(57)【要約】【課題】  極く簡単な装置や操作により、ウォータハンマーを生ずることなしに、しかも短時間内に、流体通路を急開放できるようにする。【解決手段】  流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブとアクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとからウォータハンマーレス開放装置を構成する。【選択図】      図１１
2005208712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を開放し、流体を下流側の流体通路へ供給する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を開弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全開状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を開放することを特徴とする流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項２】
バルブを常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブ又はバルブの作動時にバルブ内容積が変化しない定容積・常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブとした請求項１に記載の流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項３】
設定値に短時間保持する時間を１秒以内とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ開放前の圧力値の１０％以内とするようにした請求項１に記載のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項４】
バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、バルブ上流側配管路に着脱自在に固定した振動センサーと、バルブ開閉指令信号が入力されると共に、そのデータ記憶部に予かじめ記憶された制御信号Ｓｃによりアクチエータへ入力するアクチエータ作動圧Ｐａを制御する電空変換制御装置と、前記振動センサーからの振動検出信号Ｐｒとアクチエータへ供給するステップ圧力設定信号Ｐｓとステップ圧力の保持時間設定信号Ｔｓと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが入力されると共に前記振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとの比較を行ない、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを修正する比較演算回路を備え、前記保持時間設定信号Ｔｓ及び修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓから成る制御信号Ｓｃを前記電空変換制御装置のデータ記憶部へ出力する演算制御装置とから構成したことを特徴とする流体通路のウォータハンマーレス開放装置。
【請求項５】
演算制御装置を、ステップ圧力設定回路と保持時間設定回路と許容上限振動圧力設定回路と振動圧検出回路と比較演算回路とから構成すると共に、アクチエータ作動圧をステップ変化させた直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓをより閉弁方向となるように、また、アクチエータ作動圧を中間のステップ作動圧から最大とした直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓをより開弁方向となるように夫々修正する構成とした請求項４に記載の流体通路のウォータハンマーレス開放装置。
【請求項６】
電空変換制御装置を、演算制御装置からの制御信号Ｓｃを記憶するデータ記憶部と信号変換部と電空変換部とから構成すると共に、データ記憶部に予かじめ記憶されたウォータハンマーを生じないときの制御信号Ｓｃ′に基づいて信号変換部からアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅを出力し且つ電空変換部からアクチエータ作動圧Ｐａを出力する構成とした請求項４に記載の流体通路のウォータハンマーレス開放装置。
【請求項７】
流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブと、アクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとから構成した流体通路のウォータハンマーレス開放装置。
【請求項８】
流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により開放するようにした流体通路の開放方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の上昇又は下降による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを開放するようにしたことを特徴とする流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項９】
流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により開放するようにした流体通路の開放方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の下降又は上昇による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを開放するようにしたことを特徴とする流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項１０】
振動発生がほぼ零となる２段階状の作動圧Ｐａを出力させるときの制御信号Ｓｃのデータを電空変換装置の記憶装置へ入力したあと、振動センサ及びチューニングボックスを取り外しするようにした請求項８又は請求項９に記載の流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項１１】
振動センサをアクチエータ作動式バルブの設置位置から１０００ｍｍ以内の上流側位置に設けるようにした請求項８又は請求項９に記載の流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項１２】
２段階状の作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔを１秒より小さく設定するようにした請求項８又は請求項９に記載の流体通路のウォータハンマーレス開放方法。
【請求項１３】
管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を開放し、流体を下流側の流体通路へ供給する方法に於いて、流体を薬液とし、まず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を開弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全開状態にすることにより、バルブ開放時にウォーターハンマーを起生しないようにした薬液供給方法。
【請求項１４】
設定値に短時間保持する時間を１秒以内とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ開放前の圧力値の１０％以内とするようにした請求項１３に記載の薬液供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路の急開放時に於けるウォータハンマーの発生を完全に防止できるようにウォータハンマー防止システムの改良に関するものであり、流体圧力の大小に拘わらずに流体通路を、その上流側流体通路にウォータハンマーを生ずることなしに迅速且つ確実に開放できるようにした流体通路の開放方法及びこれを用いた薬液供給方法並びにウォータハンマーレス開放装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水等の液体が流通する通路を急激に閉鎖すると、閉鎖箇所より上流側の通路内圧が振動的に上昇する所謂ウォータハンマーが起生することは、広く知られた事象であり、当該ウォータハンマーが生ずると、上流側通路の内圧が上昇し、これに接続されている機器・装置類が破損する等の様々な不都合が起生する。
【０００３】
そのため、ウォータハンマーの発生を防止する方策については従前から各種の技術が開発されている。
しかし、何れの技術も基本的には（１）流体通路の閉鎖時間を長目に設定するか、或いは（２）通路内に発生した振動圧力をバイパス通路を開放して外部へ逃がしたり、別途に設けたアキュムレータ内へ吸収すると云うものであり、前者の方法では流体通路の閉鎖に時間が掛かって急閉鎖の要請に対応することができず、また後者では、付帯設備費が高騰する問題がある。
【０００４】
また、上記ウォータハンマーに係る問題は、これ迄比較的大流量の流体を取り扱う産業分野で主に問題とされて来たが、近年では、小流量の流体を取り扱う分野、例えば半導体製造に於けるウエーハ洗浄装置の分野や薬品製造の分野等に於いても、設備の保全や製品品質の向上、更にはスループットの向上の点から、供給流体の急閉鎖時に於けるウォータハンマーの発生の防止が強く要請されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９０２３５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６０２号公報
【特許文献３】特開２００２−２９５７０５号公報
【０００６】
一方、本願発明者等は先きに、従前のウォータハンマーの発生防止技術に於ける上述の如き問題、即ち（１）流体通路の遮断時間を若干長目に設定することを基本とする方策では、急性の要請に十分に対応することが出来ないこと、及び（２）振動圧力を吸収又は逃がすことを基本とする方策では、附帯設備費が高騰すること等の問題を解決し、安価でしかも迅速且つ確実に流体通路をウォータハンマーレスで急閉鎖できるようにした技術を開発し、これを公開している。
即ち、当該技術は、流体通路に介設した弁の閉鎖を多段階動作で行なうことにより、ウォータハンマーを生ずることなしに、しかも極短時間（例えば１０００ｍｓｅｃ以内）でもって流体通路を急閉鎖するものであり、また、当該技術は、流体通路のウォータハンマーレス閉鎖が可能なバルブの閉鎖条件をバルブの閉鎖テストを現実に行なうことによって予かじめ求めておき、当該閉鎖条件を記憶せしめた電空変換装置によってバルブ本体のアクチエータを作動させることにより、迅速且つ確実に流体通路のウォータハンマーレス閉鎖を可能とするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、本願発明者等が先きに開発をした流体通路のウォータハンマーレス閉鎖技術は、流体通路を迅速且つ確実にウォータハンマーレスを生ずることなく急閉鎖することができ、優れた実用的効用を奏するものである。
しかし近年、半導体製造装置や化学・薬品産業の分野に於いては、流体通路の急閉鎖時だけでなしに、流体通路の急開放時にもウォータハンマーの発生を確実に防止することが、強く要請されるようになって来ており、従前の流体通路の急閉鎖時のウォータハンマーレス対応のみでは、十分な対応が出来ないと云う問題がある。何故なら、流体通路の開放時にウォータハンマーが発生すると、流体通路内へパーティクルが移行する等の様々な不都合が生ずるからである。
また、半導体洗浄装置等の枚葉化に伴い、液体供給システムの品質向上のみならず、スループット向上のために各プロセスの時間短縮も課題となっている。枚葉化に伴い開閉頻度が増加するバルブの場合では、安定した開閉つまりはウォーターハンマーを生じないことが要求され、液体供給システムとしては、プロセス時の圧力変動を生じさせないことが強く求められる。
【０００８】
本願発明は、半導体製造装置や洗浄装置等に於ける上述の如き問題の解決をその目的とするものであり、流体供給通路をウォータハンマーレスの状態下で確実に急開放することができるようにした、流体通路のウォータハンマーレス開放方法及びこれを用いた液体供給方法並びにウォータハンマーレス開放装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者等は、通路を閉鎖している弁の弁体を全開位置より手前の所定の位置まで急速移動させ、短時間経過後に弁体を全開位置へ移動させるようにした多段階方式による弁の開放方法を着想すると共に、当該開放方法を用いて数多くのウォータハンマーの発生機構の解析試験を行なった。また、本願発明者等は前記試験の結果から、弁の開放に於いて、開弁時の第１段階の弁体停止位置を特定の範囲内の位置とすることにより、ウォータハンマーの発生を防止できることを知得した。
【００１０】
本願発明は上記知見を基にして創作されたものであり、請求項１の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を開放する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を開弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全開状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を開放することを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、バルブを常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブ又はバルブの作動時にバルブ内容積が変化しない定容積・常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブとしたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、設定値に短時間保持する時間を１秒以内とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ閉鎖前の圧力値の１０％以内とするようにしたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、バルブ上流側配管路に着脱自在に固定した振動センサーと、バルブ開閉指令信号が入力されると共に、そのデータ記憶部に予かじめ記憶された制御信号Ｓｃによりアクチエータへ入力するアクチエータ作動圧Ｐａを制御する電空変換制御装置と、前記振動センサーからの振動検出信号Ｐｒとアクチエータへ供給するステップ圧力設定信号Ｐｓとステップ圧力の保持時間設定信号Ｔｓと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが入力されると共に前記振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとの比較を行ない、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを修正する比較演算回路を備え、前記保持時間設定信号Ｔｓ及び修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓから成る制御信号Ｓｃを前記電空変換制御装置のデータ記憶部へ出力する演算制御装置とを発明の基本構成とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の発明に於いて演算制御装置を、ステップ圧力設定回路と保持時間設定回路と許容上限振動圧力設定回路と振動圧検出回路と比較演算回路とから構成すると共に、アクチエータ作動圧をステップ変化させた直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを上昇する方向に、また、アクチエータ作動圧を中間のステップ作動圧から零とした直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを下降させる方向に夫々修正する構成としたものである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４の発明に於いて電空変換制御装置を、演算制御装置からの制御信号Ｓｃを記憶するデータ記憶部と信号変換部と電空変換部とから構成すると共に、データ記憶部に予かじめ記憶されたウォータハンマーを生じないときの制御信号Ｓｃ′に基づいて信号変換部からアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅを出力し且つ電空変換部からアクチエータ作動圧Ｐａを出力する構成としたものである。
【００１６】
請求項７の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブと、アクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとを発明の基本構成とするものである。
【００１７】
請求項８の発明は流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により開放するようにした流体通路の開放方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の上昇又は下降による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを開放するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１８】
請求項９の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により開放するようにした流体通路の開放方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の下降又は上昇による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを開放するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９の発明に於いて、振動発生がほぼ零となる２段階状の作動圧Ｐａを出力させるときの制御信号Ｓｃのデータを電空変換装置の記憶装置へ入力したあと、振動センサ及びチューニングボックスを取り外しするようにしたものである。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項８又は請求項９の発明に於いて、振動センサをアクチエータ作動式バルブの設置位置から１０００ｍｍ以内の上流側位置に設けるようにしたものである。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項８又は請求項９の発明に於いて、２段階状の作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔを１秒より小さく設定するようにしたものである。
【００２２】
請求項１３の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を開放し、流体を下流側の流体通路へ供給する方法に於いて、流体を薬液とし、まず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を開弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全開状態にすることにより、バルブ開放時にウォーターハンマーを起生しないようにしたものである。
【００２３】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明に於いて、設定値に短時間保持する時間を１秒以内とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ開放前の圧力値の１０％以内とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願方法発明に於いては、流体圧力が一定の場合には、アクチエータへの駆動力を設定値に保持することにより、最初の開弁作動で弁体の移動を所定位置に一旦短時間停止させ、その後弁体を全開位置へ移行させるようにした開放方法により弁を開放するようにしているため、前記駆動力の設定値を適宜の範囲の値とすることにより、極く短時間（例えば３００〜１０００ｍｓｅｃ）内に、しかもウォータハンマーを生ずることなしに流体通路を急開放することができる。
【００２５】
また、本願発明のウォータハンマーレス開放装置に於いては、配管路Ｌ1 に振動センサ１８を着脱自在に取り付け、振動センサ１８により検出した振動検出信号Ｐｒを演算制御装置１６へフィードバックさせ、電空変換制御装置１７を介してバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加するアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより、ウォータハンマーレス弁開放を達成する構成としている。
その結果、バルブ本体１０にストローク位置検出装置を設けなくても、或いは、配管路Ｌ1 に圧力検出器を介設しなくてもウォータハンマーレス弁開放が達成できると共に、対象とする配管路Ｌ1 について最適のウォータハンマーレス弁開放の条件（即ち、アクチエータ作動圧Ｐａの制御条件）が求まれば、振動センサ１８や演算制御装置１６を取り外して他の配管路へ適用することが可能となり、経済的にも極めて有利となる。
【００２６】
更に、本発明の流体通路のウォータハンマーレス開放装置に於いては、実作動状態下の配管路のバルブ本体１０の近傍に振動センサ１８を設けると共に、電空変換装置２０から所定の２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加することによりバルブ本体１０を現実に開閉作動させ、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の最適値をバルブ本体１０の実作動によって選定し、且つ選定したアクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０の記憶装置へ記憶させるようにしている。
その結果、電空変換装置２０からのアクチエータ作動圧Ｐａによりバルブ本体１０をより確実且つ迅速に、流体通路にウォータハンマーを生ずることなしに急開放することが可能となる。
【００２７】
加えて、前記２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）も、５〜６回のバルブ本体１０の実作動によって簡単に完了することが出来、しかも、適宜の大きさのステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータ１１へ加えることにより、第１回目のバルブ本体１０の実閉鎖時の圧力振動の振幅値もより低い値に押えることができ、配管路に大きな悪影響を加えることなしに、前記アクチエータ作動圧Ｐａの最適値を予かじめ正確に求めることが出来る。
【００２８】
そのうえ、パソコンを活用することにより、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）を極く簡単に、しかも迅速に行なうことが出来るだけでなく、ウォータハンマーレス開放装置をより安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
先ず、本願発明者等は、半導体製造装置の液体供給系に於けるウォータハンマーの発生状況を調査するため、空気圧作動ダイヤフラム弁を用いて流体流通路を全閉から全開に切換えした場合の流路の圧力変動を観察した。
図１は、上記調査に用いた試験装置の回路構成図であり、図１に於いて１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープである。
【００３０】
前記水タンク１は約３０ｌの容量を有する密閉構造型であり、その内部には約２５ｌの流体（２５℃の水）が貯留されている。
また、水タンク１は加圧源２からのＮ2 により１００〜３００ＫＰａＧの範囲で調整自在に加圧されている。
【００３１】
前記圧力センサ３は、弁４の上流の水圧を高感度で検出可能なセンサーであり、本試験装置に於いては拡散半導体方式の圧力センサーを使用している。
【００３２】
前記弁４としては、ダイヤフラム式空圧弁を使用しており、その仕様は流体入口圧力０．１ＭＰａ、流体出口圧力０．３ＭＰａ、流体温度１０〜１００℃、ＣＶ値０．２７、操作空気圧０．３〜０．６ＭＰａ、接液部の材質（バルブボディＰＴＦＥ、ダイヤフラムＰＴＦＥ）、通路内径４ｍｍである。
即ち、当該弁４はノーマルクローズ型の合成樹脂ダイヤフラムを弁体とする空気作動式ダイヤフラム弁であり、スプリング（図示省略）の弾性力によりダイヤフラム弁体が常時弁座へ当座し、閉弁状態に保持される。又、作動用空気圧の供給によりアクチェータ４ａが作動し、ダイヤフラム弁体が弁座から離座することにより開弁状態に保持される。
従って、当該ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を開弁するには、アクチエータ４ａへ開弁のために作動空気圧を供給する。
尚、本願発明に於いては、上記ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁に替えてノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用してもよいことは勿論であり、この場合には、アクチエータ４ａへ供給する作動空気圧を上昇させることにより、弁が閉鎖状態に保持されることになる。
【００３３】
前記電空変換装置５は、弁開度を指示する入力信号に対応した駆動圧力（空気圧）を弁４のアクチエータ４ａへ供給するためのものであり、本試験装置に於いては図２に示す如き構成の電空変換装置５を使用している。
即ち、入力信号Ｉが制御回路Ａへ入力されると、給気用電磁弁Ｂが開になり、供給圧力Ｃの一部が給気用電磁弁Ｂを通して出力圧力Ｐａとなり弁４のアクチエータ４ａへ供給される。
この出力圧力Ｐａは圧力センサＥを介して制御回路Ａへフィードバックされ、入力信号Ｉに対応する出力圧力Ｐａになるまで、訂正動作が行なわれる。尚、図２に於いて、Ｆは排気用電磁弁、Ｇは排気、Ｈは電源、Ｊは入力信号Ｉに対応する出力信号であり、当該出力信号Ｊ（即ち、入力信号Ｉ）が後述するストレージオシロスコープ８へ入力電圧として入力される。
【００３４】
図３は、前記電空変換装置５の入力信号Ｉ値（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａの関係を示す線図であり、入力電圧５Ｖ（作動用空気圧Ｐ＝約５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）で弁４は全開状態に保持されることになる。
【００３５】
前記弁作動用空気源６にはコンプレッサーが使用されており、所定圧の空気が供給される。また、前記信号発生器７は電空変換装置５等への入力信号Ｉ等を生成するものであり、所望の電圧出力が入力信号Ｉとして電空変換装置５へ出力される。
更に、前記ストレージオシロスコープ８は、圧力センサー３からの上流側管路Ｌ1 内の検出圧力信号Ｐ1 （電圧Ｖ）や電空変換装置５への入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）が入力され、管路Ｌ1 の圧力Ｐ1 の変動や入力信号（入力電圧Ｖ）Ｉの変動等が観測・記録される。  尚、本試験装置に於いては、ストレージオシロスコープ８を利用しており、時間軸の読み取りは５００ｍｓｅｃ／１目盛である。
【００３６】
図１を参照して、先ず、水タンク１内の圧力ＰT を０．１７２ＭＰａ・Ｇの一定圧力に保持し、アクチエータ４ａへ０．４９０ＭＰａ・Ｇの空気圧Ｐａを供給して弁４を全閉状態から全開状態にした。尚、この時の弁４と水タンク１間の配管路Ｌ1 の内径は４．０ｍｍ、長さは約１．０ｍ、水の流量はＱ＝約３．４５ｌ／ｍｉｎであった。図４は、弁４のアクチエータ４ａへの供給空気圧Ｐａ及び上流側管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 の変化をストレージオシロスコープ８により観測したものである。
上記図４の（ａ）からも明らかなように、０（全閉）→０．４９０ＭＰａ・Ｇ（全開）の過程を経て弁４を全開にした場合には、図４の（ａ）のように最大約１２Ｖの振幅の振動出力の変動が表われた。
【００３７】
これに対して、供給圧力Ｐａを０→０．２９→０．４９０（図４−（ｂ））と変化させた場合には管路振動に殆んど変動が生じず、ウォータハンマーの発生が完全に防止されることが判る。
【００３８】
即ち、管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が一定の場合には、（１）全閉状態からある一定の開弁度まで瞬時に急開し、その後短時間を置いて全開状態にすることにより、約５００〜１０００ｍｓｅｃの間にウォータハンマーを発生することなしに流体通路を開放できること、及び（２）前記最初の弁体の停止位置、即ち弁開度が一定値よりも大きくても、或いは小さくても、ウォータハンマーの発生を防止することができないことが判る。
【００３９】
尚、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ステップ圧力ＳＰを０．２４５ＭＰａ・Ｇ、０．２５５ＭＰａ・Ｇ及び０．２７４ＭＰａ・Ｇと変化させた場合の弁４の上流側配管Ｌ1 内の圧力変動を示すものであり、アクチェータ圧力Ｐａは０→０．２４５→０．４９ＭＰａ・Ｇの状態で変化させ、１０００ｍｓｅｃで弁４を全開放するようにした場合のものである。
また、図６は、前記図５の（ｃ）の拡大したものであり、アクチェータ圧力Ｐａを０→０．２９４→０．４９０ＭＰａ・Ｇの順で、約１０００ｍｓｅｃ間で上昇させて弁４を２段階操作で全開させることにより、上流側配管Ｌ1 の振動を略零にすることが可能なことが判る。
【００４０】
図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、タンク内圧を０．０９８、０．１９６、０．２９４ＭＰａ・Ｇとした場合の、ステップ圧力ＳＰと上流側配管Ｌ1 内の振動圧力の関係を調査したものであり、夫々の場合に、振動圧力が最小となるステップ圧力ＳＰが存在することが判る。尚、ステップ圧力ＳＰの保持時間は１０００ｍｓｅｃとしている。
【００４１】
図８は、前記図７の試験に於けるアクチェータ４ａへの供給圧力Ｐａの説明図であり、ステップ圧力ＳＰと一段目（Ａ点）及び二段目（Ｂ点）の位置関係を示すものである。
【００４２】
図９及び図１０は、本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第１実施例の基本構成を示すものであり、既設の上流側配管Ｌ1 へ圧力検出器Ｐｃを取り付けたり、或いはバルブ本体１０へバルブストローク検出器（位置検出器）を取り付けすることが困難な場合に、主として利用されるものである。
【００４３】
図９及び図１０を参照して、当該ウォータハンマーレス閉鎖装置は、バルブ本体１０と、アクチエータ１１と、電空変換制御装置１７と、アクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え及び切換後の圧力保持時間Ｔｓ等を制御可能とした演算制御装置１６と、上流側配管路Ｌ1 に着脱自在に固定した振動センサー１８とを組み合せ、弁本体１０のアクチエータ１１に加えるアクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え（図１０（ａ）の０からＰｓへの切換（ステップ圧力Ｐｓ）やステップ圧力Ｐｓの保持時間Ｔｓを適宜に選定して、ウォータハンマーレス閉鎖を可能とする弁本体１０の閉鎖条件を予かじめ設定記憶しておくことを可能としたものである。
【００４４】
即ち、図９及び図１０に於いて、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサー、６は弁駆動用ガス源、１０はバルブ本体、１１はアクチエータであり、弁駆動用ガス源６からの駆動圧Ｐａｏ（本実施例の場合約０．６ＭＰａ）が電空変換制御装置１７によって図１６（ａ）の如き状態のステップ状の作動圧力Ｐａに変換され、アクチエータ１１へ印加されることになる。
【００４５】
尚、アクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａやその保持時間Ｔｓは、後述するような方法によって、予かじめバルブ上流側配管路Ｌ1 毎に弁本体１０の閉鎖作動試験によって求められた演算制御装置１６からの制御信号Ｓｃによって制御されており、当該振動センサー１８及び演算制御装置１６は、弁本体１０の開放作動試験による前記制御信号Ｓｃの選定が完了すれば、上流側配管路Ｌ1 から取り外しされることになる。
【００４６】
即ち、前記演算制御装置１６にはステップ圧力設定Ｐｓの設定回路１６ａ、圧力保持時間設定信号の設定回路１６ｂ、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍの設定回路１６ｃ、管路の振動圧検出回路１６ｄ及び比較演算回路１６ｅ等が設けられており、振動センサー１８により検出した弁本体１０の閉鎖時の内圧Ｐ1 の変動による振動検出信号Ｐｒと、ステップ圧力設定信号Ｐｓと、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓと、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが夫々入力されている。
【００４７】
そして、前記比較演算回路１６ｅでは振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、両者の間に差異がある場合には、後述するようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、当該修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓと保持時間設定信号Ｔｓとを含む制御信号とそが電空変換制御装置１７のデータ記憶部１７ａへ出力されて行く。
【００４８】
また、前記電空変換制御装置１７には、データ記憶部１７ａと信号変換部１７ｂ（信号発生器７）と、電空変換部１７ｃ（電空変換装置５）等が設けられており、信号変換部１７ｂからのアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃが電空変換部１７ｃへ入力されることにより、アクチエータ１１へ供給するアクチエータ作動圧Ｐａが、図１０の（ａ）のように段階的に切換え変換される。
尚、当該電空変換制御装置１７へは、バルブ開閉指令信号Ｓ及びバルブ本体１０の作動状況（ＮＯ又はＮＣ）に対応するための切換信号Ｓｏが入力されている。
【００４９】
図１０を参照して、先ず配管路Ｌ1 に振動センサー１８を固定する。次に、演算制御装置１６へ適宜のステップ圧力設定信号Ｐｓ、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ及び許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを入力すると共に、電空変換制御装置１７のバルブ本体切換信号Ｓｏ及びアクチエータ作動用流体供給圧Ｐａｏを適宜に設定する。
【００５０】
その後、バルブ開閉指令信号Ｓを入力して、弁本体１０のアクチエータ１１に例えば図１０の（ａ）の如き形態のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する。
今、時刻ｔ1 に於いて、アクチエータ作動圧ＰａをＰａ０からＰｓまで上昇させると、弁本体１０の流体通路は中間位置まで開放され、更に設定保持時間Ｔｓが経過した時刻ｔ2 に於いて、アクチエータ作動圧ＰｓがＰａｍａｘにされることにより、弁本体１０は全開状態となる。
【００５１】
この間に、ウォータハンマーの発生により配管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が変化すると、その変化の状態は振動センサー１８により検出され、振動検出信号Ｐｒは演算制御装置１６へ入力される。
演算制御装置１６では、検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）に於いては振動を発生しないか又は振動の大きさが許容値内であるが、Ａ2 の位置（時刻ｔ2 ）に於いて振動が許容値Ｐｒｍを越える場合には、アクチエータ作動圧Ｐｓを少し上昇させるようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、この修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持時間設定信号Ｔｓが制御信号Ｓｃとして演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の開放作動試験が行なわれる。
【００５２】
また、逆に、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）で発生した振動が許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越える場合には、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを少し下降させる方向に設定信号Ｐｓが修正され、演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ制御信号Ｓｃとして出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の閉鎖作動試験が行なわれる。
【００５３】
上記００４６及び００４９に記載の如き作動試験を繰り返すことにより、振動センサー１８を設けた配管路Ｌ1 のウォータハンマーレス開放に必要なアクチエータ１１の中間作動圧力Ｐｓ（ステップ圧力設定信号Ｐｓ）が所定のステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ（バルブ開放時間Ｔｓ）について選定されることになり、この選定されたウォータハンマーを起さない最適のステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持設定時間Ｔｓを与える制御信号Ｓｃが、電空変換制御装置１７のデータ記憶部１７ａに記憶され、以後の管路Ｌ1 の開放は、この記憶された制御信号Ｓｃに基づいてアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより行なわれる。
【００５４】
尚、上記図９及び図１０の実施例に於いては、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に切換え制御するようにしているが、必要な場合には３段階や４段階の切換としてもよいことは勿論である。
また、ステップ保持時間設定信号Ｔｓは通常０．５〜１秒の間に設定され、当該時間Ｔｓが短かくなるにつれて、ウォータハンマーレス開放の条件を見出すことが困難になることは勿論である。
【００５５】
図１１は、本発明に係る流体通路開放方法とこれに用いるウォータハンマーレス開放装置の第２実施例を示すものである。
図１１に於いて、Ｌ1 は配管路、１０はバルブ本体、１１はエアーアクチエータ、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置であり、ウォータハンマーレス開放装置としての基本的な構成は、図９に示した第１実施例の場合とほぼ同じである。
【００５６】
前記チューニングボックス１９は、バルブ本体１０の上流側に取付けした振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒがフィードバック信号として入力され、当該フィードバック信号Ｐｒからウォータハンマーの発生を検出すると共に、電空変換装置２０へアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃを出力することにより、エアーアクチエータ１１へ供給する２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを最適化するものである。具体的には、後述するように図１６のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさ及びステップ作動圧保持時間ｔの最適値を演算し、当該アクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０からアクチエータ１１へ出力させるための制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ出力する。
【００５７】
また、当該チューニングボックス１９には、バルブ本体１０のエアーアクチエータ１１の作動型式（Ｎ．Ｏ．又はＮ．Ｃ．）に対応して制御信号Ｓｃを切換えするための切替えスイッチが設けられている。
【００５８】
図１２は、チューニングボックス１９の主要部を形成するパソコンの画面表示の一例を示すものであり、バルブ本体１０の開閉状態、エアーアクチエータ１１へのアクチエータ作動圧Ｐａ、配管路Ｌの振動状況、ステップ作動圧Ｐｓ′及び配管振動値、オートチューニングの条件設定、マニアル開閉の条件設定、バルブ本体１０の作動型式等の画面表示が可能な構成になっている。
【００５９】
前記電空変換装置２０は、信号変換器と電空変換器とを組み合わせたものであり、図１３に示す如く給気用電磁弁Ｂ、排気用電磁弁Ｆ、圧力センサＥ、制御回路Ａ等から構成されており、基本的には図２の（ａ）及び（ｂ）に示したものとほぼ同じ構成を有している。
【００６０】
即ち、給気電磁弁Ｂへは０．６ＭＰａ以上の空気圧が供給されており、０〜０．５ＭＰａの空気圧がアクチエータ作動圧制御圧力Ｐａとしてエアーアクチエータ１１へ出力される。
また、当該電空変換装置２０の制御回路Ａには、基板Ａ1 と外部入出力インターフェイスＡ0 等が設けられており、また、外部入出力インターフェイスＡ0 には二つのコネクタＡｃ、Ａｄが設けられている。そして、コネクタＡｃへは供給電源（ＤＣ２４又は１２Ｖ）、開閉信号Ｉ（電圧入力又は無電圧入力）、圧力モニタ（０〜５ＤＣＶ・０〜９８１ＫＰａＧ）が接続され、また、コネクターＡｄへはチューニングボックス１９が接続される。
【００６１】
図１４は、当該第２実施例に於けるオートチューニングの実施フローを示すものであり、また、図１５はエアーアクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａと振動の発生との相対関係を示すものである。
尚、アクチエータ作動圧Ｐａとしては、図１０の場合と同様に２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａが加えられている。
【００６２】
図１４を参照して、図１１に示す如く振動センサ１８を配管路Ｌの所定位置（バルブ本体１０から約１０００ｍｍ以内の上流側位置、望ましくは１００〜１０００ｍｍ上流側へ離れた位置）に固定すると共に、チューニングボックス１９及び電空変換装置２０を夫々セッチングする。
次に、オートチューニング開始信号の入力（ステップＳ1 ）により弁全閉状態に約２秒間保持した（ステップＳ2 ）あと、２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを加えることにより、制御が行われる（ステツプＳ3 ）。尚、ステップ作動圧Ｐｓ′の保持時間ｔは、後述するように０．５〜１ｓｅｃに設定されている。
【００６３】
バルブ本体１０の開放により配管路Ｌに発生した振動は、振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒにより検出並びに確認され（ステップＳ4 ）、振動が図１５のＡ点で発生しているか、又はＢ点で発生しているかを確認し（ステップＳ5 Ｓ6 ）、Ａ点で発生している場合には、アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′が減少され（ステップＳ7 ）、また、Ｂ点で発生している場合には前記ステップ作動圧Ｐｓ′が増加される（ステップＳ8 ）
【００６４】
上記バルブ本体１０の開放制御を繰り返す（通常は数回〜１５回）ことにより、振動を全く生じない最適のステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａ最終的には得られることになり、このオートチューニングにより得られた振動を完全に防止可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力する制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ入力することにより、バルブ本体１０を開放するようにする。
【００６５】
前記オートチューニング時に加える２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔは、短いほど好都合であるが、空気作動式アクチエータ１１にあつてはｔ＝１秒以下とするのが望ましい。
尚、前記図１４及び図１５に於いては、ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを供給することによって閉弁中のバルブ本体１０を開放する場合について説明しているが、ノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に分けて低減させることによりウォータハンマーレス開放を行なうことも勿論可能であり、この場合にアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐａ′の調整が前記ノーマルクローズ型の場合とは逆になり、一段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動が発生したときにはステップ作動圧Ｐａ′を上昇させ、また２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動が発生したときには、ステップ作動圧Ｐａ′を下降させることになる。
【００６６】
図１６は、バルブ開閉時の内容積無変化型の空気圧作動バルブ（１９．０５ｍｍ）を用い、液体ラインの圧力が０．０９８ＭＰａ、０．１９８ＭＰａ及び０．２９４ＭＰａの三種の配管路を、アクチエータ作動圧Ｐａが０ＭＰａＧ−０．２９４ＭＰａＧ−０．４９０ＭＰａＧの２段階状の作動圧Ｐａを用いて開放したときの、ステップ作動圧保持時間ｔと液体ラインの圧力上昇値△Ｐ（ＭＰＡＧ）との関係を示すものである。ステップ作動圧保持時間ｔを１秒以上にすれば、圧力上昇△Ｐをほぼ零にすることが出来るが、ｔが０．５秒以下になると、圧力上昇△Ｐが大きくなることが判っている。
【００６７】
尚、前記オートチューニング操作が完了して、配管路Ｌのウオータハンマレス開放が可能な制御信号Ｓｃ（即ち、ウオータハンマレス開放が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力するための制御信号Ｓｃ）が求まれば、前記制御信号Ｓｃ（即ち、作動圧Ｐａ）のデータを電空変換装置２０へ転送し、別途にこれを記憶しておく。そして、オートチューニング１９及び振動センサ１８を取り外す。
【００６８】
バルブ本体１０の急開放が必要な場合には、予めオートチューニングにより求めた前記制御信号Ｓｃのデータを用い、電空変換装置２０からウオータハンマーレス開放が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ出力する。
【００６９】
前記図１１の実施例に於いては、オートチューニング操作が完了してアクチエータ作動圧Ｐａ（ステップ作動圧力Ｐｓ′とその保持時間ｔ）が定まれば、当該作動圧Ｐａに関するデータを電空変換装置２０へ転送し、その後、振動センサ１８及びチューニングボックス１９は完全に取り外すようにしているが、チューニングボックス１９を小型化して電空変換装置２０と一体化するようにしてもよいことは勿論である。
【００７０】
図１７は、半導体製造装置を構成するウエーハの枚葉洗浄機へ本発明の薬液供給方法を適用した状態を示す系統図であり、図１７に於いて、Ａ0 は流体供給系、１０は流体供給系Ａ0 内に設けたバルブ本体、Ｂ0 は枚葉洗浄機、Ｌ0 は管路、Ｗはウエーハ、Ａは混合薬液（オゾン添加超純水・オゾン濃度数ｐｐｍ）、Ｂはフッ化水素酸と過酸化水素水と超純水の混合薬液（混合比０．０３：１：２）、Ｃは水酸化アンモニウムと過酸化水素水と超純水の混合薬液（混合比０．０５：１：５）、Ｄは超純水である。尚、図１７に於ける流体供給系Ａ0 は、例えば前記図１又は図９若しくは図１１のような形成に構成されており、バルブ本体１０の弁体をアクチエータ（図示省略）を介して先ず開弁方向へ一定量だけ移動させ、短時間その状態に保持したあと、引き続き弁体を全開位置へ移動させることにより、バルブ本体１０を全開させる構成となっている。
【００７１】
尚、液体供給系Ａ0 の構成及び作用は前記図１又は図９若しくは図１１の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、ウエーハＷの洗浄プロセスは、先ず混合薬液Ａを用いて洗浄したあと、次に混合薬液Ｂを供給し、引き続き混合薬液Ｃ、混合薬液Ｄの順に各混合薬液Ａ〜Ｄが、夫々のバルブ本体１０をアクチエータを介して切換操作することにより供給されて行く。
【００７２】
尚、混合薬液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの供給に際して、弁本体１０を開放した時に発生する管路Ｌ0 内の圧力上昇値はバルブ開放前の圧力値の１０％以内に押えるのが望ましい。圧力上昇値を前記１０％以内に押えるために、前記アクチエータへの駆動用入力値やその保持時間が調整される。
また、本実施形態に於いては、混合薬液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの供給開始時（弁開放時）の圧力上昇値の上限についてだけ述べているが、混合薬液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの供給停止時（弁閉鎖時）に於ける管路Ｌ0 等の圧力上昇値にも上限があることは勿論であり、各バルブ本体１０は前記圧力上昇値が設定値以内に納まるように閉鎖操作されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は工業用の配水や蒸気等の供給管路のみならず、一般家庭の給水・給湯用配管路、半導体製造プラントの流体（ガス及び液体）供給管路、化学薬品工業プラントの流体供給管路等へ適用することが出来る。その中でも、特に本願発明は、半導体製造用のチャンバー装置やウエーハ等の洗浄装置、各種のエッチング装置等への適用に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】流体通路のウォータハンマーの発生状態の調査に用いた試験装置の回路構成図である。
【図２】試験装置に用いた電空変換装置の説明図であり、（ａ）は基本構成図、（ｂ）はブロック構成図である。
【図３】電空変換装置５の入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）の関係を示す線図である。
【図４】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式開放に於いて、アクチエータへの供給圧Ｐａを変化させた場合の弁上流側管路Ｌ1 の振動の変化状態を示す線図であり、（ａ）はＰａを０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから直接５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇにして開放したとき、（ｂ）はＰａを０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから３．１ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇに落したあと０とした場合を示すものである。
【図５】タンク圧（管路内圧Ｐ1 ）を変化させた場合の多段階式開放（Ｐａ＝０−２．５−５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）に於ける管路内圧Ｐ1 の変化状況を示す線図であり、（ａ）はタンク内圧Ｐ1 ＝０．２４５ＭＰａ・Ｇのとき、（ｂ）はＰ1 ＝０．２５５、（ｃ）はＰ1 ＝０．２７４の場合を夫々示すものである。
【図６】図５の（ｃ）の拡大図である。
【図７】弁の多段階式閉鎖に於けるタンク内圧ＰT と、ウォータハンマーを防止できるアクチエータ作動圧力Ｐａの関係を示す線図であり、（ａ）はタンク内圧を０．０９８ＭＰａＧ、（ｂ）は０．１９６ＭＰａＧ、（ｃ）は０．２９４ＭＰａＧとした場合を示すものである。
【図８】図７に於けるアクチェータ作動圧Ｐａと振動検出時点の関係を示す説明図である。
【図９】本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス開放装置の第１実施例の全体構成図である。
【図１０】図９のウォータハンマーレス開放装置に於けるアクチエータ作動圧Ｐａの制御（図１０のａ）と振動発生の一例（図１０のｂ）を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係るウォータハンマーレス開放装置の全体システム構成図である。
【図１２】チューニングボックスのＰＣ画面表示の概要図である。
【図１３】電空変換装置の構成概要図である。
【図１４】オートチューニング操作のフロー図である。
【図１５】オートチューニング操作に於ける駆動圧力Ｐａと発生する振動との関係の説明図である。
【図１６】ステップ状の駆動圧力Ｐａのステップ圧力保持時間ｔと圧力上昇値ΔＰとの関係を示す線図である。
【図１７】本発明に係る薬液供給方法を半導体製造装置用のウエーハ枚葉洗浄機へ適用した場合を示す系統図である。
【符号の説明】
【００７５】
ＰT は水タンク内圧、Ｌ1 はバルブ上流側管路、Ｐ1 は管路内圧、Ｐａはアクチエータ作動圧、Ｐａｏは空気供給圧力、ΔＧはバルブストローク、Ｓはバルブ開閉指令信号、１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、４ａはアクチエータ、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープ、１０はバルブ本体、１１はアクチエータ、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置、Ｔは開放時間検出信号、Ｐ1 は圧力検出信号、ＰM は許容圧力上昇値設定信号、Ｐｒは振動検出信号、Ｐｒｍは許容上限振動圧力設定信号、Ｐｓはステップ圧力設定信号、Ｔｓはステップ圧力保持時間設定信号（開放時間設定信号）、Ｓｃは制御信号、Ｓｅはアクチエータ作動圧制御信号、ＳｏはバルブのＮＯ・ＮＣ切換信号、ｔはステップ圧力保持時間、Ｐｓ′はステップ作動圧、Ａ0 は流体供給系、Ｂ0 はウエーハの枚葉洗浄機、Ｗはウエーハ、Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄは混合薬液である。
【図１】
2005208712.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月13日(2005.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路の急開放時に於けるウォータハンマーの発生を完全に防止できるようにウォータハンマー防止システムの改良に関するものであり、流体圧力の大小に拘わらずに流体通路を、その上流側流体通路にウォータハンマーを生ずることなしに迅速且つ確実に開放できるようにした流体通路の開放方法及びこれを用いた薬液供給方法並びにウォータハンマーレス開放装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水等の液体が流通する通路を急激に閉鎖すると、閉鎖箇所より上流側の通路内圧が振動的に上昇する所謂ウォータハンマーが起生することは、広く知られた事象であり、当該ウォータハンマーが生ずると、上流側通路の内圧が上昇し、これに接続されている機器・装置類が破損する等の様々な不都合が起生する。
【０００３】
そのため、ウォータハンマーの発生を防止する方策については従前から各種の技術が開発されている。
しかし、何れの技術も基本的には（１）流体通路の閉鎖時間を長目に設定するか、或いは（２）通路内に発生した振動圧力をバイパス通路を開放して外部へ逃がしたり、別途に設けたアキュムレータ内へ吸収すると云うものであり、前者の方法では流体通路の閉鎖に時間が掛かって急閉鎖の要請に対応することができず、また後者では、付帯設備費が高騰する問題がある。
【０００４】
また、上記ウォータハンマーに係る問題は、これ迄比較的大流量の流体を取り扱う産業分野で主に問題とされて来たが、近年では、小流量の流体を取り扱う分野、例えば半導体製造に於けるウエーハ洗浄装置の分野や薬品製造の分野等に於いても、設備の保全や製品品質の向上、更にはスループットの向上の点から、供給流体の急閉鎖時に於けるウォータハンマーの発生の防止が強く要請されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９０２３５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６０２号公報
【特許文献３】特開２００２−２９５７０５号公報
【０００６】
一方、本願発明者等は先きに、従前のウォータハンマーの発生防止技術に於ける上述の如き問題、即ち（１）流体通路の遮断時間を若干長目に設定することを基本とする方策では、急性の要請に十分に対応することが出来ないこと、及び（２）振動圧力を吸収又は逃がすことを基本とする方策では、附帯設備費が高騰すること等の問題を解決し、安価でしかも迅速且つ確実に流体通路をウォータハンマーレスで急閉鎖できるようにした技術を開発し、これを公開している。
即ち、当該技術は、流体通路に介設した弁の閉鎖を多段階動作で行なうことにより、ウォータハンマーを生ずることなしに、しかも極短時間（例えば１０００ｍｓｅｃ以内）でもって流体通路を急閉鎖するものであり、また、当該技術は、流体通路のウォータハンマーレス閉鎖が可能なバルブの閉鎖条件をバルブの閉鎖テストを現実に行なうことによって予かじめ求めておき、当該閉鎖条件を記憶せしめた電空変換装置によってバルブ本体のアクチエータを作動させることにより、迅速且つ確実に流体通路のウォータハンマーレス閉鎖を可能とするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、本願発明者等が先きに開発をした流体通路のウォータハンマーレス閉鎖技術は、流体通路を迅速且つ確実にウォータハンマーレスを生ずることなく急閉鎖することができ、優れた実用的効用を奏するものである。
しかし近年、半導体製造装置や化学・薬品産業の分野に於いては、流体通路の急閉鎖時だけでなしに、流体通路の急開放時にもウォータハンマーの発生を確実に防止することが、強く要請されるようになって来ており、従前の流体通路の急閉鎖時のウォータハンマーレス対応のみでは、十分な対応が出来ないと云う問題がある。何故なら、流体通路の開放時にウォータハンマーが発生すると、流体通路内へパーティクルが移行する等の様々な不都合が生ずるからである。
また、半導体洗浄装置等の枚葉化に伴い、液体供給システムの品質向上のみならず、スループット向上のために各プロセスの時間短縮も課題となっている。枚葉化に伴い開閉頻度が増加するバルブの場合では、安定した開閉つまりはウォーターハンマーを生じないことが要求され、液体供給システムとしては、プロセス時の圧力変動を生じさせないことが強く求められる。
【０００８】
本願発明は、半導体製造装置や洗浄装置等に於ける上述の如き問題の解決をその目的とするものであり、流体供給通路をウォータハンマーレスの状態下で確実に急開放することができるようにした、流体通路のウォータハンマーレス開放方法及びこれを用いた液体供給方法並びにウォータハンマーレス開放装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者等は、通路を閉鎖している弁の弁体を全開位置より手前の所定の位置まで急速移動させ、短時間経過後に弁体を全開位置へ移動させるようにした多段階方式による弁の開放方法を着想すると共に、当該開放方法を用いて数多くのウォータハンマーの発生機構の解析試験を行なった。また、本願発明者等は前記試験の結果から、弁の開放に於いて、開弁時の第１段階の弁体停止位置を特定の範囲内の位置とすることにより、ウォータハンマーの発生を防止できることを知得した。
【００１０】
本願発明は上記知見を基にして創作されたものであり、請求項１の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を開放する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を開弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全開状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を開放することを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、バルブを常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブ又はバルブの作動時にバルブ内容積が変化しない定容積・常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブとしたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、設定値に短時間保持する時間を１秒以内とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ開放前の圧力値の１０％以内とするようにしたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、バルブ上流側配管路に着脱自在に固定した振動センサーと、バルブ開閉指令信号が入力されると共に、そのデータ記憶部に予かじめ記憶された制御信号Ｓｃによりアクチエータへ入力するアクチエータ作動圧Ｐａを制御する電空変換制御装置と、前記振動センサーからの振動検出信号Ｐｒとアクチエータへ供給するステップ圧力設定信号Ｐｓとステップ圧力の保持時間設定信号Ｔｓと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが入力されると共に前記振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとの比較を行ない、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを修正する比較演算回路を備え、前記保持時間設定信号Ｔｓ及び修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓから成る制御信号Ｓｃを前記電空変換制御装置のデータ記憶部へ出力する演算制御装置とを発明の基本構成とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の発明に於いて演算制御装置を、ステップ圧力設定回路と保持時間設定回路と許容上限振動圧力設定回路と振動圧検出回路と比較演算回路とから構成すると共に、アクチエータ作動圧をステップ変化させた直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを上昇する方向に、また、アクチエータ作動圧を中間のステップ作動圧から零とした直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを下降させる方向に夫々修正する構成としたものである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４の発明に於いて電空変換制御装置を、演算制御装置からの制御信号Ｓｃを記憶するデータ記憶部と信号変換部と電空変換部とから構成すると共に、データ記憶部に予かじめ記憶されたウォータハンマーを生じないときの制御信号Ｓｃ′に基づいて信号変換部からアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅを出力し且つ電空変換部からアクチエータ作動圧Ｐａを出力する構成としたものである。
【００１６】
請求項７の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブと、アクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとを発明の基本構成とするものである。
【００１７】
請求項８の発明は流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により開放するようにした流体通路の開放方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の上昇又は下降による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを開放するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１８】
請求項９の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により開放するようにした流体通路の開放方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の下降又は上昇による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを開放するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９の発明に於いて、振動発生がほぼ零となる２段階状の作動圧Ｐａを出力させるときの制御信号Ｓｃのデータを電空変換装置の記憶装置へ入力したあと、振動センサ及びチューニングボックスを取り外しするようにしたものである。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項８又は請求項９の発明に於いて、振動センサをアクチエータ作動式バルブの設置位置から１０００ｍｍ以内の上流側位置に設けるようにしたものである。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項８又は請求項９の発明に於いて、２段階状の作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔを１秒より小さく設定するようにしたものである。
【００２２】
請求項１３の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を開放し、流体を下流側の流体通路へ供給する方法に於いて、流体を薬液とし、まず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を開弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全開状態にすることにより、バルブ開放時にウォーターハンマーを起生しないようにしたものである。
【００２３】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明に於いて、設定値に短時間保持する時間を１秒以内とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ開放前の圧力値の１０％以内とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願方法発明に於いては、流体圧力が一定の場合には、アクチエータへの駆動力を設定値に保持することにより、最初の開弁作動で弁体の移動を所定位置に一旦短時間停止させ、その後弁体を全開位置へ移行させるようにした開放方法により弁を開放するようにしているため、前記駆動力の設定値を適宜の範囲の値とすることにより、極く短時間（例えば３００〜１０００ｍｓｅｃ）内に、しかもウォータハンマーを生ずることなしに流体通路を急開放することができる。
【００２５】
また、本願発明のウォータハンマーレス開放装置に於いては、配管路Ｌ1 に振動センサ１８を着脱自在に取り付け、振動センサ１８により検出した振動検出信号Ｐｒを演算制御装置１６へフィードバックさせ、電空変換制御装置１７を介してバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加するアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより、ウォータハンマーレス弁開放を達成する構成としている。
その結果、バルブ本体１０にストローク位置検出装置を設けなくても、或いは、配管路Ｌ1 に圧力検出器を介設しなくてもウォータハンマーレス弁開放が達成できると共に、対象とする配管路Ｌ1 について最適のウォータハンマーレス弁開放の条件（即ち、アクチエータ作動圧Ｐａの制御条件）が求まれば、振動センサ１８や演算制御装置１６を取り外して他の配管路へ適用することが可能となり、経済的にも極めて有利となる。
【００２６】
更に、本発明の流体通路のウォータハンマーレス開放装置に於いては、実作動状態下の配管路のバルブ本体１０の近傍に振動センサ１８を設けると共に、電空変換装置２０から所定の２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加することによりバルブ本体１０を現実に開閉作動させ、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の最適値をバルブ本体１０の実作動によって選定し、且つ選定したアクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０の記憶装置へ記憶させるようにしている。
その結果、電空変換装置２０からのアクチエータ作動圧Ｐａによりバルブ本体１０をより確実且つ迅速に、流体通路にウォータハンマーを生ずることなしに急開放することが可能となる。
【００２７】
加えて、前記２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）も、５〜６回のバルブ本体１０の実作動によって簡単に完了することが出来、しかも、適宜の大きさのステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータ１１へ加えることにより、第１回目のバルブ本体１０の実開放時の圧力振動の振幅値もより低い値に押えることができ、配管路に大きな悪影響を加えることなしに、前記アクチエータ作動圧Ｐａの最適値を予かじめ正確に求めることが出来る。
【００２８】
そのうえ、パソコンを活用することにより、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）を極く簡単に、しかも迅速に行なうことが出来るだけでなく、ウォータハンマーレス開放装置をより安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
先ず、本願発明者等は、半導体製造装置の液体供給系に於けるウォータハンマーの発生状況を調査するため、空気圧作動ダイヤフラム弁を用いて流体流通路を全閉から全開に切換えした場合の流路の圧力変動を観察した。
図１は、上記調査に用いた試験装置の回路構成図であり、図１に於いて１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープである。
【００３０】
前記水タンク１は約３０ｌの容量を有する密閉構造型であり、その内部には約２５ｌの流体（２５℃の水）が貯留されている。
また、水タンク１は加圧源２からのＮ2 により１００〜３００ＫＰａＧの範囲で調整自在に加圧されている。
【００３１】
前記圧力センサ３は、弁４の上流の水圧を高感度で検出可能なセンサーであり、本試験装置に於いては拡散半導体方式の圧力センサーを使用している。
【００３２】
前記弁４としては、ダイヤフラム式空圧弁を使用しており、その仕様は流体入口圧力０．１ＭＰａ、流体出口圧力０．３ＭＰａ、流体温度１０〜１００℃、ＣＶ値０．２７、操作空気圧０．３〜０．６ＭＰａ、接液部の材質（バルブボディＰＴＦＥ、ダイヤフラムＰＴＦＥ）、通路内径４ｍｍである。
即ち、当該弁４はノーマルクローズ型の合成樹脂ダイヤフラムを弁体とする空気作動式ダイヤフラム弁であり、スプリング（図示省略）の弾性力によりダイヤフラム弁体が常時弁座へ当座し、閉弁状態に保持される。又、作動用空気圧の供給によりアクチェータ４ａが作動し、ダイヤフラム弁体が弁座から離座することにより開弁状態に保持される。
従って、当該ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を開弁するには、アクチエータ４ａへ開弁のために作動空気圧を供給する。
尚、本願発明に於いては、上記ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁に替えてノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用してもよいことは勿論であり、この場合には、アクチエータ４ａへ供給する作動空気圧を上昇させることにより、弁が閉鎖状態に保持されることになる。
【００３３】
前記電空変換装置５は、弁開度を指示する入力信号に対応した駆動圧力（空気圧）を弁４のアクチエータ４ａへ供給するためのものであり、本試験装置に於いては図２に示す如き構成の電空変換装置５を使用している。
即ち、入力信号Ｉが制御回路Ａへ入力されると、給気用電磁弁Ｂが開になり、供給圧力Ｃの一部が給気用電磁弁Ｂを通して出力圧力Ｐａとなり弁４のアクチエータ４ａへ供給される。
この出力圧力Ｐａは圧力センサＥを介して制御回路Ａへフィードバックされ、入力信号Ｉに対応する出力圧力Ｐａになるまで、訂正動作が行なわれる。尚、図２に於いて、Ｆは排気用電磁弁、Ｇは排気、Ｈは電源、Ｊは入力信号Ｉに対応する出力信号であり、当該出力信号Ｊ（即ち、入力信号Ｉ）が後述するストレージオシロスコープ８へ入力電圧として入力される。
【００３４】
図３は、前記電空変換装置５の入力信号Ｉ値（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａの関係を示す線図であり、入力電圧５Ｖ（作動用空気圧Ｐ＝約５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）で弁４は全開状態に保持されることになる。
【００３５】
前記弁作動用空気源６にはコンプレッサーが使用されており、所定圧の空気が供給される。また、前記信号発生器７は電空変換装置５等への入力信号Ｉ等を生成するものであり、所望の電圧出力が入力信号Ｉとして電空変換装置５へ出力される。
更に、前記ストレージオシロスコープ８は、圧力センサー３からの上流側管路Ｌ1 内の検出圧力信号Ｐ1 （電圧Ｖ）や電空変換装置５への入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）が入力され、管路Ｌ1 の圧力Ｐ1 の変動や入力信号（入力電圧Ｖ）Ｉの変動等が観測・記録される。  尚、本試験装置に於いては、ストレージオシロスコープ８を利用しており、時間軸の読み取りは５００ｍｓｅｃ／１目盛である。
【００３６】
図１を参照して、先ず、水タンク１内の圧力ＰT を０．１７２ＭＰａ・Ｇの一定圧力に保持し、アクチエータ４ａへ０．４９０ＭＰａ・Ｇの空気圧Ｐａを供給して弁４を全閉状態から全開状態にした。尚、この時の弁４と水タンク１間の配管路Ｌ1 の内径は４．０ｍｍ、長さは約１．０ｍ、水の流量はＱ＝約３．４５ｌ／ｍｉｎであった。図４は、弁４のアクチエータ４ａへの供給空気圧Ｐａ及び上流側管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 の変化をストレージオシロスコープ８により観測したものである。
上記図４の（ａ）からも明らかなように、０（全閉）→０．４９０ＭＰａ・Ｇ（全開）の過程を経て弁４を全開にした場合には、図４の（ａ）のように最大約１２Ｖの振幅の振動出力の変動が表われた。
【００３７】
これに対して、供給圧力Ｐａを０→０．２９→０．４９０（図４−（ｂ））と変化させた場合には管路振動に殆んど変動が生じず、ウォータハンマーの発生が完全に防止されることが判る。
【００３８】
即ち、管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が一定の場合には、（１）全閉状態からある一定の開弁度まで瞬時に急開し、その後短時間を置いて全開状態にすることにより、約５００〜１０００ｍｓｅｃの間にウォータハンマーを発生することなしに流体通路を開放できること、及び（２）前記最初の弁体の停止位置、即ち弁開度が一定値よりも大きくても、或いは小さくても、ウォータハンマーの発生を防止することができないことが判る。
【００３９】
尚、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ステップ圧力ＳＰを０．２４５ＭＰａ・Ｇ、０．２５５ＭＰａ・Ｇ及び０．２７４ＭＰａ・Ｇと変化させた場合の弁４の上流側配管Ｌ1 内の圧力変動を示すものであり、アクチェータ圧力Ｐａは０→０．２４５→０．４９ＭＰａ・Ｇの状態で変化させ、１０００ｍｓｅｃで弁４を全開放するようにした場合のものである。
また、図６は、前記図５の（ｃ）の拡大したものであり、アクチェータ圧力Ｐａを０→０．２９４→０．４９０ＭＰａ・Ｇの順で、約１０００ｍｓｅｃ間で上昇させて弁４を２段階操作で全開させることにより、上流側配管Ｌ1 の振動を略零にすることが可能なことが判る。
【００４０】
図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、タンク内圧を０．０９８、０．１９６、０．２９４ＭＰａ・Ｇとした場合の、ステップ圧力ＳＰと上流側配管Ｌ1 内の振動圧力の関係を調査したものであり、夫々の場合に、振動圧力が最小となるステップ圧力ＳＰが存在することが判る。尚、ステップ圧力ＳＰの保持時間は１０００ｍｓｅｃとしている。
【００４１】
図８は、前記図７の試験に於けるアクチェータ４ａへの供給圧力Ｐａの説明図であり、ステップ圧力ＳＰと一段目（Ａ点）及び二段目（Ｂ点）の位置関係を示すものである。
【００４２】
図９及び図１０は、本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス開放装置の第１実施例の基本構成を示すものであり、既設の上流側配管Ｌ1 へ圧力検出器Ｐｃを取り付けたり、或いはバルブ本体１０へバルブストローク検出器（位置検出器）を取り付けすることが困難な場合に、主として利用されるものである。
【００４３】
図９及び図１０を参照して、当該ウォータハンマーレス開放装置は、バルブ本体１０と、アクチエータ１１と、電空変換制御装置１７と、アクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え及び切換後の圧力保持時間Ｔｓ等を制御可能とした演算制御装置１６と、上流側配管路Ｌ1 に着脱自在に固定した振動センサー１８とを組み合せ、弁本体１０のアクチエータ１１に加えるアクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え（図１０（ａ）の０からＰｓへの切換（ステップ圧力Ｐｓ）やステップ圧力Ｐｓの保持時間Ｔｓを適宜に選定して、ウォータハンマーレス開放を可能とする弁本体１０の開放条件を予かじめ設定記憶しておくことを可能としたものである。
【００４４】
即ち、図９及び図１０に於いて、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサー、６は弁駆動用ガス源、１０はバルブ本体、１１はアクチエータであり、弁駆動用ガス源６からの駆動圧Ｐａｏ（本実施例の場合約０．６ＭＰａ）が電空変換制御装置１７によって図１０（ａ）の如き状態のステップ状の作動圧力Ｐａに変換され、アクチエータ１１へ印加されることになる。
【００４５】
尚、アクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａやその保持時間Ｔｓは、後述するような方法によって、予かじめバルブ上流側配管路Ｌ1 毎に弁本体１０の開放作動試験によって求められた演算制御装置１６からの制御信号Ｓｃによって制御されており、当該振動センサー１８及び演算制御装置１６は、弁本体１０の開放作動試験による前記制御信号Ｓｃの選定が完了すれば、上流側配管路Ｌ1 から取り外しされることになる。
【００４６】
即ち、前記演算制御装置１６にはステップ圧力設定Ｐｓの設定回路１６ａ、圧力保持時間設定信号の設定回路１６ｂ、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍの設定回路１６ｃ、管路の振動圧検出回路１６ｄ及び比較演算回路１６ｅ等が設けられており、振動センサー１８により検出した弁本体１０の開放時の内圧Ｐ1 の変動による振動検出信号Ｐｒと、ステップ圧力設定信号Ｐｓと、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓと、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが夫々入力されている。
【００４７】
そして、前記比較演算回路１６ｅでは振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、両者の間に差異がある場合には、後述するようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、当該修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓと保持時間設定信号Ｔｓとを含む制御信号とそが電空変換制御装置１７のデータ記憶部１７ａへ出力されて行く。
【００４８】
また、前記電空変換制御装置１７には、データ記憶部１７ａと信号変換部１７ｂ（信号発生器７）と、電空変換部１７ｃ（電空変換装置５）等が設けられており、信号変換部１７ｂからのアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅが電空変換部１７ｃへ入力されることにより、アクチエータ１１へ供給するアクチエータ作動圧Ｐａが、図１０の（ａ）のように段階的に切換え変換される。
尚、当該電空変換制御装置１７へは、バルブ開閉指令信号Ｓ及びバルブ本体１０の作動状況（ＮＯ又はＮＣ）に対応するための切換信号Ｓｏが入力されている。
【００４９】
図９を参照して、先ず配管路Ｌ1 に振動センサー１８を固定する。次に、演算制御装置１６へ適宜のステップ圧力設定信号Ｐｓ、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ及び許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを入力すると共に、電空変換制御装置１７のバルブ本体切換信号Ｓｏ及びアクチエータ作動用流体供給圧Ｐａｏを適宜に設定する。
【００５０】
その後、バルブ開閉指令信号Ｓを入力して、弁本体１０のアクチエータ１１に例えば図１０の（ａ）の如き形態のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する。
今、時刻ｔ1 に於いて、アクチエータ作動圧Ｐａを０からＰｓまで上昇させると、弁本体１０の流体通路は中間位置まで開放され、更に設定保持時間Ｔｓが経過した時刻ｔ2 に於いて、アクチエータ作動圧ＰｓがＰａｍａｘにされることにより、弁本体１０は全開状態となる。
【００５１】
この間に、ウォータハンマーの発生により配管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が変化すると、その変化の状態は振動センサー１８により検出され、振動検出信号Ｐｒは演算制御装置１６へ入力される。
演算制御装置１６では、検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）に於いては振動を発生しないか又は振動の大きさが許容値内であるが、Ａ2 の位置（時刻ｔ2 ）に於いて振動が許容値Ｐｒｍを越える場合には、アクチエータ作動圧Ｐｓを少し上昇させるようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、この修正されたステップ圧力設定信号Ｐａとその保持時間設定信号Ｔｓが制御信号Ｓｃとして演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の開放作動試験が行なわれる。
【００５２】
また、逆に、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）で発生した振動が許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越える場合には、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを少し下降させる方向に設定信号Ｐｓが修正され、演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ制御信号Ｓｃとして出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の開放作動試験が行なわれる。
【００５３】
上記００４６及び００４９に記載の如き作動試験を繰り返すことにより、振動センサー１８を設けた配管路Ｌ1 のウォータハンマーレス開放に必要なアクチエータ１１の中間作動圧力Ｐｓ（ステップ圧力設定信号Ｐｓ）が所定のステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ（バルブ開放時間Ｔｓ）について選定されることになり、この選定されたウォータハンマーを起さない最適のステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持設定時間Ｔｓを与える制御信号Ｓｃが、電空変換制御装置１７のデータ記憶部１７ａに記憶され、以後の管路Ｌ1 の開放は、この記憶された制御信号Ｓｃに基づいてアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより行なわれる。
【００５４】
尚、上記図９及び図１０の実施例に於いては、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に切換え制御するようにしているが、必要な場合には３段階や４段階の切換としてもよいことは勿論である。
また、ステップ保持時間設定信号Ｔｓは通常０．５〜１秒の間に設定され、当該時間Ｔｓが短かくなるにつれて、ウォータハンマーレス開放の条件を見出すことが困難になることは勿論である。
【００５５】
図１１は、本発明に係る流体通路開放方法とこれに用いるウォータハンマーレス開放装置の第２実施例を示すものである。
図１１に於いて、Ｌ1 は配管路、１０はバルブ本体、１１はエアーアクチエータ、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置であり、ウォータハンマーレス開放装置としての基本的な構成は、図９に示した第１実施例の場合とほぼ同じである。
【００５６】
前記チューニングボックス１９は、バルブ本体１０の上流側に取付けした振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒがフィードバック信号として入力され、当該フィードバック信号Ｐｒからウォータハンマーの発生を検出すると共に、電空変換装置２０へアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃを出力することにより、エアーアクチエータ１１へ供給する２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを最適化するものである。具体的には、後述するように図１５のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさ及びステップ作動圧保持時間ｔの最適値を演算し、当該アクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０からアクチエータ１１へ出力させるための制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ出力する。
【００５７】
また、当該チューニングボックス１９には、バルブ本体１０のエアーアクチエータ１１の作動型式（Ｎ．Ｏ．又はＮ．Ｃ．）に対応して制御信号Ｓｃを切換えするための切替えスイッチが設けられている。
【００５８】
図１２は、チューニングボックス１９の主要部を形成するパソコンの画面表示の一例を示すものであり、バルブ本体１０の開閉状態、エアーアクチエータ１１へのアクチエータ作動圧Ｐａ、配管路Ｌの振動状況、ステップ作動圧Ｐｓ′及び配管振動値、オートチューニングの条件設定、マニアル開閉の条件設定、バルブ本体１０の作動型式等の画面表示が可能な構成になっている。
【００５９】
前記電空変換装置２０は、信号変換器と電空変換器とを組み合わせたものであり、図１３に示す如く給気用電磁弁Ｂ、排気用電磁弁Ｆ、圧力センサＥ、制御回路Ａ等から構成されており、基本的には図２の（ａ）及び（ｂ）に示したものとほぼ同じ構成を有している。
【００６０】
即ち、給気電磁弁Ｂへは０．６ＭＰａ以上の空気圧が供給されており、０〜０．５ＭＰａの空気圧がアクチエータ作動圧制御圧力Ｐａとしてエアーアクチエータ１１へ出力される。
また、当該電空変換装置２０の制御回路Ａには、基板Ａ1 と外部入出力インターフェイスＡ0 等が設けられており、また、外部入出力インターフェイスＡ0 には二つのコネクタＡｃ、Ａｄが設けられている。そして、コネクタＡｄへは供給電源（ＤＣ２４又は１２Ｖ）、開閉信号Ｉ（電圧入力又は無電圧入力）、圧力モニタ（０〜５ＤＣＶ・０〜９８１ＫＰａＧ）が接続され、また、コネクターＡｃへはチューニングボックス１９が接続される。
【００６１】
図１４は、当該第２実施例に於けるオートチューニングの実施フローを示すものであり、また、図１５はエアーアクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａと振動の発生との相対関係を示すものである。
尚、アクチエータ作動圧Ｐａとしては、図１０の場合と同様に２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａが加えられている。
【００６２】
図１４を参照して、図１１に示す如く振動センサ１８を配管路Ｌの所定位置（バルブ本体１０から約１０００ｍｍ以内の上流側位置、望ましくは１００〜１０００ｍｍ上流側へ離れた位置）に固定すると共に、チューニングボックス１９及び電空変換装置２０を夫々セッチングする。
次に、オートチューニング開始信号の入力（ステップＳ1 ）により弁全閉状態に約２秒間保持した（ステップＳ2 ）あと、２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを加えることにより、制御が行われる（ステツプＳ3 ）。尚、ステップ作動圧Ｐｓ′の保持時間ｔは、後述するように０．５〜１ｓｅｃに設定されている。
【００６３】
バルブ本体１０の開放により配管路Ｌに発生した振動は、振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒにより検出並びに確認され（ステップＳ4 ）、振動が図１５のＡ点で発生しているか、又はＢ点で発生しているかを確認し（ステップＳ5 Ｓ6 ）、Ａ点で発生している場合には、アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′が減少され（ステップＳ7 ）、また、Ｂ点で発生している場合には前記ステップ作動圧Ｐｓ′が増加される（ステップＳ8 ）
【００６４】
上記バルブ本体１０の開放制御を繰り返す（通常は数回〜１５回）ことにより、振動を全く生じない最適のステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａ最終的には得られることになり、このオートチューニングにより得られた振動を完全に防止可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力する制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ入力することにより、バルブ本体１０を開放するようにする。
【００６５】
前記オートチューニング時に加える２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔは、短いほど好都合であるが、空気作動式アクチエータ１１にあつてはｔ＝１秒以下とするのが望ましい。
尚、前記図１４及び図１５に於いては、ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを供給することによって閉弁中のバルブ本体１０を開放する場合について説明しているが、ノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に分けて低減させることによりウォータハンマーレス開放を行なうことも勿論可能であり、この場合にアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐａ′の調整が前記ノーマルクローズ型の場合とは逆になり、一段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動が発生したときにはステップ作動圧Ｐａ′を上昇させ、また２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動が発生したときには、ステップ作動圧Ｐａ′を下降させることになる。
【００６６】
図１６は、バルブ開閉時の内容積無変化型の空気圧作動バルブ（１９．０５ｍｍ）を用い、液体ラインの圧力が０．０９８ＭＰａ、０．１９８ＭＰａ及び０．２９４ＭＰａの三種の配管路を、アクチエータ作動圧Ｐａが０ＭＰａＧ−０．２９４ＭＰａＧ−０．４９０ＭＰａＧの２段階状の作動圧Ｐａを用いて開放したときの、ステップ作動圧保持時間ｔと液体ラインの圧力上昇値△Ｐ（ＭＰＡＧ）との関係を示すものである。ステップ作動圧保持時間ｔを１秒以上にすれば、圧力上昇△Ｐをほぼ零にすることが出来るが、ｔが０．５秒以下になると、圧力上昇△Ｐが大きくなることが判っている。
【００６７】
尚、前記オートチューニング操作が完了して、配管路Ｌのウオータハンマレス開放が可能な制御信号Ｓｃ（即ち、ウオータハンマレス開放が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力するための制御信号Ｓｃ）が求まれば、前記制御信号Ｓｃ（即ち、作動圧Ｐａ）のデータを電空変換装置２０へ転送し、別途にこれを記憶しておく。そして、オートチューニング１９及び振動センサ１８を取り外す。
【００６８】
バルブ本体１０の急開放が必要な場合には、予めオートチューニングにより求めた前記制御信号Ｓｃのデータを用い、電空変換装置２０からウオータハンマーレス開放が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ出力する。
【００６９】
前記図１１の実施例に於いては、オートチューニング操作が完了してアクチエータ作動圧Ｐａ（ステップ作動圧力Ｐｓ′とその保持時間ｔ）が定まれば、当該作動圧Ｐａに関するデータを電空変換装置２０へ転送し、その後、振動センサ１８及びチューニングボックス１９は完全に取り外すようにしているが、チューニングボックス１９を小型化して電空変換装置２０と一体化するようにしてもよいことは勿論である。
【００７０】
図１７は、半導体製造装置を構成するウエーハの枚葉洗浄機へ本発明の薬液供給方法を適用した状態を示す系統図であり、図１７に於いて、Ａ0 は流体供給系、１０は流体供給系Ａ0 内に設けたバルブ本体、Ｂ0 は枚葉洗浄機、Ｌ0 は管路、Ｗはウエーハ、Ａは混合薬液（オゾン添加超純水・オゾン濃度数ｐｐｍ）、Ｂはフッ化水素酸と過酸化水素水と超純水の混合薬液（混合比０．０３：１：２）、Ｃは水酸化アンモニウムと過酸化水素水と超純水の混合薬液（混合比０．０５：１：５）、Ｄは超純水である。尚、図１７に於ける流体供給系Ａ0 は、例えば前記図１又は図９若しくは図１１のような形成に構成されており、バルブ本体１０の弁体をアクチエータ（図示省略）を介して先ず開弁方向へ一定量だけ移動させ、短時間その状態に保持したあと、引き続き弁体を全開位置へ移動させることにより、バルブ本体１０を全開させる構成となっている。
【００７１】
尚、液体供給系Ａ0 の構成及び作用は前記図１又は図９若しくは図１１の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、ウエーハＷの洗浄プロセスは、先ず混合薬液Ａを用いて洗浄したあと、次に混合薬液Ｂを供給し、引き続き混合薬液Ｃ、混合薬液Ｄの順に各混合薬液Ａ〜Ｄが、夫々のバルブ本体１０をアクチエータを介して切換操作することにより供給されて行く。
【００７２】
尚、混合薬液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの供給に際して、弁本体１０を開放した時に発生する管路Ｌ0 内の圧力上昇値はバルブ開放前の圧力値の１０％以内に押えるのが望ましい。圧力上昇値を前記１０％以内に押えるために、前記アクチエータへの駆動用入力値やその保持時間が調整される。
また、本実施形態に於いては、混合薬液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの供給開始時（弁開放時）の圧力上昇値の上限についてだけ述べているが、混合薬液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの供給停止時（弁閉鎖時）に於ける管路Ｌ0 等の圧力上昇値にも上限があることは勿論であり、各バルブ本体１０は前記圧力上昇値が設定値以内に納まるように閉鎖操作されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は工業用の配水や蒸気等の供給管路のみならず、一般家庭の給水・給湯用配管路、半導体製造プラントの流体（ガス及び液体）供給管路、化学薬品工業プラントの流体供給管路等へ適用することが出来る。その中でも、特に本願発明は、半導体製造用のチャンバー装置やウエーハ等の洗浄装置、各種のエッチング装置等への適用に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】流体通路のウォータハンマーの発生状態の調査に用いた試験装置の回路構成図である。
【図２】試験装置に用いた電空変換装置の説明図であり、（ａ）は基本構成図、（ｂ）はブロック構成図である。
【図３】電空変換装置５の入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）の関係を示す線図である。
【図４】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式開放に於いて、アクチエータへの供給圧Ｐａを変化させた場合の弁上流側管路Ｌ1 の振動の変化状態を示す線図であり、（ａ）はＰａを０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから直接５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇにして開放したとき、（ｂ）はＰａを０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから３．１ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇに落したあと０とした場合を示すものである。
【図５】タンク圧（管路内圧Ｐ1 ）を変化させた場合の多段階式開放（Ｐａ＝０−２．５−５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）に於ける管路内圧Ｐ1 の変化状況を示す線図であり、（ａ）はタンク内圧Ｐ1 ＝０．２４５ＭＰａ・Ｇのとき、（ｂ）はＰ1 ＝０．２５５、（ｃ）はＰ1 ＝０．２７４の場合を夫々示すものである。
【図６】図５の（ｃ）の拡大図である。
【図７】弁の多段階式閉鎖に於けるタンク内圧ＰT と、ウォータハンマーを防止できるアクチエータ作動圧力Ｐａの関係を示す線図であり、（ａ）はタンク内圧を０．０９８ＭＰａＧ、（ｂ）は０．１９６ＭＰａＧ、（ｃ）は０．２９４ＭＰａＧとした場合を示すものである。
【図８】図７に於けるアクチェータ作動圧Ｐａと振動検出時点の関係を示す説明図である。
【図９】本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス開放装置の第１実施例の全体構成図である。
【図１０】図９のウォータハンマーレス開放装置に於けるアクチエータ作動圧Ｐａの制御（図１０のａ）と振動発生の一例（図１０のｂ）を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係るウォータハンマーレス開放装置の全体システム構成図である。
【図１２】チューニングボックスのＰＣ画面表示の概要図である。
【図１３】電空変換装置の構成概要図である。
【図１４】オートチューニング操作のフロー図である。
【図１５】オートチューニング操作に於ける駆動圧力Ｐａと発生する振動との関係の説明図である。
【図１６】ステップ状の駆動圧力Ｐａのステップ圧力保持時間ｔと圧力上昇値ΔＰとの関係を示す線図である。
【図１７】本発明に係る薬液供給方法を半導体製造装置用のウエーハ枚葉洗浄機へ適用した場合を示す系統図である。
【符号の説明】
【００７５】
ＰT は水タンク内圧、Ｌ1 はバルブ上流側管路、Ｐ1 は管路内圧、Ｐａはアクチエータ作動圧、Ｐａｏは空気供給圧力、ΔＧはバルブストローク、Ｓはバルブ開閉指令信号、１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、４ａはアクチエータ、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープ、１０はバルブ本体、１１はアクチエータ、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置、Ｔは開放時間検出信号、Ｐ1 は圧力検出信号、ＰM は許容圧力上昇値設定信号、Ｐｒは振動検出信号、Ｐｒｍは許容上限振動圧力設定信号、Ｐｓはステップ圧力設定信号、Ｔｓはステップ圧力保持時間設定信号（開放時間設定信号）、Ｓｃは制御信号、Ｓｅはアクチエータ作動圧制御信号、ＳｏはバルブのＮＯ・ＮＣ切換信号、ｔはステップ圧力保持時間、Ｐｓ′はステップ作動圧、Ａ0 は流体供給系、Ｂ0 はウエーハの枚葉洗浄機、Ｗはウエーハ、Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄは混合薬液である。