JPS6193897A - 超純水製造装置 - 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 本発明は超純水製造装置に関する。

従来の技術 最近、半導体工業などでは、極めて高度に精製された水
が必要とされている。そして、その原水としては、通常
、工業用水、市水、井水等が用いられているが、これら
原水中には、懸濁物質、電解質、微粒子、微生物、有機
物、溶存ガス等が、要求される水質に比べれば、多聞に
含まれているため、これら不純物を除去しなければなら
ない。

しかし、このような多種の不純物を一度に処理できる処
理技術はなく、従って従来の超純水製３ｉｔ装置は、そ
れぞれ不純物に適した処理技術を組合わせたものであっ
た。第３図に基づき、従来の超純水製造装置を説明する
と、この超純水製造装置１は、大きく分けて１次純水系
２と２次純水系３とから成り、また１次純水計２は、濾
過装ｆｆ１４、逆浸透膜装置５、脱気装置２６及びイオ
ン交換装置７から成り、更に２次純水系３は、紫外轢殺
ｍ装置８、デミナー９及び逆浸透ｍ装＠１０から成って
いる。なお、図中、１１はユースポイント（使用地）、
１２はイオン交換装置ｔ１３と紫外線酸化装＠１４と活
性炭濾過装置１５とから成る廃水回収系である。

発明が解決しようとする問題点 上、記従来構成によれば、特性の異なる多数の処理技術
を組合せるため、多数の装置を必要とすると共に、その
運転監視は複雑となり、更にはイオン交換装置を使用し
ているため、イオン交換樹脂の再生のための費用が高く
つく等の欠点があった。

問題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明の超純水装置は、１次
純水系として機械的蒸気圧縮式の蒸溜装置を使用すると
共に、２次純水系として逆浸透膜装置を使用するもので
ある。

作用 不純物を含む原水の水分を蒸溜装置で水蒸気として取出
した後、昇圧凝縮させて蒸溜水即ち１次純水を得、そし
てこの１次純水を逆浸透膜装置で更にその純度を上げて
２次純水即ち超純水を得る。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づき説
明する。２１は本発明に係る超純水製造装置で、１次純
水系２２として機械的蒸気圧縮式の蒸溜装置２３を使用
すると共に、２次純水系２４として逆浸透脱装置２５が
使用さ゛れている。ここで１次純水系２２について詳細
に説明する。即ち、蒸溜装置２３は、上部液室２６、下
部液溜室２１、これら上部液室２６と下部液溜室２７と
を連通する流下管路２８、及びこの流下管路２８外側に
形成された水蒸気の凝縮！２９ｅ＊ｔ８□３３゜、つ。

、□３０（７）工。

設番フられると共に下部液溜室２７に連通された気水分
離器３１と、この気水分離器３１を通った水蒸気を凝縮
室２９に導く水蒸気導入管３２と、この水蒸気導入管３
２途ｉ１．：設けられて水蒸気を圧縮する圧縮機３３と
、原水を上記上部液室２Ｇに導く供給管３４と、下部液
溜室２７内に残った濃縮水を排出する排出管３５と、凝
縮室２９内で凝縮された蒸溜水を２次純水系２４に移送
する第１移送管３６と、濃縮水ポンプ３７と、蒸溜水ポ
ンプ２８と、上記供給管３４途中と排出管３５途中とを
連通すると共に開閉弁３９を有するバイパス管４０と、
上記排出管３５及び第１移送管３６内を流れる濃縮水及
び蒸溜水の熱を供給管３４内を流れる原水に与える熱交
換器４１とから構成されている。また、２次純水系２４
は、上記第１移送惰３６途中に設けられて蒸溜水を昇圧
する高圧ポンプ４２と、昇圧された蒸溜水から２次純水
即ち超純水を取出す逆浸透膜モジュール４３と、この超
純水をユースポイント４４に移送する第２移送管４５と
、逆浸透膜モジュール４３から分離された残液を回収水
として供給管３４ｍ１に戻す回収管４６とから構成され
ている。

なお、４１は廃水回収系であるが、従来のものど同一で
あるため、説明を省略する。

次に作用について説明する。

まず、工業用水、市水、井水などの原水に、従来と同様
に酸を注入してｐＨコントロールを行ない、蒸発器３０
におけるスケール析出の防止を図る。

なお、酸の替わりとして、カルボン門ポリマーを主体と
する高温用スケール抑制剤を使用してもよい。前処理は
この薬注のみでよ（、濾過等は全く不要である。前処理
された原水は、熱交換器４１で予熱された後、蒸発器３
０の上部液室２６に供給され、流゛下管路２８内を流乍
する途中でその一部が熱せられて蒸発する。蒸発により
発生した水蒸気と未蒸。

発の原水は下部液溜室２７に入り、ここで未蒸餞の原水
即ち濃縮水は、濃縮水ポンプ３１により、その一部がバ
寄バス管４Ｇを介して再び上部液室２６に循環され、ま
たその残部は排出管３５を介して熱交換器４１に送られ
て原水に熱を与えた後、廃゛棄される。

なお、濃縮水の濃度としては、ＴＤＳ夕５０００ｐｐｍ
程度までであれば、沸点上昇も０．１℃未満であり、蒸
゛気圧縮動力にほとんど影響しない。一方、水蒸気は気
水分離器３１を通って圧縮８１３３により昇圧されて凝
縮室２９に送られ、ここで流下管路２８内を流下する原
水に熱を与えることによって凝縮して蒸溜水即ち１次純
水となる。そして、この蒸溜水は蒸溜水ポンプ３８によ
り、第１移送管３６を介して熱交換器４１に送られ、こ
こで原水に熱を与えた後、２次純水系２４に送られて更
に純度が上げられて２次純水即ち超純水となる。この超
純水は第２次移送管４５を介して所定のユースポイント
４４に送られて使用に供される。使用された水は、再び
原水として供給管３４に戻される。また、逆浸透膜モジ
ュール４３で分離された残液も、原水として供給管３４
に戻される。なお、余分な超純水は高圧ポンプ４２′手
前の第１移送管３６途中に戻される。

ところで、蒸発器の操作温度、圧力は特に規定　　′さ
れるものではないが、ベントを大気開放すると、凝縮圧
が大気圧となり、圧縮機による昇圧分だけ、蒸発側（圧
縮機吸込み側）は真空となる。この場合、蒸発器は法的
な意味での圧力容器とはならない。また、圧縮機の動力
を小さくして省エネルギ−を図るためには、圧縮比を小
さくすればよい。

例えば、蒸発温度二９８℃、凝縮温度＝１００℃とすれ
ば、圧縮機の所要動力は、約４．８ＫＷ　−ｈ　／ｌ。

ｎ−蒸溜水となる。但し、圧縮機の機械損失を含んだ全
断熱圧縮効率η、　−０，７とした場合。

次に、蒸発による処理技術がどの不純物に対して有効で
あるかを示すと第１表のようになる。

表中：Ｏきわめて有効、Ｏ有効 第１表から分かるように、はとんどの不純物に対して非
常に有効であり、わずかに揮発性の有機物が凝縮水中に
再溶解してくる可能性があることと、装置構成材料であ
る金属のイオンが微量溶解してくるのみである。実際、
第２図に示したと同形式の蒸発器を多数組合せた多重効
用の海水淡水化装置において、供給濃度：　３５，０Ｏ
Ｏｐｐｌｉ　、ブローダウ２８度：　９４，００００＋
）１ｍ　、平均蒸発濃度：　６４，５０Ｇｐｐｍの海水
から得られる蒸留水の水質として、Ｎａ　：　　０．１
５００１１Ｃ（１：　　０．２７ｐｐｍ、　Ｆｅ　：　
　０．０４４ｐｐｍ　、　Ｃｕ　：　　０．００８ｐｐ
ｍ＋　、　Ｚｎ　：　　Ｏ，ＯＯｌｐｐｍのものが得ら
れており、濃度水濃度をセ５Ｇ００ｐｐｍとすれば、Ｃ
Ｑ　：　　０，０２ｐｐａ＋、　Ｎａ　：　　０．０Ｉ
Ｅ１１）ｓ程度の蒸留水が得られることになる。これら
の値は水質基準にほぼ同等のレベルであり、１次純水の
水質としては十分である。金属イオンについては、装置
材料よりの溶出は海水の場合より大巾に減少するものと
考えられるし、装置材料選定の見直しによっても減少さ
せることができる。また、蒸発温度を９８℃程度にして
いるから、微生物も完全に殺菌される。従って、このよ
うな１次純水を２次純水系の逆浸透ｍ装置で処理すれば
、塩排除率９１％程度のＣｐイオン：　　０．６ｐｐｂ
程度になるなど、溶存塩類イオン、金属イオンの更なる
低減、揮発性有機物の除去、微粒子等の完全除去が行わ
れ、非常に厳密な水質要求に応じることができる。

なお、上記実施例においては、蒸発器を垂直管流下液模
式のものとして説明したが、水平管液膜式又は強ＩＱ液
模式のものであってもよい。

発明の効果 上記本発明の構成によると、１次純水系として機械的上
記圧縮式の蒸留装置を使用しているため、従来のように
、逆浸透膜装置を使用した場合に比べて、濾過及び脱気
する必要がないと共にイオン交換をしなくても所定の水
質が得られ、更には水温が蒸発温度まで上昇されるため
、微生物も殺菌され、従って従来必要とされた濾過装置
、脱気装置イオン交換装置、紫外線殺菌装置、デミナー
等を不要にし得るので、設ｖＩａ費を安くできると共に
、運転監視も楽になり、更にはランニングコストも安く
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は全体概略構成図、第２図は要部詳細図、第３図は
従来例の全体概略構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、１次純水系として機械的蒸気圧縮式の蒸溜装置を使
   用すると共に、２次純水系として逆浸透膜装置を使用す
   ることを特徴とする超純水製造装置。