本發(fā)明涉及一種壓力式流量控制裝置，是涉及設(shè)置在半導(dǎo)體制造裝置等的流體供給線路中進行流體(氣體)的流量控制的壓力式流量控制裝置的改良，特別是通過提高降落時的響應(yīng)性，從而能夠大幅地提高半導(dǎo)體制造裝置用等的原料氣體供給裝置的工作性能。

背景技術(shù)：

目前，在半導(dǎo)體制造裝置用等的原料氣體供給裝置中，廣泛地將熱式流量控制裝置或壓力式流量控制裝置用于供給氣體的流量控制。特別是如圖8所示的壓力式流量控制裝置FCS由壓力控制用控制閥CV、溫度檢測器T、壓力傳感器P、流孔OL和運算控制部CD等所構(gòu)成，該運算控制部CD由溫度修正/流量運算電路CDa、比較電路CDb、輸入輸出電路CDc和輸出電路CDd等組成，并且具有下述的優(yōu)異的流量特性：即使一次側(cè)供給壓產(chǎn)生大幅度地變動也能夠進行穩(wěn)定的流量控制。

即，在圖8的壓力式流量控制裝置FCS中，將來自壓力傳感器P及溫度檢測器T的檢測值輸入至溫度修正/流量運算電路CDa，并且在此進行檢測壓力的溫度修正和流量運算，再將流量運算值Qt輸入至比較電路CDb。另外，從端子In輸入與設(shè)定流量對應(yīng)的輸入信號Qs，經(jīng)由輸入輸出電路CDc輸入至比較電路CDb，在此與來自溫度修正/流量運算電路CDa的流量運算值Qt進行比較。在比較的結(jié)果，與設(shè)定流量相對的輸入信號Qs比流量運算值Qt小的情況下，將控制信號Pd輸出至控制閥CV的驅(qū)動部。由此，向封閉方向驅(qū)動控制閥CV，并且向閉閥方向驅(qū)動至與設(shè)定流量對應(yīng)的輸入信號Qs和運算流量值Qt的差(Qs-Qt)成為零為止。

在前述壓力式流量控制裝置FCS中，當在流孔OL的下游側(cè)壓力P₂與上游側(cè)壓力P₁之間確保P₁/P₂≧約2的所謂的臨界膨脹條件時，流通在流孔OL的氣體流量Q成為Q＝KP₁(其中K為常數(shù))，另外當不滿足臨界膨脹條件時，流通在流孔OL的氣體流量Q則成為Q＝KP₂^m(P₁-P₂)ⁿ(其中K、m、n為常數(shù))。

因此，通過控制壓力P₁能夠以高精準度控制流量Q，并且，即使控制閥CV的上游側(cè)氣體Go的壓力大幅度地發(fā)生變化，也能夠發(fā)揮幾乎不會使控制流量值發(fā)生變化的優(yōu)異特性。

另外，將氣體流量Q設(shè)定為Q＝KP₁(其中K為常數(shù))來進行運算的方式的壓力式流量控制裝置有時被稱為FCS-N型，此外，將氣體流量Q設(shè)定為Q＝KP₂^m(P₁-P₂)ⁿ(其中K、m、n為常數(shù))來進行運算的方式的壓力式流量控制裝置有時被稱為FCS-WR型。

而且，這種壓力式流量控制裝置另外還有時被稱為：將下述流孔機構(gòu)作為上述FCS-N型的流孔進行使用的FCS-SN型或者將相同的流孔機構(gòu)作為上述FCS-WR型的流孔進行使用的FCS-SWR型，上述流孔機構(gòu)是將多個流孔OL以并列狀連接并通過切換閥使氣體至少在一個流孔中流通的流孔機構(gòu)，例如將兩個流孔以并列狀連接，在一個流孔的入口側(cè)設(shè)置切換閥并通過開啟或關(guān)閉切換閥，能夠變更流量控制范圍的流孔機構(gòu)。

另外，由于上述FCS-N型、FCS-SN型、FCS-WR型和FCS-SWR型的各壓力式流量控制裝置，其構(gòu)造或動作原理等已為眾所周知，所以在此省略其詳細的說明(日本專利特開平8-338546號、日本專利特開2003-195948號等)。

再者，如圖9(a)～(d)所示，在壓力式流量控制裝置FCS中，存在有：以如(a)所示的構(gòu)成的臨界條件下的氣體流體為對象的壓力式流量控制裝置FCS(以下稱FCS-N型。日本專利特開平8-338546號等)、以(b)的臨界條件下和非臨界條件下的兩氣體流體為對象的FCS-WR型(日本專利特開2003-195948號等)、以(c)的臨界條件下的氣體流體為對象的流量切換型的FCS-SN型(日本專利特開2006-330851號等)、以及以(d)的臨界條件下和非臨界條件下的兩氣體流體為對象的流量切換型的FCS-SWR型(日本專利特許第5430007號等)。

另外，在圖9中，P₁、P₂是壓力傳感器，CV是控制閥，OL是流孔，OL₁是小口徑流孔，OL₂是大口徑流孔，ORV是流孔切換閥。

但是，由于在這種壓力式流量控制裝置FCS中，使用微小孔徑的流孔OL，因此，氣體的置換性較差，在關(guān)閉壓力式流量控制裝置FCS的壓力控制用控制閥CV而打開輸出側(cè)的情況下，會花費較多時間排出在控制閥CV與流孔OL之間的空間部的氣體，也就是會有所謂的氣體降落響應(yīng)性極差的問題。

另一方面，在上述壓力式流量控制裝置FCS中，為了提高降落響應(yīng)特性，正在設(shè)法盡可能地縮小控制閥CV與流孔OL之間的流體通路的內(nèi)容積。

圖10是表示上述壓力式流量控制裝置的一例，該壓力式流量控制裝置通過使壓力控制用控制閥40的流體的流動方向與一般的壓力控制用控制閥40呈反方向，使流體(氣體)通過金屬制隔膜閥體41的外周緣部和閥室底面的間隙而流入，再使流體從閥座42的中央流出來，從而使流體通路的內(nèi)容積減小，并且，通過在開關(guān)閥44組裝流孔43來減小流孔43與開關(guān)閥44之間的內(nèi)容積，并且通過減小內(nèi)容積來實現(xiàn)降落特性的改善(日本專利特許第3522535號、日本專利特許第4137267號)。

另外，在圖10中，45是主體，46是流體入口，47是流體出口，48是壓力傳感器，49是控制盤，50是連接壓力控制用控制閥40與壓力傳感器48的壓力檢測面上的壓力檢測室的垂直姿勢的第一流路，51是與第一流路50連接的水平姿勢的第二流路，52是連接第二流路51與流孔43的垂直姿勢的第三流路。

但是，即使在圖10所示的壓力式流量控制裝置中，也難以大幅度地提高降落響應(yīng)特性，現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置中，依然存在所謂的降落響應(yīng)性差的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平8-338546號公報

專利文獻2：日本專利特開2003-195948號公報

專利文獻3：日本專利特開2006-330851號公報

專利文獻4：日本專利特許第5430007號公報

專利文獻5：日本專利特許第3522535號公報

專利文獻6：日本專利特許第4137267號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種壓力式流量控制裝置，其適合改善現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置所存在的如上所述的問題，提高了流量控制的降落響應(yīng)性，即，能夠更進一步地縮短流量控制的降落時間。

為了達成上述目的，本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第一方式，其特征在于，具有：主體，其設(shè)置有連通流體入口與流體出口之間的流體通路；壓力控制用控制閥，其以水平姿勢固定于主體并對流體通路進行開關(guān)；開關(guān)閥，其以垂直姿勢固定于主體并對壓力控制用控制閥的下游側(cè)的流體通路進行開關(guān)；流孔，其設(shè)置于開關(guān)閥的上游側(cè)的流體通路；壓力傳感器，其固定于主體并檢測壓力控制用控制閥與流孔之間的流體通路的內(nèi)壓，其中，上述流體通路具有：與壓力控制用控制閥連接的水平姿勢的第一通路部、連接第一通路部和流孔的垂直姿勢的第二通路部、以及連接第二通路部和壓力傳感器的水平姿勢的第三通路部。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第二方式，其特征在于，具有：主體，其設(shè)置有連通流體入口與流體出口之間的流體通路；壓力控制用控制閥，其以水平姿勢固定于主體并對流體通路進行開關(guān)；開關(guān)閥，其以與上述壓力控制用控制閥相對的狀態(tài)固定于主體并對壓力控制用控制閥的下游側(cè)的流體通路進行開關(guān)；流孔，其設(shè)置于開關(guān)閥的上游側(cè)的流體通路；壓力傳感器，其固定于主體并檢測壓力控制用控制閥與流孔之間的流體通路的內(nèi)壓，其中，上述流體通路具有：連接壓力控制用控制閥和流孔的水平通路部、以及連接水平通路部和壓力傳感器的垂直通路部。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第三方式，其特征在于，具有：主體，其設(shè)置有連通流體入口與流體出口之間的流體通路；壓力控制用控制閥，其以水平姿勢固定于主體并對流體通路進行開關(guān)；開關(guān)閥，其以與上述壓力控制用控制閥相對的狀態(tài)固定于主體并對壓力控制用控制閥的下游側(cè)的流體通路進行開關(guān)；流孔，其設(shè)置于開關(guān)閥的上游側(cè)的流體通路；壓力傳感器，其固定于主體并檢測壓力控制用控制閥和流孔之間的流體通路的內(nèi)壓，其中，上述流體通路具有：連接壓力控制用控制閥和壓力傳感器的壓力檢測面上的壓力檢測室的第四通路部、以及與第四通路部分離且連接壓力檢測室和流孔的第五通路部。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第四方式，其特征在于，在上述第一方式、第二方式或第三方式中，通過流孔內(nèi)置型閥形成開關(guān)閥及流孔，上述流孔內(nèi)置型閥為將流孔一體地組裝固定在開關(guān)閥內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第五方式，其特征在于，在上述第一方式中，壓力控制用控制閥具有金屬制隔膜閥體，該金屬制隔膜閥體配置在開關(guān)閥的下方位置，并且金屬制隔膜閥體的中央部與形成于主體的閥座抵接或分離，在上述閥座的中央位置形成有第一通路部。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第六方式，其特征在于，在上述第二方式中，壓力控制用控制閥具有金屬制隔膜閥體，該金屬制隔膜閥體的中央部與形成于主體的閥座抵接或分離，并且在上述閥座的中央位置形成有水平通路部。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第七方式，其特征在于，在上述第三方式中，壓力控制用控制閥具有金屬制隔膜閥體，該金屬制隔膜閥體的中央部與形成于主體的閥座抵接或分離，并且在上述閥座的中央位置形成有第四通路部。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第八方式，其特征在于，在上述第一方式中，壓力傳感器具有：殼體；壓力導(dǎo)入管，其以向著外側(cè)突出的狀態(tài)設(shè)置于殼體且形成壓力導(dǎo)入孔；受壓室，其設(shè)置在殼體內(nèi)且和壓力導(dǎo)入孔連通；隔膜，其設(shè)置在殼體內(nèi)且隨著受壓室的壓力的變化產(chǎn)生位移；以及壓力檢測元件，其設(shè)置在殼體內(nèi)且通過隔膜的位移來將壓力轉(zhuǎn)換成電信號，其中，上述壓力導(dǎo)入管的前端部以氣密狀安裝于主體，并且壓力導(dǎo)入管的壓力導(dǎo)入孔和第三通路部連通。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第九方式，其特征在于，在上述第二方式中，壓力傳感器具有：殼體；壓力導(dǎo)入管，其以向著外側(cè)突出的狀態(tài)設(shè)置于殼體且形成壓力導(dǎo)入孔；受壓室，其設(shè)置在殼體內(nèi)且和壓力導(dǎo)入孔連通；隔膜，其設(shè)置在殼體內(nèi)且隨著受壓室的壓力的變化產(chǎn)生位移；以及壓力檢測元件，其設(shè)置在殼體內(nèi)且通過隔膜的位移來將壓力轉(zhuǎn)換成電信號，其中，上述壓力導(dǎo)入管的前端部以氣密狀安裝于主體，并且壓力導(dǎo)入管的壓力導(dǎo)入孔和垂直通路部連通。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第十方式，其特征在于，在上述第三方式中，壓力傳感器經(jīng)由環(huán)形墊圈插裝(插接)在形成于主體的插裝孔，并且，壓力傳感器的壓力檢測面上的壓力檢測室由插裝孔的內(nèi)底面、環(huán)形墊圈和壓力傳感器的壓力檢測面所包圍的空間形成，進一步，第四通路部與壓力檢測室的壓力控制用控制閥側(cè)的端部連接，且第五通路部與壓力檢測室的開關(guān)閥側(cè)的端部連接。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第十一方式，其特征在于，在上述第一方式中，第一通路部、第二通路部和第三通路部的截面形狀為圓形，其內(nèi)徑為0.5mm～1.0mm。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第十二方式，其特征在于，在上述第二方式中，水平通路部和垂直通路部的截面形狀為圓形，其內(nèi)徑為0.5mm～1.0mm。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第十三方式，其特征在于，在上述第三方式中，第四通路部和第五通路部的截面形狀為圓形，其內(nèi)徑為0.5mm～1.0mm。

本發(fā)明所涉及的壓力式流量控制裝置的第一方式，其特征在于，在上述第二方式或第三方式中，其構(gòu)成為在主體的同一面形成有流體入口和流體出口，并在主體的一方向配置有流體入口和流體出口。

發(fā)明效果

本發(fā)明是在設(shè)有流體通路的主體上以水平姿勢固定壓力控制用控制閥，并且以垂直姿勢固定開關(guān)閥，故而，能夠縮短壓力控制用控制閥和開關(guān)閥的距離，和現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠縮小壓力控制用控制閥和設(shè)置在開關(guān)閥的上游側(cè)的流孔之間的流體通路的內(nèi)容積，其結(jié)果是能夠提高降落特性。

本發(fā)明在設(shè)有流體通路的主體上以水平姿勢將壓力控制用控制閥和開關(guān)閥固定成相對狀，故而，能夠縮短壓力控制用控制閥和開關(guān)閥的距離，和現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠縮小壓力控制用控制閥和設(shè)置在開關(guān)閥的上游側(cè)的流孔之間的流體通路的內(nèi)容積，其結(jié)果是能夠提高降落特性。

本發(fā)明是通過流孔內(nèi)置型閥形成開關(guān)閥及流孔，上述流孔內(nèi)置型閥為將流孔一體地組裝固定在開關(guān)閥內(nèi)的結(jié)構(gòu)，故而，能夠謀求壓力式流量控制裝置進一步地小型化，從而進一步地縮小流體通路的內(nèi)容積。

本發(fā)明的檢測壓力控制用控制閥和流孔之間的流體通路的內(nèi)壓的壓力傳感器具有從壓力傳感器的殼體向外側(cè)突出的壓力導(dǎo)入管，并且壓入力導(dǎo)管的前端部以氣密狀安裝于主體，故而，在主體上用于安裝壓力傳感器的空間較小即可，能夠更進一步地縮短壓力控制用控制閥和流孔的距離，還能夠更進一步地縮小流體通路的內(nèi)容積。

本發(fā)明的第四通路部與壓力檢測室的壓力控制用控制閥側(cè)的端部連接，并且第五通路部與壓力檢測室的開關(guān)閥側(cè)的端部連接，故而，能夠縮短第四通路部和第五通路部的長度，其結(jié)果是，能夠縮小壓力控制用控制閥和設(shè)置在開關(guān)閥的上游側(cè)的流孔之間的流體通路的內(nèi)容積。

本發(fā)明的流體通路的第一通路部、第二通路部和第三通路部的截面形狀、或者流體通路的水平通路部和垂直通路部的截面形狀、或者第通路部和第五通路部的截面形狀分別設(shè)為圓形，并且其內(nèi)徑分別設(shè)為0.5mm～1.0mm，故而，能夠進一步地縮小流體通路的內(nèi)容積。

本發(fā)明為在主體的同一面形成流體入口和流體出口，并且在主體的一方向配置流體入口和流體出口的結(jié)構(gòu)，故而，在將壓力式流量控制裝置集成化時，因為流體入口和流體出口全部面向相同方向，所以容易進行配管。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的截面圖。

圖2是圖1所示的壓力式流量控制裝置的主要部分的擴大截面圖。

圖3是安裝于主體的壓力傳感器的擴大截面圖。

圖4是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的截面圖。

圖5是圖4所示的壓力式流量控制裝置的主要部分的擴大截面圖。

圖6是本發(fā)明的第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的截面圖。

圖7是本發(fā)明的第四實施方式所涉及到的壓力式流量控制裝置的截面圖。

圖8是表示現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的基本構(gòu)成圖。

圖9是表示現(xiàn)有的各種形式的壓力式流量控制裝置的概略構(gòu)成圖。

圖10是表示現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的截面圖。

具體實施方式

以下，基于附圖來詳細地說明本發(fā)明的實施方式。

圖1和圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置，該壓力式流量控制裝置具有：主體4，其設(shè)置有連通流體入口1和流體出口2之間的流體通路3；壓力控制用控制閥5，其以水平姿勢固定于主體4并對流體通路3進行開關(guān)(開閉)；開關(guān)閥(開閉閥)6，其以垂直姿勢固定于主體4并對壓力控制用控制閥5的下游側(cè)的流體通路3進行開關(guān)；流孔7，其設(shè)置于開關(guān)閥6的上游側(cè)的流體通路3；以及壓力傳感器8，其固定于主體4并檢測壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3的內(nèi)壓，其中，上述流體通路3具有：與壓力控制用控制閥5連接的水平姿勢的第一通路部3a、連接第一通路部3a和流孔7的垂直姿勢的第二通路部3b、以及連接第二通路部3b和壓力傳感器8的水平姿勢的第三通路部3c。

上述壓力式流量控制裝置形成為垂直配置型，即，壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6相對于主體4配置為直角，在開關(guān)閥6的下方位置配置有壓力控制用控制閥5的一端部，并且使壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6盡可能地靠近。

另外，在圖1中，9是在印刷配線板上安裝有電子部件的控制盤，10是殼體，11是連接用連接器。

上述主體4包括下述塊體而構(gòu)成：入口側(cè)塊體4a，其形成為橫長的長方體狀；主體塊體4b，其配置在入口側(cè)塊體4a的一端部上面(圖1所示的入口側(cè)塊體4a的右側(cè)端部上面)并且形成為縱長的長方體狀；出口側(cè)塊體4c，其配置在入口側(cè)塊體4a的一端面(圖1所示的入口側(cè)塊體4a的右側(cè)端面)和主體塊體4b的一側(cè)面(圖1所示的主體塊體4b的右側(cè)面)并且形成為縱長的長方體狀，各塊體4a、4b、4c通過利用固定螺栓(省略圖示)連接而一體化。

再者，在入口側(cè)塊體4a的底面形成有流體入口1，同時，在出口側(cè)塊體4c的底面形成有流體出口2，在入口側(cè)塊體4a、主體塊體4b和出口側(cè)塊體4c上形成有連通流體入口1和流體出口2之間的流體通路3。

而且，密封用的墊圈12分別介于入口側(cè)塊體4a和主體塊體4b之間的流體通路3的連接位置、以及主體塊體4b和出口側(cè)塊體4c之間的流體通路3的連接位置。

上述壓力控制用控制閥5是以水平姿勢將其一端部螺紋固定在主體塊體4b的下端部另一側(cè)面(圖1所示的主體塊體4b的下端部左側(cè)面)。

該壓力控制用控制閥5是使用了眾所周知的圓板狀金屬制隔膜閥體13和壓電驅(qū)動元件14等的開關(guān)閥，通過對壓電驅(qū)動元件14通電使壓電驅(qū)動元件14伸長，使圓筒體15克服彈性體16的彈力向著離開主體塊體4b的方向(圖1的左方向)移動，從而閥體按壓件17向著離開主體塊體4b的方向移動，金屬制隔膜閥體13通過自身的彈性力復(fù)原成彎曲形狀而離開閥座18，使得閥開啟。再者，閥的開啟程度是通過改變對壓電驅(qū)動元件14的施加電壓來調(diào)節(jié)的。

與壓力控制用控制閥5的金屬制隔膜閥體13抵接或分離的閥座18形成在主體塊體4b的與金屬制隔膜閥體13的中央部相對的位置上，在該閥座18的中央位置形成有與壓力控制用控制閥5連接的水平姿勢的第一通路部3a。在圖2中，其構(gòu)造如下：通過壓力控制用控制閥5的金屬制隔膜閥體13的外周緣部和閥座18的間隙，使氣體流入，再使氣體從閥座18的中央流出。由此，能夠在封閉金屬制隔膜閥體13的狀態(tài)下減小壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3的內(nèi)容積。

再者，壓力控制用控制閥5以金屬制隔膜閥體13處于開關(guān)閥6的下方位置的方式配置。由此，能夠?qū)⑴c壓力控制用控制閥5連接的水平姿勢的第一通路部3a的長度設(shè)定得較短，能夠縮小第一通路部3a的內(nèi)容積。

上述第一通路部3a為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選盡可能地小的內(nèi)徑，在本實施方式中，將第一通路部3a的內(nèi)徑設(shè)為0.5mm～1.0mm。由于該第一通路部3a其長度短且內(nèi)徑也小，因此能夠縮小其內(nèi)容積。

上述開關(guān)閥6是以垂直姿勢將其下端部螺紋固定于主體塊體4b的上端面。

為了實現(xiàn)壓力式流量控制裝置的小型化和削減流體通路3的內(nèi)容積，該開關(guān)閥6使用將開關(guān)閥6和流孔7一體地組裝固定的構(gòu)造的流孔內(nèi)置型閥。

即，流孔內(nèi)置型閥是使用了眾所周知的閥機構(gòu)和氣壓型閥驅(qū)動部19的開關(guān)閥6，該閥機構(gòu)具有金屬制隔膜閥體23和流孔7等，所述流孔內(nèi)置型閥和現(xiàn)有眾所周知(例如，日本專利特許第3522535號公報和日本專利特許第4137267號公報等)的閥為相同構(gòu)造。

如圖1和圖2所示，上述閥機構(gòu)設(shè)置在形成于主體塊體4b的上端面的凹部20中，并由下述部件等組成：內(nèi)盤21，其插裝于凹部20并形成有流出通道21a；閥座體22，其插裝在內(nèi)盤21的中心部并形成有流入通道22a和閥座22b；流孔7，其設(shè)置在閥座體22的中心部并形成有與閥座體22的流入通道22a連通的孔洞(省略圖示)；圓板狀的金屬制隔膜閥體23，其與閥座體22的閥座22b抵接或分離；閥蓋插件24和閥蓋25，該閥蓋插件24和閥蓋25將金屬制隔膜閥體23的外周緣部夾持在和內(nèi)盤21之間；閥體按壓件26，其按壓金屬制隔膜閥體23；閥桿27，其保持閥體按壓件26；以及彈簧28，其向下方推閥桿27。

另外，流孔7使用現(xiàn)有眾所周知的墊圈型流孔，該墊圈型流孔包括下述部件而組成：凸狀的流孔座7a，其在中心部形成有貫穿狀的通路；凹狀的流孔座7b，其在中心部形成有和上述凸狀的流孔座7a的通路連通的貫穿狀的通路；以及流孔板7c，其以氣密狀插裝在兩流孔座7a、7b之間且在中心部形成有孔洞(省略圖示)。

而且，上述開關(guān)閥6的流孔7和第一通路部3a的下游側(cè)端部通過在主體塊體4b形成的垂直姿勢的第二通路部3b而連接成連通狀。

上述第二通路部3b為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選盡可能小的內(nèi)徑，在本實施方式中，將第二通路部3b的內(nèi)徑設(shè)為0.5mm～1.0mm。再者，第二通路部3b為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選第二通路部3b的長度盡可能地短，并盡可能地靠近第一通路部3a配置開關(guān)閥6。

如圖2和圖3所示，上述壓力傳感器8具有：圓筒狀的殼體30；壓力導(dǎo)入管31，其以向外部突出的狀態(tài)設(shè)置于殼體30的軸心位置且形成壓力導(dǎo)入孔31a；墊圈按壓件32，其通過熔接而固接在壓力導(dǎo)入管31的前端部；受壓室33，其設(shè)置在殼體30內(nèi)且和壓力導(dǎo)入孔31a連通；隔膜34，其設(shè)置在殼體30內(nèi)且隨著受壓室33的壓力的變化而產(chǎn)生位移；以及壓力檢測元件(省略圖示)，其設(shè)置在殼體30內(nèi)、由通過隔膜34的位移將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的感壓元件或應(yīng)變計(strain gauge)組成，上述隔膜34的表面為壓力檢測面(受壓面)，通過將施加于該處的壓力轉(zhuǎn)換成電信號來檢測壓力。

該壓力傳感器8的外徑形成為8mm，與圖10所示的現(xiàn)有的壓力傳感器的外徑(16mm)相比為其一半，故而，設(shè)置空間較小即可。其結(jié)果是，能夠縮短壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6的距離，并且能夠縮短第二通路部3b的長度且能夠減小其內(nèi)容積。

再者，壓力傳感器8具有從壓力檢測器8的殼體30向外部突出的壓力導(dǎo)入管31，將壓力導(dǎo)入管31的前端部以氣密狀安裝于在主體4，故而，縮小了用于將壓力傳感器8安裝于主體4的空間，能夠進一步地縮短壓力控制用控制閥5和流孔7的距離，還能夠進一步地縮小流體通路3的內(nèi)容積。

并且，上述壓力傳感器8中，經(jīng)由墊圈36并通過開口環(huán)37(或未圖示的U字狀圓環(huán))和閥蓋38將壓力導(dǎo)管31的前端部以氣密狀安裝固定在形成于主體塊體4b的另一側(cè)面(圖1所示的主體塊體4b的左側(cè)面)的插裝孔35內(nèi)，壓力導(dǎo)入管31的壓力導(dǎo)入孔31a以連通狀與水平姿勢的第三通路部3c連接，該第三通路部3c形成于主體塊體4b且連接第二通路部3b和壓力傳感器8。

即，壓力傳感器8將開口環(huán)37(或U字狀環(huán))覆蓋在墊圈按壓件32上，同時，將事先以松配合(游嵌)狀態(tài)外嵌于壓力導(dǎo)入管31的閥蓋38覆蓋于上述開口環(huán)37(或U字狀環(huán))，在該狀態(tài)下，將墊圈按壓件32、開口環(huán)37(或U字狀圓環(huán))和閥蓋38插入至事先插裝有墊圈36的主體塊體4b的插裝孔35內(nèi)，當將閥蓋38鎖緊在主體塊體4b并通過開口環(huán)37(或U字狀環(huán))按壓墊圈按壓件32和墊圈36時，通過墊圈按壓件32按壓墊圈36，使得墊圈36的一端面和插裝孔35的底面之間以及墊圈36的另一端面和墊圈按壓件32的前端面之間分別形成為密封部，壓力傳感器8以氣密狀安裝在主體塊體4b的插裝孔內(nèi)。

上述第三通路部3c為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選盡可能小的內(nèi)徑，在本實施方式中，將第三通路部3c的內(nèi)徑設(shè)為0.5mm～1.0mm。再者，第二通路部3b為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選第三通路部3c的長度盡可能短，并盡可能地靠近第二通路部3b配置壓力傳感器8。

圖4和圖5表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置，該壓力式流量控制裝置具有：主體4，其設(shè)置有連通流體入口1和流體出口2之間的流體通路3；壓力控制用控制閥5，其以水平姿勢固定于主體上4并對流體通路3進行開關(guān)；開關(guān)閥6，其以和上述壓力控制用控制閥5相對的狀態(tài)被固定于主體4并對壓力控制用控制閥5的下游側(cè)的流體通路3進行開關(guān)；流孔7，其設(shè)置于開關(guān)閥6的上游側(cè)的流體通路3；以及壓力傳感器8，其固定于主體4上并檢測壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3的內(nèi)壓，上述流體通路3具有：連接壓力控制用控制閥5和流孔7的水平通路部3d；以及連接水平通路部3d和壓力傳感器8的垂直通路部3e。

上述壓力式流量控制裝置形成為相對配置型，即相對于主體4以相對狀配置壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6，并盡可能地使壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6靠近。

上述主體4形成為橫長的塊體狀，在主體4的一側(cè)面(圖4所示的主體4的下面)形成有流體入口1，再者，在主體4的另一側(cè)面(圖4所示的主體4的上面)形成有流體出口2，而且，在主體4形成有連通流體入口1和流體出口2之間的流體通路3。

上述壓力控制用控制閥5以水平姿勢將其一端部螺紋固定在主體4的一端面(圖4所示的主體4的左側(cè)端面)。

該壓力控制用控制閥5是使用眾所周知的圓板狀的金屬制隔膜閥體13和壓電驅(qū)動元件14等的開關(guān)閥，通過對壓電驅(qū)動元件14通電使壓電驅(qū)動元件14伸長，克服彈性體16的彈力，使圓筒體15向著離開主體4的方向(圖4的左方向)移動，由此閥體按壓件17向著離開主體4的方向移動，金屬制隔膜閥體13通過自身的彈力復(fù)原成彎曲形狀而離開閥座18，將閥開啟。再者，閥的開啟程度通過改變對壓電驅(qū)動元件14的施加電壓來進行調(diào)節(jié)。

與壓力控制用控制閥5的金屬制隔膜閥體13抵接或分離的閥座18形成在主體4的和金屬制隔膜閥體13的中央部相對的位置，在該閥座18的中央位置形成有連接壓力控制用控制閥5和流孔7的水平通路部3d。在圖4中，成為下述構(gòu)造：通過壓力控制用控制閥5的金屬制隔膜閥體13的外周緣部和閥座18之間隙，使氣體流入，再使氣體從閥座18的中央流出。由此，能夠在封閉金屬制隔膜閥體13的狀態(tài)下減小壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3的內(nèi)容積。

上述水平通路部3d為了盡可能地減小其內(nèi)容積，優(yōu)選盡可能小的內(nèi)徑，在本實施方式中，將水平通路部3d的內(nèi)徑設(shè)為0.5mm～1.0mm。再者，水平通路部3d為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選水平通路部3d的長度盡可能短，使以相對狀配置的壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6盡可能地靠近配置。

上述開關(guān)閥6以水平姿勢將其一端部螺紋固定在橫長塊體狀的主體4的另一端面(圖4所示的主體4的右側(cè)端面)，與壓力控制用控制閥5以相對狀配置。

為了實現(xiàn)壓力式流量控制裝置的小型化和流體通路3的內(nèi)容積的削減，該開關(guān)閥6使用將開關(guān)閥6和流孔7一體地組裝固定而成的構(gòu)造的流孔內(nèi)置型閥。

即，流孔內(nèi)置型閥是使用了閥機構(gòu)和氣壓型閥驅(qū)動部19的開關(guān)閥6，該閥機構(gòu)具有眾所周知的金屬制隔膜閥體23和流孔7等，上述流孔內(nèi)置型閥和現(xiàn)有眾所周知(例如，日本專利特許第3522535號公報和日本專利特許第4137267號公報等)的閥構(gòu)成為相同構(gòu)造。

如圖4和圖5所示，上述閥機構(gòu)設(shè)置在形成于主體4的另一端面的凹部20，且包括下述部件等而組成：內(nèi)盤21，其插裝于凹部20并形成有流出通道21a；閥座體22，其插裝在內(nèi)盤21的中心部并形成有流入通道22a和閥座22b；流孔7，其設(shè)置在閥座體22的中心部并形成有與閥座體22的流入通道22a連通的孔洞(省略圖示)；圓板狀的金屬制隔膜閥體23，其與閥座體22的閥座22b抵接或分離；閥蓋插件24和閥蓋25，該閥蓋插件24和閥蓋25將金屬制隔膜閥體23的外周緣部夾持在和內(nèi)盤21之間；閥體按壓件26，其按壓金屬制隔膜閥體23；閥桿27，其保持閥體按壓件26；以及彈簧28，其向本體4側(cè)推閥桿27。

另外，流孔7使用現(xiàn)有眾所周知的墊圈型流孔，該墊圈型流孔包括下述部件而組成：凸狀的流孔座7a，其在中心部形成有貫穿狀的通路；凹狀的流孔座7b，其在中心部形成有和上述凸狀的流孔座7a的通路連通的貫穿狀的通路；以及流孔板7c，其以氣密狀插裝在兩流孔座7a、7b之間且在中心部形成有孔洞(省略圖示)。

而且，上述開關(guān)閥6的流孔7和壓力控制用控制閥5通過形成于主體4的上述水平姿勢的水平通路部3d而連接成連通狀。

如圖3所示，上述壓力傳感器8具有：圓筒狀的殼體30；壓力導(dǎo)入管31，其以向外部突出的狀態(tài)設(shè)置在殼體30的軸心位置且形成壓力導(dǎo)入孔31a；墊圈按壓件32，其通過熔接而固接在壓力導(dǎo)入管31的前端部；受壓室33，其設(shè)置在殼體30內(nèi)且和壓力導(dǎo)入孔31a連通；隔膜34，其設(shè)置在殼體30內(nèi)且隨著受壓室33的壓力的變化而產(chǎn)生位移；以及壓力檢測元件(省略圖示)，其設(shè)置在殼體30內(nèi)、由通過隔膜34的位移將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的感壓元件或應(yīng)變計(strain gauge)組成，上述隔膜34的表面為壓力檢測面(受壓面)，通過將施加于該處的壓力轉(zhuǎn)換成電信號來檢測壓力。

該壓力傳感器8的外徑形成為8mm，與圖10所示的現(xiàn)有的壓力傳感器8的外徑(16mm)相比為其一半，故而，設(shè)置空間較小即可。其結(jié)果是，能夠縮短壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6的距離，并且能夠縮短水平通路部3d的長度且能夠減小其內(nèi)容積。

并且，上述壓力傳感器8中，壓力導(dǎo)入管31的前端部經(jīng)由墊圈36并通過開口環(huán)37(或U字狀環(huán))和閥蓋38以氣密狀安裝固定在形成于主體4的另一側(cè)面的插裝孔35內(nèi)，壓力導(dǎo)入管31的壓力導(dǎo)入孔31a以連通狀與垂直通路部3e連接，該垂直通路部3e形成于主體4且連接水平通路部3d和壓力傳感器8。

該壓力傳感器8在主體4上的安裝和圖1所示的第一實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的壓力傳感器8完全相同。

上述垂直通路部3e為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選盡可能小的內(nèi)徑，在本實施方式中，將垂直通路部3e的內(nèi)徑設(shè)為0.5mm～1.0mm。再者，垂直通路部3e為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選垂直通路部3e的長度盡可能短，并盡可能地靠近水平通路部3d配置壓力傳感器8。

圖6表示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置，該壓力式流量控制裝置將分別形成在主體4的同一面(圖6所示的主體4的上面)上分別形成有流體入口1和流體出口2，并將流體入口1及流體出口2配置在主體4的一方向，同時，在主體4的和形成有流體入口1及流體出口2的面相反側(cè)的面(圖6所示的主體4的下面)的中央位置設(shè)置壓力傳感器8。

該第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置，除了在主體4的同一面形成有流體入口1和流體出口2并且在主體4的相反側(cè)的面的中央位置設(shè)置壓力傳感器8以外，構(gòu)成為與圖4及圖5所示的第二實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置相同的構(gòu)造，故而，對于與第二實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置相同的部位、部件，賦予同一參照編號并省略其詳細的說明。

圖7表示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置，該壓力式流量控制裝置具有：主體4，其設(shè)置有連通流體入口1和流體出口2之間的流體通路3；壓力控制用控制閥5，其以水平姿勢固定于主體4并對流體通路3進行開關(guān)；開關(guān)閥6，其以和上述壓力控制用控制閥5相對的狀態(tài)固定于主體4上并對壓力控制用控制閥5的下游側(cè)的流體通路3進行開關(guān)；流孔7，其設(shè)置于開關(guān)閥6的上游側(cè)的流體通路3；以及壓力傳感器8，其固定于主體4上并檢測壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3的內(nèi)壓，上述流體通路3具有：連接壓力控制用控制閥5和壓力傳感器8的壓力檢測面上的壓力檢測室3f的第四通路部3g；以及和第四通路部3g分離且連接壓力檢測室3f和流孔7的第五通路部3h，其中，上述流體通路3以通過壓力檢測室3f的方式構(gòu)成。

該第四實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置，除了在主體4的同一面(圖7所示的主體4的上面)形成有流體入口1和流體出口2并且在主體4的相反側(cè)的面(圖7所示的主體4的下面)的中央位置設(shè)置現(xiàn)有眾所周知的壓力傳感器8以外，構(gòu)成為與圖4及圖5所示的第二實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置相同的構(gòu)造，故而，對于與第二實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置相同的部位、部件，賦予同一參照編號并省略其詳細的說明。

上述壓力傳感器8具有在表面形成有半導(dǎo)體應(yīng)變儀的隔膜，該表面成為壓力檢測面(受壓面)，并且通過將電阻的轉(zhuǎn)換成電信號來檢測壓力，該電阻的變化是通過施加在壓力檢測面上的壓力造成變形而發(fā)生的壓電阻抗效果所產(chǎn)生的。

該壓力傳感器8經(jīng)由環(huán)形墊圈29插入形成于主體4的一側(cè)面(圖7所示的主體4的下面)的插裝孔35內(nèi)，并且通過按壓螺栓(按壓螺釘)39將其固定。這樣，通過將壓力傳感器8插裝至插裝孔35形成壓力檢測室3f，該壓力檢測室3f被插裝孔35的內(nèi)底面和環(huán)形墊圈29和作為壓力傳感器8的受壓面的壓力檢測面所包圍。

另外，壓力檢測室3f的內(nèi)容積期望盡可能地小，但由于構(gòu)成壓力傳感器8的受壓面的隔膜由不銹鋼等形成，當高溫時會膨脹，并向著插裝孔35的內(nèi)底面?zhèn)扰虺銮衣∑?，因此，需要將壓力傳感?的隔膜的熱膨脹設(shè)為壓力檢測室3f能夠容許的程度的深度尺寸。例如，某種壓力傳感器的隔膜在100℃下會隆起0.13mm左右，將壓力檢測室3f的深度尺寸，即，插裝孔35的內(nèi)底面和壓力檢測面(非變形時)的距離設(shè)為：例如，0.13～0.30mm。

再者，環(huán)形墊圈29由不銹鋼等形成并且對其實施鏡面加工、以及在真空爐的固溶化熱處理來高精準度地完工。

上述第四通路部3g形成為L字狀，將其一端部和壓力控制用控制閥5連接，同時，將另一端部和壓力檢測室3f的壓力控制用控制閥5側(cè)的端部連接。

上述第五通路部3h形成為L字狀，將其一端部和壓力檢測室3f的開關(guān)閥6側(cè)的端部連接，同時，將另一端部和流孔7連接。

這樣，第四通路部3g和第五通路部3h與壓力檢測室3f的兩端部連接。由此，將壓力檢測室3f作為流體通路3來進行最大限度利用，能夠減小流體通路3的內(nèi)容積。即，由于壓力檢測室3f的空間容積是不可避免的，因此通過將其作為流體通路3來利用，能夠使流體通路3的內(nèi)容積減小。

上述第四通路部3g及第五通路部3h為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選盡可能小的內(nèi)徑，在本實施方式中，將第四通路部3g及第五通路部3h的內(nèi)徑分別設(shè)為0.5mm～1.0mm。再者，第四通路部3g及第五通路部3h為了盡可能地縮小其內(nèi)容積，優(yōu)選第四通路部3g及第五通路部3h的長度盡可能短，并盡可能地將壓力控制用控制閥5和開關(guān)閥6和壓力傳感器8靠近配置。

下述的表1～表3是對以下方面進行比較的表：圖10所示的現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的容量(內(nèi)容積)、圖1及圖2所示的第一實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的容量(內(nèi)容積)、以及圖4～圖6所示的第二及第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的容量(內(nèi)容積)。

即，表1是表示圖10所示的現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的壓力控制用控制閥40和流孔43之間的流體通路(第一流路50、第二流路51及第三流路52)的容量和壓力傳感器48的壓力檢測面上的壓力檢測室的容量的表，表1的(a)、(b)、(c)是第一流路50、第二流路51、第三流路52的內(nèi)徑分別為1mm、0.7mm，0.5mm的情況下的容量。

再者，表2是表示圖1及圖2所示的第一實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3(第一通路部3a、第二通路部3b及第三通路部3c)的容量和用壓力傳感器8的受壓室33、壓力導(dǎo)入孔31a及墊圈36的內(nèi)周面所包圍的空間的容量的表，表2的(a)、(b)、(c)是第一通路部3a、第二通路部3b及第三通路部3c的內(nèi)徑分別為1mm、0.7mm，0.5mm的情況下的容量。

而且，表3是表示圖4～圖6所示的第二及第三實施方式所涉及到的壓力式流量控制裝置的壓力控制用控制閥5和流孔7之間的流體通路3(水平通路部3d及垂直通路部3e)的容量和用壓力傳感器8的受壓室33、壓力導(dǎo)入孔31a及墊圈36的內(nèi)周面所包圍的空間的容量的表，表3的(a)、(b)、(c)是水平通路部3d、垂直通路部3e的內(nèi)徑分別為1mm、0.7mm，0.5mm的情況下的容量。

表1

表2

表3

下述表4是分別表示將現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的容量(第一流路50、第二流路51、第三流路52及壓力傳感器48的壓力檢測室)設(shè)為100％的情況下，第一實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的容量(用第一通路部3a、第二通路部3b、第三通路部3c、壓力傳感器8的受壓室33、壓力導(dǎo)入孔31a及墊圈36的內(nèi)周面包圍的空間)、和第二及第三的實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置的容量(用水平通路部3d、垂直通路部3e、壓力傳感器8的受壓室33、壓力導(dǎo)入孔31a及墊圈36的內(nèi)周面包圍的空間)。

表4

由表1～表4可明確得知，第一～第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置和現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置相比，能夠大幅地削減容量。特別是在第二及第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置中，和現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置相比，能夠?qū)⑷萘吭O(shè)為大約1/2至1/3左右。

因此，第一～第三實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置與現(xiàn)有的相比，能夠縮小壓力控制用控制閥5和設(shè)置在開關(guān)閥6的上游側(cè)的流孔7之間的流體通路3的內(nèi)容積，其結(jié)果是，能夠提高降落特性。

另外，第四實施方式所涉及的壓力式流量控制裝置與現(xiàn)有的相比，也能夠縮小壓力控制用控制閥5和設(shè)置在開關(guān)閥6的上游側(cè)的流孔7之間的流體通路3的內(nèi)容積，其結(jié)果是，能夠提高降落特性。

產(chǎn)業(yè)的可利用性

本發(fā)明不僅適用于半導(dǎo)體制造裝置用的氣體供給設(shè)備或氣體供給裝置，也可適用于化學(xué)產(chǎn)業(yè)或食品產(chǎn)業(yè)、藥品產(chǎn)業(yè)等的所有的氣體供給設(shè)備的流量控制裝置。