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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-04
(45)【発行日】2022-07-12
(54)【発明の名称】流量制御装置
(51)【国際特許分類】
G05D 7/06 20060101AFI20220705BHJP
【ＦＩ】
G05D7/06 Z
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020509843
(86)(22)【出願日】2019-03-12
(86)【国際出願番号】 JP2019009912
(87)【国際公開番号】W WO2019188240
(87)【国際公開日】2019-10-03
【審査請求日】2021-12-10
(31)【優先権主張番号】P 2018057847
(32)【優先日】2018-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005083
【氏名又は名称】日立金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000213
【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 守
【審査官】大古 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開平９－３３０１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－３２６３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２３７９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－６５０７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０７０４６４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ ７／００ － ７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスの流入口及び流出口が表面に設けられ且つ前記流入口と前記流出口とを連通する流路が内部に設けられたベースと、前記流路に流れる前記ガスの流量を測定する流量センサと、
同一の仕様を有し且つ前記流路に流れる前記ガスの流量を制御する少なくとも２つの流量制御弁と、
を備える流量制御装置であって、
前記流路は、
前記流入口と連通する空間である流入路と、
前記流入路と連通し且つ前記ガスの流れを分岐させる空間である分岐部と、
前記分岐部と並列に連通する少なくとも２つの空間である支流路と、
前記支流路と連通し且つ前記ガスの流れを合流させる空間である合流部と、
前記合流部と前記流出口とを連通する空間である流出路と、
を備え、
前記流量センサは、前記流路に流れる前記ガスの総流量を検出するように構成されており、
少なくとも１つの前記流量制御弁が、前記支流路の各々に介装されている、
流量制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載された流量制御装置であって、前記流量制御弁は、
弁体と、
筒状部材によって構成され且つ前記弁体が着座する環状の形状を有する平面である着座面が前記筒状部材の前記弁体側の端面に形成された弁座と、
前記筒状部材の外側に位置する空間である一次側流路と、
前記筒状部材の内側に位置する空間である二次側流路と、
を備える、
流量制御装置。
【請求項3】
請求項１に記載された流量制御装置であって、前記流量制御弁は、
弁体と、
第１の筒状部材によって構成され且つ前記弁体が着座する環状の形状を有する平面である第１の着座面が前記第１の筒状部材の前記弁体側の端面に形成された第１の弁座と、
前記第１の筒状部材を外側から取り囲むように配設された第２の筒状部材によって構成され且つ前記弁体が着座する環状の形状を有する平面である第２の着座面が前記第２の筒状部材の前記弁体側の端面に形成された第２の弁座と、
前記第１の筒状部材と前記第２の筒状部材との間に位置する空間である一次側流路と、
前記第１の筒状部材の内側に位置する空間である第１の二次側流路と、
前記第２の筒状部材の外側に位置する空間である第２の二次側流路と、
を備える、
流量制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載された流量制御装置であって、前記第２の二次側流路と直接的に連通する少なくとも２つの流出経路を備え、
前記第２の二次側流路から前記流出経路を経由して前記支流路へと前記ガスが流出するように構成されている、
流量制御装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された流量制御装置であって、前記流量制御弁が備える弁体は、ダイアフラムである、
流量制御装置。
【請求項6】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載された流量制御装置であって、前記流路の少なくとも一部を加熱するように構成された加熱装置を更に備える、
流量制御装置。
【請求項7】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載された流量制御装置であって、少なくとも２つの前記流量制御弁のうち少なくとも２つの前記流量制御弁は、１つの共通の駆動機構によって駆動されて弁開度が変更されるように構成されている、
流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流量制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
流量制御装置は、流量センサ及び流量制御弁を備え、流量センサによって測定されるガスの流量が目標値と一致するように流量制御弁の開度を調節する装置である。流量制御装置は、成膜材料としてのガスを半導体製造装置に定量供給することを目的として広く用いられている。半導体の製造に用いられるガスの中には腐食性を有するものがある。このため、流量制御装置においては、ガスの流路と弁の駆動機構とが金属製の隔膜（即ち、ダイアフラム）によって気密に分離されたダイアフラム弁が流量制御弁として用いられることが一般的である。
【0003】
流量制御装置において使用されるダイアフラム弁のダイアフラムは、典型的には、ステンレス鋼等の耐腐食性金属によって構成された円形状の薄板である。ダイアフラム弁の開閉動作は、弁の一次側流路と二次側流路とを隔てる弁座の着座面に、ダイアフラムの表面を接触させたり乖離させたりすることによって行われる。ダイアフラムの変位は、ダイアフラムを挟んでガスの流路とは反対側に設けられた押圧部材によって行われる。
【0004】
ダイアフラム弁の最大流量は、弁の一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ１及び弁座の着座面とダイアフラムの表面との間に形成されるギャップの断面積Ｓに依存する。典型的には、弁座は円筒状の形状を有し、そのダイアフラム側の環状の端面が着座面となる。従って、圧力差ΔＰ１が一定の場合、最大流量を増やすためには、弁座の着座面の周長ｌを長くするか、或いは弁座の着座面とダイアフラムの表面との距離ｄを拡げるか、の何れかの手段によって、ギャップの断面積Ｓ（＝ｌ×ｄ）を増やすことが有効である。後者の手段における距離ｄの最大値は、ダイアフラムの押圧部材の可動域の大きさによって定まる。押圧部材を駆動する駆動装置が圧電素子である場合、押圧部材の可動域はたかだか５０μｍであり、距離ｄを拡げることは困難である。
【0005】
一方、前者の手段を採用して最大流量を増大させた流量制御弁としては、例えば、特許文献１に、ダイアフラムの平坦部の周縁の近傍にまで拡大された弁座の着座面を有する流量制御弁が記載されている。この構成によれば、一定の大きさの平坦部を有するダイアフラムに対して単一の着座面を有する弁座としては着座面の周長ｌが最も長くなる。また、特許文献２には、弁座部材の弁座面又は弁体部材の着座面の一方又は他方に複数の流入口が形成され、弁座面又は着座面の一方又は他方に複数の流出口が形成されており、それら流入口及び流出口が、着座状態において重ならないように形成された流量制御弁が記載されている。この構成によれば、単一の着座面を有する弁座に比べて、着座面の周長ｌの合計を長くすることができる。
【0006】
ところで、近年、半導体製造技術の進歩に伴って成膜材料としてのガスの種類も増えており、従来使われることの無かった特殊なガスが用いられるようになってきている。例えば、特許文献３には、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に用いられる成膜材料として、例えば有機金属化合物及び／又は金属ハロゲン化物等の前駆体を含むガスが記載されている。これらの前駆体を最初に基板上に化学吸着させて単層を形成し、その後に他のガスと反応させることによって、金属又は金属酸化物等の原子層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平１１－６５６７０号公報
【文献】特開２０１０－２３０１５９号公報
【文献】国際公開第２００６／１０１８５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述した有機金属化合物及び金属ハロゲン化物等の前駆体は、一般に分子量が大きく、常温常圧において液体（又は固体）である。また、加熱によって気化させても、平衡蒸気圧が低いために、冷却又は圧力上昇によって容易に液化（又は固化）する。従って、これらのガスの液化（又は固化）を防ぎながら流量を制御して半導体製造装置に供給するためには、温度Ｔを高温に維持すると共に、一次側圧力Ｐ１及び二次側圧力Ｐ２が温度Ｔにおける平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）を超えない状態を維持しつつ流量制御を行う必要がある。このことは、（平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）が低いため）一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ１を大きくすることができないことを意味する。従って、平衡蒸気圧の低いガスの流量制御において所期の流量を達成するためには、流量制御装置が備える流量制御弁のギャップの断面積Ｓを増やす必要がある。
【0009】
特許文献１に記載された、ダイアフラムの平坦部の周縁の近傍にまで拡大された弁座の着座面を有する流量制御弁においては、一定の大きさの平坦部を有するダイアフラムに対して単一の着座面を有する弁座としては、着座面の周長ｌ及びギャップの断面積Ｓが最大である。しかしながら、ダイアフラムの押圧部材が設けられている側の圧力Ｐ０とその反対側の二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ２が大きいとき、ダイアフラムは二次側流路に向かって変形する（二次側流路側が凸になるようにダイアフラムが撓む）場合がある。
【0010】
ダイアフラムの外周部は他の部材に固定されているので、ダイアフラムの中央に比べると、着座面に対応する位置における変形は小さい。それでも、圧力差ΔＰ２が十分に小さいときと比べて、ダイアフラムと弁座の着座面とのギャップの距離ｄは小さくなる。このようなダイアフラムの変形の結果、ギャップの断面積Ｓが小さくなり、ガスの流量が低下する。また、二次側流路の形状が複雑であるため、流体抵抗が大きく、容量係数（Ｃｖ値）が小さくなる。このため、ギャップの断面積Ｓは大きいにも拘わらず流量を大きくすることができない。
【0011】
更に、特許文献２に記載された流量制御弁は、弁座部材の弁座面又は弁体部材の着座面の一方又は他方に形成された複数の流入口及び複数の流出口の各々に連通するように分岐した一次側流路及び二次側流路が形成されている。このため、ギャップの断面積が大きいにも拘わらず、流体抵抗が大きい。一方、上述したように平衡蒸気圧が低いガスは圧力の上昇により容易に液化するため、一次側圧力と二次側圧力との圧力差を大きくすることができない。従って、このようなガスの流量制御に当該流量制御弁を使用する場合、流量を大きくすることが困難である。加えて、弁座面又は着座面に複数の流入口及び流出口が形成されているため、閉弁時に全てのギャップを完全に閉じることは困難であり、ガスが漏れる虞がある。
【0012】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、例えば平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）が低いガスを使用する場合等、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ１を大きくすることができない場合においても、ガスの最大流量を従来よりも大きくすることができる流量制御装置を提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明に係る流量制御装置（以降、「本発明装置」と称呼される場合がある。）は、ガスの流入口及び流出口が表面に設けられ且つ流入口と流出口とを連通する流路が内部に設けられたベースと、流路に流れるガスの流量を測定する流量センサと、流路に流れるガスの流量を制御する少なくとも２つの流量制御弁とを備える流量制御装置である。
【0014】
本発明装置においては、流路が、流入口と連通する空間である流入路と、流入路と連通し且つガスの流れを分岐させる空間である分岐部と、分岐部と並列に連通する少なくとも２つの空間である支流路と、支流路と連通し且つガスの流れを合流させる空間である合流部と、合流部と流出口とを連通する空間である流出路と、を備える。また、流量センサは流路に流れるガスの総流量を検出するように構成されている。更に、少なくとも１つの流量制御弁が支流路の各々に介装されている。
【0015】
本発明の１つの好ましい態様において、流量制御弁は、弁体と、筒状部材によって構成され且つ弁体が着座する環状の形状を有する平面である着座面が筒状部材の弁体側の端面に形成された弁座と、筒状部材の外側に位置する空間である一次側流路と、筒状部材の内側に位置する空間である二次側流路とを備える。また、本発明のもう１つの好ましい態様において、流量制御弁は、一次側流路の外側に位置する空間である第２の二次側流路を備える。これらの構成によれば、流量制御弁の二次側流路における流体抵抗を小さくすることができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明装置によれば、複数の流量制御弁を同時に使用してガスの流量を制御することができるので、流量制御弁の数に応じてギャップの断面積Ｓを大きくすることができる。その結果、例えば平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）が低いガスを使用する場合等、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ１を大きくすることができない場合においても、ガスの最大流量を従来よりも大きくすることができる。従って、本発明装置を用いて、平衡蒸気圧の低いガスを大流量にて半導体製造装置等に安定的に供給することができる。
蒸気圧の低いガスを大流量にて半導体製造装置等に安定的に供給することができる。
蒸気圧の低いガスを大流量にて半導体製造装置等に安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１実施形態に係る流量制御装置（第１装置）の構成の一例を示す模式的なブロック図である。
【図2】本発明の第２実施形態に係る流量制御装置（第２装置）が備える流量制御弁の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【図3】本発明の第３実施形態に係る流量制御装置（第３装置）が備える流量制御弁の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【図4】本発明の第４実施形態に係る流量制御装置（第４装置）が備える流路の構成の一例を示す模式的な斜視図である。
【図5】本発明の第７実施形態に係る流量制御装置（第７装置）の構成の一例を示す模式的なブロック図である。
【図6】第７装置の構成の一例を示す模式的な右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明を実施するための形態につき、図を参照しながら以下に詳細に説明する。尚、ここに記載された実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明を実施するための形態はここに記載された形態に限定されない。
【0019】
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係る流量制御装置（以降、「第１装置」と称呼される場合がある。）の構成の一例を示す模式的なブロック図である。第１装置１ａは、流路２と、流路２に流れるガスの流量を測定する流量センサ３と、流路２に流れるガスの流量を制御する２つの流量制御弁４と、を備える。尚、図１は、第１装置１ａを構成する各要素の相対的な位置関係を例示する模式図であり、第１装置１ａにおける各要素の実際の配置を示すものではない。
図１は、本発明の第１実施形態に係る流量制御装置（以降、「第１装置」と称呼される場合がある。）の構成の一例を示す模式的なブロック図である。第１装置１ａは、流路２と、流路２に流れるガスの流量を測定する流量センサ３と、流路２に流れるガスの流量を制御する２つの流量制御弁４と、を備える。尚、図１は、第１装置１ａを構成する各要素の相対的な位置関係を例示する模式図であり、第１装置１ａにおける各要素の実際の配置を示すものではない。
【0020】
流路２は、図示しないベースの内部に設けられており、当該ベースの表面に設けられたガスの流入口と流出口とを連通する。第１装置１ａが備えるベースの内部においてガスと接する壁面によって画定され且つその内部にガスが流れる空間は何れも流路２に該当する。流路２は、例えば第１装置１ａが備えるベースの本体に穿たれた孔であってもよい。また、流路２は、例えば第１装置１ａの構成部材のガスと接する面によって構成された空間であってもよい。好ましくは、第１装置１ａにおいて流路２を構成する面は、ガスと接したときにガスと反応しない材料によって構成されている。より好ましくは、例えばステンレス鋼等、耐腐食性を有する金属によって構成されている。流体抵抗をより小さくしてガスの流れを妨げないようにする観点からは、流路２は、全体として、断面積ができるだけ大きくなり且つ屈曲部ができるだけ少ないように構成されていることが好ましい。
【0021】
流量センサ３は、流路２を流れるガスの流量を検出することが可能である限り、特に限定されない。このような流量センサ３の具体例としては、例えば、熱式流量センサ、圧力式流量センサ及び差圧式流量センサ等を挙げることができる。これらの流量センサの構成及び作動については、当該技術分野において公知であるので、ここでの説明は省略する。
【0022】
流量制御弁４は、流路２を流れるガスの流量を制御する。第１装置１ａが備える流量制御弁４は、弁座と弁体とそれらの駆動装置とを備え、流路２を流れるガスの流量を制御することが可能である限り、如何なる構成を有する流量制御弁であってもよい。具体的には、例えば、ダイアフラム弁、ベローズ弁、ボールバルブ及びニードルバルブ等、公知の構成を有する弁を流量制御弁４として使用することができる。好ましくは、流量制御弁４はダイアフラム弁である。この場合、当然のことながら、流量制御弁４を構成する弁体はダイアフラムである。
【0023】
また、弁体及び／又は弁座の駆動装置としては、例えば、電圧信号によって駆動される圧電素子、電流信号によって駆動されるソレノイドコイル、及び回転機とギア又はカムとの組み合わせ等の公知の駆動装置を使用することができる。また、駆動装置は、弁体及び／又は弁座に直接的に接触して弁体及び／又は弁座を駆動してもよく、或いは例えばロッカーアーム及び押圧部材等の別の部材を介して弁体及び／又は弁座に間接的に接触して弁体及び／又は弁座を駆動してもよい。
【0024】
第１装置１ａは、流路２に流れるガスの流量を制御する少なくとも２つの流量制御弁４を備える。流量制御弁４の数は２つ以上であればよく、３つ又は４つ以上であってもよい。第１装置１ａが備える複数の流量制御弁４は、それら全てが同一の仕様を有する流量制御弁であってもよく、或いは互いに異なる仕様を有する複数の流量制御弁の組み合わせであってもよい。流量制御弁４が設けられる支流路２ｃの構成（例えば、支流路２ｃの形状及び流路２における位置等）が同一である場合は、全ての流量制御弁４が同一の仕様を有する方がガスの流量の制御をより安定的に行うことができるので好ましい。
【0025】
流路２は、流入口２ｐと連通する空間である流入路２ｑと、流入路２ｑと連通し且つガスの流れを分岐させる空間である分岐部２ａと、分岐部２ａと並列に連通する少なくとも２つの空間である支流路２ｃと、支流路２ｃと連通し且つガスの流れを合流させる空間である合流部２ｂと、合流部２ｂと流出口２ｒとを連通する空間である流出路２ｓと、を備える。即ち、第１装置１ａにおいて、流路２を流れるガスは、分岐部２ａにおいて少なくとも２つの支流路２ｃに分かれ、その後、合流部２ｂにおいて合流する。第１装置１ａにおける支流路２ｃの数は２つ以上であればよく、３つ又は４つ以上であってもよい。支流路２ｃの数が３つ以上である場合、全ての支流路２ｃが単一の分岐部２ａにおいて分岐していてもよく、或いは、第１の分岐部２ａにおいて分岐した支流路２ｃの一部又は全部が、第２の分岐部２ａにおいて更に多くの支流路２ｃに分岐していてもよい。同様に、合流部２ｂの数もまた、単一であっても、或いは、複数であってもよい。
【0026】
流量センサ３の出力は、第１装置１ａにおけるガスの流量の制御に使用される。このため、流量センサ３は、流路２に流れるガスの総流量を検出するように構成されている。換言すれば、流量センサ３は、分岐部２ａと合流部２ｂとの間において分岐された個々の支流路２ｃに流れるガスの流量ではなく、全ての支流路２ｃを流れるガスの流量の合計を検出するように構成されている。具体的には、例えば、流路２のうち、流入路２ｑ又は流出路２ｓの何れか一方に１台の流量センサ３を設けることにより、分岐される前のガスの流量又は合流された後のガスの流量を測定することができる。また、全ての支流路２ｃの各々に流量センサ３を設け、それら複数の流量センサ３によって測定された支流路２ｃに流れるガスの流量を合計することによっても、流路２に流れるガスの総流量を検出することができる。或いは、ある支流路２ｃに分岐されるガスの流量と他の支流路２ｃに分岐されるガスの流量との比率が判っている場合は、一部の支流路２ｃに流れるガスの流量に基づいて流路２に流れるガスの総流量を算出することができる。
【0027】
更に、少なくとも１つの流量制御弁４が支流路２ｃの各々に介装されている。具体的には、各々の支流路２ｃにおいて、流量制御弁４の一次側流路が支流路２ｃの上流側の部分と連通し、流量制御弁４の二次側流路が支流路２ｃの下流側の部分と連通するように、少なくとも１つの流量制御弁４が介装されている。このように全ての支流路２ｃが少なくとも１つの流量制御弁４を備えることにより、第１装置１ａは、ガスを流したり、ガスの流れを止めたり、又はガスの流量を制御したりすることができる。第１装置１ａにおいては、支流路２ｃに分岐させたガスの流量を、支流路２ｃ毎に設けられた流量制御弁４を用いて制御することができる。
【0028】
このため、例えば前述した特許文献２に記載された流量制御弁のように弁座部材の弁座面又は弁体部材の着座面の一方又は他方に形成された複数の流入口及び複数の流出口の各々に連通するように分岐した一次側流路及び二次側流路が形成された複雑な構造を要すること無く、複数の流量制御弁４のギャップの断面積Ｓの合計を必要に応じて増大させることができる。第１装置１ａにおいては、支流路２ｃの数が増やすほど、流量制御弁４の数が増え、流量制御弁４のギャップの断面積Ｓの合計を大きくすることができる。これにより、例えば平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）が低いガスを使用する場合等、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ１を大きくすることができない場合においても、ガスの最大流量を従来よりも大きくすることができる。
【0029】
尚、上述したような第１装置１ａが備える流量制御弁４の開閉動作及び弁開度の調節（増減）によるガスの流量制御は、図示しない制御部によって実行される。このような制御部としての機能は、例えば、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって実現することができる。ＥＣＵは、マイクロコンピュータを主要部として備え、流量センサ３からの検出信号を受信するための入力ポート及び図示しない駆動装置への制御信号を送信するための出力ポート等を備える。これにより、制御部は、流量センサ３から出力される検出信号に基づいて計測されるガスの流量が目標値として設定される設定流量と一致するように、駆動装置に制御信号を出力して流量制御弁４の弁開度を制御することができる。
【0030】
また、詳しくは後述するように、第１装置１ａは、流路２の少なくとも一部を加熱するように構成された加熱装置（図示せず）を更に備えていてもよい。これによれば、前述した有機金属化合物及び金属ハロゲン化物等の前駆体のように平衡蒸気圧が低く冷却又は圧力上昇によって容易に液化（又は固化）する物質のガスの流量を第１装置１ａによって制御しようとする場合等においても、当該ガスの液化（又は固化）を防止して、その流量制御を安定的に行うことができる。
【0031】
《第２実施形態》
一般に、流量制御弁においては、弁体が弁座へと着座する面（着座面）よりも上流側の空間である一次側流路におけるガスの圧力（一次側圧力Ｐ１）よりも、着座面よりも下流側の空間である二次側流路におけるガスの圧力（二次側圧力Ｐ２）の方が低い。従って、流体抵抗を小さく（容量係数（Ｃｖ値）を大きく）してガスの最大流量を大きくするためには、二次側流路の断面積をできる限り大きくし、屈曲部の数をできる限り少なくすることが好ましい。
一般に、流量制御弁においては、弁体が弁座へと着座する面（着座面）よりも上流側の空間である一次側流路におけるガスの圧力（一次側圧力Ｐ１）よりも、着座面よりも下流側の空間である二次側流路におけるガスの圧力（二次側圧力Ｐ２）の方が低い。従って、流体抵抗を小さく（容量係数（Ｃｖ値）を大きく）してガスの最大流量を大きくするためには、二次側流路の断面積をできる限り大きくし、屈曲部の数をできる限り少なくすることが好ましい。
【0032】
そこで、本発明の第２実施形態に係る流量制御装置（以降、「第２装置」と称呼される場合がある。）が備える流量制御弁は、二次側流路の断面積をできる限り大きくし、屈曲部の数をできる限り少なくすることができるように構成されている。
【0033】
具体的には、第２装置は、上述した第１装置を始めとする本発明の種々の実施形態に係る流量制御装置であって、流量制御弁は、弁体と、筒状部材によって構成され且つ上記弁体が着座する環状の形状を有する平面である着座面が上記筒状部材の上記弁体側の端面に形成された弁座と、上記筒状部材の外側に位置する空間である一次側流路と、上記筒状部材の内側に位置する空間である二次側流路と、を備える、流量制御装置である。
【0034】
図２は、第２装置が備える流量制御弁の構成の一例を示す模式的な断面図である。ハッチングが施された部分は、流量制御弁４を構成する部材の断面を表す。但し、弁体４ａの断面だけは太い線によって表されている。線及びハッチングの無い部分は、ガスの流路又は部材間の間隙を表す。矢印は、ガスの流れる方向を表す。
【0035】
図２に例示した流量制御弁４は、円形のダイアフラムによって構成された弁体４ａと、弁座４ｂと、一次側流路４ｃと、二次側流路４ｄと、を備える。弁座４ｂは、筒状部材によって構成され且つ弁体４ａが着座する環状の形状を有する平面である着座面が上記筒状部材の弁体４ａ側の端面に形成された弁座である。一次側流路４ｃは、弁座４ｂの外側に位置する空間である。一次側流路４ｃの一部は、弁座４ｂの外側の表面によって構成されていてもよい。二次側流路４ｄは、弁座４ｂの内側に位置する空間である。二次側流路４ｄの一部は、弁座４ｂの内側の表面によって構成されていてもよい。
【0036】
図２に例示した流量制御弁４においては、押圧部材４ｆを介して、図示しない駆動装置によって弁体４ａが間接的に駆動されることにより、弁開度が調節（増減）される。このように図２に例示した流量制御弁４は、弁体４ａがダイアフラムによって構成されたダイアフラム弁であるが、第１装置及び第２装置を含む本発明に係る流量制御装置（本発明装置）が備える流量制御弁４は、図２に例示したダイアフラム弁に限定されない。
【0037】
上述したように、一般的には、流量制御弁４のギャップよりも下流側に位置する二次側流路４ｄを流れるガスの圧力Ｐ２は、ギャップよりも上流側に位置する一次側流路４ｃを流れるガスの圧力Ｐ１に比べて低くなる。従って、流体抵抗を小さく（容量係数（Ｃｖ値）を大きく）してガスの最大流量を大きくするためには、二次側流路４ｄの断面積をできる限り大きくし、屈曲部の数をできる限り少なくすることが好ましい。一方、一次側流路４ｃの形状は、二次側流路４ｄに比べて、ある程度は、断面積が小さかったり、屈曲部の数が多かったりしてもよい。換言すれば、一次側流路４ｃは、二次側流路４ｄに比べて、やや複雑な形状を有していても、ガスの最大流量の低下に繋がり難い。
【0038】
ところが、筒状部材によって構成され且つ着座面が筒状部材の弁体側の端面に形成された弁座を備える従来技術に係る流量制御弁においては、弁座の内側に位置する比較的単純な形状を有する空間によって一次側流路を構成され、弁座の外側に位置する一次側流路よりも複雑な形状を有する空間によって二次側流路が構成されていることが一般的である。その結果、このような構成を有する従来技術に係る流量制御弁においては、流体抵抗を小さく（容量係数（Ｃｖ値）を大きく）してガスの最大流量を大きくすることが困難であった。
【0039】
一方、第２装置においては、上述したように、弁座４ｂの外側に位置する比較的複雑な形状を有する空間によって一次側流路４ｃが構成され、弁座４ｂの内側に位置する一次側流路４ｃよりも単純な形状を有する空間によって二次側流路４ｄが構成されている。即ち、第２装置に流れるガスは、弁座４ｂの外側に位置する空間である一次側流路４ｃを通って流量制御弁４に流入し、弁体４ａと弁座４ｂとの間に形成されるギャップを外側から内側へと通過した後、弁座４ｂの内側に位置する空間である二次側流路４ｄに流出する。このようなガスが流れる方向は、上述した従来技術に係る流量制御弁においてガスが流れる方向とは逆になっている。結果として、第２装置によれば、流体抵抗を小さく（容量係数（Ｃｖ値）を大きく）してガスの最大流量を大きくすることができる。
【0040】
《第３実施形態》
前述したように、流量制御弁においてガスの最大流量を増やすためには、弁座の着座面と弁体の表面との間に形成されるギャップの断面積Ｓを増やすことが有効である。上述した第２装置が備える流量制御弁４においては、弁体４ａと弁座４ｂとの間に形成されるギャップを介して、弁座４ｂの外側に位置する一次側流路４ｃから弁座４ｂの内側に位置する二次側流路４ｄへとガスが流れる。一次側流路４ｃの内側に位置する二次側流路４ｄに加えて第２の二次側流路を更に設けて、一次側流路４ｃと二次側流路４ｄとを連通するギャップを形成し得る着座面に加えて、一次側流路４ｃと第２の二次側流路とを連通するギャップを形成し得る着座面を更に設ければ、流量制御弁全体としてのギャップの断面積Ｓを増やし、ガスの最大流量を増やすことができる。
前述したように、流量制御弁においてガスの最大流量を増やすためには、弁座の着座面と弁体の表面との間に形成されるギャップの断面積Ｓを増やすことが有効である。上述した第２装置が備える流量制御弁４においては、弁体４ａと弁座４ｂとの間に形成されるギャップを介して、弁座４ｂの外側に位置する一次側流路４ｃから弁座４ｂの内側に位置する二次側流路４ｄへとガスが流れる。一次側流路４ｃの内側に位置する二次側流路４ｄに加えて第２の二次側流路を更に設けて、一次側流路４ｃと二次側流路４ｄとを連通するギャップを形成し得る着座面に加えて、一次側流路４ｃと第２の二次側流路とを連通するギャップを形成し得る着座面を更に設ければ、流量制御弁全体としてのギャップの断面積Ｓを増やし、ガスの最大流量を増やすことができる。
【0041】
そこで、本発明の第３実施形態に係る流量制御装置（以降、「第３装置」と称呼される場合がある。）が備える流量制御弁においては、一次側流路４ｃの内側に位置する二次側流路４ｄに加えて、一次側流路４ｃの外側に第２の二次側流路が設けられている。更に、第３装置が備える流量制御弁においては、一次側流路４ｃと二次側流路４ｄとを連通するギャップを形成し得る着座面に加えて、一次側流路４ｃと第２の二次側流路とを連通するギャップを形成し得る着座面が更に形成されている。
【0042】
具体的には、第３装置は、上述した第１装置を始めとする本発明の種々の実施形態に係る流量制御装置であって、流量制御弁は、弁体と、第１の筒状部材によって構成され且つ上記弁体が着座する環状の形状を有する平面である第１の着座面が第１の筒状部材の上記弁体側の端面に形成された第１の弁座と、第１の筒状部材を外側から取り囲むように配設された第２の筒状部材によって構成され且つ上記弁体が着座する環状の形状を有する平面である第２の着座面が第２の筒状部材の上記弁体側の端面に形成された第２の弁座と、第１の筒状部材と第２の筒状部材との間に位置する空間である一次側流路と、第１の筒状部材の内側に位置する空間である第１の二次側流路と、第２の筒状部材の外側に位置する空間である第２の二次側流路と、を備える、流量制御装置である。
【0043】
図３は、第３装置が備える流量制御弁の構成の一例を示す模式的な断面図である。ハッチングが施された部分は、流量制御弁４を構成する部材の断面を表す。但し、弁体４ａの断面だけは太い線によって表されている。線及びハッチングの無い部分は、ガスの流路又は部材間の間隙を表す。矢印は、ガスの流れる方向を表す。
【0044】
図３に例示した流量制御弁４は、円形のダイアフラムによって構成された弁体４ａと、第１の弁座４ｂ１と、第２の弁座４ｂ２と、一次側流路４ｃと、第１の二次側流路４ｄ１と、第２の二次側流路４ｄ２と、を備える。第１の弁座４ｂ１は、第１の筒状部材によって構成され且つ弁体４ａが着座する環状の形状を有する平面である第１の着座面が第１の筒状部材の弁体４ａ側の端面に形成された弁座である。第２の弁座４ｂ２は、第１の筒状部材を外側から取り囲むように配設された第２の筒状部材によって構成され且つ弁体４ａが着座する環状の形状を有する平面である第２の着座面が第２の筒状部材の弁体４ａ側の端面に形成された弁座である。
【0045】
一次側流路４ｃは、第１の筒状部材と第２の筒状部材との間に位置する空間である。一次側流路４ｃの一部は、第１の弁座４ｂ１の外側の表面及び第２の弁座４ｂ２の内側の表面によって構成されていてもよい。第１の二次側流路４ｄ１は、第１の筒状部材の内側に位置する空間である。第１の二次側流路４ｄ１の一部は、第１の弁座４ｂ１の内側の表面によって構成されていてもよい。第２の二次側流路４ｄ２は、第２の筒状部材の外側に位置する空間である。第２の二次側流路４ｄ２の一部は、第２の弁座４ｂ２の外側の表面によって構成されていてもよい。
【0046】
図３に例示した第３装置が備える流量制御弁４においてもまた、図２に例示した流量制御弁４と同様に、押圧部材４ｆを介して、図示しない駆動装置によって弁体４ａが間接的に駆動されることにより、弁開度が調節（増減）される。このように図３に例示した流量制御弁４は、弁体４ａがダイアフラムによって構成されたダイアフラム弁であるが、第１装置乃至第３装置を含む本発明装置が備える流量制御弁４は、図２及び図３に例示したダイアフラム弁に限定されない。
【0047】
第３装置においては、上述したように、一次側流路４ｃの内側及び外側に第１の二次側流路４ｄ１及び第２の二次側流路４ｄ２がそれぞれ設けられている。即ち、第３装置に流れるガスは、第１の弁座４ｂ１と第２の弁座４ｂ２との間に位置する空間である一次側流路４ｃを通って流量制御弁４に流入し、第１の弁座４ｂ１と弁体４ａとの間に形成されるギャップを外側から内側へと通過して第１の二次側流路４ｄ１に流出すると共に、第２の弁座４ｂ２と弁体４ａとの間に形成されるギャップを内側から外側へと通過して第２の二次側流路４ｄ２に流出する。このように、第３装置が備える流量制御弁４は、２つの弁座（即ち、第１の弁座４ｂ１及び第２の弁座４ｂ２）を備えるので、図２に例示した第２装置が備える流量制御弁４に比べて、ギャップの面積Ｓを約２倍にすることができる。
【0048】
更に、第３装置が備える流量制御弁４は、第１の筒状部材の内側に位置する空間である第１の二次側流路４ｄ１に加えて、第２の筒状部材の外側に位置する空間である第２の二次側流路４ｄ２を更に備える。第２の二次側流路４ｄ２は、外側に位置する第２の着座面よりも更に外側に形成されるので、第２の二次側流路４ｄ２の断面積は大きく、第２の二次側流路４ｄ２の追加に伴う二次側流路全体としての断面積の増大効果は大きい。
【0049】
従って、第３装置が備える流量制御弁４によれば、第２装置が備える流量制御弁４に比べて、流体抵抗を更に小さく（容量係数（Ｃｖ値）を更に大きく）してガスの最大流量を更に大きくすることができる。また、第１の弁座４ｂ１の第１の着座面と第２の弁座４ｂ２の第２の着座面とは互いに近い位置に配設することができるので、押圧部材４ｆによって駆動される弁体４ａの表面を確実に接触（着座）させてガスの流れを確実に遮断することができる。
【0050】
《第４実施形態》
第３装置においては、上述したように、一次側流路４ｃに流れるガスが、第１の弁座４ｂ１及び第２の弁座４ｂ２のそれぞれの着座面におけるギャップを通過して、第１の二次側流路４ｄ１及び第２の二次側流路４ｄ２へと分岐（分流）される。このように分岐されたガスの流れは、最終的には、上述した合流部２ｂにおいて他の流量制御弁４から流出したガスの流れと合流されて、流出口２ｒを経由して第３装置から排出される。
第３装置においては、上述したように、一次側流路４ｃに流れるガスが、第１の弁座４ｂ１及び第２の弁座４ｂ２のそれぞれの着座面におけるギャップを通過して、第１の二次側流路４ｄ１及び第２の二次側流路４ｄ２へと分岐（分流）される。このように分岐されたガスの流れは、最終的には、上述した合流部２ｂにおいて他の流量制御弁４から流出したガスの流れと合流されて、流出口２ｒを経由して第３装置から排出される。
【0051】
上記のように第１の二次側流路４ｄ１及び第２の二次側流路４ｄ２へと分岐されたガスの流れを合流させるための経路の構成は特に限定されない。しかしながら、第２の二次側流路４ｄ２は、図３を参照しながら上述したように、第２の弁座４ｂ２を挟んで一次側流路４ｃを外側から取り囲むように形成されており、流量制御弁４のベースの内部において広い範囲に分布している。
【0052】
このため、第２の二次側流路４ｄ２に流出して上記のように広い範囲に分布したガスを１つの経路を経由して（即ち、一箇所に集めて）支流路２ｃ又は合流部２ｂへと導こうとすると、第２の二次側流路４ｄ２の内部におけるガスの道程が長くなったり、ガスの流れに乱流が生じて流体抵抗が大きくなったりする虞がある。
【0053】
そこで、本発明の第４実施形態に係る流量制御装置（以降、「第４装置」と称呼される場合がある。）は、第２の二次側流路と直接的に連通する少なくとも２つの流出経路を備え、第２の二次側流路から上記流出経路を経由して前記支流路又は前記合流部へとガスが流出するように構成されている。
【0054】
上記のように、第４装置においては、第２の二次側流路に流出して上記のように広い範囲に分布したガスが、１つの経路を経由して（即ち、一箇所に集められて）支流路又は合流部へと導かれるのではなく、第２の二次側流路と直接的に連通する少なくとも２つの流出経路を経由して支流路又は合流部へと導かれる。尚、ここで「少なくとも２つの流出経路を備える」とは、１つの流量制御弁について、少なくとも２つの流出経路を備えることを意味する。第２の二次側流路と直接的に連通する少なくとも２つの流出経路を経由して第２の二次側流路から流出したガスは、合流部と連通する支流路を経由して合流部へと導かれてもよく、支流路を経由すること無く合流部へと直接的に導かれてもよい。
【0055】
図４は、第４装置が備える流路の構成の一例を示す模式的な斜視図である。図４においては、流路２の構成を判り易く例示するために、２つの流量制御弁が備える弁体及び押圧部材等が省略されている。また、外側から見えない流路２の形状は破線によって示されている。図４に示す例においては、図示しない流入口から流入したガスは、分岐部２ａにおいて２つの上流側支流路２ｃｕへと分岐され、２つの流量制御弁が備える一次側流路４ｃへと導かれ、それぞれの流量制御弁において２つの着座面を乗り越えて第１の二次側流路４ｄ１と第２の二次側流路４ｄ
２
へと流出する。
【0056】
それぞれの流量制御弁において第１の二次側流路４ｄ１へと流出したガスは、第１の下流側支流路２ｃｄ１へと流出し、合流部２ｂにおいて合流される。一方、それぞれの流量制御弁において第２の二次側流路４ｄ２へと流出したガスは、第２の二次側流路４ｄ２と直接的に連通する２つの流出経路２ｅを経由して、第２の下流側支流路２ｃｄ２へと流出し、合流部２ｂにおいて合流される。
【0057】
上記のように、図４に例示した第４装置においては、第２の二次側流路４ｄ２に流出して上述したように広い範囲に分布したガスが、１つの経路を経由して（即ち、一箇所に集められて）支流路又は合流部へと導かれるのではなく、第２の二次側流路４ｄ２と直接的に連通する２つの流出経路２ｅを経由して第２の下流側支流路２ｃｄ２へと導かれる。これにより、第２の二次側流路４ｄ２の内部におけるガスの道程が長くなったり、ガスの流れに乱流が生じて流体抵抗が大きくなったりする可能性が低減される。
【0058】
尚、上記のように少なくとも２つの流出経路２ｅもまた流入口と流出口とを連通する流路の一部であり、第４装置を構成するベースの内部に設けられる。従って、流路を構成する他の部分と同様に、流出経路２ｅもまた、断面積を大きくしたり、屈曲の少ない形状にしたりすることができる。これにより、例えば平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）が低いガスを使用する場合等、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ１を大きくすることができない場合においても、ガスの最大流量を従来よりも大きくすることができる。
【0059】
《第５実施形態》
前述したように、本発明に係る流量制御装置（本発明装置）が備える流量制御弁は、弁座と弁体とそれらの駆動装置とを備え、流路を流れるガスの流量を制御することが可能である限り、如何なる構成を有する流量制御弁であってもよい。このような流量制御弁の具体例としては、例えば、ダイアフラム弁、ベローズ弁、ボールバルブ及びニードルバルブ等、公知の構成を有する弁を挙げることができ、好ましくは、本発明装置が備える流量制御弁はダイアフラム弁である。
前述したように、本発明に係る流量制御装置（本発明装置）が備える流量制御弁は、弁座と弁体とそれらの駆動装置とを備え、流路を流れるガスの流量を制御することが可能である限り、如何なる構成を有する流量制御弁であってもよい。このような流量制御弁の具体例としては、例えば、ダイアフラム弁、ベローズ弁、ボールバルブ及びニードルバルブ等、公知の構成を有する弁を挙げることができ、好ましくは、本発明装置が備える流量制御弁はダイアフラム弁である。
【0060】
従って、本発明の第５実施形態に係る流量制御装置（以降、「第５装置」と称呼される場合がある。）は、上述した第１装置乃至第４装置を始めとする本発明の種々の実施形態に係る流量制御装置であって、弁体がダイアフラムである流量制御装置である。図２及び図３に例示した第２装置及び第３装置が備える流量制御弁は、上述したように、弁体４ａとしてダイアフラムを備えることから、第５装置が備える流量制御弁の２つの具体例でもある。
【0061】
即ち、第５装置が備える流量制御弁はダイアフラムを弁体として備える。典型的には、ダイアフラムは円形の形状を有する金属製の薄板によって構成された隔膜である。ダイアフラムの２つの主面の一方はガスの流路に面しており、他方は外気と連通する空間に面している。従って、ガスと外気とはダイアフラムによって隔離されている。ダイアフラムの外周部は着座面を含む平面である着座平面に対して所定の距離だけ離れた基準位置に固定されている。具体的には、ダイアフラムは、その外周部が他の部材に隙間無く固定されている。ダイアフラムと他の部材との固定部分は、ガスケットその他の手段によってガスが漏洩しないように気密に保たれていることが好ましい。ダイアフラムの固定部分よりも少し内側に、ダイアフラムの変形による流量制御弁の開閉動作及び弁開度の調節（増減）を容易にするための屈曲部が設けられていることが好ましい。ダイアフラムを弁体として採用することにより、単純な構造によってガスの流路の気密性と流量制御弁の駆動性能とを両立させることができる。
【0062】
ダイアフラムは、ステンレス鋼等の耐腐食性金属の薄板によって構成されることが好ましい。これにより、流量制御弁を用いて金属に対する腐食性を有するガスの流量を制御することが可能となる。ダイアフラムを構成する金属製の薄板の厚さは、０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。ダイアフラムの厚さが０．２ｍｍ以上のときはダイアフラムの強度が十分となり、０．５ｍｍ以下のときは押圧部材によるダイアフラムの変形（駆動）が容易となる。ダイアフラムのより好ましい厚さは、０．３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下である。
【0063】
《第６実施形態》
前述したように、原子層堆積法（ＡＬＤ）においては、例えば有機金属化合物及び／又は金属ハロゲン化物等の前駆体を、気化器等を用いて気化させたガスが成膜材料として用いられる。これらの前駆体は、一般に分子量が大きく、常温常圧において液体（又は固体）であり、平衡蒸気圧が低いために、冷却又は圧力上昇によって容易に液化（又は固化）する。従って、これらのガスの液化（又は固化）を防ぎながら流量を制御して半導体製造装置に供給するためには、温度Ｔを高温に維持すると共に、一次側圧力Ｐ１及び二次側圧力Ｐ２が温度Ｔにおける平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）を超えない状態を維持しつつ流量制御を行う必要がある。
前述したように、原子層堆積法（ＡＬＤ）においては、例えば有機金属化合物及び／又は金属ハロゲン化物等の前駆体を、気化器等を用いて気化させたガスが成膜材料として用いられる。これらの前駆体は、一般に分子量が大きく、常温常圧において液体（又は固体）であり、平衡蒸気圧が低いために、冷却又は圧力上昇によって容易に液化（又は固化）する。従って、これらのガスの液化（又は固化）を防ぎながら流量を制御して半導体製造装置に供給するためには、温度Ｔを高温に維持すると共に、一次側圧力Ｐ１及び二次側圧力Ｐ２が温度Ｔにおける平衡蒸気圧ＰＥ（Ｔ）を超えない状態を維持しつつ流量制御を行う必要がある。
【0064】
そこで、本発明の第６実施形態に係る流量制御装置（以降、「第６装置」と称呼される場合がある。）は、上述した第１装置乃至第５装置を始めとする本発明の種々の実施形態に係る流量制御装置であって、ガスの流路の少なくとも一部を加熱するように構成された加熱装置を更に備える、流量制御装置である。
【0065】
第６装置が備える加熱装置は、ガスの流路の少なくとも一部を加熱することが可能である限り、特に限定されない。このような加熱装置の具体例としては、例えば、第６装置を構成するベースに穿設された孔に挿入され且つ通電によって発熱するカートリッジヒータ等を挙げることができる。或いは、第６装置が備える加熱装置は、第６装置を構成するベースの表面の少なくとも一部の領域に熱伝導可能に接触するように配設された加熱ブロックであってもよい。このような加熱ブロックは、例えばアルミニウム等、高い熱伝導率を有する材料によって形成された塊状の部材と、当該塊状の部材に穿設された孔に挿入され且つ通電によって発熱するカートリッジヒータと、を備えることができる。
【0066】
第６装置によれば、上述したような加熱装置により、ガスの流路の少なくとも一部を加熱することができる。従って、上述した原子層堆積法（ＡＬＤ）において用いられる前駆体のように平衡蒸気圧が低いために冷却又は圧力上昇によって容易に液化（又は固化）する物質のガスの流量を制御する場合においても、このようなガスの液化（又は固化）をより確実に防止することができる。
【0067】
尚、第６装置の変形例として、例えば、第６装置を構成するベースの露出面及び／又は上述した加熱ブロックを備える場合は当該加熱ブロックの露出面等、第６装置の露出面の少なくとも一部が断熱材によって覆われていてもよい。これによれば、例えば加熱装置によるガスの流路の加熱効率の向上及びガスの流路の温度の周囲環境による影響の低減等の効果を達成することができる。
【0068】
《第７実施形態》
ところで、前述したように、本発明に係る流量制御装置（本発明装置）は、ベースの内部において複数の支流路に分岐されたガスの流路を備え、これら複数の支流路の各々に少なくとも１つの流量制御弁が介装されている。即ち、本発明装置は、ガスの流路において並列に配設された複数の流量制御弁を備える。これら複数の流量制御弁の開閉動作並びに弁開度の調節（増減）は、本発明装置が備える駆動装置が弁体及び／又は弁座に直接的に接触して弁体及び／又は弁座を駆動することによって行うことができる。或いは、これら複数の流量制御弁の開閉動作並びに弁開度の調節（増減）は、本発明装置が備える駆動装置が例えばロッカーアーム及び押圧部材等の別の部材を介して弁体及び／又は弁座に間接的に接触して弁体及び／又は弁座を駆動することによって行うこともできる。
ところで、前述したように、本発明に係る流量制御装置（本発明装置）は、ベースの内部において複数の支流路に分岐されたガスの流路を備え、これら複数の支流路の各々に少なくとも１つの流量制御弁が介装されている。即ち、本発明装置は、ガスの流路において並列に配設された複数の流量制御弁を備える。これら複数の流量制御弁の開閉動作並びに弁開度の調節（増減）は、本発明装置が備える駆動装置が弁体及び／又は弁座に直接的に接触して弁体及び／又は弁座を駆動することによって行うことができる。或いは、これら複数の流量制御弁の開閉動作並びに弁開度の調節（増減）は、本発明装置が備える駆動装置が例えばロッカーアーム及び押圧部材等の別の部材を介して弁体及び／又は弁座に間接的に接触して弁体及び／又は弁座を駆動することによって行うこともできる。
【0069】
上記のような弁体及び／又は弁座を駆動するための駆動機構（駆動装置、又は駆動装置と別の部材との組み合わせ）は、複数の流量制御弁の各々に設けることができる。しかしながら、流量制御装置の大型化、構成及び制御機構の複雑化、並びに製造コストの増大等の問題を低減する観点からは、複数の流量制御弁のうち少なくとも一部の流量制御弁が共通の駆動機構によって駆動されることが望ましい。
【0070】
そこで、本発明の第７実施形態に係る流量制御装置（以降、「第７装置」と称呼される場合がある。）は、上述した第１装置乃至第６装置を始めとする本発明の種々の実施形態に係る流量制御装置であって、少なくとも２つの流量制御弁のうち少なくとも２つの流量制御弁が１つの共通の駆動機構によって駆動されて弁開度が変更されるように構成されている流量制御装置である。
【0071】
第７装置において少なくとも２つの流量制御弁を駆動する１つの共通の駆動機構の具体的な構成は特に限定されない。例えば電圧信号によって駆動される圧電素子又は電流信号によって駆動されるソレノイドコイルを駆動装置として採用する場合は、例えばロッカーアーム及び押圧部材等の別の部材を複数の流量制御弁の弁体に接触するように配設することにより、これら複数の流量制御弁を同時に駆動することができる。或いは、例えば回転機とギア又はカムとの組み合わせを駆動装置として採用する場合は、例えば複数の流量制御弁の弁体に接触するように構成されたギア又はカムを回転機の出力軸に配設することにより、これら複数の流量制御弁を同時に駆動することができる。
【0072】
図５は、第７装置の構成の一例を示す模式的なブロック図である。第７装置１ｂは、流路２と、流路２に流れるガスの流量を測定する流量センサ３と、流路２に流れるガスの流量を制御する２つの流量制御弁４と、を備える。尚、図５は、第７装置１ｂを構成する各要素の相対的な位置関係を例示する模式図であり、第７装置１ｂにおける各要素の実際の配置を示すものではない。
【0073】
第７装置１ｂは、２つの流量制御弁４が１つの共通の駆動機構５によって駆動されて弁開度が同時に変更されるように構成されている点を除き、図１に示した第１装置１ａと同様の構成を有する。従って、以下の説明においては、主として駆動機構５の構成について説明し、その他の構成要素に関する説明は省略する。
【0074】
図６は第７装置１ｂの構成の一例を示す模式的な右側面図であり、図７は図６に示した第７装置１ｂの流入路及び流出路の軸を含む平面による模式的な断面図である。また、図８は図６に示した第７装置１ｂの模式的な正面図であり、図９は図８に示した第７装置１ｂの一次側流路の軸を含む平面による模式的な断面図である。更に、図１０は、図６に示した第７装置１ｂの模式的な斜視図である。加えて、図１１は、図６に示した第７装置１ｂが備える駆動装置５ａの動きを流量制御弁４の弁体へと伝達するためのロッカーアーム５ｒを含む第１の伝達機構５ｂの構成の一例を示す模式的な斜視図である。
【0075】
図６乃至図８及び図１０に示すように、第７装置１ｂが備える駆動機構５は、駆動装置５ａ、第１の伝達機構５ｂ及び第２の伝達機構５ｃによって構成されている。第７装置１ｂが備える流量センサ３は、図７に示すように、ガスの流路２に設けられたバイパス３ａと、バイパス３ａの上流側においてガスの流路２から分岐してバイパス３ａの下流側においてガスの流路２へと合流するセンサチューブ３ｂと、センサチューブ３ｂに巻き付けられたセンサワイヤ（図示せず）と、を備える熱式流量センサである。
【0076】
駆動装置５ａは、電圧信号によって駆動される圧電素子である。第１の伝達機構５ｂは、駆動装置５ａの動きを流量制御弁４の弁体を押圧する押圧部材４ｆへと伝達するロッカーアーム５ｒを含む。第２の伝達機構５ｃは、ロッカーアーム５ｒによって駆動されて流量制御弁４の弁体を押圧する押圧部材４ｆを含む。第７装置１ｂにおけるガスの流れは、図６及び７において白抜きの矢印によって示されている。また、第７装置１ｂにおいては、ガスの流れにおける上流側の端部である流入口及び下流側の端部である流出口に他の機器との接続用のジョイント部がそれぞれ設けられている。
【0077】
第７装置１ｂは、図９に示すように、２つの流量制御弁４が１つの共通の駆動機構５によって駆動されて弁開度が同時に変更されるように構成されている。具体的には、図１１において太い実線の両矢印によって示すように、第１の伝達機構５ｂは、駆動装置５ａによって駆動されてロッカーアーム５ｒが回転軸５ｓを中心として回動するように構成されている。即ち、図１１に例示するロッカーアーム５ｒは、回転軸５ｓからなる支点と、駆動装置５ａによって駆動される１つの力点と、２つのステム４ｓを駆動する２つの作用点と、を有する１種の梃子である。ロッカーアーム５ｒは第２の伝達機構５ｃの内部において流量制御弁４の弁体の変位方向に摺動可能に設けられた２つのステム４ｓと接触し、これら２つのステム４ｓを介して２つの流量制御弁４の押圧部材４ｆを駆動する。このようにして駆動される２つの押圧部材４ｆは２つの流量制御弁４の弁体をそれぞれ駆動して、２つの流量制御弁４の弁開度を調節する。
【0078】
尚、図５乃至図１１に例示した第７装置は２つの流量制御弁を備え、これら２つの流量制御弁の両方が１つの共通の駆動機構によって駆動されるように構成されている。しかしながら、第７装置が備え得流量制御弁の数は２つに限定されず、第７装置は３つ以上の流量制御弁を備えることができる。この場合、３つ以上の流量制御弁の全てが１つの共通の駆動機構によって駆動されるように構成してもよく、或いは３つ以上の流量制御弁の一部（例えば、２つ）が１つの共通の駆動機構によって駆動されるように構成してもよい。
【0079】
上記のように、第７装置においては、少なくとも２つの流量制御弁のうち少なくとも２つの流量制御弁が１つの共通の駆動機構によって駆動されて弁開度が変更されるように構成されている。その結果、第７装置によれば、流量制御装置の大型化、構成及び制御機構の複雑化、並びに製造コストの増大等の問題を低減しつつ、複数の流量制御弁を備えることができる。
【0080】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【0081】
１ａ，１ｂ 質量流量制御装置
２ 流路
２ａ 分岐部
２ｂ 合流部
２ｃ 支流路
２ｃｕ 上流側支流路
２ｃｄ１ 第１の下流側支流路
２ｃｄ２ 第２の下流側支流路
２ｅ 流出経路
２ｐ 流入口
２ｑ 流入路
２ｒ 流出口
２ｓ 流出路
３ 流量センサ
３ａ バイパス
３ｂ センサチューブ
４ 流量制御弁
４ａ 弁体
４ｂ 弁座
４ｂ１ 第１の弁座
４ｂ２ 第２の弁座
４ｃ 一次側流路
４ｄ 二次側流路
４ｄ１ 第１の二次側流路
４ｄ２ 第２の二次側流路
４ｆ 押圧部材
５ 駆動機構
５ａ 駆動装置
５ｂ 第１の伝達機構
５ｃ 第２の伝達機構
５ｒ ロッカーアーム
５ｓ 回転軸
２ 流路
２ａ 分岐部
２ｂ 合流部
２ｃ 支流路
２ｃｕ 上流側支流路
２ｃｄ１ 第１の下流側支流路
２ｃｄ２ 第２の下流側支流路
２ｅ 流出経路
２ｐ 流入口
２ｑ 流入路
２ｒ 流出口
２ｓ 流出路
３ 流量センサ
３ａ バイパス
３ｂ センサチューブ
４ 流量制御弁
４ａ 弁体
４ｂ 弁座
４ｂ１ 第１の弁座
４ｂ２ 第２の弁座
４ｃ 一次側流路
４ｄ 二次側流路
４ｄ１ 第１の二次側流路
４ｄ２ 第２の二次側流路
４ｆ 押圧部材
５ 駆動機構
５ａ 駆動装置
５ｂ 第１の伝達機構
５ｃ 第２の伝達機構
５ｒ ロッカーアーム
５ｓ 回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】