オリフィス板及び流量制御装置
【課題】本発明は、流路面積が可変のオリフィス板及び当該オリフィス板を備えた流量制御装置を提供する。
【解決手段】オリフィス板１０１は、両面に形成された電極１１１，１１２及び圧電体１１０からなり、面内方向に伸縮する圧電素子から構成してある。オリフィス板１は、孔部１１３及び孔部１１３の周縁から放射状に径方向外側に向かって延びる複数の切欠部１１４，１１４，…からなる流路部１１５を備える。電極１１１，１１２に電圧を印加して圧電体１０を面内方向に伸長させた場合、流路部１１５の流路面積が減少する。電極１１１，１１２に印加する電圧を調整することにより、流路面積が可変となる。
【解決手段】オリフィス板１０１は、両面に形成された電極１１１，１１２及び圧電体１１０からなり、面内方向に伸縮する圧電素子から構成してある。オリフィス板１は、孔部１１３及び孔部１１３の周縁から放射状に径方向外側に向かって延びる複数の切欠部１１４，１１４，…からなる流路部１１５を備える。電極１１１，１１２に電圧を印加して圧電体１０を面内方向に伸長させた場合、流路部１１５の流路面積が減少する。電極１１１，１１２に印加する電圧を調整することにより、流路面積が可変となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路面積が可変のオリフィス板及び当該オリフィス板を備えた流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空装置等に流量を制御してガス等の流体を供給するための流量制御装置が広く使われている。これらの流量制御装置は、流路に介挿されており、一定の流路面積を有する孔部が設けられたオリフィス板を備えている。オリフィス板の孔部を通過する流体の流量は、オリフィス板上流側の圧力（１次圧）がオリフィス板下流側の圧力（２次圧）の２倍以上であるという圧力条件を満たし、かつ、オリフィス板の流路面積が一定の場合、１次圧に比例する。２次圧は、流量制御装置の下流側に接続される真空装置のチャンバ内圧力であり、真空装置夫々によって設定される所定値である場合が多い。よって一般に流量制御装置は、圧力条件を満たす範囲で１次圧力を調整することで供給する流体の流量を制御している。
【０００３】
ところが、流量制御装置の下流側にチャンバ内圧力が低い真空装置が接続されて２次圧が低下した場合、圧力条件を満たす１次圧の範囲が狭くなり、流量制御範囲が制限される。そこで、異なる流路面積を有する複数のオリフィス板夫々が介挿された複数の流路を備え、流路を切替えることにより、幅広い流量制御範囲を得る流量制御装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の流量制御装置は、複数の流路及び流路を切替える制御回路を必要とするため、装置が大型化するという問題がある。そこで、特許文献２には、オリフィス板の代わりに硬質部材及び圧電素子からなる複数の複合部材を絞り状に配することにより、流路面積を可変にしたオリフィス装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−４６４４号公報
【特許文献２】特開平７−８１０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載のオリフィス装置は、流路面積を変更する場合、複数の複合部材夫々が互いに接触した状態で摺動するため、複合部材の磨耗によりパーティクルが発生し、高い清浄性を必要とする真空装置にパーティクルが混入する虞があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、板状の圧電素子からなり、孔部の周縁から放射線状に延びる複数の切欠部を備えることにより、パーティクルが生じる虞がなく流路面積が可変となるオリフィス板を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、当該オリフィス板を備えることにより、パーティクルが生じることなく幅広い流量制御範囲を可能とする流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るオリフィス板は、面内方向に伸縮する板状の圧電素子からなり、その略中央に配された孔部及び該孔部の周縁から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、オリフィス板の孔部及び複数の切欠部からなる流路部を通過して流体が流れる。オリフィス板をなす圧電素子に電圧を印加した場合、オリフィス板は面内方向に伸長して流路部の流路面積が減少する。
【０００８】
本発明に係るオリフィス板は、前記複数の切欠部夫々は、外周縁へ向けて幅が狭まっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、圧電素子が面内方向に伸長した場合、切欠部夫々の端部に残る間隙の幅が狭くなる。
【００１０】
本発明に係るオリフィス板は、前記圧電素子は、回転対称形状であり、前記複数の切欠部夫々は、略二等辺三角形状であり、前記圧電素子の回転対称軸を中心とする円周上に頂点を等配してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、回転対称形状を有する流路部を通過して流体が流れる。オリフィス板が面内方向に伸長した場合、流路部の回転対称形状を保持した状態で流路面積が減少する。
【００１２】
本発明に係るオリフィス板は、略中央から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部を備え、外周縁を基端として法線方向に屈曲する板状の圧電素子からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、複数の切欠部からなる流路部を流体が流れる。オリフィス板をなす圧電素子に電圧が印加された場合、隣り合う切欠部により挟まれた圧電素子の部分夫々が外周縁を支点として法線方向に屈曲し、流路部の流路面積が増大する。
【００１４】
本発明に係る流量制御装置は、前述のオリフィス板を備え、オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、前記圧電素子に電圧を印加する可変電圧電源を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、流路部の流路面積を変更すべく圧電素子に印加する電圧が決定されてオリフィス板下流側の流量が制御される。
【００１６】
本発明に係る流量制御装置は、オリフィス板上流側の圧力を所定値に制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、流路面積及び流量が比例関係となる圧力条件を満たす所定値に１次圧が制御される。
【００１８】
本発明に係る流量制御装置は、前述のオリフィス板と、前記オリフィス板上流側の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、前記圧力を調整して前記オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、圧力及び電圧の対応関係を記憶してある記憶手段と、前記記憶手段に記憶してある前記対応関係に基づいて前記圧力調整手段が調整する圧力に対応する電圧を決定する電圧決定手段と、前記圧電素子に前記電圧決定手段が決定した電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、オリフィス板上流側の圧力、すなわち１次圧が調整されてオリフィス板下流側の流量が制御される。また、圧電素子に印加される電圧が決定されて流路面積が設定される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にあっては、板状の圧電素子からなり、孔部の周縁から放射線状に延びる複数の切欠部を備えることにより、パーティクルが生じる虞がなく流路面積が可変となる。また、本発明にあっては、当該オリフィス板を備えることにより、パーティクルが生じることなく幅広い流量制御範囲を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、実施の形態１に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。図中２は、流体が流れる流路を備えたオリフィス装置を示す。図中白抜矢印は、流体が流れる方向を示す。オリフィス装置２は、管内に流路を有する上流側管部２１及び下流側管部２２と、上流側管部２１及び下流側管部２２によりＯリング２３，２４を介して挟持されており、流路に介挿されたオリフィス板１を備えている。オリフィス板１は、厚み方向に分極してある圧電セラミック等の円板状の圧電体１０と、圧電体１０の両面にスパッタ法等により金属が蒸着された電極１１，１２とからなる。
【００２２】
電極１１，１２に用いられる金属は、流路を流れるガス等の流体と反応しない金属、例えば、金及び白金等を選択するとよい。また、オリフィス板１は、略中央に孔部１３を備えている。オリフィス板１は、電極１１，１２間に電位差を与えて分極方向と反対方向の電界を生じさせた場合、圧電体１０が厚み方向に収縮し、面内方向では伸長する直線変位型圧電素子を構成してある。以下、電極１１，１２の表面に対して面平行な方向をオリフィス板１の面内方向と呼ぶ。
【００２３】
また、オリフィス板１は、電極１１，１２間に電位差を与えて分極方向の電界を生じさせた場合、圧電体１０が厚み方向に伸長し、面内方向では収縮するようにしてある。Ｏリング２３，２４は、導電性を有しており、例えば導電性ゴム又はイリジウム等の金属からなり、オリフィス板１の電極１１，１２夫々と電気的に接触するようにしてある。さらにオリフィス装置２は、Ｏリング２３，２４夫々に配線されており、電極１１，１２夫々に電圧を印加するための電圧端子Ｖ１，Ｖ２を備えている。上流側管部２１及び下流側管部２２は、夫々の一端に互いに対向するよう設けられたフランジ部２１０，２２１をクランプ又はネジ留めすることにより、流路の軸方向に付勢されて接続してある。
【００２４】
図２は、実施の形態１に係るオリフィス板１の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。図中白抜矢印は、圧電体１０の分極方向を示す。オリフィス板１は、オリフィス中心に設けられた所定半径を有する孔部１３と、オリフィス中心を中心とし、孔部１３周縁から径方向に所定距離を延びる帯状の複数の切欠部１４，１４，…とからなる流路部１５を備える。切欠部１４，１４，…夫々のオリフィス中心方向端部は、孔部１３周縁において連結するようにしてある。
【００２５】
電圧端子Ｖ１，Ｖ２に電圧が与えられ圧電体１０が面内方向に伸長した場合、隣り合う切欠部１４，１４に挟まれた二等辺三角形状の領域夫々の頂点がオリフィス中心に向かって接近すると共に、切欠部１４，１４，…夫々の対向する径方向の２辺が接近する。これにより、オリフィス板１の流路部１５の流路面積が減少するようにしてある。圧電体１０の面内方向の変位量は、電圧端子Ｖ１，Ｖ２に印加する電圧の大きさに対応しているため、当該電圧により流路面積を調整することが可能となる。
【００２６】
図３は、実施の形態１に係るオリフィス板の他の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。図中１０１は、厚み方向に分極してある圧電セラミック等の円板状の圧電体１１０と、圧電体１１０の両面に形成された電極１１１，１１２とからなるオリフィス板を示す。オリフィス板１０１は、オリフィス中心に設けられた所定半径を有する孔部１１３と、底辺を孔部１１３周縁において連結してあり、オリフィス中心を中心とする円周上に頂点が等配されてある二等辺三角形状の切欠部１１４，１１４，…とからなる流路部１１５を備える。また、切欠部１１４，１１４，…夫々の周方向の幅が径方向外方、すなわち外周縁に向けて狭まるようにしてある。圧電素子１１０が面内方向に伸長した場合、切欠部１１４，１１４，…の間隙における幅の変位量が、径方向（外周縁）に向かって小さくなる。従って、径方向に幅が狭まる切欠部１１４，１１４，…を形成することにより、圧電素子１１０が面内方向に伸長した場合、切欠部１１４，１１４，…の端部に残る間隙の幅が狭くなる。
【００２７】
図４及び図５は、実施の形態１に係るオリフィス板の他の例及び電圧印加時のオリフィス板の例夫々を示す模式的平面図である。図中２０１は、厚み方向に分極してある圧電セラミック等の円板状の圧電体と、圧電体の両面に形成された電極とからなるオリフィス板を示しており、オリフィス板１及び１０１と同様であるので説明を省略する。図中２１１は、オリフィス板２０１の両面に形成された電極のうち、一方の電極を示す。オリフィス板２０１は、オリフィス中心に設けられた所定半径を有する孔部２１３と、孔部２１３周縁に離間して等配してある二等辺三角形状の切欠部２１４，２１４，…とからなる流路部２１５を備える。電圧端子Ｖ１，Ｖ２に電圧を印加して流体面積を減少させ、切欠部２１４，２１４，…夫々の幅方向に対向する２辺が径方向全てに渡って接触した場合、図５に示す如く半径が減少した孔部１３のみからなる流路部２１５が形成される。
【００２８】
オリフィス板１、１０１及び２０１夫々は、切欠部１４，１４，…、１１４，１１４，…及び２１４，２１４，…の側壁面が流路に晒されている場合を示したが、流路を流れるガス等の吸着を防ぐために二酸化珪素及びＤＬＣ（ Diamond-like carbon ）等の非導電性物質によりコーティングしてもよい。また、本実施の形態１は、流路面積を変更するために分極方向と反対方向の電界を生じさせるべく電極に電圧を与えて圧電体を面内方向に伸長させ、流路面積を減少させる場合を示したが、これに限るものではなく、分極方向の電界を生じさせるべく電極に電圧を与えて圧電体を面内方向に収縮させ、流路面積を増大させてもよい。
【００２９】
実施の形態２
図６は、実施の形態２に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。本実施の形態２は、実施の形態１がオリフィス板を面内方向に伸長する直線変位型圧電素子から構成してあるのに対して、法線方向に屈曲するバイモルフ型圧電素子から構成してある。図中４は、流体が流れる流路を備えたオリフィス装置を示す。図中白抜矢印は、流体の流れる方向を示す。オリフィス装置４は、上流側管部４１及び下流側管部４２によりＯリング４３，４４，４５，４６を介して挟持されており、流路に介挿されたオリフィス板３を備えている。
【００３０】
オリフィス板３は、同一の分極方向を有する一対の圧電体３０ａ及び圧電体３０ｂからなり、圧電体３０ａ及び圧電体３０ｂが中間電極３３を介し、対面して接合され、両面夫々に電極３１及び電極３２が形成してある。中間電極３３は、電極３１及び電極３２よりも長い径を有しており、オリフィス板３の円周側面から径方向に突出するようにしてある。Ｏリング４５，４６は、導電性を有しており、オリフィス３の中間電極３３と電気的に接触するようにしてある。さらにオリフィス装置４は、Ｏリング４３，４４，４６夫々に配線されており、電極３１，３２及び中間電極３３夫々に電圧を印加するための電圧端子Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を備えている。上流側管部４１及び下流側管部４２は、夫々の一端に互いに対向するよう設けられたフランジ部４１１，４２１をクランプ又はネジ留めすることにより、流路の軸方向に付勢されて接続してある。
【００３１】
図７は、実施の形態２に係るオリフィス板３の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。図中白抜矢印は、オリフィス板３の法線方向を示す。オリフィス板３は、オリフィス中心から径方向に所定距離を延びる帯状の複数の切欠部３４，３４，…からなる流路部３５を備える。電圧端子Ｖ１及び電圧端子Ｖ３間、並びに電圧端子Ｖ２及び電圧端子Ｖ３間に略同一の電位差が与えられた場合、電極３１及び電極３３間に発生する電界の向きと反対方向の電界が電極３２及び電極３３間に発生するようにしてある。これにより、電極３１及び中間電極３３に挟まれた圧電体３０ａが収縮すると共に、電極３２及び中間電極３３に挟まれた圧電体３０ｂが伸長する。
【００３２】
圧電体３０ａの収縮及び圧電体３０ｂの伸長により、隣り合う切欠部３４，３４に挟まれており、頂点がオリフィス中心近傍にある二等辺三角形状のオリフィス板３の一部領域が底辺を基端として屈曲し、法線方向に屈曲する。屈曲したオリフィス板３により、流路部３５の流路面積が増大する。オリフィス板３の屈曲方向の変位量は、電圧端子Ｖ１，Ｖ３間及び電圧端子Ｖ２，Ｖ３間に印加する電圧の大きさに対応しているため、当該電圧により流路面積を調整することが可能となる。切欠部３４，３４，…の周方向の幅は、オリフィス板３が屈曲する場合、幅方向に対向する２辺が互いに接触することがないよう設定するとよい。
【００３３】
実施の形態３
図８は、実施の形態３に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。流量制御装置は、オリフィス装置２を備えた流量調整部５及び当該流量調整部５を制御する制御装置６からなり、上流側（１次側）から供給されるガス（流体）の流量を制御して下流側（２次側）に排出するようにしてある。制御装置６は、流量調整部５の温度測定端子Ｔから与えられる信号により１次側のガス温度を測定する温度測定部６９と、流量調整部５の１次圧測定端子Ｐｍから与えられる信号により１次圧を測定する１次圧測定部６７と、１次圧測定部６７が測定した１次圧を１次側のガス温度を用いて補正する１次圧補正部６８と、流量調整部５の１次圧設定端子Ｐｓに制御信号を与えて１次圧を制御する１次圧制御部（圧力制御手段）７０と、流量調整部５の電圧端子Ｖに電圧を印加するための電圧可変の電源部（可変電圧電源）７１とを備える。
【００３４】
また、制御装置６は、流量を受付ける流量受付部６４と、１次圧を受付ける１次圧受付部６５と、複数の異なる１次圧夫々に対応した電圧対応表６３１，６３１，…が記憶してある記憶部６３と、バス６０ａを介してハードウェア各部を制御するためのＣＰＵ（ Central Processing Unit ）６０と、ＣＰＵ６０で実行されるコンピュータプログラムが記憶してあるＲＯＭ（ Read-Only Memory ）６１と、コンピュータプログラムの実行中に生じる変数等を記憶するためＲＡＭ（ Random-Access Memory）６２とを備えている。電圧対応表６３１，６３１，…は、流量及び電圧の対応関係を示したテーブルからなり、予め実験的に求めて記憶部６３に記憶しておくとよい。
【００３５】
１次圧受付部６５は、流量制御装置の下流に接続される真空装置の圧力からなる２次圧に基づいて、1次圧が２次圧の２倍以上となる圧力条件を満たすべく選択された１次圧を受付けるようにしてある。例えば、複数種類の１次圧のうち、１つを選択する切替スイッチを設けてユーザが圧力条件を満たす１次圧に切替えるように構成するとよい。また、例えば２次圧を検出する圧力センサを設けて、検出した２次圧から圧力条件を満たす１次圧を決定して設定するように構成してもよい。
【００３６】
図９は、実施の形態３に係る流量調整部５の内部構成を示すブロック図である。図中白抜矢印は、流量調整部５内部を流れるガスの方向を示す。流量調整部５は、供給口５０に供給されるガスを設定された流量に調整して排出口５５に接続された外部の真空装置に排出する。流量調整部５は、供給口５０に供給されるガスと共に混入する異物を除去するための保護メッシュ５１と、１次圧力を調整するための１次圧調整弁５２と、１次圧を検出する圧力センサからなる１次圧検出部５３と、１次側のガス温度を検出する温度センサからなる温度検出部５４と、オリフィス装置２とを備えている。１次圧検出部５３及び温度検出部５４夫々は、１次圧測定端子Ｐｍ及び温度測定端子Ｔに接続されており、検出した１次圧及びガス温度を示す検出信号を出力するようにしてある。また、オリフィス装置２は、電圧端子Ｖ１及び電圧端子Ｖ２夫々に電位差を与えるべく電圧端子Ｖが接続されている。
【００３７】
図１０は、実施の形態３に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０は、１次圧受付部６５から１次圧を受付けて(ステップＳ１１)、１次圧制御部７０に設定する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ６０は、流量受付部６４から流量を受付ける(ステップＳ１３)。ＣＰＵ６０は、設定されていた流量が変更されたか否かを判定する(ステップＳ１４)。ＣＰＵ６０は、流量が変更されていないと判定した場合（ステップＳ１４でＮＯ）、流量を受付けるステップＳ１３に処理を戻す。
【００３８】
ＣＰＵ６０は、流量が変更されていると判定した場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、記憶部６３に記憶してある電圧対応表６３１，６３１，…のうち、設定した１次圧に対応する電圧対応表６３１を選択する（ステップＳ１５）。ＣＰＵ６０は、選択した電圧対応表６３１から、受付けた流量に対応した電圧値を読出し（ステップＳ１６）、電源部７１に設定して流量を制御する（ステップＳ１７）。ＣＰＵ６０は、図示しない電源スイッチがオフされたか否かを判定し（ステップＳ１８）、オフされていないと判定した場合（ステップＳ１８でＮＯ）、流量を受付けるステップＳ１３に処理を戻す。ＣＰＵ６０は、オフされたと判定した場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、流量制御処理を終了する。
【００３９】
本実施の形態３においては、流量調整部５が実施の形態１で示したオリフィス装置２を備える場合を示したが、これに限るものではなく実施の形態２で示したオリフィス装置４を備えてもよい。この場合、電圧端子Ｖを介して電源部７１から電圧端子Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に電圧を印加するとよい。
【００４０】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４１】
実施の形態４
図１１は、実施の形態４に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。本実施の形態４は、実施の形態３がオリフィス装置２の電圧端子Ｖに印加する電圧を調整して流量を制御するのに対して、１次圧を調整して流量を制御し、１次圧が圧力条件を満たすよう電圧を調整するようにしてある。図中８は、２次圧を受付ける２次圧受付部８１と、複数の異なる電圧値夫々に対応した１次圧対応表８３１，８３１，…が記憶してある記憶部８３とを備えた制御装置を示す。１次圧対応表８３１，８３１，…は、複数の異なる電圧値、すなわち複数の異なる流路面積夫々に対して流量及び１次圧の対応関係を示したテーブルからなり、予め実験的に求めて記憶部８３に記憶してある。
【００４２】
１次圧対応表８３１，８３１，…夫々のテーブルに記憶されている１次圧は、各１次圧対応表８３１における１次圧制御範囲を示している。制御装置８には、２次圧及び流量の初期値が予め設定されており、更に複数の１次圧対応表８３１，８３１，…から、２次圧の２倍以上となる圧力条件を満たす１次圧制御範囲を有した１次圧対応表８３１が予め選択されて設定されている。２次圧受付部８１は、例えば、複数種類の２次圧のうち、流量制御装置下流側に接続された真空装置の圧力と対応する２次圧を選択する切替スイッチを設けてユーザが切替えるように構成するとよい。また、例えば２次圧を検出する圧力センサを設けて２次圧を検出して受付けるようにしてもよい。
【００４３】
図１２は、実施の形態４に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０は、２次圧受付部８１から２次圧を受付ける（ステップＳ２１）。ＣＰＵ６０は、設定されていた２次圧が変更されたか否かを判定する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ６０は、２次圧が変更されたと判定した場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、設定されている１次圧及び変更された２次圧が圧力条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２３）。ＣＰＵ６０は、圧力条件を満たしていないと判定した場合(ステップＳ２３でＮＯ)、記憶部８３に記憶してある複数の１次圧対応表８３１，８３１，…から、圧力条件を満たす１次圧対応表８３１を選択する（ステップＳ２４）。ＣＰＵ６０は、選択した１次圧対応表８３１に対応する電圧値を取得し(ステップＳ２５)、電圧値を電源部７１に設定する（ステップＳ２６）。ＣＰＵ６０は、流量受付部６４から流量を受付ける(ステップＳ２７)。
【００４４】
ＣＰＵ６０は、設定されていた２次圧が変更されたか否かを判定するステップＳ２２において２次圧が変更されていないと判定した場合（ステップＳ２２でＮＯ）、及び圧力条件を満たすか否かを判定するステップＳ２３において圧力条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、流量受付部６４から流量を受付けるステップＳ２７に処理を移す。ＣＰＵ６０は、設定されていた流量が変更されたか否かを判定する(ステップＳ２８)。ＣＰＵ６０は、流量が変更されていないと判定した場合（ステップＳ２８でＮＯ）、２次圧を受付けるステップＳ２１に処理を戻す。ＣＰＵ６０は、流量が変更されたと判定した場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、選択された１次圧対応表８３１から、受付けた流量に対応した１次圧を読出す（ステップＳ２９）。
【００４５】
ＣＰＵ６０は、読み出した１次圧を１次圧制御部７０に設定して受付けた流量に制御する（ステップＳ３０）。ＣＰＵ６０は、図示しない電源スイッチがオフされたか否かを判定し（ステップＳ３１）、オフされていないと判定した場合（ステップＳ３１でＮＯ）、２次圧を受付けるステップＳ２１に処理を戻す。ＣＰＵ６０は、オフされたと判定した場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、流量制御処理を終了する。
【００４６】
本実施の形態４は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び実施の形態３と同様であるので対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。
【図２】実施の形態１に係るオリフィス板の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図３】実施の形態１に係るオリフィス板の他の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図４】実施の形態１に係るオリフィス板の他の例を示す模式的平面図である。
【図５】実施の形態１に係る電圧印加時のオリフィス板の例を示す模式的平面図である。
【図６】実施の形態２に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。
【図７】実施の形態２に係るオリフィス板の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図８】実施の形態３に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３に係る流量調整部の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態４に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態４に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１，２０１，３ オリフィス板
２，４ オリフィス装置
５ 流量調整部
６，８ 制御装置
１０，１１０，３０ａ，３０ｂ 圧電体
１１，１２，１１１，１１２，２１１，３１，３２ 電極
１３，１１３，２１３ 孔部
１４，１１４，２１４，３４ 切欠部
１５，１１５，２１５，３５ 流路部
２１，４１ 上流側管部
２２，４２ 下流側管部
２３，２４，４３，４４，４５，４６ Ｏリング
３３ 中間電極
５０ 供給口
５１ 保護メッシュ
５２ １次圧調整弁
５３ １次圧検出部
５４ 温度検出部
５５ 排出口
６０ ＣＰＵ
６０ａ バス
６１ ＲＯＭ
６２ ＲＡＭ
６３，８３ 記憶部
６４ 流量受付部
６５ １次圧受付部
６７ １次圧測定部
６８ １次圧補正部
６９ 温度測定部
７０ １次圧制御部
７１ 電源部
８１ ２次圧受付部
２１０，２２１，４１１，４２１ フランジ部
６３１ 電圧対応表
８３１ １次圧対応表
Ｖ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 電圧端子
Ｔ 温度測定端子
Ｐｓ １次圧設定端子
Ｐｍ １次圧測定端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路面積が可変のオリフィス板及び当該オリフィス板を備えた流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空装置等に流量を制御してガス等の流体を供給するための流量制御装置が広く使われている。これらの流量制御装置は、流路に介挿されており、一定の流路面積を有する孔部が設けられたオリフィス板を備えている。オリフィス板の孔部を通過する流体の流量は、オリフィス板上流側の圧力（１次圧）がオリフィス板下流側の圧力（２次圧）の２倍以上であるという圧力条件を満たし、かつ、オリフィス板の流路面積が一定の場合、１次圧に比例する。２次圧は、流量制御装置の下流側に接続される真空装置のチャンバ内圧力であり、真空装置夫々によって設定される所定値である場合が多い。よって一般に流量制御装置は、圧力条件を満たす範囲で１次圧力を調整することで供給する流体の流量を制御している。
【０００３】
ところが、流量制御装置の下流側にチャンバ内圧力が低い真空装置が接続されて２次圧が低下した場合、圧力条件を満たす１次圧の範囲が狭くなり、流量制御範囲が制限される。そこで、異なる流路面積を有する複数のオリフィス板夫々が介挿された複数の流路を備え、流路を切替えることにより、幅広い流量制御範囲を得る流量制御装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の流量制御装置は、複数の流路及び流路を切替える制御回路を必要とするため、装置が大型化するという問題がある。そこで、特許文献２には、オリフィス板の代わりに硬質部材及び圧電素子からなる複数の複合部材を絞り状に配することにより、流路面積を可変にしたオリフィス装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−４６４４号公報
【特許文献２】特開平７−８１０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載のオリフィス装置は、流路面積を変更する場合、複数の複合部材夫々が互いに接触した状態で摺動するため、複合部材の磨耗によりパーティクルが発生し、高い清浄性を必要とする真空装置にパーティクルが混入する虞があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、板状の圧電素子からなり、孔部の周縁から放射線状に延びる複数の切欠部を備えることにより、パーティクルが生じる虞がなく流路面積が可変となるオリフィス板を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、当該オリフィス板を備えることにより、パーティクルが生じることなく幅広い流量制御範囲を可能とする流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るオリフィス板は、面内方向に伸縮する板状の圧電素子からなり、その略中央に配された孔部及び該孔部の周縁から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、オリフィス板の孔部及び複数の切欠部からなる流路部を通過して流体が流れる。オリフィス板をなす圧電素子に電圧を印加した場合、オリフィス板は面内方向に伸長して流路部の流路面積が減少する。
【０００８】
本発明に係るオリフィス板は、前記複数の切欠部夫々は、外周縁へ向けて幅が狭まっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、圧電素子が面内方向に伸長した場合、切欠部夫々の端部に残る間隙の幅が狭くなる。
【００１０】
本発明に係るオリフィス板は、前記圧電素子は、回転対称形状であり、前記複数の切欠部夫々は、略二等辺三角形状であり、前記圧電素子の回転対称軸を中心とする円周上に頂点を等配してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、回転対称形状を有する流路部を通過して流体が流れる。オリフィス板が面内方向に伸長した場合、流路部の回転対称形状を保持した状態で流路面積が減少する。
【００１２】
本発明に係るオリフィス板は、略中央から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部を備え、外周縁を基端として法線方向に屈曲する板状の圧電素子からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、複数の切欠部からなる流路部を流体が流れる。オリフィス板をなす圧電素子に電圧が印加された場合、隣り合う切欠部により挟まれた圧電素子の部分夫々が外周縁を支点として法線方向に屈曲し、流路部の流路面積が増大する。
【００１４】
本発明に係る流量制御装置は、前述のオリフィス板を備え、オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、前記圧電素子に電圧を印加する可変電圧電源を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、流路部の流路面積を変更すべく圧電素子に印加する電圧が決定されてオリフィス板下流側の流量が制御される。
【００１６】
本発明に係る流量制御装置は、オリフィス板上流側の圧力を所定値に制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、流路面積及び流量が比例関係となる圧力条件を満たす所定値に１次圧が制御される。
【００１８】
本発明に係る流量制御装置は、前述のオリフィス板と、前記オリフィス板上流側の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、前記圧力を調整して前記オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、圧力及び電圧の対応関係を記憶してある記憶手段と、前記記憶手段に記憶してある前記対応関係に基づいて前記圧力調整手段が調整する圧力に対応する電圧を決定する電圧決定手段と、前記圧電素子に前記電圧決定手段が決定した電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、オリフィス板上流側の圧力、すなわち１次圧が調整されてオリフィス板下流側の流量が制御される。また、圧電素子に印加される電圧が決定されて流路面積が設定される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にあっては、板状の圧電素子からなり、孔部の周縁から放射線状に延びる複数の切欠部を備えることにより、パーティクルが生じる虞がなく流路面積が可変となる。また、本発明にあっては、当該オリフィス板を備えることにより、パーティクルが生じることなく幅広い流量制御範囲を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、実施の形態１に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。図中２は、流体が流れる流路を備えたオリフィス装置を示す。図中白抜矢印は、流体が流れる方向を示す。オリフィス装置２は、管内に流路を有する上流側管部２１及び下流側管部２２と、上流側管部２１及び下流側管部２２によりＯリング２３，２４を介して挟持されており、流路に介挿されたオリフィス板１を備えている。オリフィス板１は、厚み方向に分極してある圧電セラミック等の円板状の圧電体１０と、圧電体１０の両面にスパッタ法等により金属が蒸着された電極１１，１２とからなる。
【００２２】
電極１１，１２に用いられる金属は、流路を流れるガス等の流体と反応しない金属、例えば、金及び白金等を選択するとよい。また、オリフィス板１は、略中央に孔部１３を備えている。オリフィス板１は、電極１１，１２間に電位差を与えて分極方向と反対方向の電界を生じさせた場合、圧電体１０が厚み方向に収縮し、面内方向では伸長する直線変位型圧電素子を構成してある。以下、電極１１，１２の表面に対して面平行な方向をオリフィス板１の面内方向と呼ぶ。
【００２３】
また、オリフィス板１は、電極１１，１２間に電位差を与えて分極方向の電界を生じさせた場合、圧電体１０が厚み方向に伸長し、面内方向では収縮するようにしてある。Ｏリング２３，２４は、導電性を有しており、例えば導電性ゴム又はイリジウム等の金属からなり、オリフィス板１の電極１１，１２夫々と電気的に接触するようにしてある。さらにオリフィス装置２は、Ｏリング２３，２４夫々に配線されており、電極１１，１２夫々に電圧を印加するための電圧端子Ｖ１，Ｖ２を備えている。上流側管部２１及び下流側管部２２は、夫々の一端に互いに対向するよう設けられたフランジ部２１０，２２１をクランプ又はネジ留めすることにより、流路の軸方向に付勢されて接続してある。
【００２４】
図２は、実施の形態１に係るオリフィス板１の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。図中白抜矢印は、圧電体１０の分極方向を示す。オリフィス板１は、オリフィス中心に設けられた所定半径を有する孔部１３と、オリフィス中心を中心とし、孔部１３周縁から径方向に所定距離を延びる帯状の複数の切欠部１４，１４，…とからなる流路部１５を備える。切欠部１４，１４，…夫々のオリフィス中心方向端部は、孔部１３周縁において連結するようにしてある。
【００２５】
電圧端子Ｖ１，Ｖ２に電圧が与えられ圧電体１０が面内方向に伸長した場合、隣り合う切欠部１４，１４に挟まれた二等辺三角形状の領域夫々の頂点がオリフィス中心に向かって接近すると共に、切欠部１４，１４，…夫々の対向する径方向の２辺が接近する。これにより、オリフィス板１の流路部１５の流路面積が減少するようにしてある。圧電体１０の面内方向の変位量は、電圧端子Ｖ１，Ｖ２に印加する電圧の大きさに対応しているため、当該電圧により流路面積を調整することが可能となる。
【００２６】
図３は、実施の形態１に係るオリフィス板の他の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。図中１０１は、厚み方向に分極してある圧電セラミック等の円板状の圧電体１１０と、圧電体１１０の両面に形成された電極１１１，１１２とからなるオリフィス板を示す。オリフィス板１０１は、オリフィス中心に設けられた所定半径を有する孔部１１３と、底辺を孔部１１３周縁において連結してあり、オリフィス中心を中心とする円周上に頂点が等配されてある二等辺三角形状の切欠部１１４，１１４，…とからなる流路部１１５を備える。また、切欠部１１４，１１４，…夫々の周方向の幅が径方向外方、すなわち外周縁に向けて狭まるようにしてある。圧電素子１１０が面内方向に伸長した場合、切欠部１１４，１１４，…の間隙における幅の変位量が、径方向（外周縁）に向かって小さくなる。従って、径方向に幅が狭まる切欠部１１４，１１４，…を形成することにより、圧電素子１１０が面内方向に伸長した場合、切欠部１１４，１１４，…の端部に残る間隙の幅が狭くなる。
【００２７】
図４及び図５は、実施の形態１に係るオリフィス板の他の例及び電圧印加時のオリフィス板の例夫々を示す模式的平面図である。図中２０１は、厚み方向に分極してある圧電セラミック等の円板状の圧電体と、圧電体の両面に形成された電極とからなるオリフィス板を示しており、オリフィス板１及び１０１と同様であるので説明を省略する。図中２１１は、オリフィス板２０１の両面に形成された電極のうち、一方の電極を示す。オリフィス板２０１は、オリフィス中心に設けられた所定半径を有する孔部２１３と、孔部２１３周縁に離間して等配してある二等辺三角形状の切欠部２１４，２１４，…とからなる流路部２１５を備える。電圧端子Ｖ１，Ｖ２に電圧を印加して流体面積を減少させ、切欠部２１４，２１４，…夫々の幅方向に対向する２辺が径方向全てに渡って接触した場合、図５に示す如く半径が減少した孔部１３のみからなる流路部２１５が形成される。
【００２８】
オリフィス板１、１０１及び２０１夫々は、切欠部１４，１４，…、１１４，１１４，…及び２１４，２１４，…の側壁面が流路に晒されている場合を示したが、流路を流れるガス等の吸着を防ぐために二酸化珪素及びＤＬＣ（ Diamond-like carbon ）等の非導電性物質によりコーティングしてもよい。また、本実施の形態１は、流路面積を変更するために分極方向と反対方向の電界を生じさせるべく電極に電圧を与えて圧電体を面内方向に伸長させ、流路面積を減少させる場合を示したが、これに限るものではなく、分極方向の電界を生じさせるべく電極に電圧を与えて圧電体を面内方向に収縮させ、流路面積を増大させてもよい。
【００２９】
実施の形態２
図６は、実施の形態２に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。本実施の形態２は、実施の形態１がオリフィス板を面内方向に伸長する直線変位型圧電素子から構成してあるのに対して、法線方向に屈曲するバイモルフ型圧電素子から構成してある。図中４は、流体が流れる流路を備えたオリフィス装置を示す。図中白抜矢印は、流体の流れる方向を示す。オリフィス装置４は、上流側管部４１及び下流側管部４２によりＯリング４３，４４，４５，４６を介して挟持されており、流路に介挿されたオリフィス板３を備えている。
【００３０】
オリフィス板３は、同一の分極方向を有する一対の圧電体３０ａ及び圧電体３０ｂからなり、圧電体３０ａ及び圧電体３０ｂが中間電極３３を介し、対面して接合され、両面夫々に電極３１及び電極３２が形成してある。中間電極３３は、電極３１及び電極３２よりも長い径を有しており、オリフィス板３の円周側面から径方向に突出するようにしてある。Ｏリング４５，４６は、導電性を有しており、オリフィス３の中間電極３３と電気的に接触するようにしてある。さらにオリフィス装置４は、Ｏリング４３，４４，４６夫々に配線されており、電極３１，３２及び中間電極３３夫々に電圧を印加するための電圧端子Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を備えている。上流側管部４１及び下流側管部４２は、夫々の一端に互いに対向するよう設けられたフランジ部４１１，４２１をクランプ又はネジ留めすることにより、流路の軸方向に付勢されて接続してある。
【００３１】
図７は、実施の形態２に係るオリフィス板３の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。図中白抜矢印は、オリフィス板３の法線方向を示す。オリフィス板３は、オリフィス中心から径方向に所定距離を延びる帯状の複数の切欠部３４，３４，…からなる流路部３５を備える。電圧端子Ｖ１及び電圧端子Ｖ３間、並びに電圧端子Ｖ２及び電圧端子Ｖ３間に略同一の電位差が与えられた場合、電極３１及び電極３３間に発生する電界の向きと反対方向の電界が電極３２及び電極３３間に発生するようにしてある。これにより、電極３１及び中間電極３３に挟まれた圧電体３０ａが収縮すると共に、電極３２及び中間電極３３に挟まれた圧電体３０ｂが伸長する。
【００３２】
圧電体３０ａの収縮及び圧電体３０ｂの伸長により、隣り合う切欠部３４，３４に挟まれており、頂点がオリフィス中心近傍にある二等辺三角形状のオリフィス板３の一部領域が底辺を基端として屈曲し、法線方向に屈曲する。屈曲したオリフィス板３により、流路部３５の流路面積が増大する。オリフィス板３の屈曲方向の変位量は、電圧端子Ｖ１，Ｖ３間及び電圧端子Ｖ２，Ｖ３間に印加する電圧の大きさに対応しているため、当該電圧により流路面積を調整することが可能となる。切欠部３４，３４，…の周方向の幅は、オリフィス板３が屈曲する場合、幅方向に対向する２辺が互いに接触することがないよう設定するとよい。
【００３３】
実施の形態３
図８は、実施の形態３に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。流量制御装置は、オリフィス装置２を備えた流量調整部５及び当該流量調整部５を制御する制御装置６からなり、上流側（１次側）から供給されるガス（流体）の流量を制御して下流側（２次側）に排出するようにしてある。制御装置６は、流量調整部５の温度測定端子Ｔから与えられる信号により１次側のガス温度を測定する温度測定部６９と、流量調整部５の１次圧測定端子Ｐｍから与えられる信号により１次圧を測定する１次圧測定部６７と、１次圧測定部６７が測定した１次圧を１次側のガス温度を用いて補正する１次圧補正部６８と、流量調整部５の１次圧設定端子Ｐｓに制御信号を与えて１次圧を制御する１次圧制御部（圧力制御手段）７０と、流量調整部５の電圧端子Ｖに電圧を印加するための電圧可変の電源部（可変電圧電源）７１とを備える。
【００３４】
また、制御装置６は、流量を受付ける流量受付部６４と、１次圧を受付ける１次圧受付部６５と、複数の異なる１次圧夫々に対応した電圧対応表６３１，６３１，…が記憶してある記憶部６３と、バス６０ａを介してハードウェア各部を制御するためのＣＰＵ（ Central Processing Unit ）６０と、ＣＰＵ６０で実行されるコンピュータプログラムが記憶してあるＲＯＭ（ Read-Only Memory ）６１と、コンピュータプログラムの実行中に生じる変数等を記憶するためＲＡＭ（ Random-Access Memory）６２とを備えている。電圧対応表６３１，６３１，…は、流量及び電圧の対応関係を示したテーブルからなり、予め実験的に求めて記憶部６３に記憶しておくとよい。
【００３５】
１次圧受付部６５は、流量制御装置の下流に接続される真空装置の圧力からなる２次圧に基づいて、1次圧が２次圧の２倍以上となる圧力条件を満たすべく選択された１次圧を受付けるようにしてある。例えば、複数種類の１次圧のうち、１つを選択する切替スイッチを設けてユーザが圧力条件を満たす１次圧に切替えるように構成するとよい。また、例えば２次圧を検出する圧力センサを設けて、検出した２次圧から圧力条件を満たす１次圧を決定して設定するように構成してもよい。
【００３６】
図９は、実施の形態３に係る流量調整部５の内部構成を示すブロック図である。図中白抜矢印は、流量調整部５内部を流れるガスの方向を示す。流量調整部５は、供給口５０に供給されるガスを設定された流量に調整して排出口５５に接続された外部の真空装置に排出する。流量調整部５は、供給口５０に供給されるガスと共に混入する異物を除去するための保護メッシュ５１と、１次圧力を調整するための１次圧調整弁５２と、１次圧を検出する圧力センサからなる１次圧検出部５３と、１次側のガス温度を検出する温度センサからなる温度検出部５４と、オリフィス装置２とを備えている。１次圧検出部５３及び温度検出部５４夫々は、１次圧測定端子Ｐｍ及び温度測定端子Ｔに接続されており、検出した１次圧及びガス温度を示す検出信号を出力するようにしてある。また、オリフィス装置２は、電圧端子Ｖ１及び電圧端子Ｖ２夫々に電位差を与えるべく電圧端子Ｖが接続されている。
【００３７】
図１０は、実施の形態３に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０は、１次圧受付部６５から１次圧を受付けて(ステップＳ１１)、１次圧制御部７０に設定する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ６０は、流量受付部６４から流量を受付ける(ステップＳ１３)。ＣＰＵ６０は、設定されていた流量が変更されたか否かを判定する(ステップＳ１４)。ＣＰＵ６０は、流量が変更されていないと判定した場合（ステップＳ１４でＮＯ）、流量を受付けるステップＳ１３に処理を戻す。
【００３８】
ＣＰＵ６０は、流量が変更されていると判定した場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、記憶部６３に記憶してある電圧対応表６３１，６３１，…のうち、設定した１次圧に対応する電圧対応表６３１を選択する（ステップＳ１５）。ＣＰＵ６０は、選択した電圧対応表６３１から、受付けた流量に対応した電圧値を読出し（ステップＳ１６）、電源部７１に設定して流量を制御する（ステップＳ１７）。ＣＰＵ６０は、図示しない電源スイッチがオフされたか否かを判定し（ステップＳ１８）、オフされていないと判定した場合（ステップＳ１８でＮＯ）、流量を受付けるステップＳ１３に処理を戻す。ＣＰＵ６０は、オフされたと判定した場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、流量制御処理を終了する。
【００３９】
本実施の形態３においては、流量調整部５が実施の形態１で示したオリフィス装置２を備える場合を示したが、これに限るものではなく実施の形態２で示したオリフィス装置４を備えてもよい。この場合、電圧端子Ｖを介して電源部７１から電圧端子Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に電圧を印加するとよい。
【００４０】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４１】
実施の形態４
図１１は、実施の形態４に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。本実施の形態４は、実施の形態３がオリフィス装置２の電圧端子Ｖに印加する電圧を調整して流量を制御するのに対して、１次圧を調整して流量を制御し、１次圧が圧力条件を満たすよう電圧を調整するようにしてある。図中８は、２次圧を受付ける２次圧受付部８１と、複数の異なる電圧値夫々に対応した１次圧対応表８３１，８３１，…が記憶してある記憶部８３とを備えた制御装置を示す。１次圧対応表８３１，８３１，…は、複数の異なる電圧値、すなわち複数の異なる流路面積夫々に対して流量及び１次圧の対応関係を示したテーブルからなり、予め実験的に求めて記憶部８３に記憶してある。
【００４２】
１次圧対応表８３１，８３１，…夫々のテーブルに記憶されている１次圧は、各１次圧対応表８３１における１次圧制御範囲を示している。制御装置８には、２次圧及び流量の初期値が予め設定されており、更に複数の１次圧対応表８３１，８３１，…から、２次圧の２倍以上となる圧力条件を満たす１次圧制御範囲を有した１次圧対応表８３１が予め選択されて設定されている。２次圧受付部８１は、例えば、複数種類の２次圧のうち、流量制御装置下流側に接続された真空装置の圧力と対応する２次圧を選択する切替スイッチを設けてユーザが切替えるように構成するとよい。また、例えば２次圧を検出する圧力センサを設けて２次圧を検出して受付けるようにしてもよい。
【００４３】
図１２は、実施の形態４に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６０は、２次圧受付部８１から２次圧を受付ける（ステップＳ２１）。ＣＰＵ６０は、設定されていた２次圧が変更されたか否かを判定する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ６０は、２次圧が変更されたと判定した場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、設定されている１次圧及び変更された２次圧が圧力条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２３）。ＣＰＵ６０は、圧力条件を満たしていないと判定した場合(ステップＳ２３でＮＯ)、記憶部８３に記憶してある複数の１次圧対応表８３１，８３１，…から、圧力条件を満たす１次圧対応表８３１を選択する（ステップＳ２４）。ＣＰＵ６０は、選択した１次圧対応表８３１に対応する電圧値を取得し(ステップＳ２５)、電圧値を電源部７１に設定する（ステップＳ２６）。ＣＰＵ６０は、流量受付部６４から流量を受付ける(ステップＳ２７)。
【００４４】
ＣＰＵ６０は、設定されていた２次圧が変更されたか否かを判定するステップＳ２２において２次圧が変更されていないと判定した場合（ステップＳ２２でＮＯ）、及び圧力条件を満たすか否かを判定するステップＳ２３において圧力条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、流量受付部６４から流量を受付けるステップＳ２７に処理を移す。ＣＰＵ６０は、設定されていた流量が変更されたか否かを判定する(ステップＳ２８)。ＣＰＵ６０は、流量が変更されていないと判定した場合（ステップＳ２８でＮＯ）、２次圧を受付けるステップＳ２１に処理を戻す。ＣＰＵ６０は、流量が変更されたと判定した場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、選択された１次圧対応表８３１から、受付けた流量に対応した１次圧を読出す（ステップＳ２９）。
【００４５】
ＣＰＵ６０は、読み出した１次圧を１次圧制御部７０に設定して受付けた流量に制御する（ステップＳ３０）。ＣＰＵ６０は、図示しない電源スイッチがオフされたか否かを判定し（ステップＳ３１）、オフされていないと判定した場合（ステップＳ３１でＮＯ）、２次圧を受付けるステップＳ２１に処理を戻す。ＣＰＵ６０は、オフされたと判定した場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、流量制御処理を終了する。
【００４６】
本実施の形態４は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び実施の形態３と同様であるので対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。
【図２】実施の形態１に係るオリフィス板の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図３】実施の形態１に係るオリフィス板の他の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図４】実施の形態１に係るオリフィス板の他の例を示す模式的平面図である。
【図５】実施の形態１に係る電圧印加時のオリフィス板の例を示す模式的平面図である。
【図６】実施の形態２に係るオリフィス装置の構造例を示す模式的断面図である。
【図７】実施の形態２に係るオリフィス板の例を示す模式的平面図及び模式的断面図である。
【図８】実施の形態３に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３に係る流量調整部の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態４に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態４に係る流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１，２０１，３ オリフィス板
２，４ オリフィス装置
５ 流量調整部
６，８ 制御装置
１０，１１０，３０ａ，３０ｂ 圧電体
１１，１２，１１１，１１２，２１１，３１，３２ 電極
１３，１１３，２１３ 孔部
１４，１１４，２１４，３４ 切欠部
１５，１１５，２１５，３５ 流路部
２１，４１ 上流側管部
２２，４２ 下流側管部
２３，２４，４３，４４，４５，４６ Ｏリング
３３ 中間電極
５０ 供給口
５１ 保護メッシュ
５２ １次圧調整弁
５３ １次圧検出部
５４ 温度検出部
５５ 排出口
６０ ＣＰＵ
６０ａ バス
６１ ＲＯＭ
６２ ＲＡＭ
６３，８３ 記憶部
６４ 流量受付部
６５ １次圧受付部
６７ １次圧測定部
６８ １次圧補正部
６９ 温度測定部
７０ １次圧制御部
７１ 電源部
８１ ２次圧受付部
２１０，２２１，４１１，４２１ フランジ部
６３１ 電圧対応表
８３１ １次圧対応表
Ｖ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 電圧端子
Ｔ 温度測定端子
Ｐｓ １次圧設定端子
Ｐｍ １次圧測定端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面内方向に伸縮する板状の圧電素子からなり、
その略中央に配された孔部及び該孔部の周縁から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部
を備えることを特徴とするオリフィス板。
【請求項２】
前記複数の切欠部夫々は、外周縁へ向けて幅が狭まっていることを特徴とする請求項１に記載のオリフィス板。
【請求項３】
前記圧電素子は、
回転対称形状であり、
前記複数の切欠部夫々は、
略二等辺三角形状であり、
前記圧電素子の回転対称軸を中心とする円周上に頂点を等配してある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオリフィス板。
【請求項４】
略中央から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部
を備え、
外周縁を基端として法線方向に屈曲する板状の圧電素子からなる
ことを特徴とするオリフィス板。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のオリフィス板を備え、オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、
前記圧電素子に電圧を印加する可変電圧電源
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【請求項６】
オリフィス板上流側の圧力を所定値に制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の流量制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のオリフィス板と、前記オリフィス板上流側の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、前記圧力を調整して前記オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、
圧力及び電圧の対応関係を記憶してある記憶手段と、
前記記憶手段に記憶してある前記対応関係に基づいて前記圧力調整手段が調整する圧力に対応する電圧を決定する電圧決定手段と、
前記圧電素子に前記電圧決定手段が決定した電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【請求項１】
面内方向に伸縮する板状の圧電素子からなり、
その略中央に配された孔部及び該孔部の周縁から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部
を備えることを特徴とするオリフィス板。
【請求項２】
前記複数の切欠部夫々は、外周縁へ向けて幅が狭まっていることを特徴とする請求項１に記載のオリフィス板。
【請求項３】
前記圧電素子は、
回転対称形状であり、
前記複数の切欠部夫々は、
略二等辺三角形状であり、
前記圧電素子の回転対称軸を中心とする円周上に頂点を等配してある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオリフィス板。
【請求項４】
略中央から放射状に延びる複数の切欠部からなる流路部
を備え、
外周縁を基端として法線方向に屈曲する板状の圧電素子からなる
ことを特徴とするオリフィス板。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のオリフィス板を備え、オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、
前記圧電素子に電圧を印加する可変電圧電源
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【請求項６】
オリフィス板上流側の圧力を所定値に制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の流量制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のオリフィス板と、前記オリフィス板上流側の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、前記圧力を調整して前記オリフィス板下流側の流量を制御する流量制御装置であって、
圧力及び電圧の対応関係を記憶してある記憶手段と、
前記記憶手段に記憶してある前記対応関係に基づいて前記圧力調整手段が調整する圧力に対応する電圧を決定する電圧決定手段と、
前記圧電素子に前記電圧決定手段が決定した電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−８６０３４（Ｐ２０１０−８６０３４Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１１５３（Ｐ２００８−２５１１５３）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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