JP4235759B2 - 流体制御装置 - Google Patents

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    • Y10T137/87676—With flow control
    • Y10T137/87684—Valve in each inlet

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体製造装置に用いられ、第１の流体を流した後、これを第２の流体に置換する操作を必要とする流体制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体制御装置は、フィルター、プレッシャーレギュレータ、各種バルブ、マスフローコントローラ、圧力計、圧力センサ等の機器が接続されることにより構成されるものであるが、例えば、圧力計(40)は、図５に示すように、直線状の主通路(41)に対して直角状に連なる分岐路(42)の終端部に設けられることが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の流体制御装置では、圧力計により終端部が閉鎖された分岐路は、デッドボリュームと称され、このデッドボリューム部分に流体が溜まった状態で、次の流体が流されるが、このさい、次の流体の純度が所要の値に達するまでの置換時間を短くすることが重要な課題となっている。そのため、デッドボリュームをいかにして減少するかに考慮が払われている。しかしながら、主通路と分岐路との間の位置関係については、従来は全く考慮されていなかった。
【０００４】
この発明の目的は、通路同士の位置関係を考慮することにより、流体の置換が短時間で行われる流体制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による流体制御装置は、流体通路の所定箇所に計測機器が設置されており、第１の流体を流した後、これを第２の流体に置換する操作を必要とする流体制御装置において、上流部およびこれに略直角状に連なる下流部よりなる主通路が設けられており、計測機器により終端部が閉鎖された分岐路が、主通路の上流部の終端からその延長線上にのびるように設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
流体制御用機器としては、第２通路の終端部を常時閉鎖している圧力計や圧力センサ等の計測機器と、第２通路の終端部を一時的に閉鎖するバルブ等の流路遮断開放機器とがある。
【０００７】
この発明の流体制御装置によると、他の流体により置換するさいにデッドボリュームとなる第２通路が、第１通路の上流部の終端からその延長線上にのびるように設けられているという特徴により、デッドボリュームを減少させなくても、流体の置換に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、この発明による流体制御装置の一例を示すもので、マスフローコントローラ(1) の入口側に、２つの開閉弁(2)(3)が上下に対向して設けられている。図示省略したが出口側にも、２つの開閉弁が上下に対向して設けられている。上方の開閉弁(2) と下方の開閉弁(3) とは、その弁本体(4)(5)同士が接続されており、上方の開閉弁(2) のアクチュエータ(6) は、弁本体(4) 上面に取り付けられ、下方の開閉弁(3) のアクチュエータ(7) は、弁本体(5) 下面に取り付けられている。そして、下方の開閉弁(3) の弁本体(5) がマスフローコントローラ(1) の入口側に設けられた通路ブロック(8) に接続されている。上方および下方の弁本体(4)(5)には、それぞれ入口管接続用継手(9)(10) が設けられている。上方の弁本体(4) には、Ｌ形の流入路(11)とＩ形の流出路(12)とが形成されており、流出路(12)は下方に開口している。下方の弁本体(5) には、上方の弁本体(4) のＬ形の流入路(11)と対称な逆Ｌ形の流入路(13)と、この流入路(13)とほぼ対称な逆Ｌ形の流出路(14)とが形成されるとともに、この流出路(14)と上方の弁本体(4) の流出路(12)とを連通するバイパス路(15)が形成されている。ここで、下方の弁本体(5) の逆Ｌ形の流出路(14)は、マスフローコントローラ(1) に通じる主通路（下流部）(16)と、主通路(16)に略直角状に連なる第１流体用副通路（上流部）(17)とよりなり、主通路(16)は、下方の入口管接続用継手(10)から流入する流体の流出用としてだけでなく、上方の入口管接続用継手(9) から流入する流体の流出用としても使用される。そして、上方の弁本体(4) の流出路(12)と下方の弁本体(5) のバイパス路(15)とを合わせたものが第２流体用副通路(18)となされている。
【００１０】
図２に示す流体制御装置は、図１に示す流体制御装置との比較のために用いられたものであって、下方の開閉弁(21)の弁本体(22)に形成されている流体通路が図１のものと異なっている。すなわち、この弁本体(22)の下面に入口管接続継手(10') が設けられ、同左面にアクチュエータ(7')が設けられている。そして、流出路(23)は、Ｉ形とされ、図１のものと同じ寸法とされたマスフローコントローラ(1) に通じる主通路（下流部）(16)と、主通路(16)に略直線状に連なる第１流体用副通路（上流部）(24)とよりなる。この流出路(23)と上方の弁本体(4) の流出路(12)とを連通するバイパス路(15)は、図１のものと同じ寸法とされている。
【００１１】
図３は、図１および図２に示した各流体制御装置において、プロセスガスを流し始めてから、このプロセスガスの純度がどのように変化するかを示している。ここで、プロセスガスの純度は、パージガスをＮ2 として、その減衰を確認することによって測定している。また、デッドボリュームは、０．７ｃｃである。同図より、図１に示した流体制御装置では、Ｎ2 は、２５０秒で１ｐｐｂ未満にまで低下しているが、図２に示した流体制御装置では、Ｎ2 は、２５０秒で１ｐｐｍより多く、５００秒でも１ｐｐｂ以下に達していないことがわかる。
【００１２】
すなわち、デッドボリュームとなる第２流体用副通路(18)が同じ寸法であっても、アクチュエータ(6) によって閉鎖された第２流体用副通路(18)が第１流体用副通路(17)と略直線状に連なり、両副通路(18)(17)と主通路(16)とが略直角状に連なっているもの（図１参照）のほうが、第２流体用副通路(18)と第１流体用副通路(24)とが略直角状に連なっているもの（図２参照）より置換特性がよい。
【００１３】
上記の結果は、図１に示した流体制御装置に限らず、あらゆる流体制御装置における通路を形成するさいの判定基準として使用できる。
【００１４】
図４は、圧力計等の計測機器を設置する場合に最適な通路を示すものであり、主通路(31)が、上流部(32)およびこれに略直角状に連なる下流部(33)よりなり、圧力計(40)により終端部が閉鎖された分岐路(34)が、主通路(31)の上流部(32)の終端からその延長線上にのびるように設けられている。このような構成とすることにより、図５に示した従来のものと比較した場合に、図３のグラフで示されたのと同じ効果が得られ、同じボリュームを有する分岐路(34)(42)を有していても、置換時間を短縮することができる。
【００１５】
なお、上記の例では半導体製造用のガスを例として説明したが、半導体製造用以外の用途であっても、また、ガスでなく液体であっても同様の構成により同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体制御装置の一例を示す垂直断面図である。
【図２】比較のための流体制御装置を示す垂直断面図である。
【図３】図１および図２に示した流体制御装置の置換特性を示すグラフである。
【図４】この発明による流体制御装置の他の例を示す配管図である。
【図５】図４の流体制御装置に対応する従来技術を示す配管図である。
【符号の説明】
(6) バルブアクチュエータ（流体制御用機器）
(14) 逆Ｌ形流出路（第１通路）
(16) 主通路（第１通路下流部）
(17) 第１流体用副通路（第１通路上流部）
(18) 第２流体用副通路（第２通路）
(31) 主通路（第１通路）
(32) 上流部
(33) 下流部
(34) 分岐路（第２通路）
(40) 圧力計

Claims (1)

  1. 流体通路の所定箇所に計測機器(40)が設置されており、第１の流体を流した後、これを第２の流体に置換する操作を必要とする流体制御装置において、上流部(32)およびこれに略直角状に連なる下流部(33)よりなる主通路(31)が設けられており、計測機器(40)により終端部が閉鎖された分岐路(34)が、主通路(31)の上流部(32)の終端からその延長線上にのびるように設けられていることを特徴とする流体制御装置。
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