(57)【要約】【課題】各ラインの流体を任意の比率で混合させ、脈動した流体も流量制御することができ、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易である流体混合装置の提供。【解決手段】２つの供給ラインがそれぞれ第一、第二流体制御弁と、各ラインの実流量を計測し信号を出力する各流量計測器と、各流体制御弁を制御するための指令信号を出力する各制御部とを具備し、２つの供給ラインに流れる各々の流体を任意の比率で混合させる。第一流体制御弁は制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御し、第２流体制御弁は流路の開口面積を変化させて流体の流量を制御する。例えば、半導体製造用の洗浄液を得るためにフッ化水素酸または塩酸が１に対して純水が１０〜２００の比率で混合される。【選択図】図１
2007175691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの供給ライン（１、２）に流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、
前記供給ライン（１、２）の少なくとも一つが、
制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する第一流体制御弁（４）と、
流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器（３）と、
該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、第一流体制御弁（４）の開口面積を制御するための指令信号を、第一流体制御弁（４）または第一流体制御弁（４）を操作する機器へ出力する制御部（５）とをそれぞれ具備し、
且つ前記供給ライン（１、２）の少なくとも一つが、
流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁（１０）と、
流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器（９）と、
該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、第二流体制御弁（１０）の開口面積を制御するための指令信号を、第二流体制御弁（１０）または第二流体制御弁（１０）を操作する機器へ出力する制御部（１１）とをそれぞれ具備することを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
各々の前記供給ライン（１、２）が、流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁（１８、２２）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記第二流体制御弁（１０）を有する供給ライン（２）が、流体の圧力変動を減衰させる圧力調整弁（３５）をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記第一流体制御弁（３）を有する供給ライン（１）が、開口面積が調節可能な絞り弁（３２）をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項５】
各々の前記供給ライン（１、２）の最下流側に、該供給ライン（１、２）の合流部（１５）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記合流部（１５）直前の該供給ライン（１、２）に、開閉弁（４０、４１）がそれぞれ配置されてなることを特徴とする請求項５記載の流体混合装置。
【請求項７】
前記合流部（１５）が、該供給ライン（１、２）を一つの流路に合流させるマニホールド弁（４２）であることを特徴とする請求項５記載の流体混合装置。
【請求項８】
各々の前記供給ライン（１、２）の中の任意の一つの供給ラインの最上流側に接続される開閉弁（５３５ａ）が設けられた主ラインと、
他の供給ラインの最上流側に接続される開閉弁（５３６ａ）が設けられた少なくとも一つの他のラインとを具備し、
主ラインの開閉弁（５３５ａ）の上流側と他のラインの開閉弁（５３６ａ）の下流側とが開閉弁（５３７ａ）を介して連通されてなるフラッシング装置（４３）を具備してなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項９】
前記各種弁および前記流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１０】
前記各種弁および前記流量計測器が、一つのベースブロックに配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１１】
前記各種弁および前記流量計測器が、一つのケーシング内に収納配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１２】
前記第一流体制御弁（４）が、
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙（２０９）と第二の空隙（２０９）に連通する入口流路（２１１）と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙（２０９）の径よりも大きい径を持つ第一の空隙（２１０）と第一の空隙（２１０）に連通する出口流路（２１２）と第一の空隙（２１０）と第二の空隙（２０９）とを連通し第一の空隙（２１０）の径よりも小さい径を有する連通孔（２１３）とを有し、第二の空隙（２０９）の上面が弁座（２１４）とされた本体（２０１）と、
側面あるいは上面に設けられた給気孔（２１７）と排出孔（２１８）とに連通した円筒状の空隙（２１５）を内部に有し、下端内周面に段差部（２１６）が設けられたボンネット（２０２）と、
ボンネット（２０２）の段差部（２１６）に嵌挿され中央部に貫通孔（２１９）を有するバネ受け（２０３）と、下端部にバネ受け（２０３）の貫通孔（２１９）より小径の第一接合部（２２４）を有し上部に鍔部（２２２）が設けられボンネット（２０２）の空隙（２１５）内部に上下動可能に嵌挿されたピストン（２０４）と、
ピストン（２０４）の鍔部（２２２）下端面とバネ受け（２０３）の上端面で挟持支承されているバネ（２０５）と、
周縁部が本体（２０１）とバネ受け（２０３）との間で挟持固定され、本体（２０１）の第一の空隙（２１０）に蓋する形で第一の弁室（２３１）を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム（２２７）と、上面中央にピストン（２０４）の第一接合部（２２４）にバネ受け（２０３）の貫通孔（２１９）を貫通して接合固定される第二接合部（２２９）と、下面中央に本体（２０１）の連通孔（２１３）と貫通して設けられた第三接合部（２３０）とを有する第一弁機構体（２０６）と、
本体の第二の空隙（２０９）内部に位置し本体の連通孔（２１３）より大径に設けられた弁体（２３２）と、弁体（２３２）上端面に突出して設けられ第一弁機構体（２０６）の第三接合部（２３０）と接合固定される第四接合部（２３４）と、弁体（２３２）下端面より突出して設けられたロッド（２３５）と、ロッド（２３５）下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム（２３７）とを有する第二弁機構体（２０７）と、
本体（２０１）の下方に位置し第二弁機構体（２０７）の第二ダイヤフラム（２３７）周縁部を本体（２０１）との間で挟持固定する突出部（２３９）を上部中央に有し、突出部（２３９）の上端部に切欠凹部（２４０）が設けられると共に切欠凹部（２４０）に連通する呼吸孔（２４１）が設けられているベースプレート（２０８）とを具備し、ピストン（２０４）の上下動に伴って第二弁機構体（２０７）の弁体（２３２）と本体（２０１）の弁座（２１４）とによって形成される流体制御部（２４２）の開口面積が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１３】
前記第一流体制御弁（４）が、
流体の入口流路（１４５）、出口流路（１５２）及び、入口流路（１４５）と出口流路（１５２）が連通するチャンバ（１２７）から形成された本体部（１２１）と、弁体（１６５）と第一ダイヤフラム部（１３７）を有する弁部材（１３６）と、弁部材（１３６）の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部（１３７）より有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部（１３８）及び第三ダイヤフラム部（１３９）を有し、弁部材（１３６）及び各ダイヤフラム部（１３７、１３８、１３９）が各ダイヤフラム部（１３７、１３８、１３９）の外周部が本体部（１２１）に固定されることによりチャンバ（１２７）内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部（１３７、１３８、１３９）によってチャンバ（１２７）を第一加圧室（１２８）、第二弁室（１２９）、第一弁室（１３０）、及び第二加圧室（１３１）に区分し、第一加圧室（１２８）は第二ダイヤフラム部（１３８）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（１３０）は入口流路（１４５）と連通しており、第二弁室（１２９）は、弁部材（１３６）の弁体（１６５）に対応する弁座（１５０）を有し、また弁座（１５０）に対して第一ダイヤフラム部（１３７）側に位置し第一ダイヤフラム部（１３７）に設けられた連通孔（１６２）にて第一弁室（１３０）と連通している下部第二弁室（１３２）と、第二ダイヤフラム部（１３８）側に位置し出口流路（１５２）と連通して設けられた上部第二弁室（１３３）とに分かれて形成され、弁部材（１３６）の上下動により弁体（１６５）と弁座（１５０）との間の開口面積が変化して下部第二弁室（１３４）の流体圧力が制御される流体制御部（１６８）を有し、第二加圧室（１３１）は、第三ダイヤフラム部（１３９）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乃至請求項１１のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１４】
前記第二流体制御弁（１０）が、
上部に弁室（３１０）と、弁室（３１０）に各々が連通している入口流路（３１１）および出口流路（３１２）とを有し、弁室（３１０）底部中央に入口流路（３１１）が連通している開口部（３１３）が設けられた本体（３０１）と、底部中央に貫通孔（３１５）と、側面に呼吸口（３１６）が設けられ、本体（３０１）と第一ダイヤフラム（３０４）を挟持固定しているシリンダー（３０２）および上部に作動流体連通口（３１７）が設けられ、シリンダー（３０２）と第二ダイヤフラム（３０６）の周縁部を挟持固定しているボンネット（３０３）が一体的に固定されており、第一ダイヤフラム（３１５）は肩部（３１９）と、肩部（３１９）の上に位置し後記ロッド（３０７）の下部に嵌合固定される取り付け部（３２０）、肩部（３１９）の下に位置し後記弁体（３０５）が固定される接合部（３３２）、肩部（３１９）から径方向に延出した薄膜部（３２１）、薄膜部（３２１）に続く厚肉部（３２２）および厚肉部（３２２）の周縁部に設けられたシール部（３２３）が一体的に形成され、接合部（３３２）には弁室（３１０）の開口部（３１３）に後記ロッド（３０７）の上下動に伴って出入りする弁体（３０５）が固定されており、一方、第二ダイヤフラム（３０６）は中央穴（３２４）を有し、その周辺の厚肉部（３２５）と、厚肉部（３２５）から径方向に延出した薄膜部（３２６）および薄膜部（３２６）の周縁部に設けられたシール部（３２７）が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム（３０４）の取り付け部（３２０）が固定されているロッド（３０７）の上部に位置する肩部（３２９）にダイヤフラム押え（３０８）により中央穴（３２４）を貫通して挟持固定されており、また、ロッド（３０７）は、その下方部がシリンダー（３０２）底部の貫通孔（３１５）内に遊嵌状態に配置され、かつ、シリンダー（３０２）の段差部（３３５）とロッド（３０７）の肩部（３２９）下面との間に径方向への移動が防止された状態で嵌合されたスプリング（３０９）で支承されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１５】
前記第二流体制御弁（１０）が、
上部ボンネット（３５８）と下部ボンネット（３５７）に内包されたモータ部（３５９）とを有する電気式駆動部（３４４）と、モータ部（３５９）の軸に連結されたステム（３６５）により上下動される弁体（３４３）を有するダイヤフラム（３４２）と、ダイヤフラム（３４２）によって電気式駆動部（３４４）から隔離された弁室（３４５）に各々連通する入口流路（３４６）及び出口流路（３４７）を有する本体（３４１）とを具備する流量制御部からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１６】
前記第二流体制御弁（１０）が、
弾性体からなる管体（４０１）と、内部シリンダー部（４０８）を有し上部にシリンダー蓋（４０９）が一体的に設けられたシリンダー本体（４０２）と、シリンダー部（４０８）内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体（４０２）下面中央に設けられた貫通孔（４１０）を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部（４１６）を有するピストン（４０３）と、ピストン（４０３）の連結部（４１６）の下端部に固定されシリンダー本体（４０２）の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット（４１１）内に収納される挟圧子（４０４）と、シリンダー本体（４０２）の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体（４０１）を受容する第１の溝（４１８）と第１の溝（４１８）の両端部にさらに連結体受け（４０６）を受容する第２の溝（４１９）が第１の溝（４１８）よりも深く設けられた本体（４０５）と、一端に本体（４０５）の第２の溝（４１９）と嵌合する嵌合部（４２１）を有し他端内部に連結体（４０７）受口（４２３）を有しさらに管体（４０１）を受容する貫通孔（４２６）を有する一対の連結体受け（４０６）と、シリンダー本体（４０２）周側面に設けられ、シリンダー部（４０８）底面及び内周面とピストン（４０３）下端面とで囲まれて形成された第一空間部（４１２）と、シリンダー蓋（４０９）下端面とシリンダー部（４０８）内周面とピストン（４０３）上面とで囲まれた第二空間部（４１３）とにそれぞれ連通される一対のエアー口（４１４、４１５）を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１７】
前記第二流体制御弁（１０）が、
上部ボンネット（４５１）と下部ボンネット（４５０）に内包されたモータ部（４５２）とを有する電気式駆動部（４４１）と、モータ部（４５２）の軸に連結されたステム（４６０）により上下動される挟圧子（４４９）と、弾性体からなる管体（４４３）と、下部ボンネット（４５０）の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体（４４３）を受容する溝（４４５）とを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１８】
前記圧力調整弁（３５）が、請求項１２記載の第一流体制御弁（４）と同じ構成であることを特徴とする請求項３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項１９】
前記圧力調整弁（３５）が、
内部に第一弁室（４７９）、第一弁室（４７９）の上部に設けられた段差部（４８２）及び第一弁室（４７９）と連通する入口流路（４７２）を有する本体（４７３）と、第二弁室（４８３）とそれに連通する出口流路（４７１）とを有し本体（４７３）上部に接合される蓋体（４７４）と、周縁部が第一弁室（４７９）の上部周縁部に接合された第一ダイヤフラム（４７５）と、周縁部が本体（４７３）と蓋体（４７４）とによって挟持された第二ダイヤフラム（４７６）と、第一及び第二ダイヤフラム（４７５、４７６）の中央に設けられた両環状接合部（４８５、４８８）に接合され軸方向に移動自在となっているスリーブ（４８７）と、第一弁室（４７９）の底部に固定されスリーブ（４８７）の下端との間に流体制御部（４９０）を形成しているプラグ（４７７）とからなり、また本体（４７３）の段差部（４８２）の内周面と第一及び第二ダイヤフラム（４７５、４７６）とに包囲された気室（４７８）を有し、第二ダイヤフラム（４７６）の受圧面積が第一ダイヤフラム（４７５）の受圧面積より大きく構成され、前記気室（４７８）に連通するエア供給口（４８０）が本体に設けられていることを特徴とする請求項３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項２０】
前記絞り弁（３２）が、
上部に設けられた弁室（２５３）の底面に弁座面（２５２）が形成され、弁座面（２５２）の中心に設けられた連通口（２５４）に連通する入口流路（２５５）と弁室（２５３）に連通する出口流路（２５６）を有する本体（２５１）と、
ステムの軸方向の進退移動により連通口（２５４）に挿入可能で接液面の中心から垂下突設された第一弁体（２６１）と弁座面（２５２）に接離可能にされ第一弁体（２６１）から径方向へ隔離した位置に形成された円環状凸条の第二弁体（２６２）と第二弁体（２６２）から径方向へ連続して形成された薄膜部（２６３）とが一体的に設けられた隔膜（２６０）と、
上部にハンドル（２８１）が固着され下部内周面に雌ネジ部（２７８）と外周面に雌ネジ部（２７８）のピッチより大きいピッチを有する雄ネジ部（２７９）を有する第一ステム（２７７）と、
内周面に第一ステム（２７７）の雄ネジ部（２７９）と螺合する雌ネジ部（２８３）を有する第一ステム支持体（２８２）と、
上部外周面に第一ステム（２７７）の雌ネジ部（２７８）に螺合される雄ネジ部（２７０）を有し下端部に隔膜（２６０）が接続される第二ステム（２６９）と、
第一ステム支持体（２８２）の下方に位置し第二ステム（２６９）を上下移動自在かつ回動不能に支承する隔膜押さえ（２７１）と、第一ステム（２７７）と隔膜押さえ（２７１）を固定するボンネット（２８６）とを具備することを特徴とする請求項４乃至請求項１９のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項２１】
前記流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計または質量流量計であることを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項２２】
少なくとも、フッ化水素酸または塩酸と、純水と、の２種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が１に対して純水が１０〜２００の比率で混合されることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項２３】
少なくとも、アンモニア水または塩酸と、過酸化水素水と、純水と、の３種の流体が、アンモニア水または塩酸が１〜３に対して、過酸化水素水が１〜５、純水が１０〜２００の比率で混合されることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【請求項２４】
少なくとも、フッ化水素酸と、フッ化アンモニウムと、純水と、の３種の流体が、フッ化水素酸が１に対して、フッ化アンモニウムが７〜１０、純水が５０〜１００の比率で混合されることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の流体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２ライン以上の流体を任意の比率で混合させる流体輸送配管に使用される流体混合装置に関するものである。さらに詳しくは、各ラインの流体の流量を制御して流体を任意の比率で混合させると共に、脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができ、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易である流体混合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混合装置が適用されている。
【０００３】
流体混合装置として種々提案されているが、図３１に示される多系統流量制御装置及びその制御方法があった（例えば、特許文献１参照）。その構成は、複数の流体流入系統６０１をそれぞれ流量調整する複数のアクチュエータ６０２に対して、それぞれ、操作信号を出力して制御することで合流流体流量が目標流量となるように制御する流量制御装置において、前記流量制御装置は、前記複数のアクチュエータ６０２のうちの１つを除いた他のアクチュエータ６０２ｂ〜６０２ｎに流量が略一定となるように操作信号を出力し、前記複数のアクチュエータ６０２のうちの１つに合流流体流量が目標値となるように操作信号を出力するように構成したものであった。このとき、各々独立した複数の流体流入系統６０１から合流して流入する合流流体流量を制御する流量制御装置において、各流体流入系統６０１の検出流量の合算値と目標値との偏差からフィードバック演算して調節信号を出力する演算手段６０３と、前記演算手段６０３の調節信号が上下限の値となった場合に流体流入系統６０１を１系統選択すると共に、他のアクチュエータ６０２ｂ〜６０２ｎから前記選択された１系統のアクチュエータ６０２ａに切替えて前記調節信号を操作信号として出力する制御系統判定手段６０４を有するものであった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３３６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の多系統流量制御装置及びその制御方法は、各流体流入系統６０１の流量の合計を目標流量にするものであり、各々の流体流入系統６０１が単独で制御されないため、少なくとも二つの流体を任意の比率に混合するための制御を行うことはできない。また、各流体流入系統６０１に脈動した流体が流れた場合、安定した流体制御が行えなくなる問題や、流量範囲を広くとれない構成なので幅広い流量範囲で流量を制御する用途には使いにくいという問題があった。また、制御装置の構成要素が多く分かれているため制御装置自体が大きくなり設置に場所をとる問題や、各構成要素は部材ごとに分かれており、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し、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。
【０００６】
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、主として各ラインの流体の流量を制御して流体を任意の比率で混合させると共に、脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができ、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易である流体混合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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の流体混合装置の構成を図に基づいて説明すると、少なくとも２つの供給ライン１、２に流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、前記供給ライン１、２の少なくとも一つが、制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する第一流体制御弁４と、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器３と、該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、第一流体制御弁４の開口面積を制御するための指令信号を、第一流体制御弁４または第一流体制御弁４を操作する機器へ出力する制御部５とをそれぞれ具備し、且つ前記供給ライン１、２の少なくとも一つが、流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁１０と、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器９と、該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、第二流体制御弁１０の開口面積を制御するための指令信号を、第二流体制御弁１０または第二流体制御弁１０を操作する機器へ出力する制御部１１とをそれぞれ具備することを第１の特徴とする。
【０００８】
また、各々の前記供給ライン１、２が、流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁１８、２２をさらに具備することを第２の特徴とする。
【０００９】
また、前記第二流体制御弁１０を有する供給ライン２が、流体の圧力変動を減衰させる圧力調整弁３５をさらに具備することを第３の特徴とする。
【００１０】
また、前記第一流体制御弁３を有する供給ライン１が、開口面積が調節可能な絞り弁３２をさらに具備することを第４の特徴とする。
【００１１】
また、各々の前記供給ライン１、２の最下流側に、該供給ライン１、２の合流部１５を有することを第５の特徴とする。
【００１２】
また、前記合流部１５直前の該供給ライン１、２に、開閉弁４０、４１がそれぞれ配置されてなることを第６の特徴とする。
【００１３】
また、前記合流部１５が、該供給ライン１、２を一つの流路に合流させるマニホールド弁４２であることを第７の特徴とする。
【００１４】
また、各々の前記供給ライン１、２の中の任意の一つの供給ラインの最上流側に接続される開閉弁５３５ａが設けられた主ラインと、他の供給ラインの最上流側に接続される開閉弁５３６ａが設けられた少なくとも一つの他のラインとを具備し、主ラインの開閉弁５３５ａの上流側と他のラインの開閉弁５３６ａの下流側とが開閉弁５３７ａを介して連通されてなるフラッシング装置４３を具備してなることを第８の特徴とする。
【００１５】
また、前記各種弁および前記流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されていることを第９の特徴とする。
【００１６】
また、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのベースブロックに配設されていることを第１０の特徴とする。
【００１７】
また、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのケーシング内に収納配設されていることを第１１の特徴とする。
【００１８】
また、前記第一流体制御弁４が、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙２０９と第二の空隙２０９に連通する入口流路２１１と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙２０９の径よりも大きい径を持つ第一の空隙２１０と第一の空隙２１０に連通する出口流路２１２と第一の空隙２１０と第二の空隙２０９とを連通し第一の空隙２１０の径よりも小さい径を有する連通孔２１３とを有し、第二の空隙２０９の上面が弁座２１４とされた本体２０１と、側面あるいは上面に設けられた給気孔２１７と排出孔２１８とに連通した円筒状の空隙２１５を内部に有し、下端内周面に段差部２１６が設けられたボンネット２０２と、ボンネット２０２の段差部２１６に嵌挿され中央部に貫通孔２１９を有するバネ受け２０３と、下端部にバネ受け２０３の貫通孔２１９より小径の第一接合部２２４を有し上部に鍔部２２２が設けられボンネット２０２の空隙２１５内部に上下動可能に嵌挿されたピストン２０４と、ピストン２０４の鍔部２２２下端面とバネ受け２０３の上端面で挟持支承されているバネ２０５と、周縁部が本体２０１とバネ受け２０３との間で挟持固定され、本体２０１の第一の空隙２１０に蓋する形で第一の弁室２３１を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム２２７と、上面中央にピストン２０４の第一接合部２２４にバネ受け２０３の貫通孔２１９を貫通して接合固定される第二接合部２２９と、下面中央に本体２０１の連通孔２１３と貫通して設けられた第三接合部２３０とを有する第一弁機構体２０６と、本体の第二の空隙２０９内部に位置し本体の連通孔２１３より大径に設けられた弁体２３２と、弁体２３２上端面に突出して設けられ第一弁機構体２０６の第三接合部２３０と接合固定される第四接合部２３４と、弁体２３２下端面より突出して設けられたロッド２３５と、ロッド２３５下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム２３７とを有する第二弁機構体２０７と、本体２０１の下方に位置し第二弁機構体２０７の第二ダイヤフラム２３７周縁部を本体２０１との間で挟持固定する突出部２３９を上部中央に有し、突出部２３９の上端部に切欠凹部２４０が設けられると共に切欠凹部２４０に連通する呼吸孔２４１が設けられているベースプレート２０８とを具備し、ピストン２０４の上下動に伴って第二弁機構体２０７の弁体２３２と本体２０１の弁座２１４とによって形成される流体制御部２４２の開口面積が変化するように構成されていることを第１２の特徴とする。
【００１９】
また、前記第一流体制御弁４が、流体の入口流路１４５、出口流路１５２及び、入口流路１４５と出口流路１５２が連通するチャンバ１２７から形成された本体部１２１と、弁体１６５と第一ダイヤフラム部１３７を有する弁部材１３６と、弁部材１３６の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部１３７より有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部１３８及び第三ダイヤフラム部１３９を有し、弁部材１３６及び各ダイヤフラム部１３７、１３８、１３９が各ダイヤフラム部１３７、１３８、１３９の外周部が本体部１２１に固定されることによりチャンバ１２７内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部１３７、１３８、１３９によってチャンバ１２７を第一加圧室１２８、第二弁室１２９、第一弁室１３０、及び第二加圧室１３１に区分し、第一加圧室１２８は第二ダイヤフラム部１３８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１３０は入口流路１４５と連通しており、第二弁室１２９は、弁部材１３６の弁体１６５に対応する弁座１５０を有し、また弁座１５０に対して第一ダイヤフラム部１３７側に位置し第一ダイヤフラム部１３７に設けられた連通孔１６２にて第一弁室１３０と連通している下部第二弁室１３２と、第二ダイヤフラム部１３８側に位置し出口流路１５２と連通して設けられた上部第二弁室１３３とに分かれて形成され、弁部材１３６の上下動により弁体１６５と弁座１５０との間の開口面積が変化して下部第二弁室１３４の流体圧力が制御される流体制御部１６８を有し、第二加圧室１３１は、第三ダイヤフラム部１３９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第１３の特徴とする。
【００２０】
また、前記第二流体制御弁１０が、上部に弁室３１０と、弁室３１０に各々が連通している入口流路３１１および出口流路３１２とを有し、弁室３１０底部中央に入口流路３１１が連通している開口部３１３が設けられた本体３０１と、底部中央に貫通孔３１５と、側面に呼吸口３１６が設けられ、本体３０１と第一ダイヤフラム３０４を挟持固定しているシリンダー３０２および上部に作動流体連通口３１７が設けられ、シリンダー３０２と第二ダイヤフラム３０６の周縁部を挟持固定しているボンネット３０３が一体的に固定されており、第一ダイヤフラム３０４は肩部３１９と、肩部３１９の上に位置し後記ロッド３０７の下部に嵌合固定される取り付け部３２０、肩部３１９の下に位置し後記弁体３０５が固定される接合部３３２、肩部３１９から径方向に延出した薄膜部３２１、薄膜部３２１に続く厚肉部３２２および厚肉部３２２の周縁部に設けられたシール部３２３が一体的に形成され、接合部３３２には弁室３１０の開口部３１３に後記ロッド３０７の上下動に伴って出入りする弁体３０５が固定されており、一方、第二ダイヤフラム３０６は中央穴３２４を有し、その周辺の厚肉部３２５と、厚肉部３２５から径方向に延出した薄膜部３２６および薄膜部３２６の周縁部に設けられたシール部３２７が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム３０４の取り付け部３２０が固定されているロッド３０７の上部に位置する肩部３２９にダイヤフラム押え３０８により中央穴３２４を貫通して挟持固定されており、また、ロッド３０７は、その下方部がシリンダー３０２底部の貫通孔３１５内に遊嵌状態に配置され、かつ、シリンダー３０２の段差部３３５とロッド３０７の肩部３２９下面との間に径方向への移動が防止された状態で嵌合されたスプリング３０９で支承されていることを第１４の特徴とする。
【００２１】
また、前記第二流体制御弁１０が、上部ボンネット３５８と下部ボンネット３５７に内包されたモータ部３５９とを有する電気式駆動部３４４と、モータ部３５９の軸に連結されたステム３６５により上下動される弁体３４３を有するダイヤフラム３４２と、ダイヤフラム３４２によって電気式駆動部３４４から隔離された弁室３４５に各々連通する入口流路３４６及び出口流路３４７を有する本体３４１とを具備する流量制御部からなることを第１５の特徴とする。
【００２２】
また、前記第二流体制御弁１０が、弾性体からなる管体４０１と、内部シリンダー部４０８を有し上部にシリンダー蓋４０９が一体的に設けられたシリンダー本体４０２と、シリンダー部４０８内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体４０２下面中央に設けられた貫通孔４１０を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部４１６を有するピストン４０３と、ピストン４０３の連結部４１６の下端部に固定されシリンダー本体４０２の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット４１１内に収納される挟圧子４０４と、シリンダー本体４０２の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体４０１を受容する第１の溝４１８と第１の溝４１８の両端部にさらに連結体受け４０６を受容する第２の溝４１９が第１の溝４１８よりも深く設けられた本体４０５と、一端に本体４０５の第２の溝４１９と嵌合する嵌合部４２１を有し他端内部に連結体４０７受口４２３を有しさらに管体４０１を受容する貫通孔４２６を有する一対の連結体受け４０６と、シリンダー本体４０２周側面に設けられ、シリンダー部４０８底面及び内周面とピストン４０３下端面とで囲まれて形成された第一空間部４１２と、シリンダー蓋４０９下端面とシリンダー部４０８内周面とピストン４０３上面とで囲まれた第二空間部４１３とにそれぞれ連通される一対のエアー口４１４、４１５を具備することを第１６の特徴とする。
【００２３】
また、前記第二流体制御弁１０が、上部ボンネット４５１と下部ボンネット４５０に内包されたモータ部４５２とを有する電気式駆動部４４１と、モータ部４５２の軸に連結されたステム４６０により上下動される挟圧子４４９と、弾性体からなる管体４４３と、下部ボンネット４５０の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体４４３を受容する溝４４５とを具備することを第１７の特徴とする。
【００２４】
また、前記圧力調整弁３５が、第一流体制御弁４と同じ構成であることを第１８の特徴とする。
【００２５】
また、前記圧力調整弁３５が、内部に第一弁室４７９、第一弁室４７９の上部に設けられた段差部４８２及び第一弁室４７９と連通する入口流路４７２を有する本体４７３と、第二弁室４８３とそれに連通する出口流路４７１とを有し本体４７３上部に接合される蓋体４７４と、周縁部が第一弁室４７９の上部周縁部に接合された第一ダイヤフラム４７５と、周縁部が本体４７３と蓋体４７４とによって挟持された第二ダイヤフラム４７６と、第一及び第二ダイヤフラム４７５、４７６の中央に設けられた両環状接合部４８５、４８８に接合され軸方向に移動自在となっているスリーブ４８７と、第一弁室４７９の底部に固定されスリーブ４８７の下端との間に流体制御部４９０を形成しているプラグ４７７とからなり、また本体４７３の段差部４８２の内周面と第一及び第二ダイヤフラム４７５、４７６とに包囲された気室４７８を有し、第二ダイヤフラム４７６の受圧面積が第一ダイヤフラム４７５の受圧面積より大きく構成され、前記気室４７８に連通するエア供給口４８０が本体に設けられていることを第１９の特徴とする。
【００２６】
また、前記絞り弁３２が、上部に設けられた弁室２５３の底面に弁座面２５２が形成され、弁座面２５２の中心に設けられた連通口２５４に連通する入口流路２５５と弁室２５３に連通する出口流路２５６を有する本体２５１と、ステムの軸方向の進退移動により連通口２５４に挿入可能で接液面の中心から垂下突設された第一弁体２６１と弁座面２５２に接離可能にされ第一弁体２６１から径方向へ隔離した位置に形成された円環状凸条の第二弁体２６２と第二弁体２６２から径方向へ連続して形成された薄膜部２６３とが一体的に設けられた隔膜２６０と、上部にハンドル２８１が固着され下部内周面に雌ネジ部２７８と外周面に雌ネジ部２７８のピッチより大きいピッチを有する雄ネジ部２７９を有する第一ステム２７７と、内周面に第一ステム２７７の雄ネジ部２７９と螺合する雌ネジ部２８３を有する第一ステム支持体２８２と、上部外周面に第一ステム２７７の雌ネジ部２７８に螺合される雄ネジ部２７０を有し下端部に隔膜２６０が接続される第二ステム２６９と、第一ステム支持体２８２の下方に位置し第二ステム２６９を上下移動自在かつ回動不能に支承する隔膜押さえ２７１と、第一ステム２７７と隔膜押さえ２７１を固定するボンネット２８６とを具備することを第２０の特徴とする。
【００２７】
また、前記流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計または質量流量計であることを第２１の特徴とする。
【００２８】
また、少なくとも、フッ化水素酸または塩酸と、純水と、の２種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が１に対して純水が１０〜２００の比率で混合されることを第２２の特徴とする。
【００２９】
また、少なくとも、アンモニア水または塩酸と、過酸化水素水と、純水と、の３種の流体が、アンモニア水または塩酸が１〜３に対して、過酸化水素水が１〜５、純水が１０〜２００の比率で混合されることを第２３の特徴とする。
【００３０】
また、少なくとも、フッ化水素酸と、フッ化アンモニウムと、純水と、の３種の流体が、フッ化水素酸が１に対して、フッ化アンモニウムが７〜１０、純水が５０〜１００の比率で混合されることを第２４の特徴とする。
【００３１】
本発明において第一流体制御弁４は、制御用流体の操作圧により圧力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、図３に示すような流体の圧力制御を行なう本発明の第一流体制御弁４や、図２３に示すような流体の流量制御を行なう本発明の第一流体制御弁４ａの構成を有しているものが好ましい。なお、制御用流体とは、例えば作動空気、作動油等を言う。これは安定した流体制御を行なうことができ、脈動した流体が流れたとしても第一流体制御弁４、４ａによって圧力または流量を一定圧に安定させることができ、第一流体制御弁４、４ａのみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
【００３２】
また、本発明において第二流体制御弁１０は、流路の開口面積を変化させること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、図４に示すような流体の流量制御を行なう空気式ニードル弁である本発明の第二流体制御弁１０の構成を有しているものや、図２５に示すような流体の流量制御を行なう電気式ニードル弁である本発明の第二流体制御弁１０ａの構成を有しているものや、図２６に示すような流体の流量制御を行なう空気式ピンチ弁である本発明の第二流体制御弁１０ｂの構成を有しているものや、図２７に示すような流体の流量制御を行なう電気式ピンチ弁である本発明の第二流体制御弁１０ｃの構成を有しているものが好ましい。これは安定した流体制御を行なうことができ、第二流体制御弁１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃのみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
【００３３】
また、本発明は図５に示すように、流体混合装置の各供給ライン１６、１７に開閉弁１８、２２を設けても良い。これは、開閉弁１８、２２を設けることにより、開閉弁１８、２２を遮断することで流体混合装置のメンテナンス等（修理、部品交換）を容易に行なうことができるため好適である。また、流体混合装置に開閉弁１８、２２を備えておけば、流路を遮断してメンテナンス等のために流体混合装置を分解したときに、流路内に残った流体が分解した部分から漏れ出ることを最小限に抑えることができる、さらに流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁１８、２２で流体の緊急遮断を行なうことができるので好適である。
【００３４】
また、開閉弁１８、２２は流体の流れを開放又は遮断する機能を有していれば、その構成は特に限定されるものでなく、手動によるものでも良く、エア駆動、電気駆動、磁気駆動などの自動によるものであっても良い。自動の場合、制御回路を設けて流量計測器１９、２３とリンクさせ計測値に応じて開閉弁１８、２２を駆動させるようにしても良く、流体混合装置から独立して駆動させても良い。流体混合装置とリンクさせて駆動させる場合、流体混合装置内で一括制御を行なうことができるので好適である。流体混合装置から独立して駆動させる場合、流体混合装置にトラブルが発生した際に、開閉弁１８、２２で流路を緊急遮断させる場合に流体混合装置のトラブルに影響せずに駆動を行うことができるため好適である。
【００３５】
また、開閉弁１８、２２の設置位置は、メンテナンス等を行うためには他の弁および流量計測器より上流側に設置することが望ましい。また、開閉弁１８、２２は、各供給ライン１６、１７のうち任意のラインにのみ設けても良く、全てのラインに設けても良い。
【００３６】
本発明は図７に示すように、流体混合装置の第二供給ライン２８に圧力調整弁３５を設けても良い。圧力調整弁３５は流入する流体の圧力を一定圧に調整して流出させるものであれば特に限定されるものではないが、図３に示すような第一流体制御弁４を圧力調整弁３５として用いることが好ましい。これはコンパクトな構造であり、且つ流入した流体が圧力変動周期の早い脈動した流れであっても、圧力調整弁３５によって圧力を一定圧に安定させることができ、これにより脈動の影響で流体の計測値が読み取りにくくなることを防止することができるため好適である。また、特に流体がスラリーなどの固着し易い流体の場合、図２８に示すような本発明の圧力調整弁３５ａの構成を有しているものが好ましい。これは流路の構造が簡単であり流体が滞留しにくい構成であるため、流体にスラリーを流してもスラリーが固着しにくいため好適である。
【００３７】
本発明は図７に示すように、流体混合装置の第一供給ライン２７に絞り弁３２を設けても良い。絞り弁３２は、開口面積が調節可能であり流路を絞って流量を安定させる構成であれば特に限定されるものではないが、図８に示すような本発明の絞り弁３２の構成を有しているものが好ましい。これは幅広い流量範囲で流量調節を行なうことができ、絞り弁３２の微小な開度を容易に且つ精密に調節できるので開度の微調節を短時間で行なうことができると共に、高さ方向の場所を取らずにコンパクトな構造であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
【００３８】
また、図８において絞り弁３２の第一ステム２７７の外周面に設けられた雄ネジ部２７９と下部内周面に設けられた雌ネジ部２７８のピッチ差は、雄ネジ部２７９のピッチの６分の１になるように形成されているが、ピッチ差は、雄ネジピッチの２０分の１から５分の１の範囲に設けるのが望ましい。弁体は全閉から全開までに一定範囲のリフト量を得るので、ハンドル２８１のストロークが大きくなり過ぎて弁高が大きくならないようするためにピッチ差を雄ネジピッチの２０分の１より大きくすると良く、弁を細かいオーダーで精度の良い調節を行うためにピッチ差を雄ネジピッチの５分の１より小さくすると良い。
【００３９】
また、図９において第一弁体２６１の直線部２６７の外径Ｄ１は、連通口２５４の内径Ｄに対して０．９７Ｄで設定されているが、直線部２６７の外径Ｄ１は連通口２５４の内径Ｄに対して０．９５Ｄ≦Ｄ１≦０．９９５Ｄの範囲内であることが望ましい。第一弁体２６１と連通口２５４とを摺接させないためにＤ１≦０．９９５Ｄが良く、流量調節をスムースに行うために０．９５Ｄ≦Ｄ１が良い。
【００４０】
また、第一弁体２６１のテーパ部２６８のテーパ角度は軸線に対して１５°で設定されているが、１２°〜２８°の範囲内であることが望ましい。弁を大きくさせずに広い流量範囲を調節するために１２°以上が良く、開度に対して流量を急激に変化させないために２８°以下が良い。また、第二弁体２６２の円環状凸条の径Ｄ２は、連通口２５４の内径Ｄに対して１．５Ｄで設定されているが、第二弁体２６２の円環状凸条の径Ｄ２は、連通口２５４の内径Ｄに対して１．１Ｄ≦Ｄ２≦２Ｄの範囲内であることが望ましい。第一弁体２６１と第二弁体２６２の間には環状溝部２６５を確実に設け環状溝部２６５に流体の流れを抑制させる空間部分を得るためには１．１Ｄ≦Ｄ２が良く、開度に対して第二弁体２６２と弁座面２５２とで形成される開口面積の増加率を抑えるためにＤ２≦２Ｄが良い。
【００４１】
本発明において流量計測器３、９は、計測した流量を電気信号に変換して制御部５、１１に出力されるものなら特に限定されず、流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計、質量流量計などが好ましい。特に図２や図２９に示すような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。また図３０に示すような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。また、本実施例では制御部５、１１は各供給ラインにそれぞれ個別に設けられているが、一箇所に集中させて設けても良い。
【００４２】
各々の供給ライン１、２の最下流側には、各供給ライン１、２の合流部１５を有することにより、各供給ライン１、２を流れる流体の混合が行われる。また、図１２で示すように、合流部３９ａ直前の各供給ライン２７ａ、２８ａには開閉弁４０、４１がそれぞれ配置されていることが好ましい。これは、各々の供給ライン２７ａ、２８ａにおいて単独の供給ラインでの供給や、各供給ライン２７ａ、２８ａから流体を選んで混合することができ、各々任意の流量で流出させることができると共に、各供給ライン２７ａ、２８ａのメンテナンス等を行なうときに、開閉弁４０、４１を閉状態にすることで流体の逆流などが防止され、メンテナンス等を行うときに流体の漏れが確実に防止されるために好適である。また、図１３で示すように合流部がマニホールド弁４２であることが好ましい。これは前記合流部３９ａ直前の各供給ライン２７ａ、２８ａに開閉弁４０、４１を配置した場合と同様の効果が得られると共に、流体混合装置をコンパクトに形成できるため好適である。また、複数の供給ラインを設けて、開閉弁４０、４１やマニホールド弁４２を開閉することにより、各供給ラインのうち一部の流体を選んで混合することもでき、各供給ラインの流量の設定を変化させることで自由に流体とその混合比率を設定することができるので好適である。なお、各供給ライン２７ｂ、２８ｂとマニホールド弁４２は、独立した接続手段を用いずに直接接続されても良く、一つのベースブロックに配設されても良く、これにより流体混合装置をよりコンパクトに形成できるため好適である。また、合流部１５より下流に弁や計測器などを設けても良く、特に限定されない。
【００４３】
また、図１５で示すように、各々の供給ライン２７ｃ、２８ｃの最上流側には、本発明のフラッシング装置４３を設けることが好ましい。これにより任意の一つの供給ラインに流入する流体を洗浄に用いることができる。例えば図１５でフラッシング装置４３の開閉弁５３５ａ、５３６ａを閉止させ、開閉弁５３７ａを開放させることで他の供給ライン２８ｃに任意の一つの供給ライン２７ｃに流れる純水を流すことができ、他の供給ライン２８ｃを純水でフラッシングして洗浄を行うことができるため好適である。また、本発明のフラッシング装置４３は弁を用いて配設されたものなら構成は特に限定されないが、流路の形成された一つのベースブロックに弁が配設してなる構成であることが好ましく、特に図１６、図１７で示すように流路が形成された一つのベースブロックである本体５３１に弁体５５０、５５１、５５２の開閉駆動を行う駆動部５３２、５３３、５３４を本体５３１の上部と下部にそれぞれ設けられた構成であることがより好ましい。これは、開閉弁を集積させてフラッシング装置４３をコンパクトに設けることができ、さらに流体混合装置をコンパクトに設けることができるため好適である。
【００４４】
本発明の流体混合装置は、第一流体制御弁４で流体制御を行う第一供給ライン１と、第二流体制御弁１０で流体制御を行う第二供給ライン２とを有していることにより、各供給ライン１、２に供給する際の流体の状態によって適した流体制御方法を選ぶことができるため好適である。また、本発明の実施例では供給ラインは二本の場合であるが、供給ラインは二本以上設けても良く、二本以上の供給ラインを合流させた後に他の供給ラインと合流させる構成にしても良く、供給ラインの本数に応じて二つ以上の流体を任意の比率で混合させることができる。また、第一制御弁４を有する第一供給ライン１の構成と、第二制御弁１０を有する第二供給ライン２の構成のそれぞれ設けるラインの比も特に限定されない。
【００４５】
本発明の流体混合装置は、図１８、図１９に示すように、隣り合う弁および流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されていることが好ましい。ここで言う独立した接続手段を用いずに直接接続されているとは、２通りの概念を持っていて、一方の概念は、別体のチューブや管を用いないことを言う。これは、図１８のようにチューブや管を設けずに別個の部材を流路のシールおよび流路の方向転換を行なうための接続部材４６、４７、４８、４９を介在させて直接接続する方法である。他方の概念は、別体の継手を用いないことを言う。これは、接続する部材の端面や該部材の接続部の端面を、シール部材を介在させることで直接接続する方法である。これにより、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができるため好適である。
【００４６】
本発明の流体混合装置は、図２０、図２１に示すように、弁および流量計測器が、流路の形成された一つのベースブロック５１に配設されていることが好ましい。これは、各構成要素が一つのベースブロック５１に配設されることにより、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体混合装置の組み立てを容易にすることができるため好適である。
【００４７】
本発明の流体混合装置は、図２２に示すように、一つのケーシング５３内に設置してなる構成であることが好ましい。これは、一つのケーシング５３内に設置してなることにより、流体混合装置が一つのモジュールとなるため、設置が容易になり、設置作業の作業時間が短縮できるため好適である。また、ケーシング５３によって弁および流量計測器が保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで、本発明のようなフィードバック制御を行なうために調整された流体混合装置を半導体製造装置などに設置したときに、半導体製造装置の利用者が流体混合装置を安易に分解することにより不具合が生じることを防止することができるため好適である。
【００４８】
さらに、本発明の流体混合装置は、ケーシング５３の外部に絞り弁３２のハンドル２８１が露出していることが望ましく、操作者が手動等によりハンドル２８１を操作することが容易になるので好適である。また、必要に応じて、ケーシング５３から流量計測器３、９をケーシングから露出した構成にしても良い。
【００４９】
本発明の流量計測器３、９、第一流体制御弁４、第二流体制御弁１０、開閉弁１８、２２、圧力調整弁３５の設置の順番は、どのような順番に設けても良く特に限定されないが、圧力調整弁３５が第二流体制御弁１０及び流量計測器９の上流側に位置することが、流体が圧力脈動を有する場合に初期段階にて該脈動を減衰させるため好ましい。また、絞り弁３２が第一流体制御弁４及び流量計測器３の下流側に位置することが、流量の調整を容易に安定して行えるので好ましい。
【００５０】
また、本発明の流体混合装置は、少なくとも二つの供給ラインの流体の流量を任意の値で一定に制御させる必要のある用途であれば、化学などの各種工場、半導体製造分野、医療分野、食品分野など、各種産業に使用しても良いが、半導体製造装置内へ配置されることが好適である。半導体製造工程の前工程では、フォトレジスト工程、パターン露光工程、エッチング工程や平坦化工程などが挙げられ、これらの洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する際に本発明の流体混合装置を用いることが好適である。
【００５１】
また、本発明の流体混合装置で混合される流体とその比率は、少なくとも２つ以上の供給ラインを有する流体混合装置において、フッ化水素酸または塩酸と、純水と、の２種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が１に対して純水が１０〜２００の比率で混合されることが好ましい。また、少なくとも３つ以上の供給ラインを有する流体混合装置において、アンモニア水または塩酸と、過酸化水素水と、純水と、の３種の流体が、アンモニア水または塩酸が１〜３に対して、過酸化水素水が１〜５、純水が１０〜２００の比率で混合されることが好ましく、フッ化水素酸と、フッ化アンモニウムと、純水と、の３種の流体が、フッ化水素酸が１に対して、フッ化アンモニウムが７〜１０、純水が５０〜１００の比率で混合されることが好ましい。これらの流体が上記比率で混合された混合流体は、半導体製造工程の前工程において基板の表面処理などを行う際の薬液として好適に使用される。
【００５２】
フッ化水素酸と純水を混合した混合流体や、塩酸と純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における自然酸化膜除去、通常の酸化膜除去、または金属（メタルイオン）除去などに用いる薬液として好適である。フッ化水素酸または塩酸１に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラが発生することを抑えるために１０以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで酸化膜除去や金属除去の処理効果が低下することを防止するために２００以下であることが望ましい。なお、この混合流体は２０℃〜２５℃の液温で効果的に使用できる。
【００５３】
アンモニア水と過酸化水素水と純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における異物（パーティクル）除去などに用いる薬液として、塩酸と過酸化水素水と純水を混合した混合流体は、金属除去などに用いる薬液として好適である。アンモニア水または塩酸１〜３に対する過酸化水素水の比率は、異物除去や金属除去を効果的に行うために１〜５の範囲内であることが望ましい。アンモニア水または塩酸１〜３に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラや表面荒れが発生することを抑えるために１０以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで異物や金属除去の処理効果が低下することを防止するために２００以下であることが望ましい。なお、この混合流体は２５℃〜８０℃の液温で効果的に使用でき、６０℃〜７０℃の液温でより効果的に使用できる。
【００５４】
フッ化水素酸とフッ化アンモニウムと純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における酸化膜エッチングに好適である。フッ化水素酸に対するフッ化アンモニウムの比率は、酸化膜エッチングを効果的に行うために７〜１０の範囲内であることが望ましい。フッ化水素酸１に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラや表面荒れが発生することを抑えるために５０以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで酸化膜エッチングの処理効果が低下することを防止するために１００以下であることが望ましい。なお、この混合流体は２０℃〜２５℃の液温で効果的に使用できる。
【００５５】
また、本発明の流体混合装置は、同じ流体が流れる供給ラインを複数設けた構成でも良い。これは例えば純水を流す一つの供給ラインと、塩酸を流す二つの供給ラインから構成される流体混合装置などであり、塩酸を一つの供給ラインに流す場合と二つの供給ラインに流す場合とを選択して塩酸の流量を広い範囲で設定できるようにすることで、流体混合装置で混合する純水と塩酸の混合比率を広い範囲で設定することができる。
【００５６】
また、本発明の流量計測器３、９、第一流体制御弁４、第二流体制御弁１０、開閉弁１８、２２、圧力調整弁３５の各部品の材質は、流体に接液する流路を形成する部品には、特に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れば良く、フッ化水素酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が２０℃〜８０℃の範囲で流しても問題なく使用することができ、腐食性流体を流して腐食性ガスが透過したとしても弁および流量計測器の腐食の心配なく使用できるので好適である。他の材質では、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記す）、ポリエチレン（以下ＰＥと記す）、塩化ビニル樹脂（以下、ＰＶＣと記す）などが挙げられ、ＰＰはフッ化水素酸、塩酸、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が２０℃〜８０℃の範囲で流しても問題なく使用でき、ＰＥはフッ化水素酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が２０℃〜６０℃の範囲で流しても問題なく使用でき、ＰＶＣは塩酸やアンモニア水を液温が２０℃〜６０℃の範囲で、フッ化水素酸、過酸化水素水、フッ化アンモニウムを液温が２０℃〜２５℃の範囲で流しても問題なく使用できる。接液しない上記各部品の材質は、必要な強度を有しているのであれば特に限定されない。また、流体制御弁４、１０に用いられるバネ２０５は接液しないが、腐食性流体を流す場合にはフッ素樹脂でコーティングすることで腐食性ガスが透過したときに腐食が防止される。
【発明の効果】
【００５７】
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）流体混合装置の各々の供給ラインがフィードバック制御を行なうことにより、各々の供給ラインで流体の実流量を応答性良く設定流量になるように安定させることができ、設定された比率で混合されると共に、設定流量値を変えることで自動的に流体を任意の比率で混合させることができる。
（２）供給ラインに本発明の第一流体制御弁を用いると、脈動した流体が流れたとしても第一流体制御弁によって圧力または流量を一定圧に安定させることができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
（３）供給ラインに本発明の第二流体制御弁を用いると、広い流量範囲にわたり流体を所望の流量に調節することができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
（４）供給ラインにに開閉弁を設けると、開閉弁を閉状態にすることで流体混合装置のメンテナンス等を、流体が漏れ出ることなく容易に行なうことができると共に、流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁で流体の緊急遮断を行なうことができる。
（５）流体混合装置に圧力調整弁を設けることにより、脈動した流体が流れたとしても圧力調整弁によって該脈動を減衰させ、圧力を一定圧に安定させることができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
（６）流体混合装置に本発明の絞り弁を用いると、広い流量範囲で流量調節を行なうことができ、さらに絞り弁の微小な開度を容易に且つ精密に調節できるので流量の微調節を短時間で行なうことができると共に、高さ方向の場所をとらずにコンパクトな構造であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
（７）合流部直前の供給ラインに、開閉弁をそれぞれ配置すると、単独の供給ラインでの流体の供給や、各々の供給ラインから流体を選んで混合することができる。また合流部にマニホールド弁を設けると、さらに流体混合装置をコンパクトに形成することができる。
（８）各々の供給ラインの最上流側にフラッシング装置を配置すると、フラッシング装置の操作により、第一供給ラインに流れる流体で他の供給ラインをフラッシングでき、容易に洗浄を行うことができる。
（９）流体混合装置の各種弁および流量計測器を直接接続すると、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路が必要最小限に短くなり流体抵抗を抑えることができる。
（１０）流体混合装置を流路の形成された一つのベースブロックに設けると、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、部品点数を少ないので流体混合装置の組み立てを容易にすることができ、流体混合装置内の流路が必要最小限に短くなり流体抵抗を抑えることができる。
（１１）流体混合装置が一つのケーシング内に設置すると、設置作業の作業時間が短縮でき、各弁および流量計測器がケーシングにより保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで、不慣れな利用者が流体混合装置を分解することを防ぐため、分解による不具合が生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明の流体混合装置の第一の実施例を模式的に示す構成図である。図２は流量計測器の縦断面図である。図３は第一流体制御弁の縦断面図である。図４は第二流体制御弁の縦断面図である。図５は本発明の流体混合装置の第二の実施例を模式的に示す構成図である。図６は開閉弁の縦断面図である。図７は本発明の流体混合装置の第三の実施例を模式的に示す構成図である。図８は絞り弁の縦断面図である。図９は図８の絞り弁が開状態を示す要部拡大図である。図１０は図８の絞り弁が閉状態を示す要部拡大図である。図１１は図８の絞り弁が半開状態を示す要部拡大図である。図１２は本発明の流体混合装置の第四の実施例を模式的に示す構成図である。図１３は本発明の流体混合装置の第五の実施例を模式的に示す構成図である。図１４はマニホールド弁の断面図である。図１５は本発明の流体混合装置の第六の実施例を模式的に示す構成図である。図１６は本発明のフラッシング装置の流路を模式的に示す斜視図である。図１７は図１６のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。図１８は本発明の流体混合装置の第七の実施例を模式的に示す平面図である。図１９は図１８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２０は本発明の流体混合装置の第八の実施例を模式的に示す平面図である。図２１は図２０のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図２２は本発明の流体混合装置の第九の実施例を模式的に示す断面図である。図２３は本発明の流体混合装置の第十の実施例の他の第一流体制御弁の縦断面図である。図２４は図２３に他の表示を追加した図２３と同一の図である。図２５は本発明の流体混合装置の第十一の実施例の他の第二流体制御弁の縦断面図である。図２６は本発明の流体混合装置の第十二の実施例の他の第二流体制御弁の縦断面図である。図２７は本発明の流体混合装置の第十三の実施例の他の第二流体制御弁の縦断面図である。図２８は本発明の流体混合装置の第十四の実施例の他の圧力調整弁の縦断面図である。図２９は本発明の流体混合装置の第十五の実施例の他の流量計測器の縦断面図である。図３０は本発明の流体混合装置の第十六の実施例の他の流量計測器の縦断面図である。
【実施例１】
【００５９】
以下、図１乃至図４に基づいて本発明の第一の実施例である流体混合装置について説明する。
【００６０】
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン１と第二供給ライン２から形成されている。第一供給ライン１は流量計測器３、第一流体制御弁４の順で接続され制御部５が設けられ、第二供給ライン２は流量計測器９、第二流体制御弁１０の順で接続され制御部１１が設けられている。第一、第二供給ライン１、２の最下流側には、該供給ライン１、２の合流部１５が設けられている。その各々の構成は以下の通りである。
【００６１】
３、９は流体の流量を計測する超音波流量計である流量計測器である。流量計測器３、９は、入口流路３７１と、入口流路３７１から垂設された直線流路３７２と、直線流路３７２から垂設され入口流路３７１と同一方向に平行して設けられた出口流路３７３とを有し、入口、出口流路３７１、３７３の側壁の直線流路３７２の軸線と交わる位置に、超音波振動子３７４、３７５が互いに対向して配置されている。超音波振動子３７４、３７５はフッ素樹脂で覆われており、該振動子３７４、３７５から伸びた配線は後記制御部５、１１の演算部６、１２に繋がっている。なお、流量計測器３、９の超音波振動子３７４、３７５以外はＰＦＡ製である。
【００６２】
４は操作圧に応じて流体圧力を制御する第一流体制御弁である。第一流体制御弁４は本体２０１、ボンネット２０２、バネ受け２０３、ピストン２０４、バネ２０５、第一弁機構体２０６、第二弁機構体２０７、ベースプレート２０８で形成される。
【００６３】
２０１はＰＴＦＥ製の本体であり、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙２０９と、上部に上面開放して設けられた第二の空隙２０９の径よりも大きい径を持つ第一の空隙２１０を有し、側面には第二の空隙２０９と連通している入口流路２１１と、入口流路２１１と対向する面に第一の空隙２１０と連通している出口流路２１２と、さらに、第一の空隙２１０と第二の空隙２０９とを連通し第一の空隙２１０の径よりも小さい径を有する連通孔２１３とが設けられている。第二の空隙２０９の上面部は弁座２１４とされている。
【００６４】
２０２はＰＶＤＦ製のボンネットであり、内部に円筒状の空隙２１５と下端内周面に空隙２１５より拡径された段差部２１６が設けられ、側面には空隙２１５内部に圧縮空気を供給するために空隙２１５と外部とを連通する給気孔２１７および給気孔２１７より導入された圧縮空気を微量に排出するための微孔の排出孔２１８が設けられている。なお、排出孔２１８は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。
【００６５】
２０３はＰＶＤＦ製で平面円形状のバネ受けであり、中央部に貫通孔２１９を有し、略上半分がボンネット２０２の段差部２１６に嵌挿されている。バネ受け２０３の側面部には環状溝２２０が設けられ、Ｏ−リング２２１を装着することによりボンネット２０２から外部への圧縮空気の流出を防いでいる。
【００６６】
２０４はＰＶＤＦ製のピストンであり、上部に円盤状の鍔部２２２と、鍔部２２２の中央下部より円柱状に突出して設けられたピストン軸２２３と、ピストン軸２２３の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部２２４を有する。ピストン軸２２３はバネ受け２０３の貫通孔２１９より小径に設けられており、第一接合部２２４は後記第一弁機構体２０６の第二接合部２２９と螺合により接合されている。
【００６７】
２０５はＳＵＳ製のバネであり、ピストン２０４の鍔部２２２下端面とバネ受け２０３の上端面とで挟持されている。ピストン２０４の上下動にともなってバネ２０５も伸縮するが、そのときの荷重の変化が少ないよう、自由長の長いものが好適に使用される。
【００６８】
２０６はＰＴＦＥ製の第一弁機構体であり、外周縁部より上方に突出して設けられた筒状部２２５を有した膜部２２６と肉厚部を中央部に有する第一ダイヤフラム２２７と、第一ダイヤフラム２２７の中央上面より突出して設けられた軸部２２８の上端部に設けられた小径の雄ネジからなる第二接合部２２９、および同中央下面より突出して設けられ下端部に形成された雌ネジ部からなる後記第二弁機構体２０７の第四接合部２３４と螺合される第三接合部２３０を有する。第一ダイヤフラム２２７の筒状部２２５は、本体２０１とバネ受け２０３との間で挟持固定されることで、第一ダイヤフラム２２７下面より形成される第一の弁室２３１が密封して形成されている。また、第一ダイヤフラム２２７上面、ボンネット２０２の空隙２１５はＯ−リング２２１を介して密封されており、ボンネット２０２の給気孔２１７より供給される圧縮空気が充満している気室を形成している。
【００６９】
２０７はＰＴＦＥ製の第二弁機構体であり、本体２０１の第二の空隙２０９内部に配設され連通孔２１３より大径に設けられた弁体２３２と、弁体２３２上端面から突出して設けられた軸部２３３と、その上端に設けられた第三接合部２３０と螺合により接合固定される雄ネジ部からなる第四接合部２３４と、弁体２３２下端面より突出して設けられたロッド２３５と、ロッド２３５下端面より径方向に延出して設けられ周縁部より下方に突出して設けられた筒状突部２３６を有する第二ダイヤフラム２３７とから構成されている。第二ダイヤフラム２３７の筒状突部２３６は後記ベースプレート２０８の突出部２３９と本体２０１との間で挟持されることにより、本体２０１の第二の空隙２０９と第二ダイヤフラム２３７とで形成される第二の弁室２３８を密閉している。
【００７０】
２０８はＰＶＤＦ製のベースプレートであり、上部中央に第二弁機構体２０７の第二ダイヤフラム２３７の筒状突部２３６を本体２０１との間で挟持固定する突出部２３９を有し、突出部２３９の上端部に切欠凹部２４０が設けられると共に、側面に切欠凹部２４０に連通する呼吸孔２４１が設けられており、ボンネット２０２との間で本体２０１を通しボルト、ナット（図示せず）にて挟持固定している。なお、本実施例ではバネ２０５がボンネット２０２の空隙２１５内に設けてピストン２０４、第一弁機構体２０６、第二弁機構体２０７を上方へ付勢するような構成であるが、バネ２０５をベースプレート２０８の切欠凹部２４０に設けてピストン２０４、第一弁機構体２０６、第二弁機構体２０７を上方へ付勢するような構成にしても良い。
【００７１】
１０は操作圧に応じて流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁（空気式ニードル弁）である。第二流体制御弁１０は本体３０１、シリンダー３０２、ボンネット３０３、第一ダイヤフラム３０４、弁体３０５、第二ダイヤフラム３０６、ロッド３０７、ダイヤフラム押え３０８、スプリング３０９で構成される。
【００７２】
３０１はＰＴＦＥ製の本体であり、上部に円筒状の弁室３１０が設けられており、その弁室３１０に連通して入口流路３１１及び出口流路３１２が各々下部に設けられている。弁室底部中央には出口流路３１２に繋がる開口部３１３が、開口部３１３の周辺部には入口流路３１１に繋がる開口部３１４が設けられている。開口部３１４の横断面形状は円形であるが、流量を広範囲に亘って制御するために開口部３１３を大きくした場合は、弁室底部中央に設けられた開口部３１３を中心とした周辺部に略三日月状に形成されることが望ましい。本体３０１の上面には第一ダイヤフラム３０４のシール部が嵌合される環状溝３３０が設けられている。
【００７３】
３０２はＰＶＣ製のシリンダーであり、底部中央に貫通孔３１５と底部内面に段差部３３５を有し、側面に呼吸口３１６が設けられている。シリンダー３０２は、本体１と第一ダイヤフラム３０４の周縁部を挟持固定し、ボンネット３０３と第二ダイヤフラム３０６の周縁部を挟持固定している。シリンダー３０２の側面に設けられた呼吸口３１６は、流体がガスとなって第一ダイヤフラム３０４を透過した場合に、そのガスを排出するために設けられている。
【００７４】
３０３はＰＶＣ製のボンネットであり、上部に圧縮空気を導入する作動流体連通口３１７及び排気口３１８が設けられている。本実施例では作動流体連通口３１７はボンネット３０３の上部に設けられているが、側面に設けても良い。なお、排気口３１８は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。また周側部の下部には第二ダイヤフラム３０６のシール部３２７が嵌合される環状溝３３１が設けられている。以上説明した本体３０１、シリンダー３０２およびボンネット３０３はボルト、ナット（図示しない）によって一体的に固定されている。
【００７５】
３０４はＰＴＦＥ製の第一ダイヤフラムであり、肩部３１９を中心に肩部３１９の上の位置にロッド３０７に嵌合固定される取り付け部３２０が、また、下の位置には弁体３０５が固定される接合部３３２が一体的にかつ突出して設けられており、また肩部３１９から径方向に延出した部分には薄膜部３２１と、薄膜部３２１に続く厚肉部３２２および厚肉部３２２の周縁部にシール部３２３が設けられており、これらは一体的に形成されている。薄膜部３２１の膜厚は厚肉部３２２の厚さの１／１０程度にされている。ロッド３０７と取り付け部３２０の固定の方法は嵌合だけでなく螺合でも接着でもよい。接合部３３２と弁体３０５の固定は螺合が好ましい。第一ダイヤフラム３０４の外周縁部に位置するシール部３２３は軸線方向に断面Ｌ字状に形成されており、Ｏ−リング３３６を介して本体３０１の環状溝３３０に嵌合され、シリンダー３０２の底部に設けられた環状突部３２８に押圧されて挟持固定されている。
【００７６】
３０５はＰＴＦＥ製の弁体であり、第一ダイヤフラム３０６の下部に設けられた接合部３３２に螺合固定されている。弁体３０５は本実施例のような形状に限らず所望の流量特性に応じて、球状弁体や円錐形状弁体でも良い。さらには摺動抵抗を極力少なくした状態で全閉を行う為には外周リブ付き弁体が好適に用いられる。
【００７７】
３０６はエチレンプロピレンジエン共重合体（以下、ＥＰＤＭと記す）製の第二ダイヤフラムであり、中央穴３２４を有し、その周辺の厚肉部３２５、厚肉部の上部には環状突部３２８、厚肉部３２５から径方向に延出した薄膜部３２６および薄膜部３２６の周縁部に設けられたシール部３２７が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム３０４の取り付け部３２０が固定されているロッド３０７の上部に位置する肩部３２９にダイヤフラム押え３０８により中央穴３２４を貫通して挟持固定されている。本実施例では材質がＥＰＤＭ製を用いているが、フッ素系のゴムまたはＰＴＦＥ製でも良い。
【００７８】
３０７はＰＶＣ製のロッドであり、上部には拡径された肩部３２９が設けられている。肩部３２９の中央にはダイヤフラム押え３０８の接合部３３４が螺合され、第二ダイヤフラム３０６を挟持固定している。下方部はシリンダー３０２底部の貫通孔３１５内に遊嵌状態に配置され、下端部には第一ダイヤフラム３０４の取り付け部３２０が固定されている。また、ロッド３０７の肩部３２９の下面とシリンダー３０２の段差部３３５との間にはスプリング３０９が嵌合されている。
【００７９】
３０８はＰＶＣ製のダイヤフラム押えであり、下面中央にはロッド３０７と螺合にて接続される接合部３３４が設けられている。また、下面には第二ダイヤフラム３０６の環状突部３２８と嵌合される環状溝３３３が設けられている。
【００８０】
３０９はＳＵＳ製のスプリングであり、ロッド３０７の肩部３２９の下面とシリンダー３０２の段差部３３５との間に径方向への移動が阻止された状態で嵌合され支承されている。また、肩部３２９の下面を常に上方へ付勢している。スプリング３０９の全表面はフッ素系樹脂で被覆されている。尚、スプリング３０９は第二流体制御弁１０の口径や使用圧力範囲によってバネ定数を変えて適宜使用でき、複数本使用してもよい。
【００８１】
５、１１は制御部である。制御部５、１１は前記流量計測器３、９から出力された信号から流量を演算する演算部６、１２と、フィードバック制御を行なうコントロール部７、１３を有している。演算部６、１２には、送信側の超音波振動子３７４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３７５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。コントロール部７、１３には、演算部６、１２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後記電空変換器８、１４の操作圧を制御する制御回路を有している。なお、本実施例では制御部５、１１は別の場所で集中コントロールを行なうために流体混合装置と別体で設けられた構成であるが、流体混合装置と一体的に設けても良い。
【００８２】
８、１４は制御部５、１１内に配置されている圧縮空気の操作圧を調整する電空変換器である。電空変換器８、１４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５、１１からの制御信号に応じて流体制御弁４、１０の操作圧を調整する。なお、電空変換器８、１４は、制御部５、１１内に配置せずに別体で配置してもかまわない。
【００８３】
次に、本発明の第一の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【００８４】
ここでは第一供給ライン１に純水を流入させ、第二供給ライン２にフッ化水素酸を流入させ、純水：フッ化水素酸＝１０：１になるように混合する。まず、第一供給ライン１に流入した純水は、流量計測器３で流量が計測され、計測した流量に応じて制御部５で第一流体制御弁４の操作圧を制御し、第一流体制御弁４で第一供給ライン１の最下流の流量が設定流量（第一供給ライン１と第二供給ライン２の流量の比率が１０：１であり、混合流体が設定された流量になるための流量）になるように制御される。また第二供給ライン２に流入したフッ化水素酸は、流量計測器９で流量が計測され、計測した流量に応じて制御部１１で第二流体制御弁１０の操作圧を制御し、第二流体制御弁１０で第二供給ライン２の最下流の流量が設定流量（第一供給ライン１と第二供給ライン２の流量の比率が１０：１であり、混合流体が設定された流量になるための流量）になるように制御される。第一、第二供給ライン１、２で流量が制御された純水とフッ化水素酸は合流部１５で合流して混合される。混合された混合流体（希フッ酸）は基板の洗浄装置の処理工程で使用され、洗浄装置内で混合流体により基板の酸化膜除去が行なわれる。
【００８５】
次に、流量計測器３、９、第一流体制御弁４、第二流体制御弁１０、制御部５、１１のそれぞれの作動について、図１乃至図３を参照しながら説明する。
【００８６】
流量計測器３、９に流入した純水又はフッ化水素酸は、直線流路３７２で流量が計測される。純水又はフッ化水素酸の流れに対して上流側に位置する超音波振動子３７４から下流側に位置する超音波振動子３７５に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子３７５で受信された超音波振動は電気信号に変換され、制御部５、１１の演算部６、１２へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子３７４から下流側の超音波振動子３７５へ伝播して受信されると、瞬時に演算部６、１２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３７５から上流側に位置する超音波振動子３７４に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子３７４で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部５、１１内の演算部６、１２へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路３７２内の流体の流れに逆らって伝播していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、伝播時間が長くなる。出力された相互の電気信号は演算部６、１２内で伝播時間が各々計測され、伝播時間差から流量が演算される。演算部６、１２で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部７、１３に出力される。
【００８７】
次に流量計測器３、９を通過した純水又はフッ化水素酸は流体制御弁４、１０に流入する。制御部５、１１のコントロール部７、１３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８、１４に出力し、電空変換器８、１４はそれに応じた操作圧を流体制御弁４、１０に供給し駆動させる。流体制御弁４、１０から流出する純水又はフッ化水素酸の流量は、流体制御弁４、１０で調圧された圧力と、流体制御弁４、１０以降の圧力損失との関係で決定されており、調圧された圧力が高いほど流量は大きくなり、逆に圧力が低いほど流量は小さくなる。このため純水又はフッ化水素酸は、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流体制御弁４、１０で制御される。
【００８８】
ここで、電空変換器８から供給される操作圧に対する第一流体制御弁４の流体（純水又はフッ化水素酸）に対する作動について説明する（図３参照）。
【００８９】
第二弁機構体２０７の弁体２３２は、ピストン２０４の鍔部２２２とバネ受け２０３とに挟持されているバネ２０５の反発力と、第一弁機構体２０６の第一ダイヤフラム２２７下面の流体圧力により上方に付勢する力が働き、第一ダイヤフラム２２７上面の操作圧の圧力により下方に付勢する力が働いている。さらに厳密には、弁体２３２下面と第二弁機構体２０７の第二ダイヤフラム２３７上面が流体圧力を受けているが、それらの受圧面積はほぼ同等とされているため力はほぼ相殺されている。したがって、第二弁機構体２０７の弁体２３２は、前述の３つの力が釣り合う位置にて静止していることとなる。
【００９０】
電空変換機８から供給される操作圧力を増加させると第一ダイヤフラム２２７を押し下げる力が増加することにより、第二弁機構体２０７の弁体２３２と弁座２１４との間で形成される流体制御部２４２の開口面積が増加するため、第一の弁室２３１の圧力を増加させることができる。逆に、操作圧力を減少させると流体制御部２４２の開口面積は減少し圧力も減少する。そのため、操作圧力を調整することで任意の圧力に設定することができる。
【００９１】
この状態で、上流側の流体圧力が増加した場合、瞬間的に第一の弁室２３１内の圧力も増加する。すると、第一ダイヤフラム２２７の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム２２７の下面が流体から受ける力のほうが大きくなり、第一ダイヤフラム２２７は上方へと移動する。それにともなって、弁体２３２の位置も上方へ移動するため、弁座２１４との間で形成される流体制御部２４２の開口面積が減少し、第一の弁室２３１内の圧力を減少させる。最終的に、弁体２３２の位置が前記３つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。このときバネ２０５の荷重が大きく変わらなければ、空隙２１５内部の圧力、つまり、第一ダイヤフラム２２７上面が受ける力は一定であるため、第一ダイヤフラム２２７下面が受ける圧力はほぼ一定となる。したがって、第一ダイヤフラム２２７下面の流体圧力、すなわち、第一の弁室２３１内の圧力は、上流側の圧力が増加する前とほぼもとの圧力と同じになっている。
【００９２】
上流側の流体圧力が減少した場合、瞬間的に第一の弁室２３１内の圧力も減少する。すると、第一ダイヤフラム２２７の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム２２７の下面が流体から受ける力のほうが小さくなり、第一ダイヤフラム２２７は下方へと移動する。それにともなって、弁体２３２の位置も下方へ移動するため、弁座２１４との間で形成される流体制御部２４２の開口面積が増加し、第一の弁室２３１の流体圧力を増加させる。最終的に、弁体２３２の位置が前記３つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。したがって、上流側圧力が増加した場合と同様に、第一の弁室２３１内の流体圧力はほぼもとの圧力と同じになっている。
【００９３】
これにより、第一流体制御弁４は上記構成によりコンパクトで安定した流体（純水又はフッ化水素酸）の圧力制御が得られ、一定の流体圧力になることにより流体流量も一定となる。また、供給ラインに流入する流体（純水又はフッ化水素酸）の上流側圧力が変動しても第一流体制御弁４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。
【００９４】
ここで、電空変換器１４から供給される操作圧に対する第二流体制御弁１０の流体（純水又はフッ化水素酸）に対する作動について説明する。
【００９５】
第二流体制御弁１０は、ボンネット３０３の上部に設けられた作動流体連通口３１７から供給される圧縮空気がゼロの状態、すなわち開状態のとき、流体の流量が最大となる。この時、弁体３０５はシリンダー３０２の段差部３３５とロッド３０７の肩部３２９の下面との間に嵌合されたスプリング３０９の付勢力により、ロッド３０７の上部に接合されているダイヤフラム押え３０８の上部が、ボンネット３０２の底面に接する位置で静止している。
【００９６】
この状態において、作動流体連通口３１７から供給される圧縮空気の圧力を高くしていくと、シール部３２７がボンネット３０３に嵌合されている第二ダイヤフラム３０６の薄膜部３２６とボンネット３０３によってボンネット３０３の内部は密閉されているため、圧縮空気はダイヤフラム押え３０８と第二ダイヤフラム３０６を下方に押し下げ、ロッド３０７と第一ダイヤフラム３０４を介して弁体３０５が開口部３１３の間に挿入されていく。ここで、作動流体連通口３１７から供給される圧縮空気の圧力を一定にすると弁体３０５は、スプリング３０９の付勢力と第一ダイヤフラム３０４の薄膜部３２１の下面と弁体３０５の下面が流体から受ける圧力と釣り合う位置にて静止する。したがって、開口部３１３は挿入される弁体３０５により開口面積が減少するため、流体の流量も減少する。
【００９７】
さらに作動流体連通口３１７から供給される圧縮空気の圧力を高くしていくと、弁体３０５はさらに押し下げられ、終には開口部３１３と接触し全閉状態となる（図４の状態）。
【００９８】
また、圧縮空気を排出していくと、シール部３２７がボンネット３０３に嵌合されている第二ダイヤフラム３０６の薄膜部３２６とボンネット３０３によって密閉されているボンネット３０３の内部は圧力が下がり、スプリング３０９の付勢力の方が大きくなりロッド３０７を押し上げる。ロッドが上昇することにより、第一ダイヤフラム３０４を介して固定されている弁体３０５も上昇し、第二流体制御弁は開状態となる。
【００９９】
これにより、第二流体制御弁１０を用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体（純水又はフッ化水素酸）は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁１０は上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができる。
【０１００】
以上の作動により、流体混合装置の第一、第二供給ラインに流入する純水とフッ化水素酸は、各々の流量計測器３、９、第一流体制御弁４、第二流体制御弁１０、制御部５、１１によって、フィードバック制御により各々の供給ラインで純水やフッ化水素酸の流量を応答性良く設定流量になるように安定させ、合流部１５で合流し、設定された比率で混合されて流出される。また、制御部５、１１の設定流量値を変えることで第一、第二供給ライン１、２に流れる流量を所望の実流値に変え、自動的に純水及びフッ化水素酸を任意の比率で混合させることができる。
【実施例２】
【０１０１】
次に、図５、図６に基づいて本発明の第二の実施例である流体混合装置について説明する。
【０１０２】
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン１６と第二供給ライン１７から形成されている。第一供給ライン１６は開閉弁１８、流量計測器１９、第一流体制御弁２０の順で接続され制御部２１が設けられ、第二供給ライン１７は開閉弁２２、流量計測器２３、第二流体制御弁２４の順で接続され制御部２５が設けられている。第一、第二供給ライン１６、１７の最下流側には、該供給ライン１６、１７の合流部２６が設けられている。その各々の構成は以下の通りである。
【０１０３】
１８、２２は開閉弁である。開閉弁１８、２２は本体１０１、駆動部１０２、ピストン１０３、ダイヤフラム押さえ１０４、弁体１０５で形成される。
【０１０４】
１０１はＰＴＦＥ製の本体であり、軸線方向上端の中央に弁室１０６と、弁室１０６と連通した入口流路１０７と出口流路１０８とを有しており、入口流路１０７は各供給ライン１６、１７の流入口に連通し、出口流路１０８は流量計測器１９、２３に連通している。また、本体１０１の上面における弁室１０６の外側には環状溝１０９が設けられている。
【０１０５】
１０２はＰＶＤＦ製の駆動部であり、内部に円筒状のシリンダ部１１０が設けられ、前記本体１０１の上部にボルト・ナット（図示せず）で固定されている。駆動部１０２の側面にはシリンダ部１１０の上側及び下側にそれぞれ連通された一対の作動流体供給口１１１、１１２が設けられている。
【０１０６】
１０３はＰＶＤＦ製のピストンであり、駆動部１０２のシリンダ部１１０内に密封状態且つ軸線方向に上下動自在に嵌挿されており、底面中央にロッド部１１３が垂下して設けられている。
【０１０７】
１０４はＰＶＤＦ製のダイヤフラム押さえであり、中央部にピストン１０３のロッド部１１３が貫通する貫通孔１１４を有しており、本体１０１と駆動部１０２の間に挟持されている。
【０１０８】
１０５は弁室１０６に収容されているＰＴＦＥ製の弁体であり、ダイヤフラム押さえ１０４の貫通孔１１４を貫通し且つダイヤフラム押さえ１０４の下面から突出した前記ピストン１０３のロッド部１１３の先端に螺着されており、ピストン１０３の上下動に合わせて軸線方向に上下するようになっている。弁体１０５は外周にダイヤフラム１１５を有しており、ダイヤフラム１１５の外周縁は本体１０１の環状溝１０９内に嵌挿されており、ダイヤフラム押さえ１０４と本体１０１との間に挟持さている。第二の実施例のその他の構成は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１０９】
次に、本発明の第二の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【０１１０】
開閉弁１８、２２の作動は、作動流体供給口１１２から外部より作動流体として圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力でピストン１０３が押し上げられるためこれと接合されているロッド部１１３は上方へ引き上げられ、ロッド部１１３の下端部に接合された弁体１０５も上方へ引き上げられ弁は開状態となる。
【０１１１】
一方、作動流体供給口１１１から圧縮空気が注入されると、ピストン１０３が押し下げられるのにともなって、ロッド部１１３とその下端部に接合された弁体１０５も下方へ押し下げられ、弁は閉状態となる。第二の実施例のその他の作動は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
【実施例３】
【０１１２】
次に、図７乃至図１１に基づいて本発明の第三の実施例である流体混合装置について説明する。
【０１１３】
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン２７と第二供給ライン２８から形成されている。第一供給ライン２７は開閉弁２９、流量計測器３０、第一流体制御弁３１、絞り弁３２の順で接続され制御部３３が設けられ、第二供給ライン２８は開閉弁３４、圧力調整弁３５、流量計測器３６、第二流体制御弁３７の順で接続され制御部３８が設けられている。第一、第二供給ライン２７、２８の最下流側には、該供給ライン２７、２８の合流部３９が設けられている。その各々の構成は以下の通りである。
【０１１４】
第一供給ライン２７の絞り弁３２について説明する。
【０１１５】
３２は開口面積が調節可能な絞り弁である。絞り弁は本体２５１、隔膜２６０、第二ステム２６９、隔膜押さえ２７１、第一ステム２７７、第一ステム支持体２８２、ボンネット２８６で形成される。
【０１１６】
２５１はＰＴＦＥ製の本体である。本体２５１の上部に後記隔膜２６０とで形成される略すり鉢形状の弁室２５３を有しており、弁室２５３の底面には後記第二弁体２６２の圧接によって流路の全閉シールを行う弁座面２５２が形成され、弁座面２５２の中心に設けられた連通口２５４に連通する入口流路２５５と弁室２５３に連通する出口流路２５６を有している。弁室２５３の上方には後記隔膜押さえ２７１の嵌合部２７３を受容する凹部２５８が設けられていて、その底面には後記隔膜２６０の環状係止部２６４が嵌合する環状凹部２５７が設けられている。また本体２５１の上部外周面には、後記ボンネット２８６が螺着される雄ネジ部２５９が設けられている。
【０１１７】
２６０はＰＴＦＥ製の隔膜であり、隔膜２６０の下部に接液面の中心から垂下突設された第一弁体２６１と、第一弁体２６１から径方向へ隔離した位置に形成された先端が断面円弧状の円環状凸条の第二弁体２６２と、第二弁体２６２から径方向へ連続して形成された薄膜部２６３と、薄膜部２６３の外周に断面矩形状の環状係止部２６４と、隔膜２６０の上部に後記第二ステム２６９の下端部に接続される接続部２６６が一体的に設けられている。第一弁体２６１は、下方に向かって直線部２６７とテーパ部２６８とが連続して設けられており、第一弁体２６１と第二弁体２６２の間には環状溝部２６５が形成されている。環状溝部２６５は、その空間部で流体の流れを抑制させるために、全閉時に環状溝部２６５と弁座面２５２とで形成される空間部分の体積が、全閉時に第一弁体２６１の直線部２６７と連通口２５４とで形成される空間部分の体積の２倍以上に設定される。また、図３に示すように、第一弁体２６１の直線部２６７の外径Ｄ１は、連通口２５４の内径Ｄに対して０．９７Ｄで設定され、第一弁体２６１のテーパ部２６８のテーパ角度は軸線に対して１５°で設定され、第二弁体２６２の円環状凸条の径Ｄ２は、連通口２５４の内径Ｄに対して１．５Ｄで設定されている。隔膜２６０は、環状係止部２６４を本体２５１の環状凹部２５７に嵌合された状態で本体２５１と後記隔膜押さえ２７１とで挟持固定される。
【０１１８】
２６９はＰＰ製の第二ステムである。第二ステム２６９の上部外周面には後記第一ステム２７７の雌ネジ部２７８に螺合される雄ネジ部２７０が設けられ、下部外周は六角形状に形成され、下端部には隔膜２６０の接続部２６６が螺着により接続されている。
【０１１９】
２７１はＰＰ製の隔膜押さえである。隔膜押さえ２７１の上部には外周が六角形状の挿入部２７２が、下部には外周が六角形状の嵌合部２７３がそれぞれ設けられており、中央部外周には鍔部２７４が設けられている。隔膜押さえ２７１の内周には六角形状の貫通孔２７５が設けられ、下端面から貫通孔２７５に向かって縮径するテーパ部２７６が設けられている。挿入部２７２は後記第一ステム支持体２８２の中空部２８４に回動不能に嵌合され、嵌合部２７３は本体２５１の凹部２５８に回動不能に嵌合される。貫通孔２７５には第二ステム２６９を挿通させ、第二ステム２６９を上下移動自在かつ回動不能に支承している。
【０１２０】
２７７はＰＰ製の第一ステムである。第一ステム２７７の下部内周面には第二ステム２６９の雄ネジ部２７０が螺合するピッチが１．２５ｍｍの雌ネジ部２７８と、外周面にはピッチが１．５ｍｍの雄ネジ部２７９が設けられており、雄ネジ部２７９と雌ネジ部２７８のピッチ差は０．２５ｍｍであり、雄ネジ部２７９のピッチの６分の１になるように形成されている。第一ステム２７７の下部外周には径方向に突出して設けられたストッパー部２８０が設けられ、上部にはハンドル２８１が固着されている。
【０１２１】
２８２はＰＰ製の第一ステム支持体である。第一ステム支持体２８２の上部内周面には第一ステム２７７の雄ネジ部２７９に螺合される雌ネジ部２８３が設けられており、下部内周には後記隔膜押さえ２７１の挿入部２７２を回動不能に嵌合する六角形状の中空部２８４が設けられており、下部外周には後記ボンネット２８６によって固定される鍔部２８５が設けられている。
【０１２２】
２８６はＰＰ製のボンネットである。ボンネット２８６の上部には第一ステム支持体２８２の鍔部２８５の外径より小さい内径を有する係止部２８７が設けられ、下部内周面には本体２５１の雄ネジ部２５９に螺着される雌ネジ部２８８が設けられている。ボンネット２８６は、第一ステム支持体２８２の鍔部２８５と隔膜押さえ２７１の鍔部２７４を、係止部２８７と本体２５１の間で挟持した状態で本体２５１に螺着していることで各部品を固定することができる。第二供給ライン２８の圧力調整弁３５の構成は図３の第一流体制御弁４の構成と同様なので説明を省略する。第三の実施例のその他の構成は第二の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１２３】
次に、本発明の第三の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【０１２４】
第一供給ライン２７の絞り弁３２について説明する。
【０１２５】
ここで絞り弁３２が微小な開度の調節を行なう作動について説明する。まず、本実施例の絞り弁３２が全閉状態（図１０の状態）において、入口流路２５５から流入してきた流体は、弁座面２５２に圧接された第二弁体２６２によって閉止される。
【０１２６】
ハンドル２８１を弁が開放する方向に回動させると、ハンドル２８１の回動に伴なって第一ステム２７７が外周面の雄ネジ部２７９のピッチ分だけ上昇し、逆に第一ステム２７７の内周面の雌ネジ部２７８に螺合された第二ステム２６９は第一ステム２７７の雌ネジ部２７８のピッチ分だけ下降する。ただし、第二ステム２６９は回動不能の状態で隔膜押さえ２７１の貫通孔２７５に収容されており上下方向のみに移動可能であるため、第二ステム２６９は本体２５１に対して第一ステム２７７外周面の雄ネジ部２７９と内周面の雌ネジ部２７８のピッチ差分、本実施例では第一ステム２７７の雄ネジ部２７９のピッチが１．５ｍｍ、第一ステム２７７の雌ネジ部２７８のピッチが１．２５ｍｍにしているので、第一ステム２７７に連動したハンドル２８１を１回転させることによって第二ステム２６９は０．２５ｍｍ（雄ネジ部２７９のピッチの６分の１）上昇する。これに伴って、第二ステム２６９と接続された隔膜２６０が上昇することで最初に本体２５１の弁座面２５２に圧接されていた第二弁体２６２が弁座面２５２から離間し、第一弁体２６１は隔膜の上昇に伴なって上昇し、絞り弁３２が半開状態となる（図１１の状態）。流体は入口流路２５５から弁室２５３へと流れ込み、出口流路２５６を通過して排出される。
【０１２７】
次に上記絞り弁３２が半開状態（図１１の状態）から、さらにハンドル２８１を開方向に回動させると第一ステム２７７の下部外周のストッパー部２８０が第一ステム支持体２８２の天井面に圧接して回動は停止される。ハンドル２８１、第一ステム２７７および第二ステム２６９の回動と連動して隔膜２６０が上昇し、第一弁体２６１と第二弁体２６２は隔膜２６０の上昇に伴なって上昇し、弁は全開状態となる（図９の状態）。なお、第一弁体２６１は、全開状態でも連通口２５４から抜けることはないので、絞り弁３２は全閉から全開まで流量調節が行われる。
【０１２８】
上記作用において、絞り弁３２が全閉から全開に至るまで、開度によって第一弁体２６１と連通口２５４とで形成される第一流量調節部２８９の開口面積Ｓ１と、第二弁体２６２と弁座面２５２とで形成される第二流量調節部２９０の開口面積Ｓ２は変化するが、Ｓ１とＳ２の大小関係によって流量を調節する作用がそれぞれ異なる。以下に絞り弁３２の開度の全閉から全開に至るまでのＳ１とＳ２の関係と流量の調節の仕組みを図９乃至図１１に基づいて説明する。
【０１２９】
Ｓ１＞Ｓ２の場合、絞り弁３２の開度は全閉から微開の時であり、流量は第二流量調節部２９０によって、つまりＳ２の大小によって調節される。Ｓ１＞Ｓ２の範囲内では、第一流量調節部２８９は、第一弁体２６１の直線部２６７と連通口２５４で流量を一定に調節することができ、流体は第一流量調節部２８９によって流量を一定にされた後、第二流量調節部２９０に至る前にまず環状溝部２６５により形成される空間部分に流れ込む。流体は環状溝部２６５の底面に当たり、径方向へ広がって第二弁体２６２の内周面に当たり、さらに流れの向きを変えて第二流量調節部２９０に至るため、空間部分で流体の流れが一旦停滞される。そのため流体は、空間部分で流れが抑制されて急激な流量の増加を抑えることができ、第二流量調節部２９０で十分制御可能な流れで第二流量調節部２９０に至り、第二流量調節部２９０で精度良く流量が調節されるため、絞り弁３２が微開時の微小流量の調節が可能となる。このとき、第二弁体２６２の円環状凸条の径Ｄ２は、連通口２５４の内径Ｄに対して１．１Ｄ≦Ｄ２≦２Ｄの範囲内で設けられているため、流量の増加を抑制するのに効果的な環状溝部２６５を第一弁体２６１と第二弁体２６２の間に形成することができ、環状溝部２６５により形成される空間部分で第一流量調節部２８９からの流体の流れを抑制することができる。
【０１３０】
Ｓ１＝Ｓ２の場合、第一流量調節部２８９の開口面積Ｓ１と第二流量調節部２９０の開口面積Ｓ２が同一となり、この時点を境に流量を調節する部分が第二流量調節部２９０から第一流量調節部２８９へと切り替わる。つまりＳ１の大小によって流量は調節される。
【０１３１】
Ｓ１＜Ｓ２の場合、絞り弁３２の開度は微開から大きくして全開に至るまでであり、第二流量調節部２９０では細かい流量調節が困難となり、第一流量調節部２８９によって、つまりＳ１の大小によって調節される。Ｓ１＜Ｓ２の範囲内では、第一流量調節部２８９は第一弁体２６１のテーパ部２６８と連通口２５４で流量を調節しており、第一弁体２６１のテーパ部２６８は、絞り弁３２の開度に対して開口面積Ｓ１が比例して増加するように設定されているため、絞り弁３２の開度を大きくするにつれて流量は線形に比例して増加するように調節することができる。
【０１３２】
このことから、本発明の絞り弁３２は、開度が微小なときには第二流量調節部２９０によって流量調節を行い、開度を大きくすると第二流量調節部２９０から第一流量調節部２８９に切り替わって流量調節を行うので、全閉から全開に至るまで開度に対して流量が良好な比例関係を得ることができ、微小な流量から大きな流量まで確実な流量の調節が可能となり、幅広い流量範囲で流量調節を行うことができる。
【０１３３】
次に、絞り弁３２が全開状態からハンドル２８１を逆に閉方向に回動させた場合は、開方向に回動させた場合とは逆の作動で弁体が降下し、絞り弁３２の開度に応じて流量調節が行われる。ハンドル２８１を閉方向に回動させて全閉状態にした時には第二弁体２６２と弁座面２５２とが線接触によって確実な全閉シールを行うことができる。絞り弁３２が全閉状態のとき、第一弁体２６１は常に連通口２５４とは非接触であるため、絞り弁３２の長期的な使用により、弁体や弁座面２５２が摩耗などによって変形することがなく、長期間の使用によって流量調節特性が安定できなくなることを防止できる。
【０１３４】
以上の作動により、フィードバック制御された流体は絞り弁３２で流量の微調節を行なうことにより設定流量になるように安定して制御される。また絞り弁３２の開度を変化させることにより、各供給ラインを幅広い流量範囲で流量を制御することができる。さらに、絞り弁は微小な開度の調節を容易に行なうことができる構成であるため、開度の微調節を精密且つ短時間で行なうことができる。
【０１３５】
第二供給ライン２８の圧力調整弁３５の作動は図３の第一流体制御弁４の作動と同様なので説明を省略する。圧力調整弁３５によって一定の流体圧力されるため、第二供給ラインに流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力調整弁３５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、脈動の影響で計測値が読み取りにくくなるのを防止し、安定した流体制御を行なうことができる。第三の実施例のその他の作動は第二の実施例と同様なので説明を省略する。
【実施例４】
【０１３６】
次に、図１２に基づいて本発明の第四の実施例である流体混合装置について説明する。
【０１３７】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一供給ライン２７ａの合流部３９ａ直前には開閉弁４０が設けられ、第二供給ライン２８ａの合流部３９ａ直前には開閉弁４１が設けられた構成である。開閉弁４０、４１は図５で示される構成であり、各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１３８】
次に、本発明の第四の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【０１３９】
ここでは第一供給ライン２７ａに純水を流入させ、第二供給ライン２８ａにフッ化水素酸を流入させ、純水：フッ化水素酸＝１０：１になるように混合する。開閉弁４０、４１が開状態のとき、第一、第二供給ライン２７ａ、２８ａで流量が制御された純水及びフッ化水素酸は合流部３９ａで合流し、設定された比率（第一供給ライン２７ａと第二供給ライン２８ａの流量の比率が１０：１）で混合され、設定された流量で流出される。混合された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。開閉弁４０が開状態で開閉弁４１が閉状態のとき、第一供給ライン２７ａで制御された純水のみが流出される。開閉弁４０が閉状態で開閉弁４１が開状態のとき、第二供給ライン２８ａで制御されたフッ化水素酸のみが流出される。各供給ラインの作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１４０】
以上の作動により、合流部３９ａ直前に開閉弁４０、４１を設けることにより、第一供給ライン２７ａの純水、第二供給ライン２８ａのフッ化水素酸、各流体の混合流体を選んで供給することができ、また各々任意の流量で流出させることができる。
【実施例５】
【０１４１】
次に、図１３、図１４に基づいて本発明の第五の実施例である流体混合装置について説明する。
【０１４２】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ライン２７ｂ、２８ｂの合流部にマニホールド弁４２が設けられた構成である。各構成は以下の通りである。
【０１４３】
４２はマニホールド弁である。マニホールド弁４２は本体５０１、第一弁体５１０、第二弁体５１１、駆動部５１２、５１３で形成される。
【０１４４】
５０１は本体であり、本体５０１の上部には連結流路５０２によって連通されている円筒状の第一弁室５０３と、第二弁室５０４が設けられている。第一弁室５０３の底部中央には第一連通口５０５が設けられ、第一連通口５０５には第一供給ライン２７ｂに連通する第一流路５０７が設けられている。第二弁室５０４の底部中央には第二連通口５０６が設けられ、第二連通口５０６には第二供給ライン２８ｂに連通する第二流路５０８が設けられている。また第一弁室５０３にはマニホールド弁内で混合された流体が流出する分岐流路５０９が連通して設けられている。第一流路５０７と第二流路５０８は平行に本体５０１の同じ側面に設けられ、分岐流路５０９は該流路５０７、５０８に対して直交する方向に設けられている。
【０１４５】
５１０は第一連通口５０５を開放、遮断を行う第一弁体であり、第一弁室５０３に収容されている。５１１は第二連通口５０６を開放、遮断を行う第二弁体であり、第二弁室５０４に収容されている。５１２は第一弁体５１０の開閉動作を行う駆動部であり、５１３は第二弁体５１１の開閉動作を行う駆動部である。駆動部５１２、５１３の構成は、図５の開閉弁の駆動部１０２と同じ構成であるので説明を省略する。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１４６】
次に、本発明の第五の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【０１４７】
ここでは第一供給ライン２７ｂに純水を流入させ、第二供給ライン２８ｂにフッ化水素酸を流入させ、純水：フッ化水素酸＝１０：１になるように混合する。マニホールド弁４２の駆動部５１２で第一弁体５１０を上昇させて第一連通口５０５を開状態とし、駆動部５１３で第二弁体５１１を上昇させて第二連通口５０６が開状態にした場合（図１３の状態）、第一供給ライン２７ｂで制御された純水は第一流路５０７を通って第一弁室５０３に流入し、第二供給ライン２８ｂで制御されたフッ化水素酸は第二流路５０８を通って第二弁室５０４に流入し、第二弁室５０４で純水及びフッ化水素酸は合流し、設定された比率（第一供給ライン２７ｂと第二供給ライン２８ｂの流量の比率が１０：１）で混合され、設定された流量で分岐流路５０９から流出される。混合された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。
【０１４８】
同様に駆動部５１２、５１３を駆動させて、第一連通口５０５を開状態、第二連通口５０６を閉状態にした場合、第二供給ライン２８ｂは閉止されて流れずに、第一供給ライン２７ｂで制御された純水は第一流路５０７、第一弁室５０３、第二弁室５０４を通って分岐流路５０９から流出される。
【０１４９】
同様に駆動部５１２、５１３を駆動させて、第一連通口５０５を閉状態、第二連通口５０６を開状態にした場合、第一供給ライン２７ｂは閉止されて流れずに、第二供給ライン２８ｂで制御されたフッ化水素酸は第二流路５０８、第二弁室５０４を通って分岐流路５０９から流出される。各供給ラインの作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１５０】
以上の作動により、マニホールド弁４２を設けることにより、第一供給ライン２７ｂの純水、第二供給ライン２８ｂのフッ化水素酸、各流体の混合流体を選んで供給することができ、また各々任意の流量で流出させることができる。また、上記構成により流体混合装置をコンパクトに合流部での流路の切換を行うことができる。
【実施例６】
【０１５１】
次に、図１５乃至図１７に基づいて本発明の第六の実施例である流体混合装置について説明する。
【０１５２】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ラインの最上流側にフラッシング装置４３が設けられた構成である。フラッシング装置４３の構成は以下の通りである。
【０１５３】
４３は二つの供給ラインを有する装置の最上流側に設置されたフラッシング装置である。フラッシング装置４３は、流路が形成された本体５３１と、流路の開閉を行う駆動部Ａ５３２、駆動部Ｂ５３３、駆動部Ｃ５３４とで形成されている。その各々の構成は以下の通りである。
【０１５４】
５３１はＰＴＦＥ製の本体である。本体５３１の上部には略すり鉢形状の弁室Ａ５３５と弁室Ｂ５３６が設けられ、本体５３１の下部には弁室C５３７が設けられており、弁室Ｂ５３６と弁室Ｃ５３７は本体５３１の上部と下部に略同一軸線上に配置されるように設けられている。弁室A５３５の底面には後記弁体Ａ５５０の圧接によって流路の全閉シールを行う弁座が形成され、弁座の中心に設けられた連通口に連通する入口流路Ａ５３８と弁室Ａ５３５に連通する出口流路Ａ５３９を有している。弁室Ｂ５３６および弁室Ｃ５３７も、弁室Ａ５３５と同様に底面に弁座が形成され、弁室Ｂ５３６にそれぞれ連通する入口流路Ｂ５４０と出口流路Ｂ５４１、弁室Ｃ５３７にそれぞれ連通する入口流路Ｃ５４２と出口流路Ｃ５４３が設けられている。
【０１５５】
また、本体５３１の一方の側の側面には第一流入口５４４と第二流入口５４５が設けられ、他方の側の側面には第一流出口５４６と第二流出口５４７が設けられている。第一流入口５４４に連通する流路は、第一分岐部５４８で二つの流路に分かれ、入口流路Ａ５３８と入口流路Ｃ５４２とにそれぞれ連通する流路が形成されている。第一流出口５４６に連通する流路は、出口流路Ａ５３９に連通している。第二流入口５４５に連通する流路は、入口流路Ｂ５４０に連通している。第二流出口５４７に連通する流路は、第二分岐部５４９で二つの流路に分かれ、出口流路Ｂ５４１と出口流路Ｃ５４３とにそれぞれ連通する流路が形成されている。また、第一流出口５４６は第一供給ライン２７ｃに連通し、第二流出口５４７は第二供給ライン２８ｃに連通する。
【０１５６】
このとき、第一流入口５４４から入口流路Ａ５３８、弁室Ａ５３５、出口流路Ａ５３９を通って第一流出口５４６に連通して形成される流路を主ラインである第一ラインと称し、第二流入口５４５から入口流路Ｂ５４０、弁室Ｂ５３６、出口流路Ｂ５４１を通って第二流出口５４７に連通して形成される流路を第二ラインと称し、第一分岐部５４８から入口流路Ｃ５４２、弁室Ｃ５３７、出口流路Ｃ５４３を通って第二分岐部５４９に連通して形成される流路を連結ラインと称する。
【０１５７】
５３２、５３３、５３４はＰＶＤＦ製の駆動部Ａ、Ｂ、Ｃである。駆動部Ａ５３２、駆動部Ｂ５３３、駆動部Ｃ５３４には弁室Ａ５３５、弁室Ｂ５３６、弁室Ｃ５３７の弁座に圧接離間することで弁の開閉を行う弁体Ａ５５０、弁体Ｂ５５１、弁体Ｃ５５２が設けられている。該駆動部５３２、５３３、５３４の構成は、図５の開閉弁の駆動部１０２と同じ構成であるので説明を省略する。
【０１５８】
ここで、図１４における開閉弁５３５ａは図１５、図１６における弁室Ａ５３５と駆動部Ａ５３２の弁体Ａ５５０によって形成される部分にあたり、開閉弁５３６ａは弁室Ｂ５３６と駆動部Ｂ５３３の弁体Ｂ５５１によって形成される部分にあたり、開閉弁５３７ａは弁室Ｃ５３７と駆動部Ｃ５３４の弁体Ｃ５５２によって形成される部分にあたる。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１５９】
次に、本発明の第六の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【０１６０】
ここでは第一供給ライン２７ｃに純水を流入させ、第二供給ライン２８ｃに塩酸を流入させ、純水：塩酸＝２０：１になるように混合する。通常モードにおいては、弁体Ａ５５０と弁体Ｂ５５１を上方へ引き上げて弁室Ａ５３５と弁室Ｂ５３６を開状態とし、弁体Ｃ５５２を下方へ押し下げて弁室Ｃ５３７を閉状態とする（図５の状態）。このとき第一ラインと第二ラインに各々独立して純水および塩酸が流れるようになる。ここで第一流入口５４４に純水を流入させ、第二流入口５４５に塩酸を流入させると、第一流入口５４４に流入した純水は入口流路Ａ５３８、弁室Ａ５３５、出口流路Ａ５３９を通過して第一流出口５４６から第一供給ライン２７ｃに流入し、第二流入口５４５に流入した塩酸は入口流路Ｂ５４０、弁室Ｂ５３６、出口流路Ｂ５４１を通過して第二流出口５４７から第二供給ライン２８ｃに流入することになる。各供給ラインの作用は第三の実施例と同様であるので説明を省略する。このとき、第一供給ライン２７ｃと第二供給ライン２８ｃは２０：１の流量比率で混合され、設定された流量で流出される。流出された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。
【０１６１】
フラッシングモードにおいては、弁体Ａ５５０と弁体Ｂ５５１を下方へ押し下げて弁室Ａ５３５と弁室Ｂ５３６を閉状態とし、弁体Ｃ５５２を上方へ引き上げて弁室Ｃ５３７を開状態とする。このとき第一ラインと第二ラインが連結ラインによって繋がり、第一流入口５４４から第二流出口５４７に流れる流路が形成される。ここで第一供給ライン２７ｃに流れる純水が、第一流入口５４４から第一分岐部５４８、入口流路Ｃ５４２、弁室Ｃ５３７、出口流路Ｃ５４３、第二分岐部５４９を通過して、第二流出口５４７から第二供給ライン２８ｃに流れることができ、純水が流し続けられることにより第二供給ライン２８ｃを純水でフラッシングして第二供給ライン２８ｃ内の洗浄を行うことができる。
【０１６２】
以上の作動により、本実施例のフラッシング装置４３を設けることにより、通常モードとフラッシングモードを容易に選択でき、フラッシングモードにより各供給ラインをフラッシングすることで洗浄を行うことができる。また、本実施例のフラッシング装置４３は本体５３１である一つのベースブロックに流路が形成されることにより、フラッシング装置４３を一つの部材として設けることができ、フラッシング装置４３の流路を配管などで設ける必要がないので部品点数が少なくて済み、フラッシング装置４３をよりコンパクトに形成でき、流路が短くできるので流体抵抗を抑えることができる。
【実施例７】
【０１６３】
次に、図１８、図１９に基づいて本発明の第七の実施例の流体混合装置について説明する。
【０１６４】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において（図７参照）、第一供給ライン２７の流量計測器３０と第一流体制御弁３１の位置を逆にして、開閉弁２９、第一流体制御弁３１、流量計測器３０、絞り弁３２の順にして形成した装置である。流量計測器３０と第一流体制御弁３１の位置を逆にしたのは、隣り合う弁同士を一つのベースブロックに配設し易くするためであり、位置を逆にしてもフィードバック制御を問題なく行うことができる。各構成は以下の通りである。これにより、第一、第二供給ライン２７ｄ、２８ｄの開閉弁２９ｄ、３４ｄ、第一流体制御弁３１ｄおよび圧力調整弁３５ｄが一つのベースブロック４４に配設され、絞り弁３２ｄと流体制御弁３７ｄが一つのベースブロック４５に配設され、流量計測器３０ｄ、３６ｄが各ベースブロック４４、４５にそれぞれ接続部材４６、４７、４８、４９を介在させて接続されている。これは別体のチューブや管を用いない場合の直接接続する方法である。各構成は以下の通りである。
【０１６５】
４４は第一、第二供給ライン２７ｄ、２８ｄの開閉弁２９ｄ、３４ｄ、第一流体制御弁３１ｄおよび圧力調整弁３５ｄが配設されたベースブロックである。ベースブロック４５には、第一供給ライン２７ｄの開閉弁２９ｄ、第一流体制御弁３１ｄの流路と、第二供給ライン２８ｄの開閉弁３４ｄ、圧力調整弁３５ｄの流路が、この順でそれぞれ連通して形成されている。
【０１６６】
４５は第一、第二供給ライン２７ｄ、２８ｄの絞り弁３２ｄおよび第二流体制御弁３７ｄが配設されたベースブロックである。ベースブロック４５には第一供給ライン２７ｄの絞り弁３２ｄの流路と、第二供給ライン２８ｄの第二流体制御弁３７ｄの流路がそれぞれ形成されている。また、第一供給ライン２７ｄの絞り弁３２ｄの出口流路は、第二供給ライン２８ｄの第二流体制御弁３７ｄの出口流路と連通して合流部３９ｄを形成し、合流部３９ｄから流出口５０に連通している。なお、合流部３９ｄはベースブロック４５内に設けずに、ベースブロック４５の各供給ラインから流出した流路を合流するようにしても良い。
【０１６７】
４６、４７、４８、４９は流路の方向転換を行う接続部材である。第一流体制御弁３１ｄおよび圧力調整弁３５ｄの出口流路から接続部材４６、４８を介して流路の方向転換が行なわれて流量計測器３０ｄ、３６ｄの入口流路に各々直接接続され、流量計測器３０ｄ、３６ｄの出口流路から接続部材４７、４９を介して流路の方向転換が行なわれて絞り弁３２ｄおよび第二流体制御弁３７ｄの入口流路に各々直接接続されて連通している。各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１６８】
これにより、隣り合う弁および流量計測器が独立した接続手段であるチューブや管を用いずに直接接続されているため、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができる。また、設置作業が容易になり作業時間が短縮することができ、流体混合装置内の流路を短くさせることで流体抵抗を抑えることができる。
【実施例８】
【０１６９】
次に、図２０、図２１に基づいて本発明の第八の実施例の流体混合装置について説明する。
【０１７０】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において（図７参照）、第一供給ライン２７の流量計測器３０と第一流体制御弁３１の位置を逆にして、開閉弁２９、第一流体制御弁３１、流量計測器３０、絞り弁３２の順にして形成した装置である。各構成は以下の通りである。
【０１７１】
５１は第一、第二供給ライン２７ｅ、２８ｅの開閉弁２９ｅ、３４ｅ、流量計測器３０ｅ、３６ｅ、絞り弁３２ｅ、圧力調整弁３５ｅ、第一流体制御弁３１ｅ、第二流体制御弁３７ｅが配設されたベースブロックである。ベースブロック５１には第一供給ライン２７ｅの開閉弁２９ｅ、第一流体制御弁３１ｅ、流量計測器３０ｅおよび絞り弁３２ｅの流路と、第二供給ラインの開閉弁３４ｅ、圧力調整弁３５ｅ、流量計測器３６ｅおよび第二流体制御弁３７ｅの流路が、この順でそれぞれ連通して形成されている。また、第一供給ライン２７ｅの絞り弁３２ｅの出口流路は、第二供給ライン２８ｅの第二流体制御弁３７ｅの出口流路と連通して合流部３９ｅを形成し、合流部３９ｅから流出口５２に連通する。なお、合流部３９ｅはベースブロック５１内に設けずに、ベースブロック５１の各供給ラインから流出した流路を合流するようにしても良い。各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１７２】
これにより、流体混合装置が流路の形成された一つのベースブロック５１に配設されているため、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができる。また、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を短くさせることで流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体混合装置の組み立てを容易にすることができる。
【実施例９】
【０１７３】
次に、図２２に基づいて本発明の第九の実施例の流体混合装置について説明する。なお、本実施例では図２２で示した第二供給ライン側の縦断面図のみで説明する。
【０１７４】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ライン２８ｆの開閉弁３４ｆ、流量計測器３６ｆ、第二流体制御弁３７ｆ、圧力調整弁３５ｆが一つのケーシング５３内に収納配設されている。各構成は以下の通りである。
【０１７５】
５３はＰＶＤＦ製のケーシングである。ケーシング５３内には、ケーシング５３の底面に開閉弁３４ｆ、圧力調整弁３５ｆ、流量計測器３６ｆ、第二流体制御弁３７ｆがこの順でボルト、ナット（図示せず）にて固定されている。また、制御部は流量計測器３６ｆの上方にケーシング５３の上部に固定設置されている。本実施例の弁および流量計測器の接続構造は実施例７と同様であり、各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０１７６】
これにより、流体混合装置が一つのケーシング５３内に設置されて流体混合装置が一つのモジュールとなるため、設置が容易になり、設置作業の作業時間が短縮でき、各部品がケーシングによって保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで安易に流体混合装置を分解させることを防ぎ、不慣れな利用者が流体混合装置を分解することにより不具合が生じることを防止することができる。
【実施例１０】
【０１７７】
次に、図２３、図２４に基づいて本発明の第十の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第一流体制御弁４が、他の流体制御弁である本実施例の第一流体制御弁４ａである場合で説明する。
【０１７８】
４ａは第一流体制御弁である。第一流体制御弁４ａは本体部１２１、弁部材１３６、第一ダイヤフラム部１３７、第二ダイヤフラム部１３８、第三ダイヤフラム部１３９、第四ダイヤフラム部１４０で形成される。
【０１７９】
本体部１２１は、内部に後記第一加圧室１２８、第二弁室１２９、第一弁室１３０及び第二加圧室１３１に区切られるチャンバ１２７と、流体が外部からチャンバ１２７へ流入するための入口流路１４５及びチャンバ１２７から流出するための出口流路１５２とを有し、上から本体Ｄ１２５、本体Ｃ１２４、本体Ｂ１２３、本体Ａ１２２、本体Ｅ１２６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。
【０１８０】
１２２は本体部１２１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１４１が設けられ、段差部１４１の中央には段差部１４１より小径で、下部第一弁室１３４となる開孔部１４２が、また、開孔部１４２の下には開孔部１４２の径より大径の平面円形状の下部段差部１４３が連続して設けられている。本体Ａ１２２の上面部、すなわち段差部１４１の周縁部には環状凹溝１４４が設けられ、また、側面から本体Ａ１２２の開孔部１４２に連通する入口流路１４５が設けられている。
【０１８１】
１２３は本体Ａ１２２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１４６が設けられ、段差部１４６の中央には段差部１４６より小径の上部第二弁室１３３となる開孔部１４７が設けられている。また、開孔部１４７の下には開孔部１４７の径より小径の開口部１４８と、本体Ａ１２２の段差部１４１と同じ径の平面円形状の下部段差部１４９が連続して設けられている。開口部１４８の下端周囲は弁座１５０となっている。本体Ｂ１２３の下面部すなわち下部段差部１４９の周縁部には本体Ａ１２２の環状凹溝１４４と相対する位置に環状凹溝１５１が設けられ、また、本体Ａ１２２の入口流路１４５と反対側に位置する本体Ｂ１２３の側面から開孔部１４７に連通する出口流路１５２が設けられている。
【０１８２】
１２４は本体Ｂ１２３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Ｃ１２４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１５３と、ダイヤフラム室１５３と外部とを連通する呼吸孔１５４、及び下端面に本体Ｂ１２３の段差部１４６に嵌合される環状突部１５５がダイヤフラム室１５３を中心として設けられている。
【０１８３】
１２５は本体Ｃ１２４の上部に位置するＰＴＦＥ製の本体Ｄであり、下部に気室１５６と、中央に上面を貫通して設けられ、外部から気室１５６へと圧縮空気を導入するための給気孔１５７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１８０が設けられている。なお、排出孔１８０は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。
【０１８４】
１２６は本体Ａ１２２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１３１となる開孔部１５８が設けられ、開孔部１５８上面の周囲には、本体Ａ１２２の下部段差部１４３に嵌合固定される環状突部１５９が設けられている。また、本体Ｅ１２６の側面には、そこから開孔部１５８に連通する小径の呼吸孔１６０が設けられている。
【０１８５】
以上説明した本体部１２１を構成する５つの本体Ａ１２２、本体Ｂ１２３、本体Ｃ１２４、本体Ｄ１２５、本体Ｅ１２６はボルト・ナット（図示せず）で挟持固定されている。
【０１８６】
１３６はＰＴＦＥ製の弁部材であり、中央に鍔状に設けられた肉厚部１６１と肉厚部１６１を貫通して設けられた連通孔１６２、肉厚部１６１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１６３及び薄膜部１６３の外周縁部に上下に突出して設けられた環状リブ部１６４を有する第一ダイヤフラム部１３７と、第一ダイヤフラム部１３７の上部中央に設けられ逆すり鉢状の弁体１６５と、弁体１６５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１６６び肉厚部１６１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１６７有し、かつ、一体的に形成されている。第一ダイヤフラム部１３７の外周縁部に設けられた環状リブ部１６４は本体Ａ１２２と本体Ｂ１２３に設けられた両環状凹溝１４４、１５１に嵌合され、本体Ａ１２２と本体Ｂ１２３に挟持固定されている。また、弁体１６５の傾斜面と本体Ｂ１２３の開口部１４８の下端面周縁部との間に形成される空間は流体制御部１６８になっている。
【０１８７】
１３８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１６９と肉厚部１６９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１７０、及び薄膜部１７０の外周縁部に設けられた環状シール部１７１を有し、かつ一体的に形成されている。また、薄膜部１７０の周縁部の環状シール部１７１は本体Ｂ１２３の上部の段差部１４６と、本体Ｃ１２４の環状突部１５５とに挟持固定されている。なお、第二ダイヤフラム部１３８の受圧面積は、第一ダイヤフラム部１３７のそれよりも小さく設ける必要がある。
【０１８８】
１３９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１３８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１７２の上端面は弁部材１３６の下部ロッド１６７と接触しており、また、薄膜部１７３の周縁部の環状シール部１７４は本体Ａ１２２の下部段差部１４３と本体Ｅ１２６の環状突部１５９とに挟持固定されている。なお、第三ダイヤフラム部１３９の受圧面積も上記と同様に第一ダイヤフラム部１３７のそれよりも小さく設ける必要がある。
【０１８９】
１４０は第四ダイヤフラム部であり、周縁部に外径が本体Ｃ１２４のダイヤフラム室１５３と略同径の円筒形リブ１７５と、中央に円柱部１７６、及び円筒形リブ１７５の下端面内周と円柱部１７６の上端面外周とをつないで設けられた膜部１７７を有する。円筒形リブ１７５は本体Ｃ１２４のダイヤフラム室１５３に嵌合固定されるとともに、本体Ｂ１２３と本体Ｃ１２４の間で挟持固定され、円柱部１７６はダイヤフラム室１５３の中で上下動自在となっている。また、円柱部１７６の下部は、第二ダイヤフラム部１３８の肉厚部１６９が嵌合されている。
【０１９０】
１７８および１７９は本体Ｅ１２６の開孔部１５８に配置されたＰＶＤＦ製のバネ受けとＳＵＳ製のバネである。両者は第三ダイヤフラム部１３９を内向き（図では上向き）に加圧している。
【０１９１】
以上説明した各構成により本体部１２１の内部に形成されたチャンバ１２７は上から、第四ダイヤフラム部１４０及び本体Ｄ１２５気室１５６から形成された第一加圧室１２８、第一ダイヤフラム部１３７と本体Ｂ１２３の下部段差部１４９との間に形成された下部第二弁室１３２と第二ダイヤフラム部１３８と本体Ｂ１２３の開孔部１４７とから形成された上部第二弁室１３３の両者からなる第二弁室１２９、第三ダイヤフラム部１３９と本体Ａ１２２の開孔部１４２とで形成された下部第一弁室１３４と第一ダイヤフラム部１３７と本体Ａ１２２の段差部１４１とで形成された上部第一弁室１３５からなる第一弁室１３０、及び第三ダイヤフラム部１３９と本体Ｅ１２６の開孔部１５８とで形成された第二加圧室１３１に区分されていることがわかる。
【０１９２】
次に、本発明の第十の実施例の作動について説明する。
【０１９３】
電空変換器（図示せず）から供給される操作圧に対する第一流体制御弁４ａの作動は以下の通りである。第一流体制御弁４ａの本体Ａ１２２の入口流路１４５より第一弁室１３０に流入した流体は、弁部材１３６の連通孔１６２を通ることで減圧され下部第二弁室１３２に流入する。さらに、流体は、下部第二弁室１３２から流体制御部１６８を通り上部第二弁室１３３に流入する際に流体制御部１６８での圧力損失により再度減圧され出口流路１５２から流出する。ここで、連通孔１６２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１６２前後の圧力差によって決まっている。
【０１９４】
このとき、各ダイヤフラム部１３７、１３８、１３９が流体から受ける力を見ると、第一ダイヤフラム部１３７は第一弁室１３０と下部第二弁室１３２内の流体圧力差により上方向の、第二ダイヤフラム部１３８は上部第二弁室１３３の流体圧力により上方向の、第三ダイヤフラム部１３９は第一弁室１３０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１３７の受圧面積は、第二ダイヤフラム部１３８及び第三ダイヤフラム部１３９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１３８、１３９に働く力は、第一ダイヤフラム部１３７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１３６が、流体から受ける力は、第一弁室１３０と下部第二弁室１３２内の流体圧力差による上方向の力となる。
【０１９５】
また、弁部材１３６は、第一加圧室１２８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１３１の加圧手段により上方へ付勢されている。第一加圧室１２８の加圧手段の力を第二加圧室１３１の加圧手段の力より大きく調整しておけば、弁部材１３６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１２８の加圧手段とは、電空変換器から供給される操作圧によるものであり、第二加圧室１３１の加圧手段とは、バネ１７９の反発力によるものである。
【０１９６】
したがって、弁部材１３６は、各加圧手段による下方向の合力と、第一弁室１３０と下部第二弁室１３２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１３２の圧力が流体制御部１６８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１３０と下部第二弁室１３２内の流体圧力差は一定となり、連通孔１６２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。
【０１９７】
ここで、第一流体制御弁４ａは、弁部材１３６に働く各加圧手段の合力と、第一弁室１３０と下部第二弁室１３２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１３６に働く各加圧手段の合力を調整変更すれば、第一弁室１３０と下部第二弁室１３２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、すなわち電空変換器から供給される操作圧力を調整することにより、連通孔１６２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。
【０１９８】
また、第一加圧室１２８の加圧手段による力を第二加圧室１３１の加圧手段による力より小さく調整すれば、弁部材１３６に働く合力は上方向のみとなり、弁部材１３６の弁体１６５を本体Ｂ１２３の開口部１４８の弁座１５０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、電空変換器を調整して操作圧をかけなければ第一流体制御弁４ａは閉塞状態となる。
【０１９９】
これにより、第一流体制御弁４ａを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は設定流量で一定になるように制御されされる。さらに、供給ライン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第一流体制御弁４ａ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、第一流体制御弁４ａは背圧変動の影響を受けない構成であるため、背圧が変動するような用途において好適に使用することができる。また、操作圧の調整により第一流体制御弁４ａは開閉弁としても使用することができる。
【実施例１１】
【０２００】
次に、図２５に基づいて本発明の第十一の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第二流体制御弁１０が、他の流体制御弁である本実施例の第二流体制御弁１０ａである場合で説明する。また、本実施例の制御部（図示せず）は、第一の実施例の制御部５において、電空変換器８を設けずに、コントロール部７から出力された信号を第二流体制御弁１０ａの電気式駆動部３４４に伝達し、電気式駆動部３４４のモータ部３５９を作動させる構成である。
【０２０１】
１０ａは、後記電気式駆動部３４４により流路の開口面積を変化させ流体の流量を制御する第二流体制御弁（電気式ニードル弁）である。第二流体制御弁１０ａは、本体３４１、ダイヤフラム３４２、弁体３４３、電気式駆動部３４４で形成される。
【０２０２】
３４１はＰＴＦＥ製の本体であり、上部に略すり鉢形状の弁室３４５が設けられており、弁室３４５に各々連通するように入口流路３４６および出口流路３４７が設けられ、弁室３４５の底面には後記弁体３４３の圧接によって流路を遮断する弁座３４８が形成され、底部中央には後記弁体３４３が上下動することにより流量を制御する開口部３４９が形成されている。また、本体３４１の上面には後記ダイヤフラム３４２の環状シール部３５３が嵌合される環状凹部３５０が設けられている。
【０２０３】
３４２はＰＴＦＥ製のダイヤフラムであり、中央に鍔状に設けられた肉厚部３５１と肉厚部３５１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３５２及び薄膜部３５２の外周縁部には軸線方向に断面Ｌ字状の環状シール部３５３が設けられており、環状シール部３５３は前記本体３４１の環状凹部３５０に嵌合される。肉厚部３５１の下方には後記弁体３４３に螺着される接合部３５４が設けられており、肉厚部３５１上方には後記モータ部３５９の軸に連結されたステム３６５と螺着される取付部３５５が設けられている。
【０２０４】
３４３はＰＴＦＥ製の弁体であり、前記ダイヤフラム３４２の接合部３５４に螺着されている。また、弁体３４３は下方に向かって縮径するテーパ部３５６が設けられている。
【０２０５】
３４４は弁体３４３を上下動させる電気式駆動部である。電気式駆動部３４４は下部ボンネット３５７、上部ボンネット３５８で形成され、モータ部３５９及びギア等が設けられている。
【０２０６】
３５７はＰＶＤＦ製の下部ボンネットであり、上方に開口された凹部３６０が設けられ、凹部３６０底部中央には貫通孔３６１が設けられている。下部ボンネット３５７の下面にはダイヤフラム３４２の環状シール部３５３が嵌合される嵌合部３６２が設けられ、前記本体３４１と下部ボンネット３５７により前記ダイヤフラム３４２が挟持固定されている。
【０２０７】
３５８はＰＶＤＦ製の上部ボンネットであり、下方に開口された凹部３６３が設けられ、下部ボンネット３５７と上部ボンネット３５８を接合して両凹部３６０、３６３により格納部３６４が形成され後記モータ部３５９が設置されている。
【０２０８】
３５９は格納部３６４に設置されたモータ部である。モータ部３５９はステッピングモーターを有し、モータ部３５９下部にはモータの軸に連結されたステム３６５が設けられている。ステム３６５は前記下部ボンネット３５７の貫通孔３６１に位置し、ステム３６５の下部には前記ダイヤフラム３４２の取付部３５５と螺合される接続部３６６が設けられている。
【０２０９】
第二流体制御弁１０ａの本体３４１と、電気式駆動部３４４の下部ボンネット３５７と上部ボンネット３５８は、ボルト・ナット（図示せず）によって接合されている。
【０２１０】
次に、本発明の第十一の実施例の作動について説明する。
【０２１１】
電気式駆動部３４４からの伝達による第二流体制御弁１０ａの作動は以下の通りである。第二流体制御弁１０ａは、電気式駆動部３４４のモータ部３５９がステム３６５を上下動させると、ステム３６５とダイヤフラム３４２を介して弁体３４３が上下動され、開口部３４９と開口部３４９内へ挿入される弁体３４３のテーパ部３５６とで開口面積を変化させることにより、第二流体制御弁１０ａを流れる流体の流量を調整することができる。また、電気駆動部３４４を操作して弁体３４３を下方向へ駆動させ、弁体３４３を弁座３４８に着座させることにより弁体３４３は開口部３４９を閉止し、流体を遮断することができる。
【０２１２】
これにより、第二流体制御弁１０ａを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁１０ａは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができる。電気式駆動部３４４は、電気的に駆動するモータ部３５９を有しており、モータ部３５９は細かな駆動制御が容易に行なえるため、制御部からの信号に応じて応答性の良い安定した流量制御を行なうことができ、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
【実施例１２】
【０２１３】
次に、図２６に基づいて本発明の第十二の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第二流体制御弁１０が、他の流体制御弁である本実施例の第二流体制御弁１０ｂである場合で説明する。
【０２１４】
１０ｂは操作圧に応じて流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁（空気式ピンチ弁）である。第二流体制御弁１０ｂは管体４０１、シリンダー本体４０２、ピストン４０３、挟圧子４０４、本体４０５、連結体受け４０６、連結体４０７で形成される。
【０２１５】
４０１は内部を流体が流れるフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体からなる管体である。管体４０１は例えばシリコンゴムが含浸されたＰＴＦＥシートを何層も積層することにより目的とする肉厚に形成されたものである。なお、本実施形態では管体４０１の材質はフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体になっているがＥＰＤＭ、シリコンゴム、フッ素ゴム及びこれらの複合体などの弾性体でも良く特に限定されるものではない。
【０２１６】
４０２はＰＶＤＦ製のシリンダー本体である。シリンダー本体４０２は、円筒状空間を持つシリンダー部４０８を有し、上端部に円盤状のシリンダー蓋４０９がＯリングを介して螺合されている。シリンダー本体４０２の下面中央部には、後記ピストン４０３の連結部４１６が貫通する貫通孔４１０と、後記挟圧子４０４を収納する長円状スリット４１１が連続して設けられている。また、シリンダー本体４０２の周側面には、シリンダー部４０８の内周面及び底面と後記ピストン４０３の下端面とで形成される第一空間部４１２と、シリンダー部４０８の内周面とシリンダー蓋４０９の下端面と後記ピストン４０３の上端面とで形成される第二空間部４１３とに、それぞれ圧縮空気を導入するエアー口４１４、４１５が設けられている。
【０２１７】
４０３はＰＶＤＦ製のピストンである。ピストン４０３は円盤状で周側面にＯリングが装着され、シリンダー部４０８の内周面に上下動可能且つ密封状態に嵌合されている。またピストン４０３の中央より垂下して連結部４１６が設けられ、前記シリンダー本体４０２の下面中央部に設けられた貫通孔４１０を密封状態で貫通しており、その先端部に後記挟圧子４０４が固定されている。なお、本実施形態では連結部４１６を貫通して設けられた固定ボルト４１７の先端部に螺着によって後記挟圧子４０４が固定されている。また、挟圧子４０４の固定方法は、連結部４１６を棒状に形成しその先端部に螺着、接着あるいは溶接などでも良く、特に限定されるものではない。
【０２１８】
４０４はＰＶＤＦ製の挟圧子であり、管体４０１を押圧する部分の断面がかまぼこ状に形成されている。また、挟圧子４０４は、流路軸線と直交するようにピストン４０３の連結部４１６に固定されており、バルブ開時にはシリンダー本体４０２の長円状スリット４１１内に収納されている。
【０２１９】
４０５はシリンダー本体４０２下端面にボルト・ナットなど（図示せず）で接合固定されるＰＶＤＦ製の本体である。本体４０５の流路軸線上には管体４０１を受容する断面矩形状の溝４１８が設けられている。また、溝４１８の両端部には後記連結体受け４０６の嵌合部４２１を受容する溝４１９が溝４１８より深く設けられ、さらに溝４１９内部には後記連結体受け４０６の嵌合部４２１先端に設けられた抜け防止用凸部４２２を受容する凹溝４２０が設けられている。
【０２２０】
４０６は本体４０５の両端に設置されたＰＶＤＦ製の連結体受けである。連結体受け４０６の一端部に本体４０５の両端に設けられた溝４１９に嵌合される断面矩形状の嵌合部４２１が形成され、さらに嵌合部４２１の先端底部には本体４０５の溝４１９に設けられた凹溝４２０に嵌合される抜け防止用凸部４２２が設けられている。一方、他端部には後記連結体４０７の六角形の鍔部４３０を受容する断面同形の受口４２３が設けられ、その外周面には雄ネジ部４２４が設けられている。雄ネジ部４２４と嵌合部４２１との間に位置する外周面には嵌合部４２１の対角線長と略同一の直径を有する環状の鍔部４２５が設けられている。鍔部４２５はシリンダー本体４０２及び本体４０５と接触し、連結体受け４０６が両本体の内部へ移動することを防止している。連結体受け４０６の内部では、嵌合部４２１に管体４０１の外径と略同径を有する貫通孔４２６が設けられ、またそれに連続して、受口４２３に通じる後記連結体４０７の挿入部４２９に嵌合拡径された管体４０１の外径と略同径の貫通孔４２７が設けられている。したがって、連結体受け４０６の内周面には段差部４２８が形成されている。この段差部４２８で管体４０１が連結体受け４０６内に挟持固定される。
【０２２１】
４０７はＰＴＦＥ製の連結体である。連結体４０７の一端部には外径が管体４０１の内径よりも大きく形成され、管体４０１が拡径して挿入される挿入部４２９が設けられている。連結体４０７の外周中央部には両端部よりも拡径して断面六角形状の鍔部４３０が設けられている。連結体４０７は鍔部４３０を連結体受け４０６の受口４２３に嵌合させ、鍔部４３０と係合させたキャップナット４３１を連結体受け４０６の外周に設けられた雄ネジ部４２４に螺合させることにより回動しないように連結体受け４０６に嵌合固定される。ここで、本体４０５の両端部に設置された一方の連結体４０７の内部は入口流路４３２が形成され、他方の連結体４０７の内部は出口流路４３３が形成されている。
【０２２２】
次に、本発明の第十二の実施例の作動について説明する。
【０２２３】
電空変換器から供給される操作圧に対する第二流体制御弁１０ｂの作動は以下の通りである。  エアー口４１５から第二空間部４１３へ圧縮された空気を供給した場合、第一空間部４１２内の圧縮された空気はエアー口４１４から排出され、該空気圧により、ピストン４０３が下降し始め、それに伴ってピストン４０３より垂下して設けられた連結部４１６を介して挟圧子４０４も下降する。エアー口４１４から第一空間部４１２圧縮された空気を供給した場合、第二空間部４１３内の圧縮された空気はエアー口４１５から排出され、該空気圧により、ピストン４０３が上昇し始め、それに伴ってピストン４０３より垂下して設けられた連結部４１６を介して挟圧子４０４が上昇する。ピストン４０３の上下動に伴って挟圧子４０４も上下動されることにより、挟圧子４０４が管体４０１の開口面積を変化させ、第二流体制御弁１０ｂを流れる流体の流量を調整することができる。また、エアー口４１５から第二空間部４１３へ圧縮された空気を供給すると、ピストン４０３下端面がシリンダー部４０８底面に到達しピストン４０３及び挟圧子４０４の下降は止まることで管体４０１を閉止し、流体を遮断することができる。
【０２２４】
これにより、第二流体制御弁１０ｂを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁１０ｂは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができでき、弁の摺動部分が流路と分かれて構成されているため流路内にコンタミやパーティクルを発生することを防止でき、流路が直線的で滞留する部分がないため、スラリーを輸送するラインに使用しても流量を制御する箇所にスラリーが固着しにくいので安定した流体制御を維持することができる。
【実施例１３】
【０２２５】
次に、図２７に基づいて本発明の第十三の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第二流体制御弁１０が、他の流体制御弁である本実施例の第二流体制御弁１０ｃである場合で説明する。また、本実施例の制御部（図示せず）は、第一の実施例の制御部５において、電空変換器８を設けずに、コントロール部７から出力された信号を第二流体制御弁１０ｃの電気式駆動部４４１に伝達し、電気式駆動部４４１のモータ部４５２を作動させる構成である。
【０２２６】
１０ｃは、後記電気式駆動部４４１により流路の開口面積を変化させ流体の流量を制御する第二流体制御弁である。第二流体制御弁１０ｃは電気式駆動部４４１、本体４４２、管体４４３、接続部４４４で形成される。
【０２２７】
４４２はＰＴＦＥ製の本体であり、本体４４２の流路軸線上には後記管体４４３を受容する断面矩形状の溝４４５が設けられている。
【０２２８】
４４３はＰＴＦＥシートとシリコンゴムの複合体からなる管体であり、本体４４２内に流路を形成している。
【０２２９】
４４４はＰＴＦＥ製の接続部であり、本体４４２の溝４４５と後記電気式駆動部４４１下部ボンネット４５０の底部に係合して下部ボンネット４５０と本体４４２の各両側側面に固定される連結体受け４４６と、連結体受け４４６と係合し、管体４４３と接続される連結体４４７と、連結体４４７を連結体受け４４６の外周面に螺合することにより連結体受け４４６固定しているキャップナット４４８とから形成されている。ここで、本体４４２の両端部に設置された一方の連結体４４７の内部は入口流路４５６が形成され、他方の連結体４４７の内部は出口流路４５７が形成されている。
【０２３０】
４４１は挟圧子４４９を上下動させる電気式駆動部である。電気式駆動部４４１は下部ボンネット４５０、上部ボンネット４５１で形成され、モータ部４５２及びギア等が設けられている。
【０２３１】
４５０はＰＶＤＦ製の下部ボンネットであり、上面に開口された凹部４５３が設けられ、凹部４５３底部中央には貫通孔４５４が設けられている。また下部ボンネット４５０下端面中央には貫通孔４５４を中心にして長円状のスリット４５５が設けられている。
【０２３２】
４５１はＰＶＤＦ製の上部ボンネットであり、下面に開口された凹部４５８が設けられ、下部ボンネット４５０と上部ボンネット４５１を接合して両凹部４５３、４５８により格納部４５９が形成され後記モータ部４５２が設置されている。
【０２３３】
４５２は格納部４５９に設置されたモータ部である。モータ部４５２はステッピングモーターを有し、モータ部４５２下部にはモータの軸に連結されたステム４６０が設けられている。ステム４６０は前記下部ボンネット４５０の貫通孔４５４に位置し、ステム４６０の下部には挟圧子４４９が接続されていて、モータ部４５２の駆動によりステム４６０を上下動させ、挟圧子４４９が管体４４３を圧接しまたは管体４４３から離間する。
【０２３４】
４４９は管体４４３を押圧する部分が断面かまぼこ状に形成された挟圧子であり、管体４４３と直交するようにステム４６０に固定されており、弁全開時には下部ボンネット４５０下端面に設けられた長円状のスリット４５５内に収納されるようになっている。
【０２３５】
第二流体制御弁１０ｃの本体４４２と、電気式駆動部４４１の下部ボンネット４５０と上部ボンネット４５１は、ボルト・ナット（図示せず）によって接合されている。
【０２３６】
次に、本発明の第十三の実施例の作動について説明する。
【０２３７】
電気式駆動部４４１からの伝達による第二流体制御弁１０ｃの作動は以下の通りである。流量制御弁１０ｃは、電気式駆動部４４１のモータ部４５２がステム４６０を上下動させると、ステム４６０下部に設けられた挟圧子４４９が上下動され、挟圧子４４９が管体４４３を変形させ、管体４４３の流路の開口面積を変化させることにより、流量制御弁１０ｃを流れる流体の流量を調整することができる。また、ステム４６０を上方へ駆動させると、ステム４６０下部に設けられた挟圧子４４９が上昇し、挟圧子４４９の上端部が下部ボンネット４５０の下端部に設けられた長円状のスリットの上端面に到達してステム４６０および挟圧子４４９の上昇は止まり全開状態となる。さらに、ステム４６０を下方へ駆動させると、挟圧子４４９が下降し管体４４３を押圧して流路を閉止し全閉状態になる。
【０２３８】
これにより、第二流体制御弁１０ｃを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁１０ｃは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができでき、弁の摺動部分が流路と分かれて構成されているため流路内にコンタミやパーティクルを発生することを防止でき、流路が直線的で滞留する部分がないため、スラリーを輸送するラインに使用しても流量を制御する箇所にスラリーが固着しにくいので安定した流体制御を維持することができる。電気式駆動部４４１は、電気的に駆動するモータ部４５２を有しており、モータ部４５２は細かな駆動制御が容易に行なえるため、制御部からの信号に応じて応答性の良い安定した流量制御を行なうことができ、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
【実施例１４】
【０２３９】
次に、図２８に基づいて本発明の第十四の実施例について説明する。ここでは第三の実施例の圧力調整弁３５が、他の圧力調整弁である本実施例の圧力調整弁３５ａである場合で説明する。
【０２４０】
３５ａは流入する流体圧力を一定圧に調整されて流出させる圧力調整弁である。圧力調整弁３５ａは、本体４７３、蓋体４７４、第一ダイヤフラム４７５、第二ダイヤフラム４７６、プラグ４７７とで形成される。
【０２４１】
４７３はＰＶＤＦ製の本体であり、略円筒状を有しており、その側面には本体４７３の内部に設けられた第一弁室４７９と連通する入口流路４７２と後記気室４７８と連通するエア供給口４８０とが設けられており、第一弁室４７９の上部周縁には後記第一ダイヤフラム４７５の環状突部４８６が接合される接合部４８１を有している。また第一弁室４７９の上部には後記第一及び第二ダイヤフラム４７５、４７６と共に後記気室４７８を形成する段差部４８２が設けられている。
【０２４２】
４７４はＰＶＤＦ製の蓋体であり、内部に第二弁室４８３を有し外周側面には第二弁室４８３と連通する出口流路４７１を有し、本体４７３の上端部に接合されている。下端部の第二弁室４８３の周縁部には後記第二ダイヤフラム４７６の環状突部４８９が嵌合される環状溝部４８４が設けられている。
【０２４３】
４７５はＰＴＦＥ製の第一ダイヤフラムであり、ドーナツ状に形成されており、中央部には後記第二ダイヤフラム４７６側に突出して形成された環状接合部４８５が設けられており、環状接合部４８５の内周面にはスリーブ４８７が螺着されている。また、外周縁部には環状突部４８６が設けられており、環状突部４８６は本体４７３の内部に設けられた接合部４８１に接合されている。
【０２４４】
４７６はＰＴＦＥ製の第二ダイヤフラムであり、中央部には環状接合部４８８、外周縁部には環状突部４８９が設けられている。環状突部４８９は蓋体４７４の環状溝部４８４に嵌合され且つ、本体４７３と蓋体４７４とによって挟持されている。なお、第二ダイヤフラム４７６の受圧面積は前記第一ダイヤフラム４７５よりも十分に大きくなるように形成されている。第一及び第二ダイヤフラム４７５、４７６は、スリーブ４８７と螺着されることによって一体化している。
【０２４５】
プラグ４７７は、本体４７３の第一弁室４７９の底部に螺着等により固定されている。プラグ４７７の先端は、スリーブ４８７の下端面との間で流体制御部４９０を形成しており、スリーブ４８７の上下動にともなって流体制御部４９０の開口面積が変化し、第二弁室４８３内部の圧力すなわち、二次側の流体圧力を一定に保つように設計されている。
【０２４６】
４７８は本体４７３の段差部４８２及び第一、第二ダイヤフラム４７５、４７６の三者で囲まれて形成された気室である。気室４７８の内部にはエア供給口４８０から圧縮された空気が注入され、常に一定の圧力に保たれている。
【０２４７】
次に、本発明の第十四の実施例の作動について説明する。
【０２４８】
圧力調整弁３５ａの作用は、気室４７８に圧縮された空気が供給されて一定の内圧がかけられており、第一ダイヤフラム４７５が第一弁室４７９内部の圧力、すなわち一次側の流体圧力による上向きの力と、気室４７８内部の圧力による下向きの力を受けている。一方、第二ダイヤフラム４７６は第二弁室４８３内部の圧力すなわち二次側の流体圧力による下向きの力と、気室４７８内部の圧力による上向きの力を受けており、これら４つの力の釣り合いによって第一及び第二のダイヤフラム４７５、４７６と接合されているスリーブ４８７の位置が決定されている。スリーブ４８７はプラグ４７７との間に流体制御部４９０を形成しており、その面積によって二次側の流体圧力を制御している。
【０２４９】
この状態において一次側の流体圧力が上昇した場合、一時的に二次側の流体圧力及び流量も増大する。このとき流体圧力により第一ダイヤフラム４７５には上向きの力、第二のダイヤフラム４７６には下向きの力が働くが、第二ダイヤフラム４７６の受圧面積は第一ダイヤフラム４７５に比べ十分に大きく設計されているため、下向きの力の方が大きくなり、結果としてスリーブ４８７を下方へ押し下げることとなる。これによって、流体制御部４９０の開口面積は減少し、二次側の流体圧力は瞬時にもとの圧力まで低下し、再び気室４７８の内圧と流体圧力による力の釣り合いが保たれる。
【０２５０】
一方、一次側の流体圧力が低下した場合、一時的に二次側の流体圧力及び流量も低下する。このとき第一及び第二のダイヤフラム４７５、４７６には、気室４７８の内圧によってそれぞれ下向き及び上向きの力が働くが、この場合でも受圧面積は第二ダイヤフラム４７６の方が大きいため、上向きの力のほうが優勢となって、スリーブ４８７の位置を上方へ押し上げることとなる。これによって、流体制御部４９０の開口面積は増大し、二次側の流体圧力は瞬時に元の圧力まで上昇し、再び気室４７８の内圧と流体圧力による力の釣り合いが保たれ、元の流量も保たれる。
【０２５１】
これにより、圧力調整弁３５ａを用いることで流体混合装置の供給ラインに流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力調整弁３５ａ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、脈動の影響で計測値が読み取りにくくなるのを防止し、安定した流体制御を行なうことができる。また、流路の構造が簡単であり流体が滞留しにくい構成であるため、流体にスラリーを流してもスラリーが固着しにくく、安定して流入する流体の圧力を一定に保つことができ、スラリーが固着しにくい第十二の実施例や第十三の実施例のピンチ弁と併用することにより、供給ラインはスラリーの固着で詰まることなく使用でき、仮にラインの内壁に僅かにスラリーが付着しても、定期的に純水を流して流路内を洗浄する作業を行なうことでスラリーはきれいに洗浄される。また、圧力調整弁３５ａは、部品点数が少なく分解や組み立てが容易である。
【実施例１５】
【０２５２】
次に、図２９に基づいて本発明の第十五の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流量計測器３、９が、他の超音波流量計である本実施例の流量計測器３ａである場合で説明する。
【０２５３】
３ａは流体の流量を計測する流量計測器である。流量計測器３ａは、入口流路３８１と、入口流路３８１から垂設された第一立上り流路３８２と、第一立上り流路３８２に連通し入口流路３８１軸線に略平行に設けられた直線流路３８３と、直線流路３８３から垂設された第二立上り流路３８４と、第二立上り流路３８４に連通し入口流路３８１軸線に略平行に設けられた出口流路３８５とを有し、第一、第二立上り流路３８２、３８４の側壁の直線流路３８３の軸線と交わる位置に、超音波振動子３８６、３８７が互いに対向して配置されている。超音波振動子３８６、３８７はフッ素樹脂で覆われており、該振動子３８６、３８７から伸びた配線は制御部（図示せず）の演算部（図示せず）に繋がっている。なお、流量計測器３ａの超音波振動子３８６、３８７以外はＰＦＡ製である。
【０２５４】
次に、本発明の第十五の実施例である流体混合装置の作動について説明する。
【０２５５】
流体計測器３ａに流入した流体は、直線流路３８３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３８６から下流側に位置する超音波振動子３８７に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子３８７で受信された超音波振動は電気信号に変換され、制御部（図示せず）の演算部（図示せず）へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子３８６から下流側の超音波振動子３８７へ伝播して受信されると、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３８７から上流側に位置する超音波振動子３８６に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子３８６で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部内の演算部へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路３８３内の流体の流れに逆らって伝播していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、伝播時間が長くなる。出力された相互の電気信号は演算部内で伝播時間が各々計測され、伝播時間差から流量が演算される。演算部で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部（図示せず）に出力される。
【０２５６】
これにより、超音波流量計である流量計測器３ａは、流体の流れ方向に対する伝播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る。
【実施例１６】
【０２５７】
次に、図３０に基づいて本発明の第十六の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流量計測器３、９が、超音波式渦流量計である本実施例の流量計測器３ｂである場合で説明する。
【０２５８】
３ｂは流体の流量を計測する流量計測器である。流量計測器３ｂは、入口流路３９１と、入口流路３９１内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体３９２と、出口流路３９３とを備える直線流路３９４を有し、直線流路３９４の渦発生体３９２の下流側の側壁に、超音波振動子３９５、３９６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３９５、３９６はフッ素樹脂で覆われており、該振動子３９５、３９６から伸びた配線は制御部（図示せず）の演算部（図示せず）に繋がっている。流量計測器３ｂの超音波振動子３９５、３９６以外はＰＴＦＥ製である。
【０２５９】
次に、本発明の第十六の実施例の作動について説明する。
【０２６０】
流体計測器３ｂに流入した流体は、直線流路３９４で流量が計測される。直線流路３９４内を流れる流体に対して超音波振動子３９５から超音波振動子３９６に向かって超音波振動を伝播させる。渦発生体３９２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３９６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３９５、３９６で送受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部（図示せず）の演算部（図示せず）へ出力される。演算部では、送信側の超音波振動子３９５から出力された超音波振動と受信側の超音波振動子３９６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３９４を流れる流体の流量が演算される。演算部で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部（図示せず）に出力される。
【０２６１】
これにより、超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は多く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。
【０２６２】
実施例十五、実施例十六の作動により、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。
【実施例１７】
【０２６３】
次に、３つの供給ラインを有する本発明の第十七の実施例について説明する。
【０２６４】
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ラインと同様の構成の第三供給ラインを設け、各々の供給ラインの最下流側に、該供給ラインの合流部を有する構成である（図示せず）。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
【０２６５】
次に、本発明の第十七の実施例の作動について説明する。
【０２６６】
ここでは第一供給ラインに純水を流入させ、第二供給ラインに過酸化水素水を流入させ、第三供給ラインにアンモニア水を流入させ、純水：過酸化水素水：アンモニア水＝５０：２：１になるように混合する。第一供給ラインに流入した純水は第一供給ラインで流量が制御され、第二供給ラインに流入した過酸化水素水は第二供給ラインで流量が制御され、第三供給ラインに流入したアンモニア水は第三供給ラインで流量が制御され、合流部で合流して設定された比率（第一供給ラインと第二供給ラインと第三供給ラインの流量の比率が５０：２：１）で混合され、設定された流量で混合流体（アンモニア過水）が流出される。
【０２６７】
同様に、本実施例において第三供給ラインをアンモニア水ではなく塩酸を流入させ、純水：過酸化水素水：塩酸＝２０：１：１になるように混合する場合についても、設定された比率で混合され、設定された流量で混合流体（塩酸過水）が流出される。
【０２６８】
流出された各々の混合流体（アンモニア過水、塩酸過水）は、基板の洗浄装置の処理工程で使用される。洗浄装置内では、まず基板をアンモニア過水により異物除去の処理を行なった後、純水でリンスし、次に基板を塩酸過水により金属除去の処理を行なった後、純水でリンスし、基板を希フッ酸（実施例１記載の混合流体）により酸化膜除去の処理を行なった後、純水でリンスし、最後に基板が乾燥されるという工程が行われる。このとき、本発明の流体混合装置で混合した混合流体を各々の工程の薬液として洗浄槽内に導入することで、薬液を常に一定の混合比率で供給することができ、基板の洗浄処理が安定して行なわれる。
【実施例１８】
【０２６９】
次に、３つの供給ラインを有する本発明の第十八の実施例について説明する。
【０２７０】
本実施例の流体混合装置は、第十七の実施例と同様なので説明を省略する。次に、本発明の第十八の実施例の作動について説明する。
【０２７１】
ここでは第一供給ラインに純水を流入させ、第二供給ラインにフッ化アンモニウムを流入させ、第三供給ラインにフッ化水素酸を流入させ、純水：フッ化アンモニウム：フッ化水素酸＝５０：２：１になるように混合する。第一供給ラインに流入した純水は第一供給ラインで流量が制御され、第二供給ラインに流入したフッ化アンモニウムは第二供給ラインで流量が制御され、第三供給ラインに流入したフッ化水素酸は第三供給ラインで流量が制御され、合流部で合流して設定された比率（第一供給ラインと第二供給ラインと第三供給ラインの流量の比率が５０：２：１）で混合され、設定された流量で流出される。流出された混合流体は基板のエッチング装置の処理工程で使用され、エッチング装置内で混合流体により基板の酸化膜エッチングが行なわれる。
【０２７２】
本発明の第一、第四、第五、第六、第十七、第十八の実施例の比率で各々の流体を混合した混合流体は、半導体製造工程の前工程における基板の表面処理などを行なう際の薬液として好適に使用され、各々の流体とその混合比率は本発明の範囲内であれば半導体製造工程の前工程における各種処理に適した混合流体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２７３】
【図１】本発明の流体混合装置の第一の実施例を模式的に示す構成図である。
【図２】流量計測器の縦断面図である。
【図３】第一流体制御弁の縦断面図である。
【図４】第二流体制御弁の縦断面図である。
【図５】本発明の流体混合装置の第二の実施例を模式的に示す構成図である。
【図６】開閉弁の縦断面図である。
【図７】本発明の流体混合装置の第三の実施例を模式的に示す構成図である。
【図８】絞り弁の縦断面図である。
【図９】図８の絞り弁が開状態を示す要部拡大図である。
【図１０】図８の絞り弁が閉状態を示す要部拡大図である。
【図１１】図８の絞り弁が半開状態を示す要部拡大図である。
【図１２】本発明の流体混合装置の第四の実施例を模式的に示す構成図である。
【図１３】本発明の流体混合装置の第五の実施例を模式的に示す構成図である。
【図１４】マニホールド弁の断面図である。
【図１５】本発明の流体混合装置の第六の実施例を模式的に示す構成図である。
【図１６】本発明のフラッシング装置の流路を模式的に示す斜視図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図１８】本発明の流体混合装置の第七の実施例を模式的に示す平面図である。
【図１９】図１８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２０】本発明の流体混合装置の第八の実施例を模式的に示す平面図である。
【図２１】図２０のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２２】本発明の流体混合装置の第九の実施例を模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の流体混合装置の第十の実施例の他の第一流体制御弁の縦断面図である。
【図２４】図２３に他の表示を追加した図２３と同一の図である。
【図２５】本発明の流体混合装置の第十一の実施例の他の第二流体制御弁の縦断面図である。
【図２６】本発明の流体混合装置の第十二の実施例の他の第二流体制御弁の縦断面図である。
【図２７】本発明の流体混合装置の第十三の実施例の他の第二流体制御弁の縦断面図である。
【図２８】本発明の流体混合装置の第十四の実施例の他の圧力調整弁の縦断面図である。
【図２９】本発明の流体混合装置の第十五の実施例の他の流量計測器の縦断面図である。
【図３０】本発明の流体混合装置の第十六の実施例の他の流量計測器の縦断面図である。
【図３１】従来の流量制御装置の構成図である。
【符号の説明】
【０２７４】
１    第一供給ライン
２    第二供給ライン
３    流量計測器
４    第一流体制御弁
５    制御部
９    流量計測器
１０    第二流体制御弁
１１    制御部
１５    合流部
１６    第一供給ライン
１７    第二供給ライン
１８    開閉弁
１９    流量計測器
２０    第一流体制御弁
２１    制御部
２２    開閉弁
２３    流量計測器
２４    第二流体制御弁
２５    制御部
２６    合流部
２７    第一供給ライン
２８    第二供給ライン
２９    開閉弁
３０    流量計測器
３１    第一流体制御弁
３２    絞り弁
３３    制御部
３４    開閉弁
３５    流量計測器
３６    第二流体制御弁
３７    絞り弁
３８    制御部
３９    合流部
４０    開閉弁
４１    開閉弁
４２    マニホールド弁
４３    フラッシング装置
４４    ベースブロック
４５    ベースブロック
４６    接続部材
４７    接続部材
４８    接続部材
４９    接続部材
５１    ベースブロック
５３    ケーシング
【図１】
2007175691.tif 000003
【図２】
2007175691.tif 000004
【図３】
2007175691.tif 000005
【図４】
2007175691.tif 000006
【図５】
2007175691.tif 000007
【図６】
2007175691.tif 000008
【図７】
2007175691.tif 000009
【図８】
2007175691.tif 000010
【図９】
2007175691.tif 000011
【図１０】
2007175691.tif 000012
【図１１】
2007175691.tif 000013
【図１２】
2007175691.tif 000014
【図１３】
2007175691.tif 000015
【図１４】
2007175691.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2007175691.tif 000019
【図１８】
2007175691.tif 000020
【図１９】
2007175691.tif 000021
【図２０】
2007175691.tif 000022
【図２１】
2007175691.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2007175691.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2007175691.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2007175691.tif 000031
【図３０】
2007175691.tif 000032
【図３１】
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