水の容積に対する窒素ガスの容積（以下、気液
比と′、）う）が低下すると、前記要求水質である１Ｏ
ｐｐｂ以下を達成することができない。そこて、前記１
０ｐｐｂ以下を満足する為には、窒素ガスを大量に吹き
出さなければならず、これにより脱酸素装置のランニン
グコストが高くなるという欠点がある。

また、前記脱気塔を増加すれば被処理水のＤＯ値は低下
するが、脱気塔を増加することに伴い窒素ガスの吹き出
し総量が増加するので、脱酸素装置のイニンヤルコスト
が高くなるという欠点がある。

本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、窒素
ガスを効率良く利用して脱酸素装置に於けるランニング
コスト及びイニンヤルコストを削減することができる純
水製造装置の脱酸素装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、被処理水が貯留さ
れた槽の底部かろ窒素ガスを吹き出し前言己被処理水に
通気させて被処理水中の溶存酸素を除去する純水製造装
置の脱酸素装置に於いて、前記槽（３０，３２）は複数
設置されて被処理水が流動可能に順次連通されると共に
、下流側の槽（３２）に貯留された被処理水を通気した
窒素ガスが隣接する上流側の槽（３０）に供給可能に順
次連通されたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、被処理水が流動可能に順次連通された
複数の槽（３０，３２）に対し、下流側の槽（３２）に
窒素ガスを吹き出して被処理水を通気したこの窒素ガス
を捕集して下流側の槽（３２）に隣接する上流側の槽（
３０）に供給し、更にこの窒素ガスを捕集して隣接する
上流側の槽に順次供給する。このように、窒素ガスを下
流側の槽（３２）から上流側の槽に順次供給するように
槽（３０，３２）を連通したので、槽の設置台数が増加
しても窒素ガスを効率良く利用して被処理水の脱酸素に
寄与することができる。

〔実施例： 以下添付図面に従って本発明に係る純水製造装置の脱酸
素装置の好ましい実施例を詳説する。

第１関は本発明に係る純水製造装置の脱酸素装置の第１
実施例が示されている。

第１図に於いて、図中右側の脱気塔３０は被処理水の流
動方向の上流側に設置され、図中左側の脱気塔３２は下
流側に設置される。

前記脱気塔３０内には、仕切板３４．３６．３８が等間
隔て設置される。前記仕切板３４は、その水面部近傍に
連通口３４ａが形成され、前記仕切板３６には底部近傍
に連通口３６ａが形成される。また、前記仕切板３８に
は水面部近傍に連通口３８ａが形成される。更に、前記
脱気塔３０の図中右側底部近傍には流入口４０が形成さ
れ、図中左側底部近傍には流出口４２が形成される。

前記流入口４０は、配水管１００及び送水ポーンプ１０
２を介して被処理水貯留槽１０４に連通され、この送水
ポンプ１０２を作動することにより被処理水貯留槽１０
４に貯留された被処理水１０６が配水管１００を介して
脱気塔３０に供給される　ｉだ、前記流出口４２は配水
管４４、ポンプ４６、配水管４８を介して前述した脱気
塔３２に連通されている。

従って、前記流入口４０から供給された被処理水は、脱
気塔３０の内壁面と仕切板３４との間で画成された流路
５０を図中矢印方向に流動し、仕切板３４の連通口３４
ａから仕切板３４と仕切板３６とで画成された通路５２
に送り込まれる。流路５２に送り込まれた被処理水は、
仕切板３６の連通口３６ａから仕切板３６と仕切板３８
とて画成された流路５４に送り込まれ、更に仕切板３８
の連通口３８ａから仕切板３８と脱気塔３０の内壁面と
で画成された流路５６に送り込まれる。流路５６に送り
込まれた被処理水は、前記流出口４２かろポンプ４６に
吸引されて配水管４８を介して前記脱気塔３２の流入口
５８から脱気塔３２内に送り込まれる。

前記脱気塔３０の水面部近傍には排水管１０８が連通さ
れ、脱気塔３０内を流動する被処理水の水位が前記連通
口３４ａ、３８ａよりも上昇した時に、上昇分の余分な
被処理水がこの排水管１０８を介して前記被処理水貯留
槽１０４に循環される。

一方、前記脱気塔３０の底部には、窒素ガス吹出装置６
０が取付けられる。前記窒素ガス吹出袋［６０の上面に
は、窒素ガス吹出装置６０から吹き出された窒素ガスを
気泡化する散気板６２が敷設される。前記窒素ガス吹出
装置６０は、ダクト６４を介して前述した脱気塔３２の
天井面開口部６６に連通される。

ところで、前記脱気塔３２内には、仕切板６８．７０．
７２．７４が設置される。前記仕切板６８の水面部近傍
には連通口６８ａが形成され、仕切板７０の底部近傍に
は連通ロア０ａが形成される。

また、仕切板７２の水面部近傍には連通ロア２ａが形成
され、更に仕切板７４の水面部近傍には連通ロア４ａが
形成される。従って、脱気塔３０からの被処理水は、脱
気塔３２の流入口５８から脱気塔３２の内壁面と仕切板
６８とで画成された流路Ｔ６を図中矢印方向に流動し、
仕切板６８の連通口６８ａかろ仕切板６８と仕切板７０
とて画成された流路７８に送り込まれる。流路７８に送
り込まれた被処理水は、仕切板７０の連通ロア０ａから
仕切板７０と仕切板Ｔ２とて画成された流路８０に送り
込まれ、仕切板７２０連通ロア２ａから仕切板７２と仕
切板７４とで画成された流路８２に送り込まれる。更に
、流路８２に送り込まれた被処理水は、仕切板７４の連
通ロア４ａから仕切板７４と脱気塔３２の内壁面とて画
成された流路８４に送り込まれ、流入口８６からレベル
コントローラ８８に送り込まれる。

前記レベルコントローラ８８は第２図に示すように、フ
ロート１１０、連結ロッド１１２及びテーバ弁１１４と
から構成される。前記テーバ弁１１４は排水口１１６を
開閉可能なテーバ形状に形成され、その上端部に前記連
結ロッド１１２下端部が連結されている。連結ロッド１
１２の上端部には前記フロート１１０が挿入され、この
フロート］１０が一対のボルト１１８．１１８に挟持さ
れて固定されている。また、フ０−）１１０は、前記ボ
ルト１１８．１１８の連結ロッド１１２に対する螺合位
置を変えることにより、前記テーバ弁１１４との距離を
調節することができる。更に、レベルコントローラ８８
は、前記連結ロッドＩＩ２が上下一対のガイド板１２０
．１２２に支持されていることにより水位の変化に応じ
て上下方向のみに移動することができる。

従って、脱気塔３２内の処理水の水位が一定の水位を超
えると、前記レベルコントローラ８８のフロート１１０
が処理水の水位の上昇に伴って浮き、そしてテーバ弁２
１４が排水口１１６を開放する。即ち、前記水位が所定
の水位を超えた際に、処理水が前記流入口８６からレベ
ルコントローラ８８に送り込まれ、排水口１１６から配
水管９０及び第１図に示した背圧バルブ１２４を介して
処理水タンク１２６に貯留される。また、前記フローｌ
−１１０とテーバ弁１１４との距離は前述したように変
えることができるので、脱気塔３２内の水位を適宜に調
節することができる。

前記脱気塔３２の底部には、窒素ガス吹出装置９２が設
けられる。また、窒素ガス吹出装置９２の上面には、散
気板９４が敷設される。この散気板９４は、窒素ガス吹
出装置９２から吹き出された窒素ガスを散気して脱気塔
３２内の処理水全域に気泡化した窒素ガスを供給する為
に取付けられる。前記窒素ガス吹出装置９２は、ダクト
９６を介して図示しない窒素ガス供給装置に連通される
。

次に、前記の如く構成された純水製造装置の脱酸素装置
の作用について説明する。

先ず、被処理水は脱気塔３０の流入口４ｏがら供給され
、ポンプ４６の吸引作動により前述した流路５０．５２
．５４．５６を通過して流出口４２から配水管４４．４
８を介して脱気塔３２に送り込まれる。そして、前記流
路５０，５２．５４．５６を通過する被処理水は、窒素
ガス吹出装置６０からの窒素ガスにより、被処理水中に
溶存する酸素が所定量除去される。除去された酸素は、
前記窒素ガスの気泡中に取り込まれて被処理水の水面か
ら蒸発し、脱気塔３０の天井面に開口された排出口９８
から外部へ排気される。これによって、被処理水は、脱
気塔３０内の流路５０．５２．５４．５６を通過しなが
ら窒素ガスに通気されるので、仕切板３４．３６．３８
を設けない従来の脱気塔と比較して流路の長さ分だけ窒
素ガスが多く供給される。従って、窒素ガスを効率良く
利用することができる。

尚、前記窒素ガス吹出装置６０から吹き出される窒素ガ
スは、前述した脱気塔３２の排出口６６からバイブロ４
を介して供給される。

前記脱気塔３２内に送り込まれた（溶存酸素がある程度
除去された）被処理水は、前述した流路７６．７８．８
０．８２．８４を介して流入口８６からレベルコントロ
ーラ８８に流入し、配水管９０、背圧バルブ１２４を介
して処理水タンク１２６に貯留される。前記被処理水は
、前記流路７６．７８．８０．８２．８４を通過する際
、窒素ガス供給装置９０から散気板９４を介して送り込
まれる窒素ガスにより被処理水中の溶存酸素が更に除去
されて処理水、即ち純水に精製される。このように、脱
気塔３２内に流路７６．７８．８０．８２．９４を画成
して、窒素ガスを効率良く被処理水に通気させるように
したので、従来の脱気塔よりも効率良く被処理水中の溶
存酸素を除去することができる。

また、前記窒素ガス吹出装置９２から吹き出された窒素
ガスは、溶存酸素と共に水面から矢印方向に上昇して脱
気塔３２の排出口６６からダクト６４を介して前述した
脱気塔３０に供給される。

従って、本実施例によれば、脱気塔毎に窒素ガスを供給
し排気していた従来の脱酸素装置と比較して、窒素ガス
の消費量を大幅に削減することができる。

第３図には本発明に係る脱酸素装置と従来の脱酸素装置
との脱酸素量を比較した説明図が示されている。

第３図によれば、第１図に示した本発明に係る脱酸素装
置を使用すると、溶存酸素が８．５ｐｐｍの被処理水を
気液比０．７５で要求水質である１０ｐｐｂに処理する
ことができる。また、第１０図に示した従来の脱酸素装
置を使用すると、気液比０．７５で前記１０ｐｐｂを達
成する為には、脱気塔が１０塔必要であり、また、脱気
塔を削減する為には、気液比を大幅にアップさせなけれ
ばならないことが判明した。従って、本発明の脱酸素装
置によれば、従来の脱酸素装置と比較して脱気塔の削減
及び気液比の低減、即ち、少ない窒素ガス量で効率良く
被処理水中の溶存酸素を除去できることが判明した。

ここで本発明の脱酸素装置と従来の脱酸素装置との性能
比較試験の結果を第１表に示す。

表−１ 第１表によれば、 気液比を０，７５で一定にすると 本発明の脱酸素装置では、脱気塔数が２塔で賄えるにも
係わらず、従来の脱酸素装置Ａでは１０塔必要になる。

また、ランニングコスト比は同じてアルカ、イニシャル
コスト比は５倍に増加することが判明した。次に、従来
の脱酸素装置Ｂの気液比を１０にして脱酸素を行うと、
脱気塔数をｌＯ塔から８塔にまで減少させることができ
るが、ランニングコスト比が１．３３倍に増加する。次
いで、従来の脱酸素装置Ｃでは気液比を２，０にすると
、脱気塔数を５塔にまで減少させることができるが、ラ
ンニングコスト比が２．６７倍に増加する。

従って、本発明に係る脱酸素装置によれば、従来の脱酸
素装置と比較して脱気塔数を削減することができ、気液
比を大幅に減少させることができる。マタ、ランニング
コスト及びイニシャルコストにおいても大幅に削減する
とかできる。

ところで、本発明の脱酸素装置によれば第４図に示すよ
うに、供給される被処理水ＤＯ値が変動しても、溶存酸
素が除去された処理水中のＤＯ値を略一定にすることが
できる。

尚、第１図に示した脱気塔３０，３２の間ノニンブ４６
を設置し、たのは、供給される被処理水の変動や窒素ガ
スの圧力変動により、を素ガス。

び被処理水の流動が一定とならず被処理水の水）が変化
し、これに伴って被処理水の水質が不安フになるのを防
止する為である。従って、ポンプ６を設置することによ
り、窒素ガスのガス圧のき動が生じても脱気塔３２に対
して一定量の彼処ア水を供給することができる。

また、本実施例の特徴は、脱気塔３ｏ、３２８゜多投に
配設して多段処理を行うことで、所要溶杓酸素を得るこ
とでもある。このような多段脱気埒に於いて、共通の窒
素ガスを各脱気塔３０，３２に均等に供給する為には、
各脱気塔３（１，３２，ｚ水位を一定にして各脱気！：
Ｅ３０．３２に貯留さむた被処理水の水頭を同値にしな
ければならない。

その為に、各脱気塔３ｏ、３２の被処理水の水位の上昇
又は下降の水流にょる圧損が極力小さくなるような通水
流速に設定する必要がある。

従って、このような要求を満足する為に、脱気塔３０で
は被処理水貯留槽１０４からの供給量を脱気塔３０から
脱気塔３２への供給量よりも多量にし、これによって生
じる脱気塔３０内での余分な処理水を排水管１０８かろ
被処理水貯留槽Ｘ０４に常時戻るように工夫している。

また、脱気塔３２からの窒素ガスを脱気隋３０の曝気用
ガスとして再利用する為に、脱気塔３２内の上部空間は
脱気塔３０を曝気し得るだけの圧力で保持されていなけ
ればならない。即ち、脱気塔３２内の上部空間の圧力は
、脱気塔３０の水頭圧に散気板６２での圧力損失を加え
た圧力以上でなければならない。従って、脱気塔３２に
脱気塔３０と同様な排気管１０８を設けて処理水を得よ
うとすると、脱気塔３２からの排墾素ガスが脱気塔３０
方向に流れず、排水管９０を通過して処理水タンク１２
６に流れるので、本発明の目的を達成することができな
い。

そこで、こめような不具合を解消すると共に脱気塔３２
の水位を一定にする為に、処理水通過′ラインにレベル
コントローラ８８、ｉｆ圧バルブ１２４を設置して処理
水通過ラインに背圧をかけ、前記排窒素ガスが排水管９
ｏに流れず、且つ水位が一定になるように工夫している
。

尚、本実施例では、仕切板３４．３８　（脱気塔３２の
仕切板６８．７２も含む）に連通口３４ａ、３８ａ　　
（６８ａ、７２ａ）を形成するとしたが、これに限られ
るものではなく、第５図に示すように仕切板３４．３８
を仕切板３６に対して段差を付けて取付けるようにして
も良い。

また、第６図、第７図に示すように、上部開口部１２８
．１３０が形成された内筒１３２を脱気塔３０（脱気塔
３２も含む）の内部に設置し、更にこの内筒１３２内に
仕切板１３４を取付けて被処理水を図中矢印で示すよう
に流動させるようにしても良い。

更に、第８図、第９図に示すように、仕切板１３６．１
３８．１４０，１４２を十字状に連結して脱気塔３０（
脱気塔３２も含む）の内部に設置し、被処理水を図中反
時計回りに流動させるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る純水製造装置の脱酸素
装置によれば、被処理水が流動可能に槽を順次連通し、
また下流側の槽の被処理水を通気した窒素ガスを隣接す
る上流側の槽に順次供給するようにしたので、窒素ガス
を効率良く被処理水の脱酸素に寄与させることができ、
これにより脱気塔数を大幅に削減することができる。

才だ、本発明に係る脱酸Ｓ装置によれば、従来の脱酸素
装置と比較してランニングコスト及びイニシャルコスト
を大幅に削減することができる。

更ニ、ｌｉ側の槽の処理流出口にレベルコントローラを
設置し、このレベルコントローラに連通された処理水通
過ラインに背圧バルブを取付けたので、下流側からの窒
素ガスを上流側の各種に安定して供給することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る純水製造装置の脱酸素装置の第１
実施例を示す説明図、第２図は本発明に係る純水製造装
置に設置されたレベルコントロ−ラの実施例を示す断面
図、第３図は本発明に係る純水製造装置の脱酸素装置と
従来の脱酸素装置との脱酸素性能を比較した説明図、第
４図は被処理水のＤＯ変動における処理水のＤ○との関
係を示す説明図、第５図は本発明に係る純水製造装置の
脱酸素装置の第２実施例を示す説明図、第６図は本発明
に係る純水製造装置の脱酸素装置の第３実施例を示す上
面図、第７図は第６図に於ける正面図、第８図は本発明
に係る純水製造装置の脱酸素装置の第４実施例を示す上
面図、第９図は第８図に於ける正面図、第１（Ｎ！ｌは
従来の純水製造装置の脱酸素装置の実施例を示す説明図
、第１１図は水に対するガスの溶解度の関係を示す説明
図である。 ３０．３２・・・脱気塔、　３４．３６．３８．６８．
７０．７２．７４・・・仕切板、　　４６・・・ポンプ
、５０．５２．５４．５６．７６．７８．８０．８２．
８４・・・流路、　６０．９２・・・窒素ガス吹出族［
、６２，９４・・・ＩＥｌ板、　８８・・・レベルコン
トローラ、１０４・・・被処理水貯留槽、１１０・・・
）ロート、 ４・・・テーバ弁、 ４・・・背圧パル ブ、 ２６・ 処理水タンクっ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理水が貯留された槽の底部から窒素ガスを吹
   き出し前記被処理水に通気させて被処理水中の溶存酸素
   を除去する純水製造装置の脱酸素装置に於いて、 前記槽は複数設置されて被処理水が流動可能に順次連通
   されると共に、下流側の槽に貯留された被処理水を通気
   した窒素ガスが隣接する上流側の槽に供給可能に順次連
   通されたことを特徴とする純水製造装置の脱酸素装置。
2. （２）前記槽は槽内に複数の仕切板が所定間隔で配設さ
   れて複数の流路に分割され、前記複数の仕切板には底部
   近傍の連通口と水面部近傍の連通口とが交互に形成され
   て複数の流路が順次連通されたことを特徴とする請求項
   （１）記載の純水製造装置の脱酸素装置。
3. （３）前記槽同士を連通する被処理水の流動系路に、上
   流側の槽の被処理水を通気した前記窒素ガスが前記流動
   系路を通過して下流側の槽に逆流しないように背圧バル
   ブを取付けたことを特徴とする請求項（１）記載の純水
   製造装置の脱酸素装置。
4. （４）最上流側の槽に供給する被処理水の供給量を最上
   流側の槽から下流側の槽への流動量よりも多くすると共
   に、最上流側の槽の水面部近傍に排水管を取付け、前記
   供給量から流動量を減算した余分な被処理水をこの排水
   管から排水させて最上流側の槽の水位を一定に保持する
   ようにしたことを特徴とする請求項（１）記載の純水製
   造装置の脱酸素装置。
5. （５）前記下流側の各槽に、被処理水の水位を適宜に調
   節可能なレベルコントローラを設置し、このレベルコン
   トローラを前記背圧バルブと連通したことを特徴とする
   請求項（３）記載の純水製造装置の脱酸素装置。