JP2017002896A - 液体供給システム、及び液体供給システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の水頭圧を迅速に推定することのできる液体供給システムを提供する。【解決手段】液体供給システム１０は、ポンプ室２５と作動室２６とを変動部材２３により仕切り、液体を吸引及び吐出するポンプ１３と、作動室２６に対して作動気体を供給及び排出する給排部５９と、流入通路４１を開閉する吸引側弁４０と、流出通路４７を開閉する吐出側弁４６と、作動室２６を含む空間の圧力を検出する圧力センサ７２と、作動室２６に対して流入出する作動気体の流量を検出する流量センサ７１と、制御部７０であって、吐出側弁４６を閉じて吸引側弁４０を開いた状態とし、流量センサ７１により検出される流量に基づき作動室２６の容積変化を算出し、容積変化が０となるように給排部５９を制御し、容積変化が０となった状態で圧力センサ７２により検出される圧力を液体の吸引側の水頭圧として推定する制御部７０と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、ポンプを用いて液体を供給する液体供給システムに関する。

従来、ポンプの作動室とポンプ室とをダイアフラムにより仕切り、作動室に対して作動エアを供給及び排出することでポンプ室の容積を変化させ、薬液を吐出及び吸引する薬液供給システムがある（特許文献１参照）。この特許文献１に記載のものでは、ポンプ室への薬液の充填を開始する場合に、薬液の水頭圧を推定している。詳しくは、作動室を閉空間とした状態において、ポンプ室に通じる吸引側通路の開閉弁及び吐出側通路の開閉弁をそれぞれ閉状態にしてから、吸引側通路の開閉弁を開状態にする。そして、ポンプ室への薬液の流入に伴って上昇する作動室の圧力を検出し、検出圧力の最大値を水頭圧として推定している。

特許第５３４２４８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、作動室の圧力が最大値となるまで待機する必要があり、水頭圧の推定を迅速に行うことができない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、液体の水頭圧を迅速に推定することのできる液体供給システムを提供することにある。

第１の手段は、液体供給システムであって、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吐出側弁を閉じて前記吸引側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吸引側の水頭圧として推定する前記制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、ポンプにおいて、ポンプ室と作動室とが変動部材によって仕切られている。ポンプ室には、液体容器から供給される液体が流入及び流出される。作動室には、給排部により作動気体が供給及び排出される。そして、変動部材の変動によるポンプ室の容積の変化に基づいて、液体が吸引及び吐出される。

吸引側弁により、ポンプ室へ液体を流入させる流入通路が開閉される。吐出側弁により、ポンプ室から液体を流出させる流出通路が開閉される。また、圧力センサにより、作動室を含む空間の圧力が検出される。流量センサにより、作動室に対して流入出する作動気体の流量が検出される。

ここで、制御部により、上記給排部、上記吸引側弁、及び上記吐出側弁が制御される。詳しくは、制御部により、吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態とされるため、流入通路から液体がポンプ室へと流入する。そして、ポンプ室内の液体により変動部材が変動させられ、作動室の容積が変化させられる。このとき、流量センサにより検出される流量に基づいて、作動室の容積変化が算出される。例えば、作動室へ流入する作動気体の流量積算値（体積）は、作動室の容積増加量と等しいとみなすことができる。

さらに、制御部により作動室の容積変化が０となるように給排部が制御され、給排部により作動室に対して作動気体が供給及び排出される。これにより、作動室の容積変化が迅速に０とされる。吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態、且つ作動室の容積変化が０となった状態では、作動室を含む空間の圧力は液体の吸引側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室の容積変化が０となった状態で圧力センサにより検出される圧力が、液体の吸引側の水頭圧として推定される。したがって、液体の水頭圧を迅速に推定することができる。

第２の手段では、前記制御部は、前記吐出側弁を閉じて前記吸引側弁を開いた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量変化量を算出し、前記圧力変化量及び前記流量変化量に基づいて、前記作動室を含む空間の圧力と前記液体の流量との関係を表す吸引側の関係係数を推定する。

上記構成によれば、制御部により、吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態とされ、給排部が制御されて作動室を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室を含む空間の圧力変化に応じて作動室の容積、ひいてはポンプ室の容積が変化し、ポンプ室に対して液体が流入出する。このとき、吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態において、作動室を含む空間の圧力変化量と液体の流量変化量とは、液体の吸引側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。

そこで、制御部によって、圧力センサにより検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサにより検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサにより検出される作動気体の流量は、ポンプ室に対して流入出する液体の流量と相関を有している。例えば、作動室へ流入する作動気体の流量は、ポンプ室から流出する液体の流量と等しいとみなすことができる。したがって、作動室を含む空間の圧力変化量及び作動室に対して流入出する作動気体の流量変化量に基づいて、作動室を含む空間の圧力と液体の流量との関係を表す吸引側の関係係数を推定することができる。

第３の手段では、前記制御部は、推定された前記吸引側の水頭圧及び推定された前記吸引側の関係係数に基づいて、前記液体を吸引する際の前記作動室を含む空間の圧力目標値を設定し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記圧力目標値とすべく前記給排部を制御する。

液体の使用に伴い液体容器内の液体の量が変化すると、液体の吸引側の水頭圧が変化する。また、液体供給システムの動作期間が長くなると、液体の吸引側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプにおいて、作動室を含む空間の圧力と液体の吸引量との関係は、液体の吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数に応じて変化する。

この点、上記構成によれば、制御部により、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、液体を吸引する際の作動室を含む空間の圧力目標値が設定される。そして、圧力センサにより検出される圧力を圧力目標値とすべく、制御部により給排部が制御される。したがって、液体の吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数が変化したとしても、液体の吸引量を正確に制御することができる。

第４の手段では、前記流入通路には、前記液体のフィルタが設けられており、前記制御部は、推定された前記吸引側の関係係数に基づいて、前記フィルタの劣化を報知する。

流入通路に液体のフィルタが設けられていると、フィルタの劣化度合に応じて吸引側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。この点、制御部により、推定された吸引側の関係係数に基づいて、フィルタの劣化が報知される。このため、適切な時期にフィルタの交換をユーザに促すことができる。

第５の手段では、前記制御部は、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吐出側の水頭圧として推定する。

第６の手段は、液体供給システムであって、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ流入する前記液体の流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から流出する前記液体の流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室へ供給される前記作動気体の流量を検出する流量センサと、前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吐出側の水頭圧として推定する前記制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、制御部により、吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態とされるため、ポンプ室から液体が流出通路へと流出する。そして、ポンプ室内の液体により変動部材が変動させられ、作動室の容積が変化させられる。このとき、流量センサにより検出される流量に基づいて、作動室の容積変化が算出される。

さらに、制御部により作動室の容積変化が０となるように給排部が制御され、給排部により作動室に対して作動気体が供給及び排出される。これにより、作動室の容積変化が迅速に０とされる。吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態、且つ作動室の容積変化が０となった状態では、作動室を含む空間の圧力は液体の吐出側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室の容積変化が０となった状態で圧力センサにより検出される圧力が、液体の吐出側の水頭圧として推定される。したがって、液体の水頭圧を迅速に推定することができる。

第１の手段及び第６の手段によれば、要するに、液体供給システムであって、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第１弁を閉じて他方である第２弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第２弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、を備えることを特徴とするといった手段を採用することができる。

第７の手段では、前記制御部は、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量変化量を算出し、前記圧力変化量及び前記流量変化量に基づいて、前記作動室を含む空間の圧力と前記液体の流量との関係を表す吐出側の関係係数を推定する。

上記構成によれば、制御部により、吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態とされ、給排部が制御されて作動室を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室を含む空間の圧力変化に応じて作動室の容積、ひいてはポンプ室の容積が変化し、ポンプ室に対して液体が流入出する。このとき、吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態において、作動室を含む空間の圧力変化量と液体の流量変化量とは、液体の吐出側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。

そこで、制御部によって、圧力センサにより検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサにより検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサにより検出される作動気体の流量は、ポンプ室に対して流入出する液体の流量と相関を有している。したがって、作動室を含む空間の圧力変化量及び作動室に対して流入出する作動気体の流量変化量に基づいて、作動室を含む空間の圧力と液体の流量との関係を表す吐出側の関係係数を推定することができる。

第８の手段では、前記制御部は、推定された前記吐出側の水頭圧及び推定された前記吐出側の関係係数に基づいて、前記液体を吐出する際の前記作動室を含む空間の圧力目標値を設定し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記圧力目標値とすべく前記給排部を制御する。

ポンプ室よりも下流側の流路内に存在する液体の量が変化すると、液体の吐出側の水頭圧が変化する。また、液体供給システムの動作期間が長くなると、液体の吐出側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプにおいて、作動室を含む空間の圧力と液体の吐出量との関係は、液体の吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数に応じて変化する。

この点、上記構成によれば、制御部により、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数に基づいて、液体を吐出する際の作動室を含む空間の圧力目標値が設定される。そして、圧力センサにより検出される圧力を圧力目標値とすべく、制御部により給排部が制御される。したがって、液体の吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数が変化したとしても、液体の吐出量を正確に制御することができる。

第９の手段では、前記制御部は、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小している場合に、前記作動室の圧力を上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大している場合に、前記作動室の圧力を低下させるように前記給排部を制御する。

上記構成によれば、容積変化が０となるように給排部を制御する際に、作動室の容積が縮小している場合に、作動室の圧力を上昇させるように給排部が制御される。また、作動室の容積が拡大している場合に、作動室の圧力を低下させるように給排部が制御される。このため、作動室の容積が変化する傾向に合わせて給排部を制御することができ、容積変化を迅速に０とすることができる。

第１０の手段では、前記制御部は、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく低下させるように前記給排部を制御する。

上記構成によれば、容積変化が０となるように給排部を制御する際に、作動室の容積が縮小する速度が高いほど、作動室の圧力を大きく上昇させるように給排部が制御される。また、作動室の容積が拡大する速度が高いほど、作動室の圧力を大きく低下させるように給排部が制御される。このため、作動室の容積が変化する傾向と変化速度とに応じて給排部を制御することができ、容積変化をより迅速に０とすることができる。

第１１の手段では、前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の現時点容積を算出し、前記液体を吐出する際に現時点で吐出可能な前記液体の最大体積を前記現時点容積に基づいて推定する。

上記構成によれば、制御部により、吐出側弁及び吸引側弁を閉じた状態とされ、給排部が制御されて作動室を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室を含む空間に対して作動気体が流入出する。このとき、作動室を含む空間に対して流入出する作動気体は、吐出側弁及び吸引側弁を閉じた状態では、作動室を含む空間の圧力変化に寄与する。流入出する作動気体による作動室を含む空間の圧力変化量は、作動室を含む空間の現時点の容積によって変化する。このため、作動室を含む空間の圧力変化量と作動気体の流量積算値（すなわち流入出量）との関係は、作動室の現時点容積を反映したものとなる。したがって、作動室を含む空間の圧力変化量及び作動室に流入する作動気体の流量積算値に基づいて、作動室を含む空間の現時点容積を算出することができる。

また、ポンプにおいて、作動室を含む空間の容積とポンプ室の容積との和は一定である。そして、ポンプが1回の吐出動作によって吐出可能な液体の最大体積は、現時点でポンプ室に吸引されている液体の体積、すなわちポンプ室の現時点容積によって決まる。このため、液体を吐出する際に現時点で吐出可能な液体の最大体積を、作動室を含む空間の現時点容積に基づいて推定することができる。

第１２の手段では、前記制御部は、前記ポンプによる前記液体の吐出開始に際して、推定された前記最大体積が吐出を要求される前記液体の要求体積よりも小さい場合に、前記要求体積を吐出可能となるように、前記給排部を制御して前記液体を吸引させる。

ポンプが現時点で吐出可能な液体の最大体積が、吐出を要求される液体の要求体積よりも小さい場合は、現状態からの吐出動作において要求体積の液体を吐出することができない。この点、ポンプによる液体の吐出開始に際して、推定された最大体積が吐出を要求される液体の要求体積よりも小さい場合は、制御部により、要求体積を吐出可能となるように、給排部が制御されて液体が吸引させられる。したがって、現時点でポンプ室に吸引されている液体の体積が要求体積よりも小さい場合は、ポンプ室内の液体を補ってから要求体積の液体を吐出することができる。

第１３の手段では、前記制御部は、前記給排部を制御して前記変動部材に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで前記変動部材を変動させたことを条件として、前記水頭圧を推定する。

変動部材の変動量が大きい場合は、変動部材に発生する張力の影響が大きくなる。そして、変動部材に発生する張力が大きい場合は、その張力の影響により液体の水頭圧を正確に推定することができないおそれがある。

この点、上記構成によれば、制御部により、給排部が制御されて変動部材に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで変動部材が変動したことを条件として、水頭圧が推定される。このため、変動部材に発生する張力の影響を小さくして、水頭圧を正確に推定することができる。

ポンプ室内の液体中に気泡が含まれている場合は、第１１の手段を用いたとしても、液体を吐出する際に現時点で吐出可能な液体の最大体積を正確に推定することができないおそれがある。

そこで、前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第１圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第１の現時点容積を算出し、また、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第２圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第２の現時点容積を算出し、前記第１圧力、前記第２圧力、前記第１の現時点容積、及び前記第２の現時点容積に基づいて、前記第１圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積、又は前記第２圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積を推定するといった構成を採用することもできる。

上記構成によれば、第１１の手段における現時点容積の算出が、第１圧力と第２圧力とでそれぞれ実行される。ここで、作動室内の作動気体について、ボイルの法則が成立する。このため、第１圧力と第１の現時点容積との積が、第２圧力と第２の現時点容積との積に等しいという関係が成立する。また、第１の圧力でのポンプ室内の気泡の体積と第２の圧力でのポンプ室内の気泡の体積との差が、第１の現時点容積と第２の現時点容積との差に等しいという関係が成立する。したがって、これらの関係を用いることにより、第１圧力、第２圧力、第１の現時点容積、及び第２の現時点容積に基づいて、第１圧力におけるポンプ室内の気泡の体積、又は第２圧力におけるポンプ室内の気泡の体積を推定することができる。ひいては、液体を吐出する際に現時点で吐出可能な液体の最大体積を正確に推定することができる。

第１４の手段は、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ流入する前記液体の流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から流出する前記液体の流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室へ供給される前記作動気体の流量を検出する流量センサと、備える液体供給システムを制御する方法であって、前記吐出側弁を閉じて前記吸引側弁を開いた状態とする工程と、前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、算出される前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する工程と、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吸引側の水頭圧として推定する工程と、を備えることを特徴とする。

上記工程によれば、第１の手段と同様の作用効果を奏することができる。

第１５の手段は、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ流入する前記液体の流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から流出する前記液体の流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室へ供給される前記作動気体の流量を検出する流量センサと、を備える液体供給システムを制御する方法であって、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とする工程と、前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、算出される前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する工程と、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吐出側の水頭圧として推定する工程と、備えることを特徴とする。

上記工程によれば、第６の手段と同様の作用効果を奏することができる。

第１４の手段及び第１５の手段によれば、要するに、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、を備える液体供給システムを制御部により制御する方法であって、前記吐出側弁及び前記吸引側弁の一方である第１弁を閉じて他方である第２弁を開いた状態とする工程と、前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、算出される前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する工程と、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第２弁側の水頭圧として推定する工程と、を備えることを特徴とするといった工程を採用することができる。

薬液供給システムを示す回路図。 ダイアフラムポンプを示す断面図。 薬液供給システムの基本的な作動態様を示すタイムチャート。 吸引側の水頭圧を推定する処理を示すフローチャート。 ダイアフラムを中立位置へ移動させる処理を示すフローチャート。 操作エアの圧力と流量とに基づいてポンプの作動室容積を計算する計算式。 吸引側の関係係数を推定する処理を示すフローチャート。 吐出可能量を推定する処理を示すフローチャート。 ダイアフラムを中立位置へ移動させる処理の変更例を示すフローチャート。 レジスト液中の気泡体積と作動室圧力との関係を示す模式図。 吐出液体積と気泡体積と操作室容積との関係を示す模式図。 気泡体積と吐出可能量を推定する処理を示すフローチャート。

以下、半導体製造ライン等に用いられる薬液供給システムとして具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、薬液供給システム１０（すなわち液体供給システム）を示す回路図である。同図に示すように、薬液供給システム１０は、回転板４８上に載置された半導体ウェハＷの中心付近に、薬液（すなわち液体）としてのレジスト液Ｒを先端ノズル４７ｎから供給する。レジスト液Ｒは、半導体ウェハＷの中心付近から、遠心力で半導体ウェハＷの外縁まで広げられる。

薬液供給システム１０は、ダイアフラムポンプ１３と、ポンプ駆動部５９と、薬液供給系統４９と、吸入配管４１と、吐出配管４７と、吐出側バルブ４６と、流量センサ７１と、圧力センサ７２と、位置センサ７３と、コントローラ７０と、等を備えている。

ポンプ１３は、ポンプ室２５と作動室２６とを仕切るダイアフラム２３を備えている。レジスト液Ｒが吸入配管４１からポンプ室２５へ吸引され、ポンプ室２５からレジスト液Ｒが吐出配管４７へ吐出される。作動室２６に対して、操作エアが供給及び排出される。なお、図１では、ポンプ１３の概略を模式的に示している。

ポンプ駆動部５９（すなわち給排部）は、加圧された操作エア（すなわち作動気体）を供給する供給源５３と、負圧を発生させる真空発生源６１と、電空レギュレータ５１と、等を備えている。

供給源５３から供給配管５２を通じて電空レギュレータ５１へ操作エアが供給される。電空レギュレータ５１から排気配管６０を通じて真空発生源６１へ操作エアが排出される。電空レギュレータ５１は、電磁弁等を備えており、供給源５３と真空発生源６１とに接続を切り替える。そして、電空レギュレータ５１からエア配管５０（すなわち作動気体通路）を通じて、ポンプ１３の作動室２６に対して操作エアが供給及び排出される。電空レギュレータ５１は、コントローラ７０からの第１指令信号（例えば圧力目標値）に基づいて、操作エアの圧力を圧力目標値としての設定圧に制御する。なお、ポンプ駆動部５９は、電空レギュレータ５１を備えるものに限らず、作動気体の圧力を制御するその他の回路であってもよい。

薬液供給系統４９は、レジスト液Ｒを貯留するレジストボトル４２と、吸引側バルブ４０と、加圧された操作エアを供給する供給源４４と、圧力調整弁４５と、切換弁４３と、等を備えている。

レジストボトル４２（すなわち液体容器）は、吸入配管４１（すなわち流入通路）によりフィルタ４１ａを介して吸引側バルブ４０に接続されている。レジストボトル４２は、ポンプ室２５よりも上にあっても、下にあってもよい。フィルタ４１ａは、レジスト液Ｒに含まれる微小粒子等の不純物を取り除く。吸引側バルブ４０（吸引側弁）は吸入配管４１を開閉する。供給源４４から操作エアが、圧力調整弁４５と切換弁４３とを介して吸引側バルブ４０へ供給される。圧力調整弁４５は、供給源４４から供給された操作エアの圧力を、吸引側バルブ４０を操作するための圧力に調整する。切換弁４３は、電磁ソレノイドを有する電磁切換部４３ａにより、流路の接続状態を切り替える電磁弁である。切換弁４３は、コントローラ７０からの第２指令信号（例えばオン指令又はオフ指令）に基づいて、吸引側バルブ４０への操作エアの供給と大気開放とを相互に切り替える。そして、吸引側バルブ４０が開かれることで、吸入配管４１を通じてレジスト液Ｒがポンプ１３のポンプ室２５へ流入する。

ポンプ１３のポンプ室２５は、吐出配管４７（すなわち流出通路）により吐出側バルブ４６を介して先端ノズル４７ｎに接続されている。吐出側バルブ４６（吐出側弁）は、上記吸引側バルブ４０と同様の構成を備えている。吐出側バルブ４６は、コントローラ７０からの第３指令信号（例えばオン指令又はオフ指令）に基づいて、開状態と閉状態とに相互に切り替えられる。そして、吐出側バルブ４６が開かれることで、ポンプ１３のポンプ室２５から吐出配管４７を通じてレジスト液Ｒが流出する。すなわち、吐出配管４７を通じて先端ノズル４７ｎへレジスト液Ｒが供給される。

流量センサ７１は、エア配管５０を流通する操作エアの流量、すなわちポンプ１３の作動室２６に対して流入出する操作エアの流量を検出する。

圧力センサ７２は、エア配管５０内の操作エアの圧力、すなわち作動室２６及びエア配管５０を含む空間の圧力を検出する。詳しくは、圧力センサ７２は、エア配管５０においてポンプ１３と流量センサ７１との間に設定された圧力検出点７２ｐの圧力を検出する。

位置センサ７３は、ダイアフラム２３の位置を検出する。詳しくは、位置センサ７３は、ダイアフラム２３が中立位置よりもポンプ室２５側（すなわち吐出側）へ変動している場合にオフとなる。そして、位置センサ７３は、ダイアフラム２３が中立位置にある場合及び、中立位置よりも作動室２６側（すなわち吸引側）へ変動している場合にオンとなる。中立位置は、ダイアフラム２３の変動によりダイアフラム２３に発生する張力が、所定値よりも小さくなる（例えば張力が０となる）位置、すなわちダイアフラムに発生する張力を無視することのできる位置である。

コントローラ７０（すなわち制御部）は、ＣＰＵや各種メモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置である。コントローラ７０は、ポンプ１３によるレジスト液Ｒの吸引及び吐出の状態等を制御する。コントローラ７０には、本システム全体を統括して管理する図示しない管理コンピュータから入力信号（例えば吸引指令信号又は吐出指令信号）が入力される。コントローラ７０には、流量センサ７１による流量検出信号、圧力センサ７２による圧力検出信号、及び位置センサ７３による位置検出信号が入力される。そして、コントローラ７０は、入力される信号に基づいて、吸引側バルブ４０と吐出側バルブ４６との開閉状態、及び電空レギュレータ５１（すなわちポンプ駆動部５９）の状態を制御する。本実施形態では、コントローラ７０は、レジスト液Ｒの吸引側の水頭圧及び関係係数、レジスト液Ｒの吐出可能量、並びにレジスト液Ｒの吐出側の水頭圧及び関係係数を推定する。

図２は、ダイアフラムポンプ１３を示す断面図である。同図に示すように、ポンプ１３は、一対のポンプハウジング２１，２２を有している。各ポンプハウジング２１，２２には、それぞれ対向する面の中央に断面円形状の凹部２１ａ，２２ａが形成されている。ダイアフラム２３は、フッ素樹脂等からなる可撓性膜により、円形状に形成されている。ダイアフラム２３の外縁部は、ポンプハウジング２１とポンプハウジング２２とにより挟持されている。ポンプハウジング２１，２２は、複数のネジ２４により相互に固定されている。

ダイアフラム２３は、ポンプハウジング２１，２２の内部において両凹部２１ａ，２２ａにより形成される空間を仕切っている。ダイアフラム２３によって仕切られたポンプハウジング２１側（図２においてダイアフラム２３の左側）の空間は、上記ポンプ室２５を構成している。ダイアフラム２３によって仕切られたポンプハウジング２２側（図２においてダイアフラム２３の右側）の空間は、上記作動室２６を構成している。ポンプ室２５は、レジスト液Ｒで満たされる空間である。作動室２６は、ダイアフラム２３を変形（すなわち変動）させる操作エアで満たされる空間である。

ポンプハウジング２１には、ポンプ室２５に連通する吸入通路２１ｂ（すなわち流入通路）と、吐出通路２１ｃ（すなわち流出通路）とが形成されている。吸入通路２１ｂは、上記吸入配管４１に接続されている。吐出通路２１ｃは、上記吐出配管４７に接続されている。ポンプハウジング２２には、作動室２６に連通する給排通路２２ｂが形成されている。給排通路２２ｂは、上記エア配管５０に接続されている。

図３は、薬液供給システム１０の基本的な作動態様を示すタイムチャートである。薬液供給システム１０は、ポンプ１３の吐出と吸引とを含むサイクルを繰り返すことによって作動する。薬液供給システム１０の作動は、上記コントローラ７０によって制御される。

同図に示すように、時刻ｔ１よりも以前では、吸引側バルブ４０が開かれており、吐出側バルブ４６が閉じられている。作動室２６の圧力は、設定圧の負圧となっている。この状態では、ポンプ室２５は最大まで拡張しており、作動室２６は最小まで縮小している。

時刻ｔ１では、吐出側バルブ４６を閉としたままの状態において、吸引側バルブ４０も閉状態とする。吸引側バルブ４０を閉状態とした後に、電空レギュレータ５１の設定圧を正圧に切り替える。その結果、電空レギュレータ５１により、作動室２６の圧力が設定された正圧に迅速に制御される。この状態では、吸引側バルブ４０及び吐出側バルブ４６の双方が閉状態なので、ポンプ室２５は、ダイアフラム２３を介して作動室２６側から設定圧の正圧が印加された状態（詳しくは静止状態）となっている。

ここで、上記圧力検出点７２ｐの圧力（すなわち作動室２６の圧力）は、圧力センサ７２によってリアルタイムで検出されている。作動室２６に対して流入出する操作エアの流量は、流量センサ７１によってリアルタイムで検出されている。そして、流量センサ７１により検出される流量が所定値よりも少なくなる（例えば流量が０となる）時刻ｔ２まで、上記の状態が維持される。なお、圧力センサ７２により検出される圧力の変動が所定値よりも小さくなる（例えば圧力の変動が０となる）時刻を、時刻ｔ２としてもよい。

時刻ｔ２では、吐出側バルブ４６を開状態とする。これにより、吐出側バルブ４６を介してポンプ室２５からレジスト液Ｒの吐出が可能となる。このため、操作エアによる作動室２６側からポンプ室２５側へのダイアフラム２３の押圧に応じて、ポンプ室２５からレジスト液Ｒの吐出が開始される。この状態を、作動室２６を最大まで拡張させ、ポンプ室２５を最小まで縮小させることのできる期間、すなわち時刻ｔ２〜ｔ３までの期間維持する。これにより、ポンプ１３からのレジスト液Ｒの吐出が終了する。

時刻ｔ３では、吐出側バルブ４６を閉状態とする。時刻ｔ３から所定期間後の時刻ｔ４では、吸引側バルブ４０を開状態とする。

時刻ｔ４〜ｔ５では、操作エアの設定圧を急激に変化させるのではなく、所定の変化速度で正圧から負圧に徐々に変化させる。これにより、ポンプ室２５の圧力が急低下することによる発泡現象を抑制することができる。そして、操作エアの設定圧の低下（例えば負圧化）に伴って、ポンプ室２５側から作動室２６側へダイアフラム２３が吸引される。この状態を、ポンプ室２５を最大まで拡張させ、作動室２６を最小まで縮小させることのできる期間、すなわち時刻ｔ５〜ｔ６までの期間維持する。これにより、ポンプ１３へのレジスト液Ｒの吸引が終了する。その後、時刻ｔ６において、時刻ｔ１と同様の制御を実行する。

（吸引側の水頭圧推定）
図４は、吸引側（吸引側弁側、第２弁側）の水頭圧を推定する処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ７０によって実行される。

まず、吐出側バルブ４６（第１弁に相当）及び吸引側バルブ４０（第２弁に相当）を閉じさせる（Ｓ１１，Ｓ１２）。すなわち、両バルブ４６，４０を一端閉じた状態とする。

続いて、ダイアフラム２３を上記中立位置へ移動させる（Ｓ１３）。中立位置は、ダイアフラム２３の変動によりダイアフラム２３に発生する張力が、所定値よりも小さくなる（例えば張力が０となる）位置である。この処理の詳細については後述する。

続いて、前回行われた処理における設定圧を読み込む（Ｓ１４）。詳しくは、コントローラ７０による前回の吸引側の水頭圧を推定する処理において、電空レギュレータ５１へ出力された設定圧を読み込む。

続いて、Ｓ１４で読み込んだ設定圧を電空レギュレータ５１へ出力する（Ｓ１５）。これにより、電空レギュレータ５１は、作動室２６の圧力を設定圧に制御する処理を開始する。そして、吸引側バルブ４０を開かせる（Ｓ１６）。すなわち、前回の処理において作動室２６の圧力を設定圧に制御していた状態から、水頭圧を推定する処理を開始する。なお、前回行われた処理における設定圧を取得できない場合は、水頭圧を推定する処理を所定の初期設定圧から開始する。

続いて、作動室２６の圧力を圧力センサ７２により検出させ（Ｓ１７）、作動室２６に対して流入出する作動エアの流量を流量センサ７１により検出させる（Ｓ１８）。

続いて、吸引側バルブ４０を閉じさせる（Ｓ１９）。そして、検出された圧力及び検出された流量に基づいて、作動室２６の容積変化を算出する（Ｓ２０）。この処理の詳細については後述する。

続いて、算出された容積変化が０であるか否か判定する（Ｓ２１）。詳しくは、算出された容積変化が判定値よりも小さいか否か判定する。判定値は、作動室２６の容積変化が実質的に０である、又は略０であることを判定することのできる値、例えば０よりも若干大きい値に設定されている。

Ｓ２１の判定において、算出された容積変化が０でないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ダイアフラム２３を上記中立位置へ移動させる（Ｓ２２）。そして、設定圧を変更する（Ｓ２３）。詳しくは、算出された容積変化に応じて、容積変化を０に迅速に近付けることのできる設定圧に変更する。例えば、作動室２６の容積が縮小している場合は設定圧を上昇させ、作動室２６の容積が拡大している場合は設定圧を低下させる。さらに、作動室２６の容積が縮小する速度が高いほど、設定圧を大きく上昇させる。作動室２６の容積が拡大する速度が高いほど、設定圧を大きく低下させる。その後、Ｓ１５の処理から再度実行する。

一方、Ｓ２１の判定において、算出された容積変化が０であると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、吸引側の水頭圧を推定する（Ｓ２４）。詳しくは、作動室２６の容積変化が０となった状態における作動室２６の設定圧、すなわち作動室２６の容積変化が０となった状態で圧力センサ７２により検出された圧力を、吸引側の水頭圧として推定する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、この一連の処理が、液体供給システムの制御方法に相当する。

（ダイアフラムの中立位置への移動）
図５は、ダイアフラム２３を中立位置へ移動させる処理（図４のＳ１３）を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ７０によって実行される。

まず、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ１３０）。詳しくは、ダイアフラム２３を中立位置よりもポンプ室２５側へ迅速に変動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ５１へ出力する（Ｓ１３１）。これにより、電空レギュレータ５１は、作動室２６の圧力を設定圧に制御する。

続いて、吐出側バルブ４６を開かせる（Ｓ１３２）。なお、吸引側バルブ４０は、図４のＳ１２の処理において閉じられている。

続いて、位置センサ７３がオフとなったか否か判定する（Ｓ１３３）。すなわち、ダイアフラム２３が中立位置よりもポンプ室２５側へ移動したか否か判定する。この判定において、位置センサ７３がオフとなっていないと判定した場合（Ｓ１３３：ＮＯ）、Ｓ１３３の判定を繰り返し行って待機する。

一方、Ｓ１３３の判定において、位置センサ７３がオフとなったと判定した場合（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、吐出側バルブ４６を閉じさせ（Ｓ１３４）、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ１３５）。詳しくは、ダイアフラム２３を中立位置に適切な速度で移動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。この所定圧力は、ダイアフラム２３を中立位置に確実に移動させることができ、且つダイアフラム２３が中立位置よりも作動室２６側へ大きく変動することのない圧力に設定されている。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ５１へ出力する（Ｓ１３６）。これにより、電空レギュレータ５１は、作動室２６の圧力を設定圧に制御する。

続いて、吸引側バルブ４０を開かせる（Ｓ１３７）。

続いて、位置センサ７３がオンとなったか否か判定する（Ｓ１３８）。すなわち、ダイアフラム２３が中立位置へ移動したか否か判定する。この判定において、位置センサ７３がオンとなっていないと判定した場合（Ｓ１３８：ＮＯ）、Ｓ１３８の判定を繰り返し行って待機する。

一方、Ｓ１３８の判定において、位置センサ７３がオンとなったと判定した場合（Ｓ１３８：ＹＥＳ）、吸引側バルブ４０を閉じさせる（Ｓ１３９）。これにより、ダイアフラム２３は中立位置で静止する。その後、図４のＳ１３以降の処理へ戻る（ＲＥＴ）。

（作動室の容積変化算出）
図６は、操作エアの圧力と流量とに基づいてポンプ１３の作動室容積を計算する計算式である。この計算式は、図４のＳ２０の処理で用いられる。図６中の式Ｆ１〜Ｆ４は、作動室２６の圧力と容積の双方が変化する状態において、操作エアの圧縮性を考慮し、作動室２６へ供給される操作エアの圧力と流量とを使用して作動室２６の容積変化を計算するための計算式である。

式Ｆ１は、今回（ｎ＋１）における作動室２６の容積を算出する計算式である。式Ｆ１は、前回（ｎ）の作動室２６の容積Ｖ（ｎ）に、所定のサンプリング時間Δｔにおける作動室２６の容積変化Ｑｖ（ｎ＋１）・Δｔを加算して、今回（ｎ＋１）の作動室の容積Ｖ（ｎ＋１）を算出する計算式である。すなわち、容積Ｖ（ｎ＋１）は、初期容積Ｖ（０）に所定のサンプリング時間Δｔ毎の作動室２６の容積変化Ｑｖ（ｋ）・Δｔを加算して算出される。初期容積Ｖ（０）は、吐出過程や吸引過程の開始時における作動室２６の容積の初期値である。例えば、ダイアフラム２３が吐出側端部まで移動した状態や、ダイアフラム２３が中立位置にある状態、ダイアフラム２３が吸引側端部まで移動した状態での初期容積Ｖ（０）は既知の値である。そして、Ｖ（ｎ＋１）からＶ（ｎ）を減算することにより、時間Δｔにおける容積変化ΔＶを算出することができる。なお、容積変化ΔＶは、時間Δｔにおけるレジスト液Ｒの吐出量と等しくなる。これは、ポンプ室２５の容積変化は、作動室２６の容積変化ΔＶと符号が逆で大きさが等しいことによる。

式Ｆ２は、作動室２６の今回の検出圧力Ｐ（ｎ＋１）における単位時間当たりの容積変化Ｑｖ（ｎ＋１）を、基準圧力Ｐ０における流量ＱＭ（ｎ＋１）から算出する計算式である。検出圧力Ｐ（ｎ＋１）は、圧力センサ７２によって検出された作動室２６の圧力である。ここで、単位時間当たりの容積変化は流量を意味する。これにより、基準圧力Ｐ０を想定して検出された流量を、圧力Ｐ（ｎ＋１）での流量に換算して利用することができる。そして、式Ｆ２により算出される容積変化Ｑｖ（ｎ＋１）を、式Ｆ１に代入する。

式Ｆ３は、検出流量ＱＡ（ｎ＋１）を使用して基準圧力Ｐ０における流量ＱＭ（ｎ＋１）を算出するための計算式である。検出流量ＱＡ（ｎ＋１）は、流量センサ７１によって検出された操作エアの流量である。基準圧力Ｐ０における流量ＱＭ（ｎ＋１）は、検出流量ＱＡ（ｎ＋１）から圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）を減算して算出される。圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）は作動室２６の圧力変化に寄与し、容積変化には寄与しない流量である。圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）は、圧縮流量とも呼ばれる。そして、式Ｆ３により算出される基準圧力Ｐ０における流量ＱＭ（ｎ＋１）を、式Ｆ２に代入する。

式Ｆ４は、圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）を算出するための計算式である。圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）は、操作エアの流量のうち作動室２６の圧力変化にのみ寄与する流量である。圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）は、作動室２６の圧力が上昇中には正の値となり、作動室２６の圧力が下降中には負の値となる。圧力変化（Ｐ（ｎ＋１）−Ｐ（ｎ））は、圧力センサ７２による検出圧力のサンプリング時間Δｔでの変化である。圧力変化（Ｐ（ｎ＋１）−Ｐ（ｎ））は、実測値をそのまま利用しても良いし、あるいはたとえば一定の時間幅で平均化された値を使用するようにしてもよい。圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）の算出値は、その時の作動室２６の容積Ｖ（ｎ）とエア配管５０の容積との合計である操作室容積Ｖに依存する値である。このため、圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）を算出する時の操作室容積Ｖが重要な意味を有する。例えば、ダイアフラム２３が吐出側端部まで移動した状態や、ダイアフラム２３が中立位置にある状態、ダイアフラム２３が吸引側端部まで移動した状態での操作室容積Ｖは既知の値である。そして、式Ｆ４により算出される圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）を、式Ｆ３に代入する。以上により、式Ｆ１を用いることで、時間Δｔにおける容積変化ΔＶを算出することができる。

（吸引側の関係係数推定）
図７は、吸引側（吸引側弁側、第２弁側）の関係係数を推定する処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ７０によって実行される。

Ｓ２５，Ｓ２６の処理は、図４のＳ１１，Ｓ１２の処理と同一である。

続いて、ダイアフラム２３を上記中立位置へ移動させる（Ｓ２７）。

続いて、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ２８）。詳しくは、ダイアフラム２３をポンプ室２５側から作動室２６側へ適切な速度で変動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。この所定圧力は、ダイアフラム２３をポンプ室２５側から作動室２６側へ確実に移動させることができ、且つダイアフラム２３を所定速度よりも低い速度で変動させることのできる圧力に設定されている。

続いて、Ｓ２８で変更した設定圧を電空レギュレータ５１へ出力する（Ｓ２９）。これにより、電空レギュレータ５１は、作動室２６の圧力を設定圧に制御する処理を開始する。そして、吸引側バルブ４０を開かせる（Ｓ３０）。

Ｓ３１，Ｓ３２の処理は、図４のＳ１７，Ｓ１８の処理と同一である。

続いて、吸引側バルブ４０を閉じさせる（Ｓ３３）。そして、作動室２６の容積変化速度を算出する（Ｓ３４）。作動室２６の容積変化速度は、図６の式Ｆ２により、作動室２６の今回の検出圧力Ｐ（ｎ＋１）における単位時間当たりの容積変化Ｑｖ（ｎ＋１）として算出する。

続いて、複数点で作動室２６の圧力及び操作エアの流量が検出されたか否か判定する（Ｓ３５）。詳しくは、ダイアフラム２３を所定位置まで移動させる際の複数位置、又はダイアフラム２３が変動する際の複数時点で、作動室２６の圧力及び操作エアの流量が検出されたか否か判定する。複数点は、最低２点でよく、数が増えるほど関係係数推定の精度が向上する。

Ｓ３５の判定において、複数点で作動室２６の圧力及び操作エアの流量が検出されていないと判定した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ダイアフラム２３を上記中立位置へ移動させる（Ｓ３６）。そして、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ３７）。Ｓ２８で変更した設定圧から、さらに設定圧を変更する。すなわち、設定圧を変更して、作動室２６の圧力及び操作エアの流量を変化させる。その後、Ｓ２９の処理から再度実行する。

一方、Ｓ３５の判定において、複数点で作動室２６の圧力及び操作エアの流量が検出されたと判定した場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、吸引側の関係係数を推定する（Ｓ３８）。詳しくは、例えばサンプリング時間Δｔの時間間隔をおいた２点で作動室２６の圧力及び操作エアの流量を検出した場合、以下の式により吸引側の関係係数を算出する。Ｒ（ｎ＋１）＝｛Ｑｖ（ｎ＋１）−Ｑｖ（ｎ）｝／｛Ｐ（ｎ＋１）−Ｐ（ｎ）｝。ここで、Ｒ（ｎ＋１）は今回の関係係数（すなわち圧力損失を反映する係数）であり、Ｐ（ｎ）は第１点での検出圧力、Ｐ（ｎ＋１）は第２点での検出圧力、Ｑｖ（ｎ）は第１点での作動室２６の容積変化速度、Ｑｖ（ｎ＋１）は第２点での作動室２６の容積変化速度である。なお、２点よりも多くの点で作動室２６の圧力及び操作エアの流量を検出した場合は、検出圧力と容積変化速度との関係を表す近似直線を算出し、その近似直線の傾きから関係係数Ｒ（ｎ＋１）を算出する。

続いて、推定した吸引側の関係係数に基づいて、フィルタ４１ａが劣化したか否か判定する（Ｓ３９）。詳しくは、算出した関係係数Ｒ（ｎ＋１）が判定値よりも小さい場合に、フィルタ４１ａが劣化したと判定する。判定値は、フィルタ４１ａの特性に応じて設定されている。

Ｓ３９の判定において、フィルタ４１ａが劣化していないと判定した場合（Ｓ３９：ＮＯ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、Ｓ３９の判定において、フィルタ４１ａが劣化したと判定した場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、ユーザにフィルタ４１ａが劣化したことを報知する（Ｓ４０）。詳しくは、フィルタ４１ａの交換を促す警告灯を点灯したり、フィルタ４１ａの劣化度合（例えば関係係数Ｒ（ｎ＋１））を表示したりする。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

薬液供給システム１０において、レジスト液Ｒの使用に伴いレジストボトル４２内のレジスト液Ｒの量が変化すると、レジスト液Ｒの吸引側の水頭圧が変化する。また、薬液供給システムの動作期間が長くなると、フィルタ４１ａの劣化等によりレジスト液Ｒの吸引側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプ１３において、作動室２６及びエア配管５０を含む空間（すなわち操作室）の圧力とレジスト液Ｒの吸引量との関係は、レジスト液Ｒの吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数に応じて変化する。

そこで、コントローラ７０は、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、レジスト液Ｒを吸引する際の設定圧（すなわち作動室２６及びエア配管５０を含む空間の圧力目標値）を変更する。そして、コントローラ７０は、圧力センサ７２により検出される圧力を設定圧とすべく、電空レギュレータ５１（すなわちポンプ駆動部５９）を制御する。例えば、レジスト液Ｒの吸引側の水頭圧が低下するほど、ポンプ１３の吸引時の設定圧を低下させる（すなわち負圧を大きくする）。レジスト液Ｒの吸引側の関係係数が小さくなるほど、ポンプ１３の吸引時の設定圧を低下させる。詳しくは、要求流量＝Ｒ（ｎ＋１）×（水頭圧−設定圧）の関係を満たす（設定圧は負の値）。このため、設定圧＝水頭圧−要求流量／Ｒ（ｎ＋１）、に変更する。

（吐出可能量推定）
図８は、吐出可能量を推定する処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ７０によって実行される。

Ｓ４１，Ｓ４２の処理は、図４のＳ１１，Ｓ１２の処理と同一である。

続いて、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ４３）。詳しくは、吐出側バルブ４６及び吸引側バルブ４０が閉じられた状態、すなわちダイアフラム２３が変動しない状態において、作動室２６の圧力変化に伴う操作エアの流量変化を精度よく検出することのできる圧力に設定圧を変更する。例えば、設定圧を大気圧から所定圧に上昇させる。

Ｓ４４〜Ｓ４６の処理は、図４のＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１８の処理と同一である。

続いて、操作室の容積を算出する（Ｓ４７）。詳しくは、図６の式Ｆ４を変形して、図６の式Ｆ５を導く。ここで、ダイアフラム２３が変動しない状態であるため、その時の検出流量ＱＡ（ｎ＋１）は圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）に等しいとみなすことができる。Ｖはその時の作動室２６の容積Ｖ（ｎ）とエア配管５０の容積との合計である操作室容積、ＱＡ（ｎ＋１）は今回の検出流量、Ｐ０は基準圧力、ΔＰ（ｎ＋１）は圧力変化（Ｐ（ｎ＋１）−Ｐ（ｎ））、Δｔは所定のサンプリング時間である。なお、検出流量ＱＡ（ｎ＋１）と時間Δｔとの積は、流量の積算値に相当する。

続いて、算出した操作室容積Ｖに基づいて吐出可能量を推定する（Ｓ４８）。詳しくは、ポンプ室２５の容積と操作室容積Ｖとの合計から、操作室容積Ｖを減算することにより、ポンプ室２５の容積（すなわち吐出可能量）を算出する。ここで、ポンプ室２５の容積と操作室容積Ｖとの合計は、ポンプ１３の設計により決まる既知の値である。なお、吐出可能量は、現時点（すなわち現在の状態）でポンプ１３により吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積である。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

ここで、ポンプ１３の現時点での吐出可能量が、吐出を要求されるレジスト液Ｒの要求量（すなわち要求体積）よりも小さい場合は、現状態からの吐出動作において要求量のレジスト液Ｒを吐出することができない。したがって、コントローラ７０は、ポンプ１３によるレジスト液Ｒの吐出開始に際して、推定された吐出可能量がレジスト液Ｒの要求量よりも小さい場合に、要求量を吐出可能となるように、電空レギュレータ５１を制御してレジスト液Ｒを吸引させる。例えば、ポンプ室２５の体積、すなわち吐出可能量が要求量と等しくなるまで、又は吐出可能量が要求量よりも大きくなるまで、ポンプ１３によりレジスト液Ｒを吸引させる。

（気泡体積と吐出可能量推定）
ポンプ室２５内のレジスト液Ｒ中に気泡が含まれている場合は、上記の（吐出可能量推定）を実行したとしても、レジスト液Ｒを吐出する際に現時点で吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積を正確に推定することができないおそれがある。

図１０は、レジスト液Ｒ中に気泡が含まれている場合に、気泡の体積がポンプ室２５内の圧力、すなわち作動室２６内の圧力により変化する状態を示している。同図に示すように、レジスト液Ｒ内の気泡の体積は、作動室２６内の圧力が高いほど小さくなる。

図１１は、圧力Ｐ１（第１圧力に相当）におけるレジスト液Ｒの体積である吐出液体積ＶＬ１と、気泡体積Ｖｋ１と、作動室２６の容積である操作室容積Ｖｓ１との関係を上段に示している。また、図１１は、圧力Ｐ２（第２圧力に相当）における吐出液体積ＶＬ２と、気泡体積Ｖｋ２と、操作室容積Ｖｓ２との関係を下段に示している。

ここで、作動室２６内の操作エアについて、ボイルの法則が成立する。このため、圧力Ｐ１と操作室容積Ｖｓ１との積が、圧力Ｐ２と操作室容積Ｖｓ２との積に等しいという関係が成立する。すなわち、Ｐ１・Ｖｋ１＝Ｐ２・Ｖｋ２が成立する。また、圧力Ｐ１でのポンプ室２５内の気泡体積Ｖｋ１と圧力Ｐ２でのポンプ室２５内の気泡体積Ｖｋ２との差が、圧力Ｐ１での操作室容積Ｖｓ１と圧力Ｐ２での操作室容積Ｖｓ２との差（差の絶対値）に等しいという関係が成立する。すなわち、Ｖｋ１−Ｖｋ２＝Ｖｓ２−Ｖｓ１が成立する。これらの関係を整理すると、Ｖｋ１＝｛Ｐ２／（Ｐ２−Ｐ１）｝・（Ｖｓ２−Ｖｓ１）という関係式を導出することができる。したがって、圧力Ｐ１、圧力Ｐ２、操作室容積Ｖｓ１、及び操作室容積Ｖｓ２に基づいて、圧力Ｐ１におけるポンプ室２５内の気泡体積Ｖｋ１を推定することができる。同様にして、圧力Ｐ１、圧力Ｐ２、操作室容積Ｖｓ１、及び操作室容積Ｖｓ２に基づいて、圧力Ｐ２におけるポンプ室２５内の気泡体積Ｖｋ２を推定することもできる。ひいては、レジスト液Ｒを吐出する際に現時点で吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積を正確に推定することができる。

図１２は、気泡体積と吐出可能量推定の処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ７０によって実行される。図８と同一の処理については、図８と同一のステップ番号を付ことで説明を省略する。すなちわ、図１２では、図８から以下の点を変更している。Ｓ４３Ａにおいて、１回目に設定圧を圧力Ｐ１に変更し、２回目に設定圧を圧力Ｐ２に変更する。Ｓ４７の後に、操作室の容積算出を２回以上実行したか（第１の現時点容積及び第２の現時点容積を算出したか）否か判定する（Ｓ４７Ａ）。この判定において、操作室の容積算出を２回以上実行していないと判定した場合（Ｓ４７Ａ：ＮＯ）、Ｓ４３Ａの処理から再度実行する。一方、操作室の容積算出を２回以上実行したと判定した場合（Ｓ４７Ａ：ＹＥＳ）、上記の関係式に基づいて例えば気泡体積Ｖｋ２を算出する。続いて、図８のＳ４８と同様に算出した吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積から気泡体積Ｖｋ２を引いて、圧力Ｐ２における気泡を除いた吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積を算出する（Ｓ４８Ａ）。したがって、レジスト液Ｒを吐出する際に、現時点で実際に吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積（吐出可能な液体としてのレジスト液Ｒの最大体積）を正確に推定することができる。

（吐出側の水頭圧推定）
図４において、コントローラ７０は、Ｓ１６の処理に代えて吐出側バルブ４６を開かせ、Ｓ１９の処理に代えて吐出側バルブ４６を閉じさせる。その他の処理は図４と同一の処理を行うことにより、Ｓ２４において吐出側（吐出側弁側、第２弁側）の水頭圧を推定する。なお、この一連の処理が、液体供給システムの制御方法に相当する。

（吐出側の関係係数推定）
図７において、コントローラ７０は、Ｓ３０の処理に代えて吐出側バルブ４６を開かせ、Ｓ３３の処理に代えて吐出側バルブ４６を閉じさせる。その他の処理は、図７のＳ２５〜Ｓ２９，Ｓ３１，Ｓ３２、及びＳ３４〜３８と同一の処理を行うことにより、Ｓ３８において吐出側（吐出側弁側、第２弁側）の関係係数を推定する。

薬液供給システム１０において、ポンプ室２５よりも下流側の吐出配管４７内に存在するレジスト液Ｒの量が変化すると、レジスト液Ｒの吐出側の水頭圧が変化する。また、薬液供給システム１０の動作期間が長くなると、レジスト液Ｒの吐出側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプ１３において、作動室２６及びエア配管５０を含む空間（すなわち操作室）の圧力とレジスト液Ｒの吐出量との関係は、レジスト液Ｒの吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数に応じて変化する。

そこで、コントローラ７０は、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数に基づいて、レジスト液Ｒを吐出する際の設定圧を変更する。そして、コントローラ７０は、圧力センサ７２により検出される圧力を設定圧とすべく、電空レギュレータ５１を制御する。例えば、レジスト液Ｒの吐出側の水頭圧が上昇するほど、ポンプ１３の吐出時の設定圧を上昇させる。レジスト液Ｒの吐出側の関係係数が小さくなるほど、ポンプ１３の吐出時の設定圧を上昇させる。詳しくは、要求流量＝Ｒ（ｎ＋１）×（設定圧−水頭圧）の関係を満たす。このため、設定圧＝要求流量／Ｒ（ｎ＋１）＋水頭圧、に変更する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・コントローラ７０により、上記電空レギュレータ５１、上記吸引側バルブ４０、及び上記吐出側バルブ４６が制御される。詳しくは、コントローラ７０により、吐出側バルブ４６を閉じて吸引側バルブ４０を開いた状態とされるため、吸入配管４１からレジスト液Ｒがポンプ室２５へと流入する。そして、ポンプ室２５内のレジスト液Ｒによりダイアフラム２３が変動させられ、作動室２６の容積が変化させられる。このとき、流量センサ７１により検出される流量に基づいて、作動室２６の容積変化が算出される。

さらに、コントローラ７０により作動室２６の容積変化が０となるように電空レギュレータ５１が制御され、電空レギュレータ５１により作動室２６に対して操作エアが供給及び排出される。これにより、作動室２６の容積変化が迅速に０とされる。吐出側バルブ４６を閉じて吸引側バルブ４０を開いた状態、且つ作動室２６の容積変化が０となった状態では、作動室２６を含む空間の圧力はレジスト液Ｒの吸引側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室２６の容積変化が０となった状態で圧力センサ７２により検出される圧力が、レジスト液Ｒの吸引側の水頭圧として推定される。したがって、レジスト液Ｒの水頭圧を迅速に推定することができる。

・コントローラ７０により、吐出側バルブ４６を閉じて吸引側バルブ４０を開いた状態とされ、電空レギュレータ５１が制御されて作動室２６を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室２６を含む空間の圧力変化に応じて作動室２６の容積、ひいてはポンプ室２５の容積が変化し、ポンプ室２５に対してレジスト液Ｒが流入出する。このとき、吐出側バルブ４６を閉じて吸引側バルブ４０を開いた状態において、作動室２６を含む空間の圧力変化量とレジスト液Ｒの流量変化量とは、レジスト液Ｒの吸引側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。

そこで、コントローラ７０によって、圧力センサ７２により検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサ７１により検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサ７１により検出される操作エアの流量は、ポンプ室２５に対して流入出するレジスト液Ｒの流量と相関を有している。したがって、作動室２６を含む空間の圧力変化量及び作動室２６に対して流入出する操作エアの流量変化量に基づいて、作動室２６を含む空間の圧力とレジスト液Ｒの流量との関係を表す吸引側の関係係数を推定することができる。

・コントローラ７０により、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、レジスト液Ｒを吸引する際の作動室２６を含む空間の圧力目標値（具体的には設定圧）が設定される。そして、圧力センサ７２により検出される圧力を圧力目標値とすべく、コントローラ７０により電空レギュレータ５１が制御される。したがって、レジスト液Ｒの吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数が変化したとしても、レジスト液Ｒの吸引量を正確に制御することができる。

・コントローラ７０により、推定された吸引側の関係係数に基づいて、フィルタ４１ａの劣化が報知される。このため、適切な時期にフィルタ４１ａの交換をユーザに促すことができる。

・コントローラ７０により、吸引側バルブ４０を閉じて吐出側バルブ４６を開いた状態とされるため、ポンプ室２５からレジスト液Ｒが吐出配管４７へと流出する。そして、ポンプ室２５内のレジスト液Ｒによりダイアフラム２３が変動させられ、作動室２６の容積が変化させられる。このとき、流量センサ７１により検出される流量に基づいて、作動室２６の容積変化が算出される。

さらに、コントローラ７０により作動室２６の容積変化が０となるように電空レギュレータ５１が制御され、電空レギュレータ５１により作動室２６に対して操作エアが供給及び排出される。これにより、作動室２６の容積変化が迅速に０とされる。吸引側バルブ４０を閉じて吐出側バルブ４６を開いた状態、且つ作動室２６の容積変化が０となった状態では、作動室２６を含む空間の圧力はレジスト液Ｒの吐出側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室２６の容積変化が０となった状態で圧力センサ７２により検出される圧力が、レジスト液Ｒの吐出側の水頭圧として推定される。したがって、レジスト液Ｒの水頭圧を迅速に推定することができる。

・コントローラ７０により、吸引側バルブ４０を閉じて吐出側バルブ４６を開いた状態とされ、電空レギュレータ５１が制御されて作動室２６を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室２６を含む空間の圧力変化に応じて作動室２６の容積、ひいてはポンプ室２５の容積が変化し、ポンプ室２５に対してレジスト液Ｒが流入出する。このとき、吸引側バルブ４０を閉じて吐出側バルブ４６を開いた状態において、作動室２６を含む空間の圧力変化量とレジスト液Ｒの流量変化量とは、レジスト液Ｒの吐出側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。

そこで、コントローラ７０によって、圧力センサ７２により検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサ７１により検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサ７１により検出される操作エアの流量は、ポンプ室２５に対して流入出するレジスト液Ｒの流量と相関を有している。したがって、作動室２６を含む空間の圧力変化量及び作動室２６に流入する操作エアの流量変化量に基づいて、作動室２６を含む空間の圧力とレジスト液Ｒの流量との関係を表す吐出側の関係係数を推定することができる。

・コントローラ７０により、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数に基づいて、レジスト液Ｒを吐出する際の作動室２６を含む空間の圧力目標値が設定される。そして、圧力センサ７２により検出される圧力を圧力目標値とすべく、コントローラ７０により電空レギュレータ５１が制御される。したがって、レジスト液Ｒの吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数が変化したとしても、レジスト液Ｒの吐出量を正確に制御することができる。

・容積変化が０となるように電空レギュレータ５１を制御する際に、作動室２６の容積が縮小している場合に、作動室２６の圧力を上昇させるように電空レギュレータ５１が制御される。また、作動室２６の容積が拡大している場合に、作動室２６の圧力を低下させるように電空レギュレータ５１が制御される。このため、作動室２６の容積が変化する傾向に合わせて電空レギュレータ５１を制御することができ、容積変化を迅速に０とすることができる。

・容積変化が０となるように電空レギュレータ５１を制御する際に、作動室２６の容積が縮小する速度が高いほど、作動室２６の圧力を大きく上昇させるように電空レギュレータ５１が制御される。また、作動室２６の容積が拡大する速度が高いほど、作動室２６の圧力を大きく低下させるように電空レギュレータ５１が制御される。このため、作動室２６の容積が変化する傾向と変化速度とに応じて電空レギュレータ５１を制御することができ、容積変化をより迅速に０とすることができる。

・コントローラ７０により、吐出側バルブ４６及び吸引側バルブ４０を閉じた状態とされ、電空レギュレータ５１が制御されて作動室２６を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室２６を含む空間に対して操作エアが流入出する。このとき、作動室２６を含む空間に対して流入出する操作エアは、吐出側バルブ４６及び吸引側バルブ４０を閉じた状態では、作動室２６を含む空間の圧力変化に寄与する。流入出する操作エアによる作動室２６を含む空間の圧力変化量は、作動室２６を含む空間の現時点の容積によって変化する。このため、作動室２６を含む空間の圧力変化量と操作エアの流量積算値（すなわち流入出量）との関係は、作動室２６の現時点容積を反映したものとなる。したがって、作動室２６を含む空間の圧力変化量及び作動室２６に流入する操作エアの流量積算値に基づいて、作動室２６を含む空間の現時点容積を算出することができる。

・ポンプにおいて、作動室２６を含む空間の容積とポンプ室２５の容積との和は一定である。そして、ポンプが1回の吐出動作によって吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積は、現時点でポンプ室２５に吸引されているレジスト液Ｒの体積、すなわちポンプ室２５の現時点容積によって決まる。このため、レジスト液Ｒを吐出する際に現時点で吐出可能なレジスト液Ｒの最大体積（すなわち吐出可能量）を、作動室２６を含む空間の現時点容積に基づいて推定することができる。

・ポンプによるレジスト液Ｒの吐出開始に際して、推定された最大体積が吐出を要求されるレジスト液Ｒの要求体積よりも小さい場合は、コントローラ７０により、要求体積を吐出可能となるように、電空レギュレータ５１が制御されてレジスト液Ｒが吸引させられる。したがって、現時点でポンプ室２５に吸引されているレジスト液Ｒの体積が要求体積よりも小さい場合は、ポンプ室２５内のレジスト液Ｒを補ってから要求体積のレジスト液Ｒを吐出することができる。

・コントローラ７０により、電空レギュレータ５１が制御されてダイアフラム２３に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで変動部材が変動したことを条件として、水頭圧が推定される。このため、ダイアフラム２３に発生する張力の影響を小さくして、水頭圧を正確に推定することができる。

なお、上記実施形態を以下のように変更して実施することもできる。

・フィルタ４１ａの劣化を報知する処理を省略することもできる。

・圧力センサ７２は、作動室２６の圧力を検出するものであってもよい。

・図９は、ダイアフラム２３を中立位置へ移動させる処理の変更例を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ７０によって実行される。

まず、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ５１）。詳しくは、ダイアフラム２３をポンプ室２５側から作動室２６側の端部（すなわち吸引側の端部）まで移動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ５１へ出力する（Ｓ５２）。これにより、電空レギュレータ５１は、作動室２６の圧力を設定圧に制御する。

続いて、吸引側バルブ４０を開かせる（Ｓ５３）。なお、吐出側バルブ４６は、図４のＳ１１の処理において閉じられている。

続いて、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動したか否か判定する（Ｓ５４）。詳しくは、ポンプ１３の吸引動作開始後に作動室２６の容積変化がなくなった場合に、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動したと判定する。なお、吸引動作開始後に操作エアの流量が０になった場合、又は吸引動作開始後に所定時間が経過した場合に、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動したと判定してもよい。この判定において、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動していないと判定した場合（Ｓ５４：ＮＯ）、Ｓ５４の判定を繰り返し行って待機する。

一方、Ｓ５４の判定において、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動したと判定した場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、吸引側バルブ４０を閉じさせる（Ｓ５５）。

続いて、作動室２６の設定圧を変更する（Ｓ５６）。詳しくは、ダイアフラム２３を中立位置に適切な速度で移動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。この所定圧力は、ダイアフラム２３を中立位置に確実に移動させることができ、且つダイアフラム２３が中立位置よりもポンプ室２５側へ大きく変動することのない圧力に設定されている。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ５１へ出力する（Ｓ５７）。これにより、電空レギュレータ５１は、作動室２６の圧力を設定圧に制御する。

続いて、吐出側バルブ４６を開かせる（Ｓ５８）。

Ｓ５９〜Ｓ６１の処理は、基本的に図４のＳ１７，Ｓ１８，Ｓ２０の処理と同一である。ただし、Ｓ６１の処理において、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動した状態からの作動室２６の容積変化を算出する。

続いて、作動室２６の容積変化が所定量となったか否か判定する（Ｓ６２）。この所定量は、ダイアフラム２３が吸引側の端部まで移動した状態から、中立位置へ移動するまでに、作動室２６の容積が変化する量（既知量）に設定されている。この判定において、作動室２６の容積変化が所定量となっていないと判定した場合（Ｓ６２：ＮＯ）、Ｓ５９の処理から再度実行する。

一方、Ｓ６２の判定において、作動室２６の容積変化が所定量となったと判定した場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、吐出側バルブ４６を閉じさせる（Ｓ６３）。これにより、ダイアフラム２３は中立位置で静止する。その後、図４のＳ１３以降の処理へ戻る（ＲＥＴ）。

・図４のフローチャートにおいて、Ｓ１３，Ｓ２２のダイアフラム２３を中立位置へ移動させる処理を省略することもできる。ダイアフラム２３の径が、ダイアフラム２３の変動量（すなわちストローク）に対して十分大きい場合等、ダイアフラム２３に発生する張力の影響が小さい場合は、Ｓ１３，Ｓ２２の処理を省略しても問題ない。

・図６では、単位時間当たりの作動室２６の容積変化Ｑｖ（ｎ＋１）を算出する際に、圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）を考慮した。しかしながら、簡易的には、圧力変化分流量ＱＰ（ｎ＋１）を０とみなして、容積変化Ｑｖ（ｎ＋１）を算出することもできる。その場合には、基準圧力Ｐ０における流量ＱＭ（ｎ＋１）は、検出流量ＱＡ（ｎ＋１）と等しいとみなすことができる。

・上記実施形態では、推定された吐出可能量がレジスト液Ｒの要求量よりも小さい場合に、要求量を吐出可能となるようにポンプ１３によりレジスト液Ｒを吸引させた。しかしながら、推定された吐出可能量がレジスト液Ｒの要求量よりも小さい場合に、吐出可能量を増加させるようにポンプ１３によりレジスト液Ｒを吸引させるだけでもよい。また、これらのレジスト液Ｒを吸引させる処理を、省略することもできる。

・吐出可能量を推定する処理を省略することもできる。

・上記実施形態では、コントローラ７０は、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、レジスト液Ｒを吸引する際の設定圧を変更した。しかしながら、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数のいずれか一方に基づいて、レジスト液Ｒを吸引する際の設定圧を変更してもよい。また、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数のいずれか一方に基づいて、レジスト液Ｒを吐出する際の設定圧を変更してもよい。

・図４のフローチャートにおいて、Ｓ１２，Ｓ１９の吸引側バルブ４０を閉じる処理、及びＳ１３，Ｓ２２のダイアフラム２３を中立位置へ移動させる処理を省略して、吸引側バルブ４０を開いたまま、Ｓ１４以降の処理を実行してもよい。

・上記実施形態では、コントローラ７０により、水頭圧推定、ダイアフラム２３の中立位置への移動、関係係数推定、吐出可能量推定等の処理を実行した。しかしながら、コントローラ７０よりも上位のコントローラ（すなわち制御部）により、これらの処理を実行することもできる。

・上記実施形態では、作動室２６に給排される操作エア（空気）を例に挙げて説明したが、空気以外にも窒素等の他の作動気体を用いてもよい。

・上記実施形態では、ダイアフラムポンプ１３を採用したが、例えばベローズポンプを採用することもできる。一般にポンプ室と作動室とを仕切る変動部材（変形部材やピストンのような移動部材）を、作動気体の供給で駆動するポンプを採用することができる。

・上記実施形態では、液体としてレジスト液Ｒを半導体ウェハＷに塗布する例を示したが、薬液やプロセスの種類はこれに限られず、液体の供給を行う液体供給システムに適用することができる。

１０…薬液供給システム（液体供給システム）、１３…ダイアフラムポンプ（ポンプ）、２３…ダイアフラム（変動部材）、２５…ポンプ室、２６…作動室、４０…吸引側バルブ（吸引側弁）、４１…吸入配管（流入通路）、４１ａ…フィルタ、４２…レジストボトル（液体容器）、４６…吐出側バルブ（吐出側弁）、４７…吐出配管（流出通路）、５９…ポンプ駆動部（給排部）、７０…コントローラ（制御部）、７１…流量センサ、７２…圧力センサ。

Claims (17)

1. 液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、
   前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、
   前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、
   前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、
   前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、
   前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、
   前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第１弁を閉じて他方である第２弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第２弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、
   を備えることを特徴とする液体供給システム。
2. 前記制御部は、前記第１弁を閉じて前記第２弁を開いた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量変化量を算出し、前記圧力変化量及び前記流量変化量に基づいて、前記作動室を含む空間の圧力と前記液体の流量との関係を表す前記第２弁側の関係係数を推定する請求項１に記載の液体供給システム。
3. 前記第１弁は前記吐出側弁であり、前記第２弁は前記吸引側弁である請求項１又は２に記載の液体供給システム。
4. 前記制御部は、推定された前記吸引側弁側の水頭圧及び推定された前記吸引側弁側の関係係数に基づいて、前記液体を吸引する際の前記作動室を含む空間の圧力目標値を設定し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記圧力目標値とすべく前記給排部を制御する請求項３に記載の液体供給システム。
5. 前記流入通路には、前記液体のフィルタが設けられており、
   前記制御部は、推定された前記吸引側弁側の関係係数に基づいて、前記フィルタの劣化を報知する請求項３又は４に記載の液体供給システム。
6. 前記制御部は、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記吐出側弁側の水頭圧として推定する請求項３〜５のいずれか１項に記載の液体供給システム。
7. 前記第１弁は前記吸引側弁であり、前記第２弁は前記吐出側弁である請求項１又は２に記載の液体供給システム。
8. 前記制御部は、推定された前記吐出側弁側の水頭圧及び推定された前記吐出側弁側の関係係数に基づいて、前記液体を吐出する際の前記作動室を含む空間の圧力目標値を設定し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記圧力目標値とすべく前記給排部を制御する請求項７に記載の液体供給システム。
9. 前記制御部は、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小している場合に、前記作動室の圧力を上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大している場合に、前記作動室の圧力を低下させるように前記給排部を制御する請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体供給システム。
10. 前記制御部は、前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく低下させるように前記給排部を制御する請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体供給システム。
11. 前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の現時点容積を算出し、前記液体を吐出する際に現時点で吐出可能な前記液体の最大体積を前記現時点容積に基づいて推定する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液体供給システム。
12. 前記制御部は、前記ポンプによる前記液体の吐出開始に際して、推定された前記最大体積が吐出を要求される前記液体の要求体積よりも小さい場合に、前記要求体積を吐出可能となるように、前記給排部を制御して前記液体を吸引させる請求項１１に記載の液体供給システム。
13. 前記制御部は、前記給排部を制御して前記変動部材に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで前記変動部材を変動させたことを条件として、前記水頭圧を推定する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液体供給システム。
14. 前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第１圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第１の現時点容積を算出し、また、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第２圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第２の現時点容積を算出し、前記第１圧力、前記第２圧力、前記第１の現時点容積、及び前記第２の現時点容積に基づいて、前記第１圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積、又は前記第２圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積を推定する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液体供給システム。
15. 液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、
    前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、
    前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、
    前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、
    前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、
    前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、
    を備える液体供給システムを制御部により制御する方法であって、
    前記吐出側弁及び前記吸引側弁の一方である第１弁を閉じて他方である第２弁を開いた状態とする工程と、
    前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、
    算出される前記容積変化が０となるように前記給排部を制御する工程と、
    前記容積変化が０となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第２弁側の水頭圧として推定する工程と、
    を備えることを特徴とする液体供給システムの制御方法。
16. 前記第１弁は前記吐出側弁であり、前記第２弁は前記吸引側弁である請求項１５に記載の液体供給システムの制御方法。
17. 前記第１弁は前記吸引側弁であり、前記第２弁は前記吐出側弁である請求項１５に記載の液体供給システムの制御方法。

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