JP7584574B1 - 液体循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユースポイントでの液体の使用の有無にかかわらず、ユースポイントに供給される液体の流量の変動を抑制することができる液体循環システムを提供する。
【解決手段】液体循環システムは、タンク内の液体を複数の処理部を経由してユースポイントに供給する供給配管とユースポイントから液体をタンクに戻す返送配管とを備えた循環経路と、供給配管における複数の処理部の途中に設けられた第１のポンプと、返送配管に設けられた圧力検出部と、返送配管における圧力検出部の下流側に設けられ、圧力検出部によって検出された圧力に応じて、返送配管の内部の圧力を調整する調整弁と、供給配管における最下流の処理部とユースポイントとの間に設けられ、供給配管の内部の液体の流量を検出する流量検出部と、流量検出部によって検出された流量に応じて、供給配管を流れる液体が所定の流量となるように第１のポンプを制御する第１のポンプ制御部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、液体循環システムに関する。

従来、純水を製造する装置が知られている。

下記特許文献１には、タンク内の純水を循環ラインに流通させるポンプと、ポンプの下流側で循環ラインから分岐してユースポイントに接続された送水ラインと、を備えた純水製造装置が開示されている。この純水製造装置では、送水ラインへの純水の流通の有無又は送水ラインを流れる純水の流量変化を検知した結果に基づいて、ポンプの回転数を切り替える制御手段が設けられている。

下記特許文献２には、タンク内の液体をユースポイントに供給するポンプと、ユースポイントから返送される液体をタンクに戻す配管と、配管内の戻り圧力を測定する圧力計と、配管内の戻り流量を測定する流量計と、を備えた液体供給装置が開示されている。この液体供給装置では、戻り圧力及び戻り流量に基づいて、戻り圧力を調整するための圧力調整手段を制御する制御部が設けられている。制御部は、戻り流量に基づいて戻り圧力の目標値を決定し、戻り圧力が目標値となるように圧力調整手段を制御する。

特開２０２３－８８２３号公報 特許第７０１１９５８号公報

超純水のユースポイントでの使用量は、ユースポイントに設置された半導体等の製造装置の稼働状況等によって変化する。また、半導体等の製造装置においては、常に圧力一定の超純水が求められ、圧力の変動が起きると、製造する半導体等の歩留まりに影響する恐れがある。したがって、超純水製造装置には、流量が変動しても、常に圧力一定で供給することが求められる。
特に、５０ｍ^３／ｈ以上の処理流量の超純水製造装置の場合、超純水製造装置自体の規模が大きくなるとともに、複数並列に超純水製造装置が設置される場合も多く、さらに、ユースポイント、すなわち、工場の規模が大きくなるので、超純水製造装置の末端（ＵＦ）からユースポイントまでの供給配管の距離が長くなる。同時に、戻り配管も長くなり、供給配管および戻り配管での圧力損失が大きくなってしまう。

特許文献１に記載の純水製造装置では、ポンプの下流側で循環ラインから分岐してユースポイントに接続された送水ラインを備えている。このため、ユースポイントを経由した純水をタンクに返送させる循環経路を備えた装置には、特許文献１に記載の純水製造装置の構成を適用することができず、改善の余地がある。また、ユースポイントへの送水ラインは、通常、複数備えられるので、この各々の流量を正確に測定する必要があり、流量計を多数備える必要がある。測定器が増えると、水質悪化源が増加することにもなる。

また、特許文献２に記載の液体供給装置では、戻り流量に基づいて戻り圧力の目標値を決定し、戻り圧力が目標値となるように圧力調整手段を制御している。例えば、ユースポイントに液体を供給する供給配管内の圧力に基づいてポンプの回転数を制御する構成では、圧力調整手段を制御するときの戻り圧力の目標値を変更すると、ユースポイントに供給される液体の流量が変化し、水質が悪化する可能性がある。また、制御系が複雑になるため、実用性にも難がある。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ユースポイントでの液体の使用の有無にかかわらず、ユースポイントに供給される液体の流量の変動を抑制することができる液体循環システムを提供することを目的とする。

発明者は誠意検討を行った結果、超純水装置末端からユースポイントまでの供給配管および返送配管における流量変動がユースポイントの圧力変動の原因であることを見出し、本開示の技術を完成させた。
上記問題点を解決するために、第１態様に記載の液体循環システムは、液体を貯留するタンクと、前記タンクから供給された液体にそれぞれ異なる処理を行う複数の処理部と、前記タンク内の液体を複数の前記処理部を経由して供給先であるユースポイントに供給する供給配管と、前記ユースポイントから液体を前記タンクに戻す返送配管と、を備えた循環経路と、前記供給配管における複数の前記処理部の途中に設けられ、液体を前記ユースポイントの側に供給する第１のポンプと、前記返送配管に設けられ、前記返送配管の内部の圧力を検出する第１の圧力検出部と、前記返送配管における前記第１の圧力検出部の下流側に設けられ、前記第１の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、前記返送配管の内部の圧力を調整する調整弁と、前記供給配管における複数の前記処理部のうちの最下流の処理部と前記ユースポイントとの間に設けられ、前記供給配管の内部の液体の流量を検出する流量検出部と、前記流量検出部によって検出された流量に応じて、前記供給配管を流れる液体が所定の流量となるように前記第１のポンプを制御する第１のポンプ制御部と、を有する。

第１態様に記載の液体循環システムによれば、供給配管と返送配管とを備えた液体の循環経路が設けられており、タンク内の液体が供給配管によって複数の処理部を経由して供給先であるユースポイントに供給される。複数の処理部では、タンクから供給された液体にそれぞれ異なる処理が行われる。さらに、ユースポイントから液体が返送配管によってタンクに戻される。これにより、液体が循環経路を循環される。
返送配管には第１の圧力検出部が設けられており、第１の圧力検出部によって返送配管の内部の圧力が検出される。返送配管における第１の圧力検出部の下流側には、調整弁が設けられており、第１の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、調整弁により返送配管の内部の圧力が調整される。
さらに、供給配管における複数の処理部のうちの最下流の処理部とユースポイントとの間には、流量検出部が設けられており、流量検出部によって供給配管の内部の液体の流量が検出される。そして、流量検出部によって検出された流量に応じて、第１のポンプ制御部により、供給配管を流れる液体が所定の流量となるように第１のポンプが制御される。これにより、流量検出部からユースポイントに供給される流量の変動が抑制される。このため、ユースポイントでの液体の使用の有無にかかわらず、ユースポイントに供給される液体の流量の変動を抑制することができる。また、流量の変動が小さいため、流量の変動による超純水の水質の悪化が最小限に抑制される。

第２態様に記載の液体循環システムは、第１態様に記載の液体循環システムにおいて、前記供給配管における前記タンクの下流側に設けられ、前記タンク内の液体を複数の前記処理部の側に供給する第２のポンプと、前記供給配管における前記第１のポンプの上流側に設けられ、前記供給配管の内部の圧力を検出する第２の圧力検出部と、前記第２の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、前記供給配管の内部の圧力が所定の圧力となるように前記第２のポンプを制御する第２のポンプ制御部と、を有する。

第２態様に記載の液体循環システムによれば、供給配管におけるタンクの下流側に第２のポンプが設けられており、第２のポンプによってタンク内の液体が複数の処理部の側に供給される。供給配管における第１のポンプの上流側に第２の圧力検出部が設けられており、第２の圧力検出部によって、供給配管の内部の圧力が検出される。そして、第２のポンプ制御部により、他の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、供給配管の内部の圧力が所定の圧力となるように第２のポンプが制御される。このため、タンク内の液体を第２のポンプにより供給配管を通じて複数の処理部の側に供給する際に、第２の圧力検出部の位置での供給配管の内部の圧力の変動を抑制することができる。

第３態様に記載の液体循環システムは、第１態様に記載の液体循環システムにおいて、前記第１の圧力検出部は、前記返送配管における前記ユースポイントとの分岐の最後段から、該最後段と前記タンクとの間の前記返送配管の長さの２０％未満のところに設けられている。

第３態様に記載の液体循環システムによれば、第１の圧力検出部は、返送配管におけるユースポイントとの分岐の最後段から、該最後段とタンクとの間の返送配管の長さの２０％未満のところに設けられている。例えば、タンクとユースポイントとの間の返送配管の長さが長い場合に、第１の圧力検出部が返送配管におけるユースポイントとの分岐の最後段から、該最後段とタンクとの間の返送配管の長さの２０％以上のところに設けられている構成では、ユースポイントで液体を使用し始めると、返送配管の口径が同じであると返送配管の液体の流量が減少し、圧力損失が減る。したがって、ユースポイントとの分岐の最後段から返送配管の長さの２０％以上のところに設けられた第１の圧力検出部では、調整弁によって返送配管の内部の圧力が適切に調整されない可能性がある。
これに対し、第１の圧力検出部が返送配管におけるユースポイントとの分岐の最後段から返送配管の長さの２０％未満のところに設けられていると、返送配管の液体の流量が減っても、圧力損失の減少を無視できるようになる。このため、第１の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、調整弁により、返送配管の内部の圧力を適切に調整することができる。

第４態様に記載の液体循環システムは、第１態様に記載の液体循環システムにおいて、前記第１の圧力検出部は、前記返送配管における前記タンクよりも前記ユースポイントとの分岐の最後段に近い側であって、前記返送配管の液体の流量が最大と最小のときの差圧を比較したとき、前記差圧が９．８ｋＰａ以内となるところに設けられている。

第４態様に記載の液体循環システムによれば、第１の圧力検出部は、返送配管におけるタンクよりもユースポイントとの分岐の最後段に近い側であって、返送配管の液体の流量が最大と最小のときの差圧が９．８ｋＰａ以内となるところに設けられている。例えば、タンクとユースポイントとの間の返送配管の長さが長い場合に、第１の圧力検出部が返送配管におけるユースポイントとの分岐の最後段よりもタンクに近い側で返送配管の液体の流量が最大と最小のときの差圧が９．８ｋＰａより大きいところに設けられている構成では、ユースポイントで液体を使用し始めると、返送配管の口径が同じであると返送配管の液体の流量が減少し、圧力損失が減る。したがって、タンクに近い位置に設けられた第１の圧力検出部では、調整弁によって返送配管の内部の圧力が適切に調整されない可能性がある。
これに対し、第１の圧力検出部が返送配管におけるタンクよりもユースポイントとの分岐の最後段に近い側であって、返送配管の液体の流量が最大と最小のときの差圧が９．８ｋＰａ以内となるところに設けられていると、返送配管の液体の流量が減っても、圧力損失の減少による影響を受けにくくなる。このため、第１の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、調整弁により、返送配管の内部の圧力を適切に調整することができる。

第５態様に記載の液体循環システムは、第１態様に記載の液体循環システムにおいて、前記第１のポンプは、前記供給配管の圧力の不足分を加圧して液体を供給するブースタポンプである。

第５態様に記載の液体循環システムによれば、供給配管における複数の処理部の途中に設けられた第１のポンプは、供給配管の圧力の不足分を加圧して液体を供給するブースタポンプである。これにより、供給配管における複数の処理部のうちの最下流の処理部とユースポイントとの間の流量検出部によって検出された供給配管の内部の液体の流量に応じて、ブースタポンプの出口側の液体の流量を制御しやすくなる。このため、ユースポイントに供給される液体の流量の変動をより確実に抑制することができる。

第６態様に記載の液体循環システムは、第１態様に記載の液体循環システムにおいて、複数の前記処理部は、前記最下流の処理部を構成し、限外濾過膜を備えた濾過装置と、前記濾過装置の直前の上流側に設けられ、イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置と、を含み、前記イオン交換装置は、前記供給配管に並列に接続され、液体がそれぞれ導入され、かつ排出される２以上のイオン交換樹脂処理部を有する。

第６態様に記載の液体循環システムによれば、イオン交換装置は、供給配管に並列に接続された２以上のイオン交換樹脂処理部を有しており、２以上のイオン交換樹脂処理部に液体がそれぞれ導入され、各イオン交換樹脂で処理された液体が排出される。これにより、２以上のイオン交換樹脂処理部のうちの１つを停止し、そのイオン交換樹脂処理部のメンテナスを行い、他のイオン交換樹脂処理部に液体を通すことができる。このため、液体循環システムの運転を継続したまま、２以上のイオン交換樹脂処理部のうちの１つのメンテナンスを行うことができる。

第７態様に記載の液体循環システムは、第６態様に記載の液体循環システムにおいて、前記イオン交換装置のメンテナンス時に、一の前記イオン交換樹脂処理部を停止し、他の前記イオン交換樹脂処理部を通った液体を前記濾過装置に供給する構成とされている。

第７態様に記載の液体循環システムによれば、イオン交換装置のメンテナンス時に、一のイオン交換樹脂処理部を停止し、他のイオン交換樹脂処理部を通った液体を濾過装置に供給する。
例えば、供給配管における最下流の処理部とユースポイントとの間に設けられた圧力計によって検出された供給配管の内部の圧力に応じて第１のポンプを制御する構成では、ユースポイントの液体の使用量の変更とイオン交換樹脂処理部の１つの停止とを同時に行った場合、圧力計による第１のポンプの制御と、第１の圧力検出部による調整弁の制御とを行う必要がある。このとき、圧力制御が２つになるため、液体の流量と圧力を予測できず、タイミングによって液体の運転流量が変化し、元の状態に戻せなくなる可能性がある（液体循環システムの液体の運転流量が不安定になる可能性がある）。
これに対し、上記液体循環システムでは、ユースポイントの液体の使用量の変更とイオン交換樹脂処理部の１つの停止とを同時に行った場合に、供給配管における最下流の処理部とユースポイントとの間の流量検出部によって検出された液体の流量に応じて第１のポンプを制御する。このため、流量検出部による第１のポンプの制御と第１の圧力検出部による調整弁の制御となるため、液体循環システムの液体の運転流量を安定させることができる。

第８態様に記載の液体循環システムは、第６態様に記載の液体循環システムにおいて、前記イオン交換装置のメンテナンス時に、液体を一の前記イオン交換樹脂処理部に導入して前記イオン交換樹脂を洗浄し、洗浄した液を前記供給配管以外の排出路に排出し、液体を他の前記イオン交換樹脂処理部に導入し、他の前記イオン交換樹脂処理部を通った液体を前記濾過装置に供給する構成とされている。

第８態様に記載の液体循環システムによれば、イオン交換装置のメンテナンス時に、液体を一のイオン交換樹脂処理部に導入してイオン交換樹脂を洗浄し、洗浄した液を排出路に排出し、他のイオン交換樹脂処理部を通った液体を濾過装置に供給する。
例えば、供給配管における最下流の処理部とユースポイントとの間に設けられた圧力計によって検出された供給配管の内部の圧力に応じて第１のポンプを制御する構成では、ユースポイントの液体の使用量の変更と一のイオン交換樹脂処理部のイオン交換樹脂を洗浄とを同時に行った場合、圧力計による第１のポンプの制御と、第１の圧力検出部による調整弁の制御とを行う必要がある。このとき、圧力制御が２つになるため、液体の流量と圧力を予測できず、タイミングによって液体の運転流量が変化し、元の状態に戻せなくなる可能性がある（液体循環システムの液体の運転流量が不安定になる可能性がある）。
これに対し、上記液体循環システムでは、ユースポイントの液体の使用量の変更と一のイオン交換樹脂処理部のイオン交換樹脂を洗浄とを同時に行った場合に、供給配管における最下流の処理部とユースポイントとの間の流量検出部によって検出された液体の流量に応じて第１のポンプを制御する。このため、流量検出部による第１のポンプの制御と第１の圧力検出部による調整弁の制御となるため、液体循環システムの液体の運転流量を安定させることができる。

本開示の液体循環システムによれば、ユースポイントでの液体の使用の有無にかかわらず、ユースポイントに供給される液体の流量の変動を抑制することができる。

本開示の技術は、循環系をもつ液体供給装置および液体供給システムに広く適用可能であるが、超純水製造装置および超純水製造システムに好適に適用可能である。特に、５０ｍ^３／ｈ以上の供給量の超純水製造装置および超純水製造システム、および、または、複数並列に供えられた超純水製造装置および超純水製造システムに、より好適に適用できる。

第１実施形態の液体循環システムを示す構成図である。 第１実施形態の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図である。 第１実施形態の液体循環システムのハードウェア構成を示すブロック図である。 第１実施形態の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用した状態を示す図である。 第１実施形態の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、第１イオン交換樹脂処理部を停止した状態を示す図である。 第１実施形態の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、第１イオン交換樹脂処理部の樹脂洗浄を行っている状態を示す図である。 第１比較例の液体循環システムを示す構成図である。 第１比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図である。 第１比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用した状態を示す図である。 第２比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用した状態を示す図である。 第１比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用せずに第１イオン交換樹脂処理部を停止した状態を示す図である。 第１比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用し、かつ第１イオン交換樹脂処理部を停止した状態を示す図である。 第１比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用せずに第１イオン交換樹脂処理部の樹脂洗浄を行っている状態を示す図である。 第１比較例の液体循環システムの第２イオン交換装置及び限外濾過膜と、ユースポイントを示す構成図であって、ユースポイントで液体を使用し、かつ第１イオン交換樹脂処理部の樹脂洗浄を行っている状態を示す図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。各図面において、本開示と関連性の低いものは図示を省略している。

［液体循環システムの全体構成］
図１には、第１実施形態の液体循環システムの全体構成が示されている。第１実施形態の液体循環システムでは、液体の一例として超純水を供給、回収する例として説明する。

図１に示すように、液体循環システム１０は、前処理装置１２、一次純水装置１４、純水タンク１６、二次純水装置２０、及びユースポイント５０を有している。さらに、二次純水装置２０は、循環ポンプ（Ｐ１）２２、熱交換器（ＨＥＸ）２４、紫外線照射装置（ＵＶ）２６、第１イオン交換装置（ポリッシャー－１）２８、膜脱気装置（ＭＤＧ）３０、ブースタポンプ（Ｐ２）３２、第２イオン交換装置（ポリッシャー－２）３４、及び限外濾過装置（ＵＦ）３６を有している。

また、液体循環システム１０は、純水タンク１６内の液体（第１実施形態では後述する一次純水）を、二次純水装置２０を経由して供給先であるユースポイント５０に供給する供給配管６２と、ユースポイント５０から液体を純水タンク１６に戻す返送配管６４と、を備えている。液体循環システム１０では、供給配管６２と返送配管６４とによって、純水タンク１６の液体を循環させる循環経路６０が構成されている。二次純水装置２０の内部の熱交換器２４、紫外線照射装置２６、第１イオン交換装置２８、膜脱気装置３０、第２イオン交換装置３４、及び限外濾過装置３６は、液体にそれぞれ異なる処理を行う複数の処理部の一例である。

また、液体循環システム１０は、液体循環システム１０の各部を制御する制御装置８０を備えている。なお、図１では、１つの制御装置８０が示されているが、制御装置８０は、離れた場所に配置された複数の制御部によって構成されていてもよい。

また、液体循環システム１０は、供給配管６２における膜脱気装置３０と第２イオン交換装置３４との間に設けられた圧力検出器（ＰＴ１）４０と、供給配管６２における最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間に設けられた流量検出器（ＦＴ１）と、備えている。さらに、液体循環システム１０は、返送配管６４に設けられた圧力検出器（ＰＴ２）６６と、返送配管６４における圧力検出器６６の下流側に設けられた調整弁６８と、を備えている。

（前処理装置）
前処理装置１２には、原水が供給される。前処理装置１２は、供給された原水に対し、凝集沈澱手段や、砂濾過手段、膜濾過手段などを用いて原水を除濁し、懸濁物質及び有機物の一部が除去された前処理水を得る。原水としては、工業用水、水道水、地下水、河川水等を挙げることができる。

（一次純水装置）
一次純水装置１４では、前処理装置１２で処理して得られた前処理水に対し、さらに清浄化処理を行って、前処理水から不純物を除去し、一次純水を得る。具体的には、不純物イオンの除去を行う脱塩装置、無機イオン、有機物、微粒子等の除去を行う逆浸透膜装置、溶存酸素等の溶存ガスの除去を行う真空脱気装置又は膜脱気装置、残存するイオン等を除去する再生型混床式脱塩装置や電気再生式脱塩装置、等の各種装置を有する。

（純水タンク）
一次純水装置１４で得られた一次純水は、純水タンク１６へ送水される。純水タンク１６は、タンクの一例であり、一次純水装置１４で得られた一次純水を一時的に貯留する容器である。純水タンク１６としては、容器からの成分溶出や錆の発生等がなく、一次純水を安定して貯留できるものであれば、その材質や形状等は特に限定されない。例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ポリエチレン、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、及びそれらをポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂でライニングしたもの等の材質が好ましく使われる。また、純水タンク１６の上部は、炭酸ガス、酸素等の不純物ガスの吸収を防ぐため、純窒素でパージされていることが好ましい。

純水タンク１６は、後述するように、製造された超純水のうちユースポイント５０で未使用の超純水を循環回収する際、上記の一次純水と混合して貯留する。純水タンク１６に貯留された一次純水とユースポイントから戻された超純水との混合水についても、以下「一次純水」と称する。

（二次純水装置）
図１に示すように、二次純水装置２０では、供給配管６２における純水タンク１６の下流側に設けられた循環ポンプ２２により、純水タンク１６から一次純水が熱交換器２４の側に供給される。循環ポンプ２２は、第２のポンプの一例である。循環ポンプ２２には、電源４４が接続されている。

また、二次純水装置２０では、供給配管６２における膜脱気装置３０と第２イオン交換装置３４との間に設けられたブースタポンプ３２により、二次純水装置２０によって製造された超純水がユースポイント５０の側に供給される。ブースタポンプ３２は、供給配管６２の圧力の不足分を加圧して一次純水を供給するポンプである。ブースタポンプ３２は、第１のポンプの一例である。ブースタポンプ３２には、電源４６が接続されている。

二次純水装置２０の熱交換器２４では、一次純水に対する熱交換（加熱又は冷却）により、一次純水の熱交換による温度調整を行う。熱交換器２４としては、例えば、プレート型の熱交換器を挙げることができるが、具体的構造は特に限定されない。

熱交換器２４で温度調整された一次純水は、紫外線照射装置２６へ送水される。紫外線照射装置２６では、一次純水に対して紫外線を照射することにより、一次純水中の有機物の分解や生菌の殺菌を行う。紫外線照射装置２６としては、例えば、１８５ｎｍ付近の波長や２５４ｎｍ付近の波長を照射可能な紫外線ランプを備えたものであれば、一次純水中の有機物の分解や殺菌を確実に行うことが可能である。用いる紫外線ランプとしては特に限定されないが、低圧水銀ランプが、取り扱いの容易さの点で好ましい。

第１イオン交換装置２８は、紫外線照射装置２６で生じた過酸化水素、有機酸などの不純物イオンをイオン交換樹脂により除去する装置である。イオン交換樹脂としては、例えば、アニオン樹脂、アニオン樹脂とカチオン樹脂を混合した混床樹脂が用いられる。第１イオン交換装置２８は、例えば、円筒形の密閉容器に、イオン交換樹脂が充填された構造である。

膜脱気装置３０は、水分を透過させず気体は透過させる気体分離膜を用いて、一次純水中の気体、特に溶存酸素を除去する装置である。膜脱気装置３０で処理された一次純水は、溶存酸素の濃度が低い状態となる。膜脱気装置３０によって溶存酸素濃度を低下された一次純水は、ブースタポンプ３２により第２イオン交換装置３４へ送水される。

第２イオン交換装置３４は、第１イオン交換装置２８と同様に、有機酸などの不純物イオンをイオン交換樹脂により除去する装置である。イオン交換樹脂としては、例えば、アニオン樹脂、アニオン樹脂とカチオン樹脂を混合した混床樹脂が用いられる。なお、二次純水装置２０では、第１イオン交換装置２８が設けられているが、第１イオン交換装置２８を設けずに第２イオン交換装置３４のみを設ける構成でもよい。第２イオン交換装置３４によって不純物イオンを除去された一次純水は、限外濾過装置３６へ送水される。第２イオン交換装置３４の構成については、後に説明する。

限外濾過装置３６は、限界濾過膜を備えており、限界濾過膜により微粒子を除去して超純水を製造する装置である。限外濾過装置３６は、濾過装置の一例である。限外濾過装置３６は、二次純水装置２０内の供給配管６２の供給方向の末端に配置されており、二次純水装置２０の内部の最下流の処理部を構成している。二次純水装置２０によって得られた超純水は、供給配管６２により使用場所であるユースポイント５０に供給される。限外濾過装置３６の構成については、後に説明する。なお、本開示において、限外濾過装置の出口側が超純水装置の末端である。

なお、二次純水装置２０においては、例えば、ＰｔやＰｄ金属を担持した触媒樹脂や亜硫酸基、亜硫酸水素基、亜硝酸基等を担持した還元性樹脂の供えられた酸化剤除去装置、ほう素選択性イオン交換装置を設置することもできる。また、これらの装置の樹脂を第１イオン交換装置、もしくは、第２イオン交換装置内に充填することも可能である。

圧力検出器４０は、膜脱気装置３０とブースタポンプ３２との間で供給配管６２の内部の圧力を検出する。圧力検出器４０は、第２の圧力検出部の一例である。圧力検出器４０として、例えば、圧力トランスミッターが用いられている。圧力トランスミッターは、圧力のデータを信号化し電波として発する通信装置である。制御装置８０は、圧力検出器４０によって検出された圧力に応じて、供給配管６２の内部の圧力が所定の圧力となるように循環ポンプ２２を制御する。循環ポンプ２２の制御については後に説明する。

流量検出器４２は、二次純水装置２０内の最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間で、供給配管６２の内部の超純水の流量を検出する。流量検出器４２は、流路検出部の一例である。流量検出器４２として、例えば、流量トランスミッターが用いられている。流量トランスミッターは、流量のデータを信号化し電波として発する通信装置である。制御装置８０は、流量検出器４２によって検出された流量に応じて、供給配管６２を流れる超純水が所定の流量となるようにブースタポンプ３２を制御する。ブースタポンプ３２の制御については後に説明する。

図２には、第２イオン交換装置３４、限外濾過装置３６、及びユースポイント５０付近の構成が示されている。図２に示すように、第２イオン交換装置３４は、供給配管６２に並列に接続された第１イオン交換樹脂処理部（ポリッシャー２－１）１０２、及び第２イオン交換樹脂処理部（ポリッシャー２－２）１０４を備えている。具体的には、供給配管６２は、２つの導入配管１０６Ａ、１０６Ｂに分岐されており、導入配管１０６Ａが第１イオン交換樹脂処理部１０２に接続され、導入配管１０６Ｂが第２イオン交換樹脂処理部１０４に接続されている。これにより、供給配管６２から一次純水が導入配管１０６Ａ、１０６Ｂを介してそれぞれ第１イオン交換樹脂処理部１０２、第２イオン交換樹脂処理部１０４に導入される。導入配管１０６Ａ、１０６Ｂには、それぞれ流路を開閉する弁１０７Ａ、１０７Ｂが設けられている。

第１イオン交換樹脂処理部１０２には、排出配管１０８Ａが接続され、第２イオン交換樹脂処理部１０４には、排出配管１０８Ｂが接続されている。排出配管１０８Ａと排出配管１０８Ｂとは、下流側の供給配管６２に合流されている。排出配管１０８Ａ、１０８Ｂには、それぞれ流路を開閉する弁１０９Ａ、１０９Ｂが設けられている。

排出配管１０８Ａ、１０８Ｂの途中には、それぞれ排出路１１０Ａ、１１０Ｂが接続されている。排出路１１０Ａ、１１０Ｂには、それぞれ流路を開閉する弁１１１Ａ、１１１Ｂが設けられている。二次純水装置２０の通常の使用時には、弁１１１Ａ、１１１Ｂは閉止されている（図２参照）。これにより、第１イオン交換樹脂処理部１０２で処理された一次純水が排出配管１０８Ａを介して供給配管６２に供給され、第２イオン交換樹脂処理部１０４で処理された一次純水が排出配管１０８Ｂを介して供給配管６２に供給される。

なお、第２イオン交換装置３４では、第１イオン交換樹脂処理部１０２及び第２イオン交換樹脂処理部１０４が２つ設けられているが、これに代えて、３つ以上のイオン交換樹脂処理部を備える構成でもよい。

図２に示すように、限外濾過装置３６は、２つの限外濾過膜処理部１２０Ａ、１２０Ｂを備えたユニットとして構成されている。第２イオン交換装置３４によって処理された一次純水は、供給配管６２を介して２つの限外濾過膜処理部１２０Ａ、１２０Ｂにそれぞれ導入され、限外濾過膜で濾過される。２つの限外濾過膜処理部１２０Ａ、１２０Ｂで濾過された超純水は、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される。

（ユースポイント）
図１及び図２に示すように、ユースポイント５０では、供給された超純水が使用される。ユースポイント５０に供給された超純水のうち、使用されなかった超純水は、返送配管６４を経て純水タンク１６へ循環回収され、一次純水と一緒に純水タンク１６内に貯留される。また、ユースポイント５０で超純水を使用しない場合は、二次純水装置２０からユースポイント５０に供給された超純水は、そのまま返送配管６４を経て純水タンク１６へ戻される（図２参照）。

一例として、ユースポイント５０は、二次純水装置２０から離れた場所に配置されたクリーンルーム５２に設けられている。二次純水装置２０の最下流端からユースポイント５０の接続部までの供給配管６２、及びユースポイント５０との分岐から純水タンク１６までの返送配管６４は、比較的長い流路を構成している。例えば、二次純水装置３０２の下流側端部からユースポイント５０の接続部までの供給配管６２の長さＬ１は、例えば、０．１kｍ以上１．５kｍ以下である。また、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から純水タンク１６までの返送配管６４の長さは、例えば、０．１ｋｍ以上１．５ｋｍ以下である。

供給配管６２や返送配管６４の素材としては、特に限定はないが、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス等を用いることが可能であるが、液体が超純水の場合には、ＰＶＤＦを用いることが好ましい。

圧力検出器６６は、ユースポイント５０に接続された返送配管６４に設けられており、返送配管６４の内部の圧力を検出する。圧力検出器６６は、第１の圧力検出部の一例である。圧力検出器６６として、例えば、圧力トランスミッターが用いられている。返送配管６４における圧力検出器６６の下流側に設けられた調整弁６８は、返送配管６４の内部の圧力を調整する。

圧力検出器６６は、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から、該分岐と純水タンク１６との間の返送配管６４の長さの２０％未満の位置に設けられていることが好ましく、返送配管６４の長さの１０％未満の位置に設けられていることがより好ましく、返送配管６４の長さの５％未満の位置に設けられていることがさらに好ましい。ここで、返送配管６４の長さとは、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から純水タンク１６との接続部までの長さである。

なお、図示を省略するが、液体循環システム１０では、循環経路６０においてユースポイント５０への分岐点が複数設けられていてもよい。この場合は、圧力検出器６６は、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐の最後段から、該最後段と純水タンク１６との間の返送配管６４の長さの２０％未満の位置に設けられていることが好ましい。

（液体循環システムのハードウェア構成）
図３には、液体循環システム１０のハードウェア構成のブロック図が示されている。図３に示すように、制御装置８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８３、ストレージ８４、及び入出力インタフェース８５の各構成を有する。各構成は、バス８６を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ８１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２又はストレージ８４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ８３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２又はストレージ８４に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。第１実施形態では、ＲＯＭ８２又はストレージ８４には、液体循環処理プログラムが格納されている。

ＲＯＭ８２は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ８３は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ８４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。

入出力インタフェース８５には、圧力検出器４０、流量検出器４２、圧力検出器６６、及び調整弁６８が接続されている。さらに、入出力インタフェース８５には、電源４４を介して循環ポンプ２２が接続され、電源４６を介してブースタポンプ３２が接続されている。

制御装置８０には、供給配管６２の圧力検出器４０によって検出された圧力の値が入力される。制御装置８０は、圧力検出器４０によって検出された圧力に応じて、電源４４から循環ポンプ２２に給電する電気の周波数を制御する。これにより、循環ポンプ２２の出口の圧力、流量を調整する。制御装置８０は、第２のポンプ制御部の一例である。制御装置８０は、圧力検出器４０の圧力が予め設定された圧力となるように電源４４から循環ポンプ２２に給電する電気の周波数を制御する。

制御装置８０には、供給配管６２の流量検出器４２によって検出された超純水の流量の値が入力される。制御装置８０は、流量検出器４２によって検出された超純水の流量に応じて、電源４６からブースタポンプ３２に給電する電気の周波数を制御する。ブースタポンプ３２は、供給配管６２の圧力の不足分を加圧して一次純水を供給するポンプである。これにより、ブースタポンプ３２の出口の圧力、流量を調整する。制御装置８０は、第１のポンプ制御部の一例である。例えば、制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように電源４６からブースタポンプ３２に給電する電気の周波数を制御する（図２参照）。

制御装置８０には、返送配管６４の圧力検出器６６によって検出された圧力の値が入力される。制御装置８０は、圧力検出器６６によって検出された圧力に応じて、調整弁６８の開口状態を制御することで、返送配管６４の内部の圧力を調整する。例えば、制御装置８０は、圧力検出器６６の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように調整弁６８を制御する(図２参照）。

［第１実施形態の作用及び効果］
次に、第１実施形態の作用及び効果について説明する。

図１に示すように、液体循環システム１０では、供給配管６２と返送配管６４とを備えた循環経路６０が設けられており、純水タンク１６内の一次純水が供給配管６２によって二次純水装置２０を経由してユースポイント５０に供給される。二次純水装置２０では、熱交換器２４、紫外線照射装置２６、第１イオン交換装置２８、膜脱気装置３０、第２イオン交換装置３４、及び限外濾過装置３６によって一次純水がそれぞれ処理されることで、超純水が得られる。二次純水装置２０で得られた超純水は、ユースポイント５０に供給される。さらに、ユースポイント５０で使用されなかった超純水が返送配管６４によって純水タンク１６に戻される。

図１及び図２に示すように、返送配管６４には圧力検出器６６が設けられており、圧力検出器６６によって返送配管６４の内部の圧力が検出される。返送配管６４における圧力検出器６６の下流側には、調整弁６８が設けられており、圧力検出器６６によって検出された圧力に応じて、調整弁６８により返送配管６４の内部の圧力が調整される。

さらに、図１及び図２に示すように、供給配管６２における二次純水装置２０の最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間には、流量検出器４２が設けられており、流量検出器４２によって供給配管６２の内部の液体の流量が検出される。そして、流量検出器４２によって検出された流量に応じて、制御装置８０により、供給配管６２を流れる一次純水が所定の流量となるようにブースタポンプ３２が制御される。これにより、供給配管６２における流量検出器４２からユースポイント５０に供給される超純水の流量の変動が抑制される。このため、ユースポイント５０での超純水の使用の有無にかかわらず、ユースポイント５０に供給される超純水の流量の変動を抑制することができる。

また、図１に示すように、液体循環システム１０では、供給配管６２における純水タンク１６の下流側に循環ポンプ２２が設けられており、循環ポンプ２２によって純水タンク１６内の一次純水が二次純水装置２０の熱交換器２４の側に供給される。供給配管６２におけるブースタポンプ３２の上流側に圧力検出器４０が設けられており、圧力検出器４０によって、供給配管６２の内部の圧力が検出される。そして、制御装置８０により、圧力検出器４０によって検出された圧力に応じて、供給配管６２の内部の圧力が所定の圧力となるように循環ポンプ２２が制御される。このため、純水タンク１６内の一次純水を循環ポンプ２２により供給配管６２を通じて二次純水装置２０の熱交換器２４の側に供給する際に、圧力検出器４０の位置での供給配管６２の内部の圧力の変動を抑制することができる。

また、液体循環システム１０では、供給配管６２における膜脱気装置３０と第２イオン交換装置３４との間にブースタポンプ３２が設けられている。これにより、供給配管６２における最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間の流量検出器４２によって検出された超純水の流量に応じて、ブースタポンプ３２の出口側の一次純水の流量を制御しやすくなる。このため、ユースポイント５０に供給される超純水の流量の変動をより確実に抑制することができる。

（ユースポイントで超純水を使用しない例）
ここで、液体循環システム１０において、ユースポイント５０で超純水の使用がない例について説明する。図２は、ユースポイント５０で超純水の使用がない場合（超純水の使用量が０ｍ^３／ｈの場合）が示されている。

図２に示すように、制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。このとき、ユースポイント５０では、例えば、要求圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）に対し、実際の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。ユースポイント５０での圧力は、図示しない圧力計によって測定される。これにより、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の流量は、８０ｍ^３／ｈであり、圧力検出器４０の圧力とユースポイント５０の圧力との圧力差（ΔＰ）は、４９ｋＰａ（すなわち、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となる。

この例では、ユースポイント５０で超純水の使用がないため、返送配管６４により純水タンク１６に戻される超純水の流量は、８０ｍ^３／ｈである。制御装置８０は、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐の側に設けられた圧力検出器６６の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように、調整弁６８により返送配管６４の内部の圧力を制御する。

（ユースポイントで超純水を使用する例）
次に、図４を用いて、液体循環システム１０において、ユースポイント５０で超純水を使用する例について説明する。

図４に示すように、制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。このとき、ユースポイント５０では、要求圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）に対し、実際の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。このため、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の流量は、８０ｍ^３／ｈであり、供給配管６２の内部の圧力（流量検出器４２付近の圧力）とユースポイント５０の圧力との圧力差（ΔＰ）は、４９ｋＰａ（すなわち、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となる。

ユースポイント５０では、例えば、超純水の使用量が５０ｍ^３／ｈであるため、返送配管６４により純水タンク１６に戻される超純水の流量は、３０ｍ^３／ｈである。制御装置８０は、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐に近い側に設けられた圧力検出器６６の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように、調整弁６８により返送配管６４の内部の圧力を制御する。

以上のように、液体循環システム１０では、ユースポイント５０での超純水の使用の有無にかかわらず、ユースポイント５０に供給される超純水の流量の変動を抑制することができる。また、液体循環システム１０では、超純水の流量の変動が小さいため、流量の変動による超純水の水質の悪化が最小限に抑制される。

（圧力検出器の位置）
液体循環システム１０では、圧力検出器６６は、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から、該分岐と純水タンク１６との間の返送配管６４の長さの２０％未満の位置に設けられている。

例えば、純水タンクとユースポイントとの間の返送配管の長さが長い場合に、圧力検出部が返送配管におけるユースポイントとの分岐から純水タンク１６までの返送配管６４の長さの２０％以上の位置に設けられている構成では、ユースポイントで超純水を使用し始めると、返送配管の口径が同じであると返送配管の超純水の流量が減少し、圧力損失が減る。したがって、返送配管におけるユースポイントとの分岐から返送配管６４の長さの２０％以上の位置に設けられた圧力検出部では、調整弁６８によって返送配管の内部の圧力が適切に調整されない可能性がある。

これに対し、液体循環システム１０では、圧力検出器６６が返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から返送配管６４の長さの２０％未満の位置に設けられており、返送配管６４の超純水の流量が減っても、圧力損失の減少を無視できるようになる。このため、圧力検出器６６によって検出された圧力に応じて、調整弁６８により、返送配管６４の内部の圧力を適切に調整することができる。なお、調整弁６８は、返送配管６４の圧力検出器６６の下流であれば、特に設置場所に制限はない。

［第１比較例の液体循環システム］
ここで、第１比較例の液体循環システムについて説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、第１比較例の液体循環システム３００は、第１実施形態の液体循環システム１０と異なる構成として、二次純水装置３０２と、制御装置３２０と、を備えている。二次純水装置３０２には、最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間に、供給配管６２の内部の圧力を検出する第２圧力検出器３１０が設けられている。制御装置３２０は、第２圧力検出器３１０によって検出された圧力に基づき、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。すなわち、液体循環システム３００では、第１実施形態の液体循環システム１０のような流量検出器４２（図１参照）は設けられていない。液体循環システム３００では、二次純水装置３０２の下流側端部からユースポイント５０の接続部までの供給配管６２の長さＬ２は、例えば、０．５kｍ以上１．５kｍ以下である。

また、液体循環システム３００では、第１実施形態の液体循環システム１０と異なる構成として、返送配管６４における調整弁６８の上流側であって純水タンク１６に近い側に、返送配管６４の内部の圧力を検出する第３圧力検出器３１２が設けられている。制御装置３２０は、第３圧力検出器６６によって検出された圧力に応じて、調整弁６８の開口状態を制御することで、返送配管６４の内部の圧力を調整する。制御装置３２０は、例えば、第３圧力検出器３１２の圧力が２９４ｋＰａ（すなわち、３ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように、調整弁６８の開口状態を制御することで、返送配管６４の内部の圧力を調整する。液体循環システム３００では、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から第３圧力検出器３１２までの返送配管６４の長さは、例えば、０．５kｍ以上１．５kｍ以下である。第３圧力検出器３１２は、例えば、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から返送配管６４の長さの８０％以上の位置に設けられている。

（ユースポイントで超純水を使用しない例）
図８に示すように、第１比較例の液体循環システム３００では、ユースポイント５０で超純水の使用がない（超純水の使用量が０ｍ^３／ｈの）場合、制御装置３２０は、例えば、第２圧力検出器３１０の圧力が３９２ｋＰａ（すなわち、４ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。このとき、ユースポイント５０では、要求圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）に対し、実際の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の流量は、８０ｍ^３／ｈであり、第２圧力検出器３１０の圧力とユースポイント５０の圧力との圧力差（ΔＰ）は、４９ｋＰａ（すなわち、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となる。

ユースポイント５０では超純水の使用がないため（超純水の使用量が０ｍ^３／ｈのため）、返送配管６４により純水タンク１６側に流れる超純水の流量は、８０ｍ^３／ｈである。制御装置３２０は、返送配管６４の第３圧力検出器３１２の圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように、調整弁６８により返送配管６４の内部の圧力を制御する。このとき、ユースポイント５０の圧力と第３圧力検出器３１２の圧力との圧力差（ΔＰ）は、４９ｋＰａ（すなわち、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となる。

（ユースポイントで超純水を使用する例）
図９には、液体循環システム３００において、ユースポイント５０で超純水を５０ｍ^３／ｈ使用する例が示されている。図９に示すように、返送配管６４では、第３圧力検出器３１２により調整弁６８の設定圧力が２９４ｋＰａ（すなわち、３ｋｇｆ／ｃｍ^２）に制御されている。ユースポイント５０で超純水を使用し始めると、返送配管６４の口径が同じであると返送配管６４の超純水の流量が減少し、圧力損失が減る。例えば、ユースポイント５０の圧力と第３圧力検出器３１２の圧力との圧力差（ΔＰ）は、４９ｋＰａ（すなわち、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）から２９．４ｋＰａ（すなわち、０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２）となる。

ユースポイント５０では、要求圧力が３４３ｋＰａ（すなわち、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）に対し、実際の圧力が３２３．４ｋＰａ（すなわち、３．３ｋｇｆ／ｃｍ^２）であり、圧力が下がる。このとき、第２圧力検出器３１０の圧力が３９２ｋＰａ（すなわち、４ｋｇｆ／ｃｍ^２）となるように制御されており、第２圧力検出器３１０の圧力とユースポイント５０の圧力との圧力差（ΔＰ）は、６８．６ｋＰａ（すなわち、０．７ｋｇｆ／ｃｍ^２）となり、圧力損失が増え、供給流量が増える。例えば、供給配管６２の超純水の供給流量は、本当は８０ｍ^３／ｈで流したいが、供給流量は１００ｍ^３／ｈに増加する。すなわち、供給配管６２の超純水の設計流量に対して実際の超純水の供給流量が増加する。このため、圧力の変化が超純水の品質に影響する可能性がある。また、ユースポイントに設置された半導体製造装置等の運転条件が変わるため、製品の歩留まりへの影響も懸念される。

なお、第３圧力検出器３１２と調整弁６８は、メンテナンスの都合上、純水タンク１６付近に設置することが一般的である。すなわち、第３圧力検出器３１２と調整弁６８をユースポイント付近に設置すると、例えば、純水装置の設置建屋とは異なる建屋、異なる階に、さらにクリーンルーム内部、もしくはクリーンルーム付近に設置されるため、メンテナンス性が著しく損なわれるため、一般的には行われない。

［第２比較例の液体循環システム］
次に、第２比較例の液体循環システムについて説明する。なお、前述した第１実施形態及び第１比較例と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

（ユースポイントで超純水を使用する例）
図１０には、第２比較例の液体循環システム３３０において、例えば、ユースポイント５０で超純水を５０ｍ^３／ｈ使用する例が示されている。図１０は、図９の状態となった直後に、第３圧力検出器３１２の設定を変化させる例である。すなわち、図１０に示すように、第２比較例の液体循環システム３３０では、第３圧力検出器３１２の設定圧力を手動で３２３．４ｋＰａ（すなわち、３．３ｋｇｆ／ｃｍ^２）での制御に変更し、調整弁６８の開口を絞る。これにより、第１比較例の液体循環システム３３０と比較すると、返送配管６４により戻される超純水の流量が５０ｍ^３／ｈから３０ｍ^３／ｈに減少し、返送配管６４の圧力損失が減る。ユースポイント５０の圧力は、３４３ｋＰａ（すなわち、３．３＋０．２＝３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２となる。さらに、供給配管６２の第２圧力検出器３１０とユースポイント５０との圧力差（ΔＰ）が４９ｋＰａ（すなわち、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）に戻り、供給配管６２の超純水の供給量も８０ｍ^３／ｈに戻る。

しかし、液体循環システム３３０では、第３圧力検出器３１２の設定圧力を手動でいきなり３２３．４ｋＰａ（すなわち、３．３ｋｇｆ／ｃｍ^２）での制御に変更すると、超純水の水質が悪化する可能性がある。また、制御装置３２０は、第２圧力検出器３１０によるブースタポンプ３２の制御と、第３圧力検出器３１２による調整弁６８の制御の２つの圧力制御が必要であるため、運転系統の制御が複雑となる。

これに対して、第１実施形態の液体循環システム１０では、制御装置８０は、供給配管６２における限外濾過装置３６とユースポイント５０との間の流量検出器４２の超純水の流量に応じて、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。これにより、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の流量の変動が抑制される。このため、ユースポイント５０での超純水の使用の有無にかかわらず、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の流量の変動を抑制することができる。

また、液体循環システム１０では、圧力検出器６６は、返送配管６４におけるユースポイント５０との分岐から返送配管６４の長さの２０％未満の位置に設けられている。このため、返送配管６４の超純水の流量が減っても、圧力損失の減少を無視できるようになる。したがって、圧力検出器６６によって検出された圧力に応じて、調整弁６８により、返送配管６４の内部の圧力を適切に調整することができる。

［第１実施形態の液体循環システムにおけるメンテナンスの第１例］
次に、第１実施形態の液体循環システム１０におけるメンテナンスの第１例について説明する。

図５は、液体循環システム１０のメンテナンス時に、第２イオン交換装置３４の第１イオン交換樹脂処理部１０２を停止した状態が示されている。図５に示すように、液体循環システム１０では、ユースポイント５０での超純水の使用量の変更と、第１イオン交換樹脂処理部１０２とを同時に行っている。ユースポイント５０では、超純水の使用量が５０ｍ^３／ｈである。

液体循環システム１０では、導入配管１０６Ａの弁１０７Ａを閉止し、排出配管１０８Ａの弁１０９Ａを閉止することで、第１イオン交換樹脂処理部１０２に一次純水が流れなくなる。これにより、第１イオン交換樹脂処理部１０２が停止し、第１イオン交換樹脂処理部１０２のメンテナンスを行うことができる。また、弁１１１Ａ、１１１Ｂも閉止する。また、導入配管１０６Ｂの弁１０７Ｂを開放し、排出配管１０８Ｂの弁１０９Ｂを開放することで、第２イオン交換樹脂処理部１０４のみに一次純水が流れる。第２イオン交換樹脂処理部１０４で処理された一次純水は、排出配管１０８Ｂから供給配管６２を経て限外濾過装置３６に供給される。

制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。これにより、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の供給量は、８０ｍ^３／ｈとなる。

ここで、第１実施形態の液体循環システム１０の第２イオン交換装置３４の構成による作用及び効果について説明する。

液体循環システム１０では、第２イオン交換装置３４は、供給配管６２に並列に接続された第１イオン交換樹脂処理部１０２、第２イオン交換樹脂処理部１０４を有している。第１イオン交換樹脂処理部１０２の弁１０７Ａと弁１０７Ａが開放され、第２イオン交換樹脂処理部１０４の弁１０７Ｂと弁１０９Ｂが開放された状態では、第１イオン交換樹脂処理部１０２と第２イオン交換樹脂処理部１０４にそれぞれ一次純水が導入され、第１イオン交換樹脂処理部１０２と第２イオン交換樹脂処理部１０４で処理された一次純水が排出される（図４参照）。このような構成では、第１イオン交換樹脂処理部１０２及び第２イオン交換樹脂処理部１０４の一方を停止してメンテナンスを行い、第１イオン交換樹脂処理部１０２及び第２イオン交換樹脂処理部１０４の他方に一次純水を通すことができる。このため、液体循環システム１０の運転を継続したまま、第１イオン交換樹脂処理部１０２、第２イオン交換樹脂処理部１０４のうちの１つのメンテナンスを行うことができる。

また、液体循環システム１０では、第２イオン交換装置３４のメンテナンス時に、第１イオン交換樹脂処理部１０２及び第２イオン交換樹脂処理部１０４の一方を停止し、第１イオン交換樹脂処理部１０２及び第２イオン交換樹脂処理部１０４の他方を通った一次純水を限外濾過装置３６に供給する。例えば、第１イオン交換樹脂処理部１０２を停止し、第２イオン交換樹脂処理部１０４を通った一次純水を限外濾過装置３６に供給する（図５参照）。

図５に示すように、液体循環システム１０では、供給配管６２における最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間の流量検出器４２によって検出された超純水の流量に応じてブースタポンプ３２を制御する。例えば、制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。これにより、流量検出器４２によるブースタポンプ３２の制御と、圧力検出器６６による調整弁６８の制御との２つとなるため、液体循環システム１０の超純水の運転流量を安定させることができる。このため、液体循環システム１０では、ユースポイント５０の超純水の使用量の変更と第１イオン交換樹脂処理部１０２の停止とを同時に行っても、ユースポイント５０への超純水の供給流量とユースポイント５０の圧力をほぼ一定に保持できる。

［第１比較例の液体循環システムにおけるメンテナンスの第１例］
次に、第１比較例の液体循環システム３００におけるメンテナンスの第１例について説明する。

図１１は、第１比較例の液体循環システム３００において、ユースポイント５０の超純水の使用量に変化がない場合（超純水を使用しない場合）の第２イオン交換装置３４のメンテナンスの例が示されている。図１１に示すように、第２イオン交換装置３４の第１イオン交換樹脂処理部１０２を停止すると、第２イオン交換樹脂処理部１０４での圧力損失が増加する。この圧力損失の増加分は、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数増加で補填する。

図１２は、第１比較例の液体循環システム３００において、ユースポイント５０で超純水の使用量を変更した場合（例えば、超純水を５０ｍ^３／ｈ使用した場合）の第２イオン交換装置３４のメンテナンスの例が示されている。図１２に示すように、液体循環システム３００では、ユースポイント５０での超純水の使用量の変更と、第１イオン交換樹脂処理部１０２の停止とを同時に行った場合、第２圧力検出器３１０によるブースタポンプ３２の制御と第３圧力検出器３１２による調整弁６８の制御とを行う必要がある。このとき、自動圧力制御が同じ系統に２つあることから、超純水の流量及び圧力の変動が予測できない。このため、タイミングによっては、液体循環システム３００の運転流量が変化し、運転流量を元の状態に戻せなくなる可能性があり、液体循環システム３００の運転状態が不安定になる。

これに対して、第１実施形態の液体循環システム１０では、供給配管６２における最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間の流量検出器４２によって検出された超純水の流量に応じてブースタポンプ３２を制御する。これにより、流量検出器４２によるブースタポンプ３２の制御と圧力検出器６６による調整弁６８の制御となる。このため、液体循環システム１０では、ユースポイント５０の超純水の使用量の変更と第１イオン交換樹脂処理部１０２の停止とを同時に行っても、ユースポイント５０への超純水の供給流量とユースポイント５０の圧力をほぼ一定に保持できる。

［第１実施形態の液体循環システムにおけるメンテナンスの第２例］
次に、第１実施形態の液体循環システム１０におけるメンテナンスの第１例について説明する。

図６は、液体循環システム１０のメンテナンス時に、第２イオン交換装置３４の第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂の洗浄を行っている状態が示されている。図６に示すように、液体循環システム１０では、ユースポイント５０での超純水の使用量の変更と、第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂の洗浄とを同時に行っている。ユースポイント５０では、超純水の使用量が５０ｍ^３／ｈである。

液体循環システム１０では、導入配管１０６Ａの弁１０７Ａを開放し、排出配管１０８Ａの弁１０９Ａを閉止し、排出路１１０Ａの弁１１１Ａを開放することで、第１イオン交換樹脂処理部１０２を通った一次純水が排出路１１０Ａに排出される。これにより、第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂の洗浄を行うことができる。また、導入配管１０６Ｂの弁１０７Ｂを開放し、排出配管１０８Ｂの弁１０９Ｂを開放し、弁１１１Ｂを閉止することで、第２イオン交換樹脂処理部１０４を通った一次純水は、排出配管１０８Ｂから供給配管６２を経て限外濾過装置３６に供給される。第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂の洗浄時の流量は、１０ｍ^３／ｈとなる。

制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。これにより、供給配管６２によりユースポイント５０に供給される超純水の供給量は、８０ｍ^３／ｈとなる。

上記の液体循環システム１０では、第２イオン交換装置３４のメンテナンス時に、一次純水を第１イオン交換樹脂処理部１０２に導入してイオン交換樹脂を洗浄し、洗浄した液を排出路１１０Ａに排出する。これと共に、第２イオン交換樹脂処理部１０４を通った一次純水を限外濾過装置３６に供給する。そのとき、供給配管６２における最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間の流量検出器４２によって検出された超純水の流量に応じてブースタポンプ３２を制御する。例えば、制御装置８０は、流量検出器４２の超純水の流量が８０ｍ^３／ｈとなるように、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数を制御する。これにより、流量検出器４２によるブースタポンプ３２の制御と圧力検出器６６による調整弁６８の制御となるため、液体循環システム１０の超純水の運転流量を安定させることができる。このため、液体循環システム１０では、ユースポイント５０の超純水の使用量の変更と、第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂を洗浄とを同時に行っても、ユースポイント５０への超純水の供給流量とユースポイント５０の圧力をほぼ一定に保持できる。

［第１比較例の液体循環システムにおけるメンテナンスの第２例］
次に、第１比較例の液体循環システム３００におけるメンテナンスの第２例について説明する。

図１３は、第１比較例の液体循環システム３００において、ユースポイント５０の超純水の使用量に変化がない場合（超純水を使用しない場合）の第２イオン交換装置３４のメンテナンスの例が示されている。図１３に示すように、第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂の洗浄を行うと、排出路１１０Ａに排出される洗浄流量が増加する。この洗浄流量の増加分は、ブースタポンプ３２に給電する電源４６の周波数増加で補填する。

図１４は、第１比較例の液体循環システム３００において、ユースポイント５０で超純水の使用量を変更した場合（例えば、超純水を５０ｍ^３／ｈ使用した場合）の第２イオン交換装置３４のメンテナンスの例が示されている。図１４に示すように、液体循環システム３００では、ユースポイント５０での超純水の使用量の変更と、第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂の洗浄とを同時に行った場合、第２圧力検出器３１０によるブースタポンプ３２の制御と第３圧力検出器３１２による調整弁６８の制御とを行う必要がある。このとき、自動圧力制御が同じ系統に２つあることから、超純水の流量及び圧力の変動が予測できず、液体循環システム３００の運転状態がさらに不安定になる。

これに対して、第１実施形態の液体循環システム１０では、供給配管６２における最下流の限外濾過装置３６とユースポイント５０との間の流量検出器４２によって検出された超純水の流量に応じてブースタポンプ３２を制御する。これにより、流量検出器４２によるブースタポンプ３２の制御と、圧力検出器６６による調整弁６８の制御の２つとなる。このため、液体循環システム１０では、ユースポイント５０の超純水の使用量の変更と、第１イオン交換樹脂処理部１０２のイオン交換樹脂を洗浄とを同時に行っても、ユースポイント５０への超純水の供給流量とユースポイント５０の圧力をほぼ一定に保持できる。

［その他］
なお、第１実施形態の液体循環システム１０の構成に代えて、圧力検出器６６の位置を下記の条件で変更してもよい。圧力検出器６６は、返送配管６４における純水タンク１６よりもユースポイント５０に近い側であって、返送配管６４の超純水の流量が最大と最小のときの差圧を比較したとき、差圧が９．８ｋＰａ（すなわち、０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以内となる位置に設けられていることが好ましく、差圧が４．９ｋＰａ（すなわち、０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２以内となる位置に設けられていることがより好ましく、差圧が２．９４ｋＰａ（すなわち、０．０３ｋｇｆ／ｃｍ^２）以内となる位置に設けられていることがさらに好ましい。

例えば、圧力検出器６６は、返送配管６４における純水タンク１６よりもユースポイント５０に近い側であって、返送配管６４の超純水の流量が最大と最小のときの差圧が９．８ｋＰａ（すなわち、０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以内となる位置に設けられていると、返送配管６４の超純水の流量が減っても、圧力損失の減少による影響を受けにくくなる。このため、圧力検出器６６によって検出された圧力に応じて、調整弁６８により、返送配管６４の内部の圧力を適切に調整することができる。

また、循環経路６０においてユースポイント５０への分岐点が複数設けられている構成では、圧力検出器６６は、返送配管における純水タンク１６よりもユースポイントとの分岐の最後段に近い側であって、返送配管の液体の流量が最大と最小のときの差圧を比較したとき、差圧が９．８ｋＰａ（すなわち、０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以内となる位置に設けられている構成としてもよい。

なお、本開示を特定の実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。

［本開示の好ましい態様］
以下、本開示の好ましい態様について付記する。

［付記項１］
液体を貯留するタンクと、
前記タンクから供給された液体にそれぞれ異なる処理を行う複数の処理部と、
前記タンク内の液体を複数の前記処理部を経由して供給先であるユースポイントに供給する供給配管と、前記ユースポイントから液体を前記タンクに戻す返送配管と、を備えた循環経路と、
前記供給配管における複数の前記処理部の途中に設けられ、液体を前記ユースポイントの側に供給する第１のポンプと、
前記返送配管に設けられ、前記返送配管の内部の圧力を検出する第１の圧力検出部と、
前記返送配管における前記第１の圧力検出部の下流側に設けられ、前記第１の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、前記返送配管の内部の圧力を調整する調整弁と、
前記供給配管における複数の前記処理部のうちの最下流の処理部と前記ユースポイントとの間に設けられ、前記供給配管の内部の液体の流量を検出する流量検出部と、
前記流量検出部によって検出された流量に応じて、前記供給配管を流れる液体が所定の流量となるように前記第１のポンプを制御する第１のポンプ制御部と、
を有する液体循環システム。

［付記項２］
前記供給配管における前記タンクの下流側に設けられ、前記タンク内の液体を複数の前記処理部の側に供給する第２のポンプと、
前記供給配管における前記第１のポンプの上流側に設けられ、前記供給配管の内部の圧力を検出する第２の圧力検出部と、
前記第２の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、前記供給配管の内部の圧力が所定の圧力となるように前記第２のポンプを制御する第２のポンプ制御部と、
を有する付記項１に記載の液体循環システム。

［付記項３］
前記第１の圧力検出部は、前記返送配管における前記ユースポイントとの分岐の最後段から、該最後段と前記タンクとの間の前記返送配管の長さの２０％未満のところに設けられている付記項１又は付記項２に記載の液体循環システム。

［付記項４］
前記第１の圧力検出部は、前記返送配管における前記タンクよりも前記ユースポイントとの分岐の最後段に近い側であって、前記返送配管の液体の流量が最大と最小のときの差圧を比較したとき、前記差圧が９．８ｋＰａ以内となるところに設けられている付記項１又は付記項２に記載の液体循環システム。

［付記項５］
前記第１のポンプは、前記供給配管の圧力の不足分を加圧して液体を供給するブースタポンプである付記項１から付記項４までいずれか１つに記載の液体循環システム。

［付記項６］
複数の前記処理部は、
前記最下流の処理部を構成し、限外濾過膜を備えた濾過装置と、
前記濾過装置の直前の上流側に設けられ、イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置と、を含み、
前記イオン交換装置は、前記供給配管に並列に接続され、液体がそれぞれ導入され、かつ排出される２以上のイオン交換樹脂処理部を有する付記項１から付記項５までのいずれか１つに記載の液体循環システム。

［付記項７］
前記イオン交換装置のメンテナンス時に、一の前記イオン交換樹脂処理部を停止し、他の前記イオン交換樹脂処理部を通った液体を前記濾過装置に供給する構成とされている付記項６に記載の液体循環システム。

［付記項８］
前記イオン交換装置のメンテナンス時に、
液体を一の前記イオン交換樹脂処理部に導入して前記イオン交換樹脂を洗浄し、洗浄した液を前記供給配管以外の排出路に排出し、
液体を他の前記イオン交換樹脂処理部に導入し、他の前記イオン交換樹脂処理部を通った液体を前記濾過装置に供給する構成とされている付記項６に記載の液体循環システム。

１０ 液体循環システム
１６ 純水タンク（タンク）
２０ 二次純水装置
２２ 循環ポンプ（第２のポンプ）
２４ 熱交換器（複数の処理部）
２６ 紫外線照射装置（複数の処理部）
２８ 第１イオン交換装置（複数の処理部）
３０ 膜脱気装置（複数の処理部）
３２ ブースタポンプ（第１のポンプ）
３２ 返送配管
３４ 第２イオン交換装置（複数の処理部）
３６ 限外濾過膜（濾過装置、最下流の処理部）
４０ 圧力検出器（第２の圧力検出部）
４２ 流量検出器（流量検出部）
５０ ユースポイント
６０ 循環経路
６２ 供給配管
６４ 返送配管
６６ 圧力検出部
６６ 圧力検出器（第１の圧力検出部）
６８ 調整弁
８０ 制御装置（第１のポンプ制御部、第２のポンプ制御部）
１０２ 第１イオン交換樹脂処理部（イオン交換樹脂処理部）
１０４ 第２イオン交換樹脂処理部（イオン交換樹脂処理部）

Claims (7)

1. 液体を貯留するタンクと、
   前記タンクから供給された液体にそれぞれ異なる処理を行う複数の処理部と、
   前記タンク内の液体を複数の前記処理部を経由して供給先であるユースポイントに供給する供給配管と、前記ユースポイントから液体を前記タンクに戻す返送配管と、を備えた循環経路と、
   前記供給配管における複数の前記処理部の途中に設けられ、液体を前記ユースポイントの側に供給する第１のポンプと、
   前記返送配管に設けられ、前記返送配管の内部の圧力を検出する第１の圧力検出部と、
   前記返送配管における前記第１の圧力検出部の下流側に設けられ、前記第１の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、前記返送配管の内部の圧力を調整する調整弁と、
   前記供給配管における複数の前記処理部のうちの最下流の処理部と前記ユースポイントとの間に設けられ、前記供給配管の内部の液体の流量を検出する流量検出部と、
   前記流量検出部によって検出された流量に応じて、前記供給配管を流れる液体が所定の流量となるように前記第１のポンプを制御する第１のポンプ制御部と、
   を有する液体循環システム。
2. 前記供給配管における前記タンクの下流側に設けられ、前記タンク内の液体を複数の前記処理部の側に供給する第２のポンプと、
   前記供給配管における前記第１のポンプの上流側に設けられ、前記供給配管の内部の圧力を検出する第２の圧力検出部と、
   前記第２の圧力検出部によって検出された圧力に応じて、前記供給配管の内部の圧力が所定の圧力となるように前記第２のポンプを制御する第２のポンプ制御部と、
   を有する請求項１に記載の液体循環システム。
3. 前記第１の圧力検出部は、前記返送配管における前記ユースポイントとの分岐の最後段から、該最後段と前記タンクとの間の前記返送配管の長さの２０％未満のところに設けられている請求項１に記載の液体循環システム。
4. 前記第１のポンプは、前記供給配管の圧力の不足分を加圧して液体を供給するブースタポンプである請求項１に記載の液体循環システム。
5. 複数の前記処理部は、
   前記最下流の処理部を構成し、限外濾過膜を備えた濾過装置と、
   前記濾過装置の直前の上流側に設けられ、イオン交換樹脂を備えたイオン交換装置と、を含み、
   前記イオン交換装置は、前記供給配管に並列に接続され、液体がそれぞれ導入され、かつ排出される２以上のイオン交換樹脂処理部を有する請求項１に記載の液体循環システム。
6. 前記イオン交換装置のメンテナンス時に、一の前記イオン交換樹脂処理部を停止し、他の前記イオン交換樹脂処理部を通った液体を前記濾過装置に供給する構成とされている請求項５に記載の液体循環システム。
7. 前記イオン交換装置のメンテナンス時に、
   液体を一の前記イオン交換樹脂処理部に導入して前記イオン交換樹脂を洗浄し、洗浄した液を前記供給配管以外の排出路に排出し、
   液体を他の前記イオン交換樹脂処理部に導入し、他の前記イオン交換樹脂処理部を通った液体を前記濾過装置に供給する構成とされている請求項５に記載の液体循環システム。