KR102525494B1

KR102525494B1 - 유체 제어 밸브 및 그 제어 프로그램을 기록한 기록 매체

Info

Publication number: KR102525494B1
Application number: KR1020160124060A
Authority: KR
Inventors: 다이치 구니타; 아츠시 이에키
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2023-04-25
Also published as: CN106931221B; TW201713889A; CN106931221A; TWI697638B; JP2017072216A; US20170102095A1; US10323771B2; JP6775288B2; KR20170042227A

Abstract

본 발명은, 유저의 오해를 해소하여 사용감을 좋게 하는 것이며, 밸브 시트(31)와, 밸브 시트(31)에 대해서 접리 가능하게 마련된 밸브체(32)와, 밸브체(32)를 접리 방향으로 이동시키는 액추에이터(33)와, 밸브 시트(31)에 대한 밸브체(32)의 상대 위치에 따른 값을 검지하는 위치 정보 검지부(7)와, 밸브체(32)의 개방 시작 위치(X)에서 위치 정보 검지부(7)에 의해 얻어진 위치 정보에 상관없이, 상기 개방 시작 위치를 위치 제로로 하는 위치 출력부(42)를 구비한다.

Description

유체 제어 밸브 및 그 제어 프로그램을 기록한 기록 매체{FLUID CONTROL VALVE AND RECORDING MEDIUM WITH CONTROL PROGRAM THEREOF RECORDED THEREIN}

본 발명은, 유체의 유량이나 압력을 제어하기 위해서 이용되는 유체 제어 밸브 및 상기 유체 제어 밸브에 이용되는 제어 프로그램에 관한 것이다.

종래의 유체 제어 밸브는, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 밸브 시트(seat)와, 상기 밸브 시트에 대해서 접리(接離) 가능하게 마련된 밸브체와, 상기 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 구비하고 있다. 이 유체 제어 밸브는, 상기 액추에이터에 의해서 밸브 시트와 밸브체와의 사이의 개도(開度)를 조절하고, 유체의 유량이나 압력이 목표의 값이 되도록 제어하기 위해서 이용된다.

이 유체 제어 밸브에서, 특허 문헌 2에 나타내는 바와 같이, 밸브 시트에 대한 밸브체의 위치를 측정하는 위치 센서를 가진 것이 있다. 이 유체 제어 밸브는, 상기 위치 센서에 의해 얻어진 밸브체의 위치를 이용하여 위치 제어(포지션 컨트롤)를 행하고 있다. 이것에 의해, 구동 전압(전류)에 대한 액추에이터의 히스테리시스(hysteresis), 밸브체의 크리프(creep) 현상, 또는 유체 제어 밸브의 경시(經時) 변화에 의한 영향을 받지 않고, 유량을 제어할 수 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2013－50158호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2015－121898호 공보

이 유체 제어 밸브에서는, 유저가, 상기 위치 센서의 출력에 의해서 밸브체의 위치를 확인할 수 있다. 그런데, 전폐(全閉) 상태에 있는 밸브체를 밸브 개방 방향으로 이동시켜도 바로는 유체가 흐르지 않는다. 이것은, 유체 제어 밸브가, 도 6에 나타내는 바와 같이, 유체가 흐르기 시작하는 위치(개방 시작 위치)와 그때까지의 영역(불감대(不感帶))을 가지기 때문이다. 또, 이 개방 시작 위치 및 불감대는 유체 제어 밸브마다 다르다. 게다가, 위치 센서의 출력은, 전폐 상태에 있는 밸브체의 위치나 개방 시작 위치에서 제로가 출력되는 것은 아니다.

그렇다면, 유저는, 위치 센서의 출력에 의해서 밸브체의 위치를 확인하는 것 만으로는, 밸브체가 실제로 개방 시작 위치를 지나고 있는지 아닌지를 판단할 수 없다. 그 결과, 유체 제어 밸브에 막힘이나 고장 등이 발생하고 있다고 오해해 버린다.

그래서 본 발명은, 상기 문제점을 해결할 수 있도록 이루어진 것이며, 유저의 오해를 해소하여 사용감을 좋게 하는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.

즉 본 발명에 관한 유체 제어 밸브는, 밸브 시트(seat)와, 상기 밸브 시트에 대해서 접리(接離) 가능하게 마련된 밸브체와, 상기 밸브체를 접리 방향으로 이동시키는 액추에이터와, 상기 밸브 시트에 대한 상기 밸브체의 상대 위치에 따른 값을 검출하는 위치 정보 검지부와, 상기 밸브체의 개방 시작 위치에서 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보에 상관없이, 상기 개방 시작 위치를 위치 제로로 하는 위치 출력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 유체 제어 밸브이면, 위치 출력부가 밸브체의 개방 시작 위치에서 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보에 상관없이, 상기 개방 시작 위치를 위치 제로로 하므로, 유저는, 위치 센서의 출력에 현혹되지 않고, 밸브체의 개방 시작 위치를 위치 제로로서 인식할 수 있다. 따라서, 유저의 오해를 해소하여 사용감을 좋게 할 수 있다.

그 외, 밸브체의 개방 시작 위치를 위치 제로로서 이용하는 것에 의해, 유체 제어 밸브의 개체차(個體差)의 영향을 받지 않고, 유체 제어를 행할 수 있다. 유체 제어 밸브의 개체차에 의한 유체 제어의 정밀도 오차를 해소할 수 있다.

상기 위치 출력부는, 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보가 상기 개방 시작 위치보다도 밸브 시트측의 위치를 나타내는 경우에는, 상기 밸브체의 위치를 위치 제로로 하는 것이 바람직하다. 밸브체가 개방 시작 위치보다도 밸브 시트측의 위치에 있는 경우에는, 유량은 흐르지 않는 상태이며, 이 상태를 위치 제로로 하는 것에 의해, 유저에게 직접적으로 인식시킬 수 있다.

밸브체의 개방 시작 위치의 경시 변화에 따라서 표시해야 할 위치 제로도 변화시킬 필요가 있다. 이 때문에, 상기 위치 출력부가, 상기 액추에이터에 전폐 신호를 출력한 상태에서의 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보와, 동일 상태에서의 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보의 초기치와의 어긋남량을 이용하여, 상기 위치 제로를 보정하는 것이 바람직하다. 이것이라면, 개방 시작 위치의 경시 변화 및 이것에 따르는 위치 제로의 변화에 의해 생기는 유저의 오해를 해소할 수 있다. 또, 위치 제로를 보정하는 경우에, 액추에이터에 전폐 신호를 출력하여 위치 센서의 출력 신호를 비교하는 것만으로 좋다. 즉, 위치 제로의 특정을 다시 행할 필요가 없으므로 보정이 용이하게 된다.

본 발명에 의하면, 밸브체의 개방 시작 위치에서 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보에 상관없이, 개방 시작 위치를 밸브체의 위치 제로로 하므로, 유저의 오해를 해소하여 사용감을 좋게 할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태의 유체 제어 밸브의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태의 밸브체 부재의 개방 시작 위치의 3개의 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태의 위치 출력부의 표시 형태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태의 개방 시작 위치(위치 제로)의 보정 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 유체 제어 밸브의 개방 시작 위치 및 불감대(不感帶)를 나타내는 도면이다.

이하에 본 발명에 관한 유체 제어 밸브를 조립한 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller)의 일실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태의 매스 플로우 컨트롤러(100)는, 예를 들면 반도체 제조 프로세스에 이용되는 것이다.

구체적으로 이 매스 플로우 컨트롤러(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 반도체 프로세스용 가스 등의 유체가 흐르는 유로(51)가 형성된 보디(body)(5)와, 이 유로(51)를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 유량 측정 기구(2)와, 상기 유로(51)를 흐르는 유체의 유량을 제어하는 유체 제어 밸브(3)와, 상기 유량 측정 기구(2)가 출력하는 측정 유량을 미리 정한 설정 유량에 근접하도록 유체 제어 밸브(3)의 밸브 개도(開度)를 제어하는 제어 기기(4)를 구비한다. 이하에 각 부를 상술한다.

상기 보디(5)는, 앞에서 설명한 유로(51)가 관통하는 블록 모양을 이루는 것이다. 상기 유로(51)의 상류단에, 외부 유입 배관(도시하지 않음)에 접속된다. 상기 유로(51)의 하류단에, 외부 유출 배관이 접속된다.

유량 측정 기구(2)는, 열식(熱式) 유량 측정 기구이다. 구체적으로 유량 측정 기구(2)는, 상기 유로(51)로부터 분기(分岐)하여 유체를 분류(分流)시키는 센서 유로관(21)과, 이 센서 유로관(21)에 마련된 한 쌍의 발열 저항체(22, 23)를 가진다. 이 한 쌍의 발열 저항체(22, 23)에는, 센서 유로관(21)을 흐르는 유체의 질량 유량에 따라서 온도차가 생긴다. 그리고, 유량 측정 기구(2)는, 한 쌍의 발열 저항체(22, 23)에 생기는 온도차를 유량 산출부(24)에 의해서 검출하여, 센서 유로관(21)의 질량 유량을 측정한다. 또, 유량 산출부(24)는, 유로(51)와 센서 유로관(21)과의 분류비(分流比)에 근거하여, 유로(51) 중의 질량 유량을 산출한다. 또, 유로(51)에서의 센서 유로관(21)의 분기점(分岐点)과 합류점(合流点)의 사이에는 층류 소자(10)가 마련되어 있다.

유체 제어 밸브(3)는, 유로(51) 상에 마련된 예를 들면 노멀 클로우즈 타입(normal close type)의 유량 제어 밸브이다.

구체적으로 유체 제어 밸브(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 보디(5) 내에 수용된 한 쌍의 밸브 부재인 밸브 시트 부재(31) 및 밸브체 부재(32)와, 상기 밸브체 부재(32)를 구동하여 밸브 개도, 즉 밸브 시트 부재(31)와 밸브체 부재(32)와의 이간 거리를 설정하는 액추에이터(33)를 구비하고 있다.

밸브 시트 부재(31)는, 밸브 시트가 되는 것이며, 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 하면에 밸브 시트면(31a)을 가진다. 밸브 시트 부재(31)의 내부에는, 일단이 밸브 시트면(31a)에 개구되고, 타단이 측둘레면에 개구되는 내부 유로(31b)가 형성되어 있다. 또, 내부 유로(31b)의 타단은, 밸브 시트 부재(31)의 상면에 개구되는 것이라도 좋다. 또, 내부 유로(31b)는 복수개라도 괜찮다.

이 밸브 시트 부재(31)는, 보디(5)에 마련한 원기둥 모양의 오목부(52)에 수용되어 있다. 이 오목부(52)는, 보디(5)의 유로(51)를 분단하도록 배치되어 있다. 이 오목부(52)에 의해서 분단된 유로(51) 중, 상류측의 유로(이하, '상류측 유로'라고도 함)(51(A))가, 예를 들면 상기 오목부(52)의 저면에 개구되고, 이 오목부(52)보다 하류측의 유로(이하, '하류측 유로'라고도 함)(52(B))가, 예를 들면 이 오목부(52)의 측면에 개구되어 있다. 또, 이 오목부(52)가, 밸브 시트 부재(31) 및 밸브체 부재(32)가 배치되는 밸브실(室)을 형성한다.

그리고, 밸브 시트 부재(31)를 오목부(52)에 수용한 상태에서는, 상류측 유로(51(A))와 하류측 유로(51(B))가 밸브 시트 부재(31)의 내부 유로(31b)를 매개로 하여 연통하게 된다.

밸브체 부재(32)는, 밸브체가 되는 것이며, 보디(5)의 오목부(52)에서 밸브 시트 부재(31)에 대향 배치됨과 아울러, 그 상면에 착좌면(着座面)(32a)을 가진다. 이 착좌면(32a)은, 밸브 시트면(31a)에 접촉하여, 밸브 시트면(31a)으로 개구되는 내부 유로(31b)를 폐색(閉塞)한다.

또, 밸브체 부재(32)는, 보디(5)의 오목부(52) 내에서, 밸브체 리턴 스프링(6)에 의해서 밸브 시트 부재(31)에 대해서 접리(接離) 가능하게 지지되어 있다. 밸브체 리턴 스프링(6)은, 밸브체 부재(32)를 밸브 시트 부재(31)를 향해서 가압하는 것이다. 즉, 밸브체 부재(32)는, 밸브체 리턴 스프링(6)에 의해, 개방 상태로부터 폐쇄 상태를 향하는 방향(밸브 폐쇄 방향)으로 가압되어 있다. 본 실시 형태의 밸브체 리턴 스프링(6)은, 판 스프링이며, 오목부(52)에 마련된 지지 부재(9)에 고정되어 있다. 또, 오목부(52)의 내면에 고정해도 좋다. 밸브체 리턴 스프링(6)은, 밸브체 부재(32)를 가압하는 것이면 판 스프링 이외의 탄성체를 이용해도 괜찮다. 탄성체는 밸브체 부재(32)를 직접적 또는 간접적으로 가압해도 좋다.

그리고, 이 밸브체 부재(32)는, 액추에이터(33)에 의해 구동력을 받아 가압 되어, 밸브 시트 부재(31)에 접촉하여 상류측 유로(51(A)) 및 하류측 유로(51(B))를 차단하는 폐쇄 상태로부터, 밸브 시트 부재(31)로부터 이간하여 상류측 유로(51(A)) 및 하류측 유로(51(B))를 연통시키는 개방 상태로 이동한다.

액추에이터(33)는, 예를 들면, 피에조 소자를 복수매 적층하여 형성되는 피에조스택(piezostack)(331)과, 상기 피에조스택(331)의 신장에 의해 변위하는 작동체(332)를 구비하고 있다.

피에조스택(331)의 선단부는, 중간 접속 부재(334)를 매개로 하여 작동체(332)에 접속되어 있다.

작동체(332)는, 다이어프램(diaphragm) 부재(332a)와, 상기 다이어프램 부재(332a)의 중심(中心)에 마련되어, 밸브체 부재(32)에 맞닿는 접속봉(332b)을 가진다. 이 접속봉(332b)은, 상기 밸브 시트 부재(31)의 중심(본 실시 형태에서는 내부 유로(31b))을 관통하여 밸브체(32)에 맞닿는다.

그리고, 피에조스택(331)에 전압이 인가되면 피에조스택(331)이 신장하여, 작동체(332)가 밸브체 부재(32)를 밸브 개방 방향으로 가압하여 이동시킨다. 이것에 의해, 밸브 시트면(31a)과 착좌면(32a)이, 인가 전압에 따른 거리만큼 이간한다. 이 간극을 통하여 상류측 유로(51(A))와 하류측 유로(B)가 연통한다. 또, 밸브체 부재(32)는, 액추에이터(33)에 전압을 인가하지 않은 노멀 상태에서는 폐쇄 상태가 된다.

그리고, 본 실시 형태의 유체 제어 밸브(3)는, 밸브 시트면(31a)에 대한 착좌면(32a)의 상대 위치에 따른 값을 검지하는 위치 정보 검지부(7)를 가진다. 또, 상기 상대 위치에 따른 값은, 밸브 시트면(31a)(밸브 시트 부재(31))과 착좌면(32a)(밸브체 부재(32))과의 상대 거리 또는 상대 거리에 관련하는 값, 밸브 개도 또는 밸브 개도에 관련하는 값, 또는 액추에이터(33)의 구동 전압 또는 구동 전압에 관련하는 값 등을 들 수 있다.

본 실시 형태의 위치 정보 검지부(7)는, 밸브 시트면(31a)에 대한 착좌면(32a)의 변위를 측정하는 위치 센서이다. 이 위치 센서(7)는, 밸브체 부재(32) 또는 밸브체 부재(32)와 함께 이동하는 부재에 마련되어 있다. 그리고, 위치 센서(7)는, 밸브 시트 부재(31) 또는 그 외의 정지(靜止)측 부재와의 상대 거리를 측정한다. 본 실시 형태의 위치 센서(7)는, 와전류(渦電流) 센서이다. 이 와전류 센서(7)는, 작동체(332)의 접속봉(332b)에 마련되어 있다. 그리고, 밸브체 부재(32)의 접리 방향(접속봉(332b)의 이동 방향)에 대향하여 정지측 부재에 도전성을 가지는 타겟(8)이 마련되어 있다. 와전류 센서(7)는, 이 타겟(8)과의 거리를 측정한다.

제어 기기(4)는, 유량 측정 기구(2)로부터의 유량 측정 신호와, 위치 센서(7)로부터의 위치 정보(위치 측정 신호)를 취득하여, 유체 제어 밸브(3)의 밸브 개도를 제어하는 밸브 개도 제어부(41)를 가진다. 이 밸브 개도 제어부(41)는, 위치 센서(7)로부터의 위치 정보(위치 측정 신호[counts])에 근거하여, 밸브체 부재(32)의 위치 제어를 행하여, 밸브 개도를 제어한다.

또, 제어 기기(4)는, 밸브체 부재(32)의 개방 시작 위치(X)에서 위치 센서(7)에 의해 얻어진 위치 정보를 밸브체 부재(32)의 위치가 위치 제로로서 표시부(43)에 출력하는 위치 출력부(42)를 가지고 있다. 또, 적어도 위치 출력부(42)는, CPU, 메모리, 입출력 인터페이스 등을 가지는 제어 기기(4)에 제어 프로그램을 인스톨하는 것에 의해서, 제어 기기(4)의 그 기능이 실장된다.

위치 출력부(42)는, 유량 측정 기구(2)로부터의 유량 측정 신호와, 위치 센서(7)로부터의 위치 측정 신호로부터, 개방 시작 위치(X)를 특정한다. 그리고, 상기 개방 시작 위치(X)에서의 위치 측정 신호에 상관없이, 특정된 개방 초기 위치(X)를 밸브체 부재(32)의 위치 제로로 설정한다. 또, 위치 센서(7)로부터의 위치 측정 신호는, 전폐 상태에 있는 밸브체 부재(32)의 위치 또는 개방 시작 위치(X)라도 제로라고는 할 수 없다.

여기서, 위치 제로로 설정한다는 것은, 개방 시작 위치(X)를 수치 제로(숫자 0)로 설정하는 것 외에, 위치가 제로인 것을 인식할 수 있는 수치, 예를 들면 한 자리수로부터 소정 자리수까지 제로가 연속하는 단락의 바람직한 소정치로 설정하는 것도 포함한다.

여기서, 밸브체 부재(32)의 개방 시작 위치(X)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, (1) 유량 측정 신호가 나타내는 유량 측정치[sccm]가 제로를 지나 유체가 흐르기 시작한 시점에서의 밸브체 부재(32)(구체적으로는 착좌면(32a))의 위치(도 3의 (1)), (2) 유량 측정치가 제로보다도 큰 소정치가 된 시점에서의 밸브체 부재(32)의 위치(도 3의 (2)), 또는, (3) 유량 측정치가 제로를 지나 유체가 흐르기 시작한 시점에서의 밸브체 부재(32)의 위치로부터 밸브 시트 부재(31)측으로 소정량 변위시킨 위치(도 3의 (3))이다. 또, 상기 (3)의 위치는, 전폐 상태에 있는 밸브체 부재(32)의 위치와 상기 (1)의 위치와의 사이의 위치이다.

이 개방 시작 위치(X)는, 예를 들면 액추에이터(33)에 전폐 신호를 출력한 전폐 상태로부터 밸브체 부재(32)를 서서히 변위시킴과 아울러, 그 때의 유량 측정 기구(2)로부터의 유량 측정 신호를 취득하는 것에 의해서 특정된다. 또, 개방 시작 위치(X)는, 위치 측정 신호가 나타내는 상대 거리[㎛]라도 좋고, 위치 센서(7)의 위치 측정 신호(예를 들면 거리 변환전의 신호치[counts])라도 좋다. 그 외, 개방 시작 위치(X)를, 액추에이터(33)의 구동 전압에 의해 특정하는 경우에는, 상기 구동 전압에 의해 나타내어지는 것이라도 괜찮다.

또, 위치 출력부(42)는, 위치 센서(7)의 위치 측정 신호가 상기 개방 시작 위치(X)보다도 밸브 시트 부재(31)(구체적으로는 밸브 시트면(31a))측의 위치를 나타내는 경우에는, 상기 밸브체 부재(32)의 위치를, 마이너스의 값이 아니라, 위치 제로로 설정한다. 또, 이 경우의 위치 제로는, 개방 시작 위치(X)에 설정된 수치(제로 또는 소정치)와 동일하다.

상기의 구성에 의해, 위치 출력부(42)는, 개방 시작 위치(X)에서의 로(raw)의 위치 측정 신호를 제로(0)로 치환한다. 또, 위치 출력부(42)는, 개방 시작 위치(X)보다도 개방측(밸브 시트면(31a)과는 반대측)에 있는 경우에는, 그 위치에서의 로(raw)의 위치 측정 신호로부터 개방 시작 위치(X)에서의 로(raw)의 위치 측정 신호를 뺀 값, 즉, 제로로부터 기산(起算)한 값을 출력한다. 게다가, 위치 출력부(42)는, 개방 시작 위치(X)보다도 폐색(閉塞)측(밸브 시트면(31a)측)에 있는 경우에는, 제로를 출력한다.

표시부(43)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유량 측정 신호가 나타내는 측정 유량치[sccm]와 위치 측정 신호가 나타내는 상대 거리[㎛]와의 관계를 나타내는 그래프를 디스플레이 상에 표시한다. 또, 가로축에 설정한 상대 거리[㎛]로서는, 위치 센서(7)의 위치 측정 신호(거리 변환전의 신호치[counts])를 이용해도 좋다. 또, 밸브체 부재(32)의 위치를 나타내는 가로축의 단위는, 「㎛」외에,[m]라도 괜찮으며, 소정의 밸브 개도에서의 밸브체 부재(32)의 위치에 대한 비율[%]라도 좋고, 그 외 여러 가지의 단위를 이용할 수 있다. 또, 측정 유량치를 나타내는 세로축의 단위는,[sccm] 외에, 소정의 유량에 대한 비율[%]라도 좋으며, 그 외 여러 가지의 단위를 이용할 수 있다.

이 표시부(43)는, 상기 유량 측정치와 상기 상대 거리와의 관계를 나타내는 그래프 외에, 예를 들면, 액추에이터(33)로의 인가 전압[V]과 상기 상대 거리[㎛]와의 관계를 나타내는 그래프, 및 위치 센서(7)의 최대 유량시 또는 소정의 유량시의 출력 신호에 대한 출력 신호의 비율[%]과 상기 상대 거리[㎛]와의 관계를 나타내는 그래프를 표시한다.

그리고, 표시부(43)는, 상기의 그래프에서, 개방 시작 위치(X)에서의 밸브체 부재(32)의 위치 정보에 상관없이, 위치 출력부(42)에 의해 설정된 개방 초기 위치(X)가 밸브체 부재(32)의 위치 제로라고 유저가 시인(視認)할 수 있도록 표시한다. 본 실시 형태에서는, 표시부(43)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 개방 시작 위치(X)가 제로가 되도록 표시하고, 가로축 및 세로축의 교점이 되도록 표시한다. 그 외, 표시부(43)는, 개방 시작 위치(X)를 위치 제로로서 나타내는 표시선이나 화살표 등의 안표(眼標)를 표시해도 좋다.

또, 표시부(43)는, 위치 센서(7)의 위치 측정 신호가 개방 시작 위치(X)보다도 밸브 시트 부재(31)(구체적으로는 밸브 시트면(31a))측의 위치를 나타내는 경우에는, 밸브체 부재(32)(착좌면(32a))의 위치를 위치 제로로서 표시한다. 그리고, 표시부(43)는, 위치 센서(7)의 최대 유량시 또는 소정의 유량시의 위치 측정 신호에 대한 위치 측정 신호의 비율[%]과 상기 상대 거리[㎛]와의 관계를 나타내는 그래프에서, 개방 시작 위치(X)에서의 위치 센서(7)의 위치 측정 신호를 제로로 하고, 그것 이하의 경우에도, 제로로 한다.

게다가, 본 실시 형태의 위치 출력부(42)는, 상기 위치 제로를 보정하는 보정부(보정 기능)를 가진다.

위치 출력부(42)의 보정부(421)는, 액추에이터(33)에 전폐 신호를 출력한 상태에서의 위치 센서(7)의 위치 측정 신호와, 동일 상태에서의 위치 센서(7)의 위치 측정 신호의 초기치와의 어긋남량을 이용하여, 이미 설정된 위치 제로를 상기 어긋남량만큼 어긋나게 하는 것에 의해 보정한다. 또, 초기치는, 최근에 개방 시작 위치(X)를 측정했을 때에 취득한 전폐 상태에서의 위치 센서(7)의 위치 측정 신호이다.

구체적으로 보정부(421)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 보정전의 개방 시작 위치(X)에서의 위치 측정 신호로부터 상기 어긋남량을 빼는(오프셋(offset)하는) 것에 의해 보정후의 개방 시작 위치(X')에서의 위치 측정 신호를 산출한다.

또, 보정부(421)에 의한 상기의 위치 보정은, 소정의 주기마다 또는 소정의 이벤트 발생시에 자동적으로 행하도록 구성하는 것이 생각되어진다. 그 외, 유저의 조작에 의해 입력되는 입력 신호를 받아들인 경우에 행하도록 구성해도 좋다.

그리고, 표시부(43)는, 이 보정후의 개방 시작 위치(X')를 위치 제로로서 디스플레이 상에 표시한다.

이와 같이 구성한 매스 플로우 컨트롤러(100)에 의하면, 위치 출력부(42)가 개방 시작 위치(X)에서의 밸브체 부재(32)의 위치 정보(위치 측정 신호)에 상관없이, 개방 시작 위치(X)를 밸브체 부재(32)의 위치 제로로 하고, 표시부(43)가 개방 시작 위치(X)를 위치 제로로서 표시한다. 이것에 의해, 유저는, 위치 센서(7)의 출력에 현혹되지 않고, 밸브체 부재(32)의 개방 시작 위치(X)를 위치 제로로서 인식할 수 있다. 따라서, 유저의 오해를 해소하여 사용감을 좋게 할 수 있다.

또, 밸브체 부재(32)의 개방 시작 위치(X)를 위치 제로로서 이용하는 것에 의해, 유체 제어 밸브(3)의 개체차의 영향을 받지 않고, 유체 제어를 행할 수 있다. 유체 제어 밸브(3)의 개체차에 의한 유체 제어의 정밀도 오차를 해소할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 위치 정보 검지부(7)로서는, 상기 실시 형태의 와전류 센서에 한정되지 않고, 정전(靜電) 용량 센서라도 좋으며, 광 간섭 센서 등의 광학 센서라도 좋고, 액추에이터의 구동 전압을 검지하여 위치 정보를 취득하는 것이라도 괜찮다.

또, 상기 실시 형태의 유체 제어 밸브는, 노멀 클로우즈 타입의 것이었지만, 노멀 오픈 타입(normal open type)의 것이라도 동일한 효과를 나타낸다.

게다가, 상기 실시 형태와 같이 유체 제어 밸브를 조립한 유체 제어 기기(매스 플로우 컨트롤러)의 경우에는, 유체 제어 밸브의 제어부(CPU)와, 유체 제어 기기의 제어부(CPU)를 공통화하고, 상기 공통의 CPU에 상기 위치 출력부로서의 기능을 갖게 해도 좋다.

상기 실시 형태에서는, 유체 제어 밸브를 조립한 매스 플로우 컨트롤러에 대해서 설명했지만, 당연히 유체 제어 밸브 단체(單體)로서 구성해도 괜찮다. 유체 제어 밸브로서는, 상기 실시 형태와 같은 유량 제어 밸브 외에, 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 밸브로 해도 좋다.

유체 제어 밸브의 구성도 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 유로 내에 밸브 시트가 마련되고, 상기 밸브 시트에 밸브체가 접리 가능하게 마련되는 것에 의해서, 유로의 차단/연통이 변환되는 것이면 좋다. 또, 유체 제어 밸브는, 노멀 오픈 타입의 것이라도 괜찮다.

상기 실시 형태에서는, 전폐 상태에서의 위치 센서의 출력 신호와 초기치와의 어긋남량에 의해 개방 시작 위치를 보정하고 있지만, 상기 실시 형태와 동일 수법에 의해, 개방 시작 위치를 갱신하고, 그 갱신후의 개방 시작 위치에서의 위치 정보를 제로 위치로서 표시해도 좋다. 즉, 액추에이터(33)에 전폐 신호를 출력한 전폐 상태로부터 밸브체 부재(32)를 서서히 변위시킴과 아울러, 그 때의 유량 측정 기구(2)로부터의 유량 측정 신호를 취득하는 것에 의해서 경시 변화한 후의 개방 시작 위치를 특정해도 좋다.

상기 실시 형태에서는 기억된 개방 초기 위치를 보정하는 구성으로 하고 있지만, 전폐 상태에 있는 밸브체 부재를 개방시킬 때마다 또는 소정 횟수마다, 유량 측정 기구(2)로부터의 유량 측정 신호와, 위치 센서(7)로부터의 위치 측정 신호로부터, 개방 시작 위치(X)를 특정하도록 구성해도 좋다.

상기 실시 형태의 유량 측정 기구로서는, 열식 이외에도, 압력식, 코리올리(Coriolis)식이나 초음파식 등의 여러 가지의 유량 측정 방식을 이용할 수 있다.

상기 실시 형태의 밸브 개도 제어부(41)는, 위치 센서(7)로부터의 위치 정보(위치 측정 신호[counts])를 이용하여 밸브 개도를 제어하는 것 외에, 위치 출력부(42)에 의해 설정된 위치 제로를 기준으로 하여 밸브 개도를 제어해도 괜찮다.

상기 실시 형태의 유체 제어 밸브 및 매스 플로우 컨트롤러를 반도체 제조 프로세스 이외에도 이용할 수 있다.

그 외, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

100 - 유체 제어 밸브 31 - 밸브 시트
31a - 밸브 시트면 32 - 밸브체
32a - 착좌면 33 - 액추에이터
41 - 밸브 개도 제어부 42 - 위치 출력부
43 - 표시부 X - 개방 시작 위치
7 - 위치 센서

Claims

밸브 시트(seat)와,
상기 밸브 시트에 대해서 접리(接離) 가능하게 마련된 밸브체와,
상기 밸브체를 접리 방향으로 이동시키는 액추에이터와,
상기 밸브 시트에 대한 상기 밸브체의 상대 위치에 따른 값을 검출하는 위치 정보 검지부와,
상기 밸브체의 개방 시작 위치에서 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보에 상관없이, 상기 개방 시작 위치를 위치 제로로 하는 위치 출력부를 구비하는 유체 제어 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 위치 출력부는, 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보가 상기 개방 시작 위치보다도 밸브 시트측의 위치를 나타내는 경우에도, 상기 밸브체의 위치를 위치 제로로 하는 유체 제어 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 위치 출력부가, 상기 액추에이터에 전폐(全閉) 신호를 출력한 상태에서의 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보와, 동일 상태에서의 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보의 초기치와의 어긋남량을 이용하여, 상기 위치 제로를 보정하는 유체 제어 밸브.
밸브 시트와, 상기 밸브 시트에 대해서 접리 가능하게 마련된 밸브체와, 상기 밸브체를 접리 방향으로 이동시키는 액추에이터와, 상기 밸브 시트에 대한 상기 밸브체의 상대 위치에 따른 값을 검출하는 위치 정보 검지부를 구비하는 유체 제어 밸브를 제어하는 제어 프로그램을 기록한 기록 매체로서,
상기 밸브체의 개방 시작 위치에서 상기 위치 정보 검지부에 의해 얻어진 위치 정보에 상관없이, 상기 개방 시작 위치를 위치 제로로 하는 위치 출력부로서의 기능을 제어 기기에 구비시키는 것을 특징으로 하는 제어 프로그램을 기록한 기록 매체.