特許 7256804 水精製および分注システム、およびかかるシステムの稼働方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-04

(45)【発行日】2023-04-12

(54)【発明の名称】水精製および分注システム、およびかかるシステムの稼働方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20230405BHJP

   B01D 61/08 20060101ALI20230405BHJP

   B01D 61/42 20060101ALI20230405BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20230405BHJP

   C02F 1/42 20230101ALI20230405BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20230405BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20230405BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 B

B01D61/08

B01D61/42

C02F1/44 J

C02F1/42 B

C02F1/42 A

C02F9/00

C02F1/32

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020532769

(86)(22)【出願日】2018-12-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-22

(86)【国際出願番号】 EP2018084274

(87)【国際公開番号】W WO2019115490

(87)【国際公開日】2019-06-20

【審査請求日】2021-12-10

(31)【優先権主張番号】17290163.9

(32)【優先日】2017-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】591032596

【氏名又は名称】メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ

【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ－６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100102842

【弁理士】

【氏名又は名称】葛和 清司

(72)【発明者】

【氏名】モロー， ローラン

(72)【発明者】

【氏名】加納 一郎

(72)【発明者】

【氏名】マイヤー，ディディエ

(72)【発明者】

【氏名】ロイテル，パスカル

【審査官】柴田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１２６４３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／００

Ｃ０２Ｆ １／２０－ １／２６

Ｃ０２Ｆ １／３０－ １／３８

Ｃ０２Ｆ １／４２－ １／４４

Ｃ０２Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水精製および分注システム（１００）であって、
水を第１の水精製等級にまで精製する第１の精製ステージ（１）と；
水を第１の精製等級よりも高度な第２の水精製等級まで精製する第２の精製ステージ（３）と該第２の精製ステージよりも循環流方向（Ｄ）で下流にある精製された水のための１つ以上の出口（６）を包含する分注部（５）とを包含する、水再循環ループ（２）と；および、
第１の精製ステージ（１）において精製された水を、第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）へ水を供給するための第１の接続流路（７ａ）を通じて受領して一時的に貯蔵し、貯蔵した水を第２の接続流路（７ｂ）を通じて水再循環ループ（２）へ第２の精製ステージ（３）より上流の位置に供給するように構成された貯蔵容器（４）とを含み、
ここにおいて、第１のバルブ構造（８）が、第１の精製ステージ（１）と貯蔵容器（４）との間の第１の接続流路（７ａ）に設けられ、該バルブ構造は第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）への精製された水の流れを選択的に制御し、また、第１の精製ステージ（１）から精製された水を排出するように構成されており、
ここにおいて、第１の精製ステージ（１）は、水を精製するための少なくとも１つの電気脱イオンモジュール（９）を含み、前記第１のバルブ構造（８）は前記脱イオンモジュール（９）の出口の下流に設けられており、
ここにおいて、前記第１のバルブ構造（８）は３ウェイバルブであり、
ここにおいて、ＵＶ放射処理装置（１１）が、水を精製するために前記第１の接続流路（７ａ）内であって第１のバルブ構造（８）の下流で貯蔵容器（４）の上流に配置されており、そして
ここにおいて、第３の接続流路（１５）が、前記水再循環ループ（２）の前記分注部（５）から、１つ以上の出口（６）の循環流方向（Ｄ）で下流の位置で枝分かれし、第１の接続流路（７ａ）とＵＶ放射処理装置（１１）の上流に接続している、前記水精製および分注システム（１００）。

【請求項2】

第２の精製ステージ（３）が、水を精製するための、少なくともポリッシングフィルター装置（１２）および放射処理装置（１３）を含む、請求項１に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項3】

放射処理装置（１３）がキセノン二量体Ｘｅ２を使用して波長１７２ｎｍの励起主放射を与えるものである、請求項２に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項4】

ＵＶ放射処理装置（１１）が、ＵＶ－Ｃ放射処理装置であり、ここにおいてＵＶ―Ｃ放射処理装置のＵＶ放射パワーがＵＶ－Ｃ放射処理装置を通って流れる水の流速に従って調節可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項5】

ＵＶ放射処理装置（１１）が、ＵＶ－Ｃ ＬＥＤ放射処理装置であり、ここにおいてＵＶ―Ｃ放射処理装置のＵＶ放射パワーがＵＶ－Ｃ ＬＥＤ放射処理装置を通って流れる水の流速に従って調節可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項6】

ＵＶ－Ｃ ＬＥＤ放射処理装置が、２６０ｎｍ～２９０ｎｍの波長領域の光を発生させるように構成されている、請求項４に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項7】

第３の接続流路（１５）を通る流れを選択的に制御するように構成された第２のバルブ構成（１６）をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項8】

第３の接続流路（１５）を通る流れを選択的に許容または遮断、するように構成された第２のバルブ構成（１６）をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項9】

システムを、第１の精製ステージ（１）中のポンプ（１９）が第１の精製ステージ（１）中の水を駆動するように運転される間、第１のバルブ構成（８）が精製された水の第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）への流れは遮断し、精製された水を第１の精製ステージ（１）から排出するようにセットされたモードで、システムを動作させるように構成された制御装置をさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項10】

水再循環ループ（２）中にある循環ポンプ（１８）が、水が水再循環ループ（２）および貯蔵容器（４）を通って循環するように動作されている間、第１のバルブ構造（８）が、精製された水の第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）への流れは遮断するようにセットされ、第２のバルブ構造（１６）が第３の接続流路（１５）を通る流れを許容するようにセットされる再循環モードにおいてシステムを動作させるように構成された制御装置をさらに含む、請求項７または８に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項11】

制御装置が、検知された分注部（５）からの水の分注の休止時間、および／または検知された分注量、および／または検知された汚染に依存して、自動的にシステムを再循環モードで動作させるように構成されている、請求項１０に記載の水精製および分注システム（１００）。

【請求項12】

水精製および分注システム（１００）を動作させる方法であって、前記水精製および分注システムは、
水を第１の水精製等級にまで精製する第１の精製ステージ（１）と；
水を第１の精製等級よりも高度な第２の水精製等級まで精製する第２の精製ステージ（３）と該第２の精製ステージよりも循環流方向（Ｄ）で下流にある精製された水のための１つ以上の出口（６）を包含する分注部（５）とを包含する、水再循環ループ（２）と；および、
第１の精製ステージ（１）において精製された水を、第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）へ水を供給するための第１の接続流路（７ａ）を通じて受領して一時的に貯蔵し、貯蔵した水を第２の接続流路（７ｂ）を通じて水再循環ループ（２）へ第２の精製ステージ（３）より上流の位置に供給するように構成された貯蔵容器（４）とを含み、
前記方法は、
精製された水を第１の精製ステージ（１）から排出するように第１の精製ステージ（１）を通って水を駆動する間、精製された水の第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）への流れは遮断することを含むものである、前記方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の、水精製および分注システム（１００）を動作させる方法であって、精製された水を第１の精製ステージ（１）から排出することを停止することおよび第１の精製ステージ（１）内のポンプ（１９）の運転を停止すること；および
水を水再循環ループ（２）、ＵＶ放射処理装置（１１）および貯蔵容器（４）を通って循環させるために水再循環ループ（２）内の循環ポンプ（１８）を作動させる間に、前記水再循環ループ（２）の分注部（５）から、前記１つ以上の出口（６）の循環流方向（Ｄ）で下流の位置において、水を分岐させ、その分岐した水を第１の接続流路（７ａ）の貯蔵容器（４）の上流に設けたＵＶ放射処理装置（１１）の上流で第１の接続流路（７ａ）に供給することをさらに含む、前記方法。

【請求項14】

水精製および分注システム（１００）を動作させる方法であって、前記水精製および分注システムは、
水を第１の水精製等級にまで精製する第１の精製ステージ（１）と；
水を第１の精製等級よりも高度な第２の水精製等級まで精製する第２の精製ステージ（３）と該第２の精製ステージよりも循環流方向（Ｄ）で下流にある精製された水のための１つ以上の出口（６）を包含する分注部（５）とを包含する、水再循環ループ（２）と；および、
第１の精製ステージ（１）において精製された水を、第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）へ水を供給するための第１の接続流路（７ａ）を通じて受領して一時的に貯蔵し、貯蔵した水を第２の接続流路（７ｂ）を通じて水再循環ループ（２）へ第２の精製ステージ（３）より上流の位置に供給するように構成された貯蔵容器（４）とを含み、
前記方法は、
精製された水の第１の精製ステージ（１）から貯蔵容器（４）への流れを遮断すること、
水を水再循環ループ（２）、ＵＶ放射処理装置（１１）および貯蔵容器（４）を通って循環させるために水再循環ループ（２）内の循環ポンプ（１８）を作動させる間に、前記水再循環ループ（２）の分注部（５）から、前記１つ以上の出口（６）の循環流方向（Ｄ）で下流の位置において、水を分岐させ、その分岐した水を第１の接続流路（７ａ）の貯蔵容器（４）の上流に設けたＵＶ放射処理装置（１１）の上流で第１の接続流路（７ａ）に供給することを含む、前記方法。

【請求項15】

請求項１３または１４に記載の水精製および分注システム（１００）を動作させる方法であって、分岐した水を貯蔵容器（４）の上流のＵＶ放射処理装置（１１）内でＵＶ－Ｃ放射によって処理することをさらに含む、前記方法。

【請求項16】

請求項１３または１４に記載の水精製および分注システム（１００）を動作させる方法であって、分岐した水を貯蔵容器（４）の上流のＵＶ放射処理装置（１１）内で２６０ｎｍ～２９０ｎｍの波長領域によって処理することをさらに含む、前記方法。

【請求項17】

請求項１３～１６のいずれか一項に記載の水精製および分注システム（１００）を動作させる方法であって、水再循環ループ（２）および貯蔵容器（４）を通る水の循環が、分注部（５）からの水の分注の休止時間、および／または分注分量、および／または汚染の検知に依存して実行される、前記方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水精製および分注システム、好ましくは超純水を製造するための、そして、その精製水を一か所以上の分注箇所で所望の体積分を提供するための、システム、およびかかるシステムの稼働方法に関する.

【背景技術】

【0002】

本発明が関係するタイプの水生成システムは、水道水から、好ましくは超純水を製造すること、その精製水を一か所以上の分注箇所で所望の体積分を提供することを目的としている。超純水、は、ＡＳＴＭ Ｄ１１９３タイプＩ標準を上回り、２５℃における比抵抗値として１８．０ＭΩｃｍ以上を有し、総有機炭素（ＴＯＣ）含有量が５ｐｐｂよりも少ない、最も高品質の試薬等級の水（ＡＳＴＭ Ｄ５１２７）として定義される。

【0003】

多くの適用において、とりわけ生物学的なおよび化学的な分析を行う実験室において超純水の使用が必要である。かかるシステムにおける、水を精製するための所望の精製レベルに応じた構成要素は、そのようなものとして公知である。水道からの水を精製するために設計された、完全一式形の水精製システムは、前置フィルター（沈殿フィルター、活性炭）、逆浸透、電気脱イオン化、ＵＶ放射処理などの、各種の水精製手段を組み合わせて含んでいる。水道水を、超純水等級まで精製することを達成するために、システムは、水道水等級からＡＳＴＭ Ｄ１１９３ｔｙｐｅ２またはそれ以下の第１の精製等級まで精製するように設計された第１の水浄化ステージと、この精製前置水を、第１の精製度等級よりも典型的に高い第２の精製度等級、即ちタイプ１水（超純水）等級へとさらに精製するように設計された第２の水精製ステージとからなる。

【0004】

第１の水精製ステージを通る際の流速は、典型的には 小さく、それゆえに、精製された水は、その後第２の水精製ステージへと要求に応じてより高い流速で分注されるように通常一旦リザーバまたはタンクに蓄積される。第２の水精製ステージは、第２のステージで精製された水が、使用者による使用のために第１のステージの精製流速よりも速い流速で分注できるようにするために、第１のステージより高い流速で稼働できる。

【0005】

それぞれの応用または使用者の必要とする水の量に応じて、精製システムは精製した水を、第２のステージの最大またはそれに近い処理能力およびスループット、それは例えば、毎分２から３リットルにもなりうるものから、最大処理能力より低い一滴ずつの滴下の分注速度にまでにもなり得るものまで、によって配給する必要がある。

【0006】

水精製は、超純水のレベルとなると、困難な挑戦である。したがって、第１のステージは、汚染源が水槽内に解放されないように、とりわけ適切に洗浄されなければならない。もし汚染が発生してしまうと、それは、超純水ステージにおける要求されている高い水の品質を、大量の水を第２のまたは超純水ステージを通して分注することによって、または、再循環ループ内の超純水ステージ精製手段を通して水を再循環させることによって回復するために、膨大な時間を必要とする。

【0007】

図２は、本発明が関する、典型的な完全一式型水精製システムおよび回路を示し、それは第１の精製ステージＡ１と第２の精製ステージＡ２とから形成され、第２の精製ステージＡ２は、ループを通る循環水流方向でみて第２の精製ステージＡ２の下流に、精製された水のための１つ以上の出口Ｅを有する分注部を包含する水再循環および分注ループＢに含まれている。このシステム例は、第１の精製ステージ１において精製された水を、第１の精製ステージから貯蔵容器に供給するための第１の流路を通じて受け入れて一時的に貯蔵し、また、貯蔵した水を第２の接続流路を通して水循環および分注ループＢに配給する貯蔵容器、を含む貯蔵セクションＣをも含んでいる。

【0008】

図２に示す例においては、逆浸透（ＲＯ）モジュールおよび電気脱イオン（ＥＤＩ）モジュールが第１の精製または前置処理ステージ（ＲＯ／ＥＤＩステージ）に提供されている。逆浸透は、半透膜を使用する精製技術である。典型的な水道水の水質導電率は、５～２５μＳ／ｃｍである。正常な運転方法では、精製水はＲＯモジュールからＥＤＩモジュールへ、そしてさらに貯蔵容器へと流れる。

【0009】

ＥＤＩモジュールとＰＯ膜とを包含する通常の前置処理は、新しい場合「汚れた」ものとして知られている。ＲＯおよびＥＤＩモジュールは長期間のシステム寿命中においては、取り換えられることもあるであろう。

【0010】

如何なる汚染物質も、除去は非常に困難なのであるから再循環および分注ループBの中に解放してはならないので、第１のバルブＶ１が、ＲＯ膜の上流側の汚染物質を、フラッシュ過程においてドレインに排出することを可能にするために、設けられている。第２のバルブＶ２が、ＲＯ膜の下流側の汚染物質を、洗浄過程（rinsing sequence）においてドレインに排出することを可能にするために、設けられている。これらの過程の後で、第１の精製ステージが実行準備完了となる。通常の動作中は、スタンバイ期間の後に、貯蔵容器充填過程が一般に必要である。このスタンバイ期間中には、ＲＯ膜の下流側のよどんだ水が（イオンによって、または、有機物によって）汚されるかもしれない。洗浄過程は貯蔵容器充填過程に先立って、汚された水を第２のバルブＶ２を通ってドレインに排出するために、実行される。

【0011】

しかしながら、システム内の第２のバルブＶ２より下流の如何なる水もドレインに排出することはできない。回路内のこの側の汚染物質は、貯蔵容器内に解放されるであろう。

【0012】

さらに、水精製システムが頻繁に、すなわち、毎日の頻度で、そして十分な分注体積で、使用されない限り、水が分注場所を通って配水（ユーザーの使用）されず、水精製過程の第１のステージが、「ｌａｂ ｃｌｏｓｅ」アクセサリーのような追加的アクセサリーが設けられ、第２のまたは超純水ステージの出口に接続されて製造した水をドレインに排出することなしに稼働することがないならば、水精製過程の第１のステージが水は貯蔵容器内で更新されることが無いので、或る程度の時間の準備期間の後でなければ最大限に高度の水質が保証されることはできない。よどんだ水は汚染されるかもしれず、再び水の消費が開始された際に貯蔵容器内に解放されることになる。他方、任意選択的な 「ｌａｂ ｃｌｏｓｅ」 キットは、追加的であって自動的に備わる構成ではなく、使用は不便であって単に失念されるかもしれない。

【0013】

さらに、システムは、典型的には、システムの液密性を使用者に引き渡す前に検査する現場担当技術者(ＦＳＥ)によって設置される。第１の精製ステージのＲＯ膜を洗浄することは、長時間（数時間）を必要とする工程である。この工程中は、第２のバルブＶ２よりも下流の部分の液密性は検査できない。時間を節約するために、洗浄工程はしばしば液密性の検査のために中断されるが、その際汚染された水がいずれ貯蔵容器内に解放される。

【0014】

再循環および放出ループBに含まれる第２の精製ステージＡ２は、時々、「ポリッシングステージ（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｓｔａｇｅ）」と称される。例において、このステージは、イオンを保持するものであり、大抵は消耗品である、イオン交換材料（ビーズ、繊維、ポリマー等）によって作られている脱イオン化（Ｄ１）モジュールと、紫外線放射処理モジュールとからなる。紫外線放射処理モジュールは、１７０ｎｍから１９０ｎｍまでの波長を使用し、全有機炭素（ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ（ＴＯＣ））の削減の目的で使用される。

【0015】

水銀紫外線技術はＴＯＣ削減に有効な波長を発生することができる。しかしながら、水銀に基づく紫外線源を既存の反応器のためには、反応器の取扱、製造、補修および廃棄が、厳しい要求と環境への懸念の対象であるので、紫外線放射処理モジュールにおいてはエキシマー技術を用いた紫外線光源を使用することが、より好適であるとされる。さらに、超純水分注システムにおいては、精製水の出口Ｅ（すなわち、分注位置）がベースユニットから隔たった位置にあり、分注および給水ループがより長くなり、水の質が微生物的観点からみて保証困難になるという傾向がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

発明の目的
それ故に、本発明の目的は、上述した問題点および欠点の少なくとも幾つかに関して、解決するか緩和することのできる、また、システムから分注される超純水の安定した品質を確実にする、水精製および分注システム、および、水精製および分注システムを運転する方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

解決手段
この課題を解決するために、本発明は請求項１の技術事項を有する水精製および分注システム、および請求項１０または１２の技術事項を包含する水精製および分注システムの運転方法を提供する。

【0018】

本発明は、それゆえ、水を第１の水精製等級にまで精製する第１の精製ステージと；水を第１の精製等級よりも高度な第２の水精製等級まで精製する第２の精製ステージと該第２の精製ステージよりも循環フロー方向で下流にある精製された水のための１つ以上の出口を包含する分注部とを包含する、水再循環ループと；および、第１の精製ステージにおいて精製された水を、第１の精製ステージから貯蔵容器へ水を供給するための第１の接続流路を通じて受領して一時的に貯蔵する貯蔵容器とを含み、 ここにおいて、第１のバルブ構造が第１の精製ステージと貯蔵容器との間の流路中に提供され、バルブは第１の精製ステージと（から）貯蔵容器と（まで）の精製された水の流れを選択的に阻止し、また、第１の精製ステージから精製された水を排出するように構成されている。

【0019】

第１の精製ステージは、少なくともひとつの水を精製するための電気脱イオンモジュールを含み、第１のバルブ構造は電気脱イオンモジュールの出口の下流に設けられている。第１のバルブ構造は、３ウェイバルブであり、紫外線放射処理装置が第１のバルブ構造の下流であって貯蔵容器の上流の水を精製するために第１の接続流路に設けられている。第３の接続流路が、前記水再循環ループの前記分注部の１つ以上の出口の、循環流の方向で下流の地点から分枝しており、紫外線放射処理装置の上流位置で、第１の接続流路に接続している。

【0020】

第１のバルブ構造は、第１の精製ステージと貯蔵容器との間の第１の流路、好ましくはＥＤＩモジュールの出口よりも下流、に設けられた３ウェイバルブであり、このバルブの上流の第１の精製ステージにおける水精製手段が、再循環および分注ループにおける実際の分注需要からは独立して精製水を生産、好ましくは自動的に、することおよびそれを直接ドレインに放出することによって稼働することを可能にしている。そのようにして、第２の精製（超純水）ステージの組み込み周期的再循環が完全に稼働状態を維持しつつ、例えば第１の精製ステージを「リフレッシュ」するために、生産した水をドレインに流し、システム全体としては超純水を分注するために使用されない或る期間の間、水精製システム（第１の精製ステージの水道蛇口からドレインまで）は独立に運転されることができる。

【0021】

とりわけ、このバルブ構造は、第１の精製ステージのドレインまでの洗浄操作、すなわち貯蔵容器を充填する段階に先立って（ＲＯ／ＥＤＩ）装置内のよどんだ水の故に）の、および／またはＲＯ装置またはＥＤＩモジュールのような精製手段の初めての設置および／またはメンテナンスにおける交換時の洗浄操作、を再循環および分注ループの稼働および／または作業とは独立に、かつ、汚染物質が貯蔵容器に侵入すること無しに実施することを可能にするために、第１の精製ステージと貯蔵容器との間の連通を選択的に遮断するために使用することもできる。

【0022】

第１の精製ステージの下流に設けた第１のバルブ構造が、上述したように、汚染源を貯蔵容器に持ち込む可能性につながるいくつかの問題点を解決するとはいえ、貯蔵容器に貯蔵された水は更新されるわけではなく、長時間たった後および／または分注地点が遠くである場合には問題となるであろう。

【0023】

貯蔵容器内に貯蔵された水を再循環および分注ループへと放出する接続流路に加えて、また、第１のバルブ構造のさらに上流の第１の精製ステージへの流れを阻止する能力と相俟って、第１の接続流路（第１の精製ステージを貯蔵容器に接続する）における、貯蔵容器の上流、ＵＶ放射処理装置の上流、そして第１のバルブ構造の下流の位置での第３の接続流路の設置が、貯蔵容器の上流のＵＶ放射処理装置を通りまた第２の精製ステージにおける再循環ループの放射処理装置を包含するポリッシング装置を通る再循環によって、たとえば、分注頻度および／または分量がシステムおよび／または貯蔵容器内の精製された水の汚染を防ぐには十分でないような時に、時々タンクの内容物の「リフレッシング」をすることを可能とする。

【0024】

この循環が－それだけで、または第１の精製ステージが水をドレインへと産生することと協働して－水質を、たとえシステムが毎日使用されなくても、イオン／有機物およびバクテリア含有率に関して、その最高のレベルに保つことを可能とする。この２つの異なった動作は、システム自体によってそれぞれのバルブがシステム全体の所望の流路パターンを構成するように、必要な場合に自動的におこなわれることが可能である。

【0025】

ＵＶ放射処理装置は、好ましくは水銀不使用ＵＶ－Ｃ ＬＥＤ放射処理デバイスとして、第３の接続流路が第１の接続流路に接続する位置よりも下流において第１の接続流路に提供されるのであるから、貯蔵容器からの水および再循環および分注ループ内の水の循環は、選択的にこのＵＶ放射処理装置に導くことができる。それゆえに、分注位置が遠いところにあることによる、生物学的汚染の潜在的可能性は、バランスが取られる。

【0026】

上述の通りに第３の接続流路と第１のバルブ構造とを備えることによって、全体の精製システム（第１のステージ（浄化）／貯蔵容器／第２のステージ（超純水））が、頻繁に使用されなくても、好ましくは自動的に、完全に稼働可能に保たれることを可能にする２つの効果が実現可能である。この２つの効果は、対応する構成をシステムに一緒に組み込むことによって、組み合わせることができる。本システムの設置とメンテナンスの間に、現場作業エンジニア（ＦＳＥ）は、同時に以下のことを行うことによって、より効率的に洗浄っ工程を中断することなく、システム全体の液水戸征を検査し評価することが可能である。
－第１の精製ステージ中の電気脱イオン洗浄（すなわち、バルブ構造を貯蔵容器へ行く水流を遮断しドレインへ行く水流を開き、水道蛇口からドレインまでの水流を形成する）;および
－再循環および分注ループにおける再循環（この検査を実行するために第１のまたは浄水ステージの洗浄を中断する必要は無い）。

【0027】

第１のバルブ構造の下流で第３の接続流路と第１の接続流路との接続よりも下流においてＵＶ放射処理を適用することによって、そのＵＶ放射処理装置は３つの異なった処理フェーズで動作することができる。
－浄化水の製造（水道蛇口から貯蔵容器まで－例えば３から１５ｌ／ｈ）；
－超純水再循環（貯蔵容器から来て第２の精製ステージを通る第２の接続流路と第３の接続流路との接続から貯蔵容器まで－例えば約４０ｌ／ｈ）；
－浄化水の製造と超純水再循環との組み合わせ（例えば訳４３から５５ｌ／ｈ）。

【0028】

殆どの利点は上述の２つの効果を同じシステムに実現させることによって得られるけれども、２つの効果は、対応する構成を必要に従って実現することによって、システム中に独立してかつ部分的に使用することが出来る。水精製および分注システムは、ＵＶ放射処理装置として、好ましくは水銀不使用ＵＶ－Ｃ放射処理装置、より好ましくはＵＶ－Ｃ ＬＥＤ放射処理装置であって波長領域として２６０～２９０ｎｍの彦理を放射するように構成されたものを、第１のバルブ構造の下流であって貯蔵容器の上流に有している。ＵＶ－Ｃ放射処理装置のＵＶ放射強度は好ましくはＵＶ－Ｃ放射処理装置を通って流れる水の流速に応じて調節可能である。

【0029】

この構成によって、ＬＥＤ光源に印加された電流は、システムの工程、すなわち製造または再循環／製造および再循環、に従って、調節され、ＵＶ放射処理装置内を通過する流速に適合させることが可能である。このことは、ＵＶ光源（ＬＥＤ）の寿命を最大化しつつ最適なＵＶが水に適用されることを可能にするが、それは何故かといえば、紫外線ＵＶ放射パワーはＵＶ ＬＥＤに印加される電流に直接的に結びついており、ＵＶ ＬＥＤの寿命は光子放出の表面の温度に直接的に相関しており、この表面温度はＵＶ ＬＥＤに印加される電流に直接的に結びついているので、流速に結び付き、また、浄化度に結び付くからである。

【0030】

第２の精製ステージは、好ましくは、水を精製するために、少なくともポリッシングフィルター装置および放射処理装置を含んでおり、放射処理装置は好ましくはキセノン二量体Ｘｅ２を使用して波長１７２ｎｍの励起主放射を与える放射処理装置である。

【0031】

好ましくは、第２のバルブ構造が、第３の接続流路を、好ましくは許容または遮断の制御をするように、配置される。

【0032】

第１のバルブ構造によって実現される第１の効果の自動動作を提供するために、本水精製および分注システムは、第１の精製ステージ中のポンプが第１の精製ステージ中の水を駆動するように運転される間、第１のバルブ構成が精製された水の第１の精製ステージから貯蔵容器への流れは遮断し、第１の精製ステージから精製された水を排出するようにセットされたモードで、システムを動作させるように構成された制御装置をさらに含んでもよい。

【0033】

第３の接続流路の設置によって実現される、第２の効果の自動動作を提供するために、本水精製および分注システムは、水再循環ループ中の循環ポンプが、水が水再循環ループおよび貯蔵容器を通って循環するように動作されている間、第１のバルブ構造（３ウェイバルブ）が精製水の第１の精製ステージから貯蔵容器への流れは遮断するようにセットされ、第２のバルブ構造が第３の接続流路を通る流れを許容するようにセットされる再循環モードにおいてシステムを動作させるように構成された、制御装置を含んでもよい。

【0034】

動作を自動化するために、検知された分注部からの水の分注の休止時間、および／または検知された分注量、および／または検知された汚染に依存して、制御装置が自動的にシステムを再循環モードで動作させるように構成されることができる。対応する検知器および／またはタイマー回路は、適切なパラメーターを検知して制御装置で評価し、システムの要素（バルブ／ポンプ）をそれに従って起動するようにシステム中に実装することが出来る。

【0035】

上述した第１の効果を実現するために、本発明は、水精製および分注システムの運転方法をも提供し、該水精製および分注システムは、水を第１の精製等級まで精製する第１の精製ステージと；水を第１の精製等級よりも高度な第２の精製等級まで精製するための第２の精製ステージと循環流方向で第２の精製ステージより下流にある１つ以上の精製水のための出口を包含する分注部とを包含する水再循環ループと；そして第１の精製ステージで精製された水を、第１の精製ステージから貯蔵容器へ水を供給する第１の接続流路を通して受領して一時的に貯蔵し、貯蔵された水を水再循環ループへ第２の接続流路を通して供給するように構成されている貯蔵容器と を含むものであって、ここにおいて前記方法は、第１の精製ステージにおいてポンプが第１の精製ステージを通して水を駆動している間、第１の精製ステージから貯蔵容器へ精製された水の流れを阻止すること、を含むものである。

【0036】

水精製および分注システムの運転を行う本方法は、精製水を第１の精製ステージから排出することを停止することおよび第１の精製ステージにおけるポンプの運転を停止すること；水を水再循環ループ、ＵＶ放射処理装置および貯蔵容器を通って循環させるために水再循環ループの循環ポンプを作動させる間に、前記水再循環ループの分注部から、前記１つ以上の出口の循環流方向で下流の位置において、水を分岐させ、その分岐した水を第１の接続流路の貯蔵容器の上流に設けたＵＶ放射処理装置の上流で第１の接続流路に供給することをさらに含んでもよい。

【0037】

上述した第２の効果を実現するために、本発明は、独立した水精製および分注システム、そのシステムは水を第１の精製等級まで精製する第１の精製ステージと；水を第１の精製等級より高度な第２の精製等級まで精製するための第２の精製ステージおよび第２の精製ステージより循環流の方向で下流にある１つ以上の精製水の出口を包含する水再循環ループと；および、第１の精製ステージで精製された水を、第１の精製ステージから貯蔵容器へ水を供給するための第１の接続流路を通って受領して一時的に貯蔵し、そして貯蔵した水を第２の接続流路を通って水再循環ループに供給するように設計された貯蔵容器とを含ものであって、ここにおいて前記方法は、第１の精製ステージにおいてポンプが第１の精製ステージを通して水を駆動している間、第１の精製ステージから貯蔵容器へ精製された水の流れを阻止し、水を水再循環ループ、ＵＶ放射処理装置および貯蔵容器を通って循環させるために水再循環ループの循環ポンプを作動させる間に、前記水再循環ループの分注部から、前記１つ以上の出口の、循環流方向で下流の位置において、水を分岐させ、その分岐した水を第１の接続流路の貯蔵容器の上流に設けたＵＶ放射処理装置の上流で第１の接続流路に供給することを含むものである。

【0038】

貯蔵容器の上流のＵＶ放射処理装置における分岐した水の処理は、好ましくは、ＵＶ－Ｃ放射により、好ましくは２６０～２９０ｎｍの波長範囲で行われる。
動作を自動化するために、水再循環ループおよび貯蔵容器を通る水の循環は分注部からの水の分注の休止時間および／または分注分量、および／または汚染の検知に依存して実行することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0039】

以下において、本発明が、添付の図面を参照して、１つの実施態様に基づいて説明される。

【図1】図１は、本発明の水精製および分注システムの好適な実施例を示す図である。

【図2】図２は、従来技術において公知の典型的な水精製および分注システムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図２に開示された発明の水精製および分注システム１００は、水を第１の精製等級まで生成する第１の精製ステージ１と、第１の精製等級より高度な第２の精製等級まで水を生成する第２の精製ステージ３と純還流D方向でみて精製ステージ３の下流に精製水のための1つ以上の出口６を包含する分注部５とを含む水再循環および分注ループ２とを有する。再循環および分注ループ２は、以下にさらに詳述されるであろう。

【0041】

貯蔵容器４が、第１の精製ステージ１で精製された水を、第１の精製ステージから貯蔵容器４に供給するための第１の接続流路７ａを通して受領し一時的に貯蔵するように、そして、貯蔵した水を第２の接続流路７ｂを通して水再循環ループ２に供給するように設置されている。

【0042】

第１の精製ステージ１は少なくとも電気脱イオン（EDI）モジュール９と、EDIモジュールの上流のROモジュール１９とを含む。もし第１の精製ステージへ水道水が供給され、所望の精製等級を達成するために必要な場合は、更なる精製手段、例えばプレフィルター装置１７を含むことが出来る。第１の精製ステージ１において水を第１の精製ステージを通して移動させるためにポンプAが設けられている。

【0043】

電気脱イオンモジュール９の出口の下流の、第１の精製ステージ１と貯蔵容器４との間に第１のバルブ構造８が提供されており、第１の精製ステージ１（から）と貯蔵容器４（まで）との間の精製水の流れを選択的に遮断し、また、精製水を第１の精製ステージからドレイン（図示せず）へ排出するように構成されている。

【0044】

第１のバルブ構造８は、後述するように、好ましくは、遠隔的に制御装置の作用で起動される、３ウェイバルブである。第１のバルブ構造８は、３ウェイバルブと同じ又は類似の機能性を提供する異なったバルブ構造によっても実現可能である。

【0045】

水精製および分注システム１００は、さらに微生物レベルを低下させるためのＵＶ放射処理装置１１、好ましくは２６０～２９０ｎｍＵＶ放射を発生する水銀不使用ＵＶ－ＬＥＤ放射処理装置を、水を生成するために第１のバルブ構造８の下流で貯蔵容器４の上流の第１の接続流路７aにおいて含む。

【0046】

ＵＶ－ＬＥＤ放射処理装置のＵＶ放射強度は、好ましくはＵＶ－ＬＥＤ放射処理装置を通る水の流速に従って、調節可能である。システムは、検出したまたは設定した流速に従ってＵＶ－ＬＥＤに印加した電流を自動的に制御することによってUV放射パワーを制御するように構成された制御装置を含んでも良く、水の流速に応じて、放射の低いエネルギーレベルが、エネルギー節約のため、およびＵＶ－ＬＥＤ放射処理装置の寿命拡大のために水が製造されないとき、すなわち循環されないまたは分注されないときに選ばれ、放射の高いエネルギーレベルが、製造および分配ときに選ばれる。

【0047】

図１に示される水精製および分注システム１００の、再循環および分注ループ２は、その基本配置および要素において、ＥＰ １８１４００７ Ａ１ に開示された発明に類似している。

【0048】

再循環および分注ループ２は、従って、精製すべき水をループ２に導入する水導入口２１と、水再循環ループ２を通って水をポンピングし、これによりループ内に好ましい流れ方向Dを生成するためのポンピング手段またはポンプ１８、好ましくは、例えば容積型ポンプの形式の、駆動型ポンプと、および、水導入口の下流の水を精製するための第２の水精製ステージ３を形成する水精製手段とを含む。図１に示される、第２の水精製ステージ３は、少なくともポリッシングフィルター装置１２および放射処理装置１３、好ましくはＴＯＣレベルを減少させることができる１７２ｎｍ波長の励起放射を与えることが出来るキセノンの二量体Ｘｅ２を用いた放射処理装置を含む。

【0049】

水再循環ループ２の分注部５は、第２の水精製ステージにおける水精製手段の下流において水再循環ループ２からそれぞれ枝分かれして（すなわちその分注部５から）出てくる精製水のための１つ以上の出口６を含み、それぞれの出口には、それぞれの分注バルブを操作することによって、精製水を再循環ループからそれぞれの出口６を通って制御された分注をおこなうために、分注バルブ２２がそれぞれの出口６と水再循環ループ２との間に設けられている。出口６の構造は、好ましくは文献ＥＰ１８１４００７Ａ１に開示されているものと類似のものであることが出来る。分注バルブ２２は、常閉（NC）流路を有する形式のソレノイドバルブである。

【0050】

図１に示される水再循環ループ２は、それゆえに、EP1814007 A1に開示されるものとは、とりわけ、水再循環ループ２から枝分かれし、水再循環ループの分注バルブ２２を包含する分注部５をバイパスするバイパス路２３の構成において異なっている。バイパス路２３は、バイパス路２３を通る流れの流量調節のため、および、水再循環ループの分注部５への流量調節のための、好ましくはこれら流量は一つの起動によって互いに反対方向に同時に制御され、すなわち、バイパス路２３を通る流量が増加されると分注部５への流量は、好ましくは同じ量で、減少するように制御される、３ウェイバルブの形でのバルブ１９を含んでもいる。かかる構造のこの３ウェイバルブ１９は、好ましくは制御装置による正確なセッティングおよび遠隔操作が可能なように、モーター駆動される。そのようにして、再循環ループ２の第２の水精製ステージ３の下流の流入流れは、二つの流れに分割され、一つはバイパス路２３を通りもう一つは分注部５を通り、その分割比はバルブ１９により選択的に設定される。

【0051】

図１に示される水精製および分注システム１００は、水再循環ループ２から第２の接続流路７ｂが再循環ループ２と接続する位置よりも循環流方向で上流の位置において枝分かれする第３の接続流路１５をさらに含んでいる。より正確には、第３の接続流路１５は水再循環ループ２の分注部５から１つ以上の出口６の純還流方向Ｄで下流の位置で枝分かれし、第１の接続流路７ａと貯蔵容器４の上流で第１のバルブ構造８よりも下流の位置１５ａにおいて、またより正確には第１の接続流路７ａの第３の接続流路１５が第１の接続流路７ａと接続する位置よりも下流のＵＶ放射処理装置１１の上流に、接続を提供している。

【0052】

第２のバルブ構造１６、好ましくは制御装置と共同して遠隔操作で操作されることができる、たとえば常時閉（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｃｌｏｓｅｄ：ＮＣ）流路を有するソレノイドバルブの様な、バルブ構造が第３の接続流路１５を通る流れを選択的に制御、好ましくは許容または遮断、するように設置されている。第２のバルブ構造１６が、循環ループ２から第３のバイパス流路１５を通って第１の接続流路７ａへ流れる水流を許容するように制御され、他方第１のバルブ構造８は精製水が第１の精製ステージ１から貯蔵容器４への水流を遮断している場合は、第２の精製ステージ３を通る、貯蔵容器４に貯蔵された精製された水の循環および再循環及び分注ループ２中に包含されている精製水／超純水の循環を可能にする、閉じた循環流路が出口６からの水の分注の必要無しに形成される。

【0053】

このシステムは、それぞれのバルブとポンプ手段とを制御するための制御装置（図示せず）を含み、制御装置はあらかじめ作られたプログラミングに基づいた様々な制御セッティングを実現するように構成されている。

【0054】

かかる制御装置は、第１の精製ステージ１内のポンプ１９が水を第１の精製ステージ１を通るように駆動し、第１のバルブ構造８が精製水の第１の精製ステージ１から貯蔵容器４への流れを遮断し、精製水を第１の精製ステージから排水するというモードでシステムを制御するように構成されることができる。

【0055】

かかる制御装置は、水再循環ループ２内の循環ポンプ１８が水再循環および分注ループ２および貯蔵容器４を通って循環するように駆動される間、第１のバルブ構造８が精製された水の第１の精製ステージ１から貯蔵容器４への流れを遮断し、第２のバルブ構造１６が第３の接続流路１５を通る流れを許容するようにセットされる、という再循環モードでシステムを制御するように構成することもまた可能である。制御装置は、分注部（５）からの水の分注の検知された休止時間，および／または検知された分注量、および／または検知された汚染、に依存して、再循環モードでのシステムの運転を自動的に行うように構成されることも可能である。対応する検出器および／またはタイマーは、パラメーターを検知し情報を制御装置に入力として供給するためにシステムに設けることが出来る。

【0056】

より一般的な観点から、本発明は、水を第１の精製等級まで精製するための第１の精製ステージ１と、第１の精製等級よりも高度な第２の精製等級まで水を精製するための第２の精製ステージ３および前記第２の精製ステージ３の循環流方向Ｄで下流にある精製された水の１つ以上の出口６を包含する分注部５を包含する水再循環ループ２と、第１の精製ステージ１において精製された水を、水を第１の精製ステージ１から貯蔵容器４へ供給するための第１の接続流路７ａを通して受領し一時的に貯蔵するように、また、貯蔵された水を第２の接続流路７ｂを通して水再循環ループ２に供給するように構成された貯蔵容器４とを含む、いかなる水精製および分注システム１００に対しても適用可能であり、ここにおいて本発明は、かかる水精製および分注システムの運転方法をも含むものである。

【0057】

本方法は、第１の精製ステージから貯蔵容器への汚染物資の放出は防止し、第１の精製ステージの洗浄と密封性試験とを設置の後および／またはシステムのメンテナンス時に同時に実施することによって、上に述べた効果を得てシステムによって生産された水の質を改善するために、第１の精製ステージ１中のポンプ１９を運転して第１の精製ステージ１を通して水を駆動する間、第１の精製ステージから貯蔵容器４への精製された水の流れの遮断および第１の精製ステージからの精製された水の廃棄を含む。

【0058】

システムの休止時間が延長された場合、および／または分注量が少ない場合、および／または配水配管のまたは分注部５のチュービングの長さが長い場合（すなわち、使用する地点が精製ステージ３の要素が収容されている主ユニットから遠い場合）に水質を向上させるために、本方法は、精製された水が第１の精製ステージ１からの排水および第１の精製ステージ１のポンプ１９の運転を停止すること、水再循環ループ２の分注部５から1つ以上の出口６または使用地点の循環流方向Ｄで下流の位置において水を分岐させること、そして、水循環ループ２内の循環ポンプ１８を作動させて、水再循環ループ２（放射処理装置１３を含む）、ＵＶ放射処理装置１１および貯蔵容器４を通して水を循環させている間、分岐した水を、第１のバルブ構造８の下流であってＵＶ放射処理装置１１（これは貯蔵容器４の上流に設けられる）の上流において第１の接続流路７ａに供給すること、をさらに含む。この方法の態様は、第１の精製ステージの洗浄と共に、または、それと独立に、利用することができる。

【0059】

水精製および分注システムの運転を行う本方法においては、水再循環ループ２および貯蔵容器４を通る水の循環は、分注部５からの水の分注の休止時間、および／または分注分量、および／または精製された水または超純水内の汚染の検知に依存して実行されることが出来る。

【図1】

【図2】