JP2010092406A

JP2010092406A - 流量制御装置

Info

Publication number: JP2010092406A
Application number: JP2008263908A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 孝加藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-22
Also published as: CN101725734A; US20100090137A1; KR20100040684A

Abstract

【課題】流量制御弁に対する気体の供給および排出を制御することにより流量制御弁の操作圧を調整するレギュレータの腐食を抑制することのできる流量制御装置を提供する。
【解決手段】流量制御装置は、ダイアフラムを有してその一方の面に供給されるエアにより操作圧を印加して他方の面に接触する薬液の流量を調整するパイロットレギュレータ２０と、パイロットレギュレータ２０に対するエアの供給および排出を制御することにより操作圧を調整する電空レギュレータ１８とを備える。流量制御装置は、パイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８とを接続してエアを流通させるエア通路１５と、電空レギュレータ１８による操作圧の調整を可能としつつエア通路１５からエアを排出させるオリフィス４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流量を制御する流量制御装置に関する。

流量制御弁により液体や気体などの流体の流量を制御する際に、制御対象である流体に由来するガス成分が弁内のダイアフラムを透過して、弁体を駆動する機構の周囲に滞留することがある。このとき、このガス成分の性質によっては、弁体を駆動する機構の構成部品を腐食するおそれがある。

そこで、こうしたガス成分により弁体の駆動機構が腐食されることを抑制する流量制御弁がある（例えば、特許文献１参照）。図６に示すように、流量制御弁１０１は、主に弁本体１３１，バルブブロック１２２，ダイアフラム１１１，弁体１１２，弁体１１２の駆動機構を構成する連結部材１１６及びピストン１１７，カバー１２１を備えて構成されている。カバー１２１に形成された流入出部１６１を通じてエアが流入出され、このエアによる操作圧に応じてピストン１１７が往復動することにより弁体１１２が駆動される。ここで、バルブブロック１２２には、パージ用気体の流入部１５１及び流出部１５２が形成されている。そして、この流入部１５１及び流出部１５２は、ダイアフラム１１１に対して駆動機構側となる空間１４１に連通している。その結果、パージ用気体を流入部１５１から流入させることにより、ダイアフラム１１１を透過して空間１４１に入り込んだガス成分を、このパージ用気体と共に流出部１５２から外部へ排出させることができる。

また、電磁アクチュエータにより駆動される流量制御弁において、ダイアフラムを透過したガス成分によりアクチュエータや配線等が腐食されることを抑制するものがある（例えば、特許文献２参照）。図７に示すように、この流量制御弁２０１は、ダイアフラム２１１，弁体２１２，連結軸部２１６，電磁アクチュエータ２４１を備えている。そして、電磁アクチュエータ２４１の駆動に基づいて連結軸部２１６を介して弁体２１２が駆動される。ここで、特許文献１の流量制御弁と同様に、パージ用気体を第１流通部２５１から流入させることにより、ダイアフラム２１１を透過して電磁アクチュエータ２４１の周囲に存在するガス成分を、このパージ用気体と共に第２流通部２５２から外部へ排出させることができる。
特開２００４−１９７９２号公報特開２００３−８３４６８号公報特開２００８−２０２６５４号公報

ところで、ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整する流量制御弁がある（例えば、特許文献３参照）。図８に示すように、この流量制御弁３０１は、カバー３３１，ダイアフラム３１１，弁体３１２を備えている。そして、カバー３３１に形成されたエア導入ポート３５１を通じてエアが流入出され、このエアによる操作圧に応じてダイアフラム３１１に連結された弁体３１２が駆動される。

この特許文献３の流量制御弁では、ダイアフラム３１１を挟んで弁体３１２と反対側の空間３４１にピストンや電磁アクチュエータ等の弁体３１２の駆動機構が存在しないため、ダイアフラム３１１を透過したガス成分によりこうした駆動機構が腐食されることはない。

しかしながら、この特許文献３の流量制御弁では、エア導入ポート３５１に対するエアの供給および排出を制御することにより操作圧を調整するレギュレータが必要であり、上記ガス成分を含むエアがこのレギュレータを通過することとなる。このため、ダイアフラム３１１を透過したガス成分により、操作圧を調整するレギュレータの構成部品が腐食されるといった事態が新たに懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、流量制御弁に対する気体の供給および排出を制御することにより流量制御弁の操作圧を調整するレギュレータの腐食を抑制することのできる流量制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決するために、第１の発明は、ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整する第１のレギュレータと、前記第１のレギュレータに対する前記気体の供給および排出を制御することにより前記操作圧を調整する第２のレギュレータと、前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとの間で前記気体を流通させる気体通路と、前記第２のレギュレータによる前記操作圧の調整を可能としつつ前記気体通路から前記気体を排出させる絞り通路とを備えることを特徴とする。また、第２の発明は、ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整する第１のレギュレータと、前記第１のレギュレータに対する前記気体の供給および排出を制御することにより前記操作圧を調整する第２のレギュレータと、前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとの間で前記気体を流通させる気体通路と、前記気体通路に接続されて所定の微小流路面積を有する絞り通路とを備えることを特徴とする。

これら第１及び第２の発明によれば、ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整する第１のレギュレータと、前記第１のレギュレータに対する前記気体の供給および排出を制御することにより前記操作圧を調整する第２のレギュレータとを備えるため、第２のレギュレータにより調整される操作圧に基づいて第１のレギュレータによって流体の流量を調整することができる。

ここで、第１のレギュレータが有するダイアフラムには流量を調整する対象である流体が接触するため、この流体に由来するガス成分がダイアフラムを透過することがある。そして、第１のレギュレータと第２のレギュレータとの間で操作圧を調整するための気体を流通させる気体通路を通じて、この気体と共にガス成分が第２のレギュレータを通過することにより、第２のレギュレータの構成部品が腐食されるといった事態が懸念される。

この点、第１の発明によれば、前記第２のレギュレータによる前記操作圧の調整を可能としつつ前記気体通路から前記気体を排出させる絞り通路を備え、第２の発明によれば、前記気体通路に接続されて所定の微小流路面積を有する絞り通路を備えるため、第２のレギュレータによる操作圧の調整を可能としながら絞り通路から上記ガス成分を排出させて、第２のレギュレータを通過するガス成分の量を減少させることができる。また、上記気体通路に上記ガス成分を含む気体が比較的高圧の状態で存在する場合に第２のレギュレータが閉じられて停止したとしても、絞り通路からこの気体を排出させて第２のレギュレータと接触するガス成分の量を減少させることができる。その結果、第１のレギュレータの操作圧を調整する第２のレギュレータの腐食を抑制することができる。なお、絞り通路は、前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとの間で気体を流通させる気体通路に加工を行うことにより形成されていてもよいし、その気体通路から分岐した分岐通路に形成されていてもよい。また、その気体通路は、第１のレギュレータと第２のレギュレータとを接続する配管に限らず、それらレギュレータの内部において気体を流通させる内部通路も含むものとする。

さらに、前記絞り通路として、流路面積を変化させることのできる可変式の絞り通路を採用した場合は、絞り通路を組み付けた後に流路面積を調整することができるため、前記第２のレギュレータによる前記操作圧の調整を可能としつつ前記気体通路から前記気体を排出させる最適な流路面積に絞り通路を設定することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記気体通路において前記第２のレギュレータと前記絞り通路との間に、前記第２のレギュレータから前記第１のレギュレータの方向にのみ気体を流通させるチェック弁を備えるため、操作圧を上昇させる場合は第２のレギュレータから第１のレギュレータの方向へ気体を流通させるとともに、操作圧を低下させる場合は絞り通路から気体を排出させることができる。その結果、ガス成分を含まない気体のみが第２のレギュレータを通過し、ガス成分を含む気体は第２のレギュレータを通過しないようになるため、第２のレギュレータの腐食を更に抑制することができる。

さらに、流量を調整する対象である流体、或いはこの流体に由来するガス成分に対して耐腐食性を有する材料でチェック弁を形成することにより、ガス成分を含む気体が第２のレギュレータの方向へ流通することを防止するチェック弁において、その作動が腐食により不安定になることを抑制することができる。なお、チェック弁の構成部材を耐腐食性の材料で形成してもよいし、チェック弁の構成部材の表面を耐腐食性の材料で被覆するようにしてもよい。

また、前記気体通路において前記第２のレギュレータと前記絞り通路との間にチェック弁を備える場合には、絞り通路から気体を排出させることにより操作圧を低下させることが可能であるとしても、操作圧を低下させる際の応答性が低下するおそれがある。

この点、第４の発明は、第３の発明において、前記絞り通路および前記チェック弁は前記第２のレギュレータよりも前記第１のレギュレータに近い位置に設けられているため、操作圧を低下させる際に気体を排出する体積をより小さくすることができる。その結果、チェック弁を備える場合であっても、操作圧を低下させる際に応答性が低下することを抑制することができる。

さらに、第５の発明は、第４の発明において、前記絞り通路は前記第１のレギュレータに設けられているため、操作圧を低下させる際に気体を排出する体積を一層小さくすることができるとともに、例えば第１のレギュレータのカバーや本体に絞り通路を設けることにより製造を容易にすることもできる。

以下、半導体製造ラインの薬液供給に用いられる流量制御装置について具現化した一実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、図１は、流量制御装置を備える薬液供給回路の全体構成を示す回路図である。

図１に示すように、本回路には、薬液の吸引及び吐出を行うための薬液ポンプ１１が設けられている。薬液ポンプ１１は、例えばダイアフラムポンプやベローズポンプ等からなる。薬液タンクＸに貯留された薬液は、薬液の吸引通路を構成する吸引配管１２を介して薬液ポンプ１１によって吸引される。

薬液ポンプ１１の吐出側には、薬液の吐出配管を構成する吐出配管１３が接続されている。この吐出配管１３の下流側には、第１のレギュレータとしてのパイロットレギュレータ２０が設けられている。薬液ポンプ１１から吐出された薬液は、このパイロットレギュレータ２０によって所定の流量に制御されてウエハ１９に吐出される。なお、吐出配管１３の下流側端部は、ウエハ１９へ薬液を吐出する吐出ノズル１３ａとなっている。

パイロットレギュレータ２０は、第２のレギュレータとしての電空レギュレータ１８から供給されるエアにより操作圧を印加して、この操作圧に基づいて薬液の流量を制御する。電空レギュレータ１８は、パイロットレギュレータ２０に対するエアの供給および排出を制御することによりパイロットレギュレータ２０の操作圧を調整する。これらパイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８とは、エア通路１５によって接続されており、操作圧を調整するためのエアがこのエア通路１５を流通する。なお、エア通路１５は、第１のレギュレータと第２のレギュレータとの間で気体を流通させる気体通路の一部を構成している。

また、吐出配管１３において、薬液ポンプ１１とパイロットレギュレータ２０との間には、薬液の流量を検出する流量センサ１４が備えられている。

コントローラ３０は、ＣＰＵや各種メモリ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置である。コントローラ３０には、本システムを統括して管理する管理コンピュータから流量指令値が入力される他、流量センサ１４により検出された流体流量情報が逐次入力される。コントローラ３０は、それら各入力に基づいて電空レギュレータ１８を駆動させ、流体流量を流量指令値に一致させるように流量フィードバック制御を実施する。

コントローラ３０は、管理コンピュータから入力された流量指令値と流量センサ１４により検出された流体流量情報との偏差を算出するとともに、その偏差に基づいてＰＩＤ演算等の演算処理を行い、電空レギュレータ１８に対して指令信号を出力する。そして、電空レギュレータ１８はコントローラ３０からの指令信号に基づいて、パイロットレギュレータ２０に対するエアの供給および排出を制御することにより、パイロットレギュレータ２０を制御するための操作圧を調整する。このような処理が繰り返し実行されることにより流体流量は指令値に収束される。

次に、パイロットレギュレータ２０の構成を図２に基づいて説明する。なお、図２はパイロットレギュレータの構成を示す縦断面図である。

パイロットレギュレータ２０は第１カバー３５と第２カバー３６とを備え、流体を吸入する吸入部２１と流体を排出する排出部２２とがカバー３５，３６の間に組み付けられている。なお、薬液に接触する吸入部２１，排出部２２は腐食されにくいように例えばフッ素系合成樹脂により成形され、薬液に接触しないカバー３５，３６は例えばポリプロピレン樹脂により成形されている。

パイロットレギュレータ２０の略中央部には、吸入部２１と排出部２２とを連通する弁室２３として貫通孔が第１カバー３５と第２カバー３６との組み付け方向に延びるように形成されている。弁室２３は、この組み付け方向の中間において孔径が小さくなっている。換言すれば、弁室２３の内壁面が中間で内側へ突出しており、この突出した部分により弁座部２５が形成されている。そして、弁室２３は、薬液の流れ方向において弁座部２５よりも上流側が上流側弁室２３ａとなっており、弁座部２５よりも下流側が下流側弁室２３ｂとなっている。また、下流側弁室２３ｂよりも下流側には孔径が大きく形成された円形通路２３ｃが形成されており、その円形通路２３ｃが排出部２２と連通している。

弁室２３には、第１カバー３５と第２カバー３６との組み付け方向に往復動可能な円柱状の弁体２４が収容されている。弁体２４には、２つのダイアフラム２７,２９が連結されており、弁体２４とダイアフラム２９とは一体に成形されている。なお、薬液に接触する弁体２４及び各ダイアフラム２７,２９は、腐食されにくいように例えばフッ素系合成樹脂により成形されている。

弁体２４には、その軸線方向の中間に他の部分よりも径の大きい拡径部２８が形成されている。弁座部２５に対向する拡径部２８の端部は、弁座部２５の内径よりも大きく形成されており、弁座部２５と当接可能になっている。したがって、弁体２４がダイアフラム２７の方向へ移動すると、拡径部２８の端部が弁座部２５に当接し、吸入部２１と排出部２２との連通が遮断される。一方、弁体２４がダイアフラム２９の方向へ移動すると、拡径部２８の端部が弁座部２５から離れ、吸入部２１と排出部２２とが連通される。

第２カバー３６には、ダイアフラム２９を挟んで弁室２３と反対側にバネ収容室３１が形成されている。バネ収容室３１には圧縮コイルバネ３２が収容されている。この圧縮コイルバネ３２の付勢力により、弁体２４は常時ダイアフラム２７側へ付勢されている。これにより、弁体２４に形成された拡径部２８の端部が弁座部２５に当接する状態が保持されることとなる。

ダイアフラム２７を挟んで弁室２３と反対側には、パイロットレギュレータ２０の外部からのエアが導入される圧力操作室３３が形成されている。圧力操作室３３は、第１カバー３５に形成されたエア導入ポート３４に連通されている。エア導入ポート３４には、上述したエア通路１５を通じて電空レギュレータ１８からエアが供給される（図１参照）。電空レギュレータ１８は、パイロットレギュレータ２０に対するエアの供給および排出を制御することにより操作圧を調整する。そして、この操作圧がダイアフラム２７のエア導入ポート３４側の面、すなわちダイアフラム２７の薬液に接触する面と反対の面に印加され、調整される操作圧に応じて弁体２４はその軸線方向に変位される。なお、パイロットレギュレータ２０の内部においてエアを流通させるエア導入ポート３４から圧力操作室３３までの通路は、第１のレギュレータと第２のレギュレータとの間で気体を流通させる気体通路の一部を構成している。

このように構成されたパイロットレギュレータ２０において、圧力操作室３３に操作圧が作用していない初期状態では、圧縮コイルバネ３２の付勢力により拡径部２８の端部が弁座部２５に当接し、上流側弁室２３ａと下流側弁室２３ｂとの連通が遮断されている。これにより、吸入部２１から排出部２２への流体の流通が阻止される。これに対し、圧力操作室３３にエアが供給されると、弁体２４は圧縮コイルバネ３２の付勢力に抗してダイアフラム２９側へ変位し、上流側弁室２３ａと下流側弁室２３ｂとが連通される。これにより、吸入部２１から排出部２２への流体の流通が許容される。また、圧力操作室３３の操作圧に応じて、拡径部２８の端部と弁座部２５との距離が変化する。これにより、上流側弁室２３ａから下流側弁室２３ｂへ流れる流体の流量が増減される。

次に、電空レギュレータ１８の概略を図３に基づいて説明する。なお、図３は電空レギュレータの概略を示す回路図である。

電空レギュレータ１８は、エア通路１５によってパイロットレギュレータ２０と接続されており、パイロットレギュレータ２０に対するエアの供給および排出を制御することにより、パイロットレギュレータ２０を制御するための操作圧を調整する。

電空レギュレータ１８は、エアが供給される側の給気側電磁弁１８ａと、エアを排出する側の排気側電磁弁１８ｂとを備えている。これら電磁弁１８ａ，１８ｂは、通電に応じて開閉されてエアの流通および遮断を行う。なお、これら電磁弁１８ａ，１８ｂは、非通電時にエアを遮断するノーマルクローズタイプの電磁弁である。

給気側電磁弁１８ａと排気側電磁弁１８ｂとは通路で接続されており、この通路に上記エア通路１５が接続されている。そして、エア通路１５に対するエアの供給および排出が可能となっている。なお、電空レギュレータ１８の内部においてエア通路１５から各電磁弁１８ａ，１８ｂまでの通路は、第１のレギュレータと第２のレギュレータとの間で気体を流通させる気体通路の一部を構成している。

また、給気側電磁弁１８ａと排気側電磁弁１８ｂとを接続する通路には圧力センサ１８ｃが設けられており、パイロットレギュレータ２０を制御するための操作圧として、この通路内のエア圧力を圧力センサ１８ｃが検出する。この検出されたエア圧力は、フィードバックコントローラ１８ｄに出力される。

フィードバックコントローラ１８ｄは、ＣＰＵや各種メモリ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置である。コントローラ１８ｄには、コントローラ３０から操作圧としての指令信号が入力される他、圧力センサ１８ｃにより検出されたエア圧力が逐次入力される。コントローラ１８ｄは、それら各入力に基づいて電磁弁１８ａ，１８ｂを駆動させ、エア圧力を指令信号に一致させるようにフィードバック制御を実施する。

具体的には、給気側電磁弁１８ａ及び排気側電磁弁１８ｂは、いずれか一方を開くとともに他方を閉じるように駆動され、基準期間において電磁弁１８ａ，１８ｂをそれぞれ開く割合を変化させることによりエア圧力を制御する。例えば、エア圧力を上昇させる場合は、基準期間において給気側電磁弁１８ａを開く割合を増加させて、給気側電磁弁１８ａを通じてエア通路１５に供給するエアの量を増加させるとともに、排気側電磁弁１８ｂを通じてエア通路１５から排出するエアの量を減少させる。また、エア圧力を低下させる場合は、基準期間において給気側電磁弁１８ａを開く割合を減少させて、給気側電磁弁１８ａを通じてエア通路１５に供給するエアの量を減少させるとともに、排気側電磁弁１８ｂを通じてエア通路１５から排出するエアの量を増加させる。

ここで、排気側電磁弁１８ｂを通じてエア通路１５からエアを排出する場合には、上述したように、パイロットレギュレータ２０のダイアフラム２７を透過したガス成分がエアに含まれているため、このガス成分によって排気側電磁弁１８ｂ及び圧力センサ１８ｃが腐食されるおそれがある。また、エア通路１５にガス成分を含むエアが比較的高圧の状態で存在する場合に、電空レギュレータ１８の電磁弁１８ａ，１８ｂが閉じられて停止することもあり得る。この場合は、ガス成分を含むエアが電磁弁１８ａ，１８ｂ及び圧力センサ１８ｃに接触することとなるため、給気側電磁弁１８ａも腐食されるおそれがある。なお、電空レギュレータ１８のこれらの構成部品、特に排気側電磁弁１８ｂを薬品に由来するガス成分に対して耐腐食性を有する材料により形成することも考えられるが、電磁弁に用いられる磁性材料は一般に耐腐食性が低く、耐腐食性の高いものを用いようとすれば非常に高価となることが避けられない。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、エア通路１５からエアを排出させる絞り通路としてのオリフィス４０と、電空レギュレータ１８からパイロットレギュレータ２０の方向にのみエアを流通させるチェック弁５０とを備えるようにした。

具体的には、パイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８とを接続してエアを流通させるエア通路１５の中間部に分岐通路４１が接続されている。これら通路の接続は、慣用の継ぎ手を用いて行うことができる。分岐通路４１は、エア通路１５よりも細い配管で形成されており、エア通路１５を流通するエアは分岐通路４１へ流通可能である。

分岐通路４１には、所定の微小流路面積を有する絞り通路としてのオリフィス４０が備えられており、このオリフィス４０によってエアの流量が制限される。このオリフィス４０は、ユニットとして分岐通路４１に接続されており、電空レギュレータ１８による上記操作圧の調整を可能としつつエア通路１５からエアを排出させるように形成されている。すなわち、オリフィス４０から外部へと微量のエアが排出されるものの、このエアの排出によって電空レギュレータ１８による操作圧の調整に支障をきたさないようにオリフィス４０の流路面積や流路長が設計されている。なお、オリフィス４０からのエアの排出量が過剰である場合には、操作圧を上昇させることが困難となる。

また、エア通路１５において電空レギュレータ１８とオリフィス４０との間、すなわちエア通路１５と分岐通路４１との接続部４２と、電空レギュレータ１８との間に、電空レギュレータ１８からパイロットレギュレータ２０の方向にのみエアを流通させるチェック弁５０が備えられている。このチェック弁５０は、電空レギュレータ１８側の圧力がパイロットレギュレータ２０側の圧力よりも高い場合のみ流路を開く逆止弁であり、チェックボールやスプリング等によって構成されている。そして、このチェック弁５０は、薬液に由来するガス成分に対して耐腐食性を有する材料で形成されている。なお、チェック弁５０の構成部材を耐腐食性の材料で形成してもよいし、チェック弁５０の構成部材の表面を耐腐食性の材料で被覆するようにしてもよい。

以上詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。

ダイアフラム２７を有してその一方の面に供給されるエアにより操作圧を印加して他方の面に接触する薬液の流量を調整するパイロットレギュレータ２０と、パイロットレギュレータ２０に対するエアの供給および排出を制御することにより操作圧を調整する電空レギュレータ１８とを備えるため、電空レギュレータ１８により調整される操作圧に基づいてパイロットレギュレータ２０によって薬液の流量を調整することができる。

ここで、パイロットレギュレータ２０が有するダイアフラム２７には流量を調整する対象である薬液が接触するため、この薬液に由来するガス成分がダイアフラム２７を透過することがある。そして、パイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８とを接続して操作圧を調整するためのエアを流通させるエア通路１５を通じて、このエアと共にガス成分が電空レギュレータ１８を通過することにより、電空レギュレータ１８の構成部品が腐食されるといった事態が懸念される。

この点、本実施形態によれば、エア通路１５に接続されて所定の微小流路面積を有するオリフィス４０、すなわち電空レギュレータ１８による操作圧の調整を可能としつつエア通路１５からエアを排出させるオリフィス４０を備えるため、電空レギュレータ１８による操作圧の調整を可能としながらオリフィス４０から上記ガス成分を排出させて、電空レギュレータ１８を通過するガス成分の量を減少させることができる。また、上記エア通路１５に上記ガス成分を含むエアが比較的高圧の状態で存在する場合に電空レギュレータ１８の電磁弁１８ａ，１８ｂが閉じられて停止したとしても、オリフィス４０からこのエアを排出させて電空レギュレータ１８の各構成部品と接触するガス成分の量を減少させることができる。その結果、パイロットレギュレータ２０の操作圧を調整する電空レギュレータ１８の腐食を抑制することができる。

エア通路１５において電空レギュレータ１８とオリフィス４０との間に、電空レギュレータ１８からパイロットレギュレータ２０の方向にのみエアを流通させるチェック弁５０を備えるため、操作圧を上昇させる場合は電空レギュレータ１８からパイロットレギュレータ２０の方向へエアを流通させるとともに、操作圧を低下させる場合はオリフィス４０からエアを排出させることができる。その結果、ガス成分を含まないエアのみが電空レギュレータ１８を通過し、ガス成分を含むエアは電空レギュレータ１８を通過しないようになるため、電空レギュレータ１８の腐食を更に抑制することができる。

薬液に由来するガス成分に対して耐腐食性を有する材料でチェック弁５０が形成されているため、ガス成分を含むエアが電空レギュレータ１８の方向へ流通することを防止するチェック弁５０において、その作動が腐食により不安定になることを抑制することができる。

本発明は上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

（１）上記実施形態では、流量制御装置を半導体製造ラインの薬液供給に用いる場合を一例として説明したが、これ以外の薬液供給に用いてもよいし、薬液以外の流体の流量制御に用いてもよい。例えば、薬品の製造ラインに用いたり、化学製品の製造ラインに用いたりすることも可能であり、また流量を制御する対象である流体として液体に限らず気体を用いることもできる。

（２）薬液に由来するガス成分に対して耐腐食性を有する材料でオリフィス４０を形成すれば、オリフィス４０がガス成分により腐食されることを抑制することができるため、オリフィス４０を流れるエアの流量が変化することを抑制することができる。

（３）上記実施形態では、電空レギュレータ１８が操作圧を調整する際に使用する気体としてエアを用いたが、窒素等のその他の気体を用いることもできる。ここで、ダイアフラム２７を透過したガス成分の腐食性を低下させる気体を使用すれば、電空レギュレータ１８の腐食を更に抑制することができる。

（４）上記実施形態では、所定の微小流路面積を有する絞り通路としてのオリフィス４０を備えるようにしたが、絞り通路として、流路面積を変化させることのできる可変式の絞り通路を採用した場合は、絞り通路を組み付けた後に流路面積を調整することができるため、電空レギュレータ１８による操作圧の調整を可能としつつエア通路１５からエアを排出させる最適な流路面積に絞り通路を設定することができる。可変式の絞り通路としては、例えばニードル弁を採用することができる。

（５）エア通路１５において電空レギュレータ１８とオリフィス４０との間に、電空レギュレータ１８からパイロットレギュレータ２０の方向にのみエアを流通させるチェック弁５０を備える場合には、オリフィス４０からエアを排出させることにより操作圧を低下させることが可能であるとしても、操作圧を低下させる際の応答性が低下するおそれがある。

この点、図４に示すように、オリフィス４０およびチェック弁５０を電空レギュレータ１８よりもパイロットレギュレータ２０に近い位置に設けることにより、操作圧を低下させる際にエアを排出する体積をより小さくすることができる。すなわち、エア通路１６においてチェック弁５０よりもパイロットレギュレータ２０側の部分の体積および分岐通路４４においてオリフィス４０よりも接続部４５側の体積が、操作圧を低下させる際にエアを排出する対象となる。その結果、チェック弁５０を備える場合であっても、操作圧を低下させる際に応答性が低下することを抑制することができる。

さらに、パイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８との間でエアを流通させる気体通路は、パイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８とを接続するエア通路１５に限らず、それらレギュレータ１８，２０の内部においてエアを流通させる内部通路であってもよい。このため、図５に示すように、例えばパイロットレギュレータ７０の第１カバー３７にオリフィス４７を形成して、エア排出ポート３９からエアを排出させるようにすれば、パイロットレギュレータ７０のダイアフラム２７にオリフィス４７を近付けることができ、操作圧を低下させる際にエアを排出する体積をより小さくすることができる。また、このような構造を採用することにより、パイロットレギュレータ７０を含めて製造が容易になるとともに、オリフィス４７を設けるための余分なスペースを不要とすることができる。換言すれば、オリフィス４７はパイロットレギュレータ２０のダイアフラム２７近傍に設けられているため、操作圧を低下させる際にエアを排出する体積を一層小さくすることができる。なお、オリフィス４７と併せてチェック弁もパイロットレギュレータ７０の第１カバー３７に組み込むようにする、すなわちチェック弁もパイロットレギュレータ７０のダイアフラム２７近傍に設けるようにすれば、操作圧を低下させる際にエアを排出する体積を更に小さくすることができる。

（６）上記実施形態では、エア通路１５にチェック弁５０を備えるようにしたが、このチェック弁５０を省略してもよい。この場合であっても、電空レギュレータ１８による操作圧の調整を可能としながらオリフィス４０から上記ガス成分を排出させて、電空レギュレータ１８を通過するガス成分の量を減少させることができる。また、上記エア通路１５に上記ガス成分を含むエアが比較的高圧の状態で存在する場合に電空レギュレータ１８が閉じられて停止したとしても、オリフィス４０からこのエアを排出させて電空レギュレータ１８と接触するガス成分の量を減少させることができる。

（７）上記実施形態では、パイロットレギュレータ２０と電空レギュレータ１８とを接続してエアを流通させるエア通路１５の中間部に分岐通路４１を接続して、所定の微小流路面積を有するオリフィス４０が分岐通路４１に備えられるようにしたが、例えば微量のエアを排出させるスリットや微小孔をエア通路１５に形成する等、その他の構成を採用することもできる。なお、絞り通路を複数備えるようにすれば、それらの数によっても気体通路から排出させる気体の量を調整することができる。

（８）流体の流量を調整する第１のレギュレータは、上記実施形態に記載したパイロットレギュレータ２０のような構成のものに限らず、ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整するものであればよい。なお、ダイアフラムの一方の面とは異なる部分に気体を供給して操作圧を印加する構成であっても、供給された気体がダイアフラムの一方の面との間で流通する場合には、本発明を適用して効果を得ることができる。

また、第１のレギュレータの操作圧を調整する第２のレギュレータは、上記実施形態に記載した電空レギュレータ１８のような構成のものに限らず、第１のレギュレータに対する気体の供給および排出を制御することにより第１のレギュレータの操作圧を調整するものであればよい。このような構成においては、第１のレギュレータに対する気体の供給および排出に伴い、気体に含まれるガス成分が第２のレギュレータを通過することとなるため、このガス成分により第２のレギュレータの構成部品が腐食されるおそれがある。

流量制御装置を備える薬液供給回路の全体構成を示す回路図。パイロットレギュレータの構成を示す縦断面図。電空レギュレータの概略を示す回路図。別例に係る流量制御装置の構成を示す回路図。別例に係るパイロットレギュレータの構成を示す縦断面図。従来のパイロットレギュレータの構成を示す縦断面図。従来の他のパイロットレギュレータの構成を示す縦断面図。従来の他のパイロットレギュレータの構成を示す縦断面図。

符号の説明

１１…薬液ポンプ、１２…吸引配管、１３…吐出配管、１４…流量センサ、１５，１６…エア通路、１８…第２のレギュレータとしての電空レギュレータ、２０，７０…第１のレギュレータとしてのパイロットレギュレータ、２４…弁体、２７…ダイアフラム、３０…コントローラ、４０，４７…絞り通路としてのオリフィス、４１，４４…分岐通路、５０…チェック弁。

Claims

ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整する第１のレギュレータと、
前記第１のレギュレータに対する前記気体の供給および排出を制御することにより前記操作圧を調整する第２のレギュレータと、
前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとの間で前記気体を流通させる気体通路と、
前記第２のレギュレータによる前記操作圧の調整を可能としつつ前記気体通路から前記気体を排出させる絞り通路と
を備えることを特徴とする流量制御装置。
ダイアフラムを有してその一方の面に供給される気体により操作圧を印加して他方の面に接触する流体の流量を調整する第１のレギュレータと、
前記第１のレギュレータに対する前記気体の供給および排出を制御することにより前記操作圧を調整する第２のレギュレータと、
前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとの間で前記気体を流通させる気体通路と、
前記気体通路に接続されて所定の微小流路面積を有する絞り通路と
を備えることを特徴とする流量制御装置。
前記気体通路において前記第２のレギュレータと前記絞り通路との間に、前記第２のレギュレータから前記第１のレギュレータの方向にのみ気体を流通させるチェック弁を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量制御装置。
前記絞り通路および前記チェック弁は前記第２のレギュレータよりも前記第１のレギュレータに近い位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。
前記絞り通路は前記第１のレギュレータに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の流量制御装置。