JPH0256293A - 超純水供給配管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体等を中心とする電子工業、バイオテク
ノロジーや薬品、医薬品工業等できわめて大量に使用さ
れる超純水を供給する配管装置に関する。

［従来技術］ 本発明が関連する産業分野はきわめて広いが、ここでは
半導体集積回路製造を中心とする電子工業用超純水配管
装置について説明する。

最近の電子工業用超純水は、第３図に示すような超純水
製造装置で製造され、配管装置を経て超純水使用装置（
以下で超純水を使用する場所という意味でユースポイン
トと呼ぶことがある）に供給されることが多い。第３図
では、例として３箇所のユースポイントを有する超純水
供給配管装置を示している。通常のシステムでは、ユー
スポイントの数はこれよりはるかに多い。なお、第３図
では一次純水製造装置は省略している。

以下、第３図に従い超純水製造とユースポイントへの超
純水供給について説明する。超純水の水質維持の要点は
、固形物としてのゴミの除去とバクテリアの除去、及び
水に溶は込んでいる各種イオン、シリカ、有機物等を完
全に除去することである。第３図において、−次純水が
一次純水供給管１０１を通して循環水槽１０２に供給さ
れる。循環水槽に蓄えられた一次純水は圧送ポンプ１０
３によって加圧され、紫外線殺菌ユニット（以降ＵＶ殺
菌ユニットと略称）１０４、カートリッジポリシャー１
０５，１０６，１０７及び限外濾過ユニット１０８，１
０９を通ることにより精製される。１２２は限外濾過ユ
ニットの排水管である。精製された超純水は、往路管１
１０及び接続路管１１３，１１４，１１５、分岐バルブ
１１６、Ｌｉ２，１１８を経て、それぞれユースポイン
ト１１９，１２０，１２１に供給される。

接続路管１１３，１１４，１１５を経由した超純水は復
路管１１２を経て循環水槽１０２に戻り循環を繰り返す
。

第４図は、第３図のうち超純水供給配管装置を強調して
示したものである。２０１は、超純水製造装置を一括し
て示している。１３１゜１３２．１３３は接続路管１１
３゜１１４゜１１５のユースポイントへの分岐点である
。分岐バルブ１１６，１１７．１１８はそれぞれ分岐点
１３１．１３２，１３３と一体で構成される。

また、配管材料は同表面が平滑でかつ超純水中への汚染
物質の少ない、クリーン塩化ビニル。

ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ等の高分子材料が使われる。

現状では、汚染物質の溶は出しのもっとも少ない配管材
料として、内面を電解研磨し十分に洗浄及び乾燥を行っ
た後に５００℃〜６００℃で５〜１０時間の超高純度酸
素中の酸化により不働態膜、特にＣｒ、０３が主体とな
る不働態膜を付けたステンレス配管が挙げられる。特に
、５５０℃で９時間以上の酸化処理をした表面はすぐれ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上で述べたような従来の超純水供給配管装置では、以
下に述べるような問題点が存在する。

第３図、第４図の配管装置では、３箇所のユースポイン
トしか示されていないが、通常はユースポイントの数は
はるかに多い。このような従来の配管装置では、往路管
を流れる超純水の量は分岐を経るごとに次第に減少し、
逆に復路管の水量は分岐を経るごとに次第に増加する。

また、各ユースポイントの使用状態は任意である。した
がりて、従来は各接続路管の往路管と復路管との間の圧
力を一定に保つことができず、各ユースポイントへ一定
量の超純水を供給することができないという問題点を有
していた。

また、第４図の配管装置において、接続路管１１３．１
１４．１１５は分岐より上流側も分岐より下流側も同じ
内径の配管で作られていた。ざらに、分岐バルブ１１６
，１１７．１１８は開としたときに分岐点１３１，１３
２，１３３の圧力が略々大気圧になる様なバルブが使わ
れていた。

このため、例えば超純水使用装置１２０において超純水
を使用するときに分岐パルプ１１７を開とすると、分岐
点１３２の圧力は略々大気圧となる。一方、往路管及び
復路管を流れる超純水の圧力は、通常大気圧により１乃
至２ｋｇ／ｃｍ’程度高くなる様に調節されている。こ
のため接続路管内には、往路管１１０から分岐点１３２
に向う流れと、復路管１１２から分岐点１３２に向う流
れとが生じ、これらが混合されて超純水使用装置に供給
されていた。復路管から分岐点１３２に向う超純水は、
他の接続路管１１３及び１１５と復路管を経由してきた
超純水であるため、配管材料からの不純物溶出などによ
り、往路管から接続路管１１４−１だけを経由してぎた
超純水よりも多くの不純物を含んでいた。

例えば、超純水に含まれるイオン性不純物の濃度の指標
となる電気抵抗率で水質を現わすと、往路管１１０より
接続路管１１４−１だけを経由して超純水使用装置１２
０に供給される超純水の抵抗率、は１８．２ＭΩ・ｃｍ
であるのに対して、復路管１１２から接続路管１１４−
２を経由して超純水装置１２０に供給される水の抵抗率
は１８．０ＭΩ・ｃｍ程度となることがある。この抵抗
率の差０．２ＭΩ・ａｍは、不純物がナトリウムイオン
であるならば約０．２ｐｐｂの濃度差に相当する。すな
わち、従来の超純水供給配管装置では、超純度の超純水
を供給できない欠点を有していたのである。

上述のように、配管の各部分における圧力を一定に保つ
ことができず、各ユースポイントへ一定量の超純水を供
給することができないこと、及び、復路管からの逆流に
よって、超純水使用装置により多くの不純物を含む超純
水が供給されることは望ましくないことである。本発明
は、復路管から超純水使用装置への逆流を防止し、超高
純度の超純水を安定に供給する配管装置を提供すること
を目的としてなされたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の要旨は、超純水の最終精製装置から、一
連の超純水使用装置の近辺を通る複数の接続路管と、前
記接続路管から超純水使用装置に向う分岐管と、分岐管
に流れる水量を調節する分岐弁と、前記超純水の最終精
製装置から前記接続路管の分岐部へ至る往路管と、前記
接続路管の合流部から超純水製造装置内の循環水槽に至
る復路管とを有する超純水供給配管装置において、前記
超純水を圧送するポンプと、前記往路管の圧力が一定と
なるようにポンプ出力を制御する手段とを有することを
特徴とする超純水供給配管装置に存在する。

本発明の第２の要旨は、第１の要旨において、複数の前
記接続路管の超純水供給配管装置に向う分岐より往路管
側と復路管側とで各々通水時のエネルギー損失を等しく
することを特徴とする超純水供給配管装置に存在する。

本発明の第３の要旨は、第１の要旨において、前記接続
路管の管径を、超純水使用装置に向う分岐より往路管側
と復路管側とで異なる管径とし、前記下流側の管径を前
記上流側の管径より小とすることを特徴とする超純水供
給配管装置に存在する。

本発明の第４の要旨は、第１の要旨において、前記分岐
管に設けた分岐弁は、開としたときに、前記分岐部の圧
力を前記復路管内の圧力より高く維持する様に流量を制
限できる分岐弁であることを特徴とする超純水供給配管
装置に存在する。

本発明の第５の要旨は、第１の要旨において、前記超純
水の最終精製装置から超純水使用装置へ超純水を分配す
る前記往路管と復路管の組み合わせが複数組よりなるこ
とを特徴とする超純水供給配管装置に存在する。

本発明の第６の要旨は、第１の要旨において、前記往路
管と前記復路管の間の前記接続路管は、その一部または
全部が前記超純水使用装置内部に含まれていることを特
徴とする超純水供給装置に存在する。

本発明の第７の要旨は、第１の要旨において、前記接続
路管に前記分岐管が複数個設けられたことを特徴とする
超純水供給配管装置に存在する。

本発明の第８の要旨は、第７の要旨において、前記接続
路管の管径が、前記往路管側から、１個の分岐部を経る
ごとに小さくなることを特徴とする超純水供給配管装置
に存在する。

本発明の第９の要旨は、第１の要旨において、前記接続
路管と前記往路管の分岐部、及び前記接続路管と前記復
路管の合流部に分岐弁が設けられたことを特徴とする超
純水供給配管装置に存在する。

本発明の第１０の要旨は、第１の要旨において、前記牲
路管、前記復路管及び前記接続路管はクリーン塩化ビニ
ル、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫであることを特徴とする超純水
供給配管装置に存在する。

本発明の第１１の要旨は、第１の要旨において、前記往
路管、前記復路管及び前記接続路管は内面にＣｒ２Ｏ３
を主体とする不動態膜が形成されたステンレス管である
ことを特徴とする超純水供給配管装置に存在する。

［作用］ 本発明の最大の特徴は、超純水の最終精製装置から、一
連の超純水使用装置の近辺を通る複数の接続路管と、前
記接続路管から超純水使用装置に向う分岐間と、分岐管
に流れる水量を調節する分岐弁と、超純水の最終精製装
置から前記接続路管の分岐部へ至る往路管と、前記接続
路管の合流部から超純水製造装置内の循環水槽に至る復
路管とを有する超純水供給配管装置において、前記往路
管の圧力が一定となるように制御するポンプを有してお
り、これにより配管内の水流の圧力を制御することであ
る。すなわち、ポンプにより水流の圧力を制御し、往路
管と復路管の圧力を一定にし、各接続路管の通水時のエ
ネルギー損失を等しくすることによって、各接続路管に
所定の超純水を供給でき、ユースポイントに一定の超純
水を併給できるようにしたものである。

（流量、圧力損失の計算方法） 以下に、■管内に流れる水量と、管径及び管長、水の物
性値が与えられたときに、管の入口と出口の間の圧力損
失を求める計算方法、及び、■管の入口と出口の圧力損
失と管径、管長、水の物性値が与えられたときに管内に
流れる水量を求める計算方法を示す。（１）式、（２）
式及び（３）式は圧力損失を求めるための式であり、（
４）式、（５）式及び（６）式は流量を求めるための式
である。

■配管内を流体が流れるときの圧力損失を求める方法 ΔＰ＝４ｆ　　Ｃｐｕ”　／２ｇｅ　）（ｘ／Ｄ）・・
・　（１） ｆ　＝０．０７８５７　（０，７−１，６５１ｏｇＲａ
＋　（ｌｏｇＲ，）２）・・・　（２） Ｒａ＝＋Ｄｕρ／μ　　　　　　　　　　・・・　（３
）■圧力損失から流量を求める方法 Ｒ，ｆ　”２＝２．２２　（ρＤ３ΔＰ／　（Ｉｌμ２
））１７２・・・（４） Ｒ，ｆ１／２とｆの関係線図→Ｒ，を求める・・・（５
） Ｑ　”　ＲａμＤπ／　４　ｐ　　　　　　・・・（６
）ここに、 ΔＰ：圧力損失［ｋｇ／ｃｍ２］ Ｑ：流量［ｍ”／ｓｌ ｆ：抵抗係数 Ｒｏ　：レイノルズ数 ρ：密度［ｋｇ／ｍ３］ Ｄ：管径［ｍ］ Ｕ：流速［ｍ／ｓ］ ℃：管長［ｍｌ ｇｏ　：重力換算係数［ｋｇ−ｍｌｋｇ　−ｓ２］μ：
粘度［ｋｇ／ｍ−ｓコ である。

（計算例） 第２図は、計算例を示すための、簡単な配管装置の一部
を示す図面であり、３０１は往路管、３０２は復路管、
３０３は接続路管の分岐点より上流側、３０４は接続路
管の分岐点より下流側を示している。３０５は往路管か
ら接続路管への分岐点を、３０６は接続路管と復路管の
合流部を、３０７は接続路管から分岐バルブ３０８への
分岐点を示している。

ここで−例として接続路管３０３と３０４の長さをそれ
ぞれ２ｍとする。接続路管３０３の内径を例えば２０ｍ
ｍとし、接続路管３０４の管内径を変えたときの流量と
管内の圧力損失を計算する。計算を簡単化するため、接
続路管が水平に設置されている場合の直管の圧力損失だ
けを考える。

計算手順は次の様に行う。まず、与えられた管径におい
て、分岐バルブ３０８を閉としているときに接続路管を
流れている水量を想定する。これを９．とする。このと
き第２図の分岐点３０５と合流点３０６との間の圧力損
失が（１）式、（２）式、（３）式を用いて計算できる
。その値をΔＰ１　とする。

つぎに分岐バルブ３０８を開として、ユースポイントに
超純水を供給する動作を考える。ただし、この場合でも
分岐点３０５と合流点３０Ｂとの間の圧力損失は先に求
めた圧力損失ΔＰ１の値に保たれるものとする。分岐バ
ルブ３０８を徐々に開として、バルブ３０８を経由して
合流する流量を増加していくと、接続路管３０３を流れ
る水量は増加し、３０４を流れる水量は減少する。これ
により接続路管３０３で発生する圧力損失は増加し、３
０４で発生する圧力損失は減少する。しかしその合計は
先に求めたΔＰ、と一致することから、分流流量が増加
していくとついに、接続路管３０３で発生する圧力損失
がΔＰ、に等しくなり、接続路管３０４では圧力損失が
発生しない条件がある。このことは接続路管３０４を水
が流れないことを示している。すなわち、往路管３０１
から接続路管３０３に流れ込んだ超純水は、全量がユー
スポイントに流れ、復路管に流れる超純水は無くなって
しまうことを意味する。この条件を与える分流の流量を
最大分流流量と名付ける。この流量は、接続路管３０３
における圧力損失がΔＰ１に等しいことから、（４）式
、（５）式、（６）式を用いて計算できる。分流する流
ミを最大分流流量より大きくすると接続路管３０４で発
生する圧力損失は負となり、合流点３０６から分岐点３
０７に向う流れが発生する。これが逆流の条件である。

超純水配管装置においては微生物の繁殖防止のために通
常最低０．３ｍ／ｓの流速を維持する必要がある。接続
路管３０４の管内流速が０．　３ｍ　／　ｓとなる分流
流量を最適分流流量と名付けると、その流量は次のよう
に求めることができる。すなわち、０　、３　ｍ／　ｓ
の流速から接続路管３０４で生じる圧力損失が計算でき
る。これとΔＰ１の差は接続路管３０３で生じる圧力損
失であるから、接続路管３０３を流れる流量が算出でき
る。接続路管３０３を流れる水量と接続路管３０４を流
れる水量の差が最適分流流量である。

以上のような方法で、配管径のいくつかの組み合わせに
ついて最大分流流量と最適分流流量を求めた結果の例を
第１表に示す。第１表には各々の条件における接続路管
分岐より上流側及び下流側における流速も併記しである
。

第１表に示した計算例から、接続路管の分岐より上流−
側と下流側の管径が同じ場合には、分流しないときに接
続路管を流れる水量に対して最適分流流量があまり大き
くなく、分流しないとぎの流ｆｆｉ　カ少ないと最適分
流流量がとれないこと態も生じることがわかる。これに
対し、接続路管の分岐より上流側の管径よりも下流側の
管径を小さくしたときには、分流しないときの接続路管
流量が少ないときでも最適分流流量をとることができ、
復路管側からの逆流が起きにくいことがわかる。

したがって、接続路管３０３と３０４の管径を変えると
き、接続路管３０４の管径を３０３の管径より小にする
ほど、接続路管３０４において０　、３　ｍ／　Ｓの流
速を確保し、かつ、超純水使用装置への供給水量は大き
くとることができる。

よって、接続路管の分岐点よりを上流側と下流側では管
径を変え、下流側の管径を上流側の管径より小さくする
ことが望ましい。

上記と同じ様な効果は接続路管のうち復路管との合流部
近辺に流量調節弁を設けることによっても期待できる。

しかし、このときは複数゛の接続路管を流れる水量の均
一化が困難である。また、接続路管の分岐点より下流側
の一部に管径の小さい部分を設けることによっても同様
の効果が期待できるが、全ての部分で常に最低流速を維
持することはできなくなる。すなわち、分流したときに
接続路管の分岐点より下流側の小管径以外の部分の流速
が確保できないことになる。

さらに、上記の様な効果を発揮するためには、分岐バル
ブより分流する流量は制御される必要がある。すなわち
、第２図において、分岐バルブ３０８を開としたときに
、分岐点３０７の圧力が大気圧に近い圧力となるような
方式のバルブでは、過大な流量が分流され接続路管３０
４の最低流速が維持できなくなることになる。このため
、分岐バルブは最大流量が制限できる型の弁でなければ
ならない。その例としては、分流側の開度が自由に調節
できるダイヤフラムバルブや、分流側の管径が小である
三方バルブ等が挙げられる。

（配管装置の設計方法） 分岐バルブ３０８を通して超純水使用装置へ分流する流
量をｑ、（ｍ３／ｓ）とする。Ｑｕは超純水使用装置の
仕様で決定される。接続路管３０３の管径をｄｕ＋（ｍ
）、３０４の管径をｄｕ２（ｍ）とし、分岐バルブ３０
８を通して水が分流されないときの３０３における平均
流速を■。１（ｍ／ｓ）、３０４における平均流速をＶ
、２（ｍ／Ｓ）とすると、接続路管内での流量は一定で
あるから、 π　（ｄ　ｕｌ／　２　）２×Ｖ　ｕｌ＝　π　（ｄｕ
２／２）２ＸＶｕ２　　　　　・・・　（７）接続路管
３０４に流れる平均流速を０　、３　ｍ／　ｓに保ちな
がら、分岐より水ｉｑｕ　（ｍ３／ｓ）ｈ＜分流される
とき、接続路管３０３を流れる平均流速をＶ’ｕｌ　と
すると次の関係が得られる。

π（ｄｕＩ／２）２×Ｖ′ｕ１ ＝ｑｕ＋π（ｄｌ１２／２）２Ｘ　０．３・・・（８） （８）式左辺はユースポイントで超純水を使用したとき
に、往路管から接続路管に流入する水量を示している。

すなわち、（７）式左辺が往路管力）ら接続路管に流入
する水量の最小値を、（８）式左辺が最大値を示してい
る。

いま、超純水を使用するときに、接続路管に流入する水
量は、使用する水量ｑｕより多くなければならないから
、その倍率をＰとすると、π（ｄｕ＋／　２　）’Ｘ　
Ｖ　’１１１＝ｑｕ＋π（ｄ　１１２／　２）”ｘ　ｏ
　、　　３＝Ｐ　Ｘ　ｑｕ　　　　　　　　　　・・・
（９）である。ゆえに、ｄｕ２は次のように求められる
。

ｄｕ２＝２（（Ｐ−１）Ｑｕｌｏ−３π）１″・・・（
１０） これを（７）式に代入すると、 π（ｄ　ｕ＋／　２　）’Ｘ　Ｖ　ｕｌ＝π（ＣＰ　−
１）　Ｑｕ　１０．３π）ＸＶＬ１２・・・　（１１） （９）式と（１１）式から、 Ｖ　’ｕｌ　／　Ｖ　ｕｌ ＝　（Ｐ−ｑｕ）／（（Ｐ−１）Ｑｕ　ｘｖｕ２１０−
　３）＝　（ｐ／　（ｐ−１））−（０，３／Ｖｕ２）
・・・（１２） （１２）式は、超純水を分岐して使用するときと使用し
ないときの接続路管の分岐上流側における流速変化の比
率である。この値が大きいと接続路管を流れる水量の変
化が大きいことを示し、その変化が急激であればウォー
ターハンマーと呼ばれる現象が生じて配管の振動が起き
て配管の破損に到ることがある。また、半導体集積回路
のような超微細なパターン描画を行う工程は徹底的に振
動をきらうため、配管の破損に到らなくとも製造工程の
障害になる。このため（１２）式の値は望ましくは２以
下、最大でも３以下とする必要がある。すなわち、 ｖ′ｏＩ／ＶｕＩ ＝　（ｐ／（ｐ−Ｂ）・（ｏ、３／Ｖｕ２）＜３・・・
（１３） となる。同じことが、接続路管の分岐より下流側におい
ても言えるから、 Ｖｕ２１０．３＜３　　　　　・・・（１４）（ｉ４）
式より、 Ｖ　ｕ２＜０．　　９　　　　［ｍ／ｓ　　コ−（１５
）これを（１３）式に代入すると、 Ｐ／（Ｐ−４）＜９ したがってＰ＞１．１２５となる。

いまＰの値として１．２をとることにすると、（９）式
より π（ｄｕｌ／２）’ＸＶ’ｔ＋ｌ　＝１．２ｑｕ・・・
（１６） π＜ｄｕ２／　２）’ｘ　Ｏ−３＝Ｏ−２Ｑ　ｕ・・・
　（１７） また、（１３）式は、 Ｖ　’ｕｌ　／　Ｖ−ｔ ＝　（１，２１０，２）・（０，３／Ｖｕ２）　＜３し
たがって、 Ｖ　Ｌ１２＞　０　、　６　　［ｍ　／　ｓ　］となる
。（工５）式と合わせて、 ０．６＜Ｖｕ２＜０．９　　　　　［ｍ／ｓ］・・・（
１日） したがって、 ２く■′。、／■ｕ１く３　　　・・・（１９）すなわ
ち、Ｖｕｌ＋　　Ｖ’ｕｌ　ｌ　　Ｖｕ２がこの範囲に
あれば、超純水を使用したときと使用しないときの急激
な流ｌ変化があフても、接続路管における流ｌ変化が比
較的緩やかで、ウォーターハンマーの程度も低く抑えら
れることになる。

したがって配管装置の設計にあたっては、接続路管を流
れる流速は例えば（１８）式、（１９）式の関係を満足
するように設計すべきである。

ｄｕｌ、ｄｕｌ−”　ｌＩ＋＋　”　’ｕｌの値は、使
用流ｊｆｒ　ｑ　。

との関係で、（１６）、（１７）、（１９）式を用いて
決定する。

一方、接続路管の数が統計０本あるとし、そのうちｍ木
が使用状態であるとすると、往路管に供給されるべき超
純水量Ｑ　（ｍ３／ｓ）は、Ｑ＝ｍ×π（ａ　ｕ１／２
　）２Ｖ　’−１＋　（ｎ−ｍ）ｘπ（ｄ　ｕ＋／　２
　）”Ｖ　ｕ＋・・・（２０） となる。

いま−例として超純水使用量０．５ｍ’／ｈの装置１０
台に超純水を供給するための配管装置を考える。接続路
管の長さは、超純水使用装置の位置により一定ではない
。しかし、接続路管中に管径の異る配管を入れること等
でエネルギー損失を一定にすることが可能である。

接続路管の相当長さを、超純水を分流するための分岐よ
り上流側（Ｊ：Ｌ＋　）を１００ｍ、下流側（１，）を
１００ｍとする。また、同時稼動率の値を０．５をする
。以下、■〜■に計算手順を追って具体的に示す。

■接続路管の管径を決定する。

超純水使用装置で使用される水量が０５ｍ　’　／　ｈ
の場合使用時に往路管の分岐より下流側で流速を°０．
３ｍ／ｓに維持しながら、０．５ｍ３／ｈｘｏ、２の水
量を流すときには、下流側管径なｄｕｌ（ｍ）とすると
、（１７）式から、０．３×π（ｄｕ２／２）２ ＝０．１／３６００　　　　　［ｍ３／ｓ］の関係が成
り立つ。ゆえに、 ｄｕ２＝　０．　０１０９　　　　　　　［ｍ］＝１．
０９　　　　　　　　　［ｃｍ］となる。この数値の配
管を使用してもよいが、配管には規格寸法が通常存在す
る。したがって、管の規格からこの数値にもフとも近い
内径１３ｍｍを選ぶと、使用時に流れる水量は０．１４
ｍ　３／ｈとなる。よって、往路管から接続管に流入す
る水量は、 ０、　５＋０．　１　４＝０．６４　　［ｍ’　　／ｈ
コとなる。このときの、接続路管の分岐より上流側の流
速を１ｍ／ｓとすると、管径をｄｕｌとして、 １　×π　（ｄｕＩ／２）’ ＝０．６４／３６００　　　　［ｍ’／ｈ−１である。

したが）て、 ｄｕ、＝０．　０　１　５　　　　　　　　　　　［ｍ
コ＝１．５　　　　　　　　　　［ｃｍ］が得られる。

■往路管−復路管間の圧力差を求める。

上の流量が流れているとき、接続路管で発生する圧力損
失は、（１）式、（２）式、（３）式を用いて、 分岐より上流側 ΔＰ、＝０．９４５ｋｇ／ｃｍ２ 分岐より下流側 ΔＰ２＝０．１４５ｋｇ／ｃｍ’ 合計　ΔＰ　　＝１．０９０ｋｇ／ｃｍ２と求まる。

■超純水非使用時の流速の確認 ΔＰ　　＝１．０９０ｋｇ／ｃｍ’ ｄ、＝０．０１５ｍ ｄ２　＝０．　０　１　３ｍ 、ｉ！、＝１００ｍ Ｉｌ、２　＝１００ｍ において、接続路管の分岐より上流側の流速（■１）が
０　、　３　ｍ／　ｓ以上か否かを確認する。

Ｖ　＋　　＝　０　、　３　　　　［ｍ／　ｓ　］であ
れば、分岐より下流側の流速（Ｖ２）はＶ２＝０．３Ｘ
　（０、Ｏ１５１０，０１３）’＝０．３９９　　　　
［ｍ／ｓ］ となるから、この条件で、圧力損失の合計が先に求めた
圧力差ΔＰの値１　、０９０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２
より小であれば最低流速は維持されていることになる。

（１）式、（２）式、（３）式を用いて、 ΔＰ’　　＝ΔＰ１　＋ΔＰ２ ＝Ｑ、　　１２０＋０．　２３４ ＝０．３５４　　［ｋｇ／ｃｍ２　］ と計算できる。この値は上の圧力損失より十分低く、し
たがって接続路管の分岐より上流側の流速は０　、　３
　ｍ／　Ｓ以上であると判断できる。

一方、（１）式、（２）式、（３）式を用いた数値計算
によって、上記圧力差１．０９０ｋ　ｇ／　Ｃｍ　２で
超純水非使用時に接続路管に流れる水量は、 ０．３６８　　　　　　［ｍ３／ｈ］ と計算される。したがって、往路管に供給すべき水量Ｑ
は（２０）式を用いて、 ３．６８≦Ｑ≦５．０４　［ｍ３／ｈ］・・・（２１） となり、超純水供給装置の容量範囲が決定される。

■往路管の管径の決定 往路管においても、最低流速０．３ｍ／ｓを持続しなけ
ればならない。したがって往路管の管径をｄとすると、
往路管に供給すべき水量Ｑより、 （πｘｄ’　　ｘ３６００ｘｏ、３）／４＜３．６８ ｄ＜０．０６６　　　　［ｍ］　　−（２２）となる。

また、管径が大である方がエネルギー損失は小さいので
、管の規格から内径５０ｍｍを選ぶ。

■復路管の管径を決定する。

復路管の流量Ｑ’（ｍ３／ｓ）は、（２０）を用いて、 Ｑ’　＝ｍＸπ（ｄｕ１／２）　２Ｖ’ｕｌ　＋＋　（
ｎ−ｍ）Ｘπ（ｄｕｌ／２）　２Ｖ’ＬＩＩＱｎＸｍｎ
・・・（２３） となる。したがって復路管に供給される水量Ｑ。

は、 ２．５４≦Ｑ′　≦３．６８　　［ｍ３　／ｈ］となる
。

往路管と同様に復路管においても最低流速０゜３　ｍ　
／　ｓが維持されていることが望ましい。したがって復
路管の管径をｄｏをすると （πＸ、ｄ’Ｘ３６００ＸＯ１３）／４＜２．５４ ｄ’　＜０．０５５　　　［ｍ］　　−（２５）となる
。したがりて管の規格から、内径５０ｍｍを選ぶ。

■往路管の長さを決定する。

接続路管と復路管の合流部の圧力を一定にするために、
Ｑ’　＝３．６８　［ｍ’　／ｈｌの時とＱ’　＝２．
５４　［ｍ３／ｈコの時の復路管テノΔＰＩ、ΔＰ２が
一定にならなければならない。

したがって、復路管の長さをＪ：Ｌ［ｍ］とすると、Δ
Ｐ、＝６．５３ｘｊ２　［Ｋｇ／ｍ２］ΔＰ、＝３．３
８ＸＪ２　［Ｋｇ／ｍ’　］となる。

ポンプ出力の制御精度をＰ　［Ｋｇ／ｍ２］とすると、 ΔＰ１−ΔＰ２　≦Ｐ ３．１５）Ｊ２≦Ｐ　　・・・　（２６）となる。した
がって（２６）式を満たす様に復路管の長さ℃を決定す
る。

以上の■〜■の手順により、ユースポイントの数及びユ
ースポイントでの超純水使用量を決めれば、超純水使用
装置に復路管からの汚染を受けた超純水を逆流及び混入
させることなく超純水を供給することのできる配管装置
が設計でき、必要とする超純水製造装置の容量が決定で
きる。これにより、超純水供給配管装置の設計理論が初
めて確立されたのである。

なお、第２図乃至第４図では１つの接続路管に接続され
るユースポイントが１箇所の例を示したが、もちろん２
箇所以上の複数であってもよい。

その場合には、接続路管の管径を、往路管側からのみ、
分岐点を通るごとに次第に細くすればよい。

また、往路管と接続路管の分岐部及び接続路管と復路管
の合流部は、例えば第２図で単にＴ型ジヨイントで示し
ているが、デッドスペースのない分岐バルブを設けるこ
とも有効である。この場合、分岐バルブは通常は開にし
ておいて使用する。往路管、復路管には殆ど全くデッド
スペースのない状態で超純水は流れている。ユースポイ
ントの変更や工こと・修理を要する時のみ、その接続路
管と往路管及び復路管部との分岐バルブを閉にして変更
修理工こと等を行えば他のユースポイントにまったく影
響を与えることはない。このことからも明らかなように
、従来超純水使用装置の増設が予想される位置の往路管
、復路管部にはあらかじめ分岐バルブを設けておくと有
効である。

他のユースポイントに一切影晋を与えることなく、新た
な超純水使用装置を接続することしかできる。もちろん
、こうした変更、修理、新増設部の配管内面は十分なり
リーニングと乾燥が行われた後接続しなければならない
。

これまでは、超純水最終精製装置から１対の往路管と復
路管に超純水を供給するシステムについて記述したが、
２対以上の組数対の往路管及び復路管の組合わせに対し
ても本発明が適用できることは言うまでもない。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図に示す。

第１図において、−次純水が不図示の一次純水製造装置
から一次純水供給管１０１を通して循環水槽１０２に供
給される。循環水槽に蓄えられた一次純水は圧送ポンプ
１０３によって加圧され、ＵＶ殺菌ユニット１０４、カ
ートリッジポリシャー１０５，１０６，１０７、及び限
外濾過ユニット１０８，１０９を通ることにより精製さ
れる。１２２は限外濾過ユニットの排水管である。

精製された超純水は、往路管１１０に供給され、接続路
管１１３，１１４，１１５を経由し、流量を制御できる
分岐バルブ１１６，１１７，１１８を経て、超純水使用
装置１１９，１２０，１２１にそれぞれ供給される。本
実施例ではユースポイントが３箇所の例を示している。

１５０はポンプ出力制御ユニットであり、圧力センサー
１５１において測定される水圧値が一定となるように、
圧送ポンプ１０３の出力を制御する。接続路管１１３．
１１４，１１５を経由した超純水は復路管１１２に合流
し、循環水槽１０２に戻り循環を繰り返す。

接続路管１１３，１１４，１１５の管径は、ユースポイ
ント１１９，１２０，１２１への分岐バルブ１１６，１
１７，１１８より下流側の管径が上流側の管径より小さ
くなっている。

各々の接続路管に０．５ｍ２／ｈの流量が流れるのに十
分な水量が往路管１１０に供給されるように、圧送ポン
プ１０３の出力を制御した。

このような超純水供給配管装置において、分岐バルブ１
１６，１１７，１１８を開としたとき、ユースポイント
１１９，１２０，１２１に供給される超純水の抵抗率は
往路管１１０に供給される超純水の抵抗率と一致した。

すなわち、抵抗率：１８．２５±０．００５ＭΩ−Ｃｍ
シリカ：１〜２ｐｐｂ ＴＯＣ：４〜５ｐｐｂ 全蒸発残滓：１〜２ｐｐｂ パーティクル２０．２個以下／　ｃ　ｃ（＞０．１μｍ
） バクテリア：Ｏ個／Ｊ：ｌ である。

以上のように、本実施例では、超高純度の超純水をユー
スポイントに安定して供給することができた。

なお、本実施例ではユースポイントが３箇所の例を示し
たが、ここに示したものは一例であり、より多くのユー
スポイントを有する装置等においても、本発明を用いて
超高純度の超純水をユースポイントに安定して併給する
ことができる。それぞれの用途、目的に応じて配管装置
を設計し、本発明を用いて所望の流量・圧力となるよう
に圧送ポンプの出力を制御することにより、同様の効果
を得ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の超純水供給配管装置によ
れば、従来の装置で見られた配管装置内での超純水の合
流・混合による純度の低下を防止でき、微生物の繁殖も
防止でき、超純度を保ったまま超純水使用装置に超純水
を安定に供給することが可能となった。

すなわち、本発明の超純水供給配管装置によって、６４
Ｍビットメモリ時代にも十分対応できる超純水をユース
ポイントに供給することが可能となったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す概略図、第２図は接続
路管を示す概略図、第３図は超純水製造装置を示す概略
図、第４図は第３図の装置の超純水供給配管装置を示す
概略図である。 １０１・・・−次純粋供給管、１０２・・・循環水槽、
１０３・・・圧送ポンプ、１０４・・・ＵＶ殺菌ユニッ
ト、１０５，１０６，１０７・・・カートリッジボリッ
シャー　１０８，１０９・・・限外濾過ユニット、１１
０．３０１・・・往路管、１１２，３０２・・・復路管
、１１３，１１３−１，１１３−２゜１１４．１１４−
１，１１４−２，１１５゜１　１　５−１．、　　１　
１　５−２．　　３０３．　　３０４　　・・・Ｉ妾続
路管、１１６，１１７，１１８，３０８・・・分岐バル
ブ、１１９，１２０，１２１．・・・ユースポイント、
１２２・・・排水管、１３１，１３２．１３３゜３０５
．３０７・・・分岐点、１５０・・・ポンプ出力制御ユ
ニット、１５１・・・圧力センサー　２０１・・・超純
水製造装置、３０６・・・合流部。 手続補正書 平成　元年 ６月２９日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）超純水の最終精製装置から、一連の超純水使用装
   置の近辺を通る複数の接続路管と、前記接続路管から超
   純水使用装置に向う分岐管と、分岐管に流れる水量を調
   節する分岐弁と、前記超純水の最終精製装置から前記接
   続路管の分岐部へ至る往路管と、前記接続路管の合流部
   から超純水製造装置内の循環水槽に至る復路管とを有す
   る超純水供給配管装置において、前記超純水を圧送する
   ポンプと、前記往路管の圧力が一定となるようにポンプ
   出力を制御する手段とを有することを特徴とする超純水
   供給配管装置。
2. （２）複数の前記接続路管の超純水供給配管装置に向う
   分岐より往路管側と復路管側とで各々通水時のエネルギ
   ー損失を等しくすることを特徴とする請求項１記載の超
   純水供給配管装置。
3. （３）前記接続路管の管径を、超純水使用装置に向う分
   岐より往路管側と復路管側とで異なる管径とし、前記下
   流側の管径を前記上流側の管径より小とすることを特徴
   とする請求項１記載の超純水供給配管装置。
4. （４）前記分岐管に設けた分岐弁は、開としたときに、
   前記分岐部の圧力を前記復路管内の圧力より高く維持す
   る様に流量を制限できる分岐弁であることを特徴とする
   請求項１記載の超純水供給配管装置。
5. （５）前記超純水の最終精製装置から超純水使用装置へ
   超純水を分配する前記往路管と復路管の組み合わせが複
   数組よりなることを特徴とする請求項１記載の超純水供
   給配管装置。
6. （６）前記往路管と前記復路管の間の前記接続路管は、
   その一部または全部が前記超純水使用装置内部に含まれ
   ていることを特徴とする請求項１記載の超純水供給装置
   。
7. （７）前記接続路管に前記分岐管が複数個設けられたこ
   とを特徴とする請求項１記載の超純水供給配管装置。
8. （８）前記接続路管の管径が、前記往路管側から、１個
   の分岐部を経るごとに小さくなることを特徴とする請求
   項７記載の超純水供給配管装置。
9. （９）前記接続路管と前記往路管の分岐部、及び前記接
   続路管と前記復路管の合流部に分岐弁が設けられたこと
   を特徴とする請求項１記載の超純水供給配管装置。
10. （１０）前記往路管、前記復路管及び前記接続路管はク
    リーン塩化ビニル、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫであることを特
    徴とする請求項１記載の超純水供給配管装置。
11. （１１）前記往路管、前記復路管及び前記接続路管は内
    面にＣｒ＿２Ｏ＿３を主体とする不動態膜が形成された
    ステンレス管であることを特徴とする請求項１記載の超
    純水供給配管装置。