CN111989514A - 流体控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够获取与设备的内部动作相关的数据的流体控制设备。流体控制设备(V)具有：机罩部(2)，安装有用于检测流体控制设备(V)内的动作的传感器(M1、M2、P)；以及阀主体(1)，其在内部收容机罩部(2)，在阀主体(1)设置有：凹部(12a)，其用于收容机罩部(2)；以及狭缝(12b)，其供与传感器(M1、M2、P)连接的通信用的线缆(51)向外侧导出，并且所述狭缝(12b)的与形成有流路的基台部(11)相反侧的一端开口且从外侧向凹部(12a)侧贯通。

Description

流体控制设备

技术领域

本发明涉及在设备内具备传感器并能够输出由该传感器检测出的数据的流体控制设备。

背景技术

在半导体晶圆的表面形成薄膜的成膜处理中，要求薄膜的微细化，近年来，使用了以原子级或分子级的厚度形成薄膜的ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)这样的成膜方法。

但是，这样的薄膜的微细化对流体控制设备要求比迄今为止更高的高频度的开闭动作，有时由于其负荷容易引起流体的漏出等。故而，提高了对能够容易地检测流体控制设备的流体的漏出的技术的要求。

另外，若不仅容易地检测漏出，还能够收集伴随着动作的数据，则认为还能够掌握以往未能考虑到的流体控制设备的使用频度、个体差等，并能够以比迄今为止高的精度控制流体控制设备。

在这方面，在专利文献1中，提出了一种由形成于控制流体的流量的控制器的外表面的孔和安装于该孔并检测流体的泄漏的泄漏检测构件构成的带密封部破损检测机构的控制器，该带密封部破损检测机构的控制器的特征在于，所述孔与控制器内的空隙连通，所述泄漏检测构件由于特定的流体的存在而发生感应，并且所述孔在安装有泄漏检测构件的状态下与外部连通而构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3142304号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1中记载的带密封部破损检测机构的控制器具备泄漏检测构件，与控制器外的信号发生装置电连通。另一方面，迄今为止还未提供不仅是泄漏的检测，还获取与平常时的设备的内部动作相关的数据的流体控制设备。

因此，本发明的目的之一在于提供能够获取与设备的内部动作相关的数据的流体控制设备。

用于解决课题的技术方案

为了达到上述目的，本发明所涉及的流体控制设备是能够获取与内部动作相关的数据的流体控制设备，具有：机罩部，安装有用于检测所述流体控制设备内的动作的一个或多个传感器；以及阀主体，其在内部收容所述机罩部，在所述阀主体设置有：凹部，其用于收容所述机罩部的至少一部分；以及狭缝，其供与所述传感器连接的通信用的线缆向外侧导出，并且所述狭缝的与形成有流路的基台部相反侧的一端开口且从外侧向凹部侧贯通。

另外，也可以构成为，所述传感器中的一个是对分离的磁铁与磁性体的磁场变化进行检测的磁传感器，所述流体控制设备还具有：圆柱状的隔膜压件，其安装有所述磁性体并按压隔膜；以及转动限制单元，其针对以能够滑动的方式贯穿插入于贯穿插入孔内的所述隔膜压件，限制所述隔膜压件的周向的转动，所述贯穿插入孔设置于所述机罩部，在所述机罩部安装有所述磁铁并设置有供所述隔膜压件贯穿插入的贯穿插入孔。

另外，也可以构成为，所述传感器中的一个是检测由隔膜隔离出的空间的压力的压力传感器，在所述机罩部安装有所述压力传感器。

另外，也可以构成为，所述线缆的一端与设置于流体控制设备的外侧的连接器连接，所述流体控制设备还具有将所述连接器固定于所述流体控制设备的固定单元。

另外，也可以构成为，所述阀主体的基台部呈矩形，所述固定单元将所述连接器朝向所述阀主体的基台部的对角线方向地固定于所述流体控制设备。

另外，也可以构成为，与所述传感器连接的通信用的线缆是具有挠性的柔性基板。

发明效果

根据本发明所涉及的流体控制设备，能够获取与设备的内部动作相关的数据。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的流体控制设备的图，(a)为外观立体图，(b)为俯视图。

图2是表示本实施方式所涉及的流体控制设备的内部构造的A-A剖视图，(a)是表示闭阀状态，(b)表示开阀状态。

图3是表示本实施方式所涉及的流体控制设备的内部构造的B-B剖视图，(a)表示闭阀状态，(b)表示开阀状态。

图4是表示本实施方式所涉及的流体控制设备的分解立体图。

图5是表示本实施方式所涉及的流体控制设备的分解立体图。

图6是表示本实施方式所涉及的流体控制设备的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的流体控制设备进行说明。

此外，在以下的说明中，为了方便，根据图上的方向，将构件等的方向指称为上下左右，但这些方向不限定本发明的实施或者使用时的构件等的方向。

如图1所示，本实施方式所涉及的流体控制设备V是内置检测流体控制设备V的内部动作的传感器并执行与其他终端等执行基于有线的通信的气动式的直接隔膜阀。

此外，此处所称的终端，除了服务器等所谓的计算机之外，还包括流体控制设备或流量控制装置等设备、装置。

本实施方式所涉及的流体控制设备V是能够获取与内部动作相关的数据的设备，如图1～图3所示，具备阀主体1、机罩部2、罩部3以及致动器部4。

·阀主体1

如图2～图4所示，阀主体1由形成有流路的基台部11和设置于基台部11上的大致圆筒形状的圆筒部12构成。

基台部11俯视时呈矩形，在构成由多个流体控制设备V组件化而成的流体控制装置的情况下，成为设置于基板或者歧管块上的部分。

圆筒部12呈配设机罩部2一侧的端面开口的中空形状，中空的内部构成收容机罩部2的凹部12a。

在该圆筒部12，设置有狭缝12b，狭缝12b在轴心方向上具有长度，且配设机罩部2的一侧并且与基台部11相反侧的一端开口，并且从外侧向凹部12a侧贯通。经由该狭缝12b，从阀盖壁25延伸出的柔性线缆51从内侧向外侧导出。

在凹部12a的下方以及基台部11内，形成有供流体流入的流入路111和供流体流出的流出路113以及与该流入路111和流出路113连通的阀室112。流入路111、流出路113以及阀室112一体地构成供流体流通的流路。

·机罩部2

如图2～图5所示，机罩部2以收容于阀主体1的凹部12a内的状态配设。

该机罩部2具备片21、隔膜22、隔膜压件23、机罩24以及阀盖壁25。

环状的片21设置于流入路111与流出路113连通的部位的周缘。在片21上，设置有通过与片21抵接或分离而使流体从流入路111向流出路113流通或者切断流通的隔膜22。

隔膜22由不锈钢、Ni-Co系合金等金属或氟系树脂构成，并且是中心部以凸状鼓出的球壳状的构件，将流路和致动器部4动作的空间隔离。该隔膜22在被供给作为驱动压的空气而从隔膜压件23的按压被开放时，如图2的(b)及图3的(b)所示，通过自身的复原力、流路内的压力，中央部向从片21分离的方向位移而从片21分离。其结果是，阀室112被开放，成为流入路111与流出路113连通的状态。另一方面，作为驱动压的空气的供给停止，从而隔膜22被隔膜压件23按压时，如图2的(a)及图3的(a)所示，隔膜22的中央部向与片21抵接的方向位移而与片21抵接。其结果是，阀室112被阻断，成为流入路111与流出路113被切断的状态。

隔膜压件23设置于隔膜22的上侧，通过机罩24被支承为能够上下移动，与滑动的活塞43联动而按压隔膜22的中央部。

该隔膜压件23由大致圆柱状的基体部231和在与隔膜22抵接侧的一端侧扩径的扩径部232构成。

在基体部231，形成有在轴心方向上具有长度并且与扩径部232相反侧的一端开口的有底的条形槽231a。在该条形槽231a，拧入阀盖壁25的螺纹孔25c的螺钉25d的轴棒部分以能够滑动的方式嵌合。条形槽231a与螺钉25d构成限制隔膜压件23的周向的转动的转动限制单元，由此隔膜压件23与滑动的活塞43联动地上下移动，并且限制周向的转动。

另外，在基体部231，安装有构成磁传感器的磁铁M1。该磁铁M1与安装于阀盖壁25的磁性体M2一起构成后述的磁传感器。此外，在本实施例中，磁铁M1安装于基体部231的条形槽231a的相反侧，但只要对构成磁性体M2和磁传感器没有阻碍，也可以安装于基体部231上的其他位置。

扩径部232在其下表面侧与隔膜22抵接，与滑动的活塞43联动地按压隔膜22。

机罩24呈大致圆筒状，覆盖阀室112而被收容于阀主体1的凹部12a内。

在机罩24的内部，设置有在中心部形成供隔膜压件23贯穿插入的贯穿插入孔241a的大致圆盘状的分隔部241。

在分隔部241的上方或者在配设致动器部4一侧形成的凹部24a，收容阀盖壁25。在分隔部241和阀盖壁25，分别在相互对应的位置设置有螺纹孔241b和贯通孔25e，阀盖壁25通过螺栓25f螺纹设置于机罩24。

机罩24的分隔部241具有一定的厚度，在形成于分隔部24的贯穿插入孔241a的内周面与隔膜压件23之间，安装有O型环O2。由此，确保了由分隔部241和隔膜22划定的空间的气密性。

另外，在机罩24的分隔部241，设置有与安装于阀盖壁25的压力传感器P连通的连通孔241d。通过经由连通孔241d而设置有压力传感器P，能够测量由分隔部241和隔膜22划定的空间内的压力。

另外，在机罩24的侧面，设置有用于使从收容于内侧的阀盖壁25导出的柔性线缆51向外侧导出的贯通孔241c。

阀盖壁25是配设于机罩24内的构件。该阀盖壁25呈将壁厚的大致圆盘状的构件挖通为俯视时大致C字状的形状。在该阀盖壁25的中心，设置有供隔膜压件23的基体部231贯穿插入的贯穿插入孔25a。另外，设置有使贯穿插入孔25a朝向阀盖壁25的半径方向外侧开口的开口部25b。

在阀盖壁25的厚度部分的给定的部位，形成有从贯穿插入孔25a朝向半径方向外侧而切成的螺纹孔25c。在该螺纹孔25c从外侧螺合螺钉25d，螺合的螺钉25d的轴心部分向贯穿插入孔25a侧脱出而以能够滑动的方式与贯穿插入于贯穿插入孔25a的隔膜压件23的条形槽231a嵌合。

在阀盖壁25，在与机罩24的螺纹孔241b对应的位置设置有贯通孔25e。在螺纹孔241b与贯通孔25e，在机罩24的分隔部241上配设有阀盖壁25的状态下，螺合螺栓25f，由此在机罩24固定阀盖壁25。

在阀盖壁25的外周面中的开口部25b附近，安装有以堵塞开口部25b的方式架设固定的平板状的磁性体M2。该磁性体M2与安装于隔膜压件23的磁铁M1一起构成后述的磁传感器。

·罩部3

如图1及图6所示，罩部3以夹压的方式一体地保持致动器主体41和阀主体1，并且构成将电路基板52及设置于电路基板52的连接器53固定于流体控制设备V的固定单元。

该罩部3具备罩31和平板状的板32、33。

罩31呈大致U字状，在其内侧嵌入致动器主体41和阀主体1的端部。

在罩31的两侧面，与嵌入致动器主体41的位置对应地设置有螺纹孔31a。由此，在阀主体1嵌入内侧的状态下，在将螺钉31b拧入螺纹孔31a，并使螺钉31b的前端与阀主体1压接时，能够将阀主体1夹持在罩31的内侧。

另外，在罩31的厚度部分设置有螺纹孔31c。在该螺纹孔31c，经由板32、33的贯通孔32b、33b，螺合螺钉31d，由此使板32、33安装于罩31。

板32、33在将致动器主体41和阀主体1的端部嵌合于罩31的内侧的状态下，与罩31螺纹固定，在被固定的状态下，在与罩31之间夹压保持致动器主体41和阀主体1。

在该板32的下方，形成有切成舌片状的切口部32a，柔性线缆51经由该切口部32a，向设置有连接器53的电路基板52导出。

板33以在与板32之间安装有电路基板52的状态螺纹固定于板32以及罩31，在与板32之间夹压保持电路基板52。

在该板33，在中央部设置有大致矩形状的贯通孔33a，设置于电路基板52的连接器53从该贯通孔33a向外侧露出。

在此，在基台部11俯视时呈矩形时，如图1的(b)所示，罩部3将连接器53朝向矩形状的基台部11的对角线方向地固定于流体控制设备V。在这样的朝向上固定连接器53的理由如下。即，在由多个流体控制设备V构成组件化的流体控制装置(气体箱)的情况下，根据集成化的要求，只要能够使相邻的矩形状的基台部11的朝向一致，就没有间隙，优选在基盘或者歧管块上配设流体控制设备V。另一方面，在如此配设集成的情况下，难以使端子等与连接器53连接。故而，通过使连接器53朝向基台部11的对角线方向，与朝向配设于流体控制设备V这一方的情况相比，能够扩大连接的空间。其结果是，容易将端子等连接于连接器53，也能够防止端子等的弯折或绞合引起的断线等不良情况，或者能够防止端子等与流体控制设备V接触而导致流体控制设备V的动作产生异常这样的不良情况。

·致动器部4

致动器部4配设在机罩部2上。

如图2以及图3所示，该致动器部4具备致动器主体41、致动器盖42、活塞43以及弹簧44。此外，在图4中，省略致动器部4的内部构造，但其内部构造是如图2及图3所示的那样。

致动器主体41安装于活塞43与机罩24之间。

如图4所示，该致动器主体41呈大致圆柱形状，在中心部，沿长度方向设置有供活塞43和隔膜压件23贯穿插入的贯穿插入孔41a。如图2及图3所示，在贯穿插入孔41a内，活塞43与隔膜压件23抵接，隔膜压件23与活塞43的上下移动相联动地上下移动。

在配设活塞43一侧的上端面，形成有由环状的突条构成的周壁411，在周壁411的内侧的平坦的水平面与活塞43的扩径部431的下端面之间，形成供驱动压导入的驱动压导入室S。

另外，在致动器主体41的一端侧的外周面上，切出有外螺纹，通过与在致动器盖42的内周面切出的内螺纹螺合，使致动器主体41安装于致动器盖42的一端。

致动器主体41的长度方向的中心部形成为剖视观察时呈大致六边形状，该剖视观察时呈大致六边形状的部分与阀主体1的上端部分被罩31一体地夹压。

致动器盖42是下端部开口的帽状的构件，在内部收容有活塞43和弹簧44。

在致动器盖42的上端面，设置有与活塞43的驱动压导入路432连通的开口部42a。

致动器盖42的下端部与致动器主体41的上部螺合而被封闭。

活塞43根据驱动压的供给和停止而上下移动，经由隔膜压件23使隔膜22与片21抵接或分离。

该活塞43的轴心方向大致中央以圆盘状扩径，该部位构成扩径部431。活塞43在扩径部431的上表面侧接受弹簧44的作用力。另外，在扩径部431的下端侧，形成用于供给驱动压的驱动压导入室S。

另外，在活塞43的内部，设置有用于使形成于上端面的开口部43a与在扩径部431的下端侧形成的驱动压导入室S连通的驱动压导入路432。活塞43的开口部43a连通至致动器盖42的开口部42a，与用于从外部导入驱动压的导入管与开口部42a连接，由此使驱动压驱动压供给到导入室S。

在活塞43的扩径部431的外周面上，安装有O型环O41，该O型环O41对活塞43的扩径部431的外周面与致动器主体41的周壁411之间进行密封。另外，在活塞43的下端侧也安装有O型环O42，该O型环O42对活塞43的外周面与致动器主体41的贯穿插入孔41a的内周面之间进行密封。通过这些O型环O41、O42，形成与活塞43内的驱动压导入路432连通的驱动压导入室S，并且确保了该驱动压导入室S的气密性。

弹簧44卷绕于活塞43的外周面上，与活塞43的扩径部431的上表面抵接而将活塞43向下方即按下隔膜22的方向施力。

在此，对伴随着驱动压的供给和停止的阀的开闭动作进行说明。从连接于开口部42a的导入管(图示省略)供给空气时，空气经由活塞43内的驱动压导入路432被导入驱动压导入室S。与此相对应地，活塞43克服弹簧44的作用力而被向上方推起。由此，隔膜22从片21离开而成为开阀的状态，流体流通。

另一方面，不向驱动压导入室S导入空气时，活塞43随着弹簧44的作用力而向下方被按下。由此，隔膜22与片21抵接而成为闭阀的状态，流体的流通被切断。

·传感器

流体控制设备V具备压力传感器P、及由磁铁M1和磁性体M2构成的磁传感器作为用于检测设备内的动作的传感器。

如图3所示，压力传感器P安装于阀盖壁25的下表面或流路侧。该压力传感器P经由连通孔241d与由隔膜22和机罩24的分隔部241划定的空间连通。由此压力传感器P能够检测由隔膜22和机罩的分隔部241划定的空间内的压力。

此外，在压力传感器P通过连通孔241d的部位夹装有密封件26，确保了气密状态。

在阀盖壁25的开口部25b安装有磁性体M2，该磁性体M2与安装于隔膜压件23的磁铁M1一起构成磁传感器。

如下所述，通过该磁传感器，能够检测阀的开闭动作。即，相对于磁铁M1根据隔膜压件23的上下移动而进行滑动，磁性体M2与阀盖壁25以及机罩24一起固定于阀主体1内。其结果是，基于随着隔膜压件23的上下移动而上下移动的磁铁M1与位置被固定的磁性体M2之间发生的磁场的变化，能够检测隔膜压件23的动作甚至阀的开闭动作。

此外，在本实施方式中，使用了磁传感器，但不限于此，在其他实施方式中，也可以使用光学式的位置传感器等其他种类的传感器。

在压力传感器P与磁传感器，分别连接有具有挠性的通信用的柔性线缆51的一端(对磁传感器而言，具体来说，是与磁性体M2连接)，柔性线缆51的另一端与设置于流体控制设备V的外侧的电路基板52连接。而且，在电路基板52设置有外部端子连接用的大致矩形状的连接器53，由此，能够提取通过压力传感器P和磁传感器测量出的数据。

此外，在本实施方式中，柔性线缆51和电路基板52使用柔性基板(FPC)，柔性线缆51、电路基板52以及连接器53一体构成。通过对柔性线缆51和电路基板52使用柔性基板，作为布线路径，能够利用构件间的间隙，其结果是，与使用包覆线的情况相比，能够使流体控制设备V自身小型化。

另外，连接器53的种类、形状可以根据各种标准而适当地设计。

根据由这样的构成组成的流体控制设备V，能够将由压力传感器P以及磁传感器检测出的数据向外部输出。而且，这样的数据能够成为用于掌握阀的开闭动作、隔膜22的破损等导致的泄漏、流体控制设备V的经年劣化或个体差等的信息。

·组装工序

接着，对构成本实施方式所涉及的流体控制设备V的各构件的组装工序进行说明。

首先，如图5所示，将阀盖壁25收容于机罩24。此时，将一端与阀盖壁25的压力传感器P以及磁性体M2连接的柔性线缆51的另一端从贯通孔241c向外侧导出。

使安装于阀盖壁25的磁性体M2和安装于隔膜压件23的磁铁M1的位置、设置于隔膜压件23的条形槽231a和螺钉25d的位置相对应，使隔膜压件23贯穿插入机罩24的贯穿插入孔241a和阀盖壁25的贯穿插入孔25a。

接下来，如图4所示，以片21、隔膜22、安装有阀盖壁25的机罩24的顺序将机罩部2收容在阀主体1的凹部12a内，进而将致动器主体41收容在凹部12a内。在此，在阀主体1设置有与基台部11相反侧的一端开口并且从外侧向凹部12a侧贯通的狭缝12b。由此，在将机罩部2收容在凹部12a内时，仅使从贯通孔241c导出的柔性线缆51的位置与狭缝12b的位置一致，就能够顺畅地将机罩部2收容在凹部12a内。即，无需从阀主体1内特意地引出柔性线缆51那样的麻烦，组装作业性良好。

在将机罩部2收容在阀主体1内之后，在机罩部2上配设致动器部4的基础上，用罩部3覆盖阀主体1和致动器部4。如图1及图6所示，在用罩部3覆盖阀主体1和致动器部4的工序中，首先，使致动器主体41和阀主体1的上端部嵌入罩31的内侧，将螺钉31b拧入螺纹孔31a而将罩31固定于阀主体1。然后，在板32与板33之间安装电路基板52，并将板32、33彼此螺纹固定，从而在板32与板33之间夹压保持电路基板52，将其安装于罩31并用螺钉31d进行固定。

在以上的本实施方式所涉及的流体控制设备V的组装中，通过设置有与基台部11的相反侧的一端开口并且从外侧向凹部12a侧贯通的狭缝12b，仅将机罩部2从阀主体1的上端开口部向凹部12a内收容，就能够实现将柔性线缆51从阀主体1的凹部12a导出的状态。故而，容易组装，也不会损伤柔性线缆51而发生断线等。

另外，通过将从流体控制设备V获取数据的结构设为基于柔性线缆51的有线的结构，从而即使在从压力传感器P、磁传感器等的传感器的设置部位到外部隔着不锈钢等金属构件的情况下，也能够进行通信。另外，通过设为有线，能够进行向传感器的电源供给，不需要更换电池，适于在作业者难以访问的半导体制造装置内使用的流体控制设备V。而且，即使是诸如流体控制装置(气体箱)内或者半导体制造装置内这样的设备密集的空间，也不会产生电波障碍，能够进行可靠的通信。

此外，在以上的本实施方式所涉及的流体控制设备V中，具有压力传感器P和由磁铁M1及磁性体M2构成的磁传感器的多个传感器，但不限于此，也可以仅具备任一个传感器。

(标号说明)

1 阀主体

11 基台部

12 圆筒部

12a 凹部

12b 狭缝

2 机罩部

21 片

22 隔膜

23 隔膜压件

231 基体部

231a 条形槽

231b 螺钉

232 扩径部

24 机罩

241 分隔部

241a 贯穿插入孔

241b 螺纹孔

25 阀盖壁

25a 贯穿插入孔

25b 开口部

3 罩部

31罩

32 板

33 板

4 致动器部

41 致动器主体

41a 贯穿插入孔

411 周壁

42 致动器盖

43 活塞

43a 开口部

431 扩径部

432 驱动压导入路

44 弹簧

51 柔性线缆

52 电路基板

53 连接器

P 压力传感器

M1 磁铁

M2 磁性体

S 驱动压导入室。

Claims (6)

1.一种流体控制设备，能够获取与内部动作相关的数据，所述流体控制设备具有：

机罩部，安装有用于检测所述流体控制设备内的动作的一个或多个传感器；以及

阀主体，其在内部收容所述机罩部，

在所述阀主体设置有：

凹部，其用于收容所述机罩部的至少一部分；以及

狭缝，其供与所述传感器连接的通信用的线缆向外侧导出，并且所述狭缝的与形成有流路的基台部相反侧的一端开口且从外侧向凹部侧贯通。

2.根据权利要求1所述的流体控制设备，其中，

所述传感器中的一个是对分离的磁铁与磁性体的磁场变化进行检测的磁传感器，

所述流体控制设备还具有：

圆柱状的隔膜压件，其安装有所述磁性体并按压隔膜；以及

转动限制单元，其针对以能够滑动的方式贯穿插入于贯穿插入孔内的所述隔膜压件，限制所述隔膜压件的周向的转动，所述贯穿插入孔设置于所述机罩部，

在所述机罩部安装有所述磁铁并设置有供所述隔膜压件贯穿插入的贯穿插入孔。

3.根据权利要求1或2所述的流体控制设备，其中，

所述传感器中的一个是检测由隔膜隔离出的空间的压力的压力传感器，

在所述机罩部安装有所述压力传感器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体控制设备，其中，

所述线缆的一端与设置于流体控制设备的外侧的连接器连接，

所述流体控制设备还具有将所述连接器固定于所述流体控制设备的固定单元。

5.根据权利要求4所述的流体控制设备，其中，

所述阀主体的基台部呈矩形，

所述固定单元将所述连接器朝向所述阀主体的基台部的对角线方向地固定于所述流体控制设备。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体控制设备，其中，

与所述传感器连接的通信用的线缆是具有挠性的柔性基板。

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