JP7800146B2 - 脱気膜装置、超純水製造装置及び超純水製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、脱気膜装置に係り、特に複数の真空ポンプを有する脱気膜装置に関する。また、本発明は、この脱気膜装置を用いた超純水製造装置及び超純水製造方法に関する。

従来、半導体洗浄用水等として用いられている超純水の製造システムとしては、工業用水、市水、井水等の原水を、前処理システムにおいて、凝集、加圧浮上（沈殿）、濾過（膜濾過）装置などにより処理することにより、原水中の懸濁物質やコロイド物質、高分子系有機物、疎水性有機物などを除去した後、膜脱気装置、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置及びイオン交換装置、或いは膜脱気装置及び２段ＲＯ膜分離装置等よりなる一次純水系システムで処理するものがある。

ＲＯ膜分離装置では、塩類を除去すると共に、イオン性、コロイド性のＴＯＣを除去する。イオン交換装置では、塩類を除去すると共にイオン交換樹脂によって吸着又はイオン交換されるＴＯＣ成分の除去を行う。

膜脱気装置は、疎水性の高分子気体透過膜（脱気膜）で内部を水相室と気相室とに仕切り、気相室を真空ポンプで減圧することにより、水相室に流入させた被処理水中の酸素等のガスを膜透過させて除去するものである。

特開平１０－３０９５６６号公報 特開２００２－３５５６８３号公報

超純水装置における脱気膜装置の真空ポンプは、超純水要求水質である溶存酸素濃度を基準値以下とするために、常に一次側配管を真空状態に保つために連続運転されることが必要である。そのため真空ポンプのトリップ等の故障時に備え、予備機（予備の真空ポンプ）を設置している。予備機と本機（真空ポンプ）とは、切替弁を介して脱気膜装置に接続されている。

しかしながら、予備機切替操作に際して、予備機の真空度が立ち上がる（十分に高くなる）前に本機から予備機への切替が行われると、脱気膜装置の２次側（減圧側）で真空度低下が発生するため、脱気膜装置の機能が低下し、超純水ＤＯ（溶存酸素）濃度の要求水質の未達が発生する。

また、真空ポンプのメンテナンス時のポンプ手動切替時でも、真空度の立ち上がりを確認できない状態での切替操作が行われ、水質未達となるおそれがある。

本発明は、脱気膜装置の２次側の真空度を確認することができる脱気膜装置を提供することを特徴とする。

本発明の一態様は、脱気膜装置の２次側の真空度が十分に高くなった状態で真空ポンプの本機と予備機の切替を行うことができる脱気膜装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、かかる脱気膜装置を用いた超純水製造装置及び超純水製造方法を提供することを課題とする。

本発明の要旨は、次の通りである。

[１] 脱気膜で隔てられた水相室及び気相室を有する脱気膜モジュールと、
該気相室内を減圧するための真空ポンプと
を有する脱気膜装置において、
該真空ポンプが複数設置されており、
各真空ポンプを前記気相室に連通させるための配管及びバルブが設けられており、
該バルブと真空ポンプとの間の真空度を検出するための真空度計が設けられている
ことを特徴とする脱気膜装置。

[２] １つの真空ポンプが作動している間に他の真空ポンプを停止状態とし、作動している真空ポンプを前記気相室に連通させるように前記バルブを制御する制御手段が設けられており、
該制御手段は、作動する真空ポンプを切り替えるときに、作動中の真空ポンプを停止させる前に他の真空ポンプを起動させ、
該他の真空ポンプを前記気相室に連通する配管内の真空度が規定真空度以上になった後、作動中であった真空ポンプの停止及びその気相室への連通の遮断と、該他の真空ポンプの気相室への連通とを行う[１]の脱気膜装置。

[３] 前記脱気膜モジュールの前記水相室から脱気処理水を取り出す取出配管が設けられており、
前記他の真空ポンプを起動させた後、所定時間が経過しても該他の真空ポンプを前記気相室に連通する配管内の真空度が規定真空度に到達しない場合に、前記脱気膜モジュールの水相室から流出する脱気処理水を前記取出配管とは別の排出配管に流出させる手段を有する、[２]の脱気膜装置。

[４] [１]～[３]のいずれかの脱気膜装置を備えた超純水製造装置。

[５] [３]の脱気膜装置を備えた超純水製造装置であって、前記排出配管は、前記脱気処理水を超純水製造装置の１次純水タンクに流入させるように設けられている超純水製造装置。

[６] [４]又は[５]の超純水製造装置を用いた超純水製造方法。

本発明の脱気膜装置は、真空度計を備えており、脱気膜装置の膜２次側（減圧側）の真空度を検知することができる。また、そのため、本発明の脱気膜装置によると、真空ポンプを本機から予備機に切り替えるときに、予備機の真空度が十分に高くなってから切り替えを行うことができる。

本発明の超純水製造装置及び超純水製造方法によると、ＤＯ（溶存酸素）濃度の低い超純水を安定して製造することができる。

実施の形態に係る脱気膜装置の構成図である。 実施の形態に係る超純水製造装置の構成図である。 別の実施の形態に係る脱気膜装置の構成図である。 別の実施の形態に係る超純水製造装置の構成図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

図１は実施の形態に係る脱気膜装置１の構成を示している。

給水は、給水配管２によって脱気膜モジュール３の水相室３ａに供給される。脱気膜モジュール３は、脱気膜３ｍによって隔てられた水相室３ａ及び気相室３ｂを有している。気相室３ｂは、後述の真空ポンプ１４又は２４によって減圧される。

水相室３ａ内を流れる間に水中のガス成分が脱気膜３ｍを透過する。脱気処理水は配管４を介して取り出される。なお、図示は省略するが、酸素分圧を低下させ、脱気処理水のＤＯ濃度をさらに低下させるために、脱気膜モジュールに窒素ガスを供給する手段が設けられている。

気相室３ｂ内を減圧するために気相室３ｂに配管５が接続されている。配管５は、配管１０，２０に分岐している。配管１０，２０の末端に真空ポンプ１４，２４が設置されている。

配管１０，２０の途中にバルブ１１，２１が設けられている。バルブ１１，２１と真空ポンプ１４，２４との間の配管１２，２２内の圧力を検知するように真空度計１３，２３が設けられている。真空度計１３，２３の検出信号は制御器６に入力され、制御器６によってバルブ１１，２１及び真空ポンプ１４，２４が制御される。

脱気膜装置１の通常の稼動時には、真空ポンプ１４，２４の一方が作動し、他方が停止している。真空ポンプ１４が作動している場合は、バルブ１１が開、バルブ２１が閉とされている。真空ポンプ２４が作動している場合は、バルブ１１が閉、バルブ２１が開とされる。

真空ポンプ１４が作動しているときには、制御器６は真空度計１３の検知圧力を監視している。真空度計１３で検知される配管１２内の真空度が所定値よりも低下したときには、真空ポンプ１４に故障が生じたものとみなし、真空ポンプ１４を停止させ、真空ポンプ２４を作動させる。

この場合、バルブ１１の閉、バルブ２１の開、及び真空ポンプ１４の停止を行うのに先立って、真空ポンプ２４を起動させ、真空度計２３で検知される配管２２内の真空度が規定値以上となるまで待機する。配管２２内の真空度が規定値以上となった後、バルブ２１を開、バルブ１１を閉、真空ポンプ１４を停止とする。

これにより、脱気膜モジュール３の気相室３ｂ内の真空度を全く又は殆ど低下させることなく、真空ポンプ１４，２４の切り替えが行われる。作動する真空ポンプを真空ポンプ２４から真空ポンプ１４に切り替える場合も同様の手順で行う。

上記説明では、真空ポンプの故障に伴って、真空ポンプの切り替えを行っているが、真空ポンプの定期点検等に伴って真空ポンプの切り替えを行う場合も同様の手順で行う。

図２は、上記の脱気膜装置１を備えた超純水製造装置のサブシステム（２次純水装置）の構成の一例を示している。

１次純水タンク３０内の１次純水は、ポンプ３１によって送水され、ＵＶ酸化装置３２でＵＶ酸化により有機物が分解された後、イオン交換装置３３でイオン性不純物が除去され、次いで脱気膜装置１に通水され、脱気処理される。脱気処理水は、ＵＦ膜装置３４にて微細な不純物が除去され、超純水となり、ユースポイント（図示略）に送水される。

この超純水製造装置においては、脱気膜装置として上記脱気膜装置１を採用しているので、規定水質以上の脱気処理水が脱気膜装置１からＵＦ膜装置３４に送水されるようになり、安定した水質の超純水が製造される。

図３は、図１の脱気膜装置１において、脱気膜モジュール３からの脱気処理水の水質が悪いときに、この脱気処理水を排出するための配管７を設けた脱気膜装置１Ａを示している。配管７にはバルブ８が設けられている。また、配管４にバルブ９が設けられている。

作動させる真空ポンプを一方から他方に切り替えるに際して、新たに作動させる真空ポンプの配管内の真空度が何らかの原因により所定時間が経過しても十分に高くならない事態が生じたときには、制御器６はバルブ９を閉、バルブ８を開とし、溶存ガス濃度の高い脱気処理水を配管７から系外に排出する。

なお、バルブ８，９の代わりに三方弁を設置してもよい。

図４は、この脱気膜装置１Ａを備えた超純水製造装置の一例を示している。この超純水製造装置では、配管７からの排出水を１次純水タンク３０に戻して再利用するようにしている。

図３，４のその他の構成は図１，２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成とされてもよい。例えば、上記実施の形態では、配管１０，２０にそれぞれバルブ１１，２１が設けられているが、配管４から配管１０，２０への分岐部に三方弁を設置してもよい。上記実施の形態では真空ポンプが２台並列設置されているが、３台以上並列設置されてもよい。また、超純水製造装置は上記以外の機器を備えてもよい。

１，１Ａ 脱気膜装置
３ 脱気膜モジュール
６ 制御器
１１，１２ バルブ
１３，２３ 真空度計
１４，２４ 真空ポンプ
３２ ＵＶ酸化装置
３３ イオン交換装置

Claims (4)

1. 脱気膜で隔てられた水相室及び気相室を有する脱気膜モジュールと、
   該気相室内を減圧するための真空ポンプと
   を有する脱気膜装置において、
   該真空ポンプが複数設置されており、
   各真空ポンプを前記気相室に連通させるための配管及びバルブが設けられており、
   該バルブと真空ポンプとの間の真空度を検出するための真空度計が設けられている脱気膜装置であって、
   １つの真空ポンプが作動している間に他の真空ポンプを停止状態とし、作動している真空ポンプを前記気相室に連通させるように前記バルブを制御する制御手段が設けられており、
   該制御手段は、作動する真空ポンプを切り替えるときに、作動中の真空ポンプを停止させる前に他の真空ポンプを起動させ、
   該他の真空ポンプを前記気相室に連通する配管内の真空度が規定真空度以上になった後、作動中であった真空ポンプの停止及びその気相室への連通の遮断と、該他の真空ポンプの気相室への連通とを行う脱気膜装置であり、
   前記脱気膜モジュールの前記水相室から脱気処理水を取り出す取出配管が設けられており、
   前記他の真空ポンプを起動させた後、所定時間が経過しても該他の真空ポンプを前記気相室に連通する配管内の真空度が規定真空度に到達しない場合に、前記脱気膜モジュールの水相室から流出する脱気処理水を前記取出配管とは別の排出配管に流出させる手段を有する、脱気膜装置。
2. 請求項１の脱気膜装置を備えた超純水製造装置。
3. 請求項１の脱気膜装置を備えた超純水製造装置であって、前記排出配管は、前記脱気処理水を超純水製造装置の１次純水タンクに流入させるように設けられている超純水製造装置。
4. 請求項２又は３の超純水製造装置を用いた超純水製造方法。