(57)【要約】【課題】  半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易であり、配管接続による圧力損失を低減し、各モジュールの配置変更を容易に行なえるもので、また流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こることなく、配管後の流量の設定変更や、流路の遮断が可能であり、流入する流体が脈動していても流量の制御が可能な流体制御装置を提供する。【解決手段】  本発明の流体制御装置は、超音波を流体中に発信する超音波振動子１２と超音波振動子１２から発信した超音波を受信し信号を流量計アンプ部８２に出力する超音波振動子１３とを有する流量計センサ部４と、操作圧により流体の圧力を制御する定流量弁５とを具備し、流量計センサ部４と定流量弁５とが、流体流入口３と流体流出口６を有する１つのケーシング２内に接続されて設置されてなる。【選択図】      図１
2006072515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を流体中に発信する超音波振動子（１２）と超音波振動子（１２）から発信した超音波を受信し信号を流量計アンプ部（８２）に出力する超音波振動子（１３）とを有する流量計センサ部（４）と、操作圧により流体の流量を制御する定流量弁（５）とを具備し、少なくとも流量計センサ部（４）と定流量弁（５）とが、流体流入口（３）と流体流出口（６）とを有する１つのケーシング（２）内に接続されて設置されてなる、
ことを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
前記流量計センサ部（４）と定流量弁（５）とが１つのケーシング（２）に配置されてなるバルブモジュール（１）と、
流量計センサ部（４）の信号によって流量を演算する流量計アンプ部（８２）と、定流量弁（５）の操作圧を調整する電空変換器（８４）と、流量計アンプ部（８２）で演算された流量値に基づいて操作圧を調整しフィードバック制御するための制御部（８３）とが１つのケーシング（８１）内に設置してなる電装モジュール（８０）とを備え、
前記バルブモジュール（１）と前記電装モジュール（８０）とが別体で構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
前記定流量弁（５）は、流体の入口流路（３８）、出口流路（４５）及び、入口流路（３８）と出口流路（４５）とが連通するチャンバ（２０）から形成された本体部（１４）と、弁体（５８）と第一ダイヤフラム部（３０）を有する弁部材（２９）と、弁部材（２９）の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部（３０）よりも有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部（３１）及び第三ダイヤフラム部（３２）とを有し、
弁部材（２９）及び各ダイヤフラム部（３０、３１、３２）は、各ダイヤフラム部（３０、３１、３２）の外周部が本体部（１４）に固定されることによりチャンバ（２０）内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部（３０、３１、３２）によってチャンバ（２０）を第一加圧室（２１）、第二弁室（２２）、第一弁室（２３）、及び第二加圧室（２４）に区分し、
第一加圧室（２１）は第二ダイヤフラム部（３１）に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、
第一弁室（２３）は入口流路（３８）と連通しており、
第二弁室（２２）は、弁部材（２９）の弁体（５８）に対応する弁座（４３）を有し、また弁座（４３）に対して第一ダイヤフラム部（３０）側に位置し第一ダイヤフラム部（３０）に設けられた連通孔（５５）にて第一弁室（２３）と連通している下部第二弁室（２５）と、第二ダイヤフラム部（３１）側に位置し出口流路（４５）と連通して設けられた上部第二弁室（２６）とに分かれて形成され、弁部材（２９）の上下動により弁体（５８）と弁座（４３）との間の開口面積が変化して下部第二弁室（２５）の流体圧力が制御される流体制御部（６１）を有し、
第二加圧室（２４）は、第三ダイヤフラム部（３２）に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記バルブモジュール（１）の流量計センサ部（４）と電装モジュール（８０）の流量計アンプ部（８２）とを接続するケーブル（８８、８９）が、コネクタ（７７、７８、８５、８６）を介して流量計センサ部（４）及び／または流量計アンプ部（８２）と脱着可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記定流量弁（５）の本体部（１４）の側面あるいは上面に、上記第一加圧室（２１）内に加圧された気体を供給する給気孔（５０）および上記第一加圧室（２１）内から気体を排出する排出孔（７３）が設けられ、
該排出孔（７３）が前記バルブモジュール（１）のケーシング（２）に設けられたコネクタボックス（７４）の吸気孔（７５）に連通され、コネクタボックス（７４）にケーシング（２）の外部と連通する排気孔（７６）が設けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記流量計センサ部（４）は、流体流入口（３）に連通する入口流路（７）と、入口流路（７）から垂設された第一立上り流路（８）と、第一立上り流路（８）に連通し入口流路（７）の軸線に略平行に設けられた直線流路（９）と、直線流路（９）から垂設された第二立上り流路（１０）と、第二立上り流路（１０）に連通し入口流路（７）の軸線に略平行に設けられ定流量弁（５）の入口流路（３８）に連通する出口流路（１１）とが連続して設けられ、第一、第二立上り流路（８、１０）の側壁の直線流路（９）の軸線と交わる位置に、超音波振動子（１２、１３）が互いに対向して配置された流量計センサ部（４）であり、
前記流量計アンプ部（８２）は、超音波振動子（１２、１３）がケーブル（８８、８９）を介して接続される流量計アンプ部（８２）であり、
前記流量計センサ部（４）と前記流量計アンプ部（８２）とが、超音波振動子（１２、１３）の送受信を交互に切り替えて超音波振動子（１２、１３）間の超音波伝搬時間差を測定することにより直線流路（９）を流れる流体の流量を演算する超音波流量計を構成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記流量計センサ部（９２）は、流体流入口（３）に連通する入口流路（９５）と、入口流路（９５）内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体（９６）と、出口流路（９７）とを備える直線流路（９８）とが連続して設けられ、直線流路（９８）の渦発生体（９６）の下流側の側壁に、超音波振動子（９９、１００）が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置された流量計センサ部（９２）であり、
前記流量計アンプ部（１０４）は、超音波振動子（９９、１００）がケーブル（１１０、１１１）を介して接続される流量計アンプ部（１０４）であり、
前記流量計センサ部（９２）と前記流量計アンプ部（１０４）とが、渦発生体（９６）の下流に発生するカルマン渦の発生周波数を超音波振動子（９９）が送信した信号と超音波振動子（１００）が受信した信号との位相差によって流量を演算する超音波式渦流量計を構成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記電装モジュール（８０）のケーシング（８１）は、ケーシング（８１）内に充填された気体を排出するために設けられた排出口（９１）が形成されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体の制御が必要とされる流体輸送配管に使用される流体制御装置に関するものである。さらに詳しくは、主として半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易であり、流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こる心配のない流体制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程の一工程として、フッ酸等の薬液を純水で希釈した洗浄水を用いてウェハ表面をエッチングする湿式エッチングが用いられている。これら湿式エッチングの洗浄水の濃度は高い精度をもって管理する必要があるとされている。近年では、洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する方法が主流となってきており、そのために、純水や薬液の流量を高い精度をもって管理する流体制御装置が適用されている。
【０００３】
流体制御装置として種々提案されているが、図６に示されるような純水温度を可変とした場合の流量制御を行う純水流量の制御装置１５１があった（例えば、特許文献１参照）。その構成は、純水流量を調整するために操作圧の作用を受けて開度調節される流量調整弁１５２と、流量調整弁１５２に供給される操作圧を調整するための操作圧調整弁１５３と、流量調整弁１５２から出力される純水流量を計測するための流量計測器１５４と、流量計測器１５４を通った純水の流れを許容又は遮断するための開閉弁１５５とを備え、操作圧調整弁１５３により調整される操作圧と、流量調整弁１５２における純水の出力圧力とを均衡させることにより、流量調整弁１５２から出力される純水流量を一定に制御するようにした制御装置１５１であって、流量計測器１５４による計測値が一定となるように、その計測値に基づいて操作圧調整弁１５３から流量調整弁１５２に供給される操作圧をフィードバック制御するための制御回路を設けたことを特徴とするものであった。その効果は、純水の温度変化に伴って流量調整弁１５２における出力圧力が変化したとしても、その変化分に対応して操作圧がリアルタイムに調整されることで、流量調整弁１５２から出力される純水流量が調整されるため、純水流量を高精度に一定値に保つことができるものであった。
【０００４】
また、流体制御を行うモジュールとして、図７に示されるような流体を移送する流体回路にインライン接続される流体制御モジュール１５６があった（例えば、特許文献２参照）。その構成は、化学的に不活性な流路を有するハウジング１５７と、流路に接続された調節可能な制御弁１５８と、流路に接続された圧力センサ１５９と、流路内に位置する絞り部１６０とを備え、制御弁１５８と圧力センサ１５９とがハウジング１５７内に収容され、さらに制御弁１５８の駆動を行う機械的、電気的、または空気的な構成を有するドライバ１６１と、制御弁１５８及び圧力センサ１５９に電気的に接続されるコントローラ１６２とがハウジング１５７内に収容されているものであった。その効果は、流体回路内で測定された圧力差と絞り部１６０の直径とから流路内の流量を測定し、測定した流量に基いて制御弁１５８をフィードバック制御で駆動することで、流路内の流量を高精度に決定することができるものであった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６１３４２号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の純水流量の制御装置１５１は、構成要素が多く分かれているため、半導体製造装置内などに設置する際に、各構成要素の配管接続作業、電気配線やエア配管作業をそれぞれ行なわなくてはならず、作業が複雑で時間を要するとともに、配管や配線が煩わしくミスが起こる恐れがあるという問題があった。また、配管接続時にチューブや継手などを介して接続されるため接続部分に圧力損失が生じてしまい、この圧力損失が流量計測に影響して流量の測定誤差が大きくなり、正確な流量による制御が困難になるという問題があった。さらに、流量計測器１５４内にはその構成上腐食される恐れのある部品が使用されるため流体に腐食性流体を使用した場合、腐食性ガスの透過により流量計測器１５４内の部品が腐食する問題があった。
【０００７】
また、前記従来の流量制御モジュール１５６は、流体に腐食性流体を使用した場合、透過した腐食性ガスが流量制御モジュール１５６内に充満すると、コントローラ１６２やドライバ１６１を腐食してしまい、流量計測や流量制御の作動に影響して正確な流量制御ができなくなったり、最悪の場合では破損したりする恐れがあった。このとき、モジュールの故障原因がコントローラ１６２やドライバ１６１の腐食によるものであっても、各部品が一体となることを前提として設計された流量制御モジュール１５６は部品ごとに修理や交換するのは困難であるため、モジュール自体を交換することになり破損修理に対するコストが高くなってしまうという問題があった。また、流体制御装置に流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであった場合、制御弁１５８は脈動した流体に対して流量を制御しようと作動するが、ハンチングを起こし流量制御ができなくなる問題があり、このまま続けるとドライバ１６１や制御弁１５８が破損してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易であり、配管接続による圧力損失を低減し、各モジュールの配置変更を容易に行なえるもので、また流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こることなく、配管後の流量の設定変更や、流路の遮断が可能であり、流入する流体が脈動していても流量の制御が可能な流体制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の流体制御装置の構成を図１乃至図３に基づいて説明すると、
超音波を流体中に発信する超音波振動子１２と超音波振動子１２から発信した超音波を受信し信号を流量計アンプ部８２に出力する超音波振動子１３とを有する流量計センサ部４と、操作圧により流体の圧力を制御する定流量弁５とを具備し、流量計センサ部４と定流量弁５とが、流体流入口３と流体流出口６を有する１つのケーシング２内に接続されて設置されてなる、ことを第一の特徴とする。
【００１０】
また、流量計センサ部４と定流量弁５とが１つのケーシング２に設置されてなるバルブモジュール１と、
流量計センサ部４の信号によって流量を演算する流量計アンプ部８２と、定流量弁５の操作圧を調整する電空変換器８４と、流量計アンプ部８２で演算された流量値に基づいて操作圧を調整しフィードバック制御するための制御部８３とが１つのケーシング８１内に設置してなる電装モジュール８０とを備え、
前記バルブモジュール１と前記電装モジュール８０とが別体で構成される、例えば、それぞれが独立したケーシングで構成されることを第２の特徴とする。
【００１１】
また、定流量弁５が、流体の入口流路３８、出口流路４５及び、入口流路３８と出口流路４５とが連通するチャンバ２０から形成された本体部１４と、弁体５８と第一ダイヤフラム部３０とを有する弁部材２９と、弁部材２９の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部３０よりも有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部３１及び第三ダイヤフラム部３２とを有し、
弁部材２９及び各ダイヤフラム部３０、３１、３２が各ダイヤフラム部３０、３１、３２の外周部が本体部１４に固定されることによりチャンバ２０内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部３０、３１、３２によってチャンバ２０を第一加圧室２１、第二弁室２２、第一弁室２３、及び第二加圧室２４に区分し、
第一加圧室２１は第二ダイヤフラム部３１に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、
第一弁室２３は入口流路３８と連通しており、
第二弁室２２は、弁部材２９の弁体５８に対応する弁座４３を有し、また弁座４３に対して第一ダイヤフラム部３０側に位置し第一ダイヤフラム部３０に設けられた連通孔５５にて第一弁室２３と連通している下部第二弁室２５と、第二ダイヤフラム部３１側に位置し出口流路４５と連通して設けられた上部第二弁室２６とに分かれて形成され、弁部材２９の上下動により弁体５８と弁座４３との間の開口面積が変化して下部第二弁室２５の流体圧力が制御される流体制御部６１を有し、
第二加圧室２４は、第三ダイヤフラム部３２に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、
更に、定流量弁５は、本体部１４の側面あるいは上面に設けられた、第一加圧室２１内に加圧された気体を供給する給気孔５０および第一加圧室２１内から気体を排出する排出孔７３を有する、ことを第３の特徴とする。
【００１２】
また、バルブモジュール１の流量計センサ部４と電装モジュール８０の流量計アンプ部８２とを接続するケーブル８８、８９が、コネクタ７７、７８、８５、８６を介して流量計センサ部４及び／または流量計アンプ部８２と脱着可能に設けられていることを第４の特徴とする。
【００１３】
また、バルブモジュール１のケーシング２にコネクタボックス７４が設けられ、コネクタボックス７４に定流量弁５の排出孔７３と連通する吸気孔７５と、ケーシング２の外部と連通する排気孔７６とが設けられていることを第５の特徴とする。
【００１４】
また、流量計センサ部４は、流体流入口３に連通する入口流路７と、入口流路７から垂設された第一立上り流路８と、第一立上り流路８に連通し入口流路７の軸線に略平行に設けられた直線流路９と、直線流路９から垂設された第二立上り流路１０と、第二立上り流路１０に連通し入口流路７の軸線に略平行に設けられ定流量弁５の入口流路３８に連通する出口流路１１とが連続して設けられ、第一、第二立上り流路８、１０の側壁の直線流路９の軸線と交わる位置に、超音波振動子１２、１３が互いに対向して配置された流量計センサ部４であり、
流量計アンプ部８２は、超音波振動子１２、１３がケーブル８８、８９を介して接続される流量計アンプ部８２であり、
前記流量計センサ部４と前記流量計アンプ部８２とが流量計測器を構成し、
前記流量計測器が、超音波振動子１２、１３の送受信を交互に切り替えて超音波振動子１２、１３間の超音波伝搬時間差を測定することにより直線流路９を流れる流体の流量を演算するように構成された超音波流量計であることを第６の特徴とする。
【００１５】
また、流量計センサ部９２は、流体流入口３に連通する入口流路９５と、入口流路９５内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体９６と、出口流路９７とを備える直線流路９８とが連続して設けられ、直線流路９８の渦発生体９６の下流側の側壁に、超音波振動子９９、１００が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置された流量計センサ部９２であり、
流量計アンプ部１０４は、超音波振動子９９、１００がケーブル１１０、１１１を介して接続される流量計アンプ部１０４であり、
前記流量計センサ部９２と前記流量計アンプ部１０４とが流量計計測器を構成し、
前記流量計測器が、渦発生体９６の下流に発生するカルマン渦の発生周波数を超音波振動子９９が送信した信号と超音波振動子１００が受信した信号との位相差によって流量を演算するように構成された超音波式渦流量計であることを第７の特徴とする。
【００１６】
さらに、電装モジュール８０のケーシング８１は、ケーシング８１内に充填された気体を排出するために設けられた排出口９１が形成されていることを第８の特徴とする。
【００１７】
本発明においては、少なくとも流量計センサ部４と、定流量弁５とが１つのケーシング内に接続されてなる構成であれば良い。これは、流量計センサ部４と定流量弁５とが一体化されることで流量制御装置をコンパクトに設けることができ、配管接続が容易となるとともに、継手などによる接続部分が減少されるので接続部分による圧力損失を低減することができる。また、定流量弁は流量を一定に制御することができるため、流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであったとしても、ハンチングを起こすことなく安定した流量制御を行うことができ、流量計センサ部４との組み合わせにより、定流量弁５から流出する流体の流量は、設定流量で一定値となるよう定流量弁５で制御されるため好適である。
【００１８】
本発明において定流量弁５は、操作圧により流量制御ができるものであれば特に限定されるものではないが、本発明の定流量弁５の構成を有しているものが好ましい。これは第一加圧室２１の加圧手段による内向きの力を変更することで流量を変更することができるため、バルブを分解することなく流量を変更でき、また第一加圧室２１の加圧手段による内向きの力を、第二加圧室２４の加圧手段による内向きの力よりも小さく調整することで流体を遮断することができるため、別途流体遮断用のバルブを接続する必要がなく、配管後の流量設定が可能である。さらにコンパクトな構造であり、安定した流量制御が得られるため好適である。
【００１９】
また、本発明の第一加圧室２１および第二加圧室２４の加圧手段は上方向または下方向の力を付勢するものであれば圧縮空気やバネなど特に限定されないが、圧縮空気であれば定流量弁５に腐食の可能性がある金属部品を使用しなくても済むので腐食の心配なく使用することができる。また、バネを使用する場合は、バネをフッ素樹脂でコーティングすることが好ましく、コーティングにより腐食が防止される。
【００２０】
また、本発明においてバルブモジュール１の流量計センサ部４と電装モジュール８０の流量計アンプ部８２とはケーブル８８、８９で直接接続してもよいが、流量計センサ部４に繋がったコネクタ７７、７８および流量計アンプ部８２に繋がったコネクタ８５、８６を介して流量計センサ部４と流量計アンプ部８２とをケーブル８８、８９で接続することが好ましい。このときコネクタは流量計センサ部４に繋がったコネクタ７７、７８のみ設けてもよく、流量計アンプ部８２に繋がったコネクタ８５、８６のみ設けてもよく、両方設けてもかまわない。コネクタを介して接続することにより、流体制御装置の配線接続がコネクタを接続するのみになり容易にかつ短時間で行なうことができるとともに、脱着可能なので配線接続を外すことも容易となるため各モジュールの配置を容易に変更できるため好適である。
【００２１】
また、本発明のバルブモジュール１のケーシング２にはコネクタボックス７４を設けてもよい。定流量弁５の排出孔７３から排出される不活性ガスや空気がコネクタボックス７４の吸気孔７５からコネクタボックス７４内に供給され、排気孔７６から排出されることで、流体に腐食性流体を使用した場合に腐食性ガスがコネクタボックス７４内に透過したとしても、吸気孔７５から排気孔７６への空気の流れに乗って排出されていくことになり、コネクタボックス７４内部にたまりにくい。これにより、腐食の可能性のあるコネクタ７７、７８の腐食が防止されるため好適である。
【００２２】
また、本発明の流量計センサ部４と流量計アンプ部８２とで構成される流量計測器は、計測した流量を電気信号に変換して制御部８３に出力されるものなら特に限定されないが、超音波流量計、超音波式渦流量計であることが好ましく、特に本発明の超音波流量計、超音波式渦流量計の構成を有しているものがより好ましい。本発明の超音波流量計の場合、微小流量に対して精度良く流量測定ができるため、微小流量の流体制御に好適である。また本発明の超音波式渦流量計の場合、大流量に対して精度良く流量測定ができるため、大流量の流体制御に好適である。このように、流体の流量に応じて超音波流量計と超音波式渦流量計を使い分けることで精度の良い流体制御を行うことができる。
【００２３】
また、本発明のケーシング２、流体流入口３、超音波振動子１２、１３を除いた流量計センサ部４、定流量弁５の各部品、流体流出口６、電装モジュール８０のケーシング８１の材質は、樹脂製であれば塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどいずれでも良いが、特に流体に腐食性流体を用いる場合はポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）、ポリビニリデンフルオロライド（以下、ＰＶＤＦと記す）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（以下、ＰＦＡと記す）などのフッ素樹脂であることが好ましく、フッ素樹脂製であれば腐食性ガスが透過しても各部品の腐食の心配がない。
【００２４】
また、本発明のバルブモジュール１は、流体流入口３、流量計センサ部４、定流量弁５、流体流出口６が設置されているが、腐食の恐れのない構成のものであれば開閉弁、温度計など他の配管部材を設けてもかまわない。また電装モジュール８０も、流量計アンプ部８２、制御部８３、電空変換器８４が設置されているが、他の電装部品を設けてもかまわない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）流量計センサ部と定流量弁とが１つのケーシング内に接続されているため、流量制御装置をコンパクトに設けることができ、配管接続が容易となるとともに、継手などによる接続部分が減少されるので接続部分による圧力損失を低減することができ、流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであったとしても、ハンチングを起こすことなく安定した流量制御を行うことができる。
（２）バルブモジュールと電装モジュールとが２つに分かれて構成されていることにより、流体に腐食性流体を使用した場合に腐食性ガスが透過したとしても、腐食の恐れのある部品を有する電装モジュールは、腐食性流体が流れるバルブモジュールから隔離できるため腐食することがない。
（３）流体制御を行なう各部品が、バルブモジュールと電装モジュールとにそれぞれ設置されて２つに分かれて構成され、コネクタを介して脱着可能に配線接続されることにより、半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易で短時間に行なうことができるとともに、外すことも容易であり、各モジュールの配置の変更も容易に行なえる。
（４）本発明の構成の定流量弁を用いることにより、コンパクトな構造で安定した流量制御ができるとともに、第一加圧室の加圧手段による内向きの力を変更することで流量を変更することができるため、バルブを分解することなく流量を変更でき、また第一加圧室の加圧手段による内向きの力を、第二加圧室の加圧手段による内向きの力よりも小さく調整すると流体を遮断することができるため、別途流体遮断用のバルブを接続する必要がなく、配管後の流量の設定が可能である。
（５）本発明の構成の超音波流量計を用いることにより、微小流量の流体が流れているときに正確で安定した流体制御を行なうことができる。
（６）本発明の構成の超音波式渦流量計を用いることにより、大きな流量の流体が流れているときに正確で安定した流体制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施形態を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明の第一の実施形態を示す流体制御装置の縦断面図である。図２は図１の定流量弁の要部拡大図である。図３は図２に他の表示を追加した図２と同一の図である。図４は本発明の第二の実施形態を示す流体制御装置の縦断面図である。図５は図４のＡ−Ａ断面図である。
【００２７】
以下、図１乃至図３に基づいて本発明の第一の実施形態である流体制御装置について説明する。
【００２８】
１はバルブモジュールである。バルブモジュール１は、ケーシング２、流体流入口３、流量計センサ部４、定流量弁５、流体流出口６から形成され、その各々の構成は以下の通りである。
【００２９】
２はＰＶＤＦ製のケーシングである。ケーシング２内には、ケーシング２の底面に流量計センサ部４と定流量弁５とがボルト、ナット（図示せず）にて固定されており、流体流入口３、流量計センサ部４、定流量弁５、流体流出口６の順で連続して接続された状態で設置されている。また、ケーシング２には後記コネクタボックス７４が設けられている。コネクタボックス７４は、吸気孔７５からの不活性ガスや空気が供給され、排気孔７６から排気されるように形成されている。なお、流量計センサ部４と定流量弁５とは順を逆にしてもかまわない。
【００３０】
３はＰＴＦＥ製の流体流入口である。流体流入口３は後記流量計センサ部４の入口流路７に連通している。
【００３１】
４は流体の流量を計測する流量計センサ部である。流量計センサ部４は、流体流入口３に連通する入口流路７と、入口流路７から垂設された第一立上り流路８と、第一立上り流路８に連通し入口流路７の軸線に略平行に設けられた直線流路９と、直線流路９から垂設された第二立上り流路１０と、第二立上り流路１０に連通し入口流路７の軸線に略平行に設けられた出口流路１１とを有し、第一、第二立上り流路８、１０の側壁の直線流路９の軸線と交わる位置に、超音波振動子１２、１３が互いに対向して配置されている。超音波振動子１２、１３はフッ素樹脂で覆われており、該振動子１２、１３から伸びた配線は後記コネクタボックス７４内のコネクタ７７、７８に繋がっている。なお、流量計センサ部４の超音波振動子１２、１３以外はＰＦＡ製である。
【００３２】
５は操作圧に応じて流量を制御する定流量弁である。定流量弁５は本体部１４、弁部材２９、第一ダイヤフラム部３０、第二ダイヤフラム部３１、第三ダイヤフラム部３２、第四ダイヤフラム部３３で形成される。
【００３３】
本体部１４は、内部に後記第一加圧室２１、第二弁室２２、第一弁室２３及び第二加圧室２４に区切られるチャンバ２０と、流体が外部からチャンバ２０へ流入するための入口流路３８及びチャンバ２０から外部へと流出するための出口流路４５とを有し、上から本体Ｄ１８、本体Ｃ１７、本体Ｂ１６、本体Ａ１５、本体Ｅ１９に分かれており、これらを一体に組みつけて構成されている。
【００３４】
１５は本体部１４の内側に位置するＰＴＦＥ製の本体Ａであり、上部に平面円形状の段差部３４が設けられ、段差部３４の中央には段差部３４よりも小径で、下部第一弁室２７となる開孔部３５が、また、開孔部３５の下には開孔部３５の径よりも大径の平面円形状の下部段差部３６が連続して設けられている。本体Ａ１５の上面部、すなわち段差部３４の周縁部には環状凹溝３７が設けられ、また、側面から本体Ａ１５の開孔部３５に連通する入口流路３８が設けられている。入口流路３８は流量計センサ部４の出口流路１１に連通している。
【００３５】
１６は本体Ａ１５の上面に係合固定されているＰＴＦＥ製の本体Ｂであり、上部に平面円形状の段差部３９が設けられ、段差部３９の中央には段差部３９よりも小径の上部第二弁室２６となる開孔部４０が設けられている。また、開孔部４０の下には開孔部４０の径よりも小径の開口部４１と、本体Ａ１５の段差部３４と同じ径の平面円形状の下部段差部４２とが連続して設けられている。開口部４１の下端周囲は弁座４３となっている。本体Ｂ１６の下面部すなわち下部段差部４２の周縁部には本体Ａ１５の環状凹溝３７と相対する位置に環状凹溝４４が設けられ、また、本体Ａ１５の入口流路３８と反対側に位置する本体Ｂ１６の側面から開孔部４０に連通する出口流路４５が設けられている。出口流路４５は後記流体流出口６に連通している。
【００３６】
１７は本体Ｂ１６の上部に嵌合固定されているＰＴＦＥ製の本体Ｃであり、中央に本体Ｃ１７の上下端面を貫通し上部で拡径した平面円形状のダイヤフラム室４６と、ダイヤフラム室４６と外部とを連通する呼吸孔４７、及び下端面に本体Ｂ１６の段差部３９に嵌合される環状突部４８がダイヤフラム室４６を中心として設けられている。
【００３７】
１８は本体Ｃ１７の上部に位置するＰＴＦＥ製の本体Ｄであり、下部に気室４９と、中央に上面を貫通して設けられ、外部から気室４９へと不活性ガスや空気を導入するための給気孔５０が設けられている。また、側面を貫通して設けられる微孔の排出孔７３が設けられている。
【００３８】
１９は本体Ａ１５の底部に嵌合固定されるＰＶＤＦ製の本体Ｅであり、中央部には上面に開口した、第二加圧室２４となる開孔部５１が設けられ、開孔部５１上面の周囲には、本体Ａ１５の下部段差部３６に嵌合固定される環状突部５２が設けられている。また、本体Ｅ１９の側面には、そこから開孔部５１に連通する小径の呼吸孔５３が設けられている。
【００３９】
以上説明した本体部１４を構成する５つの本体Ａ１５、本体Ｂ１６、本体Ｃ１７、本体Ｄ１８、本体Ｅ１９はボルト・ナット（図示せず）で挟持固定されている。
【００４０】
２９はＰＴＦＥ製の弁部材であり、中央に鍔状に設けられた肉厚部５４と肉厚部５４を貫通して設けられた連通孔５５、肉厚部５４の外周面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部５６及び薄膜部５６の外周縁部に上下に突出して設けられた環状リブ部５７を有する第一ダイヤフラム部３０と、第一ダイヤフラム部３０の上部中央に設けられ逆すり鉢状の弁体５８と、弁体５８の上部より上方に突出して設けられ、上端部が略半球状に形成された上部ロッド５９と、肉厚部５４の下端面中央部より下方に突出して設けられ、下端部が略半球状に形成された下部ロッド６０とを有し、かつ、一体的に形成されている。第一ダイヤフラム部３０の外周縁部に設けられた環状リブ部５７は本体Ａ１５と本体Ｂ１６に設けられた両環状凹溝３７、４４に嵌合され、本体Ａ１５と本体Ｂ１６に挟持固定されている。また、弁体５８の傾斜面と本体Ｂ１６の開口部４１の下端面周縁部との間に形成される空間は流体制御部６１になっている。
【００４１】
３１はＰＴＦＥ製の第二ダイヤフラム部であり、中央に円柱状の肉厚部６２と肉厚部６２の下端面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部６３、及び薄膜部６３の外周縁部に設けられた環状シール部６４を有し、かつ一体的に形成されている。また、薄膜部６３の周縁部の環状シール部６４は本体Ｂ１６の上部の段差部３９と、本体Ｃ１７の環状突部４８とに挟持固定されている。
【００４２】
なお、第二ダイヤフラム部３１の受圧面積は、第一ダイヤフラム部３０のそれよりも小さく設ける必要がある。
【００４３】
３２はＰＴＦＥ製の第三ダイヤフラム部で、形状は第二ダイヤフラム部３１と同一になっており、上下逆にして配置されている。肉厚部６５の上端面は弁部材２９の下部ロッド６０と接触しており、また、薄膜部６６の周縁部の環状シール部６７は本体Ａ１５の下部段差部３６と本体Ｅ１９の環状突部５２とに挟持固定されている。
【００４４】
なお、第三ダイヤフラム部３２の受圧面積も上記と同様に第一ダイヤフラム部３０のそれよりも小さく設ける必要がある。
【００４５】
３３は第四ダイヤフラム部であり、周縁部に外径が本体Ｃ１７のダイヤフラム室４６と略同径の円筒形リブ６８と、中央に円柱部６９、及び円筒形リブ６８の下端面内周と円柱部６９の上端面外周とをつないで設けられた膜部７０を有する。円筒形リブ６８は本体Ｃ１７のダイヤフラム室４６に嵌合固定されるとともに、本体Ｄ１８と本体Ｃ１７の間で挟持固定され、円柱部６９はダイヤフラム室４６の中で上下動自在となっている。また、円柱部６９の下部は、第二ダイヤフラム部３１の肉厚部６２が嵌合されている。
【００４６】
７１および７２は本体Ｅ１９の開孔部５１に配置されたＰＶＤＦ製のバネ受けとフッ素樹脂コーティングされたＳＵＳ製のバネである。両者は第三ダイヤフラム部３２を内向き（図では上向き）に加圧している。
【００４７】
以上説明した各構成により本体部の内部に形成されたチャンバ２０は上から、第四ダイヤフラム部３３及び本体Ｄ１８の気室４９から形成された第一加圧室２１、第一ダイヤフラム部３０と本体Ｂ１６の下部段差部４２との間に形成された下部第二弁室２５と第二ダイヤフラム部３１と本体Ｂ１６の開孔部４０とから形成された上部第二弁室２６との両者からなる第二弁室２２、第三ダイヤフラム部３２と本体Ａ１５の開孔部３５とで形成された下部第一弁室２７と第一ダイヤフラム部３０と本体Ａ１５の段差部３４とで形成された上部第一弁室２８からなる第一弁室２３、及び第三ダイヤフラム部３２と本体Ｅ１９の開孔部５１とで形成された第二加圧室２４に区分されていることがわかる。
【００４８】
６はＰＴＦＥ製の流体流出口である。
【００４９】
７４はケーシング２に設けられたＰＶＤＦ製のコネクタボックスである。コネクタボックス７４は、ケーシング２内に連通する吸気孔７５と、ケーシング２の外部に連通する排気孔７６が設けられ、吸気孔７５はチューブを介して前記定流量弁５の排出孔７３と接続されている。コネクタボックス７４は、吸気孔７５からの圧縮された不活性ガスや空気が供給され、排気孔７６から排気されるように形成されている。コネクタボックス７４内には超音波振動子１２、１３から伸びた配線に繋がったコネクタ７７、７８が配置され、コネクタ７７、７８は後記電装モジュール８０の流量計アンプ部８２から伸びた配線と接続されたケーブル８８、８９のコネクタにそれぞれ脱着可能に接続されている。
【００５０】
また、ケーシング２には定流量弁５の給気孔５０に伸びる配管に繋がったエアコネクタ７９が、接続部分がケーシング２外表面から突出するように固着されている。
【００５１】
８０は電装モジュールである。電装モジュール８０は、ケーシング８１、流量計アンプ部８２、制御部８３、電空変換器８４から形成され、その各々の構成は以下の通りである。
【００５２】
８１はＰＶＤＦ製のケーシングである。ケーシング８１内に流量計アンプ部８２、制御部８３、電空変換器８４が設置されている。また、ケーシング８１は外部から不活性ガスや空気が電空変換器８４へ供給されており、ケーシング８１に排出口９１が設けられ、電空変換器８４からケーシング８１内に圧縮空気が供給されている。ケーシング８１は、電空変換器８４からケーシング８１内に供給された圧縮空気が排出口９１から排出されるように形成されている。
【００５３】
８２は流量計アンプ部である。流量計アンプ部８２は前記流量計センサ部４から出力された信号から流量を演算する演算部を有している。演算部には、送信側の超音波振動子１２に一定周期の超音波振動を出力する発信回路と、受信側の超音波振動子１３からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の伝搬時間を比較する比較回路と、比較回路から出力された伝搬時間差から流量を演算する演算回路とを備えている。
【００５４】
８３は制御部である。制御部８３は流量計アンプ部８２から出力された流量に対して、設定された流量になるようにフィードバック制御して、後記電空変換器８４の操作圧を制御する制御回路を有している。
【００５５】
８４は不活性ガスや空気の操作圧を調整する電空変換器である。電空変換器８４は操作圧を比例的に調整するために電気的に駆動する電磁弁から構成され、前記制御部８３からの制御信号に応じて定流量弁５の操作圧を調整する。
【００５６】
また、ケーシング８１には、流量計アンプ部８２から伸びた配線に繋がったコネクタ８５、８６が、接続部分がケーシング８１外表面から突出するように固着されている。同様に、電空変換器８４から伸びた配管に繋がったエアコネクタ８７が、接続部分がケーシング８１外表面から突出するように固着されている。
【００５７】
バルブモジュール１と電装モジュール８０とは、ケーブル８８、８９のコネクタを各モジュール１、８０の各々のコネクタ７７、７８、８５、８６にそれぞれ脱着可能に接続させ、チューブ９０を各モジュール１、８０の各々のエアコネクタ７９、８７に脱着可能に接続させることで、２つに分かれて構成される。なお、本発明のケーブルは２本であるが１本にまとめてもよく、この場合コネクタも各モジュール１、８０に１個ずつ設けられる。
【００５８】
次に、本発明の第一の実施形態である流体制御装置の作動について説明する。
【００５９】
バルブモジュール１の流体流入口３から流入した流体は、まず流量計センサ部４に流入する。
流量計センサ部４に流入した流体は、直線流路９で流量が計測される。流体の流れに対して上流側に位置する超音波振動子１２から下流側に位置する超音波振動子１３に向かって超音波振動を伝搬させる。超音波振動子１３で受信された超音波振動は電気信号に変換され、流量計アンプ部８２の演算部へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子１２から下流側の超音波振動子１３へ伝搬して受信されると、瞬時に演算部内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波振動子１３から上流側に位置する超音波振動子１２に向かって超音波振動を伝搬させる。超音波振動子１２で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、流量計アンプ部８２の演算部へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路９内の流体の流れに逆らって伝搬していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝搬させるときに比べて流体中での超音波振動の伝搬速度が遅れ、伝搬時間が長くなる。出力された相互の電気信号は流量計アンプ部８２の演算部内で伝搬時間が各々計測され、伝搬時間差から流量が演算される。流量計アンプ部８２で演算された流量は電気信号に変換されて制御部８３に出力される。
【００６０】
次に流量計センサ部４を通過した流体は定流量弁５に流入する。制御部８３では任意の設定流量に対して、リアルタイムに計測された流量との偏差から、偏差をゼロにするように信号を電空変換器８４に出力し、電空変換器８４はそれに応じた操作圧を定流量弁５に供給し駆動させる。定流量弁５から流出する流体は、流量を設定流量で一定値となるように、つまり設定流量と計測された流量の偏差がゼロに収束されるように定流量弁５で制御される。
【００６１】
ここで、電空変換器８４から供給される操作圧に対する定流量弁５の作動について説明する。本体Ａ１５の入口流路３８より第一弁室２３に流入した流体は、弁部材２９の連通孔５５を通ることで減圧され下部第二弁室２５に流入する。さらに、流体は、下部第二弁室２５から流体制御部６１を通り上部第二弁室２６に流入する際に流体制御部６１での圧力損失により再度減圧され出口流路４５から流出する。ここで、連通孔５５の直径は充分小さく設けてあるため、弁を流れる流量は連通孔５５前後の圧力差によって決まっている。
【００６２】
このとき、各ダイヤフラム部３０、３１、３２が流体から受ける力を見ると、第一ダイヤフラム部３０は第一弁室２３と下部第二弁室２５内の流体圧力差により上方向の、第二ダイヤフラム部３１は上部第二弁室２６の流体圧力により上方向の、第三ダイヤフラム部３２は第一弁室２３内の流体圧力により下方向の力を受けている。ここで、第一ダイヤフラム部３０の受圧面積は、第二ダイヤフラム部３１及び第三ダイヤフラム部３２の受圧面積よりも充分大きく設けてあるため、第二、第三ダイヤフラム部３１，３２に働く力は、第一ダイヤフラム部３０に働く力に比べてほとんど無視することができる。したがって、弁部材２９が、流体から受ける力は、第一弁室２３と下部第二弁室２５内の流体圧力差による上方向の力となる。
【００６３】
また、弁部材２９は、第一加圧室２１の加圧手段により下方へ付勢されており、同時に第二加圧室２４の加圧手段により上方へ付勢されている。第一加圧室２１の加圧手段の力を第二加圧室２４の加圧手段の力より大きく調整しておけば、弁部材２９が各加圧手段から受ける合力は下方向の力となる。ここで第一加圧室２１の加圧手段とは、電空変換機８４から供給される操作圧によるものであり、第二加圧室２４の加圧手段とは、バネ７２の反発力によるものである。
【００６４】
したがって、弁部材２９は、各加圧手段による下方向の合力と、第一弁室２３と下部第二弁室２５内の流体圧力差による上方向の力とが釣り合う位置に安定する。つまり、各加圧手段による合力と流体圧力差による力が釣り合うように、下部第二弁室２５の圧力が流体制御部６１の開口面積により自立的に調整される。そのため、第一弁室２３と下部第二弁室２５内の流体圧力差は一定となり、連通孔５５の前後の差圧は一定と保たれることにより、弁を流れる流量は常に一定に保たれる。
【００６５】
ここで、本定流量弁５は、弁部材２９に働く各加圧手段の合力と、第一弁室２３と下部第二弁室２５との圧力差による力とが釣り合って作動するため、弁部材２９に働く各加圧手段の合力を調整変更すれば、第一弁室２３と下部第二弁室２５との流体圧力差はそれに対応した値となる。つまり第一加圧室の加圧手段による下方向への力、すなわち電空変換機８４から供給される操作圧力を調整することにより、連通孔５５前後の差圧を変更調整することができるため、バルブを分解することなく流量を任意の流量に設定することができる。
【００６６】
また、第一加圧室２１の加圧手段による力を第二加圧室２４の加圧手段による力より小さく調整すれば、弁部材２９に働く合力は上方向のみとなり、弁部材２９の弁体５８を本体Ｂ１６の開口部４１の弁座４３に押圧するかたちとなり、流体を遮断することができる。すなわち、電空変換器８４を調整して操作圧をかけなければ定流量弁は閉塞状態となる。
【００６７】
以上の作動により、バルブモジュール１の流体流入口３に流入する流体は、設定流量で一定になるように制御され、流体流出口６から流出される。この流量計センサ部４および流量計アンプ部８２からなる超音波流量計は、流体の流れ方向に対する伝搬時間差から流量を計測するため微小流量でも正確に流量を計測でき、また定流量弁５は上記構成によりコンパクトで安定した流量制御が得られるため、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。さらに、バルブモジュール１の流体流入口３に流入する流体の上流側圧力や下流側圧力が変動しても定流量弁５の作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても安定して流量を制御することができる。また、操作圧の調整により定流量弁５は開閉弁として使用することができるため、別途流体遮断用のバルブを接続する必要がない。また、バルブモジュール１の各部品は、ケーシング２内で一体的に設けられているため、接続部分の圧力損失が最低限に抑えられ、より誤差の少ない流量計測が可能である。
【００６８】
次に本発明の第一の実施形態である流体制御装置の流体が腐食性流体の場合、バルブモジュール内に腐食性ガスが透過した時の作用を説明する。
【００６９】
本発明の流体制御装置は、バルブモジュール１と電装モジュール８０との2つに分かれて構成されている。バルブモジュール１内の各部品は、腐食に強いフッ素樹脂製であるため腐食の心配がなく、超音波振動子１２、１３もフッ素樹脂で覆われているので腐食を防止することができ、バネ７２はフッ所樹脂でコーティングされているので腐食を防止することができる。バルブモジュール１内で腐食の可能性がある部分はコネクタ７７、７８であるがコネクタ７７、７８が配置されているコネクタボックス７４内部は、排出孔７３から排出され吸気孔７５から供給される圧縮空気が排気孔７６から常にケーシング２の外へ排出しているため、透過した腐食性ガスは空気の流れに乗って排出されることになり、コネクタボックス７４内に溜まりにくくなり、腐食を防止することができる。
【００７０】
一方、電装モジュール８０は腐食すると流量計測や流体制御に影響する部品が配置されているが、バルブモジュール１と分かれて構成されているため、腐食性ガスが影響してこない位置に設置することで電装モジュール８０内の部品の腐食を防止することができる。さらに、電装モジュール８０のケーシング８１内部は、電空変換器８４からケーシング８１内に供給される圧縮空気が排出口９１から常に排出させることにより電装モジュール８０が腐食性ガスの影響を受ける位置に設置されたとしても、透過した腐食性ガスは空気の流れに乗って排出されることになり、ケーシング８１内に溜まりにくくなり、電装モジュール８０の各部品の腐食を防止することができる。
【００７１】
次に、本発明の第一の実施形態である流体制御装置を半導体製造装置内に設置する手順について説明する。
【００７２】
まずバルブモジュール１を半導体製造装置内の管路の所定位置に配置し、流体流入口３、流体流出口６を管路の配管と接続させ、バルブモジュール１を半導体製造装置内に固定する。そして電装モジュール８０を半導体製造装置内の管路から離れた所定の位置に設置する。次にケーブル８８、８９の一方のコネクタをバルブモジュール１のコネクタボックス７４内に入れてコネクタ７７、７８接続し、ケーブル８８、８９のもう一方のコネクタを電装モジュール８０のコネクタ８５、８６に接続する。続いてチューブ９０の一方をバルブモジュール１のエアコネクタ７９に差し込んで接続し、チューブ９０のもう一方を電装モジュール８０のエアコネクタ８７に差し込んで接続する。以上の手順により、半導体製造装置内への設置が非常に容易に行なうことができ、配線とエア配管の接続もコネクタを接続するのみとなり容易にかつ短時間で行なうことができる。また本発明の構成であれば、流体制御装置の一部が破損した場合でも交換作業が容易である。さらに、複数の流体制御装置を設置する場合、コントロールボックス内に各電装モジュールをまとめて設置することにより、本発明の流体制御装置の一括管理も可能となる。
【００７３】
以下、図４、図５に基づいて本発明の第二の実施形態である流体制御装置について説明する。
【００７４】
９２はバルブモジュール９３のケーシング９４内に設置された流量計センサ部である。流量計センサ部９２は、入口流路９５と、入口流路９５内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体９６と、出口流路９７とを備える直線流路９８を有し、直線流路９８の渦発生体９６の下流側の側壁に、超音波振動子９９、１００が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置されている。超音波振動子９９、１００はフッ素樹脂で覆われており、該振動子９９、１００から伸びた配線はコネクタボックス１０１内のコネクタ１０２、１０３に繋がっている。第一の実施形態と同様に、コネクタボックス１０１は、自身の吸気孔からの圧縮された不活性ガスや空気が供給され、排気孔から排気されるように形成されている。流量計センサ部９２の超音波振動子９９、１００以外はＰＴＦＥ製である。
【００７５】
１０４は電装モジュール１０６のケーシング１０７内に配置された流量計アンプ部である。流量計アンプ部１０４は、カルマン渦の発生周期（周波数）から流路を流れる流体の流速を求め、流体の流量を演算する演算部が設けられている。演算部は、送信側の超音波振動子９９に一定周期の超音波振動を出力する発信回路と、受信側の超音波振動子１００からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の位相を比較する比較回路と、比較回路から出力されたカルマン渦検出信号を積算して流量を演算する演算回路とを有する。また、ケーシング１０７には、流量計アンプ部１０４から伸びた配線に繋がったコネクタ１０８、１０９が、接続部分がケーシング１０７の外表面から突出するように固着されている。
【００７６】
バルブモジュール９３と電装モジュール１０６は、ケーブル１１０、１１１のコネクタを各モジュール９３、１０６の各々のコネクタ１０２、１０３、１０８、１０９にそれぞれ脱着可能に接続させることで、２つに分かれて構成される。第二の実施形態のその他の構成は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７７】
次に、本発明の第二の実施形態である流体制御装置の作動について説明する。
【００７８】
バルブモジュール９３に流入した流体は、まず流量計センサ部９２に流入する。流量計センサ部９２に流入した流体は、直線流路９８で流量が計測される。直線流路９８内を流れる流体に対して超音波振動子９９から超音波振動子１００に向かって超音波振動を伝搬させる。渦発生体９６の下流に発生するカルマン渦は、流体の流速に比例した周期で発生し、渦巻き方向が異なるカルマン渦が交互に発生するため、超音波振動はカルマン渦の渦巻き方向によってカルマン渦を通過する際に進行方向に加速、または減速される。そのため、超音波振動子１００で受信される超音波振動は、カルマン渦によって周波数（周期）が変動する。超音波振動子９９、１００で送受信された超音波振動は、電気信号に変換され、流量計アンプ部１０４の演算部へ出力される。流量計アンプ部１０４の演算部では、送信側の超音波振動子９９から出力された超音波振動と受信側の超音波振動子１００から出力された超音波振動との位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて直線流路９８を流れる流体の流量が演算される。流量計アンプ部１０４で演算された流量は電気信号に変換されて制御部１０５に出力される。第二の実施形態の他の部分の作動は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
また、第二の実施形態に使用した流体が腐食性流体の場合のバルブモジュール内に腐食性ガスが透過した時の作用と、第二の実施形態の流体制御装置を半導体製造装置内に設置する手順については、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。この流量計センサ部９２および流量計アンプ部１０４からなる超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、大流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一の実施例を示す流体制御装置の縦断面図である。
【図２】図1の定流量弁の要部拡大図である。
【図３】図２に他の表示を追加した図２と同一の図である。
【図４】本発明の第二の実施形態を示す流体制御装置の縦断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】従来の純水流量の制御装置を示す概念構成図である。
【図７】従来の流体制御モジュールを示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１    バルブモジュール
２    ケーシング
３    流体流入口
４    流量計センサ部
５    定流量弁
６    流体流出口
７    入口流路
８    第一立上り流路
９    直線流路
１０    第二立上り流路
１１    出口流路
１２    超音波振動子
１３    超音波振動子
１４    本体部
１５    本体Ａ
１６    本体Ｂ
１７    本体Ｃ
１８    本体Ｄ
１９    本体Ｅ
２０    チャンバ
２１    第一加圧室
２２    第二弁室
２３    第一弁室
２４    第二加圧室
２５    下部第二弁室
２６    上部第二弁室
２７    下部第一弁室
２８    上部第一弁室
２９    弁部材
３０    第一ダイヤフラム部
３１    第二ダイヤフラム部
３２    第三ダイヤフラム部
３３    第四ダイヤフラム部
３８    入口流路
４３    弁座
４５    出口流路
５５    連通孔
５８    弁体
６１    流体制御部
７４    コネクタボックス
７５    吸気孔
７６    排気孔
７７    コネクタ
７８    コネクタ
７９    エアコネクタ
８０    電装モジュール
８１    ケーシング
８２    流量計アンプ部
８３    制御部
８４    電空変換器
８５    コネクタ
８６    コネクタ
８７    エアコネクタ
８８    ケーブル
８９    ケーブル
９０    チューブ
９１    排出口
９２    流量計センサ部
９３    バルブモジュール
９４    ケーシング
９５    入口流路
９６    渦発生体
９７    出口流路
９８    直線流路
９９    超音波振動子
１００    超音波振動子
１０１    コネクタボックス
１０２    コネクタ
１０３    コネクタ
１０４    流量計アンプ部
１０５    制御部
１０６    電装モジュール
１０７    ケーシング
１０８    コネクタ
１０９    コネクタ
１１０    ケーブル
１１１    ケーブル
【図１】
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【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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