(57)【要約】【課題】気泡の発生を防止または抑制して微小流量域における優れた測定精度の流量測定が可能となり、かつ流体や気泡の滞留が生じにくい流量計及びこれを用いた流量制御システムを提供すること。【解決手段】出口環境が一定圧力の流体流路を流れる液体の微小流量を測定する流量計であって、流体流路１の出口側端部に接続され、流体流路１よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部５と、流体流路１の出口近傍に設置して流量測定管路部５の上流側で液体の圧力を検出する圧力センサ３と、圧力センサ３で検出した流体圧力から流量を算出する圧力検出制御部４とを具備して構成した。【選択図】図１
2006078466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出口環境が一定圧力の流体流路を流れる液体の微小流量を測定する流量計であって、
前記流体流路の出口側端部に接続され、前記流体流路よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部と、
前記流体流路の出口近傍に設置して前記流量測定管路部の上流側で前記液体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した流体圧力から流量を算出する圧力／流量変換手段と、
を具備して構成したことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記出口環境の一定圧力が大気開放による大気圧であることを特徴とする請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
流量制御弁と、
請求項１または２に記載の流量計と、
一面側に前記流量制御弁と前記流量計とが設けられるとともに内部に前記流量制御弁と前記流量計とを接続する流体流路が設けられるブロック状のボディとを有し、
前記流体流路が、前記一面の前記流量制御弁が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量計の設置される領域に向う第１傾斜流路と、
前記一面の前記流量計が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量制御弁の設置される領域に向うとともに前記第１傾斜流路の先端に接続される第２傾斜流路とを有していることを特徴とする流量制御システム。
【請求項４】
前記流体流路の少なくとも一部は、入口側よりも出口側が上方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項３記載の流量制御システム。
【請求項５】
上面に前記ボディが載置される台座を有しており、
該台座の上面は、前記流体流路の入口側から前記流体流路の出口側に向うにつれて漸次上方に向う傾斜面とされていることを特徴とする請求項３または４に記載の流量制御システム。
【請求項６】
前記流量制御弁が、前記ボディに取り付けられるモータと、
該モータの回転軸に対して、ネジ部を介して接続される弁体とを有しており、
前記モータに位置決め基準面が設けられ、
前記ボディに前記モータを固定する固定部材が設けられ、
該固定部材が、前記モータの前記位置決め基準面を受けて前記回転軸の位置と向きとのうちの少なくともいずれか一方を前記弁体の駆動に適した状態にして前記モータを位置決めする位置決め面を有していることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の流量制御システム。
【請求項７】
前記モータの前記位置決め基準面が前記回転軸に平行な筒状面または筒状内面をなし、
前記固定部材の前記位置決め面が、前記弁体の駆動方向に平行かつ前記位置決め基準面と同形状の筒状内面または筒状面をなしていて、前記位置決め面が前記位置決め基準面を受けた状態では前記回転軸の位置と向きとが位置決めされることを特徴とする請求項６記載の流量制御システム。
【請求項８】
予め設定した動作範囲内での前記弁体の移動を許容しつつ前記動作範囲の端部に到達した前記弁体を受けて前記動作範囲外への移動を規制するストッパを有していることを特徴とする請求項６または７に記載の流量制御システム。
【請求項９】
前記モータの動作を制御する制御装置を有しており、
該制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第１駆動トルクで動作させ、
前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第１駆動トルクよりも大きい第２駆動トルクで動作させることを特徴とする請求項６または７に記載の流量制御システム。
【請求項１０】
前記弁体がニードルバルブのニードルを構成しており、
前記モータが、入力されたパルス信号のパルス数に比例した角度だけ前記回転軸を回転させるステッピングモータとされており、
前記モータの動作を制御して前記弁体の位置制御を行う制御装置が設けられ、
該制御装置は、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を、前記弁体がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度回転させるだけのパルス数のパルス信号を前記モータに入力し、
前記回転軸が停止した位置で前記弁体が前記可動範囲の前記他端に位置していると判定して、以降は前記可動範囲内で前記弁体の位置制御を行うことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の流量制御システム。
【請求項１１】
前記制御装置が、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を前記弁体が前記可動範囲のうちの開放側に向けて移動する向きに回転させることを特徴とする請求項１０記載の流量制御システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第１駆動トルクで動作させ、
前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第１駆動トルクよりも大きい第２駆動トルクで動作させることを特徴とする請求項１０または１１に記載の流量制御システム。
【請求項１３】
前記モータのモータ本体外部に、前記回転軸に加わるスラスト荷重を受けるスラスト軸受を設けたことを特徴とする請求項６から１２のいずれかに記載の流量制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば半導体製造装置のウエハ洗浄ラインにおける微小流量の薬液注入量制御等に適用される流量計及びこれを用いた流量制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流路内を流れる液体の流量を測定するため、流体回路内にインライン接続される流量計が広く使用されている。このような流量計においては、流路内の適所にオリフィス、ベンチュリー・ノズル、あるいはピトー管等を設置する構成とし、その絞りにより生じる差圧から流量を測定する差圧式が知られている。このような差圧式の流量計は、通常液体の流れが乱流となる領域で使用されているので、流速が大となって絞り機構でキャビテーションを生じやすい。
また、上述した差圧式の流量計においては、圧力損失の問題に加えて、加工精度の確保にコストが嵩むという問題があるため、たとえば流路内に開口するスリットを設けた一対のプローブを設けておき、両プローブ内に流入する流体の差圧を検出するように構成したものが提案されている。この差圧式流量計は、動圧計測原理に従う流量計であって、計測精度が向上するとともに、構造が簡単で安価に製造できるとされる。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−３１６１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した従来の差圧式流量計は、出口側が大気開放となる流体流路に設置した場合、オリフィスにより絞った下流側（２次側）に気泡が発生するという問題を有している。発生した気泡は２次側に設置した圧力センサに滞留しやすく、ある程度溜まった後にまとまって流れるために、このような気泡の発生は、特に微小流量域の流量測定精度に悪影響を及ぼすだけでなく、たとえば流体流路が半導体製造装置のウエハ洗浄ラインの場合、差圧式流量計で発生した気泡を含んだ洗浄液がウエハ上に落下することにより、製品が悪影響を受けるという問題も生じてくる。このような気泡の発生を防止するため、現状のウエハ洗浄ライン等においては、差圧式流量計のオリフィスにバックプレッシャをかけて対処しているのが実情である。なお、ここでの微小流量は、おおよそ１lit.／min.以下とする。
【０００４】
また、一般に、流路に接続される各種装置は、ブロック状のボディに穴を設けて、この穴を流路の一部として利用している。流路が屈曲している場合には、一度の穴明け加工によって流路全体を作成することはできないので、このような場合には、ボディに対して流路の各直線部分に沿って複数の穴を形成し、これらの穴の開口部のうち、不要な開口部（流路の入口及び出口以外の開口部）をプラグ等を用いて埋め戻すことで、ボディに流路の入口から出口まで通じる穴を形成している。
しかし、このような構成のボディでは、穴の埋め戻し部分で本来必要な流路以外にも空間が形成されるため、この部分に流体の滞留が生じやすかった。
【０００５】
このような背景から、気泡の発生を防止または抑制することが可能であり、しかも、微小流量域における十分な測定精度を確保でき、かつ流体や気泡の滞留が生じにくい流量計の開発が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気泡の発生を防止または抑制して微小流量域における優れた測定精度の流量測定が可能となり、かつ流体や気泡の滞留が生じにくい流量計及び流量制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る流量計は、出口環境が一定圧力の流体流路を流れる液体の微小流量を測定する流量計であって、
前記流体流路の出口側端部に接続され、前記流体流路よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部と、前記流体流路の出口近傍に設置して前記流量測定管路部の上流側で前記液体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出した流体圧力から流量を算出する圧力／流量変換手段と、を具備して構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１に記載の流量計においては、前記出口環境の一定圧力が大気開放による大気圧であることが好ましい。
なお、上記の流量測定管路部については、その出口位置を圧力検出手段より高く設定することにより、流量の測定値を安定させることができる。
【０００７】
上述した本発明の流量計によれば、流体流路の出口側端部に接続され、流体流路よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部と、流体流路の出口近傍に設置して流量測定管路部の上流側で前記液体の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段で検出した流体圧力から流量を算出する圧力／流量変換手段と、を具備して構成したので、所定長さの流量測定管路部により流路断面積を絞ることで差圧が生じるため、この差圧に基づいて流量を算出することができる差圧式の流量計となる。また、本発明の流量測定管路部は、絞りの直後に流路断面積が急激に拡大するようなことはなく、しかも所定長さの整流区間を備えているので、気泡の発生が大幅に低減されるとともに、発生した流体も整流区間で消滅しやすいので、出口まで到達して流体とともに流出する気泡の量を大幅に低減することができる。
なお、出口環境を大気開放の大気圧とすれば、流出した気泡が大気に拡散して消滅することとなる。
【０００８】
上述した流量測定管路部は、たとえば１ml／min.程度の微小流量を層流状態として精度よく測定するためには、管長Ｌを５０cm〜３ｍ程度とし、内径ｄを２mm以下とするのが好ましい。また、より好ましい流量測定管路部の内径ｄは１mm以下であり、最適な内径ｄは０．５mm以下となる。
また、流量測定管路部の素材としては、細長い流路を形成できるものであれば特に限定する必要はないが、半導体製造装置に適用する場合は、耐薬品性から熱可塑性樹脂のＰＦＡ、ＰＴＦＥやＰＥＥＫ（ピーク）と呼ばれるエンジニアリングプラスチックを採用するのが好ましく、機械的強度、耐熱性及び耐薬品性に優れているため測定誤差の原因となる熱変形等を防止することができる。
そして、上記の流量計は、微小流量の測定精度が高く、しかも気泡の発生を最小限に抑えることができるため、特に半導体製造装置の洗浄ラインにおいて、純水に微小流量の薬液を混合する場合の薬液流量制御に好適である。
【０００９】
また、本発明に係る流量制御システムは、流量制御弁と、上記した請求項１または２に記載の流量計と、一面側に前記流量制御弁と前記流量計とが設けられるとともに内部に前記流量制御弁と前記流量計とを接続する流体流路が設けられるブロック状のボディとを有し、前記流体流路が、前記一面の前記流量制御弁が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量計の設置される領域に向う第１傾斜流路と、前記一面の前記流量計が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量制御弁の設置される領域に向かうとともに前記第１傾斜流路の先端に接続される第２傾斜流路とを有していることを特徴とするものである。
【００１０】
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁と請求項１または２に記載の流量計とが、同一のボディを共有する構成とされている。すなわち、この流量制御システムでは、流量制御弁と流量計とが一体化されているので、取り扱いが容易である。
これら流量制御弁と流量計とは、ボディの一面側に設けられていて、ボディ内に設けられた流体流路によって接続されている。
【００１１】
流体流路において、流量制御弁と流量計とを接続する領域は、ボディの一面に対して傾斜する第１傾斜流路と第２傾斜流路とによって構成された、略Ｖ字形状をなしている。
すなわち、流体流路において、流量制御弁と流量計とを接続する領域は、ボディに対してその一面側から設けられた二つの傾斜穴によって構成されており、流体流路の形状が単純となり、流体流路内に流体の滞留が生じにくい。
また、このように、流体流路において流量制御弁と流量計とを接続する領域が、二つの傾斜穴を形成することによって作成されており、また穴の埋め戻しが不要であるので、ボディの加工が最小限で済み、製造が容易である。
【００１２】
この流量制御システムにおいて、前記流体流路の少なくとも一部は、入口側よりも出口側が上方に位置するように傾斜していてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、流体流路の少なくとも一部が、入口側よりも出口側が上方に位置するように傾斜しているので、この領域内で発生した気泡またはこの領域内に流入した気泡には、自身の浮力が流体流路の出口側に向けて作用する。
このため、流体流路内を流れる流体の流量がごくわずかな場合にも、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなり、流体流路内で気泡が滞留しにくくなる。
【００１３】
また、上記流量制御システムにおいて、上面に前記ボディが載置される台座を有しており、該台座の上面は、前記流体流路の入口側から前記流体流路の出口側に向うにつれて漸次上方に向う傾斜面とされていてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、台座の上面が傾斜面とされているので、この台座上に載置されるボディは、台座がない状態に比べて、流体流路の出口側の位置が高くなる。
これにより、ボディ内の流体流路のうち、入口側と出口側との高さが等しい領域においては出口側の位置が高くなり、入口側が出口側よりも高い領域では、入口側と出口側との高低差が少なくなり、いずれの領域においても、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなって、気泡が滞留しにくくなる。
【００１４】
また、上記流量制御システムにおいて、前記流量制御弁が、前記ボディに取り付けられるモータと、該モータの回転軸に対して、ネジ部を介して接続される弁体とを有しており、前記モータに位置決め基準面が設けられ、前記ボディに前記モータを固定する固定部材が設けられ、該固定部材が、前記モータの前記位置決め基準面を受けて前記回転軸の位置と向きとのうちの少なくともいずれか一方を前記弁体の駆動に適した状態にして前記モータを位置決めする位置決め面を有していてもよい。
【００１５】
このような流量制御システムでは、ボディに設けられた固定部材の位置決め面に対してモータの位置決め基準面を当接させることで、モータの回転軸の位置または向き、もしくは位置と向きとの双方が弁体の駆動に適した状態となるので、ボディに対するモータの位置調整作業または向きの調整作業、もしくは位置調整作業と向きの調整作業との双方が不要となる。
このため、この流量制御システムは、製造時やメンテナンス時において組立作業者の技術レベルによらずに高精度な組み付けを容易かつ迅速に行うことができ、生産性、作業性に優れるとともに、製品ごと、またはメンテナンス作業ごとの組立精度のばらつきを低減して、流量制御弁としての性能を高水準に保つことができる。
【００１６】
ここで、位置決め基準面は、一つ以上の曲面、もしくは、少なくとも一つの面が他の面とは異なる方向に向けられた複数の平面によって構成することができる。位置決め基準面が曲面である場合には、位置決め面はこの曲面と同じ曲率でかつ曲率の向きが逆向きとなる曲面によって構成される。位置決め基準面が複数の平面である場合には、位置決め面も各位置決め基準面に対応する複数の平面によって構成される。
【００１７】
また、この位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムにおいて、流量制御弁の前記モータの前記位置決め基準面が前記回転軸に平行な筒状面または筒状内面をなし、前記固定部材の前記位置決め面が、前記弁体の駆動方向に平行かつ前記位置決め基準面と同形状の筒状内面または筒状面をなしていて、前記位置決め面が前記位置決め基準面を受けた状態では前記回転軸の位置と向きとが位置決めされる構成としてもよい。
【００１８】
この流量制御システムでは、流量制御弁のモータの位置決め基準面が筒状面である場合には、固定部材の位置決め面は位置決め基準面と略同形状の筒状内面とされ、モータの位置決め基準面を固定部材の位置決め面の内周側に挿入してモータと固定部材とを係合させることで、ボディに対するモータの位置と向きとの双方について位置決めが行われる。
また、この流量制御システムでは、流量制御弁のモータの位置決め基準面が筒状内面である場合には、固定部材の位置決め面は位置決め基準面と略同形状の筒状面とされ、固定部材の位置決め面をモータの位置決め基準面の内周側に挿入してモータと固定部材とを係合させることで、ボディに対するモータの位置と向きとの双方について位置決めが行われる。
【００１９】
すなわち、この流量制御システムは、流量制御弁のモータと固定部材とがいわゆるインローによって結合されるので、モータと固定部材とを接続するだけで、ボディに対するモータの位置と向きとの双方について位置決めを行うことができ、製造が容易である。
【００２０】
また、上記の位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムは、流量制御弁が、予め設定した動作範囲内での前記弁体の移動を許容しつつ前記動作範囲の端部に到達した前記弁体を受けて前記動作範囲外への移動を規制するストッパを有していてもよい。
この流量制御システムでは、弁体の動作範囲が予め定められており、弁体が動作範囲の端部（動作範囲と動作範囲外との境界）に達すると、ストッパによって弁体が受けられて、それ以上の弁体の移動が規制されるので、ネジ部の噛み込み等の問題が確実に防止される。
なお、この流量制御弁では、予め設定した動作範囲が、弁体の実質的な可動範囲となる。
【００２１】
また、上記の位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムは、前記モータの動作を制御する制御装置を有しており、該制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第１駆動トルクで動作させ、前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第１駆動トルクよりも大きい第２駆動トルクで動作させる構成とされていてもよい。
【００２２】
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体を可動範囲の端部から離間させるにあたって、モータの動作を制御する制御装置が、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際の駆動トルク（第１駆動トルク）よりも大きい第２駆動トルクでモータを動作させる。
これにより、この流量制御システムでは、流量制御弁の弁体が可動範囲の端部まで移動した際にネジ部の噛み込みが生じたとしても、この噛み込みを容易に解消することができる。
【００２３】
ここで、モータの駆動トルクは、モータに入力される駆動電流の大きさに比例する。
そこで、制御装置を、弁体を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータの駆動電流の出力制限値を第１制限値に設定し、弁体を可動範囲の端部から離間させる際には出力制限値を第１制限値よりも大きい第２制限値に設定する構成とすることで、弁体を可動範囲の端部から離間させる際のモータの駆動トルクを、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際のモータの駆動トルクよりも大きくすることができる。
【００２４】
また、モータは、一般的に、回転軸の回転が低速であるほど回転軸を駆動するトルクが増大する。
そこで、制御装置を、弁体を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータの回転軸を第１回転速度で回転させ、弁体を可動範囲の端部から離間させる際には第１回転速度よりも低速の第２回転速度で回転させる構成とすることで、弁体を可動範囲の端部から離間させる際のモータの駆動トルクを、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際のモータの駆動トルクよりも大きくすることができる。
【００２５】
また、上記の位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムは、流量制御弁の前記弁体がニードルバルブのニードルを構成しており、前記モータが、入力されたパルス信号のパルス数に比例した角度だけ前記回転軸を回転させるステッピングモータとされており、前記モータの動作を制御して前記弁体の位置制御を行う制御装置が設けられ、該制御装置は、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を、前記弁体がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度回転させるだけのパルス数のパルス信号を前記モータに入力し、前記回転軸が停止した位置で前記弁体が前記可動範囲の前記他端に位置していると判定して、以降は前記可動範囲内で前記弁体の位置制御を行う構成とされていてもよい。
【００２６】
この流量制御システムでは、流量制御弁の弁体の位置を、ロータリーエンコーダを用いて特定する代わりに、電源投入時等の適宜時期に、弁体を一旦可動範囲の他端に移動させてその位置校正を行い、これ以降にモータに入力されたパルス信号のパルス数に基づいて位置校正後の回転軸の回転量を得て、この回転量の情報に基づいて可動範囲の他端からの弁体の変位量を求めて、現在の弁体の位置を特定する。
【００２７】
具体的には、本発明にかかる流量制御システムでは、制御装置が、流量制御弁の弁体の位置校正にあたって、弁体がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度（この角度は流量制御弁の設計情報から得られる）だけモータの回転軸を回転させるよう、所定パルス数のパルス信号をモータに入力する。
これにより、回転軸の回転が終了した時点では、弁体は、位置校正作業の開始時点における位置（初期位置）によらず、可動範囲の他端に位置することになる。なお、弁体の位置校正開始時点で弁体が可動範囲の一端以外に位置している場合には、回転軸がモータに入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度だけ回転する前に、弁体が可動範囲の他端に到着してそれ以上移動できなくなるので、以降は残りのパルス数によらず、回転軸が回転しない。
【００２８】
このように弁体を可動範囲の他端に位置させた以降は、制御装置は、弁体が可動範囲の他端に位置していると判断して、可動範囲内で弁体の位置制御が行われる。
可動範囲内では、モータに入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度で回転軸が回転するので、パルス信号のパルス数と弁体の位置との間に一定の関係が成立する。
これにより、この流量制御システムでは、流量制御弁の弁体を、一旦可動範囲の他端に位置させたのちは、以降にモータに入力したパルス信号のパルス数に基づいて弁体の位置を特定することが可能となり、ロータリーエンコーダを用いずに、弁体の位置を正確に把握することができる。
【００２９】
ここで、この制御装置は、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を前記弁体が前記可動範囲のうちの開放側に向けて移動する向きに回転させる構成とされていてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体の位置校正にあたって、ニードルバルブのニードルを構成する弁体が、可動範囲のうちの開放側、すなわちニードルバルブを構成する他の部材との干渉を避ける方向に向けて移動させられるので、弁体の位置校正を繰り返しても、弁体やニードルバルブ本体に損耗が生じにくい。
【００３０】
上記の弁体の位置校正を行う流量制御システムにおいて、前記制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第１駆動トルクで動作させ、前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第１駆動トルクよりも大きい第２駆動トルクで動作させる構成とされていてもよい。
【００３１】
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体を可動範囲の端部から離間させるにあたって、モータの動作を制御する制御装置が、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際の駆動トルク（第１駆動トルク）よりも大きい第２駆動トルクでモータを動作させる。
これにより、この流量制御弁では、弁体が可動範囲の端部まで移動した際にネジ部の噛み込みが生じたとしても、この噛み込みを容易に解消することができる。
【００３２】
上記した本発明の流量制御システムにおいて、前記モータのモータ本体外部に、前記回転軸に加わるスラスト荷重を受けるスラスト軸受を設けてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体が流体の圧力を受けた際に弁体及びネジ部を介して回転軸に伝達されたスラスト荷重が、モータ本体外部に設けられたスラスト軸受によって受けられて、モータ本体に逃がされるので、モータ内の回転軸の支持構造に加わる負担が軽減され、長期にわたってモータの性能を維持することができる。
【発明の効果】
【００３３】
上述した本発明の流量計によれば、所定長さの流量測定管路部により流路断面積を絞ることで差圧を生じさせ、この差圧に基づいて流量を算出する差圧式の流量計としたので、流路断面積の急激な拡大部がないことに加えて、層流状態の流れとする所定長さの整流区間を備えていることにより、出口まで到達して流体とともに流出する気泡の量が大幅に低減して高精度の流量測定が可能となる。すなわち、層流状態の流れとすることでキャビテーションに起因する泡の発生を防止または抑制し、微小流量域における優れた測定精度の流量測定が可能な流量計を提供するという顕著な効果が得られる。また、万が一泡が発生した場合であっても、流量測定管路部には泡が滞留するような場所（段差部等）はない。なお、発明者らの実験によれば、１ml／min.程度の微小流量域においても、±１０％の誤差範囲内で流量測定できることが確認されている。
また、本発明の流量計は気泡の発生が低減されているので、これを半導体製造装置の洗浄ラインにおける薬液注入量の制御に適用すれば、洗浄水に含まれた気泡による製品（ウエハ等）への悪影響が改善されて不良品の発生を低減し、歩留まりを大幅に向上させるという顕著な効果が得られる。
【００３４】
また、本発明にかかる流量制御システムによれば、流量制御弁の弁体を駆動するネジ部の噛み込み等の問題が確実に防止される。
また、本発明にかかる流量制御システムによれば、高価なロータリーエンコーダを用いずに、流量制御弁の弁体の位置を正確に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る流量計の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る流量計の構成図である。この流量計１０は、出口を大気開放とした流体流路１を流れる液体の微小流量を測定するもので、流体流路１の出口側となる端部１ａの近傍には、開度を調整して流体流量を制御する流量制御弁２と、液体の圧力を検出する圧力検出手段となる圧力センサ３とが設けられている。この圧力センサ３で検出した流体圧力は、圧力／流量変換手段となる圧力検出制御部（以下、「制御部」と呼ぶ）４に入力される。なお、ここで採用する圧力センサ３は、流体圧力を検出できれば特に限定されることはないが、たとえばピエゾ式圧力センサや静電容量式圧力センサが好ましい。
【００３６】
制御部４では、圧力センサ３の検出値に応じて流体の流量を算出し、この算出流量と予め定めた設定流量との差に応じて流量制御弁２の開度制御信号を出力する。すなわち、流量制御弁２を遠隔操作が可能な自動制御弁とすれば、本発明の流量計１０との組み合わせにより、制御部４が出力する開度制御信号に応じて流量制御を行う微小流量制御システムの構築が可能となる。
そして、流体流路１の出口側となる端部１ａには、流体流路１よりも流路断面積を小さく設定して出口側を大気開放とした所定長さＬの流量測定管路部（以下、「管路部」と呼ぶ）５が接続されている。この管路部５は、流路断面積を絞ることで差圧を生じさせる機能を有している。この差圧は、管路部５の上流側（１次側）圧力となる圧力センサ３の検出値と、大気開放により一定となる既定値の大気圧との差を算出して得られる。
【００３７】
上述した構成の流量計１０では、流量制御弁２の開度に応じて変化する流量は、所定長さＬを有する管路部５で絞られることにより生じた圧力損失と、流体流路１より流路断面積が小さい内径ｄを所定長さＬだけ流れることで生じた比較的大きな圧力損失とにより流れの圧力が低下し、その出口圧力が大気圧とバランスする値となる。従って、制御部４では、圧力センサ３で検出した上流側の流体圧力と下流側の大気圧との間に生じる差圧に基づいて、予め記憶している差圧と流量との相関関係から流路１及び管路部５を流れる液体流量を算出することができる。なお、管路部５の内径ｄは、測定する流量範囲等の諸条件を考慮して、液体の流れが層流となるように設定すればよい。
【００３８】
また、管路部５は所定長さＬの整流区間となる流路を備えているので、この間を流れる液体は、流体流路１から管路部５に絞られて流路断面積が減少したことに起因する流れの乱れを解消することができる。さらに、管路部５による絞りは、従来技術のオリフィスによる絞りと異なり、下流側の流路断面積が大気開放の出口まで変動しないので、換言すれば、オリフィス下流側のように流路断面積が急激に増加することがないため、キャビテーション等に起因した気泡の発生を防止または抑制することができる。なお、絞りにより比較的少ない気泡が発生した場合でも、整流区間が設けられていることにより気泡の量は低減され、さらには、整流区間内に滞留するようなことはなく、大気開放の出口から流出して大気に拡散するようにして消滅する。
【００３９】
ここで、管路部５の出口５ａは、圧力センサ３で圧力検出を行う位置（圧力測定点）と水平にするなど特に限定するものではないが、流量測定の測定値をより一層安定させるためには、圧力測定点よりも高い位置となるように、たとえば紙面で右上がりとなるよう流れ方向において上向き傾斜に設定することが最も好ましい。
これは、圧力測定点には出口５ａまでの流体流れにより生じる圧力損失と高低差によるヘッド圧力とを加算したバックプレッシャーとが作用するので、出口５ａ側を高く設定することにより、液体を押し出す力及びバックプレッシャーの力は、互いに反対方向へ作用することとなるので、その釣り合いを適宜調整することにより、安定した流量制御が可能になる。
なお、弁の開度調整では通常大気圧より圧力を下げることはできないので、出口５ａの位置を圧力測定点より低く設定すると微小流量域（具体的には、管路部に発生する圧力損失＜ヘッド圧力差）では制御ができず、従って、流量は不安定になりやすい。
【００４０】
このように、管路部５により差圧を形成する構成とした流量計１０は、差圧算出用の二次側（下流側）圧力を測定する必要がないため、圧力センサ３の数を従来の２個より少ない１個に減らしてコストの削減が可能となる。また、気泡発生が問題となる二次側の圧力は一定圧力の大気圧を利用できるため圧力測定が不要となり、従って、気泡の影響による圧力値の変動がなくなるので、誤差の少ない正確な流量測定が可能となる。
このため、液体の流量が微小であっても、誤差の少ない正確な流量測定が可能となり、たとえば１ml／min.程度の非常に微小な液体流量を±１０％の誤差範囲内で測定することも可能になる。
【００４１】
また、上述した管路部５は、たとえば１ml／min.程度の微小流量を層流状態として精度よく測定するためには、所定の管長Ｌを５０cm〜３ｍ程度とし、内径ｄを２mm以下とするのが好ましい。また、正確な流量測定をする上でより好ましい内径ｄは１mm以下であり、さらに、正確な流量測定に最適な内径ｄは０．５mm以下となる。
また、流量測定管路部の素材としては、金属管やプラスチック製の管を採用可能であるが、より好ましい素材としては、熱可塑性樹脂のＰＥＥＫ（ピーク）と呼ばれるエンジニアリングプラスチックを採用するとよい。このＰＥＥＫは、機械的強度、耐熱性及び耐薬品性に優れているため、測定誤差の原因となる熱変形等による内径ｄの変動等を防止することができる。
【００４２】
ここで、上述した本発明の流量計１０について、圧力センサ３の圧力検出値と実際の流量との関係を図２に示す構成の実験装置で実験した結果を図３に示す。なお、図２に示す実験装置において、上述した流量計１０と同様の構成部材には同じ符号を付してある。
この実験では、流体流路１を流す液体２１として水を使用する。この液体（水）は密閉したタンク２２内に貯蔵され、その液面上から気体（窒素ガス：Ｎ２ ）２３により加圧して、端部が液中に開口する流体流路１に押し出す方式を採用している。加圧用の気体２３は圧力容器内に貯蔵され、圧力コントローラ２４を介して所定圧力に調整した後、気体流路２５を通ってタンク２２内に供給される。なお、流量制御弁２としては、モータ駆動ニードルバルブを使用している。
【００４３】
一方、流量計１０の管路部５から流出した流体流量については、電子天秤２６上に載置した上部開口の容器２７で受け、その重量変化を測定して体積に換算する。なお、液体が水であることから、１ｇを１mlとして体積変化を求めることで単位時間あたりの流量としている。
ここで、実験の諸条件を以下に示す。
１）使用液体    水
２）水温        ２３℃
３）気温        ２１℃
４）一次圧力（流量制御弁２の上流側圧力）    １００ｋＰａ
５）流体流路配管（一次側配管）    １／４インチ（呼称）
６）流量測定管路部（二次側配管）材質    ＰＴＦＥ
７）流量測定管路部（二次側配管）径      ３Φ（外径）／０．５Φ（内径）
８）流量測定管路部（二次側配管）長さ    ３ｍ
９）流量制御弁の閉時圧力    −０．７５ｋＰａ
（流量測定管路部５の出口５ａが下向きに折曲され、使用液体が管路部内に残留して      いる場合）
【００４４】
上記の実験装置及び条件で、以下の手順で実験を行った。
実験開始前の準備として、タンク２２に液体（水）２１を所定量満たして密閉するとともに、気体（Ｎ２ ）２３の供給系統を接続する。このとき、流量制御弁２は全閉とする。この状態から圧力コントローラ２４を操作し、所定圧力の気体２３をタンク２２内に供給してタンク２２の内部を加圧する。
次に、流量制御弁２を開くと、気体２３に加圧された液体２１が流体流路１及び流量制御弁２を通って流れる。このとき、圧力センサ３の検出値が所定の設定圧力となるようにして、圧力検出値の入力を受けた圧力検出制御部４が流量制御弁２の開度制御を行う。こうして設定圧力に落ち着いた状態とした後、容器２７に流下する液体２１の重量変化を電子天秤２６で測定した結果に基づいて流量を算出する。
【００４５】
このようにして順次設定圧力を変えて得られた実験結果を図３に示す。この場合の流量範囲（２〜１０ ml/min.）においては、算出されるレイノルズ数より管路部５内の流れが層流であることが分かる。なお、ここでの圧力（横軸）は、上述した流量制御弁２の閉時圧力（−０．７５ｋＰａ）を基準（０点）とした増加圧力であり、２．５ｋＰａ毎に設定圧力を変化させた場合の流量を得て縦軸に示してある。
この実験結果によれば、圧力と流量との関係が右上がりの直線となるので、圧力センサ３で圧力を検出すれば、この実験結果の直線から流量を容易に算出することができる。すなわち、本発明の流量計１０では、上述した実験により図３のような特性を求め、この特性を予め制御部４に記憶させておくことにより、圧力センサ３の測定値から液体の流量を精度よく算出することができる。なお、流量制御弁２については、流量制御システムの構築には必須となるが、流量計としての機能だけを望む場合には手動の開閉弁としたり、あるいは省略することも可能である。
【００４６】
ところで、上記の流量計１０は、微小流量の測定精度が高く、しかも気泡の発生を最小限に抑えることができるため、特に半導体製造装置の洗浄ラインにおいて、純水に微小流量の薬液を混合する場合の薬液流量制御に好適である。この流量計１０が半導体製造装置の洗浄ラインに適用された場合には、流体流路１を流れる液体は純水に混合される薬液となる。薬液の具体例をあげると、たとえば硫酸、フッ化水素酸（フッ酸）及び過酸化水素水等があり、これらの薬品をそれぞれ所定の微小流量で流して純水に混合した洗浄水をウエハに流下させて洗浄が行われる。
この場合、純水を流す洗浄液主ラインが液体（薬液）の出口環境となり、この出口環境は、所定の一定圧力に保持されている。従って、管路部５を接続して薬液を注入する純水の流れは、予め定めた一定圧力の流れであるから、上述した大気開放の場合と同様に、１個の圧力センサ３のみで流量測定を行うことができる。すなわち、圧力センサ３の検出値と所定圧力との差から差圧を算出してもよいし、より正確に差圧を算出するためには、上述した実験と同様に、流量制御弁２の全閉時圧力を基準として圧力センサ３の検出値との差圧を算出してもよい。
【００４７】
このように、本発明の流量計１０を半導体製造装置のウエハ洗浄ラインに採用すれば、微小流量の薬液注入量を正確に制御することができるだけでなく、気泡の発生や滞留した気泡の流出もほとんどないので、気泡を含む洗浄水がウエハ上に流下して製品に悪影響を及ぼすことを防止または抑制することができる。従って、半導体製造装置における不良品の発生を低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
上述したように、本発明の流量計１０は、所定長さＬを有する流量測定管路部５内に液体を流して流路断面積を絞り、圧力センサ３で検出する圧力値との間に差圧を生じさせ、この差圧に基づいて流量を算出するようにしたので、層流状態となって流れる微小流量の流量測定を高精度で行うことができる。また、本発明の流量測定管路部５は、所定長さＬの整流区間を備えているので、気泡の発生を抑制することができるだけでなく、発生した少量の気泡が滞留した後にまとまって流出するようなこともない。
そして、上記の流量計は、微小流量の測定精度が高く、しかも気泡の発生を最小限に抑えることができるため、特に半導体製造装置の洗浄ラインにおいて、純水に微小流量の薬液を混合する場合の薬液流量制御に好適である。また、たとえば過酸化水素水のように、飽和蒸気圧の関係で自ら発泡する液体の流量測定に使用する場合であっても、流量計１０の通過による気泡の発生は他の液体と同様に抑制される。
【００４９】
また、配管流路や流量計等において圧力損失が大きくなると１次側に高い圧力を要求されることになるため、ポンプや圧縮機の能力（性能）を高める必要が生じ、かつ、流路及び機器類の耐圧強度やシール性能にも高度な仕様が要求されるため、結果的にコストアップの要因となる。このため、通常は圧力損失のない流量計が理想とされる。しかし、上述した本発明の流量計１０は、ユースポイント近傍での使用を前提（大気開放や出口圧力が十分に低い状態）としているので、圧力損失が問題とはならず、流路断面積を流体流路１から管路部５に絞ることで積極的に圧力損失を発生させたほうが微小流量に対する圧力値の測定レベルを高くすることができ、より高精度な測定が可能になる。
【００５０】
［第２実施形態］
以下、本発明による流量制御システムの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図４に示すように、本実施形態にかかる流量制御システム１００は、第１実施形態に示した流量計１０において、流量制御弁２の代わりに流量制御弁１１０を用い、この流量制御弁１１０と前記の流量計３とを、内部に流体流路１０１が設けられるブロック状のボディ１１２の一面側（本実施形態では上面側）に設けたことを主たる特徴とするものである。
以下、第１実施形態で示した流量計１０と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００５１】
流量制御弁１１０は、駆動部１１１と、前記のボディ１１２と、ベース１１３（台座）と、ダイヤフラムニードル（弁体）１１４とを主たる要素として構成されたものである。
駆動部１１１は、モータ１１５と、カップリング１１６と、スライダ１１７と、ストッパ１１８と、パッキン１１９と、ダイヤフラムカバー１２０と、スプリング（付勢手段）１２１、カバーフランジ１２２と、カバー１２３とを備えたものである。
【００５２】
モータ１１５は、例えば、ステッピングモータからなり、このモータ１１５の下面中央部には、下方に突出するとともにケーブル１２９を介して供給された電力により正逆回転させられる回転軸１１５ａが設けられている。回転軸１１５ａの一部には平坦な座面１１５ｂが形成されており、この座面１１５ｂには後述する六角穴付止メネジ１３０の先端面が当接するようになっている。
図５に示すように、カップリング１１６は、その中央部に回転軸１１５ａを受け入れる凹部１１６ａが形成されているとともに、その下端部から下方に向かって突出する凸部１１６ｂが形成された、断面視略Ｔ字状を有する円筒形の部材である。また、凸部１１６ｂの外表面には雄ネジ部１１６ｃが形成されており、後述するスライダ１１７の雌ネジ部１１７ａと螺合するようになっている。
【００５３】
カップリング１１６の凹部１１６ａを形成する側壁には、六角穴付止メネジ１３０を受け入れる貫通穴１１６ｄが設けられており、この貫通穴１１６ｄの表面には、六角穴付止メネジ１３０の表面に形成された雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成されている。そして、六角穴付止メネジ１３０の雄ネジ部が貫通穴１１６ｄの雌ネジ部と螺合するとともに、六角穴付止メネジ１３０の先端面が回転軸１１５ａの座面１１５ｂと当接するように、六角穴付止メネジ１３０が貫通穴１１６ｄにねじ込まれることにより、カップリング１１６がモータ１１５の回転軸１１５ａに固定されるようになっている。
【００５４】
スライダ１１７は、モータ１１５の下端面から下方に延びるモータシャフト１３１に沿って昇降するもので、その両端部（図において左右の端部）１１７ｂには、モータシャフト１３１の外周面と接する内周面を有する二股部（図示せず）が設けられている。
スライダ１１７の上側中央部には、カップリング１１６の凸部１１６ｂを受け入れる第１の凹部１１７ｃが形成されているとともに、その表面には、凸部１６ｂの雄ネジ部１１６ｃと螺合する雌ネジ部１１７ａが形成されている。また、この雌ネジ部１１７ａの半径方向外側には、周方向にわたって平面視輪状の凹溝１１７ｄが設けられており、スプリング１２１の一端面（図において下側の端面）が収容されるようになっている。
【００５５】
一方、スライダ１１７の下側中央部には、ストッパ１１８の凸部１１８ａを受け入れる第２の凹部１１７ｅが形成されているとともに、その表面には、凸部１１８ａの雄ネジ部１１８ｂと螺合する雌ネジ部１１７ｆが形成されている。
このように構成されたスライダ１１７は、モータ１１５の回転軸１１５ａとともに回転するカップリング１１６により、モータシャフト１３１に沿って昇降するようになっている。
なお、モータシャフト１３１は、ネジ１３２を介してカバーフランジ１２２に固定されている。
【００５６】
ストッパ１１８は、その中央部にダイヤフラムニードル１１４の中央部を受け入れる凹部１１８ｃが形成されているとともに、その上端部から上方に向かって突出する凸部１１８ａが形成された、断面視略Ｔ字状を有する円筒形の部材である。また、凸部１１８ａの外表面には雄ネジ部１１８ｂが形成されており、スライダ１１７の雌ネジ部１１７ｆと螺合するようになっている。
すなわち、ストッパ１１８は、その凸部１１８ａがスライダ１１７の第２の凹部１１７ｅにねじ込まれることによりスライダ１１７に固定され、スライダ１１７とともに昇降するようになっている。
なお、ストッパ１１８の凸部１１８ａをスライダ１１７の第２の凹部１１７ｅにねじ込む際にはパッキン１１９の内周端部がストッパ１１８とスライダ１１７との間に挟み込まれて固定されるようになっている。
【００５７】
パッキン１１９は、その中央部にストッパ１１８の凸部１１８ａが貫通する丸穴を有する平面視ドーナツ状の部材であり、例えば、フッ素ゴム（FKM）から作られたものである。このパッキン１１９は、その内周端部がストッパ１１８とスライダ１１７との間に挟み込まれるとともに、その外周端部がダイヤフラムカバー１２０とカバーフランジ１２２との間に挟み込まれることにより固定されている。
なお、これらダイヤフラムカバー１２０およびカバーフランジ１２２は、ナベ小ネジ１３３を介してボディ１１２およびベース１１３に固定されている（図４参照）。
【００５８】
ダイヤフラムカバー１２０は、その中央部にストッパ１１８の凹部１１８ｃを形成する側壁の外周面を案内する貫通穴１２０ａを有し、かつその上面中央部に窪み部１２０ｂを有するとともに、その上面と下面とを連通する連通路１２０ｃを有するものである。
また、ダイヤフラムカバー１２０の下面には、ダイヤフラムニードル１１４の外周端部に上方に向かって輪状に形成された凸部１１４ａを収容する凹溝１２０ｄが設けられている。
【００５９】
スプリング１２１は、モータ１１５の下端面に設けられたバネ受け１３４と、スライダ１１７の凹溝１１７ｄとの間に配置されるとともに、スライダ１１７を常に下方（カバーフランジ１２２の方）に付勢する圧縮コイルバネであり、これによりスライダ１１７の雌ネジ部１１７ａとカップリング１１６の雄ネジ部１１６ｃとのバックラッシュが低減される（あるいは消滅する）ようになっている。
【００６０】
カバーフランジ１２２は、その中央部にスライダ１１７の第１の凹部１１７ｃを形成する側壁の外周面を案内する貫通穴１２２ａを有するとともに、その下面とダイヤフラムカバー１２０の上面とでパッキン１１９の外周端部を挟み込むように構成されたものである。また、カバーフランジ１２２の下端部にはネジ１３２の頭部を収容する凹所１２２ｂが設けられている。
【００６１】
図４に示すように、カバー１２３は、ボディ１１２の上方に接して配置されるとともに、その内部に上述した駆動部１１を収容するものである。また、カバー１２３とケーブル１２９との間にはケーブルパッキン１３５が設けられており、かつカバー１２３とボディ１１２およびダイヤフラムカバー１２０との間にはＯリング１３６が設けられている。これらケーブルパッキン１３５およびＯリング１３６は、例えば、フッ素ゴム（FKM）から作られたものである。
【００６２】
ボディ１１２は、略直方体ブロック状に形成されたものであり、例えば、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）、PCTFE（ポリクロロトリフルオロエチレン）、PFA（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体）等のフッ素樹脂材料からなるものである。
また、ボディ１１２の一側面（図において左側の面）には流体入口部１４１が設けられており、流体入口部１４１の反対側に位置する他側面（図において右側の面）には流体出口部１４２が設けられている。
【００６３】
図４及び図５に示すように、ボディ１１２の上面には、その一側面側に、流体入口部１４１と連通するポート１４３が設けられており、他側面側には、流体出口部１４２と連通するポート１４４が設けられている。これらポート１４３，１４４は、ボディ１１２内に設けられた接続路１４５を介して接続されている。
【００６４】
ポート１４３は、ダイヤフラムニードル１１４が閉じている状態（図において実線で示す状態）でダイヤフラムニードル１１４のニードル部１１４ｂを受け入れるニードル収容部１４３ａと、同じくダイヤフラムニードル１１４が閉じている状態でダイヤフラムニードル１１４のダイヤフラム部１１４ｃの下面と接するダイヤフラム収容部１４３ｂとを有するものである。
【００６５】
ニードル収容部１４３ａは平面視円形を呈する凹所からなり、その底面は水平面を形成しているとともに、その中央部には流体入口部１４１と連通する流体入口１４１ａが形成されている。本実施形態では、流体入口部１４１とポート１４３とは、流体入口部１４１から流体入口１４１ａの直下まで略水平に延びる水平部と、水平部から略垂直上方に延びる垂直部とからなる第１流路１４１ｂによって接続されている。
また、ダイヤフラム収容部１４３ｂはニードル収容部１４３ａの半径方向外側で、かつニードル収容部１４３ａの底面よりも上方に形成されているとともに、半径方向内側から半径方向外側に向かって漸次その深さが浅くなるように形成された、平面視ドーナツ状を呈するすり鉢状の空間である。さらに、ダイヤフラム収容部１４３ｂには、接続路１４５と連通する流体出口１４３ｃが形成されている。
そして、ボディ１１２の上面には、ダイヤフラムニードル１１４の外周端部に下方に向かって輪状に形成された凸部１１４ｄを収容する凹溝１１２ａが設けられている。
【００６６】
ポート１４４は、ボディ１１２の上面に開口した凹部からなるものであって、その底面には、ボディ１１２の一側面側に、接続路１４５と連通する流体入口１４４ａが形成されており、他側面側には、流体出口部１４２と連通する流体出口１４２ａが形成されている。本実施形態では、ポート１４４と流体出口部１４２とは、流体出口１４２ａから略垂直下方に延びる垂直部と、垂直部の下端から流体出口部１４２まで略水平に延びる水平部とからなる第２流路１４２ｂによって接続されている。
ポート１４４は、内部に圧力センサ３のセンサ本体３ａを受け入れることで、センサ本体３ａとの間に流体流路１の一部を構成するものである。すなわち、本実施形態では、圧力センサ３は、ポート１４４とセンサ本体３ａとの間の領域における流体の圧力を測定する構成とされている。
【００６７】
ボディ１１２の上面には、ボート１４４に収納されたセンサ本体３ａを覆うセンサホルダ３ｂが取り付けられている。
センサホルダ３ｂは、下部がボディ１１２の上面のポート１４４の周縁部を気密、液密に覆う円盤形状をなしている。
ここで、センサ本体３ａは、その信号線がセンサホルダ３ｂを通じてセンサホルダ３ｂの上面側に引き出されて、制御部４につながるケーブル１２９ａと接続されている。
センサホルダ３ｂの上部には、センサ本体３ａの信号線とケーブル１２９ａとの接続部を覆う保護カバー３ｃが設けられている。
【００６８】
これらポート１４３，１４４を接続する接続路１４５は、ポート１４３の流体出口１４３ｃからボディ内部（下面側）に向うにつれて漸次ポート１４４側に向う第１傾斜流路１４５ａと、ポート１４４の流体入口１４４ａからボディ１１２の下面側に向うにつれて漸次ポート１４３側に向うとともに第１傾斜流路１４４の下端に接続される第２傾斜流路１４５ｂとを有している。
【００６９】
ボディ１１２の別の側面（図４において紙面奥側の面）には、図示しない排出口が設けられているとともに、ボディ１１２の別の側面側には、この排出口とダイヤフラムカバー１２０に形成された連通路１２０ｃと連通する排出路（図示せず）が設けられている。また、この排出路内にはダックビルが配置されている。このダックビルは、例えば、フッ素ゴム（FKM）から作られた、いわゆる逆止弁である。
ベース１１３は、ボディ１１２の下面に当接して配置される板状の部材であり、その下端部にはナベ小ネジ１３３の頭部を収容する凹所１１３ａが設けられている。
【００７０】
ベース１１３は、その上面１１３ａにボディ１１２が固定的に載置されるものであって、この上面１１３ａは、ボディ１１２の一側面側から他側面側に向うにつれて（すなわちボディ１１２内の流体流路の入口側から出口側に向うにつれて）漸次上方に向う傾斜面とされている。
【００７１】
本実施形態のように構成された流量制御システム１００によれば、流量制御弁１１０と圧力センサ３とが、同一のボディ１１２を共有する構成とされている。すなわち、この流量制御システム１００では、流量制御弁１１０と圧力センサ３とが一体化されているので、取り扱いが容易である。
【００７２】
また、これら流量制御弁１１０と圧力センサ３とは、ボディ１１２の上面側に設けられていて、ボディ１１２内に設けられた流体流路によって接続されている。
ボディ１１２内の流体流路において、流量制御弁１１０と圧力センサ３とを接続する領域（接続路１４５）は、ボディ１１２の一面に対して傾斜する第１傾斜流路１４５ａと第２傾斜流路１４５ｂとによって構成された、略Ｖ字形状をなしている。
すなわち、ボディ１１２内の流体流路において、流量制御弁１１０と圧力センサ３とを接続する領域は、ボディ１１２に対してその上面側から設けられた二つの傾斜穴によって構成されており、流体流路の形状が単純となり、流体流路内に流体の滞留が生じにくい。
また、このように、ボディ１１２内の流体流路において流量制御弁１１０と圧力センサ３とを接続する領域が、二つの傾斜穴を形成することによって作成されており、また穴の埋め戻しが不要であるので、ボディ１１２の加工が最小限で済み、製造が容易である。
【００７３】
また、この流量制御システム１００において、ベース１１３のボディ１１２が載置される上面は、流体流路の入口側から流体流路の出口側に向うにつれて漸次上方に向う傾斜面とされている。
これにより、このベース１１３に載置されるボディ１１２内の流体流路を構成する第１流路１４１ｂの水平部及び第２流路１４２ｂの水平部は、出口側の位置が入口側の位置よりも高くなり、第１傾斜流路１４５ａは、入口側と出口側との高低差が少なくなる。
このため、第１、第２流路１４１ｂ、１４２ｂの水平部内で発生した気泡、またはこれら水平部内に流入した気泡には、自身の浮力が流体流路の出口側に向けて作用するので、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなって、気泡が滞留しにくくなる。
【００７４】
また、ボディ１１２内の流体流路のうち、高い第１傾斜流路１４５ａでは、入口側と出口側との高低差が少なくなるので、流体流路内を流通する流体によって気泡が出口側に移動しやすくなって、流体流路内で気泡が滞留しにくくなる。
このため、流体流路内を流れる流体の流量がごくわずかな場合にも、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなり、流体流路内で気泡が滞留しにくくなる。
【００７５】
なお、ベース１１３の上面１１３ａの水平面に対する傾斜角度θは９０°以下の任意の角度とすることができ、この傾斜角度θを大きくするほど、気泡の排出効果が高くなる。
ここで、本実施形態のようにベース１１３の上面１１３ａを傾斜面とする代わりに、ボディ１１２内の流体流路の各部について、出口側が入口側よりも高くしたり、設計上出口側を入口側よりも下方に設定せざるを得ない領域について、出口側と入口側の高低差を最小にするように設計することで、同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、本実施形態のように構成された流量制御システム１００によれば、使用者が流量制御弁１１０のモータ１１５を操作して、モータ１１５の回転軸１１５ａを一方向（例えば、図４を上方から見て時計方向）に回転させていくと、この回転軸１１５ａとともにカップリング１１６も一方向に回転する。カップリング１１６が回転すると、カップリング１１６の雄ネジ部１１６ｃとスライダの雌ネジ部１１７ａとを介して連結されたスライダ１１７がモータシャフト１３１に沿って上方へ移動する（上昇する）。スライダ１１７が上昇すると、ストッパ１１８を介してスライダ１１７に連結されたダイヤフラムニードル１１４のニードル部１１４ｂおよびダイヤフラム部１１４ｃが、全開状態（図５において二点鎖線で示す状態）に向かって一緒に上昇する。ニードル部１１４ｂが上昇することにより、流体入口１４１ａとニードル部１１４ｂとの間に隙間ができ、バルブが開状態（オープン）となってポート１４３内に流体が流入してくるとともに、ポート１４３内を満たした流体が順次流体出口１４３ｃを通って流体出口部１４２の方へ流れ出すこととなる。
なお、流体の流量を減らしたい場合や、バルブ自体を閉じたい場合には、モータ１１５を操作して、モータ１１５の回転軸１１５ａを他方向（例えば、図４を上方から見て反時計方向）に回転させていけばよい。
【００７７】
このように構成された本実施形態による流量制御弁１１０によれば、スプリング１２１によりスライダ１１７に常に下向き（ダイヤフラムニードル１１４のニードル部１１４ｂが閉じる方向）の付勢力が加わるようになり、スライダ１１７の雌ネジ部１１７ａとカップリング１１６の雄ネジ部１１６ｃとのバックラッシュが低減される（あるいは消滅する）ようになっているので、流量にヒステリシスが出てしまうのを防止（あるいはなくす）ことができる。
図７（ａ）は、本実施形態による流量制御弁１１０を閉じた状態から回転軸１１５ａを開く方向に３回転させて全開状態とした後、回転軸１１５ａを閉じる方向に回転させていったときの流量を回転軸１１５ａの回転角度毎に測定したグラフであり、グラフ中の×印は閉じた状態から開いていくときの測定値、グラフ中の△印は開いた状態から閉じていくときの測定値を示している。
図７（ｂ）は、スライダ１１７に下向きの付勢力を与えるスプリング１２１を具備していない流量制御弁を閉じた状態から回転軸１１５ａを開く方向に３回転させて全開状態とした後、回転軸１１５ａを閉じる方向に回転させて、図７（ａ）と同様の測定を行った結果を示すグラフであり、グラフ中の＊印は閉じた状態から開いていくときの測定値、グラフ中の●印は開いた状態から閉じていくときの測定値を示している。
このように、スプリング１２１によりスライダ１１７に常に下向きの付勢力が加わるようにした流量制御弁１１０によれば、バルブの開閉による流量差、すなわち、流量のヒステリシスを大幅に低減あるいはほとんどなくすことができる。
【００７８】
また、流体出口１４３ｃがポート１４３の上方、すなわち、流体入口１４１ａよりも上方に設けられているので、ポート１４３内における気泡の発生を低減あるいはほとんどなくすことができる。
さらに、ダイヤフラムニードル１１４の外周端部には、上方に向かって凸部１１４ａが設けられ、下方に向かって凸部１１４ｄが設けられているとともに、これら凸部１１４ａ，１１４ｄがそれぞれ、ダイヤフラムカバー１２０の凹溝１２０ｄ、ボディ１１２の凹溝１１２ａにそれぞれ密着して収容されるようになっているので、ダイヤフラムニードル１１４の下方から上方への（液状）流体の流通を防止することができる。
【００７９】
さらにまた、スライダ１１７とストッパ１１８との間にその内周端部が挟み込まれ、かつダイヤフラムカバー１２０とカバーフランジ１２２との間にその外周端部が挟み込まれる、パッキン１１９が設けられているので、パッキン１１９の一面側（図において下側）と他面側（図において上側）、すなわち、ダイヤフラムニードル１１４側とモータ１１５側とを完全分離することができて、モータ１１５が納められている空間内に、気化した（液状あるいはガス状）流体（例えば、フッ酸などの薬液）が浸入することを確実に防止することができる。
【００８０】
さらにまた、ボディ１１２には、流量制御弁１１０の外側と連通する連通路１２０ｃが設けられているため、パッキン１１９の一面側に溜まってしまったガス状流体（フッ酸、塩酸、硝酸などの薬液が気化したガス）を速やかに外部へ排出することができ、ダイヤフラムニードル１１４の動きを妨げるのを防止することができる。また、連通路１２０ｃが呼吸口となり、ダイヤフラムニードル１１４の動きを、スムーズにすることができる。
【００８１】
［第３実施形態］
本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図６を用いて説明する。
本実施形態における流量制御システムは、第２実施形態に示した流量制御システム１００において、流量制御弁１１０の代わりに、流量制御弁１５０を用いたことを主たる特徴とするものである。流量制御弁１５０は、スプリング１２１の代わりにスプリング５１が設けられているという点で前述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００８２】
本実施形態におけるスプリング５１は、スライダ１１７とカバーフランジ１２２との間に設けられた圧縮コイルバネであり、スライダ１１７を常に上方（モータ１１５の方）に付勢するものである。これによりスライダ１１７の雌ネジ部１１７ａとカップリング１１６の雄ネジ部１１６ｃとのバックラッシュが低減される（あるいは消滅する）ようになっている。
【００８３】
このように構成された本実施形態による流量制御弁１５０によれば、ポート１４３内を通過する流体がダイヤフラムニードル１１４に及ぼす力の方向と、スプリング５１がスライダ１１７を付勢する方向とが一致するため、流体の圧力差による雌ネジ部１１７ａと雄ネジ部１１６ｃとのバックラッシュの変動を略なくすことができるので、バルブの開閉による流量差、すなわち、流量のヒステリシスを略なくすことができる。
その他の効果については前述した第２実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００８４】
なお、上述した第２、第３実施形態では、カップリング１１６を介して回転軸１１５ａとスライダ１１７とを連結するようにしているが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、回転軸１１５ａの外表面に直接雄ネジ部を設けるようにして、カップリング１１６をなくすようにすることもできる。
これによりモータ１１５とスライダ１１７との間の距離を短くすることができて、流量制御弁１１０，１５０の長手方向長さ（縦方向の長さ）を短くすることができ、バルブの小型化を図ることができる。
【００８５】
［第４実施形態］
以下、本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図８及び図９を参照しながら説明する。
本実施形態に示す流量制御システムは、第３実施形態に示した流量制御システムにおいて、流量制御弁１５０の代わりに、流量制御弁１６０を用いたことを主たる特徴とするものである。流量制御弁１６０は、第３実施形態に示す流量制御弁１５０において、ボディ１１２に対するモータ１１５の取付構造を変更したことを主たる特徴とするものである。以下、第３実施形態に示す流量制御弁１５０と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
本実施形態に示す流量制御弁１６０では、モータ１１５をボディ１１２に固定する固定部材として、ダイヤフラムカバー１２０、カバーフランジ１２２、及びモータシャフト１３１の代わりに、これらの一部構成を変更した、ダイヤフラムカバー１７０、カバーフランジ１７２、及びハウジング１８１が用いられている。
【００８６】
本実施形態では、モータ１１５の下端には、回転軸１１５ａと同軸にして下面１１５ｃから下方に突出する円柱部１６２が設けられており、円柱部１６２の外周面が第１位置決め基準面１６３とされている。
また、モータ１１５の下面１１５ｃは、回転軸１１５ａと略直交する平面とされている。
ハウジング１８１は、内部にモータ１１５の回転軸１１５ａが挿通されて内部でのスライダ１１７の上下変位を許容する略円筒形状の部材である。
【００８７】
ハウジング１８１には、上端に、モータ１１５の円柱部１６２が挿入される内フランジ１８２が設けられており、下端には、下端面から下方に向けて突出する円環状の突条１８３が設けられている。本実施形態では、内フランジ１８２及び突条１８３は、ハウジング１８１の軸線と同軸とされている。
内フランジ１８２の内周面は、その内径がモータ１１５の円柱部１６２の外径とほぼ同径の円筒内面形状とされており、この内周面が、モータ１１５の第１位置決め基準面１６３を受けてモータ１１５を内フランジ１８２の軸線と同軸となるように位置決めする第１位置決め面１８６とされている。
また、突条１８３の内周面は、第１位置決め面１８６と同軸の円筒内面形状をなす第２位置決め基準面１８７とされている。
【００８８】
カバーフランジ１７２には、その上面に、上方に突出する円柱部１７３が貫通穴１２２ａと同軸にして設けられており、下面には、下方に突出する円環状の突条１７４が設けられている。
円柱部１７３は、ハウジング１８１の突条１８３の内周側に挿入されるものであって、その外周面は、ハウジング１８１の突条１８３の内径とほぼ同径の円筒面をなしており、この外周面が、ハウジング１８１の第２位置決め基準面１８７を受けてハウジング１８１を貫通穴１２２ａと同軸となるように位置決めする円筒形状の第２位置決め面１７５とされている。
ここで、カバーフランジ１７２の上面において、円柱部１７３の外周側に位置する円環状部は、貫通穴１２２ａと略直交する平面とされている。
また、突条１７４の内周面は、第２位置決め面１７５と同軸の円筒内面形状をなす第３位置決め基準面１７６とされており、突条１７４の先端面（下端面）は、貫通穴１２２ａと略直交する平面とされている。
【００８９】
ダイヤフラムカバー１７０には、その上面に、上方に突出する円柱部１７７が貫通穴１２０ａと同軸にして設けられている。
円柱部１７７は、カバーフランジ１７２の突条１７４の内周側に挿入されるものであって、その外周面は、カバーフランジ１７２の突条１７４の内径とほぼ同径の円筒面をなしており、この外周面が、カバーフランジ１７２の第３位置決め基準面１７６を受けてカバーフランジ１７２を貫通穴１２０ａと同軸となるように位置決めする第３位置決め面１７９とされている。
【００９０】
ここで、ダイヤフラムカバー１７０の上面において、円柱部１７７の外周側に位置する円環状部は、貫通穴１２０ａと略直交する平面とされている。
なお、ダイヤフラムカバー１７０の外周面は、ボディ１１２に装着されるカバー１２３の内面によって受けられて、貫通穴１２０ａがダイヤフラムニードル１１４と同軸になるように位置決めされている。
【００９１】
また、カバーフランジ１７２の上面には、モータ１１５の回転軸１１５ａの軸線に略平行にしてガイドピン１８４が設置されており、スライダ１１７は、二股部の内周面が、モータシャフト１３１の外周面の代わりに、ガイドピン１８４の外周面に接するようになっていて、これによって回転軸１１５ａとスライダ１１７との供回りが防止されている。
このガイドピン１８４の上端には、スライダ１１７の上面に張り出して、スライダ１１７の上面を受けるストッパ１８５が設けられている。
ストッパ１８５は、モータ１１５の回転軸１１５ａを回転させてスライダ１１７を上昇させた際に、スライダ１１７がカップリング１１６の凸部１１６ｂの付け根に当接する前にスライダ１１７を受けて、それ以上のスライダ１１７の上昇を規制するものである。
【００９２】
このように構成された流量制御弁１６０では、ボディ１１２に対するモータ１１５の組付けの際に、モータ１１５の円柱部１６２をハウジング１８１の内フランジ１８２に挿入することで、モータ１１５の第１位置決め基準面１６３がハウジング１８１の第１位置決め面１８６によって受けられて、モータ１１５の回転軸１１５ａが、ハウジング１８１の内フランジ１８２の軸線及び突条１８３と同軸となる。
この状態で、ハウジング１８１の突条１８３の内周側に、カバーフランジ１７２の円柱部１７３を挿入することで、ハウジング１８１の第２位置決め基準面１８７がカバーフランジ１７２の第２位置決め面１７５によって受けられて、ハウジング１８１の突条１８３がカバーフランジ１７２の円柱部１７３、突条１７４、及び貫通穴１２２ａと同軸となる。すなわち、モータ１１５の回転軸１１５ａが、カバーフランジ１７２の円柱部１７３、突条１７４、及び貫通穴１２２ａと同軸となる。
【００９３】
この状態で、カバーフランジ１７２の突条１７４の内周側に、ダイヤフラムカバー１７０の円柱部１７７を挿入することで、カバーフランジ１７２の第３位置決め基準面１７６がダイヤフラムカバー１７０の第３位置決め面１７９によって受けられて、カバーフランジ１７２の突条１７４がダイヤフラムカバー１７０の円柱部１７７及び貫通穴１２０ａと同軸となる。すなわち、モータ１１５の回転軸１１５ａが、ダイヤフラムカバー１７０の円柱部１７７及び貫通穴１２０ａと同軸となる。
ダイヤフラムカバー１７０は、ボディ１１２に対して、貫通穴１２０ａがダイヤフラムニードル１１４と同軸になるように位置決めされるので、モータ１１５の回転軸１１５ａも、ダイヤフラムニードル１１４と同軸となる。
【００９４】
このように、本実施形態に示す流量制御弁１６０では、モータ１１５、ハウジング１８１、カバーフランジ１７２、及びダイヤフラムカバー１７０が、それぞれいわゆるインローによって結合されるので、これらの部材を接続するだけで、ボディ１１２に対するモータ１１５の位置と向きとの双方について位置決めされて、ダイヤフラムニードル１１４の駆動に適した状態となるので、ボディ１１２に対するモータ１１５の位置調整作業及び向きの調整作業が不要となる。
このため、この流量制御弁１６０は、製造時やメンテナンス時において組立作業者の技術レベルによらずに高精度な組み付けを容易かつ迅速に行うことができるので、生産性、作業性に優れるとともに、製品ごと、またはメンテナンス作業ごとの組立精度のばらつきを低減して、流量制御弁としての性能を高水準に保つことができる。
【００９５】
ここで、上記の各位置決め基準面は、上記のような筒状面や筒状内面に限らず、一つ以上の曲面、もしくは、少なくとも一つの面が他の面とは異なる方向に向けられた複数の平面によって構成することができる。位置決め基準面が曲面である場合には、対応する位置決め面はこの曲面と同じ曲率でかつ曲率の向きが逆向きとなる曲面によって構成される。
モータや固定部材に設けられた位置決め基準面が複数の平面である場合には、これに結合される部材の位置決め面も各位置決め基準面に対応する複数の平面によって構成される。
【００９６】
また、この流量制御弁１６０では、スライダ１１７の供回りを防止するガイドピン１８４にストッパ１８５が設けられているので、スライダ１１７を上昇させる際にスライダ１１７とカップリング１１６の凸部１１６ｂの付け根との干渉が防止されて、これらの噛み込み等の問題が確実に防止され、常に良好な動作を行うことができる。
なお、本実施形態の特徴的な構成は、第３実施形態に示した流量制御弁１５０に限らず、第２実施形態に示した流量制御弁１１０に適用することができる。
【００９７】
［第５実施形態］
以下、本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図１０を参照しながら説明する。
本実施形態に示す流量制御システムは、第４実施形態に示した流量制御システムにおいて、流量制御弁１６０の代わりに、流量制御弁１９０を用いたことを主たる特徴とするものである。
流量制御弁１９０は、第４実施形態に示す流量制御弁１６０において、モータ１１５のモータ本体１５ｄ外部に、回転軸１１５ａに加わるスラスト荷重を受けるスラスト軸受１９１を設けたことを主たる特徴とするものである。以下、第４実施形態に示す流量制御弁１５０と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００９８】
本実施形態では、モータ１１５の円柱部１６２の下面とカップリング１１６の上面との間にスラスト軸受１９１を設けている。
このように構成される流量制御弁１９０では、ダイヤフラムニードル１１４が流体の圧力を受けた際に、本来はダイヤフラムニードル１１４、スライダ１１７、及びカップリング１１６を介して回転軸１１５ａに伝達されるはずのスラスト荷重が、モータ本体１５ｄ外部に設けられたスラスト軸受１９１によって受けられて、モータ本体１５ｄに逃がされるので、モータ１１５内の回転軸１１５ａの支持構造に加わる負担が軽減され、長期にわたってモータ１１５の性能を維持することができる。
なお、本実施形態の特徴的な構成は、第４実施形態に示した流量制御弁１６０に限らず、第２実施形態に示した流量制御弁１１０や第３実施形態に示した流量制御弁１５０に適用することができる。
【００９９】
［第６実施形態］
以下、本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
本実施形態に示す流量制御システムは、第２、第３、第４、第５実施形態のいずれかに示した流量制御システムにおいて、流量制御弁として、流量制御弁２０１を用いたことを主たる特徴とするものである。
流量制御弁２０１は、第２、第３、第４、第５実施形態のいずれかに示す流量制御弁において、モータ１１５をステッピングモータとするとともに、モータ１１５の動作を制御する制御装置２０２を設けたことを主たる特徴とするものである。
制御装置２０２は、ダイヤフラムニードル１１４の位置校正にあたって、モータ１１５の回転軸１１５ａを、ダイヤフラムニードル１１４がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度回転させるだけのパルス数のパルス信号をモータ１１５に入力し、回転軸１１５ａが停止した位置でダイヤフラムニードル１１４が可動範囲の前記他端に位置していると判定して、以降は可動範囲内でダイヤフラムニードル１１４の位置制御を行う構成とされている。
【０１００】
具体的には、制御装置２０２は、ダイヤフラムニードル１１４の位置校正にあたって、ダイヤフラムニードル１１４がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度（この角度は流量制御弁２０１の設計情報から得られる）だけモータ１１５の回転軸１１５ａを回転させるよう、所定パルス数のパルス信号をモータ１１５に入力する。
本実施形態では、図１２に示すように、制御装置２０２は、ダイヤフラムニードル１１４の位置校正にあたって、回転軸１１５ａをダイヤフラムニードル１１４が可動範囲のうちの開放側（図４、図５、図６、図８及び図１０における上方）に向けて移動する向きに回転させて、ダイヤフラムニードル１１４を全開位置まで移動させる。
【０１０１】
これにより、回転軸１１５ａの回転が終了した時点では、ダイヤフラムニードル１１４は、位置校正作業の開始時点における位置（初期位置）によらず、可動範囲の他端に位置することになる。なお、ダイヤフラムニードル１１４の位置校正開始時点でダイヤフラムニードル１１４が可動範囲の一端以外に位置している場合には、回転軸１１５ａがモータ１１５に入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度だけ回転する前に、ダイヤフラムニードル１１４が可動範囲の他端に到着してそれ以上移動できなくなるので、以降は残りのパルス数によらず、回転軸１１５ａが回転しない。
【０１０２】
このようにダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の他端に位置させた以降は、制御装置２０２は、ダイヤフラムニードル１１４が可動範囲の他端に位置していると判断して、可動範囲内でダイヤフラムニードル１１４の位置制御が行われる。
本実施形態では、制御装置２０２は、回転軸１１５ａが停止したのちに、ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の一端（全閉位置）まで移動させるだけのパルス数のパルス信号をモータ１１５に入力し、回転軸１１５ａが停止した位置を、ダイヤフラムニードル１１４の位置制御の原点とし、以降はダイヤフラムニードル１１４を予め設定した動作範囲内に移動させて、必要な制御を行う。
【０１０３】
ダイヤフラムニードル１１４が可動範囲内にある場合には、モータ１１５に入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度で回転軸が回転するので、パルス信号のパルス数とダイヤフラムニードル１１４の位置との間に一定の関係が成立する。
これにより、本実施形態の流量制御弁２０１では、一旦ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の他端に位置させたのちは、以降にモータ１１５に入力したパルス信号のパルス数に基づいてダイヤフラムニードル１１４の位置を特定することが可能となり、ロータリーエンコーダを用いずに、ダイヤフラムニードル１１４の位置を正確に把握することができる。
【０１０４】
さらに、本実施形態では、ダイヤフラムニードル１１４の位置校正にあたって、ダイヤフラムニードル１１４が、可動範囲のうちの開放側、すなわち流量制御弁２０１のニードル収容部１４３ａとの干渉を避ける方向に向けて移動させられるので、ダイヤフラムニードル１１４の位置校正を繰り返しても、ダイヤフラムニードル１１４及びボディ１１２に損耗が生じにくい。
【０１０５】
ここで、本実施形態に示す技術を、第２または第３実施形態に示す流量制御弁に適用した場合には、制御装置２０２を、少なくともダイヤフラムニードル１１４がその可動範囲の端部近傍で端部に向って移動する場合にはモータ１１５の回転軸１１５ａを第１駆動トルクで回転させ、ダイヤフラムニードル１１４が可動範囲の端部から離間する場合には、モータ１１５の回転軸１１５ａを第１駆動トルクよりも大きい第２駆動トルクで回転させる構成としてもよい。
【０１０６】
この場合には、ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の端部から離間させるにあたって、モータ１１５の動作を制御する制御装置２０２が、ダイヤフラムニードル１１４をその可動範囲の端部まで移動させる際の駆動トルク（第１駆動トルク）よりも大きい第２駆動トルクでモータ１１５を動作させる。
これにより、この流量制御弁では、ダイヤフラムニードル１１４が可動範囲の端部まで移動した際にネジ部の噛み込みが生じたとしても、この噛み込みを容易に解消することができる。
【０１０７】
モータ１１５の駆動力は、モータ１１５に供給される駆動電流に比例する。
そこで、制御装置２０２を、ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータ１１５の駆動電流の出力制限値を第１制限値Ｖ１に設定し、ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の端部から離間させる際には出力制限値を第１制限値Ｖ１よりも大きい第２制限値Ｖ２に設定する構成とすることで、上記の制御を実現することができる。
【０１０８】
また、モータ１１５は、回転軸１１５ａの回転が低速であるほど回転軸１１５ａを駆動するトルクが増大する。
そこで、制御装置２０２を、ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータ１１５の回転軸１１５ａを第１回転速度Ｒ１で回転させ、ダイヤフラムニードル１１４を可動範囲の端部から離間させる際には第１回転速度Ｒ１よりも低速の第２回転速度Ｒ２で回転させる構成とすることで、上記の制御を実現することができる。
【０１０９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係る流量計の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る流量計の実験装置を示す構成図である。
【図３】図２の実験装置で得られた事件結果のグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る流量制御システムを示す縦断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る流量制御システムの流量制御弁を示す図であって、図５と同様の図である。
【図７】モータの回転軸の回転角度と流量との関係を示すグラフであって、（ａ）は図４および図５に示す流量制御弁を用いて測定した測定結果、（ｂ）は従来の流量制御弁を用いて測定した測定結果である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかる流量制御システムの流量制御弁を示す縦断面図である。
【図９】図７の一部拡大図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る流量制御システムの流量制御弁を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る流量制御システムの流量制御弁を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す流量制御弁の動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１    流体流路
１ａ    端部
２    流量制御弁
３    圧力センサ（圧力検出手段）
４    圧力検出制御部（圧力／流量変換手段）
５    流量測定管路部
１０    流量計
１００    流量制御システム
１１０    流量制御弁
１１２    ボディ
１１３    ベース（台座）
１１４    ダイヤフラムニードル（弁体）
１１５    モータ
１１５ａ  回転軸
１１５ｄ  モータ本体
１１６ｃ  雄ネジ部
１１７ａ  雌ネジ部
１１９    パッキン
１２１    スプリング（付勢手段）
１２３    カバー
１４１    流体入口
１４２    流体出口
１４５ａ  第１傾斜流路
１４５ｂ  第２傾斜流路
１５０    流量制御弁
１５１    スプリング（付勢手段）
１６０    流量制御弁
１６３    第一位置決め基準面
１７０    ダイヤフラムカバー（固定部材）
１７２    カバーフランジ（固定部材）
１７５    第二位置決め面
１７６    第三位置決め基準面
１７９    第三位置決め面
１８０    ハウジング（固定部材）
１８６    第一位置決め面
１８７    第二位置決め基準面
１９０    流量制御弁
１９１    スラスト軸受
２０１    流量制御弁
２０２    制御装置
【図１】
2006078466.tif 000003
【図２】
2006078466.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006078466.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006078466.tif 000010
【図９】
2006078466.tif 000011
【図１０】
2006078466.tif 000012
【図１１】
2006078466.tif 000013
【図１２】
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