流量計
【課題】高い計測精度で微少流量の計測が可能で、サイズを小型コンパクト化できるとともに、各種の薬液にも対応が可能で、信頼性が高く、且つ低コストで容易に製造が可能な流量計を提供する。
【解決手段】拡大部を有し鉛直方向に配置されるケーシング１１と、ケーシング１１の拡大部１２内に封入され、ケーシング１１の下方から内部に流入し上方に向かう流体により押し上げられる、少なくとも一部に被検出面１３ａを有するフロート１３と、ケーシング１１の拡大部の外部に配置され、フロート１３の被検出面１３ａに磁気を及ぼすことでフロート１３の軸方向変位を検出する、少なくとも１つの変位センサ１５を備えた。
【解決手段】拡大部を有し鉛直方向に配置されるケーシング１１と、ケーシング１１の拡大部１２内に封入され、ケーシング１１の下方から内部に流入し上方に向かう流体により押し上げられる、少なくとも一部に被検出面１３ａを有するフロート１３と、ケーシング１１の拡大部の外部に配置され、フロート１３の被検出面１３ａに磁気を及ぼすことでフロート１３の軸方向変位を検出する、少なくとも１つの変位センサ１５を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の微少流量を計測するのに好適な流量計に係り、特に、例えば微細配線構造を備えた半導体などを製造する半導体製造装置において、微少の流体流量を計測するのに好適な流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体、液体などの流体の流量を測定する手段として、ケーシングの内部に発熱体を配置し、ケーシング内を流れる流量によって変化する前記発熱体の温度を測定することによって、前記流体の流量を計測する流量計が知られている。
【０００３】
光透過性材料から成るケーシングの両側面に複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数個の受光用フォトダイオードをそれぞれがケーシングを介して対面するように配置し、ケーシング内に配置された遮光性材料から成るフロートによって前記ＬＥＤからの光が遮られた状態になった前記受光用フォトダイオードの位置をもって前記フロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
光透過性材料から成るケーシング内に遮光性材料から成るフロートを配置し、前記ケーシングに沿って光学レンズとイメージセンサから成る複数組の画像センサユニットを配列し、前記画像センサユニットの撮像範囲を組み合わせて前記ケーシングの有効撮像範囲を認識するようにし、前記画像センサユニットの電気信号出力に基づいて前記フロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
同様に、レンズとＣＣＤ式ラインセンサによってフロートの一次元方向の像をラインセンサ上に投影し、その像の位置からフロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
更に、永久磁石を具備したフロートと、ケーシングと、該ケーシングの外部に配置された複数の磁気センサを有し、前記フロートに具備した永久磁石の磁気を前記複数配列された磁気センサのいずれかで感知することによって、フロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−３８８１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１６６６号公報
【特許文献３】特開平１１−１９０６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マイクロマシン等により製造した発熱体を用いた流量計では、前記発熱体が流体に暴露されるため、腐食流体を扱う場合においては、何らかの保護材で発熱体を覆って保護する必要がある。発熱体を保護材で覆うと、保護材の熱伝導性により微少流量計測での精度が上げられず、さらには応答速度が遅くなってしまうため、微少流量の計測が困難となる。
【０００９】
ケーシングの外部にフロートの位置を検出する光学式または磁気式センサを設けた流量計では、計測精度を上げようとすると、部品点数が多くなり、組立が難しくなり、サイズが大型化し、かつコスト高となる。また、光学式センサを設けた流量計では、光透過性のケーシングを用いる必要があるため、材料が限定され、流体の種類によっては対応が困難となる。
【００１０】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、高い計測精度で微少流量の計測が可能で、サイズを小型コンパクト化できるとともに、各種の薬液にも対応が可能で、信頼性が高く、且つ低コストで容易に製造が可能な流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の流量計は、拡大部を有し鉛直方向に配置されるケーシングと、前記ケーシングの拡大部内に封入され、前記ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により押し上げられる、少なくとも一部に被検出面を有するフロートと、前記ケーシングの拡大部の外部に配置され、前記フロートの被検出面に磁気を及ぼすことで前記フロートの軸方向変位を検出する、少なくとも１つの変位センサを備えている。
【００１２】
本発明の流量計によれば、鉛直方向に立設したケーシング内に、下方から上方に向けて流体が流れることで、ケーシングの拡大部に封入したフロートに押上げ力が作用し、この押上げ力とフロートの自重とバランスすることで、フロートは、流量計の内部を流れる流体の流量に対応した一定位置に浮上して静止する。フロートには少なくともその一部に磁気の被検出面を有するので、ケーシングの拡大部の外部に配置したインダクタンス型変位センサまたは渦電流型変位センサなどの変位センサにより、フロートの軸方向浮上位置（変位）を高い分解能で精密に検出することができる。
【００１３】
変位センサとして、例えばフェライトコア等の磁芯にコイルを巻回した極めて小さなサイズの部品で、１μｍ程度の変位が検出可能な極めて高い分解能を有するものを使用することが好ましい。これにより、フロートのストローク（上下方向の可動範囲）を、例えば２ｍｍ程度の小さな寸法としても、十分な計測精度が得られる。しかも、この変位センサは、低コストで製造が可能であると共に、耐衝撃性も高く、信頼性も高い。
本発明の流量計用ケーシングは、少なくとも１つの変位センサを外部に備えた拡大部を有し、鉛直方向に配置されて下方から内部に流入させた流体を上方に向けて流す。
本発明のフロートは、少なくとも一部に被検出面を有し、ケーシングの拡大部内に封入され該ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により前記拡大部内を上方に押し上げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流量計によれば、インダクタンス型変位センサまたは渦電流型変位センサなどの変位センサでフロートの軸方向変位を検出することで、高い計測精度で微少流量の計測が可能で、サイズを小型コンパクト化できるとともに、低コストで製造が可能な流量計を提供することができる。また、この流量計は、ケーシング及びフロートを金属材料で構成できるので、腐食環境下においても流体の微少流量が安定して十分な精度で計測できる。また、マイクロマシン等の微細加工技術による製造工程ではなく、通常技術により製造が可能なことにより、低コストで且つ堅牢な構造の流量計を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１６】
図１（ａ）及び１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の流量計１０を示し、図１（ｃ）及び１（ｄ）は、流量計１０に使用されている変位センサ１５を示す。この流量計１０は、拡大部１２を備え鉛直方向に配置されるケーシング１１と、該拡大部１２内に封入されるフロート１３を有している。ケーシング１１の拡大部１２の外部には、フロート１３の軸方向変位を計測するインダクタンス型の変位センサ１５が備えられている。ケーシング１１は、例えばステンレス鋼により構成され、フロート１３には被検出面である高透磁率の磁性材料（パーマロイ）面１３ａが備えられている。変位センサ１５は、上記フロート１３の被検出面（磁性材料面）１３ａにケーシング１１を通して磁気を及ぼすことにより、インダクタンスの変化から被検出面（磁性材料面）１３ａの軸方向変位を計測する。
【００１７】
すなわち、フロート１３は、高透磁率の磁性材料であるパーマロイからなる円錐台状部を上下両端部に備え、該円錐台状部の表面を被検出面１３ａとなし、円錐台状部の間に非磁性材料であるアルミ材からなる円筒状部１３ｂが配置されている。円筒状部１３ｂの直径は、例えば２０ｍｍ程度であり、高さは、例えば３０ｍｍ程度である。この実施形態のフロート１３は、比重が２程度に設定され、測定対象の静止流体（例えば水）に対して沈降するようになっている。フロート１３の比重は、重いパーマロイ材と軽いアルミ材の比率、及びフロート１３の内部の中空部の比率を調整することによって、計測対象の流体の種類、流量等に応じて適当な値に設定することができる。
【００１８】
変位センサ１５は、図１（ｃ）及び１（ｄ）に示すように、例えばフェライトコア１５ａにコイル１５ｂを巻回したものである。コイル１５ｂの両端は、図示しないセンサアンプに接続され、センサ出力が取り出される。フェライトコア１５ａのサイズは、例えば直径が数ｍｍ以下で、高さも２−３ｍｍ以下であり、極めて小さい。このため、ケーシング１１の拡大部１２のサイズに変位センサ１５のサイズを加えることで、流量計１０を構成することができ、実質的にケーシング１１の拡大部１２のサイズに近い大きさの流量計１０を構成できる。しかも、インダクタンス型変位センサ１５においては、ステンレス鋼のケーシング１１を通して、１μｍ程度の分解能で計測対象の被検出面の変位の計測が非接触で可能である。
【００１９】
この実施形態においては、拡大部１２の上端側にインダクタンス型変位センサ１５を３個、下端側にインダクタンス型変位センサ１５を３個、それぞれ円周方向に等間隔で配置している。それぞれ３個の変位センサ１５は、直列に接続され、合計出力が取り出されるようになっている。このため、３個の変位センサ１５の平均された出力が取り出され、計測精度を向上させることができる。上端側のセンサ群の合計出力と下端側のセンサ群の合計出力とからは、差動的な出力が取り出されるように回路構成されている。このため、フロート１３が拡大部１２内を上下に（軸方向に）移動すると、この軸方向変位を上下端に配置されたセンサ群の差動出力として取り出すことができる。
【００２０】
図２（ａ）乃至２（ｃ）は、この流量計１０における流量計測の原理を示す。ケーシング１１の内部に流体の流れがないときは、図２（ａ）に示すように、フロート１３は、その自重によりケーシング１１の拡大部１２の下側逆円錐台面に接触している。ケーシング１１の内部に流体が流入して流体の流れが生じると、図２（ｂ）に示すように、流体の流れによりフロート１３は下側から上側に押し上げられ、流体の流れによる押上力とフロート１３の自重とがバランスした位置でフロート１３は静止する。さらに、ケーシング１１の内部を流れる流体の流量が増加すると、図２（ｃ）に示すように、フロート１３はより高い位置で静止することになる。
【００２１】
このため、フロート１３の浮上位置（軸方向変位）は、ケーシング１１の内部を流れる流量の変化に対して、略直線的に変化する。従って、変位センサ１５により、フロート１３の軸方向変位を検出することで、ケーシング１１の内部を流れる流体の流量を求めることができる。変位センサ１５は、図示の軸心方向距離Ｌｕ，Ｌｄを計測し、この軸心方向距離Ｌｕ，Ｌｄからフロート１３の軸方向変位成分を演算することができる。この実施形態の流量計１０では、フロート１３の直径が２０ｍｍφ、高さが３０ｍｍであり、拡大部１２内のフロート１３のストローク（軸方向移動可能距離）が約２ｍｍに設定されている。フロート１３の変位に対して、１μｍ程度の分解能を有する変位センサ１５を使用することで、フロート１３の軸方向変位を極めて高精度で計測することができる。
【００２２】
この流量計１０においては、ケーシング１１の拡大部１２の内径とフロート１３の外径との間のクリアランス（隙間）Ｃが、０．２ｍｍ程度となるように設定されている。これは５ｍｍφ程度のケーシング（流路）断面積に相当しており、後述するように、水換算で１０−６０ｃｃ／分程度の微少流量の高精度の計測が可能となる。
【００２３】
ケーシング１１の拡大部１２の内径とフロート１３の外径との間のクリアランスＣを変更することで、計測対象の流量範囲を変更することが可能である。例えば、微細配線構造を備えた半導体などを製造する半導体製造装置においては、１０ｃｃ／分程度の微少流量の例えばレジスト液等の粘性を有する流体の供給を制御することが要求される。このような要求に対しては、例えば２−３ｍｍφ程度のケーシング（流路）断面積に相当するクリアランスを設けることで、微少流量の高精度の流量計測が可能となる。
【００２４】
同様に、例えば粗洗浄液の流量制御においては、２０００−３０００ｃｃ／分程度の流量制御が要求される。このような要求に対しては、例えば１０ｍｍφ程度のケーシング（流路）断面積に相当するクリアランスを設けることで、高精度の流量計測が可能となる。なお、本発明の流量計は、クリアランスＣを小さくすることで微少流量の計測に好適であるが、クリアランスＣを大きくすることで、微少流量以外の流量の計測ができることは勿論である。
【００２５】
例えば半導体製造装置においては、フッ素系流体、酸、アルカリ、薬液、レジスト液、研磨材スラリなどの各種流体を精密に流量制御して供給する場合がある。例えば、各種洗浄装置に洗浄液を供給する場合、レジスト塗布装置にレジスト液を供給する場合、研磨装置に研磨スラリを供給する場合などである。このような用途の流量計測に、本発明の流量計は以下の理由から好適である。第１に、微少流量の高精度計測が可能であること、第２に、ケーシング１１及びフロート１３を金属材料で構成できるため、各種薬液に対して安定性を高くできること、第３に、変位センサ１５として、寸法も小さく組立精度を要さないものを使用できるため、流量計のサイズを小型・コンパクト化でき、半導体製造装置等への組込が容易であること、第４に、信頼性が高いこと、第５に、流量に対応した電気的信号が取り出されるため、容易に制御系に組み込めることなどである。
【００２６】
次に、上記流量計１０の流量計測特性の実測データについて説明する。図３は、フロート１３の比重を変更したときのケーシング１１内を流れる流体の流量とフロートの軸方向変位量との関係を示すものである。横軸は流体（この場合は水）流量であり、縦軸はフロート１３の軸方向変位量であり、比重が２のフロートと、比重が３のフロートとを対比したものである。図３に示すように、比重が３のフロートでは、比重が２のフロートに対してフロートの変位量が小さくなり、略直線的な関係で流量を計測できる範囲が１０−９０ｃｃ／分に広がることが分かる。
なお、フロート１３の軸方向変位量は、０−０．５ｍｍ程度と極めて小さいが、上述した様に、変位センサ１５として、分解能が１μｍ程度のもを使用することで、十分な精度でフロート１３の軸方向変位量の計測が可能である。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態の流量計について、図４乃至図６を参照して説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態の流量計を示す。この流量計は、上記第１の実施形態の流量計の構成に加え、フロート１３の半径方向位置を制御するラジアル磁気軸受を備えている。すなわち、この例の流量計は、フロート１３の半径方向位置を検出するラジアル変位センサ１７と、該変位センサ１７の検出位置に基づいてフロート１３の半径方向位置を目標位置に制御する図示しない制御装置と、電磁石１８とを備えている。従って、フロート１３が目標位置であるケーシング１１の中心から偏心した場合には、変位センサ１７がフロート１３の偏心した変位を検出し、制御装置から電磁石１８を介してフロート１３に半径方向磁気力を作用させることで、目標位置であるケーシング１１の中心位置にフロート１３を戻すことができる。
【００２８】
ここで、変位センサ１７と電磁石１８とは、直交する方向に２個ずつ、合計４個がそれぞれ円周方向に等間隔に配置されている。これにより、ＸＹ方向の変位検出とフロート１３の位置制御とが可能となる。フロート１３は、上方に位置する円錐台状の被検出面１３ａの下部に、電磁石１８のターゲットとなる磁性材料製の円筒状部１３ｃを備えている。同様に、下方に位置する被検出面１３ａの上部に、変位センサ１７のターゲットとなる磁性材料製の円筒状部１３ｄを備えている。
【００２９】
なお、ラジアル変位センサ１７を用いず、電磁石１８の巻線を利用して、フロート１３の半径方向変位を検出する変位センサ機能を電磁石に持たせた、センサレス方式のラジアル磁気軸受とすることもできる。
【００３０】
この例の流量計の構成は、ラジアル磁気軸受を備えた点以外は、上記第１の実施形態の流量計と変わらないので、この例の流量計は、第１の実施形態の流量計と同様に、微少流量に対する高精度検出特性を有する。これに加え、ラジアル磁気軸受を備えることで、フロート１３を常にケーシング１１の拡大部１２の中心に保持することができるので、フロート１３がケーシング１１の内壁面に接触することを防止して、フロート１３とケーシング１１との接触に伴うコンタミネーションの発生を防止できる。
【００３１】
さらに、ラジアル磁気軸受の電磁石１８は、定常的な半径方向電磁力をフロート１３に及ぼしている。この半径方向電磁力は、フロート１３に軸方向の剪断力を作用させる。すなわち、フロート１３が軸方向に移動しようとすると、これを抑止する軸方向力が発生する。このため、電磁石１８が定常的な半径方向電磁力をフロート１３に及ぼしている場合には、等価的にフロート１３の比重が増加したのと同様な効果を生じることになる。従って、電磁石１８の定常的な電磁力を調整することで、流量の計測範囲を１０−６０ｃｃ／分から、例えば１０−６００ｃｃ／分に広げることも可能である。
【００３２】
また、上記実施形態では、ケーシング１１の内部を流れる流量の変化に伴うフロート１３の軸方向変位を変位センサ１５を用いて検出しているが、ケーシング１１の内部を流れる流量の変化を、電磁石１８の電流の変化から検出することも、上記電磁石１８による磁気剪断力を利用することによって可能である。
【００３３】
すなわち、ケーシング１１の内部を流れる流量がゼロの状態で、電磁石１８に最小の電流を供給し、その磁気剪断力を用いて、変位センサ１５を用いて検出した一定の軸方向位置にフロート１３を保持する。ケーシング１１の内部を流れる流量が増加すると、フロート１３は流体から押上力を受けて上方に移動しようとするが、電磁石１８に供給する電流を増加し、その磁気剪断力を強化して、フロート１３を上記一定の軸方向位置に保持するように制御する。係る制御方式を採用することで、ケーシング１１の内部を流れる流量が大きいほど、フロート１３を一定の軸方向位置に保持する大きな磁気剪断力、すなわち、電磁石１８に供給する電流が必要となる。このため、ケーシング１１の内部を流れる流量と電磁石１８に供給する電流とは、対応関係が生じ、電磁石１８に供給する電流からケーシング１１の内部を流れる流量を計測することが可能となる。
【００３４】
図５は、本発明の第３の実施形態の流量計を示す。この実施形態の流量計は、上記第２の実施形態の流量計に対して、フロート１３の上下両端の円錐台状部を無くして、フロート１３の上下両端の被検出面１３ａを平坦面（円板面）としたものである。そして、これに伴いケーシング１１の拡大部１２を矩形状となし、この拡大部１２の軸方向に垂直な面に変位センサ１５を設置している。その他の構成は、上記第１実施形態及び第２実施形態の流量計と変わらない。
【００３５】
この流量計によれば、フロート１３の上下両端の円錐台状部を無くして、フロート１３の上下両端の被検出面１３ａを平坦面（円板面）とするとともに、ケーシング１１の拡大部１２の変位センサ１５の設置面を軸方向に垂直な面としたので、流量計の構造をより小型・コンパクト化することができる。なお、ラジアル磁気軸受を構成するラジアル変位センサ１７及び電磁石１８を無くして、ラジアル磁気軸受なしの流量計としても勿論良い。これによっても、第１実施形態の流量計と同様な、腐食環境下においても微少流量を十分な精度で計測可能とする流量検出特性が得られる。
【００３６】
しかしながら、第１及び第２実施形態に示された流量計のフロート１３の上下両端の円錐台状部及びこの表面の被検出面１３ａと対面するケーシング１１の拡大部１２の逆円錐台面は、ケーシング１１からその拡大部１２に流れる流体の流れをスムーズにし、且つ安定化させる作用を有する。このため、図６の変形例に示すように、フロート１３の下端の円錐台状部及びこの表面の被検出面１３ａと対面するケーシング１１の拡大部１２の逆円錐台面を残すようにしてもよい。これにより、ケーシング１１からその拡大部１２に流れる流体の流れをスムーズにし、且つ安定化させることができるとともに、フロート１３の上端を平坦な被検出面１３ａとし、これと対面するケーシング１１の拡大部１２の面を軸方向に垂直の平坦面とすることで、流量計の構造の小型・コンパクト化に寄与することができる。
【００３７】
また、この変形例の流量計においても、ラジアル磁気軸受を構成するラジアル変位センサ１７及び電磁石１８を無くして、ラジアル磁気軸受なしの流量計としても勿論良い。これによっても、第１実施形態の流量計と同様な、腐食環境下においても微少流量計測に十分な精度を可能とする流量検出特性が得られる。
【００３８】
上記第１乃至第３の実施形態に係る流量計においては、変位センサ１５としてインダクタンス型変位センサを用い、非磁性鋼材のケーシング１１を通して、外部からパーマロイ材のフロート１３の被検出面１３ａの変位を検出する例について述べたが、変位センサ１５として渦電流型変位センサを用いるようにしてもよい。この場合には、電気伝導率の高い鋼材のケーシングを介在させると渦電流損失が大きいため、別途の材料を採用することが好ましい。例えば、渦電流型変位センサの前面にセラミックスまたは樹脂製材料を用いることによって渦電流損失を軽減することが好ましい。また、渦電流型変位センサを用いる場合には、計測対象の変位により渦電流損出が変化しインピーダンスが変化することに基づくものであるので、フロート１３の被検出面１３ａには高透磁率の磁性材料を用いる必要はなく、渦電流損失を生じる導電性材料であれば足りる。
【００３９】
渦電流型変位センサを用い、金属材料のケーシングを通してフロートの位置を検出する場合には、変位センサ信号のキャンによる渦電流損出の影響等でＳ／Ｎ比が悪くなる。これらの影響を減らし、Ｓ／Ｎ比を良くする手段として、センサ駆動電流をパワードライブ化し、センサ信号を充分にノイズ除去を行うフィルタ部を設けることが好ましい。また、フィルタ等により、センサ信号の位相ずれを補正する為に、位相補償部をセンサ信号部、基準信号部、同期検波信号部に設け、センサ感度を最適化することが好ましい。
【００４０】
上記実施形態では、金属材料製のケーシング１１とフロート１３を用いる例について説明したが、計測対象の薬液等によっては、金属材料に腐食を生じさせるものもある。この場合には、ケーシング１１として、当該薬液に対して耐性を有する樹脂材またはセラミックス材を用いることが好ましい。また、フロート１３は耐性を有する樹脂材でコーティングして保護することが好ましい。
【００４１】
ここで、これまで本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の流量計の縦断面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図で、図１（ｃ）は、変位センサの縦断面図で、図１（ｄ）は、変位センサの平面図である。
【図２】図２（ａ）は、ケーシングの内部に流体の流れがない時の状態を示す断面図で、図２（ｂ）は、ケーシングの内部に流体が流入して流体の流れが生じた時の断面図で、図２（ｃ）は、ケーシングの内部に更に多くの流体が流入して流体の流れが生じた時の断面図である。
【図３】フロートの比重を変更したときの流量とフロートの軸方向変位量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態の流量計の縦断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の流量計の縦断面図である。
【図６】図５に示す第３の実施形態の流量計の変形例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 流量計
１１ ケーシング
１２ 拡大部
１３ フロート
１３ａ 被検出面
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 円筒状部
１５ インダクタンス型変位センサ
１７ ラジアル変位センサ
１８ 電磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の微少流量を計測するのに好適な流量計に係り、特に、例えば微細配線構造を備えた半導体などを製造する半導体製造装置において、微少の流体流量を計測するのに好適な流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体、液体などの流体の流量を測定する手段として、ケーシングの内部に発熱体を配置し、ケーシング内を流れる流量によって変化する前記発熱体の温度を測定することによって、前記流体の流量を計測する流量計が知られている。
【０００３】
光透過性材料から成るケーシングの両側面に複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数個の受光用フォトダイオードをそれぞれがケーシングを介して対面するように配置し、ケーシング内に配置された遮光性材料から成るフロートによって前記ＬＥＤからの光が遮られた状態になった前記受光用フォトダイオードの位置をもって前記フロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
光透過性材料から成るケーシング内に遮光性材料から成るフロートを配置し、前記ケーシングに沿って光学レンズとイメージセンサから成る複数組の画像センサユニットを配列し、前記画像センサユニットの撮像範囲を組み合わせて前記ケーシングの有効撮像範囲を認識するようにし、前記画像センサユニットの電気信号出力に基づいて前記フロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
同様に、レンズとＣＣＤ式ラインセンサによってフロートの一次元方向の像をラインセンサ上に投影し、その像の位置からフロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
更に、永久磁石を具備したフロートと、ケーシングと、該ケーシングの外部に配置された複数の磁気センサを有し、前記フロートに具備した永久磁石の磁気を前記複数配列された磁気センサのいずれかで感知することによって、フロートの位置を検出する流量計が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−３８８１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１６６６号公報
【特許文献３】特開平１１−１９０６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マイクロマシン等により製造した発熱体を用いた流量計では、前記発熱体が流体に暴露されるため、腐食流体を扱う場合においては、何らかの保護材で発熱体を覆って保護する必要がある。発熱体を保護材で覆うと、保護材の熱伝導性により微少流量計測での精度が上げられず、さらには応答速度が遅くなってしまうため、微少流量の計測が困難となる。
【０００９】
ケーシングの外部にフロートの位置を検出する光学式または磁気式センサを設けた流量計では、計測精度を上げようとすると、部品点数が多くなり、組立が難しくなり、サイズが大型化し、かつコスト高となる。また、光学式センサを設けた流量計では、光透過性のケーシングを用いる必要があるため、材料が限定され、流体の種類によっては対応が困難となる。
【００１０】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、高い計測精度で微少流量の計測が可能で、サイズを小型コンパクト化できるとともに、各種の薬液にも対応が可能で、信頼性が高く、且つ低コストで容易に製造が可能な流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の流量計は、拡大部を有し鉛直方向に配置されるケーシングと、前記ケーシングの拡大部内に封入され、前記ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により押し上げられる、少なくとも一部に被検出面を有するフロートと、前記ケーシングの拡大部の外部に配置され、前記フロートの被検出面に磁気を及ぼすことで前記フロートの軸方向変位を検出する、少なくとも１つの変位センサを備えている。
【００１２】
本発明の流量計によれば、鉛直方向に立設したケーシング内に、下方から上方に向けて流体が流れることで、ケーシングの拡大部に封入したフロートに押上げ力が作用し、この押上げ力とフロートの自重とバランスすることで、フロートは、流量計の内部を流れる流体の流量に対応した一定位置に浮上して静止する。フロートには少なくともその一部に磁気の被検出面を有するので、ケーシングの拡大部の外部に配置したインダクタンス型変位センサまたは渦電流型変位センサなどの変位センサにより、フロートの軸方向浮上位置（変位）を高い分解能で精密に検出することができる。
【００１３】
変位センサとして、例えばフェライトコア等の磁芯にコイルを巻回した極めて小さなサイズの部品で、１μｍ程度の変位が検出可能な極めて高い分解能を有するものを使用することが好ましい。これにより、フロートのストローク（上下方向の可動範囲）を、例えば２ｍｍ程度の小さな寸法としても、十分な計測精度が得られる。しかも、この変位センサは、低コストで製造が可能であると共に、耐衝撃性も高く、信頼性も高い。
本発明の流量計用ケーシングは、少なくとも１つの変位センサを外部に備えた拡大部を有し、鉛直方向に配置されて下方から内部に流入させた流体を上方に向けて流す。
本発明のフロートは、少なくとも一部に被検出面を有し、ケーシングの拡大部内に封入され該ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により前記拡大部内を上方に押し上げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流量計によれば、インダクタンス型変位センサまたは渦電流型変位センサなどの変位センサでフロートの軸方向変位を検出することで、高い計測精度で微少流量の計測が可能で、サイズを小型コンパクト化できるとともに、低コストで製造が可能な流量計を提供することができる。また、この流量計は、ケーシング及びフロートを金属材料で構成できるので、腐食環境下においても流体の微少流量が安定して十分な精度で計測できる。また、マイクロマシン等の微細加工技術による製造工程ではなく、通常技術により製造が可能なことにより、低コストで且つ堅牢な構造の流量計を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１６】
図１（ａ）及び１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の流量計１０を示し、図１（ｃ）及び１（ｄ）は、流量計１０に使用されている変位センサ１５を示す。この流量計１０は、拡大部１２を備え鉛直方向に配置されるケーシング１１と、該拡大部１２内に封入されるフロート１３を有している。ケーシング１１の拡大部１２の外部には、フロート１３の軸方向変位を計測するインダクタンス型の変位センサ１５が備えられている。ケーシング１１は、例えばステンレス鋼により構成され、フロート１３には被検出面である高透磁率の磁性材料（パーマロイ）面１３ａが備えられている。変位センサ１５は、上記フロート１３の被検出面（磁性材料面）１３ａにケーシング１１を通して磁気を及ぼすことにより、インダクタンスの変化から被検出面（磁性材料面）１３ａの軸方向変位を計測する。
【００１７】
すなわち、フロート１３は、高透磁率の磁性材料であるパーマロイからなる円錐台状部を上下両端部に備え、該円錐台状部の表面を被検出面１３ａとなし、円錐台状部の間に非磁性材料であるアルミ材からなる円筒状部１３ｂが配置されている。円筒状部１３ｂの直径は、例えば２０ｍｍ程度であり、高さは、例えば３０ｍｍ程度である。この実施形態のフロート１３は、比重が２程度に設定され、測定対象の静止流体（例えば水）に対して沈降するようになっている。フロート１３の比重は、重いパーマロイ材と軽いアルミ材の比率、及びフロート１３の内部の中空部の比率を調整することによって、計測対象の流体の種類、流量等に応じて適当な値に設定することができる。
【００１８】
変位センサ１５は、図１（ｃ）及び１（ｄ）に示すように、例えばフェライトコア１５ａにコイル１５ｂを巻回したものである。コイル１５ｂの両端は、図示しないセンサアンプに接続され、センサ出力が取り出される。フェライトコア１５ａのサイズは、例えば直径が数ｍｍ以下で、高さも２−３ｍｍ以下であり、極めて小さい。このため、ケーシング１１の拡大部１２のサイズに変位センサ１５のサイズを加えることで、流量計１０を構成することができ、実質的にケーシング１１の拡大部１２のサイズに近い大きさの流量計１０を構成できる。しかも、インダクタンス型変位センサ１５においては、ステンレス鋼のケーシング１１を通して、１μｍ程度の分解能で計測対象の被検出面の変位の計測が非接触で可能である。
【００１９】
この実施形態においては、拡大部１２の上端側にインダクタンス型変位センサ１５を３個、下端側にインダクタンス型変位センサ１５を３個、それぞれ円周方向に等間隔で配置している。それぞれ３個の変位センサ１５は、直列に接続され、合計出力が取り出されるようになっている。このため、３個の変位センサ１５の平均された出力が取り出され、計測精度を向上させることができる。上端側のセンサ群の合計出力と下端側のセンサ群の合計出力とからは、差動的な出力が取り出されるように回路構成されている。このため、フロート１３が拡大部１２内を上下に（軸方向に）移動すると、この軸方向変位を上下端に配置されたセンサ群の差動出力として取り出すことができる。
【００２０】
図２（ａ）乃至２（ｃ）は、この流量計１０における流量計測の原理を示す。ケーシング１１の内部に流体の流れがないときは、図２（ａ）に示すように、フロート１３は、その自重によりケーシング１１の拡大部１２の下側逆円錐台面に接触している。ケーシング１１の内部に流体が流入して流体の流れが生じると、図２（ｂ）に示すように、流体の流れによりフロート１３は下側から上側に押し上げられ、流体の流れによる押上力とフロート１３の自重とがバランスした位置でフロート１３は静止する。さらに、ケーシング１１の内部を流れる流体の流量が増加すると、図２（ｃ）に示すように、フロート１３はより高い位置で静止することになる。
【００２１】
このため、フロート１３の浮上位置（軸方向変位）は、ケーシング１１の内部を流れる流量の変化に対して、略直線的に変化する。従って、変位センサ１５により、フロート１３の軸方向変位を検出することで、ケーシング１１の内部を流れる流体の流量を求めることができる。変位センサ１５は、図示の軸心方向距離Ｌｕ，Ｌｄを計測し、この軸心方向距離Ｌｕ，Ｌｄからフロート１３の軸方向変位成分を演算することができる。この実施形態の流量計１０では、フロート１３の直径が２０ｍｍφ、高さが３０ｍｍであり、拡大部１２内のフロート１３のストローク（軸方向移動可能距離）が約２ｍｍに設定されている。フロート１３の変位に対して、１μｍ程度の分解能を有する変位センサ１５を使用することで、フロート１３の軸方向変位を極めて高精度で計測することができる。
【００２２】
この流量計１０においては、ケーシング１１の拡大部１２の内径とフロート１３の外径との間のクリアランス（隙間）Ｃが、０．２ｍｍ程度となるように設定されている。これは５ｍｍφ程度のケーシング（流路）断面積に相当しており、後述するように、水換算で１０−６０ｃｃ／分程度の微少流量の高精度の計測が可能となる。
【００２３】
ケーシング１１の拡大部１２の内径とフロート１３の外径との間のクリアランスＣを変更することで、計測対象の流量範囲を変更することが可能である。例えば、微細配線構造を備えた半導体などを製造する半導体製造装置においては、１０ｃｃ／分程度の微少流量の例えばレジスト液等の粘性を有する流体の供給を制御することが要求される。このような要求に対しては、例えば２−３ｍｍφ程度のケーシング（流路）断面積に相当するクリアランスを設けることで、微少流量の高精度の流量計測が可能となる。
【００２４】
同様に、例えば粗洗浄液の流量制御においては、２０００−３０００ｃｃ／分程度の流量制御が要求される。このような要求に対しては、例えば１０ｍｍφ程度のケーシング（流路）断面積に相当するクリアランスを設けることで、高精度の流量計測が可能となる。なお、本発明の流量計は、クリアランスＣを小さくすることで微少流量の計測に好適であるが、クリアランスＣを大きくすることで、微少流量以外の流量の計測ができることは勿論である。
【００２５】
例えば半導体製造装置においては、フッ素系流体、酸、アルカリ、薬液、レジスト液、研磨材スラリなどの各種流体を精密に流量制御して供給する場合がある。例えば、各種洗浄装置に洗浄液を供給する場合、レジスト塗布装置にレジスト液を供給する場合、研磨装置に研磨スラリを供給する場合などである。このような用途の流量計測に、本発明の流量計は以下の理由から好適である。第１に、微少流量の高精度計測が可能であること、第２に、ケーシング１１及びフロート１３を金属材料で構成できるため、各種薬液に対して安定性を高くできること、第３に、変位センサ１５として、寸法も小さく組立精度を要さないものを使用できるため、流量計のサイズを小型・コンパクト化でき、半導体製造装置等への組込が容易であること、第４に、信頼性が高いこと、第５に、流量に対応した電気的信号が取り出されるため、容易に制御系に組み込めることなどである。
【００２６】
次に、上記流量計１０の流量計測特性の実測データについて説明する。図３は、フロート１３の比重を変更したときのケーシング１１内を流れる流体の流量とフロートの軸方向変位量との関係を示すものである。横軸は流体（この場合は水）流量であり、縦軸はフロート１３の軸方向変位量であり、比重が２のフロートと、比重が３のフロートとを対比したものである。図３に示すように、比重が３のフロートでは、比重が２のフロートに対してフロートの変位量が小さくなり、略直線的な関係で流量を計測できる範囲が１０−９０ｃｃ／分に広がることが分かる。
なお、フロート１３の軸方向変位量は、０−０．５ｍｍ程度と極めて小さいが、上述した様に、変位センサ１５として、分解能が１μｍ程度のもを使用することで、十分な精度でフロート１３の軸方向変位量の計測が可能である。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態の流量計について、図４乃至図６を参照して説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態の流量計を示す。この流量計は、上記第１の実施形態の流量計の構成に加え、フロート１３の半径方向位置を制御するラジアル磁気軸受を備えている。すなわち、この例の流量計は、フロート１３の半径方向位置を検出するラジアル変位センサ１７と、該変位センサ１７の検出位置に基づいてフロート１３の半径方向位置を目標位置に制御する図示しない制御装置と、電磁石１８とを備えている。従って、フロート１３が目標位置であるケーシング１１の中心から偏心した場合には、変位センサ１７がフロート１３の偏心した変位を検出し、制御装置から電磁石１８を介してフロート１３に半径方向磁気力を作用させることで、目標位置であるケーシング１１の中心位置にフロート１３を戻すことができる。
【００２８】
ここで、変位センサ１７と電磁石１８とは、直交する方向に２個ずつ、合計４個がそれぞれ円周方向に等間隔に配置されている。これにより、ＸＹ方向の変位検出とフロート１３の位置制御とが可能となる。フロート１３は、上方に位置する円錐台状の被検出面１３ａの下部に、電磁石１８のターゲットとなる磁性材料製の円筒状部１３ｃを備えている。同様に、下方に位置する被検出面１３ａの上部に、変位センサ１７のターゲットとなる磁性材料製の円筒状部１３ｄを備えている。
【００２９】
なお、ラジアル変位センサ１７を用いず、電磁石１８の巻線を利用して、フロート１３の半径方向変位を検出する変位センサ機能を電磁石に持たせた、センサレス方式のラジアル磁気軸受とすることもできる。
【００３０】
この例の流量計の構成は、ラジアル磁気軸受を備えた点以外は、上記第１の実施形態の流量計と変わらないので、この例の流量計は、第１の実施形態の流量計と同様に、微少流量に対する高精度検出特性を有する。これに加え、ラジアル磁気軸受を備えることで、フロート１３を常にケーシング１１の拡大部１２の中心に保持することができるので、フロート１３がケーシング１１の内壁面に接触することを防止して、フロート１３とケーシング１１との接触に伴うコンタミネーションの発生を防止できる。
【００３１】
さらに、ラジアル磁気軸受の電磁石１８は、定常的な半径方向電磁力をフロート１３に及ぼしている。この半径方向電磁力は、フロート１３に軸方向の剪断力を作用させる。すなわち、フロート１３が軸方向に移動しようとすると、これを抑止する軸方向力が発生する。このため、電磁石１８が定常的な半径方向電磁力をフロート１３に及ぼしている場合には、等価的にフロート１３の比重が増加したのと同様な効果を生じることになる。従って、電磁石１８の定常的な電磁力を調整することで、流量の計測範囲を１０−６０ｃｃ／分から、例えば１０−６００ｃｃ／分に広げることも可能である。
【００３２】
また、上記実施形態では、ケーシング１１の内部を流れる流量の変化に伴うフロート１３の軸方向変位を変位センサ１５を用いて検出しているが、ケーシング１１の内部を流れる流量の変化を、電磁石１８の電流の変化から検出することも、上記電磁石１８による磁気剪断力を利用することによって可能である。
【００３３】
すなわち、ケーシング１１の内部を流れる流量がゼロの状態で、電磁石１８に最小の電流を供給し、その磁気剪断力を用いて、変位センサ１５を用いて検出した一定の軸方向位置にフロート１３を保持する。ケーシング１１の内部を流れる流量が増加すると、フロート１３は流体から押上力を受けて上方に移動しようとするが、電磁石１８に供給する電流を増加し、その磁気剪断力を強化して、フロート１３を上記一定の軸方向位置に保持するように制御する。係る制御方式を採用することで、ケーシング１１の内部を流れる流量が大きいほど、フロート１３を一定の軸方向位置に保持する大きな磁気剪断力、すなわち、電磁石１８に供給する電流が必要となる。このため、ケーシング１１の内部を流れる流量と電磁石１８に供給する電流とは、対応関係が生じ、電磁石１８に供給する電流からケーシング１１の内部を流れる流量を計測することが可能となる。
【００３４】
図５は、本発明の第３の実施形態の流量計を示す。この実施形態の流量計は、上記第２の実施形態の流量計に対して、フロート１３の上下両端の円錐台状部を無くして、フロート１３の上下両端の被検出面１３ａを平坦面（円板面）としたものである。そして、これに伴いケーシング１１の拡大部１２を矩形状となし、この拡大部１２の軸方向に垂直な面に変位センサ１５を設置している。その他の構成は、上記第１実施形態及び第２実施形態の流量計と変わらない。
【００３５】
この流量計によれば、フロート１３の上下両端の円錐台状部を無くして、フロート１３の上下両端の被検出面１３ａを平坦面（円板面）とするとともに、ケーシング１１の拡大部１２の変位センサ１５の設置面を軸方向に垂直な面としたので、流量計の構造をより小型・コンパクト化することができる。なお、ラジアル磁気軸受を構成するラジアル変位センサ１７及び電磁石１８を無くして、ラジアル磁気軸受なしの流量計としても勿論良い。これによっても、第１実施形態の流量計と同様な、腐食環境下においても微少流量を十分な精度で計測可能とする流量検出特性が得られる。
【００３６】
しかしながら、第１及び第２実施形態に示された流量計のフロート１３の上下両端の円錐台状部及びこの表面の被検出面１３ａと対面するケーシング１１の拡大部１２の逆円錐台面は、ケーシング１１からその拡大部１２に流れる流体の流れをスムーズにし、且つ安定化させる作用を有する。このため、図６の変形例に示すように、フロート１３の下端の円錐台状部及びこの表面の被検出面１３ａと対面するケーシング１１の拡大部１２の逆円錐台面を残すようにしてもよい。これにより、ケーシング１１からその拡大部１２に流れる流体の流れをスムーズにし、且つ安定化させることができるとともに、フロート１３の上端を平坦な被検出面１３ａとし、これと対面するケーシング１１の拡大部１２の面を軸方向に垂直の平坦面とすることで、流量計の構造の小型・コンパクト化に寄与することができる。
【００３７】
また、この変形例の流量計においても、ラジアル磁気軸受を構成するラジアル変位センサ１７及び電磁石１８を無くして、ラジアル磁気軸受なしの流量計としても勿論良い。これによっても、第１実施形態の流量計と同様な、腐食環境下においても微少流量計測に十分な精度を可能とする流量検出特性が得られる。
【００３８】
上記第１乃至第３の実施形態に係る流量計においては、変位センサ１５としてインダクタンス型変位センサを用い、非磁性鋼材のケーシング１１を通して、外部からパーマロイ材のフロート１３の被検出面１３ａの変位を検出する例について述べたが、変位センサ１５として渦電流型変位センサを用いるようにしてもよい。この場合には、電気伝導率の高い鋼材のケーシングを介在させると渦電流損失が大きいため、別途の材料を採用することが好ましい。例えば、渦電流型変位センサの前面にセラミックスまたは樹脂製材料を用いることによって渦電流損失を軽減することが好ましい。また、渦電流型変位センサを用いる場合には、計測対象の変位により渦電流損出が変化しインピーダンスが変化することに基づくものであるので、フロート１３の被検出面１３ａには高透磁率の磁性材料を用いる必要はなく、渦電流損失を生じる導電性材料であれば足りる。
【００３９】
渦電流型変位センサを用い、金属材料のケーシングを通してフロートの位置を検出する場合には、変位センサ信号のキャンによる渦電流損出の影響等でＳ／Ｎ比が悪くなる。これらの影響を減らし、Ｓ／Ｎ比を良くする手段として、センサ駆動電流をパワードライブ化し、センサ信号を充分にノイズ除去を行うフィルタ部を設けることが好ましい。また、フィルタ等により、センサ信号の位相ずれを補正する為に、位相補償部をセンサ信号部、基準信号部、同期検波信号部に設け、センサ感度を最適化することが好ましい。
【００４０】
上記実施形態では、金属材料製のケーシング１１とフロート１３を用いる例について説明したが、計測対象の薬液等によっては、金属材料に腐食を生じさせるものもある。この場合には、ケーシング１１として、当該薬液に対して耐性を有する樹脂材またはセラミックス材を用いることが好ましい。また、フロート１３は耐性を有する樹脂材でコーティングして保護することが好ましい。
【００４１】
ここで、これまで本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の流量計の縦断面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図で、図１（ｃ）は、変位センサの縦断面図で、図１（ｄ）は、変位センサの平面図である。
【図２】図２（ａ）は、ケーシングの内部に流体の流れがない時の状態を示す断面図で、図２（ｂ）は、ケーシングの内部に流体が流入して流体の流れが生じた時の断面図で、図２（ｃ）は、ケーシングの内部に更に多くの流体が流入して流体の流れが生じた時の断面図である。
【図３】フロートの比重を変更したときの流量とフロートの軸方向変位量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態の流量計の縦断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の流量計の縦断面図である。
【図６】図５に示す第３の実施形態の流量計の変形例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 流量計
１１ ケーシング
１２ 拡大部
１３ フロート
１３ａ 被検出面
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 円筒状部
１５ インダクタンス型変位センサ
１７ ラジアル変位センサ
１８ 電磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大部を有し鉛直方向に配置されるケーシングと、
前記ケーシングの拡大部内に封入され、前記ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により押し上げられる、少なくとも一部に被検出面を有するフロートと、
前記ケーシングの拡大部の外部に配置され、前記フロートの被検出面に磁気を及ぼすことで前記フロートの軸方向変位を検出する、少なくとも１つの変位センサを備えたことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記変位センサは、インダクタンス型変位センサまたは渦電流型変位センサであることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】
前記ケーシングの拡大部の外部に、前記フロートの半径方向位置を制御するラジアル磁気軸受を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項４】
前記フロートは、両端に円錐台状の被検出面を備えると共に、中央に円筒状部を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項５】
前記フロートは、両端に円板状の被検出面を備えると共に、中央に円筒状部を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項６】
前記フロートの比重を調整可能とすることで、計測可能な流量範囲を調整可能としたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項７】
前記ラジアル磁気軸受の電磁石は、前記フロートの位置を一定に保つように動作し、電磁石の電流によって、前記ケーシングの内部を流れる流量を測定することを特徴とする請求項３記載の流量計。
【請求項８】
請求項１または７記載の流量計を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項９】
少なくとも１つの変位センサを外部に備えた拡大部を有し、鉛直方向に配置されて下方から内部に流入させた流体を上方に向けて流すことを特徴とする流量計用ケーシング。
【請求項１０】
少なくとも一部に被検出面を有し、ケーシングの拡大部内に封入され該ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により前記拡大部内を上方に押し上げられることを特徴とするフロート。
【請求項１】
拡大部を有し鉛直方向に配置されるケーシングと、
前記ケーシングの拡大部内に封入され、前記ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により押し上げられる、少なくとも一部に被検出面を有するフロートと、
前記ケーシングの拡大部の外部に配置され、前記フロートの被検出面に磁気を及ぼすことで前記フロートの軸方向変位を検出する、少なくとも１つの変位センサを備えたことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記変位センサは、インダクタンス型変位センサまたは渦電流型変位センサであることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】
前記ケーシングの拡大部の外部に、前記フロートの半径方向位置を制御するラジアル磁気軸受を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項４】
前記フロートは、両端に円錐台状の被検出面を備えると共に、中央に円筒状部を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項５】
前記フロートは、両端に円板状の被検出面を備えると共に、中央に円筒状部を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項６】
前記フロートの比重を調整可能とすることで、計測可能な流量範囲を調整可能としたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項７】
前記ラジアル磁気軸受の電磁石は、前記フロートの位置を一定に保つように動作し、電磁石の電流によって、前記ケーシングの内部を流れる流量を測定することを特徴とする請求項３記載の流量計。
【請求項８】
請求項１または７記載の流量計を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項９】
少なくとも１つの変位センサを外部に備えた拡大部を有し、鉛直方向に配置されて下方から内部に流入させた流体を上方に向けて流すことを特徴とする流量計用ケーシング。
【請求項１０】
少なくとも一部に被検出面を有し、ケーシングの拡大部内に封入され該ケーシングの下方から内部に流入し上方に向かう流体により前記拡大部内を上方に押し上げられることを特徴とするフロート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３４３３２３（Ｐ２００６−３４３３２３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２９２５６（Ｐ２００６−１２９２５６）
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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