WO2018235900A1

WO2018235900A1 - 流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法

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Publication number: WO2018235900A1
Application number: PCT/JP2018/023632
Authority: WO
Inventors: 高志船越; 下村　嘉徳; 谷川　毅; 薬師神　忠幸
Original assignee: 株式会社フジキン
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US20200132216A1; KR102242231B1; CN110462269A; CN110462269B; TW201913265A; US11035494B2; JP7150340B2; TWI761537B; KR20190124274A; JPWO2018235900A1

Abstract

連続して稼働する設備で使用されるに際し、連続使用が可能な流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法を提供する。流体は分岐路（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）にそれぞれ配置されたコントロール弁（５）のうちの何れか１つを通して流量制御されている。コントロール弁（５）の監視部（５ａ）からの信号に基づきコントロール弁（５）５の交換が必要であると判断した時、流量制御しているコントロール弁（５）を閉鎖するとともに、別の分岐路（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に設置しているコントロール弁（５）を開にして交換前と同等の流量制御を行う。さらに、閉鎖したコントロール弁（５）の上流側及び下流側に配置した開閉弁（１２，１３）も閉鎖する。

Description

流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法

この発明は、流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法に関する。

　半導体製造装置では、コントロール弁を備えた流量制御装置がよく使用されている（例えば特許文献１、特許文献２など）。

　このような流量制御装置で使用されるコントロール弁が故障すると、半導体の製造に大きな問題が生じることから、例えば、コントロール弁の作動回数を計測して、コントロール弁が故障する前にコントロール弁を交換することで半導体の製造に悪影響が出ないようになされている。

特開２０１７－１５１６７号公報国際公開第２０１８／０８８３２６号

　しかしながら、コントロール弁の故障の時期は確実に予想できるものではなく、また、あらかじめ設定された時期に交換するにしても、半導体の製造を交換のために中断する必要があり、連続して製造ができないという問題があった。半導体に限らず、連続して稼働する設備で使用される流量制御装置には、連続使用が可能であることが求められている。

この発明の目的は、連続して稼働する設備で使用されるに際し、連続使用が可能な流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法を提供することにある。

　この発明による流量制御装置は、１つ流路と、前記１つの流路から複数の分岐路に分岐する分岐部と、前記分岐部で分岐した前記分岐路にそれぞれ配置されたコントロール弁と、前記コントロール弁の状態を監視する監視部と、からなる流量制御装置において、流体は前記分岐路にそれぞれ配置された前記コントロール弁のうちの何れか１つを通して流量制御されており、前記コントロール弁の監視部からの信号に基づき前記コントロール弁の交換が必要であると判断した時、流量制御している前記コントロール弁を閉鎖するとともに、別の分岐路に設置しているコントロール弁を開にして交換前と同等の流量制御を行うとともに、閉鎖したコントロール弁の上流側及び下流側に配置した開閉弁も閉鎖するものである。

　流量制御装置は、半導体製造装置などの連続して稼働する設備で使用され、コントロール弁を介して所要の流体が当該設備に送られる。そして、作動中のコントロール弁に交換の必要が生じた場合に、待機状態にあるコントロール弁を作動状態に移行し、交換前と同等の流量制御を行う。この際、閉鎖したコントロール弁の上流側及び下流側に配置した開閉弁が自動的に閉鎖され、移行時の流体漏れが防止される。これにより、流量制御装置を連続使用することができる。

　コントロール弁は、例えば、流路を画定するバルブボディと、前記バルブボディの流路を開閉可能に設けられた弁体と、前記弁体に流路を開閉させる開閉方向において、予め設定された前記弁体に流路を閉鎖させる閉位置と予め設定された前記弁体に流路を開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータ（調整部）と、を有するものとされる。

好適には、前記主アクチュエータは、前記操作部材を前記開位置に移動させ、前記調整用アクチュエータは、前記主アクチュエータにより前記開位置に位置付けられた前記操作部材の前記開閉方向の位置を調整する、構成を採用できる。

　制御部を更に設置し、前記制御部は、前記監視部からの出力を受取り、前記監視部からの出力に基づく信号から交換が必要かどうかを判断することが好ましい。

　前記制御部では、前記監視部からの出力に基づく信号と予め保存されているデータとを比較して、正常範囲内と判断できる値である所定値（閾値）を超えている、あるいは下回る場合、もしくは、特定の開閉回数を越えた時に、交換が必要であると判断することが好ましい。

　前記コントロール弁には、それぞれ開度を微調整する事で微小な流量制御が出来る調整部を備えたことが好ましい。

　前記監視部は、バルブの開度を測定するセンサや、流量センサ、開閉回数を測定するセンサ、前記コントロール弁のステムの動作を検知する近接センサや変位センサ、流量センサ、圧力センサ、等からなるものとされる。

　前記コントロール弁と上流側に配置した前記開閉弁との間及び前記コントロール弁と下流側に配置した前記開閉弁との間にそれぞれパージラインと該パージラインにパージ弁を配置することが好ましい。

　流量制御を行っているコントロール弁に対応する開閉弁は開とされることで、コントロール弁の作動状態が維持され、流量制御を行っているコントロール弁に対応するパージ弁は閉とされる。このコントロール弁が交換必要となった場合、このコントロール弁に対応する開閉弁が閉とされるとともに、交換前にパージ弁が開に切り換えられてパージラインに接続され、別のコントロール弁が作動状態とされる。これにより、交換を安全かつ容易に行うことができる。

　この発明による流量制御方法は、１つ流路と、前記１つの流路から複数の流路に分岐する分岐部と、前記分岐部で分岐した分岐路にそれぞれ配置されたコントロール弁と、前記コントロール弁の状態を監視する監視部と、からなる流量制御装置の流量制御方法において、流量制御を行っている前記コントロール弁の状態を前記監視部によって監視するステップAと、前記監視部からの出力に基づく信号からバルブの交換が必要かどうかを判断するステップBと、前記ステップBで交換が必要であると判断した場合、流量制御を行っている前記コントロール弁を閉鎖するとともに、別の分岐路にあるコントロール弁を開にして交換前と同等の流量制御を開始するステップCと、前記閉鎖したコントロール弁の前後に設置した開閉弁を閉鎖するステップDと、からなるものである。

　前記ステップCにおいて、前記コントロール弁の開閉動作の微調整を行う調整部を持ち、流量調整を開始した前記コントロール弁と、前記閉鎖したコントロール弁との機差及び分岐ラインごとの個体差をなくすよう調整部によって開閉動作の調整を行うステップを含むことが好ましい。

　この発明の流量制御装置によると、作動中のコントロール弁に交換の必要が生じた場合に、流量制御装置を停止させることなく、待機状態にあるコントロール弁を作動状態に移行できるので、流量制御装置を連続使用することができる。したがって、この流量制御装置を使用している設備では、コントロール弁の異常の影響を受けることなく、稼働を継続することができる。

図１は、この発明による流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法の１実施形態を示す配管図である。図２は、この発明による流量制御装置で使用するコントロール弁の一例を示す縦断面図である。図３は、この発明による流量制御装置の流量制御方法を示すフローチャートである。図４は、この発明による流量制御装置の流量制御方法をバルブユニットが２つの場合に適用した際の連続使用状態を示すフローチャートである。図５は、この発明による流量制御装置および流量制御装置の流量制御方法の交換判断部分を示すフローチャートである。

１：流量制御装置
２：バルブユニット
３：制御部
５：コントロール弁
５ａ：監視部
１２，１３：開閉弁
１４，１５：パージ弁
１００：調整用アクチュエータ（調整部）
Ｐ：流路
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３：分岐路
Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３：分岐部

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

　この発明による流量制御装置1は、図１に示すように、１つ流路Ｐと、１つの流路Ｐから複数の分岐路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に分岐する分岐部Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３と、分岐部Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３で分岐した分岐路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にそれぞれ配置されたバルブユニット２と、各バルブユニット２の状態を制御する制御部３とを備えている。

　各バルブユニット２は、流量制御装置1の下流側に配置されている装置に流体を送るに際して流量制御機能を有するコントロール弁５と、コントロール弁５の交換時に開または閉とされる２つの開閉弁１２、１３と、コントロール弁５の交換時にパージを行うために開閉されるパージ弁１４、１５とからなる。

　各弁１１，１２，１３，１４，１５は、所要のセンサを内蔵した自動バルブとされており、全てのバルブユニット２の各弁１１，１２，１３，１４，１５の状態は、パソコンなどからなる制御部３によって監視されている。

　各バルブユニット２には、無線送受信器４が設けられており、各弁１１，１２，１３，１４，１５のデータは、無線送受信器４を介して制御部３に送信され、制御部３は、データを処理して、無線送受信器４を介して各バルブユニット２の各弁１１，１２，１３，１４，１５に必要な信号を送信する。なお、ここでは無線送受信機４を用いて制御部３と無線で送受信を行っているが、これを有線によって行うようにしても良い。

　バルブユニット２の数は、適宜な数とされるが、交換が必要となったコントロール弁を新品に交換しておくことで、使用可能（待機状態）とできるので、最低限必要なバルブユニットの数は、２つである。

　コントロール弁５は、メタルダイヤフラムを弁体として使用しているダイレクトタッチ型のメタルダイヤフラム弁と称されているもので、コントロール弁５の状態を監視する監視部５ａを有している。

　監視部５ａは、図示詳細は省略するが、コントロール弁５の開度を測定するセンサや、流量センサ、開閉回数を測定するセンサ、コントロール弁のステムの動作を検知する近接センサや変位センサ、流量センサ、圧力センサ、等からなる。

　開閉弁１２、１３は、コントロール弁５の上流側に設けられてコントロール弁５への流体の流入を防止する第１開閉弁１２と、コントロール弁５の下流側に設けられてコントロール弁５からの流体の流出を防止する第２開閉弁１３とからなる。

　パージ弁１４、１５は、コントロール弁５と第１開閉弁１２との接続通路から分岐する通路に設けられた第１パージ弁１４と、コントロール弁５と第２開閉弁１３との接続通路から分岐する通路に設けられた第４開閉弁１５とからなる。

　コントロール弁５の一例を図２に示す。

　図２において、５はコントロール弁、６はバルブボディ、２０は弁体としてのダイヤフラム、３８はダイヤフラム押え、３０はボンネット、４０は操作部材、５０はケーシング、６０は主アクチュエータ、７０は調整ボディ、８０はアクチュエータ押え、９０はコイルばね、１００は調整用アクチュエータ（調整部）としての圧電アクチュエータ、１１０はアクチュエータ受け、１２０は弾性部材としての皿ばね、ＯＲはシール部材としてのＯリングを示している。

　バルブボディ６は、ステンレス鋼により形成されており、ブロック状のバルブボディ本体６ａと、バルブボディ本体６ａの側方からそれぞれ突出する接続部６ｂ,６ｃを有し、流路７，８を画定している。流路７,８の一端は、接続部６ｂ,６ｃの端面でそれぞれ開口し、他端は上方が開放された凹状の弁室９に連通している。弁室９の底面には、流路７の他端側の開口周縁に設けられた装着溝に合成樹脂（ＰＦＡ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＣＴＦＥ等）製の弁座１０が嵌合固定されている。尚、本実施形態では、加締め加工により弁座１０が装着溝内に固定されている。

　ダイヤフラム２０は、バルブボディ６の流路７，８を開閉可能に設けられた弁体であり、弁座１０の上方に配設されており、弁室９の気密を保持すると共に、その中央部が上下動して弁座１０に当離座することにより、流路７,８を開閉する。本実施形態では、ダイヤフラム２０は、特殊ステンレス鋼等の金属製薄板及びニッケル・コバルト合金薄板の中央部を上方へ膨出させることにより、上に凸の円弧状が自然状態の球殻状とされている。この特殊ステンレス鋼薄板３枚とニッケル・コバルト合金薄板１枚とが積層されてダイヤフラム２０が構成されている。

　ダイヤフラム２０は、その周縁部が弁室９の内周面の突出部上に載置され、弁室９内へ挿入したボンネット３０の下端部をバルブボディ６のねじ部１６へねじ込むことにより、ステンレス合金製の押えアダプタ２５を介してバルブボディ６の前記突出部側へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。尚、ニッケル・コバルト合金薄膜は、接ガス側に配置されている
　操作部材４０は、ダイヤフラム２０に流路７,８を開閉させるようにダイヤフラム２０を操作するための部材であり、略円筒状に形成され、下端側が閉塞部４８により閉塞し、上端側が開口しており、ボンネット３０の内周面とケーシング５０内に形成された筒状部５１の内周面に嵌合し、上下方向に移動自在に支持されている。なお、図２に示すＡ１，Ａ２は操作部材４０の開閉方向であり、Ａ１は開方向、Ａ２は閉方向を示している。本実施形態では、バルブボディ６に対して上方向が開方向Ａ１であり、下方向が閉方向Ａ２であるが、実際の使用に際してはこれに限定されるわけではない。

　操作部材４０の下端面にはダイヤフラム２０の中央部上面に当接するポリイミド等の合成樹脂製のダイヤフラム押え３８が装着されている。

　操作部材４０の外周面に形成された鍔部４５の上面と、ケーシングの天井面との間には、コイルばね９０が設けられ、操作部材４０はコイルばね９０により閉方向Ａ２に向けて常時付勢されている。このため、図２に示すように、主アクチュエータ６０が作動していない状態では、ダイヤフラム２０は弁座１０に押し付けられ、流路７，８の間は閉じられた状態となっている。

　コイルばね９０は、ケーシング５０の内周面と筒状部５１との間に形成された保持部５２に収容されている。本実施形態では、コイルばね９０を使用しているが、これに限定されるわけではなく、皿ばねや板バネ等の他の種類のばねを使用できる。

　ケーシング５０は、その下端部内周がボンネット３０の上端部外周に形成されたネジ部３６にねじ込まれることで、ボンネット３０に固定されている。なお、ボンネット３０上端面とケーシング５０との間には、環状のバルクヘッド６３が固定されている。

　操作部材４０の外周面と、ケーシング５０およびボンネット３０との間には、バルクヘッド６３によって上下に区画されたシリンダ室Ｃ１，Ｃ２が形成されている。

　上側のシリンダ室Ｃ１には、環状に形成されたピストン６１が嵌合挿入され、下側のシリンダ室Ｃ２には、環状に形成されたピストン６２が嵌合挿入されている。これらシリンダ室Ｃ１，Ｃ２およびピストン６１，６２は、操作部材４０を開方向Ａ１に移動させる主アクチュエータ６０を構成している。主アクチュエータ６０は、２つのピストン６１，６２を用いて圧力の作用面積を増加させることにより、操作ガスによる力を増力できるようになっている。

　シリンダ室Ｃ１のピストン６１の上側の空間は、通気路５３により大気につながっている。シリンダ室Ｃ２のピストン６２の上側の空間は、通気路ｈ１により大気につながっている。

　シリンダ室Ｃ１，Ｃ２のピストン６１，６２の下側の空間は高圧の操作ガスが供給されるため、ＯリングＯＲにより気密が保たれている。これらの空間は、操作部材４０に形成された流通路４１，４２とそれぞれ連通している。流通路４１，４２は、操作部材４０の内周面と圧電アクチュエータ１００のケース本体１０１の外周面との間に形成された流通路Ｃｈに連通し、この流通路Ｃｈは、操作部材４０の上端面と、ケーシング５０の筒状部５１と調整ボディ７０の下端面とで形成される空間ＳＰと連通している。そして、環状のアクチュエータ押え８０に形成された流通路８１は、空間ＳＰと調整ボディ７０の中心部を貫通する流通路７１とを接続している。調整ボディ７０の流通路７１は、管継手１５０を介して管１６０と連通している。

　圧電アクチュエータ１００は、円筒状のケース本体１０１に図示しない積層された圧電素子を内蔵している。ケース本体１０１は、ステンレス合金等の金属製で、半球状の先端部１０２側の端面および基端部１０３側の端面が閉塞している。積層された圧電素子に電圧を印可して伸長させることで、ケース本体１０１の先端部１０２側の端面が弾性変形し、半球状の先端部１０２が長手方向において変位する。積層された圧電素子の最大ストロークを２ｄとすると、圧電アクチュエータ１００の伸びがｄとなる所定電圧Ｖ０を予めかけておくことで、圧電アクチュエータ１００の全長はＬ０となる。そして、所定電圧Ｖ０よりも高い電圧をかけると、圧電アクチュエータ１００の全長は最大でＬ０＋ｄとなり、所定電圧Ｖ０よりも低い電圧（無電圧を含む）をかけると、圧電アクチュエータ１００の全長は最小でＬ０－ｄとなる。したがって、開閉方向Ａ１，Ａ２において先端部１０２から基端部１０３までの全長を伸縮させることができる。

　図２に示すように、圧電アクチュエータ１００への給電は、配線１０５により行われる。配線１０５は、調整ボディ７０の流通路７１および管継手１５０を通じて管１６０に導かれており、管１６０の途中から外部に引き出されている。

　圧電アクチュエータ１００の基端部１０３の開閉方向の位置は、アクチュエータ押え８０を介して調整ボディ７０の下端面により規定されている。調整ボディ７０は、ケーシング５０の上部に形成されたネジ孔５６に調整ボディ７０の外周面に設けられたネジ部がねじ込まれており、調整ボディ７０の開閉方向Ａ１，Ａ２の位置を調整することで、圧電アクチュエータ１００の開閉方向Ａ１，Ａ２の位置を調整できる。

　圧電アクチュエータ１００の先端部１０２は、円盤状のアクチュエータ受け１１０の上面に形成された円錐面状の受け面に当接している。アクチュエータ受け１１０は、開閉方向Ａ１，Ａ２に移動可能となっている。

　アクチュエータ受け１１０の下面と操作部材４０の閉塞部４８の上面との間には、弾性部材としての皿ばね１２０が設けられている。図２に示す状態において、皿ばね１２０は既にある程度圧縮されて弾性変形しており、この皿ばね１２０の復元力により、アクチュエータ受け１１０は開方向Ａ１に向けて常時付勢されている。これにより、圧電アクチュエータ１００も開方向Ａ１に向けて常時付勢され、基端部１０３の上面がアクチュエータ押え８０に押し付けられた状態となっている。これにより、圧電アクチュエータ１００は、バルブボディ６に対して所定の位置に配置される。圧電アクチュエータ１００は、いずれの部材にも連結されていないので、操作部材４０に対して開閉方向Ａ１，Ａ２において相対的に移動可能である。

　コントロール弁５は、例えば連続生産が必要な半導体製造装置で使用されている。この用途のコントロール弁５は、連続して開閉することが求められ、損傷前にダイヤフラム２０を交換すべく、破断に至る開閉回数が事前に設定されている。また、耐久性が重要であることから、ダイヤフラム材質等高強度のものを使用したり、バルブリフトを小さくするなどの耐久性向上策が採られている。しかし、半導体製造装置側で、例えば、流量が求められる場合などは、耐久性を犠牲にしてバルブリフトを上げる等の対策を行う場合があり、設定回数よりも早く故障することもある。この場合、半導体製造装置による連続生産に多大な悪影響を与えることになる。

　流量制御装置１は、コントロール弁５を介して所要の流体を流量を調整して例えば半導体製造装置に送る。この際、全てのバルブユニット２のうち、作動状態にあるのは１つだけとされ、これ以外のバルブユニット２は、必要に応じてすぐに作動状態に移行することができる待機状態とされる。そして、作動状態にあるバルブユニット２のコントロール弁５が故障、または保証する耐久回数を超えた際に、それを監視部５ａが検知し、そのコントロール弁５を停止させ、待機状態にあるバルブユニット２のコントロール弁５が作動するようになされる。

　開閉弁１２，１３は、コントロール弁５が作動状態にある場合には、開、待機状態にある場合には、閉とされる。パージ弁１４，１５は、通常は、閉とされ、作動状態の停止時に、当該バルブユニット２のパージを行うために、開とされる。

　図３に、制御部３が行う制御をフローチャートで示す。

　制御部３は、各バルブユニット２内の制御を行うバルブユニット制御部３ａと、バルブユニット２間の制御を行うバルブユニット間制御部３ｂとを備えている。

　バルブユニット制御部３ａは、コントロール弁５に対して、初期設定時には、連続して開閉するというFLAG=0を与えておき(ステップS1)、例えば開閉回数がダイヤフラム２０が破断する可能性が高くなる設定回数を超過した場合に(ステップS2)、コントロール弁５の交換が必要であるというFLAG=1を与える(ステップS3)。

　FLAG=1は開閉回数のみにより与えられるとは限らず、コントロール弁５の作動時間が設定時間を超過した場合や、コントロール弁５に設けた監視部５ａから得られたダイヤフラム２０等の異常等により与えることも考えられる。

　バルブユニット制御部３ａは、また、開閉弁１２、１３に対して、初期設定時には、開閉弁１２、１３を開にするというFLAG=0を与えておくとともに(ステップS4)、割り込み待ちとしてコントロール弁５に対するFLAGが0か1かを監視する(ステップS5)。そして、コントロール弁５がFLAG=0の間は、開閉弁１２、１３が開の状態を維持し、コントロール弁５がFLAG=1となった際には、開閉弁１２、１３を閉にするというFLAG=1を与える(ステップS6)。

　バルブユニット制御部３ａは、また、パージ弁１４，１５に対して、初期設定時には、閉にするというFLAG=0を与えておくとともに(ステップS7)、割り込み待ちとして開閉弁１２、１３に対するFLAGが0か1かを監視する(ステップステップS8)。そして、開閉弁１２、１３がFLAG=0の間（すなわち、コントロール弁５がFLAG=0の間）は、パージ弁１４，１５が閉の状態を維持し、開閉弁１２、１３がFLAG=1となった際には、パージ弁１４，１５を開にして(ステップS9)、パージを行うというFLAG=1を与える(ステップS10)。

　バルブユニット間制御部３ｂは、待機状態にあるバルブユニット２に対して、初期設定時には、待機状態にあるというFLAG=0を与えておくとともに(ステップS11)、割り込み待ちとしてパージ弁１４，１５に対するFLAGが0か1かを監視する(ステップS12)。そして、パージ弁１４，１５がFLAG=0の間（すなわち、コントロール弁５がFLAG=0の間）は、待機状態を維持し、パージ弁１４，１５がFLAG=1となった際には、このバルブユニット（次バルブユニット）２を作動状態にするように、FLAG=0を与える(ステップS13)。これにより、次バルブユニット２のバルブユニット制御部３ａは、そのコントロール弁５に対して、ステップ(S1)からステップ(S10)までを実行する。バルブユニット間制御部３ｂは、作動状態にあるバルブユニット２が交換されたという警報・交換連絡を行い(ステップS14)、さらに、作動状態にあったバルブユニット２に作動不可の状態にあるというFLAG=2を与える(ステップS15)。

　制御部３は、上記の制御を行うほか、過去の故障履歴なども監視するものとされる。

　図４に、バルブユニット２が２つ（第１ユニットおよび第２ユニット）の場合の連続使用に際し、各弁１１，１２，１３，１４，１５の開閉状態がどのように切り替えられるかのフローチャートを示す。

　まず、初期状態では、第１ユニットのコントロール弁５：開、第１ユニットの開閉弁１２，１３：開となっており、第２ユニットのコントロール弁５：閉となっている。第２ユニットの開閉弁１２，１３は、開または閉のいずれでもよい(ステップS21)。

　流量制御を行っている第１ユニットのコントロール弁５の状態は監視部５ａによって監視（測定および出力）される(ステップS22)。そして、監視部５ａからの出力に基づく信号からコントロール弁５の交換が必要かどうかが判断される(ステップS23)。

　ステップS23において、交換が必要となった場合には、第１ユニットのコントロール弁５：閉、第１ユニットの開閉弁１２，１３：閉、第２ユニットのコントロール弁５：開、第２ユニットの開閉弁１２，１３：開に切り換えられる(ステップS24)。交換が必要でない場合には、ステップS21に戻る。

　ステップS24の後、第１ユニットのコントロール弁５は、新しいものに交換されて、閉とされる(ステップS25)。

　第１ユニットのコントロール弁５を交換する際には、開閉弁１２，１３：閉を維持したまま、コントロール弁５：開、パージ弁１４，１５：開にしてパージを行い、パージ弁１４，１５：閉とした後に、コントロール弁５を交換し、さらに、コントロール弁５：開、パージ弁１４，１５：開にしてもう一度パージを行い、パージ弁１４，１５：閉、コントロール弁５：閉として完了となる。第１ユニットのコントロール弁５の交換は、第２ユニットのコントロール弁５が交換必要となる前に行えばよい。

　ステップS24では、第２ユニットのコントロール弁５：開、第２ユニットの開閉弁１２，１３：開となっていて、第２ユニットのコントロール弁５が流量制御を行っている状態となっている。第１ユニットのコントロール弁５：閉、第１ユニットの開閉弁１２，１３は、開または閉のいずれでもよい(ステップS26)。

　ステップS26により、流量制御を行っているのが第２ユニットのコントロール弁５となり、その状態が監視部５ａによって監視（測定および出力）される(ステップS27)。そして、監視部５ａからの出力に基づく信号からコントロール弁５の交換が必要かどうかが判断される(ステップS28)。

　ステップS28において、交換が必要となった場合には、第２ユニットのコントロール弁５：閉、第２ユニットの開閉弁１２，１３：閉、第１ユニットのコントロール弁５：開、第１ユニットの開閉弁１２，１３：開に切り換えられる(ステップS29)。交換が必要でない場合には、ステップS26に戻る。

　ステップS29の後、第２ユニットのコントロール弁５は、新しいものに交換されて、閉とされる(ステップS30)。第２ユニットのコントロール弁５の交換は、第１ユニットのコントロール弁５と同様に行えばよく、また、第２ユニットのコントロール弁５の交換は、第１ユニットのコントロール弁５が交換必要となる前に行えばよい。

　ステップS29では、第１ユニットのコントロール弁５：開、第１ユニットの開閉弁１２，１３：開となって、ステップS21と同様の状態になり、この後、ステップS21からステップS29が繰り返されることで、コントロール弁５が故障する前に交換され、流量制御装置１を連続使用することができる。

　図５に、流量制御装置の流量制御方法の交換判定部分のフローチャートを示す。

　交換が必要かどうかを判定するに際しては、まず、比較データを読み込む(ステップS41)。そして、開閉回数が規定値に達したかどうかが判定され(ステップS42)、規定値に達している場合には、交換必要と判断して(ステップS48)、その旨出力する(ステップS49)。

　次いで、開度が一定以上開にならないかどうかが判定され(ステップS43)、開度が一定以上開にならない場合には、交換必要と判断して(ステップS48)、その旨出力する(ステップS49)。

　次いで、設定流量と測定流量との差が一定以上かどうかが判定され(ステップS44)、差が一定以上の場合には、交換必要と判断して(ステップS48)、その旨出力する(ステップS49)。

　次いで、内部圧力が規定以上かどうかが判定され(ステップS45)、内部圧力が規定以上の場合には、交換必要と判断して(ステップS48)、その旨出力する(ステップS49)。

　次いで、ストロークが規定値より少ないかどうかが判定され(ステップS46)、ストロークが規定値より少ない場合には、交換必要と判断して(ステップS48)、その旨出力する(ステップS49)。

　ステップS42からステップS46までの判定ステップは、その実施する順は問わない。ステップS42からステップS46までの判定ステップで、全てＮＯ（使用可能）と判定された場合、交換不要と判断して(ステップS47)、その旨出力する(ステップS49)。

　こうして、上記流量制御装置１によると、並列状に配置された複数のバルブユニット２のうちのいずれかが作動状態とされるとともに、その作動状態が監視され、コントロール弁５に交換の必要が生じた場合には、待機状態のバルブユニット２が即座に作動状態とされる。したがって、この流量制御装置１を使用して連続生産を行っている装置にコントロール弁５の故障による障害を発生させることがなくなる。また、停止させられたコントロール弁５から、制御部３に連絡し、自動的に当該バルブユニット２内をパージし、コントロール弁５を交換して待機状態にしておくことで、半永久的にバルブ作動を継続することができる。

　半導体製造装置などの連続して稼働する設備で使用される流量制御装置の連続使用が可能となるので、この流量制御装置を使用している設備において、コントロール弁の異常の影響を受けることなく、稼働を継続することができるという利点が得られる。

Claims

　１つの流路と、
　前記１つの流路から複数の分岐路に分岐する分岐部と、
　前記分岐部で分岐した前記分岐路にそれぞれ配置されたコントロール弁と、
　前記コントロール弁の状態を監視する監視部と、
からなる流量制御装置において、
　流体は前記分岐路にそれぞれ配置された前記コントロール弁のうちの何れか１つを通して流量制御されており、
　前記コントロール弁の監視部からの信号に基づき前記コントロール弁の交換が必要であると判断した時、
　流量制御している前記コントロール弁を閉鎖するとともに、別の分岐路に設置しているコントロール弁を開にして交換前と同等の流量制御を行うとともに、
　閉鎖したコントロール弁の上流側及び下流側に配置した開閉弁も閉鎖する、
流量制御装置。
　制御部を更に設置し、
　前記制御部は、
　前記監視部からの出力を受取り、
　前記監視部からの出力に基づく信号から交換が必要かどうかを判断する、
請求項１の流量制御装置。
　前記制御部では、前記監視部からの出力に基づく信号と予め保存されているデータとを比較して、所定値を超えている場合、もしくは、特定の開閉回数を越えた時に、交換が必要であると判断する、請求項２の流量制御装置。
　前記コントロール弁には、それぞれ開度を微調整する事で微小な流量制御が出来る調整部を備えたことを特徴とする、請求項１乃至３の流量制御装置。
　前記監視部は、バルブの開度を測定するセンサや、流量センサ、開閉回数を測定するセンサ、前記コントロール弁のステムの動作を検知する近接センサや変位センサ、流量センサ、圧力センサ、等からなる、請求項１の流量制御装置。
　前記コントロール弁と上流側に配置した前記開閉弁との間及び前記コントロール弁と下流側に配置した前記開閉弁との間にそれぞれパージラインと該パージラインにパージ弁を配置する、請求項１の流量制御装置。
　１つ流路と、
　前記１つの流路から複数の流路に分岐する分岐部と、
　前記分岐部で分岐した分岐路にそれぞれ配置されたコントロール弁と、
　前記コントロール弁の状態を監視する監視部と、
からなる流量制御装置の流量制御方法において、
　流量制御を行っている前記コントロール弁の状態を前記監視部によって監視するステップAと、
　前記監視部からの出力に基づく信号からバルブの交換が必要かどうかを判断するステップBと、
　前記ステップBで交換が必要であると判断した場合、流量制御を行っている前記コントロール弁を閉鎖するとともに、別の分岐路にあるコントロール弁を開にして交換前と同等の流量制御を開始するステップCと、
　前記閉鎖したコントロール弁の前後に設置した開閉弁を閉鎖するステップDと、
からなる流量制御装置の流量制御方法。
　前記ステップCにおいて、前記コントロール弁の開閉動作の微調整を行う調整部を持ち、流量調整を開始した前記コントロール弁と、前記閉鎖したコントロール弁との機差及び分岐ラインごとの個体差をなくすよう調整部によって開閉動作の調整を行うステップを含む、請求項７に記載の流量制御方法。