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公開番号2024071301
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2022182175
出願日2022-11-14
発明の名称純水製造装置
出願人栗田工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C02F 1/44 20230101AFI20240517BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】使用水量などに追従して流量が変動しても水質を安定させることができ、省エネを達成可能な逆浸透膜システムを備えた純水製造装置を提供する。
【解決手段】純水製造装置3において、逆浸透膜システム12は、3本の逆浸透膜12A,12B,12Cを並列に配置した構成となっていて、給水ポンプ11Aは、純水製造装置3における被処理水W5の要求量に応じた量の前処理水W0を供給するように制御手段により制御可能となっている。給水ポンプ11Aの前段には流量計32が設けられていて、この流量計32の検出値に基づいて制御手段により逆浸透膜12A,12B,12Cの通水本数を制御可能となっている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
逆浸透膜を２本以上配置した逆浸透膜システムを備えた純水製造装置であって、
前記逆浸透膜システムの前段又は後段に該逆浸透膜システムの逆浸透膜の膜面有効圧力を算出可能な指標を検知する検知手段を設け、
この検知手段の検出値に基づいて、前記逆浸透膜システムにおける通水する逆浸透膜の本数を制御して膜面有効圧力を調整する制御手段を備えた、純水製造装置。
続きを表示（約 350 文字）【請求項２】
前記純水製造装置は、前記逆浸透膜システムに被処理水を供給する給水ポンプを有し、前記制御手段は該給水ポンプをインバータ制御可能となっている、請求項１に記載の純水製造装置。
【請求項３】
前記逆浸透膜システムの濃縮水の水量を検知する流量計を有するとともに該濃縮水の流量を調整可能なコントロール弁を有し、前記制御手段は、前記流量計による濃縮水の流量の検出値にもとづいて前記コントロール弁の開度を調整可能となっている、請求項２に記載の純水製造装置。
【請求項４】
前記逆浸透膜システムが、２～６本の逆浸透膜が充填された構造、又は１～６本の逆浸透膜が充填された複数の逆浸透膜ベッセルによる構造である、請求項１～３のいずれか１項に記載の純水製造装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜システムを備えた純水製造装置に関し、特に使用水量などに追従して流量が変動可能な逆浸透膜システムを備えた純水製造装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
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、例えば、図１に示すように前処理装置２、一次純水装置３、及び二次純水装置（サブシステム）４といった３段の装置で構成された超純水製造装置１で原水を処理することにより製造されている。具体的には、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。
【０００３】
一次純水装置３は、例えば、前処理水Ｗ０のタンク１１と、給水ポンプ１１Ａと、逆浸透膜システム１２と、紫外線（ＵＶ）酸化装置１３と、再生型イオン交換装置（混床式又は４床５塔式など）１４と、膜式脱気装置１５とを有する。なお、１６は予熱器である。ここで前処理水Ｗ０中の電解質、微粒子、生菌等の大半の除去を行うとともに有機物を分解する。
【０００４】
サブシステム４は、例えば、前述した一次純水装置３で製造された一次純水Ｗ１を貯留するサブタンク２１と、このサブタンク２１に貯留された一次純水Ｗ１を送給する給水ポンプ２２と、この一次純水Ｗ１を処理する紫外線酸化装置２４と、白金族金属触媒樹脂塔２５と、膜式脱気装置２６と、逆浸透膜システム２７と、非再生型混床式イオン交換装置２８と、膜濾過装置としての限外濾過（ＵＦ）膜２９とで構成されている、なお、２３は熱交換器である。このサブシステム４では、紫外線酸化装置２４で一次純水Ｗ１中に含まれる微量の有機物（ＴＯＣ成分）を紫外線により酸化分解し、この紫外線の照射により生じた過酸化水素を白金族金属触媒樹脂塔２５で分解し、その後段の膜式脱気装置２６で混入しているＤＯ（溶存酸素）などの溶存ガスを除去する。続いて逆浸透膜システム２７及び非再生型イオン交換装置２８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除去する。そして、限外濾過（ＵＦ）膜２９で微粒子を除去して超純水（二次純水）Ｗ２とし、これを送給管３０からユースポイント５に供給して、未使用の超純水は返送管３１からサブタンク２１に還流する。
【０００５】
上述したような超純水製造装置１において、逆浸透膜システム１２を構成する逆浸透膜は、図１７に示すような特性を有する。すなわち、逆浸透膜では、膜面有効圧力（（給水量＋濃縮水量）／２－処理水）と各種除去対象物質（ここではホウ素）の除去率とには相関性があり、膜面有効圧力が低くなると、各種除去対象物質の除去率が低くなる傾向を示すことが知られている。ここで各種除去対象物質の除去に最適な膜面有効圧力は、逆浸透膜の種類によって異なるが、顕著さの差異はあるがいずれも膜面有効圧力が低くなると、各種除去対象物質の除去率が低くなる傾向を示す。
【０００６】
この特性を考慮し、安定な水質の処理水を常時供給するために、逆浸透膜システム１２において処理水水量が略一定になるように構成・制御されている。具体的には、（処理水水量が一定）＝（膜面有効圧力が一定）となるようにする。ただし長期的な運転状況によってはＲＯ膜の閉塞や劣化によりその関係は変化するため、運転管理上の調整が必要である。
【０００７】
ところで、図２に概略的に示す純水製造装置４１は、前処理水Ｗ０を貯留する第一のタンク４２と第一の給水ポンプ４３と逆浸透膜システム４４と、逆浸透膜処理システム４４の処理水ＷＲを第二のタンク４５に送水する供給ライン４８Ａと、サブシステムに一次純水Ｗ１を供給する第二の給水ポンプ４６と、浸透膜処理システム４４の処理水ＷＲを第一のタンク４２へ返送する返送ライン４９Ａと、逆浸透膜処理システム４４の濃縮水Ｗ３の流路５０とを備える。なお、４８Ｂ，４９Ｂは流量調整自動弁である。この純水製造装置４１では、ユースポイント（ＰＯＵ）４７の使用量の最大値の一次純水Ｗ１を製造して、第二のタンク４５に供給し、余剰水を循環利用している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、純水製造装置４１は、逆浸透膜システム４４に送水する第一の給水ポンプ４３は送水量が一定（１１０％）であるので、常に一定量の電力を消費している。そして、ユースポイント（ＰＯＵ）４７での使用水量が０～８０％の範囲で変動して水を使用しなくなっても、返送ライン４９Ａから第一のタンク４２へ処理水ＷＲを９０％返送することで循環利用している。なお、濃縮水Ｗ３は２０％で一定とする。近年、ＣＯ
２
削減や省エネルギー化の取り組みが推進されており、純水製造装置４１において、電力消費量が多い逆浸透膜システム４４に前処理水Ｗ０を供給する第一の給水ポンプ４３の運転エネルギーを削減することは重要である。
【０００９】
そこで、ユースポイント（ＰＯＵ）４７での第一の給水ポンプ４３の送水量をインバータ等で低減させることが考えられるが、単にユースポイント（ＰＯＵ）４７での要給水量に応じて第一の給水ポンプ４３の送水量を低減させると、膜面有効圧力の低下につながり、逆浸透膜の処理水の水質が悪化してしまう、という問題点がある。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、使用水量などに追従して流量が変動しても水質を安定させることができ、省エネを達成可能な逆浸透膜システムを備えた純水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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