CN106662883B - 质量流量控制装置 - Google Patents

Abstract

质量流量控制装置(1)包括：流量计(2)；机械式调压阀(3)，其与流量计相邻地配置在流量计的上游侧；流量控制阀(4)，其配置在流量计的下游侧。由此，提供了一种质量流量控制装置，其即使在流量计的上游侧的压力P1发生了变动的情况下，也能够使该压力P1瞬间恢复为原来的压力，因此能够提高流量计所测量的流量的测量精度。优选机械式调压阀(3)埋设于质量流量控制装置(1)的基部(7)中。更优选质量流量控制装置(1)还包括强制地使机械式调压阀(3)开阀的强制开阀机构(10)。

Description

质量流量控制装置

技术领域

本发明是涉及质量流量控制装置的发明，涉及基于流体的压力或者差压的测量值对质量流量进行控制的质量流量控制装置，但不限于此。

背景技术

质量流量控制装置(质量流量控制器)是至少包括测量流体的流量的流量计、控制流体的流量的流量控制阀、对流量计和流量控制阀进行控制的控制电路及其他零部件的控制设备。质量流量控制装置出于例如在半导体的制造工艺中对向腔室内供给的气体的质量流量进行控制等目的而被广泛使用。

质量流量控制装置中所使用的流量计具有各种各样的形式。对于出于控制半导体的制造工艺中的气体的质量流量的目的而使用的质量流量控制装置，主要使用热式流量计或者压力式流量计。利用流量计进行测量的气体的流量容易受到所测量的气体的压力的影响。例如，在流量计的上游侧的气体的压力发生了急剧变化的情况下等，难以准确地测量流量。因此，出于准确地测量流量而对其进行控制的目的，提出了一种具有用于使流量计的上游侧的气体的压力保持恒定的机构的质量流量控制装置。

例如，在专利文献1中公开了一种流体的流量控制装置的发明，其特征在于，检测流体流入的入口侧的压力的变动，基于检测结果进行控制，使流量用传感器(传感器单元)的上游侧的流体的压力恒定。在专利文献1中，作为发明的实施方式，记载了在流量用传感器的上游侧设有压力控制机构(压力控制单元)的流量控制装置的构成例。该压力控制机构利用压电元件监视并检测压力的变动，使管的路径变动，进行压力的调整。

另外，例如，在专利文献2中公开了一种质量流量控制器的发明，其是具有流量控制阀和流量传感器的质量流量控制器，其特征在于，具有配置在流量控制阀的上游侧的压力控制阀、配置在压力控制阀与流量控制阀之间的压力传感器、以及通过反馈压力传感器的输出来控制压力控制阀的控制部。在专利文献2的图1中，作为发明的实施方式，示出了一种使用热式流量计的质量流量控制器的实施例。

在专利文献2的图4中示出了一种使用以往的质量流量控制器的半导体制造线的例子。在该图所示出的半导体制造线中，多种气体被供给至多个管线。在各气体供给管线中，随着自上游侧朝向下游侧去，储气罐、机械式调压器、测量仪表、过滤器及质量流量控制器按该顺序由配管连接起来。机械式调压器是为了供给稳定的流量的气体而设置的。

此外，例如，在专利文献3中公开了一种质量流量控制器的发明，其包括流量控制阀、流量检测单元、配置在流量控制阀的上游侧的压力控制阀以及配置在压力控制阀与流量控制阀之间的压力检测单元，流量检测单元构成为检测在流路内流动的流体的差压。在专利文献3的图1中，作为发明的实施方式，示出了一种将专利文献2中公开的质量流量控制器的热式质量流量计替换成压力式质量流量计而得到的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10－207554号公报

专利文献2：日本特开2003－280745号公报

专利文献3：日本特开2004－157719号公报

发明内容

所述专利文献1～3中公开的发明均能够通过在流量计的上游侧设置压力检测单元(压力传感器)及压力控制单元(压力控制阀等)来将流量计的上游侧的气体的压力保持为恒定，在这一方面，有助于提高流量的测量精度。

但是，以往技术的压力控制单元均是以由压力检测单元检测到的压力为控制量(controlled variable)的所谓的主动控制(active control)。因而，以压力为控制量的主动控制和以由流量计检测到的流量为控制量的主动控制这两个主动控制在一台质量流量控制装置中同时进行，因此无法避免多个主动控制相互影响(或者干扰)。因此，存在这样的问题：在由于某种原因而流量计的上游侧的气体的压力发生了变动的情况下，直至恢复为原来的压力为止需花费时间。

对作为所述问题的例子的、流量计使用压力式流量计的情况更具体地进行说明。利用压力式流量计进行的流量的测量例如是利用流量同压力式流量计的上游侧的压力(以下称作“P1”)与下游侧的压力(以下称作“P2”)之间的差压ΔP成比例的关系等来进行的。在主动控制流量控制阀的开度以使与流量成比例的差压ΔP接近目标值的情况下，若压力控制单元的将P1控制为恒定值的功能不够完善或者控制发生延迟，则受P2的变化的影响，P1也会发生变化。

若如此，则即使能够将差压ΔP控制为目标值，也会由于控制前后的压力P1的变化而导致流量偏离目标值。为了补正该偏离，例如，需要针对使用的气体种类按照P1的不同值预先测量差压ΔP与流量的关系等对策，获取数据需花费庞大的时间和工时。

另一方面，为了使要测量流量的气体的压力保持恒定，例如，如专利文献2的图4所图示的那样，可以考虑在储气罐与质量流量控制装置之间设置机械式调压器等。机械式调压器用于进行将下游侧的压力保持为预先设定的值的所谓的被动控制(passivecontrol)。因此，被认为采用所述结构能够使质量流量控制器的内部的气体的压力迅速地恢复为原来的压力。

但是，在专利文献2的图4所示出的以往的半导体制造线中，在机械式调压器与质量流量控制装置内的流量计之间存在有测量仪表、过滤器及配管等。这些构件及配管所具有的流体阻力以及在内部流动的气体的容量大到进行压力控制时无法忽视的程度。因此，即使利用机械式调压器调整了气体的压力，也无法避免这样的问题：在流量计的位置处的气体压力到达所述调整好的压力为止需要花费很长时间。

本发明是鉴于以往的质量流量控制装置所具有的所述各问题而做成的，其目的在于提供一种这样的质量流量控制装置：即使在流量计的上游侧的压力P1发生了变动的情况下，也能够使该压力P1瞬间地恢复为原来的压力，由此，能够提高流量计所测量的流量的测量精度。

本发明的质量流量控制装置包括：流量计；机械式调压阀，其与流量计相邻地配置在流量计的上游侧；流量控制阀，其配置在流量计的下游侧。

采用该特征，以由流量计测量出的流量为控制量来变更流量控制阀的开度，从而主动地控制流体的流量。另一方面，流量计的内部的流体的压力由配置在其上游侧的机械式调压阀被动地控制。因而，不存在像以往技术那样两个主动控制相互干扰的情况。

并且，机械式调压阀与流量计相邻地配置在流量计的上游侧，因此机械式调压阀的压力调整的结果瞬间地反映到流量计的内部的压力。因而，在流量计的内部的压力发生了变动的情况下，该压力返回至原来的压力所需的时间比以往技术短。

在本发明的优选实施方式中，机械式调压阀埋设于质量流量控制装置的基部(基底)中。采用该特征，能够在同样埋设于基部的流量计的附近配置机械式调压阀，因此优选。并且，与将机械式调压阀配置在基部的上表面的情况相比，通过将机械式调压阀埋设于基部，使基部的上表面的空间产生宽裕，因此能够在那里设置其他构件，或者谋求质量流量控制装置整体的小型化。

本发明的质量流量控制装置不存在多个主动控制相互干扰的情况，并且，机械式调压阀的压力调整的结果瞬间地反映到流量计的内部的压力，因此能够迅速且稳定地控制流量计的内部的压力。由此，能够将流量计要测量的流体的压力始终保持恒定，因此流量计的测量精度得到提高，进而能够提高质量流量控制装置的流量控制的精度。

另外，例如，在像以下列举出的情况下，在流体被封入质量流量控制装置的内部的状态下，质量流量控制装置的运转停止。

(1)因操作人员的操作，质量流量控制装置的运转停止时。

(2)因停电等事故，向质量流量控制装置供给的电力被切断时。

(3)在质量流量控制装置的运转中，因电源电路的故障等，向流量控制阀施加的电压变成0(零)时(常用的常闭型的流量控制阀的情况下)。

(4)在质量流量控制装置的运转中，因压电元件的破损等，流量控制阀的开动作变得无法进行时(常用的常闭型的流量控制阀的情况下)。

其中，在(1)及(2)的情况下，分别能够通过对操作人员的操作及对事故的修复而使质量流量控制装置再次开始运转。但是，在(3)及(4)的情况下，只要不对电源电路及压电元件的故障进行修理或者更换质量流量控制装置，则不可能使质量流量控制装置再次开始运转。即，在这些情况下，例如需要从气体的供给管线等卸下质量流量控制装置。

另一方面，对于例如半导体制造装置的气体供给管线等，存在将例如腐蚀性气体等有害气体用作工艺气体的情况。在内部封入有这样的有害气体的状态下卸下质量流量控制装置来拆开修理的情况下，随着质量流量控制装置的拆开，有害气体有可能泄漏到外部。因此，在没有应对有害气体的准备的地点不能将质量流量控制装置拆开来进行修理。

因此，针对这样的情况，公知有在比质量流量控制装置靠上游侧或者下游侧的气体流路设置用于使封入质量流量控制装置的内部的气体安全排出的分支配管的方案。通常，能够借助这样的分支配管，例如使用真空泵等，在卸下质量流量控制装置之前，使气体从质量流量控制装置的内部排出。

不过，本发明的质量流量控制装置如所述那样设有机械式调压阀。详细而言，如后述那样，机械式调压阀构成为：在调压室的压力低于规定的设定压力时，在阀芯与阀座之间产生间隙而开阀；在调压室的压力高于设定压力时，阀芯与阀座之间的间隙消失而闭阀。因而，如所述那样因质量流量控制装置产生某种异常等原因而质量流量控制装置的运转停止时，若调压室的压力高于设定压力，则机械式调压阀闭合。

在所述情况下，形成了流体的流路的被机械式调压阀和流量控制阀划分出的一部分(以下，有时称作“封闭空间”)，流体被封入该封闭空间。封闭空间的体积通常为0.5cm³以上、1.0cm³以下。

在仍为所述那样的状态下，即使如所述那样借助分支配管使用真空泵等对上游侧或者下游侧的分支配管进行减压，也无法使封入质量流量控制装置的内部的流体排出。

因此，本发明的另一优选实施方式的质量流量控制装置还包括用于强制地使所述机械式调压阀开阀的强制开阀机构。这样，在利用强制开阀机构强制地使机械式调压阀开阀的状态下，例如能够通过如所述那样借助分支配管使用真空泵等对上游侧或者下游侧的分支配管进行减压，从而在卸下质量流量控制装置之前使流体从质量流量控制装置的内部排出。

另外，作为机械式调压阀的具体例，能够列举出这样的机械式调压阀：包括：调压室，其构成所述质量流量控制装置的流体的流路的一部分；隔膜，其将所述调压室的内部区域和所述流路的外部区域隔开，机械式调压阀构成为，当所述调压室内的所述流体的压力低于规定的设定压力时所述隔膜的至少一部分向所述调压室侧移位而开阀。

在质量流量控制装置包括具有所述那样的结构的机械式调压阀的情况下，所述强制开阀机构包括通过来自外部的操作使所述隔膜的至少一部分向所述调压室侧移位的构件。这样，能够利用该构件机械地使隔膜的至少一部分向调压室侧移位，强制地使机械式调压阀开阀，使流体从质量流量控制装置的内部排出。

另外，优选强制开阀机构配置在流体的流路的外部区域。由此，能够省略用于确保流体的流路的密闭性的密封构造等，使强制开阀机构成为更简洁的结构。

此外，优选由所述强制开阀机构强制地使机械式调压阀开阀时的开度大于所述质量流量控制装置(通常的)运转时的该机械式调压阀的最大开度。这样，能够提高强制地使机械式调压阀开阀来使流体从质量流量控制装置的内部排出时的排出效率，缩短排出所需时间，或者提高利用真空泵的排气所达到的真空度。

附图说明

图1是表示本发明的质量流量控制装置的构成例的示意图。

图2是表示本发明的机械式调压阀的一实施例的剖视图。

图3是表示本发明的机械式调压阀的另一实施例的剖视图。

图4是表示本发明的质量流量控制装置的安装例的侧视图。

图5是表示本发明的另一实施例的质量流量控制装置所具有的机械式调压阀及强制开阀机构的剖视图。

图6是表示图5所示的机械式调压阀被强制开阀机构开阀的状况的剖视图。

图7是表示本发明的另一实施例的质量流量控制装置的安装例的侧视图。

图8的(A)是图7所示的质量流量控制装置的俯视图，图8的(B)是其仰视图。

具体实施方式

使用附图详细说明本发明的实施方式。另外，这里所说明的实施方式不过是本发明的实施方式的示例，本发明的实施方式不限于这里例示的实施方式。

图1是表示本发明的质量流量装置的构成例的示意图。流体(液体或者气体)从图的左侧流入质量流量控制装置1，从右侧流出。本发明的质量流量控制装置1包括流量计2、机械式调压阀3、以及流量控制阀4。机械式调压阀3与流量计2相邻地配置在流量计2的上游侧。流量控制阀4配置在流量计2的下游侧。流量控制阀4包括阀4b以及用于开闭阀4b的压电元件4a。

流量计2能够使用具有测量流体的流量的功能的公知的流量计。如所述那样，在半导体的制造工艺中，为了控制气体的质量流量而使用的质量流量控制装置主要使用热式流量计或者压力式流量计。热式流量计是这样测量流量的：在从流路分支出的传感器管的上游侧及下游侧分别设置传感器导线，间接地加热流体，利用伴随着因流体的流动引起的热量的移动而产生的传感器导线间的温差来测量流量。

压力式流量计是，在流路的中间设计喷嘴、孔、以及层流元件等流体阻力件，例如，利用流量同流体阻力件的上游侧的压力P1与下游侧的压力P2之间的差压ΔP成比例的关系等来测量流量。对于压力式流量计，可以针对P1和P2分别使用独立的压力测量手段来进行压力的测量，也可以使用能够测量P1和P2之间的差压的差压测量手段来进行压力的测量。压力或者差压的测量能够使用公知的压力传感器或者差压传感器。

图1中例示的流量计2构成为：设有层流元件2a来作为流体阻力件，分别利用独立的压力传感器2b及压力传感器2c测量层流元件2a的上游侧的压力P1及下游侧的压力P2。利用压力式流量计测量出的流量是体积流量，因此，例如能够使用P1和P2的平均值等，将其换算为质量流量。在替代压力传感器2b及压力传感器2c而使用一个差压传感器来测量ΔP的情况下，除了差压传感器之外还设置压力传感器来测量压力式流量计的位置处的流体压力，能够使用该压力来将体积流量换算为质量流量。

在本发明的质量流量控制装置中，流量计能够使用公知的各种形式的流量计。但是，其中，对于压力式流量计而言，上游侧的压力的变动直接影响流量的测量精度。因而，流量计使用压力式流量计的情况能够最大限度地发挥本发明的压力调整的效果。但是，对于压力式流量计以外的流量计(例如热式流量计等)，虽然不如压力式流量计的情况明显，上游侧的压力的变动也会对测量精度造成影响，因此，本发明的效果不限于使用压力式流量计的情况。

作为流量计的上游侧的压力发生变动的主要原因，例如，可以想到向质量流量控制装置供给气体的气体供给管线的气体的压力(以下，称作“P0”)因某些原因而发生变动的情况等。在图1所示的质量流量控制装置1中，出于监视P0的变动的目的，在机械式调压阀的上游侧配置有压力传感器5。另外，用于测量向质量流量控制装置供给的气体的温度T的温度传感器6也配置在同一位置。

机械式调压阀3是能够不使用电气手段仅凭借机械动作来进行压力调整的调压阀(压力调节器)。机械式调压阀3具有这样的作用：即使机械式调压阀3的上游侧的压力(P0)和机械式调压阀3的下游侧的压力(P1)在假定的范围内变动，也能够始终将下游侧的压力(P1)维持为预先设定好的恒定值。因此，即使在气体供给管线的气体压力P0发生了变动或者随着由于质量流量控制装置的作用带来的流量控制而流量计的下游侧的压力P2发生了变动的情况下，也能够防止因P0或者P2的变动的影响而P1发生的变动于未然。

实施例1

使用图2进一步详细说明机械式调压阀3的调压作用。图2是表示本发明的机械式调压阀的一实施例的剖视图。从气体供给管线向质量流量控制装置1供给来的气体从流体入口3a流入机械式调压阀3的内部。气体通过阀芯3c和阀座3d之间的间隙进入调压室3f，之后，从流体出口3k流向流量计2。

阀芯3c被阀弹簧3b的弹力向阀座3d的方向下压。阀芯3c与阀座3d之间的间隙的大小通过从下方上推阀芯3的阀杆3e的上下动作来调整。阀杆3e的底部载置于隔膜3g的上表面。在隔膜3g的下表面配置有隔膜按压件3h，隔膜按压件3h的底部被调压弹簧3i支承。调压弹簧3i的位置能够利用调整螺钉3j在上下方向上进行调整。

在调压室3f的压力P1低于设定压力PS时，流体下压隔膜3g的力较弱，因此，在调整弹簧3i的弹力的作用下，隔膜按压件3h、阀杆3e及阀芯3c克服阀弹簧3b的弹力及压力P0而被顶向上方。结果，在阀芯3c和阀座3d之间形成间隙，因此流体从流体入口3a流入，经由调压室3f从流体出口3k流出。

在调压室3f的压力P1高于设定压力PS时，除了阀弹簧3b的弹力及压力P0之外，还有流体下压隔膜3g的力发挥作用，因此隔膜按压件3h、阀杆3e及阀芯3c克服调整弹簧3i的弹力而向下方移位。结果，阀芯3c与阀座3d之间的间隙消失，因此流体的流动被阻断。

像这样，机械式调压阀3以在隔膜3g承受的调压室3f的压力P1低于设定压力PS时流体流动、在高于设定压力PS时流体不流动的方式发挥作用。结果，P1被调整到与设定压力PS相等。另外，能够利用调整螺钉3j的位置来变更设定压力PS。当使用螺丝刀等拧紧调整螺钉3j时，调压弹簧3i的弹力升高，因此设定压力PS向高压侧转变。相反，当拧松调整螺钉3j时，设定压力PS向低压侧转变。

所述机械式调压阀3对压力P1的调压作用是通过与隔膜3g的上下动作联动的阀杆3e的上下动作直接实现的。因此，在P1发生了变动而成为与设定压力PS不同的值时，调整作用迅速动作，P1立即被调整到与PS相等。该调整作用是基于调压室3f的压力P1与设定压力PS之差来进行的，因此无论P1的变动的原因是P0的变动还是P2的变动，都迅速地发挥作用。

本发明的质量流量控制装置的机械式调压阀的调压作用也可以说是被动控制。这里，“被动”是指“处于承受其他对象发出的动作的立场。承受者”(出自日本新明解国语辞典)。在本发明的机械式调压阀3中，隔膜3g处于承受调压室3f的压力P1的变动的立场。于是，将检测压力P1的变动的手段(隔膜3g)的位移直接用于调整阀芯3c与阀座3d之间的间隙。因而，机械式调压阀的调压作用在整体上可以说是被动控制。

相对于此，以往技术的压力控制单元也可以说是主动控制。这里，“主动”是指“积极地带动其他对象”(出自日本新明解国语辞典)。在以往技术中，以使由压力检测单元(压力传感器)检测出的压力P1等于设定压力PS的方式使压力控制单元(压力控制阀)积极地动作。这里，压力检测单元和压力控制单元作为实现完全不同的功能的构件彼此独立地构成。因而，以往技术的压力控制单元在整体上可以说是主动控制。

对于被动控制和主动控制，它们对于压力P1的变动的响应速度不同。即，在本发明的机械式调压阀那样的被动控制的情况下，压力检测单元和压力控制单元构成为不可分割的一体，因此，压力P1的变动立即反映到压力控制单元(机械式调压阀)的动作中。而与此相对地，在以往技术的压力控制单元那样的主动控制的情况下，压力检测单元和压力控制单元彼此独立地构成，在流体的流路中所处的位置也不同。并且，基于由压力检测单元检测出的压力来使压力控制单元动作。结果，到压力控制单元的压力控制的结果反映到压力检测单元的输出为止产生时间的延迟。

另外，对于被动控制和主动控制，它们受其他主动控制的影响(干扰)的程度不同。即，在本发明的机械式调压阀那样的被动控制的情况下，即使作为流量控制阀的主动控制的结果、流体的压力发生了变动，该发生了变动的压力也会因机械式调压阀的作用而立即恢复为原来的压力。

与此相对地，在像以往技术的压力控制单元那样的主动控制的情况下，在作为流量控制阀对质量流量的主动控制的结果、流体的压力发生了变动时，为了消除该压力变动，作为另一个主动控制的压力控制单元发挥作用，来欲使压力恢复为原来的压力。但是，在主动控制的情况下，与被动控制相比，压力调整需要更长的时间。因而，为了调整在那个期间内因压力的变动引起的流量的变动，流量控制阀的主动控制再次起作用。这样，两个主动控制相互影响(干扰)，因此直到压力和流量最终稳定为止所需的时间变长。

在本发明中，机械式调压阀3与流量计2相邻地配置在流量计2的上游侧。这里，“相邻”是指，在机械式调整阀3和流量计2之间不存在其他构成零部件，两者相互之间利用配管构件直接连接。优选将机械式调整阀3和流量计2连接起来的配管构件尽可能地短。

通过将机械式调压阀3与流量计2相邻地配置在流量计2的上游侧，两者之间的流体阻力及流体的体积就会较小，因此，将机械式调压阀3的调压室3f的压力调整为等于设定压力PS的结果能立即反映到流量计2的内部的压力。由此，流量计2的内部的压力始终维持为等于设定压力PS，因此流量计2的流量测量的精度提高。另外，不再需要假定流量计的上游侧的压力P1的变动并准备庞大的流量用的数据。

在机械式调压阀3中，隔膜3g的下表面与供质量流量控制装置1设置的环境的外部空气相连通。因此，在使用调整螺钉3j调整了设定压力PS时的大气压与实际使用质量流量控制装置1时的大气压不同的情况下，由机械式调压阀3调整的调压室3f的压力P1与设定压力PS存在偏差。为了防止该情况，例如，在预先知道使用质量流量控制装置1的地点的海拔时，可以采取考虑与制造地之间的海拔差并进行设定压力PS的调整等对策。

将机械式调压阀的压力调整功能通过实施例来表示出来，例如，在图2所示的构造的机械式调压阀的情况下，将设定压力PS设定为0.05MPa(50kPa)，使气体供给管线的压力P0在0.10MPa～0.30MPa之间变动时，机械式调压阀的下游侧的压力P1的变动在50±5kPa的范围内。若压力式流量计的上游侧的压力变动在该范围内，则流量的测量精度不存在问题。

实施例2

图3是表示本发明的机械式调压阀的另一实施例的剖视图。在这里示出的另一实施例中，机械式调压阀的基本构造与图2中例示的实施例相同。较大的不同点在于，替代图2的实施例所示的阀芯3c与阀杆3e分开的构造，采用了两者成为一体的阀芯3c’。该阀芯c’的下部构成为细长的棒状，该阀芯3c’的顶端与隔膜3g的上表面相接触。采用该结构，隔膜3g的上下动作直接传递到阀芯3c’，因此能够实现更迅速的压力调整。

另外，图3的阀芯3c’与阀座3d’之间的接触面不是平面而是由圆锥形的一部分构成。并且，通过使调压室3f的远离隔膜3g的一侧的直径较小，使调压室3f的体积与图2的情况相比减小。采用这些结构，流体从流体入口3a流向调压室3f时的流体阻力降低，因此机械式调压阀3的开闭动作顺利进行，并且，比阀芯靠下游侧的流体的体积减少，因此机械式调压阀的调压结果更快地反映到流量计2的压力。

对于机械式调压阀，在阀芯3c与阀座3d之间的间隙夹有异物时阀芯无法完全闭合，有损压力调整功能，因此成为问题。为了防止该情况，例如，优选在机械式调压阀的上游侧(根据需要，也在下游侧)设有用于除去异物的过滤器的结构等。过滤器能够使用网式的过滤器、多孔质的烧结金属过滤器等公知的过滤器。

实施例3

图4是表示本发明的质量流量控制装置的安装例的侧视图。在该安装例中，在质量流量控制装置1的基部7中设有流路8，在基部7的上表面载置了流量计2的压力传感器2b及压力传感器2c、流量控制阀4以及压力传感器5兼温度传感器6。并且，在基部7中分别埋设有作为流量计2的构成物的层流元件2a、机械式调压阀3。载置于基部7的上表面的零部件用壳体9覆盖起来。

像该安装例这样，机械式调压阀3整体埋设于基部7中，从而不需要用于供机械式调压阀3载置于基部7的上表面的空间，因此能够使质量流量控制装置1整体尺寸更紧凑。另外，能够不变更质量流量控制装置1整体尺寸地在不需要的空间安装其他零部件(例如图4的压力传感器5兼温度传感器6等)。

实施例4

图5是表示本发明的另一实施例的质量流量控制装置所具有的机械式调压阀及强制开阀机构的剖视图。这里所示出的机械式调压阀的基本构造与图3中例示的实施例相同。较大的不同点在于，这里所示出的质量流量控制装置1还具有用于强制地使机械式调压阀3开阀的强制开阀机构10。

在该例中，强制开阀机构10包括定位螺钉10a、楔状件10b、销弹簧10c以及销10d，所述各构件收容于包括楔状件收容孔11a和销收容孔11b的强制开阀机构收容孔11。销10d因销弹簧10c的弹力而被向侧方施力，在质量流量控制装置1的通常运转时，如图5所示，不妨碍隔膜3g等的动作。

定位螺钉10a与形成于楔状件收容孔11a的内壁的螺纹槽相匹配。在强制地使机械式调压阀3开阀时，将定位螺钉10a拧入收容孔11a，从而定位螺钉10a与楔状件10b的上端部接触的同时从上方朝向下方移位。由此，楔状件10b如图6所示的空心箭头所示那样与销10d的侧方端部接触的同时从上方朝向下方移位。

若楔状件10b如所述那样从上方朝向下方移位，则销10d如带斜线的箭头所示那样与隔膜按压件3h的底面接触的同时从侧方朝向调压弹簧3i的轴线方向移位。结果，销10d如涂成黑色的箭头所示那样向上方上推隔膜按压件3h。

如所述那样进行动作，则被向上方上推的隔膜按压件3h上推隔膜3g，隔膜3g上推阀芯3c’。结果，如图6中的利用虚线的圆圈显示出的那样，阀芯3c’与阀座3d’之间产生间隙。即，机械式调压阀3被强制地开阀。

如所述那样，采用这里所示出的质量流量控制装置1，能够利用强制开阀机构10强制地使机械式调压阀3开阀。因而，即使如所述那样在质量流量控制装置1的运转停止时液体被封入流体的流路8的由机械式调压阀3和流量控制阀4划分出的一部分(封闭空间)，也能够使用真空泵等对机械式调压阀3的上游侧的分支配管(未图示)的内部进行减压，从而例如在从半导体制造装置的气体供给管线等卸下质量流量控制装置1之前使流体从封闭空间排出。其中，这里所示出的质量流量控制装置1的封闭空间的体积为0.7cm³。

对于构成强制开阀机构10的定位螺钉10a、楔状件10b、销弹簧10c以及销10d的材料，只要具有能够如所述那样强制地使机械式调压阀3开阀的强度、硬度及耐磨耗性等，就不特别限定。另外，作为这里所示出的质量流量控制装置1的楔状件10b及销10d的材料，采用了聚缩醛。

另外，在上面所示出的质量流量控制装置1中，没有设置对楔状件10b向上方施力的机构。因而，在强制地使机械式调压阀3开阀后，即使拧松定位螺钉10a，楔状件10b也不会向上方返回，结果，销10d也不会向侧方返回。即，在上面所示出的质量流量控制装置1的情况下，一旦强制地使机械式调压阀3开阀，则之后机械式调压阀3保持开阀的状态。但是，也可以是，设置对楔状件10b向上方施力的机构，能够在强制地使机械式调压阀3开阀后，通过拧松定位螺钉10a，使机械式调压阀3闭阀。

并且，优选如所述那样，强制开阀机构10配置在流体的流路8的外部区域。这样，如这里所示出的质量流量控制装置1那样，能够省略用于确保流体的流路8的密闭性的密封构造等，使强制开阀机构10成为更简洁的结构。

此外，优选为，由强制开阀机构10强制地使机械式调压阀3开阀时的开度大于如所述那样在质量流量控制装置1的(通常的)运转中由机械式调压阀3将调压室3f的压力P1调整为设定压力PS的动作(以下，有时称作“调压动作”)时的机械式调压阀3的最大开度(阀开口部的剖面积)。这样，能够提高利用强制开阀机构10强制地使机械式调压阀3开阀而使流体从质量流量控制装置1的内部排出时的排出效率，缩短排出所需时间，或者提高利用真空泵的排气所达到的真空度。

实施例5

另外，强制开阀机构的具体结构不限于所述实施例，只要能够强制地使机械式调压阀开阀，例如在从半导体制造装置的气体供给管线等卸下质量流量控制装置之前使流体从封闭空间排出，就可以具有任何结构。

但是，例如半导体制造装置的气体供给管线等在使用多个工艺气体的用途中，通常，将多个质量流量控制装置并列配置在基部(基底)上。并且，在该技术领域中，例如出于质量流量控制装置彼此的互换性的维持和/或设置面积(footprint)的极小化等的目的，将质量流量控制装置的大小及形状的规格统一。因此，例如在安装于半导体制造装置的气体供给管线等的状态下，无法触碰各质量流量控制装置的侧面及底面。

因而，从机械式调压阀的构造来看，能够通过将配置在其底面的调整螺钉拧入、提高调压弹簧的弹力，从而强制地使机械式调压阀开阀，但是在实际应用中，利用这样的方法来强制地使机械式调压阀开阀是不可能的。

鉴于所述情况，优选强制开阀机构紧凑地构成为，收容于基部内的限定的空间，且强制开阀机构的操作部(例如，所述实施例中的定位螺钉10a及楔状件收容孔11a等)能够设于被载置在基部的上表面的零部件之间等。

因此，在本实施例中，一边参照附图，一边对具有如所述那样紧凑地构成的强制开阀机构的质量流量控制装置的具体例进行说明。图7是表示本发明的另一实施例的质量流量控制装置的安装例的侧视图。图8的(A)是图7所示的质量流量控制装置的俯视图，图8的(B)是其仰视图。其中，在图8中，省略了壳体9。另外，在图7及图8中，强制开阀机构10及强制开阀机构收容孔11都设于基部7的内部，但是为了便于说明，特意将它们图示出来。

如图7所示，楔状件收容孔11a形成于基部7的上表面的未载置零部件的区域，在其内收容定位螺钉10a及楔状件10b。由此，例如在保持质量流量控制装置1组装于半导体制造装置的气体供给管线等的状态下，能够操作定位螺钉10a，使强制开阀机构10动作。另外，图7所示的虚线的四边形与图5及图6所示的机械式调压阀3及强制开阀机构10的描画区域相当。

接着，如图8所示，销收容孔11b形成为朝向机械式调压阀3的中心倾斜。因而，定位螺钉10a及楔状件收容孔11a(未图示)不是设于基部7的中央部，而是设于靠近拐角部的位置。这是出于避免构成强制开阀机构10的所述构件及收容孔与形成于基部7的内部的流路8相干扰的目的的配置。另外，图8所示的单点划线A－A’与图5及图6所示的机械式调压阀3及强制开阀机构10的剖面相当。因而，在图5及图6中没有描绘出流体出口3k。

采用以上那样的结构，对于本实施例的质量流量控制装置1，例如在保持组装于半导体制造装置的气体供给管线等的状态下，向形成于基部7的上表面的未载置零部件的区域的楔状件收容孔11a拧入定位螺钉10a，从而能够使强制开阀机构10动作，强制地使机械式调压阀3开阀。

以上，以说明本发明为目的，对具有特定的构成的几个实施方式进行了说明，但是，不言而喻，本发明的范围不限于这些例示的实施方式，在权利要求书及说明书所记载的特征的范围内，能够进行适当修改。

附图标记说明

1、质量流量控制装置；2、流量计；2a、层流元件；2b、压力传感器(P1)；2c、压力传感器(P2)；3、机械式调压阀；3a、流体入口；3b、阀弹簧；3c、3c’、阀芯；3d、3d’、阀座；3e、阀杆；3f、调压室；3g、隔膜；3h、隔膜按压件；3i、调压弹簧；3j、调整螺钉；3k、流体出口；4、流量控制阀；4a、压电元件；4b、阀；5、压力传感器(P0)；6、温度传感器；7、基部；8、流路；9、壳体；10、强制开阀机构；10a、定位螺钉；10b、楔状件；10c、销弹簧；10d、销；11、强制开阀机构收容孔；11a、楔状件收容孔；11b、销收容孔。

Claims (9)

1.一种质量流量控制装置，包括：

流量计；

机械式调压阀，其与所述流量计相邻地配置在所述流量计的上游侧；

流量控制阀，其配置在所述流量计的下游侧，

其特征在于，

所述机械式调压阀包括：

调压室，其构成所述质量流量控制装置中的流体的流路的一部分；

隔膜，其将所述调压室的内部区域和所述流路的外部区域隔开；

隔膜按压件，其配置于所述隔膜的下表面；

调压弹簧，其支承所述隔膜按压件的底部；

调整螺钉，其在上下方向上调整所述调压弹簧的位置，

所述机械式调压阀整体埋设于质量流量控制装置的基部中。

2.根据权利要求1所述的质量流量控制装置，其中，

在所述机械式调压阀的上游侧设有压力传感器(5)。

3.根据权利要求1或2所述的质量流量控制装置，其中，

所述流量计为压力式流量计。

4.根据权利要求3所述的质量流量控制装置，其中，

所述压力式流量计包括上游侧的压力传感器(2b)和下游侧的压力传感器(2c)。

5.根据权利要求3所述的质量流量控制装置，其中，

所述压力式流量计包括用于测量上游侧的压力和下游侧的压力之间的差压的差压传感器。

6.根据权利要求1或2所述的质量流量控制装置，其中，

该质量流量控制装置还包括强制地使所述机械式调压阀开阀的强制开阀机构。

7.根据权利要求6所述的质量流量控制装置，其中，

所述机械式调压阀构成为，当所述调压室内的所述流体的压力低于规定的设定压力时，通过所述隔膜的至少一部分向所述调压室侧移位而开阀，

所述强制开阀机构包括通过来自外部的操作使所述隔膜的至少一部分向所述调压室侧移位的构件。

8.根据权利要求7所述的质量流量控制装置，其中，

所述强制开阀机构配置在所述流体的所述流路的外部区域。

9.根据权利要求6所述的质量流量控制装置，其中，

由所述强制开阀机构强制地使所述机械式调压阀开阀时的开度大于所述质量流量控制装置运转时的所述机械式调压阀的最大开度。

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