JPH0699165A - 超純水製造装置 - Google Patents

超純水製造装置

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JPH0699165A
JPH0699165A JP24950192A JP24950192A JPH0699165A JP H0699165 A JPH0699165 A JP H0699165A JP 24950192 A JP24950192 A JP 24950192A JP 24950192 A JP24950192 A JP 24950192A JP H0699165 A JPH0699165 A JP H0699165A
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JP
Japan
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water
ultrapure water
distiller
generated
condenser
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Pending
Application number
JP24950192A
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English (en)
Inventor
Hideaki Kurokawa
秀昭 黒川
Takayuki Matsumoto
隆行 松本
Toshio Sawa
俊雄 沢
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】脱気部104と蒸留器105,111,112
と凝縮器113と疎水性多孔質膜110,120,12
1とから構成され、蒸留器の構造は管外流下液膜型,第
3蒸留器112からの濃縮水を再度、装置原水として供
給し、さらに、接液部はすべてチタン材が使用される。 【効果】脱気+膜蒸留方式による超純水製造において、
その造水コストを低減でき、構成材料からの溶出低減が
図れ、生成する超純水の水質を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】半導体(LSI),ディスクおよ
びその他電子部品の洗浄に用いる超純水の製造装置に係
り、特に、蒸留法による超純水製造装置の最適構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体等の洗浄に用いる超純水
は、逆浸透膜,イオン交換樹脂,紫外線酸化・殺菌灯,
限外ろ過膜等の構成機器によって製造されており、それ
ぞれの要素機器によって、水中のイオン,全有機炭素
(TOC),微粒子等の不純物を除去し、高純度の水を
得ている。現在における最高級の超純水では、その不純
物イオン濃度,TOC濃度とも1μg/l以下で測定も
困難な状況にある。しかし、半導体の集積度も年々増大
し、超純水中の不純物特に金属イオン濃度は可能な限り
の低減が要求されている。そこで、新たなシステムとし
て脱気+膜蒸留による超純水製造装置が提案されてい
る。図2にその原理を示す。装置は脱気部201と膜蒸
留部202とから構成され、原水203は脱気部201
へ供給される。脱気ヒータ204で加熱・沸騰した原水
中のガスや揮発性成分は、蒸気出口205より水蒸気と
ともに放出される。ガスや揮発性成分が除去された原水
206は膜蒸留部202に送られ、再度、蒸留ヒータ2
07によって加熱され、蒸発する。この蒸気は疎水性多
孔質膜208でミストが分離・除去され凝縮管209表
面で凝縮し、生成超純水となる。図2では何の熱回収も
行っていないが、造水コスト低減のために多重効用方式
を採用している。この多重効用缶の構造としては、通
常、伝熱管内側に流下液膜を作成し、外側に蒸気を凝縮
させる管内流下液膜型や伝熱管内部に蒸気を送り、外側
は液浸させる加熱部浸漬型がとられている。なお、この
種の公知例としては特開昭63−305917号公報が挙げられ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の様なシステムで
は以下に示す様な課題が存在する。
【0004】(1)加熱部浸漬型は、原液の保有量が多
いためにスタートアップに時間がかかるとともに、装置
構造が複雑で、かつ液面の制御が非常に困難である。
【0005】(2)管内流下液膜型は、上記加熱部浸漬
型における課題は解決できるものの、伝熱管の溶接にお
いて、超純水側に隙間が生じ、そこからの微粒子発生が
問題となるとともに、腐食の原因にもなる。さらに、最
終段においてもある程度の原水量が必要になることか
ら、濃縮倍率を向上させることはできなかった。
【0006】(3)蒸留水の製造装置は、通常、研磨し
たステンレス鋼が用いられているが、本用途の様に、超
純水の製造を目的とすると、たとえSUS316Lの電
解研磨材でも、その材料から鉄(Fe)の溶出が有り、
半導体の洗浄に用いられる様な超純水の製造は不可能で
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】超純水製造装置の多重効
用缶の構造を管外流下液膜型とし、かつ、最終効用缶か
らの濃縮水を再度第1段の原水として供給し、さらに、
接液部をすべてチタン(Ti)材を用いて製作すること
で、上記課題を解決することができる。
【0008】
【作用】通常、流下液膜方式の蒸留装置では、管内に加
熱される液体が流下液膜で流れ、管外には加熱用の蒸気
が流れる。そして、管外における蒸気の凝縮熱が流下液
膜で流れる液体に伝わって、この液体が蒸発する。管外
での凝縮水が生成水となって系外に取り出されることに
なる。しかし、この様な蒸発缶の構造では、伝熱管とそ
の端板との溶接は管内で行われることから、生成水の得
られる管外では溶接することができない。したがって、
微小な隙間が生じ、ここが微粒子の発生源となるととも
に、腐食の原因にもなる。そこで、蒸気と液体の流れる
所を逆にして、管外に加熱される液体を流下液膜で流
し、管内には加熱用の蒸気を流すと、凝縮水の系は全て
溶接することが可能になり、生成水の流路には隙間が存
在しなくなる。また、熱の移動をスムーズに行うには、
流下液膜の量を十分に増大させ、伝熱面積を有効に活用
することが重要であるが、余り流量を増大すると、濃縮
倍率を増大することができず、原水の使用量が増大する
とともに、熱損失も大きくなる。そこで、最終効用缶か
らの濃縮水の一部を、再度、第1段の原水として供給す
ると、温度の高い濃縮水を循環できるため、熱損失を低
減でき、原水の濃縮倍率を選定することが可能になる。
【0009】
【実施例】以下、図1,図3および図4を用いて発明の
実施例を詳細に説明する。
【0010】図1に本発明に係る超純水製造装置の系統
図を示す。本装置は脱気部104と蒸留部105,11
1,112と凝縮器113と疎水性多孔質膜110,1
20,121とから構成され、蒸留器の構造は管外流下
液膜型,第3蒸留器112からの濃縮水を再度、装置原
水として供給し、さらに、接液部はすべてチタンTi材
が使用されている。原水101は凝縮部102で凝縮熱
を回収した後原水ポンプ103によって、脱気部104
に送られる。脱気部では、その原水が加熱沸騰もしくは
蒸発し、原水中のガスや揮発性成分を気相に追い出し、
原水中の揮発成分を除去する。ここで、本実施例では加
熱沸騰方式の脱気を示しているが、フラッシュ蒸発法を
用いるとさらに高効率に脱ガス・脱揮発性物質にするこ
とができる。揮発成分の無くなった原水は第1蒸留器1
05の原水入口106より伝熱管107の外側に液膜を
作る様に流される。また脱気部で発生した水蒸気(揮発
性不純物を含む)は同じ第1蒸留部105の蒸気入口1
08より、伝熱管107の内側に送られ、外側の液を蒸
発させる。この蒸気は第1蒸留器105の蒸気出口10
9より疎水性多孔質膜110でろ過され、蒸気中のミス
トを分離した後、第2蒸留器111に送られる。伝熱管
107の内部で凝縮した水は、ガスや揮発性の不純物を
含むので、系外に排出する。第1蒸留器105内の伝熱
管外側を流れる液は、原水出口114より第2蒸留器1
11の原水入口115へ送られる。同様の操作を第2蒸
留器111および第3蒸留器112で行い、第3蒸留器
112より発生した蒸気は疎水多孔質膜110でろ過さ
れた後、凝縮器102で復水する。第2蒸留器111,
第3蒸留器112および凝縮器102で得られる凝縮水
は超純水としてまとめられ、系外に供給される。第3蒸
留器112の原水出口116より排出される濃縮水11
7は、再度、原水ポンプの吸い込み側の送られる系11
8と系外へ排出される系119とに分かれる。
【0011】本実施例によれば、流下液膜方式の場合、
最終段でも原水の流れが必要であるため、濃縮水の量が
多いが、その濃縮水の一部を循環させることで、排水の
量を低減することができ、その濃縮倍率を設定すること
が可能になる。また、伝熱管と端板との溶接部を図3と
図4に示す。管内流下液膜方式では図3に示すように、
伝熱管302と端板301との間に生じた隙間303が
生成水(凝縮水)側になるため、この隙間303から微
粒子の発生や腐食の原因となる。逆に管外流下液膜方式
では、図4に示す伝熱管402と端板401との溶接部
403側を生成水が流れ、生成水を汚染することが無く
なる。さらに、超純水が接する部分がすべてTi材で構
成されているので、金属成分の溶出が低減され、高純度
の超純水を得ることが可能になる。ちなみに、伝熱管の
材質がSUS304+電解研磨の場合とチタンの場合と
で同じ条件下で行った実験結果を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】この場合、SUS304+電解研磨(E
P)の場合には鉄イオンが0.2μg/l溶出している
のに対しチタンの場合には金属イオンの溶出は確認でき
なかった。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、脱気+膜蒸留方式によ
る超純水製造において、その造水コストを低減でき、構
成材料からの溶出低減が図れ、生成する超純水の水質を
向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超純水製造装置の系統図。
【図2】脱気+膜蒸留方式の原理の説明図。
【図3】伝熱管と端板溶接部の斜視図。
【図4】伝熱管と端板溶接部の斜視図。
【符号の説明】
102…凝縮器、104…脱気部、105,111,1
12…蒸留器、110…疎水性多孔質膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発によって脱ガス・脱揮発性物質をした
    原水を蒸留し、発生した蒸気中のミストを疎水性多孔質
    膜で除去後、凝縮させることで超純水を得る方法におい
    て、蒸留部の構造が管外流下液膜の多重効用方式である
    ことを特徴とする超純水製造装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、その最終段からの濃縮
    水の一部を再度原水供給系に戻す超純水製造装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、超純水の接す
    る部分がチタン材によって構成されている超純水製造装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記超純水装置の蒸発
    によって脱ガス・脱揮発性物質を行う脱気方法が、フラ
    ッシュ蒸発法である超純水製造装置。
JP24950192A 1992-09-18 1992-09-18 超純水製造装置 Pending JPH0699165A (ja)

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