JPWO2019106960A1 - バルブ、バルブの異常診断方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

バルブ、バルブの異常診断方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】正確且つ簡便にバルブの動作異常を診断できるようにする。【解決手段】動作異常を検知可能なバルブ（Ｖ１）は、バルブ（Ｖ１）の開閉動作に応じて摺動するステム（５３）の押えアダプタ（５２）近傍に取り付けられた磁石（Ｍ１）と、ダイヤフラム（５１）の周縁を押さえる押えアダプタ（５２）の内側であって、ステム（５３）に対向する面に取り付けられ、磁石（Ｍ１）との距離変化を検出する磁気センサ（Ｍ２）を有する。さらに異常判定手段は、磁気センサ（Ｍ２）によって検出された異常診断時の磁石（Ｍ１）と磁気センサ（Ｍ２）の距離変化と、予め測定された正常時の磁石（Ｍ１）と磁気センサ（Ｍ２）の距離変化とを対比し、異常の有無を判定する。【選択図】図５

Description

本発明は、異常診断が可能なバルブ及びバルブの異常を診断する方法に関する。
半導体製造プロセスに用いられるプロセス流体を供給する流体供給ラインには、自動弁などの流体制御機器が用いられる。
近年、ALD(Atomic Layer Deposition)等、半導体製造プロセスが高度化、複雑化し、ガスユニットに搭載される流体制御機器の機器数が増えている。また、流体制御機器の高度化により、電気配線や駆動圧を供給するエアチューブなど、流体制御機器周りの配線も複雑化している。
この点、特許文献１では、第１流路および第２流路が形成されたボディと、第１流路と第２流路との間を連通または遮断する弁体とを備えたバルブであって、ボディは弁体側に位置する第１面と、第１面の反対側に位置する第２面とを有する基部と、第２面と段差部を形成する第３面を有する第１連結部と、第１面と段差部を形成する第４面を有する第２連結部とを有し、第１流路は第１−１流路と第１−２流路とを有し、第１−１流路の第１−１ポートは第３面に開口し、第１−２流路の第１−３ポートは第１−１流路の第１−２ポートに連通し、かつ弁体に向かって開口し、第１−２流路の第１−４ポートは第４面に開口し、第１−３ポートを介して第１流路と前記第２流路とが連通可能であり、第１連結部は別のバルブのボディにおける第２連結部に相当する部分に対し連結され、第１−１流路と別のバルブのボディにおける第１−２流路に相当する流路とが連通するバルブが提案されている。
また、バルブの異常を診断する技術として、特許文献２では、コントロール弁とオリフィスとこれらの間の上流側圧力を検出する圧力検出器と流量設定回路からなり、上流側圧力を下流側圧力の約２倍以上に保持して下流側の流量を演算し、この演算流量と設定流量との差信号によりコントロール弁を開閉制御する流量制御装置において、設定流量を１００％流量の高設定流量に保持する第１工程と、この高設定流量を０％流量の低設定流量に切り換えて保持し上流側圧力を測定して圧力減衰データを得る第２工程と、同条件でオリフィスに目詰まりがないときに測定された基準圧力減衰データと前記圧力減衰データとを対比する第３工程と、前記低設定流量に切り換えてから所定時間後の圧力減衰データが基準圧力減衰データより所定度以上開離したときに目詰まりを報知する第４工程とからなる圧力式流量制御装置におけるオリフィス目詰検出方法が提案されている。
特開２０１６−２２３５３３号公報 特許第３５４６１５３号公報
このような半導体製造プロセスの高度化、複雑化の影響を受けて、流体供給ラインに搭載されるバルブにかかる負担は過酷になっており、メンテナンス頻度や製品寿命のサイクルも早くなっている。そのため、正確且つ簡便にバルブの動作異常を判定できる方法が求められている。
また、電気配線やエアチューブの複雑化は折れやねじれに起因した動作不良を招くおそれがあるし、配線の接続先が紛らわしくなってメンテナンス等では不便である。さらには、配線をシンプルにすることで電磁性能を担保し、ノイズの低減や応答遅延の防止を実現したいとの要求もあるため、バルブの動作異常を判定するための機能や構造は、このような実情にも配慮して、電気配線やエアチューブの複雑化を招かないものであるほうがよい。
そこで本発明は、正確且つ簡便にバルブの動作異常を診断できるようにすることを目的の一つとする。
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係るバルブは、動作異常を検知可能なバルブであって、バルブの開閉動作に応じて摺動するステムと、ダイヤフラムの周縁を押さえる押えアダプタと、前記押えアダプタに取り付けられ、前記ステムの所定の箇所との距離変化を検出する位置センサと、前記位置センサによって検出された異常診断時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記所定の箇所と前記磁気センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する異常判定手段と、を有する。
また、前記押えアダプタ近傍の所定の箇所に取り付けられた磁石、をさらに有し、前記位置センサは、前記押えアダプタの内側であって、前記ステムに対向する面に取り付けられ、前記磁石との距離変化を検出する磁気センサからなり、前記異常判定手段は、前記磁気センサによって検出された異常診断時の前記磁石と前記磁気センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記磁石と前記磁気センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定するものとしてもよい。
また、前記異常判定手段は、異常診断時の前記ステムの上面又は下面の位置が正常時の上面又は下面の位置にあるか否かによって異常の有無を判定するものとしてもよい。
また、前記異常判定手段は、異常診断時の前記ステムのストロークが正常時のストロークと一致するか否かによって異常の有無を判定するものとしてもよい。
また、前記異常判定手段は、異常診断時の前記ステムの作動速度が正常時の作動速度と一致するか否かによって異常の有無を判定するものとしてもよい。
また、前記位置センサの位置検出精度は±０．０１ｍｍから±０．００１ｍｍであるものとしてもよい。
また、本発明の別の観点に係るバルブの異常診断方法は、バルブの開閉動作に応じて摺動するステムと、ダイヤフラムの周縁を押さえる押えアダプタと、前記押えアダプタに取り付けられ、前記ステムの所定の箇所との距離変化を検出する位置センサと、を備えたバルブの異常診断方法であって、前記位置センサによって検出された異常診断時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する工程、を有する。
また、本発明の別の観点に係るコンピュータプログラムは、バルブの開閉動作に応じて摺動するステムと、ダイヤフラムの周縁を押さえる押えアダプタと、前記押えアダプタに取り付けられ、前記ステムの所定の箇所との距離変化を検出する位置センサと、を備えたバルブの異常を診断するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに対し、前記位置センサによって検出された異常診断時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する処理、を実行させる。
なお、コンピュータプログラムは、コンピュータプログラム読取可能な各種の記録媒体に記録して提供することができる。
本発明によれば、正確且つ簡便にバルブの動作異常を診断することができる。また、流体供給ラインの複雑化を招くこともない。
本発明の実施形態に係るバルブの内部構造を示した模式図である。 本発明の実施形態に係るバルブを備えた流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した外観斜視図である。 本実施形態に係るバルブを備えた流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した平面図である。 本実施形態に係るバルブを備えた流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した側面図である。 本実施形態に係るバルブの内部構造を示す断面図であって、（ａ）全体図、（ｂ）部分拡大図である。 本実施形態に係るバルブの機能構成の一例を示した機能図である。 本実施形態に係るバルブを備えた流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、ケーブルの配線構造を示した模式図である。 本実施形態に係るバルブを備えた流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、駆動圧供給路の接続構造を示した模式図である。 本実施形態の変形例に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、駆動圧供給路の接続構造を示した模式図である。 本発明の別の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した外観斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、ケーブルの配線構造を示した模式図である。 本発明の別の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、駆動圧供給路の接続構造を示した模式図である。 本発明の別実施形態に係るバルブを示した（ａ）外観斜視図、（ｂ）平面図である。 本発明の別の実施形態に係るバルブの内部構造を示したＡ−Ａ断面図であって、（ａ）弁閉状態、（ｂ）弁開状態を示す。 本発明の別の実施形態に係るバルブの内部構造を示したＢ−Ｂ断面図であって、（ａ）弁閉状態、（ｂ）弁開状態を示す。 本発明の別の実施形態に係る流体制御装置を構成する流体制御機器を示した分解斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る流体制御装置を構成する流体制御機器を示した分解斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る流体制御装置を構成する流体制御機器を示した分解斜視図である。
●バルブＶ１
以下、本発明の実施形態に係るバルブ及び当該バルブの異常診断方法について説明する。
図１に示されるように、本実施形態に係るバルブＶ１は、バルブ本体３とバルブ本体３に連結された駆動圧制御装置４とを備える。
バルブ本体３は、例えばダイヤフラムバルブなど、流体制御装置のガスラインで使用されるバルブであって、少なくとも外部から供給される駆動圧を内部に導入するための駆動圧導入口３ａを備えている。
駆動圧制御装置４は、バルブ本体３の駆動圧導入口３ａに連結されており、駆動圧供給源Ｇから供給される駆動圧をバルブ本体３に供給する。
駆動圧制御装置４には、ライン外の駆動圧供給源Ｇからバルブ本体３に駆動圧を導入する導入路として、駆動圧導入路４３１、４３２、４３３を備えている。駆動圧導入路４３１はライン外の駆動圧供給源Ｇに接続している。駆動圧導入路４３２は、自動弁４１１及び自動弁４１２を介して、駆動圧導入路４３１と駆動圧導入路４３３を連結している。駆動圧導入路４３３は、バルブ本体３の駆動圧導入口３ａに連結している。
また、駆動圧制御装置４には、駆動圧導入路４３１を開閉するN.C.（ノーマルクローズ：常時閉）の自動弁４１１と、自動弁４１１と連動して駆動圧導入路４３３を開閉すると共に、駆動圧導入路４３３から駆動圧を装置外Ａへ排気する排気通路４４を開閉するN.O.（ノーマルオープン：常時開）の自動弁４１２とが設けられている。
自動弁４１１、４１２は夫々、弁駆動部４２１、４２２によって開閉させられる。弁駆動部４２１、４２２は、電源供給源E及び指示信号発信源Ｑから配線４５を介して電源の供給と共に動作を指示する指示信号を受け、指示信号に基づいた動作を実行する。
なお、自動弁４１１、４１２はいずれも、通常の電磁弁やエアー作動型電磁弁、あるいは電気弁など、各種の弁によって構成することができる。
この駆動圧制御装置４は、自動弁４１１、４１２、弁駆動部４２１、４２２、駆動圧導入路４３１、４３２、４３３等が中空のキャップ状のケーシング４０で覆われており、バルブ本体３にケーシング４０を被せるようにして、バルブ本体３と一体化させられている。
なお、バルブ本体３とケーシング４０は適宜、ネジ止めや接着剤による接着等の手段によって一体化させることができる。
このような構成からなる駆動圧制御装置４では、自動弁４１１、４１２の開閉状態にかかわらず、ライン外の駆動圧供給源Gから供給される駆動圧が常に駆動圧導入路４３１を介して自動弁４１１のところまで供給されている。
駆動圧制御装置４の開閉動作について説明すると、まず自動弁４１１が弁駆動部４２１によって開弁させられると、自動弁４１１まで供給されていた駆動圧は駆動圧導入路４３２を介して自動弁４１２へ導出される。また、自動弁４１２は自動弁４１１と連動しており、自動弁４１１の開弁に伴って閉弁して排気通路４４が閉じ、駆動圧導入路４３３を介してバルブ本体３へ駆動圧が供給される。
一方、自動弁４１１が弁駆動部４２１によって閉弁させられると、駆動圧供給源Ｇから供給される駆動圧は自動弁４１１によって遮られる。また、自動弁４１１に連動する自動弁４１２は開弁し、排気通路４４が開かれてバルブ本体３内の駆動圧が排気される。
本実施形態に係るバルブＶ１によれば、駆動圧制御装置４とバルブ本体３とが一体的に連結していることから、バルブＶ１に接続する配線をシンプルにすることができる。
また、常にバルブ本体３と一体的に連結された駆動圧制御装置４の自動弁４１１のところまで駆動圧が供給されており、バルブ本体３の駆動圧導入口３ａに近いところで駆動圧が一定圧力に高められた状態が維持される。その結果、バルブ本体３は開閉の際、駆動圧の圧力変化を受けにくく、開閉速度を一定に保つことができ、ひいては材料ガスの制御の精度を向上させることができる。
なお、上述したバルブＶ１は、バルブ本体３に駆動圧制御装置４を連結させた構造としたが、これに限らず、バルブ本体３内に駆動圧制御装置４を内蔵させるための空間を確保し、当該空間に駆動圧制御装置４を内蔵させることもできる。
次に、上述したバルブＶ１によって構成された流体供給ラインについて説明する。
図２〜図４に示されるように、ガスユニット１は、本実施形態に係る３つの流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を備えている。
ここで、「流体供給ライン（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）」とは、ガスユニット（１）の構成単位の一つであって、プロセス流体が流通する経路と、当該経路上に配設された一群の流体制御機器によって構成され、プロセス流体を制御し、独立して被処理体を処理することが可能な最小の構成単位である。ガスユニットは通常、当該流体供給ラインを複数、並設させて構成されている。また、以下の説明において言及する「ライン外」とは、この流体供給ラインを構成しない部分又は機構であって、ライン外の機構には、流体供給ラインの駆動に必要な電力を供給する電力供給減や駆動圧を供給する駆動圧供給源、流体供給ラインと通信可能に構成された装置等が含まれる。
流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は夫々、複数の流体制御機器を流体密に連通させたものであり、流体制御機器は、上述のバルブＶ１からなるバルブ（Ｖ1１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４、Ｖ３１〜Ｖ３４）や流量制御装置（Ｆ１〜Ｆ３）によって構成される。なお、以下の説明では、バルブ（Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４、Ｖ３１〜Ｖ３４）をバルブＶ１、流量制御装置（Ｆ１〜Ｆ３）を流量制御装置Ｆとまとめて称することがある。
流量制御装置Ｆは、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において流体の流量を制御する装置である。
この流量制御装置Ｆは例えば、流量レンジ可変型流量制御装置によって構成することができる。流量レンジ可変型流量制御装置は、切換弁の操作により自動的に流量制御域を切換選択できる装置である。
この流量レンジ可変型流量制御装置は、流量制御装置の流量検出部への流体通路として例えば、小流量用と大流量用の流体通路を有している。小流量用流体通路を通して小流量域の流体を流量検出部へ流通させると共に、流量制御部の検出レベルを小流量域の検出に適した検出レベルに切換えし、大流量用流体通路を通して大流量域の流体を前記流量検出部へ流通させると共に、流量制御部の検出レベルを大流量域の流量の検出に適した検出レベルに切換えすることにより、大流量域と小流量域の流体を夫々切り換えて流量制御する。
また、このような流量レンジ可変型流量制御装置は、オリフィス上流側圧力Ｐ1及び又はオリフィス下流側圧力Ｐ2を用いて、オリフィスを流通する流体の流量をＱｃ＝ＫＰ1（Ｋは比例定数）又はＱｃ＝ＫＰ2 m（Ｐ1−Ｐ2）n（Ｋは比例定数、ｍとｎは定数）として演算するようにした圧力式流量制御装置であって、当該圧力式流量制御装置のコントロール弁の下流側と流体供給用管路との間の流体通路を少なくとも二つ以上の並列状の流体通路とすると共に、各並列状の流体通路へ流体流量特性の異なるオリフィスを夫々介在させたものとすることもできる。この場合、小流量域の流体の流量制御には一方のオリフィスへ小流量域の流体を流通させ、また大流量域の流体の流量制御には少なくとも他方のオリフィスへ大流量域の流体を流通させる。
また、流量のレンジを三段階にすることもできる。この場合、オリフィスを大流量用オリフィスと中流量用オリフィスと小流量用オリフィスの三種類とすると共に、一方の流体通路に第一の切換用バルブと第二の切換用バルブと大流量オリフィスを直列状に介在させ、また他方の流体通路に小流量オリフィスと中流量オリフィスを介在させ、更に、両切換バルブ間を連通する通路と、小流量オリフィスと中流量オリフィス間を連通する通路とを連通させる。
この流量レンジ可変型流量制御装置によれば、流量制御範囲を拡大させつつ、高い制御精度を維持することができる。
また、他の例では、流量制御装置Ｆを差圧制御式流量制御装置によって構成することができる。差圧制御式流量制御装置は、ベルヌーイの定理から導出した流量演算式を基礎として用い、これに各種の補正を加えることにより流体流量を演算し、制御する装置である。
この差圧式流量制御装置は、バルブ駆動部を備えたコントロールバルブ部と、コントロールバルブの下流側に設けられたオリフィスと、オリフィスの上流側の流体圧力Ｐ１の検出器と、オリフィスの下流側の流体圧力Ｐ２の検出器と、オリフィスの上流側の流体温度Ｔの検出器とを有している。そして、内蔵する制御演算回路により、各検出器からの検出圧力及び検出温度を用いて流体流量ＱをＱ＝Ｃ１・Ｐ１／√Ｔ・（（Ｐ２／Ｐ１）ｍ−（Ｐ２／Ｐ１）ｎ）１／２（但しＣ１は比例定数、ｍ及びｎは定数）により演算すると共に、演算流量と設定流量との差を演算する。
差圧式流量制御装置によれば、インラインの形態で且つ取付姿勢に制約を受けることもなく使用でき、そのうえ圧力の変動に対しても制御流量がほとんど影響されることなしに、高精度な流量計測又は流量制御をリアルタイムで行うことができる。
このような流量制御装置Ｆは、流量制御装置Ｆの動作情報を取得する動作情報取得機構や、同一のラインを形成するバルブＶ１の動作情報を集約してバルブＶ１を監視すると共に、各バルブＶ１を制御可能な情報処理モジュールを備えている。
動作情報取得機構は例えば、流量制御装置Ｆに内蔵される各種のセンサや流量制御を行う演算装置、これらのセンサや演算装置等の情報の処理を実行する情報処理モジュール等によって構成することができる。
特に、同一の流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成するバルブＶ１について、流量制御装置Ｆを介してライン外の機構から駆動圧を供給させたり、通信可能にさせたりすることで、各バルブＶ１の動作情報を流量制御装置Ｆに集約させることができる。その結果、各バルブＶ１の動作情報と流量制御装置Ｆの動作情報と合わせてライン全体の動作情報が構成される。
バルブＶ１は、動作機構として上述の構成を有するほか、自身の動作異常を検知可能な機能ないしは機構として、バルブＶ１の動作情報を取得する動作情報取得機構と、当該動作情報取得機構によって検出されたデータを処理する情報処理モジュールを内蔵している。
図５はそのようなバルブＶ１の具体的な構成の一例を示したものである。
このバルブＶ１は、動作情報取得機構として磁気センサＭ２と磁石Ｍ１を有している。磁気センサＭ２は、ダイヤフラム５１の周縁を押さえる押えアダプタ５２の内側であって、ステム５３に対向する面に取り付けられている。また、磁石Ｍ１は、バルブＶ１の開閉動作に応じて摺動するステム５３の押えアダプタ５２近傍に取り付けられている。
磁気センサＭ２は、所定の位置に取り付けられた磁石Ｍ１との間の距離変化をセンシングすることにより、バルブＶ１の開閉状態のみならず、開度を計測することができる。
なお、磁気センサＭ２には、測定されたデータを送受するためのケーブル等が接続される場合がある一方、磁石Ｍ１はそのような有線接続を要しない。そのため、上下動するステム５３に磁石Ｍ１を取り付け、バルブＶ１内で位置が固定されている押えアダプタ５２に磁気センサＭ２を取り付けることで、バルブＶ１の動作に伴って磁気センサＭ２に接続されたケーブルが動き、動作不良を招く事態を防ぐことができる。
ここで、磁気センサＭ２は平面コイル、発振回路、及び積算回路を有しており、対向する位置にある磁石Ｍ１との距離変化に応じて発振周波数が変化する。そして、この周波数を積算回路で変換して積算値を求めることにより、バルブＶ１の開閉状態のみならず、開弁時の開度を計測することができる。
さらに、図６に示されるように、バルブＶ１に内蔵されている情報処理モジュールは、磁気センサＭ２によって取得されたデータに基づき、バルブＶ１の異常の有無の判定を行う機能部として異常判定部を有する。この異常判定部は、磁気センサＭ２によって検出された磁石Ｍ１と磁気センサＭ２の距離変化と、予め測定された正常時の磁石Ｍ１と磁気センサＭ２の距離変化とを対比し、異常の有無を判定する。
●異常判定部
ここで、異常判定部によって実行可能な処理について説明する。
まず、異常判定部は、異常診断時のステム５３の上面又は下面の位置が正常時の上面又は下面の位置にあるか否かによって異常の有無を判定することができる。即ち、磁気センサＭ２と磁石Ｍ１の距離変化に基づき、ステム５３の作動時の上面位置と下面位置が計測される。この上面位置と下面位置が、予め測定された正常時の上面位置と下面位置と一致するか否かを判別し、一致すれば異常なしと判定でき、一致しなければ異常ありと判定できる。
また、異常判定部は、異常診断時のステム５３のストロークが正常時のストロークと一致するか否かによって異常の有無を判定することができる。即ち、磁気センサＭ２と磁石Ｍ１の距離変化に基づき、ステム５３の作動時の上面位置から下面位置までの移動距離（ストローク）が計測される。このストロークが、予め測定された正常時のストロークと一致するか否かを判別し、一致すれば異常なしと判定でき、一致しなければ異常ありと判定できる。
また、異常判定部は、異常診断時のステム５３の作動速度が正常時の作動速度と一致するか否かによって異常の有無を判定することができる。即ち、磁気センサＭ２と磁石Ｍ１の距離変化に基づき、ステム５３の作動時の作動速度が計測される。この作動速度が、予め測定された正常時の作動速度と一致するか否かを判別し、一致すれば異常なしと判定でき、一致しなければ異常ありと判定できる。
このようなバルブＶ１の構成及びその異常診断方法によれば、正確且つ簡便にバルブＶ１の動作異常を診断することができる。また、異常診断の機構がバルブＶ１内に集約されているため、ガスユニット１の複雑化を招くこともない。その結果、電気配線やエアチューブが複雑化して折れやねじれに起因した動作不良を招くこともないし、電磁性能の担保、ノイズの低減や応答遅延の防止といった要求も満たす。
なお、上述の例では、バルブＶ１が異常判定部を構成する情報処理モジュールを備えるものとしたが、これに限らず、バルブＶ１外あるいは流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３外に設けたサーバ等に当該情報処理モジュールが備えた機能をもたせるものとしてもよい。この場合には、流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成する複数のバルブＶ１を一元的に監視しながら、各バルブＶ１の動作異常を確認することができる。
また、動作情報取得機構として、上述の磁気センサＭ２のほかに適宜、圧力センサ、温度センサ、リミットスイッチなどを所定の箇所に取り付けてもよい。圧力センサは例えば、所定の空間内の圧力変化を検出する感圧素子や、感圧素子によって検出された圧力の検出値を電気信号に変換する圧電素子等によって構成され、密閉された内部空間の圧力変化を検出する。
また、温度センサは例えば、流体の温度を測定するセンサであり、流路の近傍に設置して当該箇所の温度を測定することで、当該設置個所の温度を、流路内を流通する流体の温度とみなすことができる。
また、リミットスイッチは例えば、ピストンの近傍に固定され、ピストンの上下動に応じてスイッチが切り替えられる。これにより、バルブＶ１の開閉回数や開閉頻度、開閉速度等を検知することができる。
このようなバルブＶ１内の動作情報取得機構によって取得された情報や情報処理モジュールによって処理された情報は、同一の流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成する流量制御装置Ｆに集約することもできる。
ガスユニット１は、駆動圧を供給する駆動圧供給源、電力を供給する電力供給源、通信を行う通信装置等によって構成されるライン外の機構と接続されている。
ここで、ガスユニット１を構成する流体制御機器は、ライン外の機構と所定の流体制御機器とを直接、接続する第一の接続手段と、当該第一の接続手段から分岐して、あるいは当該第一の接続手段が接続する流体制御機器を介して、ライン外の機構と他の流体制御機器とを接続する第二の接続手段によって接続されている。具体的には、流体供給ラインＬ１であれば、後に詳述する図７において、ライン外からの電力供給及びライン外との通信では、メインケーブル１０と延長ケーブル１１が第一の接続手段を構成し、サブケーブル１１１、１１２、１１３、１１４が第二の接続手段を構成する。また、後に詳述する図８において、ライン外からの駆動圧の供給では、メインチューブ２０、延長チューブ２１、及びサブチューブ２１４が第一の接続手段を構成し、延長チューブ２１１、２１２、２１３、サブチューブ２１５、２１６、２１７、２１８が第二の接続手段を構成する。
電力の供給及びライン外との通信は、図７に示されるように、ライン外の機構とガスユニット１とを接続するメインケーブル１０によって可能となっている。
メインケーブル１０は、ガスユニット近傍に設けられた分岐コネクタＣ１によって延長ケーブル１１と分岐ケーブル１０１に分岐し、分岐ケーブル１０１は分岐コネクタＣ２によって延長ケーブル１２と分岐ケーブル１０２に分岐し、分岐ケーブル１０２は分岐コネクタＣ３を介して延長ケーブル１３に接続する。
各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３についてみると、流体供給ラインＬ１では、延長ケーブル１１は流量制御装置Ｆ１に接続している。延長ケーブル１１が接続している流量制御装置Ｆ１からは、サブケーブル１１１、１１２が導出され、サブケーブル１１１はバルブＶ１１に接続し、サブケーブル１１２はバルブＶ１２に接続する。
また、サブケーブル１１２が接続しているバルブＶ１２からはサブケーブル１１３が導出され、サブケーブル１１３はバルブＶ１３に接続する。さらに、サブケーブル１１３が接続しているバルブＶ１３からはサブケーブル１１４が導出され、サブケーブル１１４はバルブＶ１４に接続する。
流体供給ラインＬ２も流体供給ラインＬ１と同様の構成によってライン外の機構と接続する。
即ち、延長ケーブル１２は流量制御装置Ｆ２に接続している。延長ケーブル１２が接続している流量制御装置Ｆ２からは、サブケーブル１２１、１２２が導出され、サブケーブル１２１はバルブＶ２１に接続し、サブケーブル１２２はバルブＶ２２に接続する。
また、サブケーブル１２２が接続しているバルブＶ２２からはサブケーブル１２３が導出され、サブケーブル１２３はバルブＶ２３に接続する。さらに、サブケーブル１２３が接続しているバルブＶ２３からはサブケーブル１２４が導出され、サブケーブル１２４はバルブＶ２４に接続する。
流体供給ラインＬ３も流体供給ラインＬ１と同様の構成によってライン外の機構と接続する。
即ち、延長ケーブル１３は流量制御装置Ｆ３に接続している。延長ケーブル１３が接続している流量制御装置Ｆ３からは、サブケーブル１３１、１３２が導出され、サブケーブル１３１はバルブＶ３１に接続し、サブケーブル１３２はバルブＶ３２に接続する。
また、サブケーブル１３２が接続しているバルブＶ３２からはサブケーブル１３３が導出され、サブケーブル１３３はバルブＶ３３に接続する。さらに、サブケーブル１３３が接続しているバルブＶ３３からはサブケーブル１３４が導出され、サブケーブル１３４はバルブＶ３４に接続する。
ここで、流体供給ラインＬ１について、延長ケーブル１１は流量制御装置Ｆ１に接続し、流量制御装置Ｆ１からはサブケーブル１１１、１１２が導出されているが、流量制御装置Ｆ１内において延長ケーブルと１１サブケーブル１１１、１１２は接続している。接続は、流量制御装置Ｆ１内に設けられた除法処理モジュールを介したものであってもよいし、延長ケーブル１１を分岐させるものであってもよい。
また、バルブＶ１２、Ｖ１３においても、サブケーブル１１２はサブケーブル１１３と接続し、サブケーブル１１３はサブケーブル１１４と接続している。このサブケーブル１１２、１１３、１１４の接続についても、バルブＶ１２、Ｖ１３内に設けられた情報処理モジュールを介したものであってもよいし、サブケーブル１１２、１１３を分岐させるものであってもよい。
いずれの接続についても、ライン外の機構とバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４が流量制御装置Ｆ１を介して通信可能に接続されると共に、電力が供給されるようになっていればよい。
なお、他の流体供給ラインＬ２、Ｌ３における接続についても同様であって、バルブＶ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４は、メインケーブル１０、延長ケーブル１２、及びサブケーブル１２１、１２２、１２３、１２４により、流量制御装置Ｆ２を介してライン外の機構と接続している。また、バルブＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４は、メインケーブル１０、延長ケーブル１３、及びサブケーブル１３１、１３２、１３３、１３４により、流量制御装置Ｆ３を介してライン外の機構と接続している。
駆動圧は、図８に示されるように、ライン外の機構からガスユニットへメインチューブ２０によって供給される。
メインチューブ２０は、ガスユニット近傍に設けられた分岐継手Ｊ１により、流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３毎に駆動圧を供給するための延長チューブ２１、２２、２３に分岐する。
各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３についてみると、流体供給ラインＬ１では、延長チューブ２１は継手Ｊ１１によって延長チューブ２１１とサブチューブ２１４に分岐する。サブチューブ２１４は流量制御装置Ｆ１に接続しており、これにより流量制御装置Ｆ１に駆動圧が供給される。
延長チューブ２１１はさらに、継手Ｊ１１１によって延長チューブ２１２とサブチューブ２１５に分岐する。サブチューブ２１５はバルブＶ１１に接続しており、これによりバルブＶ１１に駆動圧が供給される。
同様に、延長チューブ２１２はさらに、継手Ｊ１１２によって延長チューブ２１３とサブチューブ２１６に分岐する。サブチューブ２１６はバルブＶ１２に接続しており、これによりバルブＶ１２に駆動圧が供給される。
また、延長チューブ２１３はさらに、継手Ｊ１１３によってサブチューブ２１７とサブチューブ２１８に分岐する。サブチューブ２１７はバルブＶ１３に接続しており、これによりバルブＶ１３に駆動圧が供給される。また、サブチューブ２１８はバルブＶ１４に接続しており、これによりバルブＶ１４に駆動圧が供給される。
流体供給ラインＬ２にも流体供給ラインＬ１と同様の構成によって駆動圧が供給される。
即ち、延長チューブ２２は継手Ｊ１２によって延長チューブ２２１とサブチューブ２２４に分岐する。サブチューブ２２４は流量制御装置Ｆ２に接続しており、これにより流量制御装置Ｆ２に駆動圧が供給される。
延長チューブ２２１はさらに、継手Ｊ１２１によって延長チューブ２２２とサブチューブ２２５に分岐する。サブチューブ２２５はバルブＶ２１に接続しており、これによりバルブＶ２１に駆動圧が供給される。
同様に、延長チューブ２２２はさらに、継手Ｊ１２２によって延長チューブ２２３とサブチューブ２２６に分岐する。サブチューブ２２６はバルブＶ２２に接続しており、これによりバルブＶ２２に駆動圧が供給される。
また、延長チューブ２２３はさらに、継手Ｊ１２３によってサブチューブ２２７とサブチューブ２２８に分岐する。サブチューブ２２７はバルブＶ２３に接続しており、これによりバルブＶ２３に駆動圧が供給される。また、サブチューブ２２８はバルブＶ２４に接続しており、これによりバルブＶ２４に駆動圧が供給される。
流体供給ラインＬ３にも流体供給ラインＬ１と同様の構成によって駆動圧が供給される。
即ち、延長チューブ２３は継手Ｊ１３によって延長チューブ２３１とサブチューブ２３４に分岐する。サブチューブ２３４は流量制御装置Ｆ３に接続しており、これにより流量制御装置Ｆ３に駆動圧が供給される。
延長チューブ２３１はさらに、継手Ｊ１３１によって延長チューブ２３２とサブチューブ２３５に分岐する。サブチューブ２３５はバルブＶ３１に接続しており、これによりバルブＶ３１に駆動圧が供給される。
同様に、延長チューブ２３２はさらに、継手Ｊ１３２によって延長チューブ２３３とサブチューブ２３６に分岐する。サブチューブ２３６はバルブＶ３２に接続しており、これによりバルブＶ３２に駆動圧が供給される。
また、延長チューブ２３３はさらに、継手Ｊ１３３によってサブチューブ２３７とサブチューブ２３８に分岐する。サブチューブ２３７はバルブＶ３３に接続しており、これによりバルブＶ３３に駆動圧が供給される。また、サブチューブ２３８はバルブＶ３４に接続しており、これによりバルブＶ３４に駆動圧が供給される。
ここで、流体供給ラインＬ１について、流量制御装置Ｆ１とバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４はいずれも、継手Ｊ１１、Ｊ１１１、Ｊ１１２、Ｊ１１３、延長チューブ２１１、２１２、２１３、及びサブチューブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８を介して延長チューブ２１やその先のメインチューブ２０と接続しているが、これに限らず、図９に示されるように、延長チューブ２１と流量制御装置Ｆ１とを接続した上、流量制御装置Ｆ１から駆動圧を各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４に供給することもできる。この場合、流量制御装置Ｆ１内に、メインチューブ２０から供給された駆動圧を各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４に分配するための機構を設けてもよいし、流量制御装置Ｆ１内に引き込んだメインチューブを流量制御装置Ｆ１内で分岐させるようにしてもよい。
なお、流体供給ラインＬ２、Ｌ３についてもこれと同様にすることができる。
このような流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の構成によれば、電力供給や通信を行うためのケーブルがシンプルなものとなり、ノイズを低減できると共に、指示信号の伝送速度の遅延を抑制することができる。また、駆動圧を供給するチューブの内容積を小さくできるため、バルブＶ１や流量制御装置Ｆといった各流体制御機器の開閉速度を維持すると共に、各流体制御機器の開閉速度に誤差を生じさせないようにすることができる。その結果、流体制御機器ごとの動作のばらつきを抑えて流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の制御精度を向上させることができる。
また、この場合、各バルブＶ１が流量制御装置Ｆと通信可能に接続されており、流量制御装置Ｆが各バルブＶ１を識別して制御可能とすれば、同一のラインを構成する各バルブＶ１を個別に識別して異常の有無を診断したり、ライン全体からみた各バルブＶ１の動作を解析したりすることができる。
なお、流量制御装置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に集約された各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の動作情報を、メインケーブル１０を介して外部の情報処理装置に対して送信し、当該情報処理装置において異常の有無を診断させたり、動作を解析させたりすることもできる。なお、外部の情報処理装置は、ライン外の機構の一部を構成するものであってもよいし、ライン外の機構と通信可能に接続された装置であってもよい。また、当該外部の情報処理装置は所謂サーバコンピュータ等によって構成することができる。
なお、上述した流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、図１０〜図１２に示すガスユニット２を構成することもできる。
ガスユニット１と異なり、ガスユニット２を構成する流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は夫々、別個にライン外の機構と接続されている。
即ち、ガスユニット２と電力の供給及びライン外との通信は、図１１に示されるように、ライン外の機構と流体供給ラインＬ１とを接続するメインケーブル１０ａ、ライン外の機構と流体供給ラインＬ２とを接続するメインケーブル１０ｂ、ライン外の機構と流体供給ラインＬ３とを接続するメインケーブル１０ｃによって可能となっている。
なお、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において、流量制御装置ＦからバルブＶ１への接続はガスユニット１と同様である。
また、駆動圧は図１２に示されるように、ライン外の機構からガスユニット２へ、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３毎にメインチューブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃによって供給される。
なお、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において、継手Ｊ１１、Ｊ１２、Ｊ１３から流量制御装置ＦやバルブＶ１への接続はガスユニット１と同様である。
なお、上述の本実施形態について、ガスユニット１、２はいずれも、３つの流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３によって構成されるものとしたが、本発明の適用がラインの数によって制限されることはない。
また、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されることはなく、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、構成、手段、あるいは機能の変更や追加等が種々、可能である。
また、本実施形態では磁気センサＭ２を用いたが、これに限らず、ステム５３と押えアダプタ５２の位置関係、あるいはこれらの部材の所定の箇所同士の距離を測定することができる位置センサであれば、光学式の位置センサ等、他の種類のセンサを用いることもできる。
また、いずれの位置センサを用いる場合でも、位置検出精度は±０．０１ｍｍから±０．００１ｍｍに収まるものを選定することが望ましい。当該半導体製造プロセス向けのバルブとしては微細な流体制御を実現するために±０．０１ｍｍ程度の微細な開度制御が必要になる半面、±０．００１ｍｍを超える検出精度を用いるとバルブＶ１近傍の真空ポンプ等が発生させる振動を検出しノイズを生じてしまうためである。
●バルブＶ２
以上の本実施形態において、バルブＶ１とは構造を異にした他の実施形態に係るバルブＶ２について、図１３〜図１８を参照して説明する。
図１３に示されるバルブＶ２は、エア作動式のダイレクトダイヤフラムバルブであり、図１４〜図１６に示されるように、バルブボディ６、ボンネット部７、カバー部８、アクチュエータ部９を備える。
バルブボディ６は図１４〜図１６に示されるように、流路が形成された基台部６１と、基台部６１上に設けられた略円筒形状の円筒部６２とからなる。
基台部６１は平面視矩形状からなり、複数のバルブＶ２によって上述したガスユニット１（２）を構成する場合には、基板あるいはマニホールドブロック上に設置される部分となる。
円筒部６２は、ボンネット部７が配設される側の端面が開口した中空形状からなり、中空の内部はボンネット部７が収容される凹部６２aを構成する。
この円筒部６２には、軸心方向に長さを有し、ボンネット部７が配設される側であって基台部６１とは反対側の一端が開口すると共に、外側から凹部６２a側へ貫通したスリット６２ｂが設けられている。このスリット６２ｂを介して、ボンネットウォール７５から延び出したフレキシブルケーブル７６が内側から外側へ導出される。
凹部６２aの下方及び基台部６１内には、流体が流入する流入路６１１と流体が流出する流出路６１３、及び当該流入路６１１と流出路６１３に連通する弁室７１２が形成されている。流入路６１１、流出路６１３、及び弁室７１２は、流体が流通する流路を一体的に構成している。
ボンネット部７は図１４〜図１７に示されるように、バルブボディ６の凹部６２a内に収容した状態に配設される。このボンネット部７は、シート７１、ダイヤフラム７２、ダイヤフラム押え７３、ボンネット７４、ボンネットウォール７５を備える。
なお、本例におけるボンネット７４は、ボンネット７４内に配設されたボンネットウォール７５と共に、ダイヤフラム７２の周縁を上面側から押さえる部材であり、上述したバルブＶ１における押えアダプタ５２に相当する部材である。また、本例でダイヤフラム押え７３と称しているものは、バルブＶ１におけるステム５３と同様に、ダイヤフラム７２を押圧する機能を果たすものである。
環状のシート７１は、弁室７１２における流入路６１１の開口部周縁に設けられている。シート７１にダイヤフラム７２を当接離反させることによって流入路６１１から流出路６１３へ流体を流通させたり、流通を遮断させたりすることができる。
ダイヤフラム７２は、ステンレス、Ni-Co系合金等の金属からなると共に、中心部が凸状に膨出した球殻状の部材であり、流路とアクチュエータ部９が動作する空間とを隔離している。このダイヤフラム７２は、ダイヤフラム押え７３により押圧されていない状態では、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示されるように、シート７１から離反しており、流入路６１１と流出路６１３とが連通した状態となる。一方、ダイヤフラム押え７３により押圧された状態では、図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示されるように、ダイヤフラム７２の中央部が変形してシート７１に当接しており、流入路６１１と流出路６１３が遮断された状態となる。
ダイヤフラム押え７３は、ダイヤフラム７２の上側に設けられ、ピストン９３の上下動に連動してダイヤフラム７２の中央部を押圧する。
このダイヤフラム押え７３は、略円柱状の基体部７３１と、ダイヤフラム７２に当接する側の一端側において拡径した拡径部７３２からなる。
基体部７３１には、軸心方向に長さを有し、拡径部７３２とは反対側の一端が開口した有底の条溝７３１aが形成されている。この条溝７３１aには、ボンネットウォール７５のネジ孔７５ｃにねじ込まれたネジ７５ｄの軸棒部分が摺動可能に嵌合する。条溝７３１aとネジ７５ｄは、ダイヤフラム押え７３の周方向の回動を規制する回動規制手段を構成し、これによりダイヤフラム押え７３は、ピストン９３に連動して上下動しつつも、周方向の回動を規制される。
また、基体部７３１には、磁石Ｍ３が取り付けられている。この磁石Ｍ３は、本実施例では、基体部７３１の条溝７３１aの反対側に取り付けられているが、磁気センサＭ４が磁石Ｍ３の磁力を検出するのに支障がなく、また、バルブＶ２の動作に支障がない限り、基体部７３１上の他の位置に取り付けることもできる。
ボンネット７４は、略円筒状からなり、バルブボディ６の凹部６２a内に収容される。
ダイヤフラム７２はボンネット７４の下端部とバルブボディ６との間に挟持されており、この部分でダイヤフラム７２とバルブボディ６との間のシールが形成される。
ボンネット７４の内部には、ダイヤフラム押え７３が貫挿される貫挿孔７４１aが中心部に形成された略円盤状の仕切部７４１が設けられている。
仕切部７４１の上方ないしは、アクチュエータ部９が配設される側に形成される凹部７４ａには、ボンネットウォール７５が収容される。仕切部７４１とボンネットウォール７５には夫々、互いに対応する位置にネジ穴７４１ｂと貫通孔７５eが設けられており、ボンネット７４にボンネットウォール７５がボルト７５ｆによって螺設される。
ボンネット７４の仕切部７４１は、一定の厚みを有しており、仕切部７４１に形成されている貫挿孔７４１aの内周面とダイヤフラム押え７３の間にはＯリングＯ７が介装されている。これにより、仕切部７４１、ダイヤフラム７２、及びダイヤフラム押え７３によって画定される閉空間Ｓ２の気密性が確保されている。
また、ボンネット７４の仕切部７４１には、ボンネットウォール７５に取り付けられている圧力センサＰに連通する連通孔７４１ｄが設けられている。連通孔７４１ｄを介して圧力センサＰが設けられていることにより、仕切部７４１、ダイヤフラム７２、及びダイヤフラム押えによって画定された閉空間Ｓ２内の圧力を測定することができる。
また、ボンネット７４の側面には、内側に収容したボンネットウォール７５から導出されたフレキシブルケーブル７６を外側へ導出させるための貫通孔７４１ｃが設けられている。
ボンネットウォール７５は、ボンネット７４内に配設される部材である。このボンネットウォール７５は肉厚の略円盤状の部材を平面視略Ｃ字状に刳り貫いた形状からなる。このボンネットウォール７５の中心には、ダイヤフラム押え７３の基体部７３１を貫挿させる貫挿孔７５ａが設けられている。また、貫挿孔７５ａをボンネットウォール７５の半径方向外側に向かって開口させる開口部７５ｂが設けられている。
ボンネットウォール７５の厚み部分の所定の箇所には、貫挿孔７５ａから半径方向外側に向かってねじ切られたネジ孔７５ｃが形成されている。このネジ孔７５ｃには外側からネジ７５ｄが螺合し、螺合したネジ７５ｄの軸心部分は、貫挿孔７５ａ側へ抜け出して、貫挿孔７５ａに貫挿されたダイヤフラム押え７３の条溝７３１aに摺動可能に嵌合する。
ボンネットウォール７５には、ボンネット７４のネジ穴７４１ｂに対応する位置に貫通孔７５eが設けられている。ネジ穴７４１ｂと貫通孔７５eには、ボンネット７４の仕切部７４１上にボンネットウォール７５が配設された状態でボルト７５ｆが螺合し、これによりボンネット７４にボンネットウォール７５が固定される。
ボンネットウォール７５の外周面のうち、開口部７５ｂ近傍には、開口部７５ｂを塞ぐように掛け渡して固定された平板状の磁気センサＭ４が取り付けられている。この磁気センサＭ４は、ダイヤフラム押え７３に取り付けられた磁石Ｍ３との間の距離変化をセンシングすることにより、バルブＶ２の開閉状態のみならず、開度を計測することができる。なお、ボンネットウォール７５に取り付けられた磁気センサＭ４は、バルブＶ２の開閉操作に伴うピストン９３やダイヤフラム押え７３の上下動にかからず、所定の位置に固定されている。
カバー部８は図１３及び図１８に示されるように、アクチュエータボディ９１とバルブボディ６を挟圧して一体的に保持すると共に、回路基板７７及び回路基板７７に設けられたコネクタ７８をバルブＶ２に固定する固定手段を構成する。
このカバー部８は、カバー８１と平板状のプレート８２、８３を備える。
カバー８１は、略Ｕ字状からなり、その内側にはアクチュエータボディ９１とバルブボディ６の端部が嵌め込まれる。
カバー８１の両側面には、アクチュエータボディ９１が嵌め込まれる位置に対応してネジ孔３１ａが設けられている。これにより、バルブボディ６が内側にはめ込まれた状態でネジ孔３１ａにネジ８１ｂを螺入させ、ネジ８１ｂの先端をバルブボディ６に圧接させると、バルブボディ６をカバー８１の内側に挟持することができる。
また、カバー８１の厚み部分には、ネジ穴８１ｃが設けられている。このネジ穴８１ｃに、ネジ８１ｄがプレート８２、８３の貫通孔８２ｂ、８３ｂを介して螺合することで、カバー８１にプレート８２、８３が取り付けられる。
プレート８２、８３は、カバー８１の内側にアクチュエータボディ９１とバルブボディ６の端部を嵌めた状態でカバー８１とネジ止め固定され、固定された状態においては、カバー８１との間にアクチュエータボディ９１とバルブボディ６を挟圧保持する。
このプレート８２の下方には、舌片状に切り欠いた切欠部８２aが形成されており、フレキシブルケーブル７６はこの切欠部８２aを介して、コネクタ７８が設けられた回路基板７７へ導出される。
プレート８３は、プレート８２との間に回路基板７７を介装させた状態でプレート８２及びカバー８１にネジ止め固定され、プレート８２との間に回路基板７７を挟圧保持する。
このプレート８３には、中央部に略矩形状の貫通孔８３aが設けられており、回路基板７７に設けられたコネクタ７８はこの貫通孔８３aから外側へ抜け出る。
ここで、基台部６１が平面視矩形状からなるところ、カバー部８は図１３（ｂ）に示されるように、コネクタ７８を矩形状の基台部６１の対角線方向に向けてバルブＶ２に固定している。このような向きにコネクタ７８を固定するのは以下の理由による。即ち、複数のバルブＶ２によってガスユニット１（２）を構成する場合には、集積化の要請から、隣り合う矩形状の基台部６１の向きを揃えてできる限り隙間をなくし、基盤あるいはマニホールドブロック上にバルブＶ２を配設するのが好適である。他方、このように配設して集積させた場合には、コネクタ７８に端子等を接続しにくくなる。そのため、コネクタ７８を基台部６１の対角線方向に向けることで、真横に配設されているバルブＶ２の方に向ける場合と比べ、接続するスペースを広く取ることができる。その結果、コネクタ７８に端子等を接続するのが容易であるし、端子等の折れや撚れによる断線等の不具合を防いだり、端子等がバルブＶ２に当たってバルブＶ２の動作に異常をもたらすといった不具合を防ぐこともできる。
アクチュエータ部９は、ボンネット部７上に配設される。
このアクチュエータ部９は図１４及び図１５に示されるように、アクチュエータボディ９１、アクチュエータキャップ９２、ピストン９３、バネ９４を備える。なお、図１６においては、アクチュエータ部９の内部構造を省略しているが、内部構造は図１４及び図１５に示されるとおりである。
アクチュエータボディ９１は、ピストン９３とボンネット７４の間に介装される。
このアクチュエータボディ９１は図１６に示されるように略円柱形状からなり、中心部には、ピストン９３とダイヤフラム押え７３が貫挿される貫挿孔９１aが長さ方向に沿って設けられている。図１３及び図１４に示されるように、貫挿孔９１a内ではピストン９３とダイヤフラム押え７３が当接しており、ダイヤフラム押え７３はピストン９３の上下動に連動して上下動する。
ピストン９３が配設される側の上端面には、環状の突条からなる周壁９１１が形成されており、周壁９１１の内側の平坦な水平面とピストン９３の拡径部９３１の下端面との間には、駆動圧が導入される駆動圧導入室Ｓ１が形成される。
また、アクチュエータボディ９１のピストン９３が配設される側の外周面上には、雄ネジが切られており、アクチュエータキャップ９２の内周面に切られた雌ネジと螺合することにより、アクチュエータボディ９１はアクチュエータキャップ９２の一端に取り付けられる。
アクチュエータボディ９１の長さ方向の中心部は、断面視略六角形状に形成されており、当該断面視六角形状の部分とバルブボディ６の上端部分は、カバー８１によって一体的に挟圧される。
アクチュエータキャップ９２は、下端部が開口したキャップ状の部材であり、内部にピストン９３とバネ９４を収容している。
アクチュエータキャップ９２の上端面には、ピストン９３の駆動圧導入路９３２に連通する開口部９２aが設けられている。
アクチュエータキャップ９２の下端部は、アクチュエータボディ９１の上部が螺合して閉止されている。
ピストン９３は、駆動圧の供給と停止に応じて上下動し、ダイヤフラム押え７３を介してダイヤフラム７２をシート７１に当接離反させる。
このピストン９３の軸心方向略中央は円盤状に拡径しており、当該箇所は拡径部９３１を構成している。ピストン９３は、拡径部９３１の上面側においてバネ９４の付勢力を受ける。また、拡径部９３１の下端側には、駆動圧が供給される駆動圧導入室Ｓ１が形成される。
また、ピストン９３の内部には、上端面に形成された開口部９３aと、拡径部９３１の下端側に形成される駆動圧導入室Ｓ１とを連通させるための駆動圧導入路９３２が設けられている。ピストン９３の開口部９３aはアクチュエータキャップ９２の開口部９２aまで連通しており、外部から駆動圧を導入するための導入管が開口部９２aに接続され、これにより駆動圧導入室Ｓ１に駆動圧が供給される。
ピストン９３の拡径部９３１の外周面上には、ＯリングＯ９１が取り付けられており、このＯリングＯ９１はピストン９３の拡径部９３１の外周面とアクチュエータボディ９１の周壁９１１の間をシールしている。また、ピストン９３の下端側にもＯリングＯ９２が取り付けられており、このＯリングＯ９２はピストン９３の外周面とアクチュエータボディ９１の貫挿孔９１aの内周面の間をシールしている。これらのＯリングＯ９１、Ｏ９２により、ピストン９３内の駆動圧導入路９３２に連通する駆動圧導入室Ｓ１が形成されると共に、この駆動圧導入室Ｓ１の気密性が確保されている。
バネ９４は、ピストン９３の外周面上に巻回されており、ピストン９３の拡径部９３１の上面に当接してピストン９３を下方、即ちダイヤフラム７２を押下する方向に付勢している。
ここで、駆動圧の供給と停止に伴う弁の開閉動作について言及する。開口部９２aに接続された導入管（図示省略）からエアが供給されると、エアはピストン９３内の駆動圧導入路９３２を介して駆動圧導入室Ｓ１に導入される。これに応じて、ピストン９３はバネ９４の付勢力に抗して上方に押し上げられる。これにより、ダイヤフラム７２がシート７１から離反して開弁した状態となり、流体が流通する。
一方、駆動圧導入室Ｓ１にエアが導入されなくなると、ピストン９３がバネ９４の付勢力に従って下方に押し下げられる。これにより、ダイヤフラム７２がシート７１に当接して閉弁した状態となって、流体の流通が遮断される。
バルブＶ２は、機器内の動作情報を取得する動作情報取得機構として、圧力センサＰと、磁気センサＭ４を備えている。
圧力センサＰは図１５に示されるように、ボンネットウォール７５の下面、ないしは流路側に取り付けられており、連通孔７４１ｄを介して、ダイヤフラム７２、ボンネット７４の仕切部７４１、及びダイヤフラム押え７３によって画定された閉空間Ｓ２に連通している。この圧力センサＰは、圧力変化を検出する感圧素子や、感圧素子によって検出された圧力の検出値を電気信号に変換する変換素子等によって構成される。これにより圧力センサＰは、ダイヤフラム７２、ボンネット７４の仕切部７４１、及びダイヤフラム押え７３によって画定された閉空間Ｓ２内の圧力を検出することができる。
なお、圧力センサＰが連通孔７４１ｄに通じる箇所にはパッキン２６が介装されており、気密状態が担保されている。
なお、圧力センサＰは、ゲージ圧あるいは大気圧のいずれを検出するものでもよい。
磁気センサＭ４は、ダイヤフラム押え７３に取り付けられた磁石Ｍ３との間の距離変化をセンシングすることにより、バルブＶ２の開閉状態のみならず、開度を計測することができる。
この磁気センサＭ４によって以下の通り、弁の開閉動作検知することができる。即ち、磁石Ｍ３がダイヤフラム押え７３の上下動に応じて上下動するのに対し、磁気センサＭ４はボンネットウォール７５及びボンネット７４と共にバルブボディ６内に固定されている。この結果、ダイヤフラム押え７３の上下動に従って上下動する磁石Ｍ３と、位置が固定されている磁気センサＭ４との間に発生する磁界の変化に基づき、ダイヤフラム押え７３の動作、ひいては弁の開閉動作を検知することができる。
なお、磁気センサＭ４には各種のものを用いることができるが、その一例に係る磁気センサＭ４は平面コイル、発振回路、及び積算回路を有しており、対向する位置にある磁石Ｍ３との距離変化に応じて発振周波数が変化する。そして、この周波数を積算回路で変換して積算値を求めることにより、バルブＶ２の開閉状態のみならず、開弁時の開度を計測することができる。
なお、本実施形態では磁気センサＭ４を用いたが、これに限らず、上述した磁気センサＭ２と同様、ダイヤフラム押え７３とボンネット７４の位置関係、あるいはこれらの部材の所定の箇所同士の距離を測定することができる位置センサであれば、光学式の位置センサ等、他の種類のセンサを用いることもできる。
また、本実施形態に係るバルブＶ２においても、磁気センサＭ４を含む位置センサには、位置検出精度が±０．０１ｍｍから±０．００１ｍｍに収まるものを選定することが望ましい。当該半導体製造プロセス向けのバルブとしては微細な流体制御を実現するために±０．０１ｍｍ程度の微細な開度制御が必要になる半面、±０．００１ｍｍを超える検出精度を用いるとバルブ近傍の真空ポンプ等が発生させる振動を検出しノイズを生じてしまうためである。
圧力センサＰと磁気センサＭ４には夫々、可撓性を有する通信用のフレキシブルケーブル７６の一端が接続しており、フレキシブルケーブル７６の他端は、バルブＶ２の外側に設けられた回路基板７７に接続している。本例において、回路基板７７には、情報の送受信を実行する処理モジュールが構成されており、これにより、コネクタ７８に接続された外部端末６に対し、圧力センサＰや磁気センサＭ４から取得した動作情報を送信することができる。
なお、バルブＶ２において、フレキシブルケーブル７６と回路基板７７にはフレキシブル基板（ＦＰＣ）が用いられ、フレキシブルケーブル７６、回路基板７７、及びコネクタ７８は一体的に構成されている。フレキシブルケーブル７６と回路基板７７にフレキシブル基板を用いることにより、配線経路として部材間の隙間を利用することが可能になり、その結果、被覆線を用いる場合に比べてバルブＶ２自体を小型化することができる。
また、処理モジュールは回路基板７７とは別に、バルブＶ２内に格納されていてもよいし、圧力センサＰ又は磁気センサＭ４の一部として構成されていてもよい。
また、コネクタ７８の種類や形状は、各種の規格に応じて適宜に設計し得る。
また、上述した圧力センサＰや磁気センサＭ４によって実現される動作情報取得機構としては他に、駆動圧を検出する駆動圧センサ、流路内の温度を測定する温度センサ、ピストン９３あるいはダイヤフラム押え７３の挙動を検知するリミットスイッチなどを用いて実現することもできる。
以上のバルブＶ２では、ピストン９３とダイヤフラム押え７３が別体で構成されているが、磁石Ｍ３はダイヤフラム押え７３に取り付けられている。これにより、ダイヤフラム押え７３の動作不良を判別することができる。即ち、通常であれば、弁開操作によってダイヤフラム押え７３はピストン９３に追随して上昇するが、弁閉時に弁室７１２が真空付近まで減圧されることでダイヤフラム７２がシート７１に吸着されることで、ピストン９３が上昇したにもかかわらず、ダイヤフラム押え７３がピストン９３に追随せずにダイヤフラム７２に当接したままとなる場合がある。この結果、ダイヤフラム７２が流路を遮断したままになってしまう場合がある。しかし、このような場合でも、バルブＶ２では磁石Ｍ３がダイヤフラム押え７３と連動しているため、磁気センサＭ４による検出値から、ダイヤフラム押え７３の動作を判別し、動作不良を判別することができる。
なお、このようなダイヤフラム押え７３の動作不良の判別は、磁気センサＭ４が、バルブＶ２の開閉動作に応じてピストン９３やダイヤフラム押え７３のように上下動しないダイヤフラム押え７３に取り付けられていることで、ダイヤフラム押え７３の相対的な動作を識別できるために可能となっている。したがって、ダイヤフラム押え７３の動作を識別し、動作不良を判別可能とする点において、磁気センサＭ４が取り付けられるべき部材は、バルブＶ２の開閉動作にかかわらず所定の位置に固定されているものであればよい。
具体的な異常判定の方法として、異常判定部は磁気センサＭ４の検出値から、弁開操作に対応した磁石Ｍ３と磁気センサＭ４の距離変化が正常時の距離変化と一致するか否かを判別し、一致すれば異常なしと判別し、一致しなければ異常ありと判別する。特に、距離変化が全くなかった場合には、ダイヤフラム押え７３がダイヤフラム７２を押圧したままになっていることが把握される。
このように、バルブＶ２では、ピストン９３とダイヤフラム押え７３が別体で構成されていても、ダイヤフラム押え７３の動作不良を判別することができる。
１、２ ガスユニット
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ メインケーブル
１０１、１０２ 分岐ケーブル
１１、１２、１３ 延長ケーブル
１１１、１１２、１１３、１１４ サブケーブル
１２１、１２２、１２３、１２４ サブケーブル
１３１、１３２、１３３、１３４ サブケーブル
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ メインチューブ
２１、２２、２３ 延長チューブ
２１１、２１２、２１３ 延長チューブ
２１４、２１５、２１６、２１７、２１８ サブチューブ
２２１、２２２、２２３ 延長チューブ
２２４、２２５、２２６、２２７、２２８ サブチューブ
２３１、２３２、２３３ 延長チューブ
２３４、２３５、２３６、３２７、２３８ サブチューブ
３ バルブ本体
３ａ 駆動圧導入口
４ 駆動圧制御装置
４０ ケーシング
４１１、４１２ 自動弁
４２１、４２２ 弁駆動部
４３１、４３２、４３３ 駆動圧導入路
４４ 排気通路
４５ 配線
５１ ダイヤフラム
５２ 押えアダプタ
５３ ステム
６ バルブボディ
６１ 基台部
６２ 円筒部
７ ボンネット部
７１ シート
７２ ダイヤフラム
７３ ダイヤフラム押え
７４ ボンネット
７５ ボンネットウォール
７６ フレキシブルケーブル
７７ 回路基板
７８ コネクタ
８ カバー部
８１ カバー
８２ プレート
８３ プレート
９ アクチュエータ部
９１ アクチュエータボディ
９２ アクチュエータキャップ
９３ ピストン
９４ バネ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 流体供給ライン
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 分岐コネクタ
Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３） 流量制御装置
Ｊ１ 分岐継手
Ｊ１１、Ｊ１１１、Ｊ１１２、Ｊ１１３ 継手
Ｊ１２、Ｊ１２１、Ｊ１２２、Ｊ１２３ 継手
Ｊ１３、Ｊ１３１、Ｊ１３２、Ｊ１３３ 継手
Ｍ１、Ｍ３ 磁石
Ｍ２、Ｍ４ 磁気センサ
Ｖ１（Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜２４、Ｖ３１〜３４）、Ｖ２ バルブ
Ｐ 圧力センサ
Ｓ１ 駆動圧導入室
Ｓ２ 閉空間

Claims (8)

  1. 動作異常を検知可能なバルブであって、
    バルブの開閉動作に応じて摺動するステムと、
    ダイヤフラムの周縁を押さえる押えアダプタと、
    前記押えアダプタに取り付けられ、前記ステムの所定の箇所との距離変化を検出する位置センサと、
    前記位置センサによって検出された異常診断時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する異常判定手段と、を有する、
    バルブ。
  2. 前記押えアダプタ近傍の所定の箇所に取り付けられた磁石、をさらに有し、
    前記位置センサは、前記押えアダプタの内側であって、前記ステムに対向する面に取り付けられ、前記磁石との距離変化を検出する磁気センサからなり、
    前記異常判定手段は、前記磁気センサによって検出された異常診断時の前記磁石と前記磁気センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記磁石と前記磁気センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する、
    請求項１記載のバルブ。
  3. 前記異常判定手段は、異常診断時の前記ステムの上面又は下面の位置が正常時の上面又は下面の位置にあるか否かによって異常の有無を判定する、
    請求項１又は２記載のバルブ。
  4. 前記異常判定手段は、異常診断時の前記ステムのストロークが正常時のストロークと一致するか否かによって異常の有無を判定する、
    請求項１又は２記載のバルブ。
  5. 前記異常判定手段は、異常診断時の前記ステムの作動速度が正常時の作動速度と一致するか否かによって異常の有無を判定する、
    請求項１又は２記載のバルブ。
  6. 前記位置センサの位置検出精度は±０．０１ｍｍから±０．００１ｍｍである、
    請求項１乃至５いずれかの項に記載のバルブ
  7. バルブの開閉動作に応じて摺動するステムと、
    ダイヤフラムの周縁を押さえる押えアダプタと、
    前記押えアダプタに取り付けられ、前記ステムの所定の箇所との距離変化を検出する位置センサと、を備えたバルブの異常診断方法であって、
    前記位置センサによって検出された異常診断時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する工程、を有する、
    バルブの異常診断方法。
  8. バルブの開閉動作に応じて摺動するステムと、
    ダイヤフラムの周縁を押さえる押えアダプタと、
    前記押えアダプタに取り付けられ、前記ステムの所定の箇所との距離変化を検出する位置センサと、を備えたバルブの異常を診断するためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータに対し、
    前記位置センサによって検出された異常診断時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化と、予め測定された正常時の前記所定の箇所と前記位置センサの距離変化とを対比し、異常の有無を判定する処理、を実行させる、
    コンピュータプログラム。

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