(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水を純水使用装置に送液する送液手段であって、
一端から前記純水が供給される第１接続管と、
前記第１接続管の他端にそれぞれの一端が接続される第１送液管および第２送液管と、
前記第１送液管に備えられた第１送液ポンプおよび前記第２送液管に備えられた第２送液ポンプと、
一端が前記第１送液管および前記第２送液管のそれぞれの他端に接続されると共に、他端が前記純水使用装置に接続される第２接続管と、
一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより出口側に接続された第１導入管、および一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第１排出管を含む第１排出機構と、を備え、
前記第１排出機構は、前記第１送液管を通して前記第２接続管に送液する純水の一部を前記第１送液管から分岐させて前記第１導入管を通して前記第２送液管に導入し、前記第２送液ポンプ内を通過させた後に前記第１排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出するものであることを特徴とする送液手段。
【請求項２】
前記送液手段は、一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより出口側に接続された第２導入管、および一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第２排出管を含む第２排出機構をさらに備え、
前記第２排出機構は、前記第２送液管を通して前記第２接続管に送液する純水の一部を前記第２送液管から分岐させて前記第２導入管を通して前記第１送液管に導入し、前記第１送液ポンプ内を通過させた後に前記第２排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出するものであることを特徴とする請求項１記載の送液手段。
【請求項３】
純水を純水使用装置に送液する送液手段であって、
一端から前記純水が供給される第１接続管と、
前記第１接続管の他端にそれぞれの一端が接続される第１送液管および第２送液管と、
前記第１送液管に備えられた第１送液ポンプおよび前記第２送液管に備えられた第２送液ポンプと、
一端が前記第１送液管および前記第２送液管のそれぞれの他端に接続されると共に、他端が前記純水使用装置に接続される第２接続管と、
一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより出口側に接続された第１導入管、および一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより出口側、または前記第２送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第１排出管を含む第１排出機構と、を備え、
前記第１排出機構は、前記第１送液管を通して前記第２接続管に送液する純水の一部を前記第１送液管から分岐させて前記第１導入管を通して前記第２送液管に導入し、前記第２送液ポンプ内を通過させた後に前記第１排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出するものであることを特徴とする送液手段。
【請求項４】
前記送液手段は、一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより出口側に接続された第２導入管、および一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより出口側または前記第１送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第２排出管を含む第２排出機構をさらに備え、
前記第２排出機構は、前記第２送液管を通して前記第２接続管に送液する純水の一部を前記第２送液管から分岐させて前記第２導入管を通して前記第１送液管に導入し、前記第１送液ポンプ内を通過させた後に前記第２排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出するものであることを特徴とする請求項３記載の送液手段。
【請求項５】
前記第１導入管に設けられた開閉可能な第１弁と、
前記第２導入管に設けられた開閉可能な第２弁と、
前記第１排出管に設けられた開閉可能な第３弁と、
前記第２排出管に設けられた開閉可能な第４弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２または４記載の送液手段。
【請求項６】
前記第１送液ポンプ、および前記第２送液ポンプの稼動状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記第１送液ポンプの稼動状態、および前記第２送液ポンプの稼動状態の少なくとも一方の稼動状態に応じて、前記第１弁、前記第２弁、前記第３弁、および前記第４弁の開閉を変更する制御手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の送液手段。
【請求項７】
前記第１送液管の、前記第１送液管と前記第２導入管との接続部より前記第１接続管側に設けられた、開閉可能な第５弁と、
前記第２送液管の、前記第２送液管と前記第１導入管との接続部より前記第１接続管側に設けられた、開閉可能な第６弁と、
前記第１送液管の、前記第１送液管と前記第１導入管との接続部より前記第２接続管側に設けられた、開閉可能な第７弁と、
前記第２送液管の、前記第２送液管と前記第２導入管との接続部より前記第２接続管側に設けられた、開閉可能な第８弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項５または６記載の送液手段。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１弁、前記第３弁、前記第５弁、および前記第７弁を開いて前記第２弁、前記第４弁、前記第６弁、および前記第８弁を閉じた状態、または前記第１弁、前記第３弁、前記第５弁、および前記第７弁を閉じて前記第２弁、前記第４弁、前記第６弁、および前記第８弁を開いた状態、の一方の状態から他方の状態に変更することを特徴とする請求項７記載の送液手段。
【請求項９】
前記第１送液ポンプ、および／または、前記第２送液ポンプはシールレスポンプであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一に記載の送液手段。
【請求項１０】
前記第１送液ポンプ、および／または、前記第２送液ポンプは金属製の送液ポンプであることを特徴とする請求項９記載の送液手段。
【請求項１１】
前記第１送液ポンプ、および／または、前記第２送液ポンプはブースタポンプであることを特徴とする請求項１０記載の送液手段。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一に記載の送液手段を複数有し、且つ、
二次純水システムで製造された超純水を貯留する超純水貯留タンク、および複数の純水使用装置を有し、
複数の前記送液手段は、前記超純水貯留タンクから前記複数の純水使用装置へ前記超純水をそれぞれ送液することを特徴とする超純水製造装置。
【請求項１３】
未使用の超純水を前記複数の純水使用装置から前記超純水貯留タンクへ返送する返送配管をさらに備えることを特徴とする請求項１２記載の超純水製造装置。
【請求項１４】
純水を純水使用装置に送液する送液方法であって、
一端から前記純水が供給される第１接続管と、
前記第１接続管の他端にそれぞれの一端が接続される第１送液管および第２送液管と、
前記第１送液管に備えられた第１送液ポンプおよび前記第２送液管に備えられた第２送液ポンプと、
一端が前記第１送液管および前記第２送液管のそれぞれの他端に接続されると共に、他端が前記純水使用装置に接続される第２接続管と、
一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより出口側に接続される第１導入管、および一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第１排出管を含む第１排出機構と、を備えた送液手段を用い、
前記第１送液ポンプを稼動させて且つ前記第２送液ポンプを停止し、前記第１送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第１送液管から分岐させて前記第１導入管を通して前記第２送液管に導入し、前記第２送液ポンプを通過させ、前記第１排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出することを特徴とする送液方法。
【請求項１５】
前記送液手段は、一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより出口側に接続された第２導入管、および、一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第２排出管を含む第２排出機構をさらに備え、
次いで前記第２送液ポンプを稼動させて、且つ前記第１送液ポンプを停止し、前記第２送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第２送液管から分岐させて前記第２導入管を通して前記第１送液管に導入し、前記第１送液ポンプを通過させ、前記第２排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出することを特徴とする請求項１４記載の送液方法。
【請求項１６】
純水を純水使用装置に送液する送液方法であって、
一端から前記純水が供給される第１接続管と、
前記第１接続管の他端にそれぞれの一端が接続される第１送液管および第２送液管と、
前記第１送液管に備えられた第１送液ポンプおよび前記第２送液管に備えられた第２送液ポンプと、
一端が前記第１送液管および前記第２送液管のそれぞれの他端に接続されると共に、他端が前記純水使用装置に接続される第２接続管と、
一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより出口側に接続される第１導入管、および一端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより出口側、または前記第２送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第１排出管を含む第１排出機構と、を備えた送液手段を用い、
前記第１送液ポンプを稼動させて且つ前記第２送液ポンプを停止し、前記第１送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第１送液管から分岐させて前記第１導入管を通して前記第２送液管に導入し、前記第２送液ポンプを通過させ、前記第１排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出することを特徴とする送液方法。
【請求項１７】
前記送液手段は、一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより入り口側に接続されると共に、他端が前記第２送液管の前記第２送液ポンプより出口側に接続された第２導入管、および、一端が前記第１送液管の前記第１送液ポンプより出口側、または前記第１送液ポンプのエア抜き口に接続されると共に、他端が前記送液手段および前記純水使用装置の外部に接続された第２排出管を含む第２排出機構をさらに備え、
次いで前記第２送液ポンプを稼動させて、且つ前記第１送液ポンプを停止し、前記第２送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第２送液管から分岐させて前記第２導入管を通して前記第１送液管に導入し、前記第１送液ポンプを通過させ、前記第２排出管を通して前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ排出することを特徴とする請求項１６記載の送液方法。
【請求項１８】
前記送液手段は、前記第１導入管に設けられた開閉可能な第１弁と、
前記第２導入管に設けられた開閉可能な第２弁と、
前記第１排出管に設けられた開閉可能な第３弁と、
前記第２排出管に設けられた開閉可能な第４弁と、をさらに備え、
前記第１送液ポンプが稼動し、且つ前記第２送液ポンプが停止しているときは、前記第１弁および前記第３弁を開き、前記第２弁および前記第４弁を閉じて、前記第１送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第１送液管から分岐させて前記第１導入管を通して前記第２送液管に導入し、前記第２送液ポンプを通過させて前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ前記第１排出管を介して排出し、
前記第２送液ポンプが稼動し、且つ前記第１送液ポンプが停止しているときは、前記第１弁および前記第３弁を閉じ、前記第２弁および前記第４弁を開いて、前記第２送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第２送液管から分岐させて前記第２導入管を通して前記第１送液管に導入し、前記第１送液ポンプを通過させて前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ前記第２排出管を介して排出することを特徴とする請求項１５または１７記載の送液方法。
【請求項１９】
前記送液手段は、前記第１送液管の、前記第１送液管と前記第２導入管との接続部より前記第１接続管側に設けられた、開閉可能な第５弁と、
前記第２送液管の、前記第２送液管と前記第１導入管との接続部より前記第１接続管側に設けられた、開閉可能な第６弁と、
前記第１送液管の、前記第１送液管と前記第１導入管との接続部より前記第２接続管側に設けられた、開閉可能な第７弁と、
前記第２送液管の、前記第２送液管と前記第２導入管との接続部より前記第２接続管側に設けられた、開閉可能な第８弁と、をさらに備え、
前記第１送液ポンプが稼動し、且つ前記第２送液ポンプが停止しているときに、前記第１弁、前記第３弁、前記第５弁、および前記第７弁を開き、前記第２弁、前記第４弁、前記第６弁、および前記第８弁を閉じて、前記第１送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第１送液管から分岐させて前記第１導入管を通して前記第２送液管に導入し、前記第２送液ポンプを通過させて前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ前記第１排出管を通して排出し、
前記第２送液ポンプが稼動し、且つ前記第１送液ポンプが停止しているときに、前記第１弁、前記第３弁、前記第５弁、および前記第７弁を閉じ、前記第２弁、前記第４弁、前記第６弁、および前記第８弁を開いて、前記第２送液管を通して前記第２接続管に送液する前記純水の一部を前記第２送液管から分岐させて前記第２導入管を通して前記第１送液管に導入し、前記第１送液ポンプを通過させて前記送液手段および前記純水使用装置の外部へ前記第２排出管を通して排出することを特徴とする請求項１８記載の送液方法。
【請求項２０】
前記第１送液ポンプの稼動状態、および前記第２送液ポンプの稼動状態の少なくとも一方の稼動状態に応じて、前記第１弁、前記第２弁、前記第３弁、および前記第４弁の開閉を変更することを特徴とする請求項１８または１９記載の送液方法。
【請求項２１】
前記第１送液ポンプの稼動状態、および前記第２送液ポンプの稼動状態の少なくとも一方の稼動状態に応じて、前記第１弁、前記第２弁、前記第３弁、前記第４弁、前記第５弁、前記第６弁、前記第７弁、および前記第８弁の開閉を変更することを特徴とする請求項１９記載の送液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純水使用装置へ純水を送液する送液手段および送液方法に関し、特に、超純水製造装置に設けられ、送液ポンプの故障時でも高水質の超純水を安定して製造することを可能とする送液手段および送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製品の洗浄などに用いられる超純水の製造装置として、前処理システム、一次純水システム、および二次純水システム（または「サブシステム」）を備えた超純水製造装置が用いられている。超純水製造装置では、工業用水などの原水を、凝集沈殿装置や濾過装置などを備えた前処理システムで処理した後、脱塩装置などを備えた一次純水システムで処理して一次純水を得、さらに、二次純水システムでこの一次純水から微量の不純物を除去して、比抵抗が１７．５〜１８ＭΩ・ｃｍ程度の超純水を製造する。
【０００３】
こうした超純水を製造する超純水製造装置では、一般に、前処理装置および一次純水システムで処理された一次純水を、貯留タンクに一時的に貯留した後、二次純水システムに送液する。二次純水システムは二次純水槽を備え、ここから送液ポンプによって、この二次純水槽内の液体を二次純水システムに供給し、超純水を製造する。ここでは、二次純水システムから送液した超純水の内、使用されなかった超純水は二次純水槽へ循環され、使用された超純水の量に応じた一次純水も同時に二次純水槽へ供給される。
【０００４】
このため、二次純水システムの送液ポンプが故障すると、超純水を使用するユースポイントへ超純水が供給できなくなる。超純水の供給が停止した場合、半導体製品などが製造できなくなることから、超純水製造装置には、通常使用する送液ポンプ（以下、「運転ポンプ」という）の故障時に動かす非常用送液ポンプとして、予備の送液ポンプ（以下、「待機ポンプ」という）が設けられることが常である。
【０００５】
これらの送液ポンプとしては、被処理液を高圧（例えば３〜５ｋｇ／ｃｍ２）で吐出するために高い強度を備えたものが求められ、強度に優れた金属製のものが多く用いられる。しかし、超純水製造装置に金属製の部材を用いると、金属製の部材の接液部分から金属イオンが溶出し、送液される純水が金属汚染される恐れがある。特に、運転ポンプの故障時に待機ポンプを稼動させた場合、待機ポンプに封入されていた純水（以下、「シール水」という）に溶出していた金属成分が二次純水システムなどに送り込まれ、金属汚染を招く。
【０００６】
金属成分は、有機物と並んで超純水水質悪化の主原因であり、近年の半導体製品の高集積化に伴って、超純水の金属濃度に関する要求は特に厳しくなっている。例えば、ＤＲＡＭ集積度が１６ＭＢの半導体製品製造用の超純水の場合、重金属イオン濃度は１０〜５０ｎｇ／Ｌ未満、６４ＭＢの半導体製品製造用では５ｎｇ／Ｌ未満、さらに２５６ＭＢの半導体製品製造用では１ｎｇ／Ｌ未満であることが求められている。
【０００７】
従来から、超純水製造装置の接液部分からの金属イオンの溶出を防止するために、超純水製造装置の構成部材、特に配管を合成樹脂などの非金属材料のものとすることが行われているが、近年、金属濃度に関する要求がより厳しくなっていることから、送液ポンプについても、金属イオンの溶出を防止した超純水製造装置が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
特許文献１に開示された超純水製造装置では、接液部分を合成樹脂などの非金属材料で構成した送液ポンプを用いる。特許文献１に開示された超純水製造装置によれば、送液ポンプから溶出する金属成分による二次純水システムの金属汚染を防止し、二次純水システムの負荷を低減し、また、二次純水システムで製造される超純水の金属濃度を低くすることができる。
【０００９】
しかし、接液部分が非金属材料で構成された送液ポンプは、構成が複雑であるため価格が高くなる。一方、接液部分も金属材料で構成されている送液ポンプ（以下、単に「金属製の送液ポンプ」という）は、構成が単純で安価に製造でき、強度も高く、高圧での液体供給ができるが、上述した通り、送液ポンプからの金属汚染の問題がある。このため、金属製の送液ポンプを用いた場合でも、純水が金属汚染されることを防止し、二次純水システムで製造される超純水の水質低下を低減することができる送液手段が求められている。
【特許文献１】特開２００３−１３６５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、運転ポンプの故障時に備えて待機ポンプを設けた送液手段において、これらのポンプからの金属イオンの溶出による純水の金属汚染を防止できる送液手段および送液方法を提供することを目的とする。本発明は、特に、接液部分も金属材料で構成された待機ポンプを稼動させた直後でも、純水使用装置に金属汚染された純水が送液されることを防ぐことができる送液手段および送液方法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】
本発明の超純水製造装置の送液手段は、運転ポンプを備えた第１送液管と、待機ポンプを備えた予備の第２送液管と、第１送液管を通じて二次純水システムなどの純水使用装置に供給される純水の一部を分岐させ、待機ポンプ内を通過させた後に送液手段の系外へこれを排出する第１排出機構とを備える。
【００１２】
本発明に係る送液手段の第１送液管と第２送液管とは並列に接続され、両送液管のどちらからでも、例えば、貯留タンクに貯留された純水を、二次純水システムなどの純水使用装置に供給できる。本発明においては、これら送液管のそれぞれに設けられた２台の送液ポンプのうち、片方（第１送液ポンプ）を稼動させて運転ポンプとし、他方（第２送液ポンプ）を停止させて待機ポンプとする。また、運転ポンプとした送液ポンプが設けられた方の送液管（第１送液管）を通じて、純水を貯留タンクなどから純水使用装置に供給するとともに、その純水の一部を、第１排出機構によって待機ポンプ（第２送液ポンプ）内を通過させて送液手段外へ排出する。
【００１３】
これにより、待機ポンプ内に充填されたシール水が待機ポンプ内に長時間滞留することを防止し、待機ポンプの接液部分から金属イオンが溶出してシール水に蓄積されることを防止する。このため、本発明によれば、待機ポンプを稼動させた際、金属成分が蓄積されたシール水が二次純水システムなどの純水使用装置に供給されることを防止でき、純水を使用して製造される超純水の水質低下を防止できる。
【００１４】
排出機構は、運転ポンプとした送液ポンプが設けられた送液管から、待機ポンプとした送液ポンプへ純水の一部を供給して排出できるよう、少なくとも１系統が設けられればよい。しかし、第２送液管から純水の一部を分岐させ、これを第１送液ポンプに通過させる第２排出機構をさらに設けると、第１送液ポンプ、および第２送液ポンプの両方を選択的に運転ポンプとすることができ、好ましい。すなわち、本明細書では、排出機構が１系統のみ設けられる場合に、運転ポンプとされる送液ポンプを第１送液ポンプと称するが、排出機構が２系統、設けられる場合、第１送液ポンプと第２送液ポンプとは、どちらを運転ポンプとすることもできる。
【００１５】
第１排出機構の具体的構成としては、第１送液管と第２送液ポンプとに接続され、第１送液管から純水の一部を分取して第２送液ポンプに供給する第１導入管と、第２送液ポンプに接続され、第２送液ポンプ内の液体を排出する第１排出管とを備えた構成が挙げられる。同様に、第２排出機構の具体的構成としては、第２送液管から被処理水の一部を分取して第１送液ポンプに供給する第２導入管と、第１送液ポンプ内の液体を排出する第２排出管とを備えた構成が挙げられる。第１導入管、第２導入管、第１排出管、および第２排出管には、それぞれ、開閉可能な第１弁、第２弁、第３弁、および第４弁を設けることが好ましい。
【００１６】
第１導入管および第２導入管は、それぞれ、第１送液管または第２送液管の上流側、下流側のどちら側に接続してもよい。しかし、第１送液管または第２送液管の下流側、すなわち第１送液ポンプまたは第２送液ポンプの出口側において、第１導入管および第２導入管を、第１送液管または第２送液管に接続すると、これら送液管に設けられた各送液ポンプの吐出力がそれぞれの導入管に付与されるため、好ましい。
【００１７】
第１導入管および第２導入管を、第２送液ポンプまたは第１送液ポンプと接続する場所は、それぞれの送液ポンプの入り口側とする。すなわち、導入管は、送液ポンプの入り口、または入り口に接続された入り口側の配管に接続する。
【００１８】
第１排出管および第２排出管は、それぞれ第２送液ポンプまたは第１送液ポンプの出口側に接続し、これら送液ポンプ内部の液体を排出できるようにする。例えば、第１排出管は、第２送液管の出口側で第２送液管と接続してもよく、あるいは、第２送液ポンプに直接接続してもよい。同様に、第２排出管は、第１送液管の出口側で第１送液管と接続してもよいが、第１送液ポンプに直接接続することもできる。
【００１９】
第１排出管および第２排出管は、各送液ポンプ本体と直接、接続することが好ましい。特に、各送液ポンプ内に封入されたシール水が各送液ポンプ内を循環する循環路に設けられたエア抜き用のフランジ部分（以下、「エア抜き口」とする）において、第１排出管および第２排出管を各送液ポンプと直接、接続することが好ましい。
【００２０】
送液ポンプのケーシング（本体）には、通常、エア抜き口が設けられており、このエア抜き口を排出管の接続部として使用することにより、送液ポンプの加工を不要とし、また、送液ポンプの稼動中にポンプ機能に障害を与える恐れを防止できる。さらに、送液ポンプ内を通過する純水による送液ポンプ内の洗浄効果も高めることができる。
【００２１】
また、送液ポンプの出口には通常、直径が５００〜１５００ｍｍ程度の大きさの大径管が接続されるのに対し、エア抜き口は通常、直径３〜１５ｍｍ程度であるため、運転ポンプが接続された送液管から分取され、流量の少ない洗浄・排出用の純水の流路となる小径管を接続し易い。
【００２２】
本発明に係る送液手段に用いられる送液ポンプは、送液ポンプを停止した状態で、ポンプ内部に液体を通過させることができるものであれば、特に制限なく使用できる。好ましくは、液漏れの恐れの少ない、キャンドポンプやグルドフォスポンプなどのシールレスポンプを用いる。
【００２３】
本発明の送液手段は、接液部が金属製の送液ポンプを用いた場合の金属汚染を低減するものであり、接液部も含めた全体が金属で構成された送液ポンプを使用することができる。しかし、接液部が非金属材料で構成されるなどして金属溶出対策が施された送液ポンプも当然に使用できる。
【００２４】
本発明に係る送液手段には、さらに、第１送液ポンプと第２送液ポンプとの稼動状態を検出する検出手段を設け、第１導出管、第２導出管、第１排出管、第２排出管にそれぞれ設けられた第１弁、第２弁、第３弁および第４弁を開閉する制御手段を設けることが好ましい。かかる手段の付加により、運転ポンプの異常発生を速やかに検出するとともに、異常発生に対応して、運転ポンプと待機ポンプを自動的に速やかに切り替えることができる。
【００２５】
なお、本発明に係る送液手段により、純水を送液する「純水使用装置」とは、純水を使用して超純水を製造する装置、および半導体製品、または医薬品などを製造する装置を意味する。純水使用装置の具体例としては、純水を被処理液として処理して超純水を製造する超純水製造装置の二次純水システムや、純水を洗浄用水として使用して半導体を製造する半導体洗浄装置などが挙げられる。
【００２６】
本発明に係る送液手段は、純水が貯留されたタンクから純水使用装置に純水を送出するものとしてもよく、送液中の純水を加圧するためのものとしてもよい。すなわち、本明細書において「送液ポンプ」は、タンク内の液体を送出する目的で設置されるポンプに限られず、配管途上に設置し、配管内を流れる液体を加圧する目的などで設置されるポンプ（いわゆる「ブースタポンプ」）を含むものとする。
【００２７】
また、本明細書において、本発明の送液手段で送液される「純水」とは、有機物、イオン成分、および溶存酸素などの不純物を含む原水から、これらの不純物が除去されて得られる高純度の水を意味する。具体的には、純水は、比抵抗１０ＭΩ・ｃｍ以上、金属濃度５μｇ／Ｌ以下程度の液体を指す。
【００２８】
本明細書においては、「純水」には、前処理装置および一次純水システムにより、不純物が除去された、比抵抗１０〜１７ＭΩ・ｃｍ程度、金属濃度５μｇ／Ｌ程度の純水（以下、特に「一次純水」という）、および、この一次純水がさらに二次純水システムにより処理され、比抵抗が１８〜１８．２ＭΩ・ｃｍ、金属濃度１０ｎｇ／Ｌ以下程度となるまで不純物が除去された純水（以下、特に「超純水」という）が含まれるものとする。また、原水の不純物を除去して製造した一次純水または超純水に、水素ガス、窒素ガス、オゾンガスまたは炭酸ガスなどを添加して、半導体の洗浄機能を高めた、いわゆる「機能性純水」も純水に含まれるものとする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、純水を二次純水システムなどの純水使用装置に送出する送液ポンプとして、構造が単純で安価な金属製の送液ポンプを用いた場合でも、送液ポンプから溶出する金属イオンによる純水の金属汚染を防止できる。特に、本発明によれば、運転ポンプに異常が発生して待機ポンプを稼動させた直後でも、超純水の製造を停止することなく、二次純水システムなどの純水使用装置の金属汚染を防止し、高水質の超純水を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、図面を用いて本発明について詳細に説明する。以下、同一部材には同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００３１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る超純水製造装置１の二次純水システム１０の模式図である。二次純水システム１０は、貯留タンク２、貯留タンク２内の純水を送出する送液手段３、および一次純水を被処理液として処理し、超純水を製造する純水使用装置である超純水製造ユニット４を備える。貯留タンク２内には、図示しない前処理システム、および一次純水システムにより処理された一次純水およびユースポイント９で使用されずに返送された超純水が貯留されている。
【００３２】
前処理システムは、凝集沈殿装置や濾過装置などを備え、工業用水などの原水に含まれる懸濁物質や有機物の一部を除去する。一次純水システムは、前処理システムから供給される液体（濾過水）中の不純物を除去して、比抵抗１０〜１７ＭΩ・ｃｍ、金属濃度が５μｇ／Ｌ以下程度の一次純水を製造するシステムであり、例えば、イオン交換脱塩装置、逆浸透膜装置、および脱気装置などで構成される。
【００３３】
超純水製造ユニット４は、これら前処理システムと一次純水システムを用いて製造される一次純水と、ユースポイント９で使用されずに返送された超純水との混合液を被処理液とし、一次純水に僅かに残存する有機物や金属、および超純水が返送される過程で配管などから溶出した有機物や金属などを除去するシステムを備えた装置である。超純水製造ユニット４は、脱塩装置、膜濾過装置、および酸化装置などを適宜、組み合わせて構成される。本実施形態の超純水製造装置１では、超純水製造ユニット４は、熱交換器５、紫外線酸化装置６、脱塩装置７、および限外膜濾過装置８で構成されている。なお、脱塩装置７は、非再生型のイオン交換樹脂を充填した塔で構成されている。
【００３４】
送液手段３は、第１送液ポンプＰ１を備えた第１送液管１１と、第２送液ポンプＰ２を備えた第２送液管１２とを含む。第１送液管１１と第２送液管１２の一端は、それぞれに備えられた送液ポンプＰ１、Ｐ２の入り口側で第１接続管３ａの一端と接続されている。また、第１送液管１１と第２送液管１２の他端は、送液ポンプＰ１、Ｐ２の出口側で第２接続管３ｂの一端と接続されている。第１接続管３ａの他端は、貯留タンク２と接続され、第２接続管３ｂの他端は超純水製造ユニット４の熱交換器５に接続されている。
【００３５】
第１送液管１１と第２送液管１２とは、並列に接続され、どちらも第１接続管３ａおよび第２接続管３ｂを介して、貯留タンク２および超純水製造ユニット４と接続され、貯留タンク２内の純水を超純水製造ユニット４に供給できる。これら第１送液管１１、第２送液管１２、第１接続管３ａ、および第２接続管３ｂは、超純水製造装置１の送液手段３を構成している。
【００３６】
第１送液管１１は、２本の配管１１ａ、１１ｂが第１送液ポンプＰ１を介して直列に接続されて構成されている。配管１１ａ、１１ｂには、開閉可能な弁Ｖ１、Ｖ３がそれぞれ、設けられている。
【００３７】
配管１１ａ（以下「第１吸引管１１ａ」という）の一端は、第１接続管３ａと接続され、他端は第１送液ポンプＰ１入り口に接続されている。一方、配管１１ｂ（以下「第１吐出管１１ｂ」という）の一端は、第１送液ポンプＰ１の出口と接続され、他端は第２接続管３ｂを介して超純水製造ユニット４と接続されている。
【００３８】
同様に、第２送液管１２も、２本の配管１２ａと１２ｂとが第２送液ポンプＰ２を介して直列に接続されて構成されている。配管１２ａ、１２ｂには、開閉可能な弁Ｖ２、Ｖ４がそれぞれ、設けられている。
【００３９】
配管１２ａ（以下「第２吸引管１２ａ」という）の一端は、第１接続管３ａと接続され、他端は第２送液ポンプＰ２入り口に接続されている。一方、配管１２ｂ（以下「第２吐出管１２ｂ」という）の一端は、第２送液ポンプＰ２の出口と接続され、他端は第２接続管３ｂを介して超純水製造ユニット４と接続されている。
【００４０】
送液手段３はまた、第１送液ポンプＰ１を運転ポンプとして稼動させる際に、第１送液管１１から純水の一部を、待機ポンプとして停止中の第２送液ポンプＰ２内を通過させ、その後に送液手段３外へ排出する第１排出機構３１を備える。また、本実施形態では、送液手段３はさらに、第２送液ポンプＰ２を運転ポンプとした場合に、第２送液管１２から純水の一部を分取して、停止中の第１送液ポンプＰ１内を通過させて送液手段３外へ排出する第２排出機構３２をも備える。
【００４１】
第１排出機構３１は、第１導入管３１ａ、および第１排出管３１ｂが第２送液ポンプＰ２を介して直列に接続されて構成されている。第１導入管３１ａの途中には第１弁Ｖ１１、第１排出管３１ｂの途中には第３弁Ｖ１３がそれぞれ設けられており、第１弁Ｖ１１および第３弁Ｖ１３はいずれも開閉可能である。第１導入管３１ａの一端は、第１送液ポンプＰ１出口側に接続された第１吐出管１１ｂに接続され、他端は第２送液ポンプＰ２入り口側に接続された第２吸引管１２ａに接続されている。
【００４２】
同様に、第２排出機構３２は、第２導入管３２ａ、および第２排出３２ｂが第１送液ポンプＰ１を介して直列に接続されて構成されている。第２導入管３２ａの途中には第２弁Ｖ１２、第２排出管３２ｂの途中には第４弁Ｖ１４がそれぞれ設けられており、第２弁Ｖ１２および第４弁Ｖ１４はいずれも開閉可能である。第２導入管３２ａの一端は、第１送液ポンプＰ１の出口側に接続された第２吐出管１２ｂに接続され、他端は第１送液ポンプＰ１入り口側に接続された第１吸引管１１ａと接続されている。
【００４３】
第１排出管３１ｂの一端は、第２送液ポンプＰ２のエア抜き口に接続され、他端はブロー管３０と接続されている。一方、第２排出管３２ｂの一端は、第１送液ポンプＰ１のエア抜き口に接続され、他端はブロー管３０と接続されている。なお、第１排出管３１ｂ、および第２排出管３２ｂは、それぞれ第２吐出管１２ｂまたは第１吐出管１１ｂと接続し、これらの吐出管１２ｂまたは１１ｂを介して、第２送液ポンプＰ２または第１送液ポンプＰ１と接続してもよい。
【００４４】
本実施形態では、第１排出管３１ｂは、第２送液ポンプＰ２内の液体をエア抜き口から抜き出して、ブロー管３０を介して送液手段３外へ排出する。同様に、第２排出管３２ｂは、第１送液ポンプＰ１内の液体をエア抜き口から抜き出して、ブロー管３０を介して送液手段３外へ排出する。
【００４５】
また、送液手段３は、第１送液ポンプＰ１および第２送液ポンプＰ２の稼動状態をそれぞれ検出する検出手段を備える。本実施形態では、検出手段は、第１吐出管１１ｂおよび第２吐出管１２ｂにそれぞれ設けられた、圧力センサ４１ａ、４１ｂ（これらを「検出手段４１」という）で構成されている。検出手段４１で検出された送液ポンプＰ１、Ｐ２の稼動状態は、電気信号として制御装置４０に送られる。
【００４６】
制御装置４０には、検出手段４１からの入力信号に応じて、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４を開閉する出力信号を送るシーケンサなどの演算処理機構（図示せず）が設けられている。
【００４７】
次に、上記の超純水製造装置１の運転例について説明する。本発明では、第１送液ポンプＰ１または第２送液ポンプＰ２のいずれか片方を運転ポンプとして稼動させ、他方は待機ポンプとして停止させた状態で純水を超純水製造ユニット４に供給して、超純水を製造する。以下、第１送液ポンプＰ１を運転ポンプとして稼動させ、第２送液ポンプＰ２を待機ポンプとして停止させた状態で純水を送液し、超純水を製造する場合について説明する。
【００４８】
まず、二次純水システム１０のメイン操作用のスイッチを入れ、第１送液ポンプＰ１を稼動させる。このとき、第２送液ポンプＰ２は停止したままとする。この場合の各管路に設けられた弁の開閉状態は、それぞれ、弁Ｖ１−開、弁Ｖ２−閉、弁Ｖ３−開、弁Ｖ４−閉、弁Ｖ１１−開、弁Ｖ１２−閉、弁Ｖ１３−開、弁Ｖ１４−閉とする。
【００４９】
これにより、貯留タンク２内の純水は、第１送液ポンプＰ１で吸引され、第１接続管３ａおよび第１吸引管１１ａを通って第１送液ポンプＰ１内に入り、第１送液ポンプＰ１出口から第１吐出管１１ｂに入り、第２接続管３ｂを通って超純水製造ユニット４に供給される。
【００５０】
第１送液ポンプＰ１から吐出された貯留タンク２内の純水の一部は、第１吐出管１１ｂから第１排出機構３１を構成する第１導入管３１ａに入る。第１導入管３１ａに入った純水の一部は、第２送液ポンプＰ２内を通った後、第２送液ポンプＰ２エア抜き口から第１排出管３１ｂに入り、ブロー管３０から送液手段３の系外へ排出される。なお、「送液手段３外へ排出する」とは、貯留タンク２、送液手段３および超純水製造ユニット４からなる二次純水システム１０系の外へ排出することを意味する。
【００５１】
第１送液管１１から超純水製造ユニット４に供給される純水の量は、１７〜１７００Ｌ／分程度で、一方、第１送液管１１から第１排出機構３１へ排出される液体の量は０．１〜１Ｌ／分程度とする。第１排出機構３１から送液手段３系外へ抜き出した液体は、工業用水や市水などに比べると不純物が極めて少ない高純度の水であり、一次純水システム前段に設けられた一次純水タンク、低純水タンク、あるいは濾過水タンクなどに戻して再利用できる。
【００５２】
このように、純水の一部を待機ポンプ（本運転例では第２送液ポンプＰ２）に供給して系外へ排出する排出機構を送液手段３に設けることにより、待機ポンプの立ち上げ時に超純水製造ユニット４が金属汚染されることを防止できるだけでなく、超純水を洗浄に使用する製品の金属汚染を防止できる。すなわち、待機ポンプ内に常時、少量の高純度の純水を通水しておくことにより、待機ポンプ内での液体の滞留を防止し、金属成分の含有量が増加したシール水の発生を防ぎ、これにより、超純水中の金属成分、特に鉄（Ｆｅ）の濃度上昇を防止する。
【００５３】
次に、運転ポンプとした第１送液ポンプＰ１の故障が生じた場合の運転方法について説明する。検出手段である圧力センサ４１ａにより、第１送液ポンプＰ１の異常が検出された場合、制御装置４０から弁の開閉を変更する出力信号を送る。制御装置４０からは同時に、第１送液ポンプＰ１および第２送液ポンプＰ２の稼動状態を変更する信号も送ることができる。
【００５４】
超純水製造装置１では、制御装置４０からの出力信号に応じ、待機ポンプとした第２送液ポンプＰ２を稼動させ、第２送液管１２を使用して、貯留タンク２から超純水製造ユニット４に貯留タンク２内の純水を供給する。このとき、本実施形態のように、第２排出機構３２を設けていれば、第１送液ポンプＰ１の復旧後も、引き続き第２送液ポンプＰ２を稼動させ、第２送液ポンプＰ２を運転ポンプとし、第１送液ポンプＰ１を待機ポンプとすることにより、超純水製造ユニット４および超純水での洗浄対象品のクリーン化を図ることができる。
【００５５】
第２送液ポンプＰ２を運転ポンプとする場合の弁の開閉状態は、弁Ｖ１−閉、弁Ｖ２−開、弁Ｖ３−閉、弁Ｖ４−開、弁Ｖ１１−閉、弁Ｖ１２−開、弁Ｖ１３−閉、弁Ｖ１４−開とする。このとき、貯留タンク２内の純水の大部分は、第１接続管３ａ、第２吸引管１２ａ、第２送液ポンプＰ２、第２吐出管１２ｂ、および第２接続管３ｂをこの順に通り、超純水製造ユニット４に供給される。
【００５６】
一方、貯留タンク２内の純水の一部は、第２送液管１２から第２排出機構３２に供給し、第２導入管３２ａ、第１送液ポンプＰ１、第２排出管３２ｂ、およびブロー管３０をこの順で通過させて系外へ排出する。これにより、第１送液ポンプＰ１停止中に、第１送液ポンプＰ１内での液体が滞留することを防止し、超純水製造ユニット４およびユースポイント９での洗浄対象品の金属汚染を防ぐ。
【００５７】
このように、本発明によれば、送液手段に運転ポンプと待機ポンプとを設けることにより、運転ポンプの故障時に二次純水システムが停止することを防止できる。また、排出機構を設けることにより、待機ポンプの運転の開始に伴い、待機ポンプ内に滞留したシール水による二次純水システムおよびユースポイントで超純水を用いて洗浄される製品の金属汚染が防止できる。
【００５８】
本発明では、運転ポンプの故障時に、待機ポンプ内にシールされていたシール水を排出する工程を設けることなく、待機ポンプの使用を開始できるため、運転ポンプ故障時でも二次純水システムへの送液を停止する必要がない。このため、二次純水システムで高水質の超純水を安定して製造できる。さらに、排出機構を２系統、設けた場合は、待機ポンプと運転ポンプとを適宜変更できるため、二次純水システムおよび超純水での洗浄対象品のクリーン化を図ることができる。
【００５９】
本発明の送液手段は、二次純水システムで製造された超純水を半導体洗浄装置へ送液する送液手段としてもよく、この例に二次純水システム内に別途設置されたブースタポンプも含まれる。また、送液手段は、二次純水システムを介さずに一次純水を直接、半導体洗浄装置などに送液するための送液手段としてもよい。
【００６０】
図２は、本発明の第２実施形態を示し、前処理装置（図示せず）、一次純水システム（図示せず）、および二次純水システムで製造された超純水を、超純水貯留タンク２２に一次的に貯留し、複数の半導体洗浄装置２４へ送液する、いわゆるセントラル方式の超純水製造装置２１の模式図である。超純水製造装置２１は、図１に示す二次純水システム１０で製造された超純水を貯留する超純水貯留タンク２２、および図１の二次純水システム１０に設けられている送液手段３と同じ構成の送液手段を備えている。
【００６１】
この超純水製造装置２１では、送液手段により送液される純水は超純水であり、送液手段の前方には、純水使用装置として３つの半導体洗浄装置２４ａ、２４ｂ、および２４ｃが設けられている。超純水貯留タンク２２と各半導体洗浄装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃの間には、送液手段３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ１つずつ、合計３つ、設けられている。送液手段３ａ、３ｂ、３ｃの構成はいずれも、第１実施形態の超純水製造装置１の送液手段３と同一である。
【００６２】
上記第２実施形態の超純水製造装置２１では、前処理装置、一次純水システム、および二次純水システム１０で不純物を除去して得た超純水を、超純水タンク２２に貯留し、本発明に係る送液手段３ａ、３ｂ、３ｃにより、半導体洗浄装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃのそれぞれに送液する。
【００６３】
この超純水製造装置２１によれば、１ヶ所で製造された超純水を、複数の超純水製造装置である半導体洗浄装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃに安定して送液できる。なお、送液手段３ａ、３ｂ、３ｃと半導体洗浄装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃとの間には、必要に応じて限外濾過膜などを備えた膜分離装置（図示せず）などを設けてもよい。また、半導体洗浄装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃには、未使用の超純水を超純水貯留タンク２２や貯留タンク２などに返送する返送配管（図示せず）を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、ＬＳＩやウェハなどの半導体製品の製造や、医薬品製造などに用いられる超純水製造装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明第１実施形態に係る送液手段を備えた超純水製造装置模式図である。
【図２】本発明第２実施形態に係る送液手段を備えた超純水製造装置模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      超純水製造装置
２      貯留タンク
３      送液手段
４      超純水製造ユニット
１０    二次純水システム
１１    第１送液管
１２    第２送液管
Ｐ１    第１送液ポンプ
Ｐ２    第２送液ポンプ
３１    第１排出機構
３２    第２排出機構
【図１】
0004736339.tif 000002
【図２】
0004736339.tif 000003