特許 7519234 シートリーク評価システム、シートリーク評価プログラム、及びシートリーク評価方法

(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】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】シートリーク評価システム、シートリーク評価プログラム、及びシートリーク評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/26 20060101AFI20240711BHJP

   G01F 1/00 20220101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

G01M3/26 L

G01F1/00 X

G01F1/00 T

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020142814

(22)【出願日】2020-08-26

(65)【公開番号】P2022038355

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-07-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(72)【発明者】

【氏名】河南 宣之

【審査官】岩永 寛道

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０８７１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９０１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５２５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１５３４５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２５０７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４２０２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ １／００－ １／３０

Ｇ０１Ｆ １／３４－ １／５４

Ｇ０１Ｆ ３／００－ ９／０２

Ｇ０１Ｍ ３／００－ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体制御バルブを備えた流体制御機器に接続される第１流路と、
前記第１流路に設けられた第１開閉バルブと、
前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間から分岐する第２流路と、
前記第２流路に設けられた第２開閉バルブと、
前記第２流路における前記第２開閉バルブの下流に設けられた既知容積のタンクと、
前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間の圧力を検出する圧力センサと、
前記流体制御バルブ、前記第１開閉バルブ、及び前記第２開閉バルブを閉じた第１状態において前記圧力センサにより検出される第１圧力と、前記第１状態から前記第２開閉バルブを開いた第２状態において前記圧力センサにより検出される第２圧力と、前記タンクの前記既知容積とを用いて、前記第１状態において前記流体制御機器の内部流路容積が含まれる閉空間容積を算出する容積算出部と、
少なくとも前記流体制御バルブ及び前記第１開閉バルブを閉じた第３状態において前記第１流路を流れる前記流体制御バルブのシートリーク量を、当該第３状態において前記圧力センサにより検出される第３圧力の変化率と、前記容積算出部により算出された前記閉空間容積とを用いて算出するシートリーク量算出部とを備える、シートリーク評価システム。

【請求項2】

前記第１開閉バルブが、前記流体制御機器の下流側に設けられており、
前記第１開閉バルブの下流側に吸引ポンプが設けられており、
前記シートリーク量算出部が、前記第３圧力の上昇率と、前記流体制御機器における前記流体制御バルブの下流側の前記閉空間容積とを用いて前記シートリーク量を算出する、請求項１記載のシートリーク評価システム。

【請求項3】

前記第１開閉バルブが、前記流体制御機器の上流側に設けられており、
前記第１開閉バルブの上流側に圧送ポンプが設けられており、
前記シートリーク量算出部が、前記第３圧力の減少率と、前記流体制御機器における前記流体制御バルブの上流側の前記閉空間容積とを用いて前記シートリーク量を算出する、請求項１記載のシートリーク評価システム。

【請求項4】

マニホールドブロックの内部流路が前記第１流路及び前記第２流路として形成されており、前記第１開閉バルブ、前記第２開閉バルブ、前記圧力センサ、及び前記タンクが前記マニホールドブロックに設けられている、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のシートリーク評価システム。

【請求項5】

前記第１流路における前記圧力センサから前記第１開閉バルブまで、前記第２流路における前記第２開閉バルブから前記圧力センサまで、又は前記第２流路における前記第２開閉バルブから前記タンクまでの少なくとも一部が、水平方向及び鉛直方向の双方に対して傾いて形成されている、請求項４記載のシートリーク評価システム。

【請求項6】

タンクの既知容積が、前記閉空間容積の０．５倍以上１．５倍以下である、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載のシートリーク評価システム。

【請求項7】

流体制御バルブを備えた流体制御機器に接続される第１流路と、前記第１流路に設けられた第１開閉バルブと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間から分岐する第２流路と、前記第２流路に設けられた第２開閉バルブと、前記第２流路における前記第２開閉バルブの下流に設けられた既知容積のタンクと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間の圧力を検出する圧力センサとを備えたシートリーク評価システムに用いられるプログラムであり、
前記流体制御バルブ、前記第１開閉バルブ、及び前記第２開閉バルブを閉じた第１状態において前記圧力センサにより検出される第１圧力と、前記第１状態から前記第２開閉バルブを開いた第２状態において前記圧力センサにより検出される第２圧力と、前記タンクの前記既知容積とを用いて、前記第１状態において前記流体制御機器の内部流路容積が含まれる閉空間容積を算出する容積算出部と、
少なくとも前記流体制御バルブ及び前記第１開閉バルブを閉じた第３状態において前記第１流路を流れる前記流体制御バルブのシートリーク量を、当該第３状態において前記圧力センサにより検出される第３圧力の変化率と、前記容積算出部により算出された前記閉空間容積とを用いて算出するシートリーク量算出部としての機能をコンピュータに発揮させる、シートリーク評価プログラム。

【請求項8】

流体制御バルブを備えた流体制御機器に接続される第１流路と、前記第１流路に設けられた第１開閉バルブと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間から分岐する第２流路と、前記第２流路に設けられた第２開閉バルブと、前記第２流路における前記第２開閉バルブの下流に設けられた既知容積のタンクと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間の圧力を検出する圧力センサとを用いたシートリーク評価方法であり、
前記流体制御バルブ、前記第１開閉バルブ、及び前記第２開閉バルブを閉じた第１状態において前記圧力センサにより検出される第１圧力と、前記第１状態から前記第２開閉バルブを開いた第２状態において前記圧力センサにより検出される第２圧力と、前記タンクの前記既知容積とを用いて、前記第１状態において前記流体制御機器の内部流路容積が含まれる閉空間容積を算出するステップと、
少なくとも前記流体制御バルブ及び前記第１開閉バルブを閉じた第３状態において前記第１流路を流れる前記流体制御バルブのシートリーク量を、当該第３状態において前記圧力センサにより検出される第３圧力の変化率と、算出された前記閉空間容積とを用いて算出するステップとを備える、シートリーク評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体制御バルブのシートリークを評価するシートリーク評価システムなどに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体製造プロセスにおいて、流体の流量を精度良く測定する方法として、ＲｏＲ（Rate of Rise）システムと称されるものがある（特許文献１）。これは、マスフローコントローラの二次側を真空状態の閉空間とし、そこに気体を流し込み、その二次側の圧力上昇率を流量に換算するシステムである。

【0003】

このようなシステムにおいて、マスフローコントローラを構成する流体制御バルブに漏れ（以下、シートリークという）があると、そのシートリーク量によっては測定精度を担保することができない。そこで、従来は、例えば流量計を用いてシートリーク量を評価している。なお、このようにシートリーク量の評価が必要であることは、上述したＲｏＲシステムのみならず、ＲｏＦ（Rate of Fall）システムにおいても共通していえることである。

【0004】

しかしながら、昨今では、シートリークに関する要求がさらに厳しくなっており、要求される極微小領域のシートリーク量を流量計で測定しようとしても、例えば流量計に接続された配管が僅かにでも振動する等といった僅かな外乱でも出力が揺らいでしまい、出力が安定せず、要求に応えられる精度での測定や評価はできない。

【0005】

また、シートリーク量を測定する方法として、例えばヘリウムガスを用いたリークディテクタの使用も考えられるが、マスフローコントローラの内部を所定圧力まで真空引きするのに時間がかかったり、出力が安定するまでに時間がかかったりして、実用的できてはない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－９６８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このように、極微小領域のシートリーク量を精度良く測定する方法がない中、本願発明者は、マスフローコントローラの内部流路の容積が極めて小さいことに着目し、この内部流路の一部を含む閉空間にシートリークした気体を流し、その圧力変化率をシートリーク量に換算することを検討した。

【0008】

ところが、この測定方法においては、マスフローコントローラの内部流路の容積（以下、内部流路容積という）を用いることになるが、マスフローコントローラには機械加工のばらつきが生じる為に器差が生じる可能性があるので、この内部流路容積をより厳密に把握しなければシートリーク量を精度良く測定することができない。

【0009】

そこで、本発明は、マスフローコントローラの内部流路容積を利用するといったこれまでにない着想により、極微小領域のシートリーク量の測定を可能にすることをその主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

すなわち、本発明に係るシートリーク評価システムは、流体制御バルブを備えた流体制御機器に接続される第１流路と、前記第１流路に設けられた第１開閉バルブと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間から分岐する第２流路と、前記第２流路に設けられた第２開閉バルブと、前記第２流路における前記第２開閉バルブの下流に設けられた既知容積のタンクと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間の圧力を検出する圧力センサと、前記流体制御バルブ、前記第１開閉バルブ、及び前記第２開閉バルブを閉じた第１状態において前記圧力センサにより検出される第１圧力と、前記第１状態から前記第２開閉バルブを開いた第２状態において前記圧力センサにより検出される第２圧力と、前記タンクの前記既知容積とを用いて、前記第１状態において前記流体制御機器の内部流路容積が含まれる閉空間容積を算出する容積算出部と、少なくとも前記流体制御バルブ及び前記第１開閉バルブを閉じた第３状態において前記第１流路を流れる前記流体制御バルブのシートリーク量を、当該第３状態において前記圧力センサにより検出される第３圧力の変化率と、前記容積算出部により算出された前記閉空間容積とを用いて算出するシートリーク量算出部とを備えることを特徴とするものである。

【0011】

このような構成によれば、容積算出部が流体制御機器の内部流路容積を含む閉空間容積を算出するので、流体制御機器の器差を考慮した閉空間容積の算出が可能となり、閉空間容積を精度良く算出することができる。そして、この閉空間容積がシートリーク量算出部によるシートリーク量の算出に用いられるので、シートリーク量が極微小領域であったとしても、精度良く算出することが可能となる。より詳細には、流量計を用いた従来のシートリーク量の評価では５ｃｃ以下の測定が困難であったのに対して、上述した本発明に係るシートリーク評価システムによれば、例えば０．０１ｃｃ以下の極微小領域のシートリーク量を算出することができる。

【0012】

具体的な実施態様としては、前記第１開閉バルブが、前記流体制御機器の下流側に設けられており、前記第１開閉バルブの下流側に吸引ポンプが設けられており、前記シートリーク量算出部が、前記第３圧力の上昇率と、前記流体制御機器における前記流体制御バルブの下流側の前記閉空間容積とを用いて前記シートリーク量を算出する態様を挙げることができる。
このような構成であれば、本発明に係るシートリークの評価を既存のＲｏＲシステムに適用することができる。

【0013】

別の具体的な実施態様としては、前記第１開閉バルブが、前記流体制御機器の上流側に設けられており、前記第１開閉バルブの上流側に圧送ポンプが設けられており、前記シートリーク量算出部が、前記第３圧力の減少率と、前記流体制御機器における前記流体制御バルブの上流側の前記閉空間容積とを用いて前記シートリーク量を算出する態様を挙げることができる。
このような構成であれば、本発明に係るシートリークの評価を既存のＲｏＦシステムに適用することができる。

【0014】

マニホールドブロックの内部流路が前記第１流路及び前記第２流路として形成されており、前記第１開閉バルブ、前記第２開閉バルブ、前記圧力センサ、及び前記タンクが前記マニホールドブロックに設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、バルブ等の種々の機器をマニホールドブロックに集積しているので、これらの機器のユニット化を図れるうえ、閉空間容積を可及的に少量にすることができ、シートリーク量が極微小領域であっても第３圧力の変化率を短時間で測定することが可能となる。
さらに、このマニホールドブロックに流体制御機器を接続することで、その流体制御機器を構成する流体制御バルブのシートリークを短時間で測定・評価することができるので、例えば流体制御機器の量産ラインに導入することで、生産性や品質の向上を図れる。

【0015】

前記第１流路における前記圧力センサから前記第１開閉バルブまで、前記第２流路における前記第２開閉バルブから前記圧力センサまで、又は前記第２流路における前記開閉バルブから前記タンクまでの少なくとも一部が、水平方向及び鉛直方向の双方に対して傾いて形成されていることが好ましい。
このような構成であれば、第１流路や第２流路を水平方向及び鉛直方向のみで形成した構成に比べて、閉空間容積をより少量にすることができる。

【0016】

タンクの既知容積が閉空間容積に比べて小さすぎる或いは大きすぎると、第１圧力と第２圧力との差が小さく或いは大きくなりすぎて、閉空間容積を精度良く算出することが難しい。
そこで、閉空間容積を精度良く算出できるようにするためには、タンクの既知容積が、前記閉空間容積の０．５倍以上１．５倍以下であることが好ましい。

【0017】

また、本発明に係るシートリーク評価プログラムは、流体制御バルブを備えた流体制御機器に接続される第１流路と、前記第１流路に設けられた第１開閉バルブと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間から分岐する第２流路と、前記第２流路に設けられた第２開閉バルブと、前記第２流路における前記第２開閉バルブの下流に設けられた既知容積のタンクと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間の圧力を検出する圧力センサとを備えたシートリーク評価システムに用いられるプログラムであり、前記流体制御バルブ、前記第１開閉バルブ、及び前記第２開閉バルブを閉じた第１状態において前記圧力センサにより検出される第１圧力と、前記第１状態から前記第２開閉バルブを開いた第２状態において前記圧力センサにより検出される第２圧力と、前記タンクの前記既知容積とを用いて、前記第１状態において前記流体制御機器の内部流路容積が含まれる閉空間容積を算出する容積算出部と、少なくとも前記流体制御バルブ及び前記第１開閉バルブを閉じた第３状態において前記第１流路を流れる前記流体制御バルブのシートリーク量を、当該第３状態において前記圧力センサにより検出される第３圧力の変化率と、前記容積算出部により算出された前記閉空間容積とを用いて算出するシートリーク量算出部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とするものである。

【0018】

さらに、本発明に係るシートリーク評価方法は、流体制御バルブを備えた流体制御機器に接続される第１流路と、前記第１流路に設けられた第１開閉バルブと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間から分岐する第２流路と、前記第２流路に設けられた第２開閉バルブと、前記第２流路における前記第２開閉バルブの下流に設けられた既知容積のタンクと、前記第１流路における前記流体制御機器及び前記第１開閉バルブの間の圧力を検出する圧力センサとを用いたシートリーク評価方法であり、前記流体制御バルブ、前記第１開閉バルブ、及び前記第２開閉バルブを閉じた第１状態において前記圧力センサにより検出される第１圧力と、前記第１状態から前記第２開閉バルブを開いた第２状態において前記圧力センサにより検出される第２圧力と、前記タンクの前記既知容積とを用いて、前記第１状態において前記流体制御機器の内部流路容積が含まれる閉空間容積を算出するステップと、少なくとも前記流体制御バルブ及び前記第１開閉バルブを閉じた第３状態において前記第１流路を流れる前記流体制御バルブのシートリーク量を、当該第３状態において前記圧力センサにより検出される第３圧力の変化率と、前記容積算出部により算出された前記閉空間容積とを用いて算出するステップとを備えることを特徴とする方法である。

【0019】

このようなシートリーク評価プログラムやシートリーク評価方法によれば、上述したシートリーク評価システムと同様の作用効果を奏し得る。

【発明の効果】

【0020】

このように構成した本発明によれば、極微小領域のシートリーク量を精度良く測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係るシートリーク評価システムの構成を示す模式図。

【図2】同実施形態におけるマニホールドブロックの外観を示す模式図。

【図3】同実施形態におけるマニホールドブロックの内部構造を示すＡ－Ａ断面図。

【図4】同実施形態におけるマニホールドブロックの内部構造を示すＢ－Ｂ断面図。

【図5】同実施形態の評価装置の機能を示す機能ブロック図。

【図6】同実施形態の評価装置の動作を示すフローチャート図。

【図7】同実施形態のマスフローコントローラの内容積を示す図。

【図8】その他の実施形態におけるシートリーク評価システムの構成を示す模式図。

【図9】その他の実施形態におけるシートリーク評価システムの構成を示す模式図。

【図10】その他の実施形態におけるシートリークの算出手順を示すフローチャート図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、本発明に係るシートリーク評価システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0023】

本実施形態のシートリーク評価システム１００は、流体制御機器たるマスフローコントローラＭＦＣを構成する流体制御バルブＡのシートリークを評価するためのものであり、ここでは所謂ＲｏＲシステムとともに用いられる。なお、マスフローコントローラＭＦＣは、圧力式のものであっても熱式のものであっても良く、流体制御バルブＡとしては例えばピエゾ素子を用いたピエゾバルブなどを挙げることができる。

【0024】

具体的にこのシートリーク評価システム１００は、図１に示すように、流体が流れる第１流路Ｌ１と、第１流路Ｌ１に設けられた第１開閉バルブＡ１と、第１流路Ｌ１から分岐する第２流路Ｌ２と、第２流路Ｌ２に設けられた第２開閉バルブＡ２及びタンクＴＫと、第１流路Ｌ１に設けられた圧力センサＰＧと、少なくともこの圧力センサＰＧの検出値を用いてシートリークを評価する評価装置Ｃとを備えている。

【0025】

第１流路Ｌ１は、マスフローコントローラＭＦＣが流体的に接続される流路である。この実施形態ではマスフローコントローラＭＦＣの二次側の流路として形成されており、上流側端部がマスフローコントローラＭＦＣの流出ポートに接続されるとともに、下流側端部がここでは後述の吸引ポンプＰａに接続されている。

【0026】

第１開閉バルブＡ１は、図示しない弁制御部からの開閉信号を受け付けて開状態又は閉状態に切り替わるものであり、例えばエアバルブ等である。本実施形態の第１開閉バルブＡ１は、マスフローコントローラＭＦＣの下流側に設けられており、この第１開閉バルブＡ１よりも下流側には吸引ポンプＰａが設けられている。

【0027】

第２流路Ｌ２は、第１流路Ｌ１におけるマスフローコントローラＭＦＣ及び第１開閉バルブＡ１の間から分岐する流路であり、上流側端部が第１流路Ｌ１に接続されるとともに、下流側端部がタンクＴＫに接続されている。

【0028】

第２開閉バルブＡ２は、図示しない弁制御部からの開閉信号を受け付けて開状態又は閉状態に切り替わるものであり、例えばエアバルブ等である。

【0029】

タンクＴＫは、第２流路Ｌ２における第２開閉バルブＡ２の下流に設けられたものであり、容積が既知のもの、すなわち一定容量を有するものである。

【0030】

圧力センサＰＧは、第１流路Ｌ１におけるマスフローコントローラＭＦＣ及び第１開閉バルブＡ１の間の圧力を検出するものであり、この実施形態では第１流路Ｌ１における第２流路Ｌ２の分岐箇所に設けられている。

【0031】

本実施形態では、図２～図４に示すように、上述した第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２の少なくとも一部が、マニホールドブロックＭの内部流路として形成されており、このマニホールドブロックＭに上述した第１開閉バルブＡ１、第２開閉バルブＡ２、圧力センサＰＧ、及びタンクＴＫが設けられている。

【0032】

第１流路Ｌ１の一部は、図３に示すように、水平方向及び鉛直方向の双方に対して傾いて形成されている。より具体的には、第１流路Ｌ１における圧力センサＰＧから第１開閉バルブＡ１までの流路の少なくとも一部が第１傾斜部Ｌ１ａとして形成されている。なお、ここでの第１傾斜部Ｌ１ａは、上流側から下流側に向かって斜め上方に傾斜しているが、具体的な態様はこれに限らず適宜変更して構わない。また、ここでは第１傾斜部Ｌ１ａの容積が可及的に小さくなるようにしてあり、具体的には第１傾斜部Ｌ１ａの直径は１．５ｍｍ程度である。

【0033】

また、第２流路Ｌ２の一部は、図４に示すように、水平方向及び鉛直方向の双方に対して傾いて形成されている。より具体的には、第２流路Ｌ２における第２開閉バルブＡ２からタンクＴＫまでの流路の少なくとも一部が第２傾斜部Ｌ２ａとして形成されている。なお、ここでの第２傾斜部Ｌ２ａは、下流側から上流側に向かって斜め下方に傾斜した後、斜め上方に傾斜しているが、具体的な態様はこれに限らず適宜変更して構わない。また、ここでは第２傾斜部Ｌ２ａの容積が可及的に小さくなるようにしてあり、具体的には第２傾斜部Ｌ２ａの直径は１．５ｍｍ程度である。

【0034】

さらに、ここでは第２流路Ｌ２における圧力センサＰＧから第２開閉バルブＡ２までの流路に少なくとも一部が第３傾斜部Ｌ２ｂとして形成されている。なお、ここでの第３傾斜部Ｌ２ｂは、下流側から上流側に向かって斜め下方に傾斜した後、斜め上方に傾斜しているが、具体的な態様はこれに限らず適宜変更して構わない。

【0035】

評価装置Ｃは、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を備えた汎用乃至専用のコンピュータである。

【0036】

そして、この評価装置Ｃは、メモリの所定領域に格納された所定プログラムに従ってＣＰＵや周辺機器を協働させることにより、図５に示すように、容積算出部１１、既知容積記憶部１２、及びシートリーク量算出部１３としての機能を発揮するものである。

【0037】

以下、これらの機能について、評価装置Ｃの動作説明を兼ねて図６のフローチャートを参照しながら説明する。

【0038】

まず、図示しない弁制御部が、第１開閉バルブＡ１、第２開閉バルブＡ２、及び流体制御バルブＡを閉じ、これらのバルブに囲まれた閉空間Ｚ（図１参照）に流体を閉じ込める（Ｓ１）。この状態を第１状態とする。

【0039】

この閉空間Ｚには、本実施形態のＲｏＲシステムにおいては、マスフローコントローラＭＦＣの内部流路容積のうち、流体制御バルブＡよりも下流側が含まれるが、この流体制御バルブＡよりも下流側の内部流路容積（以下、内容積Ｘという）には器差がある（図７参照）。従って、閉空間Ｚの容積（以下、閉空間容積Ｖという）には、器差のあるマスフローコントローラの内容積Ｘが含まれているので、その器差により一定の容積とならず誤差が生じる。

【0040】

然して、容積算出部１１は、少なくともこの閉空間容積Ｖを算出するものであり、マスフローコントローラＭＦＣの内容積Ｘをも算出可能なものである。

【0041】

より具体的に説明すると、第１流路Ｌ１におけるマスフローコントローラＭＦＣとの接続箇所から第１開閉バルブＡ１までの流路の容積と、第２流路Ｌ２における上流側端部（第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２の合流箇所）から第２開閉バルブＡ２までの容積とは既知であり、ここでは既知容積記憶部１２に記憶されている。これらの容積の合計をＶ１とすると、上述した閉空間容積Ｖ＝Ｖ１＋Ｘとなる。

【0042】

次に、図示しない弁制御部が、第１状態から第２開閉バルブＡ２を開き、第１状態において閉空間Ｚに閉じ込めた流体をタンクＴＫに流し込む。この状態を第２状態とする（Ｓ２）。

【0043】

ここで、第２流路Ｌ２における第２開閉バルブＡ２からタンクＴＫまでの容積と、タンクＴＫの容積とは既知である。これらの容積は、ここでは既知容積記憶部１２に記憶されており、これらの容積の合計をＶ２とする。なお、この実施形態ではタンクＴＫの既知容積を閉空間容積Ｖの０．５倍以上１．５倍以下としてあるが、タンクＴＫの容積は適宜変更して構わない。

【0044】

さらに、第１状態において圧力センサＰＧにより検出される圧力を第１圧力Ｐ１とし、第２状態において圧力センサＰＧにより検出された圧力を第２圧力Ｐ２とすると、Ｐ１×（Ｖ１＋Ｘ）＝Ｐ２×（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｘ）の関係式１が成り立ち、閉空間容積Ｖ＝Ｘ＋Ｖ１に鑑みれば、Ｐ１×Ｖ＝Ｐ２×（Ｖ＋Ｖ２）の関係式２が成り立つ。

【0045】

そこで、容積算出部１１は、少なくとも第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２、及びタンクＴＫの既知容積を用いて、閉空間容積Ｖを算出するように構成されており、ここでは上述した既知容積記憶部１２に記憶されている既知容積（具体的には、第２流路Ｌ２における第２開閉バルブＡ２からタンクＴＫまでの容積と、タンクＴＫの容積との合計）を用いるように構成されている。より具体的には、容積算出部１１は、圧力センサＰＧにより検出された第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２や、既知容積記憶部１２に記憶された種々の既知容積を取得し、上述した関係式１に基づいて閉空間容積Ｖを算出する（Ｓ３）。なお、この容積算出部１１としては、上述した関係式２に基づいて、マスフローコントローラＭＦＣの内容積Ｘをも算出するように構成されていても良い。

【0046】

次に、シートリーク量算出部１３が、流体制御バルブＡのシートリーク量、すなわち流体バルブを閉じた状態において、この流体制御バルブＡからリークする流体の流量を算出する。

【0047】

具体的には、吸引ポンプＰａを稼働させた状態において、図示しない弁制御部が、少なくとも流体制御バルブＡ及び第１開閉バルブＡ１を閉じる（Ｓ４）。この状態を第３状態とする。

【0048】

ここでの第３状態においては、図示しない弁制御部が、第２開閉バルブＡ２を閉じている。これにより、流体制御バルブＡからリークした流体は、上述した第１状態において説明した閉空間Ｚに引き込まれることになる。このことから、第３状態において圧力センサＰＧにより検出される圧力を第３圧力Ｐ３とすると、この第３圧力Ｐ３は、流体制御バルブＡにシートリークがある場合、時間の経過とともに上昇する。そして、このときのシートリーク量は、第３圧力Ｐ３の圧力上昇率から気体の状態方程式を用いて換算することができる。

【0049】

そこで、シートリーク量算出部１３は、少なくとも圧力センサＰＧにより検出された第３圧力Ｐ３の変化率と、容積算出部１１により算出された閉空間容積Ｖとを用いてシートリーク量を算出する（Ｓ５）。

【0050】

より具体的に説明すると、Ｑ∝（ΔＰ３／Δｔ）・Ｖ／Ｔ・１／Ｚの関係式３が成り立つので、シートリーク量算出部１３は、この関係式３に基づいてシートリーク量を算出する。なお、Ｑはシートリーク量、ΔＰ３は上昇圧力、Δｔは上昇時間、Ｖは閉空間容積、Ｔは流体の温度、Ｚは圧縮係数である。なお、流体の温度Ｔとしては、図３に示すように、マニホールドブロックＭに設けた温度センサＴＳからの出力値を用いており、シートリーク量算出部１３は、この温度センサＴＳからの出力値を受け付けてシートリーク量を算出するように構成されている。

【0051】

このように構成されたシートリーク評価システム１００によれば、容積算出部１１がマスフローコントローラＭＦＣの内容積を含む閉空間容積Ｖを算出するので、マスフローコントローラＭＦＣの器差を考慮した閉空間容積Ｖの算出が可能となり、閉空間容積Ｖを精度良く算出することができる。そして、この閉空間容積Ｖがシートリーク量算出部１３によるシートリーク量の算出に用いられるので、シートリーク量が極微小領域であったとしても、精度良く算出することが可能となる。

【0052】

また、マニホールドブロックＭに第１開閉バルブＡ１、第２開閉バルブＡ２、圧力センサＰＧ、及びタンクＴＫを集積しているので、これらの機器のユニット化を図れるうえ、閉空間容積Ｖを可及的に少量にすることができ、シートリークが極微小領域であっても第３圧力の変化率を短時間で測定することが可能となる。

【0053】

さらに、このマニホールドブロックＭにマスフローコントローラＭＦＣを接続することで、そのマスフローコントローラＭＦＣを構成する流体制御バルブＡのシートリークを短時間で測定・評価することができるので、例えばマスフローコントローラＭＦＣの量産ラインに導入することで、生産性や品質の向上を図れる。

【0054】

加えて、第１流路Ｌ１の一部や第２流路Ｌ２の一部を水平方向及び鉛直方向の双方に対して傾いて形成してあるので、第１流路Ｌ１や第２流路Ｌ２を水平方向及び鉛直方向のみで形成した場合に比べて、閉空間容積Ｖをより少量にすることができ、極微小領域のシートリーク量の算出に資する。さらに、第１流路Ｌ１の一部や第２流路Ｌ２の一部が傾斜しているので、これらを例えばエンドミルやドリルで加工することができ、溶接を不要にすることができる。

【0055】

そのうえ、タンクＴＫの既知容積が閉空間容積Ｖに比べて小さすぎる或いは大きすぎると、第１圧力と第２圧力との差が小さく或いは大きくなりすぎて、閉空間容積Ｖを精度良く算出することが難しい。これに対して、本実施形態のタンクＴＫの既知容積は、閉空間容積Ｖの０．５倍以上１．５倍以下であるので、閉空間容積Ｖを精度良く算出することができる。

【0056】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0057】

例えば、本発明に係るシートリーク評価システム１００は、前記実施形態では第１流路Ｌ１の上流側からマスフローコントローラＭＦＣ、第１開閉バルブＡ１、吸引ポンプＰａがこの順で設けられたＲｏＲシステムに用いられていたが、図８に示すように、第１流路Ｌ１の上流側から圧送ポンプＰｂ、第１開閉バルブＡ１、マスフローコントローラＭＦＣがこの順で設けられたＲｏＦシステムに用いられても良い。この場合のシートリーク量算出部１３としては、第３圧力Ｐ３の減少率と、マスフローコントローラＭＦＣの内部容積のうち流体制御バルブＡの上流側を含む閉空間容積Ｖとを用いてシートリーク量を算出する態様が挙げられる。なお、ＲｏＦシステムにおいては、閉空間容積Ｖには、マスフローコントローラＭＦＣの内部流路容積のうち、流体制御バルブＡよりも上流側が含まれることになる。

【0058】

また、マスフローコントローラＭＦＣとしては、複数の流体制御バルブＡを備えたものであっても良く、この場合はそれぞれの流体制御バルブＡのシートリーク量を算出することができる。具体的には、図９に示すように、例えば直列に設けられた２つの流体制御バルブＡを備える構成について考える。

【0059】

この場合、図１０に示すように、まず一方の流体制御バルブＡ（例えば上流側）を閉じるとともに、他方の流体制御バルブＡを開いておき、第１開閉バルブＡ１、及び第２開閉バルブＡ２を閉じる（Ｔ１）。これにより、マスフローコントローラＭＦＣの内部流路のうち、この一方の流体制御バルブＡの下流側の内部流路容積を含む第１閉空間Ｚ１が形成される。そして、第２開閉バルブＡ２を開いて（Ｔ２）、第１閉空間容積を算出する（Ｔ３）。なお、第１閉空間容積の具体的な算出方法は前記実施形態の閉空間容積Ｖの算出と同様であり、詳細は省略する。

【0060】

次いで、他方の流体制御バルブＡ（例えば下流側）を閉じるとともに、一方の流体制御バルブＡを開いておき、第１開閉バルブＡ１、及び第２開閉バルブＡ２を閉じる（Ｔ４）。これにより、マスフローコントローラＭＦＣの内部流路のうち、この他方の流体制御バルブＡの下流側の内部流路容積を含む第２閉空間Ｚ２が形成される。そして、第２開閉バルブＡ２を開いて（Ｔ５）、第２閉空間容積を算出する（Ｔ６）。なお、第２閉空間容積の具体的な算出方法は前記実施形態の閉空間容積Ｖの算出と同様であり、詳細は省略する。

【0061】

そして、吸引ポンプＰａを稼働させながら、再び一方の流体制御バルブＡを閉じるとともに、他方の流体制御バルブＡを開いておき、少なくとも第２開閉バルブＡ２を閉じる（Ｔ７）。この状態において、一方の流体制御バルブＡにリークがあれば、圧力センサＰＧにより検出された圧力値が上昇するので、前記実施形態と同様、この圧力上昇率を用いて一方の流体制御バルブＡのシートリーク量を算出することができる（Ｔ８）。

【0062】

また、吸引ポンプＰａを稼働させながら、再び他方の流体制御バルブＡを閉じるとともに、一方の流体制御バルブＡを開いておき、少なくとも第２開閉バルブＡ２を閉じる（Ｔ９）。この状態において、他方の流体制御バルブＡにリークがあれば、圧力センサＰＧにより検出された圧力値が上昇するので、前記実施形態と同様、この圧力上昇率を用いて他方の流体制御バルブＡのシートリーク量を算出することができる（Ｔ１０）。

【0063】

なお、各流体制御バルブＡのシートリーク量を算出する手順は上述したものに限らず、例えば第２閉空間容積の算出工程（Ｔ４～Ｔ６）の前に、一方の流体制御バルブＡのシートリーク量の算出工程（Ｔ７、Ｔ８）を行い、その後、第２閉空間容積の算出工程（Ｔ４～Ｔ６）と、他方の流体制御バルブＡのシートリーク量の算出工程（Ｔ９、Ｔ１０）を行っても良い。

【0064】

さらに、前記実施形態では、圧力センサＰＧが第１流路Ｌ１における第２流路Ｌ２の分岐箇所に設けられていたが、配置はこれに限らず、第１流路Ｌ１における分岐箇所の上流側や下流側或いは第２流路Ｌ２における分岐箇所よりも下流側など、閉空間Ｚの圧力を測定可能な位置であれば適宜変更して構わない。

【0065】

前記実施形態では、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２がマニホールドブロックＭの内部流路として形成されていたが、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２の一方又は両方は例えば配管部材の内部流路として形成されていても良い。この場合、前記実施形態においてマニホールドブロックＭに設けられていた機器、すなわち第１開閉バルブＡ１、第２開閉バルブＡ２、圧力センサＰＧ、及びタンクＴＫの一部又は全部は、配管部材に設けられていても良い。

【0066】

前記実施形態では、図示しない弁制御部が第１開閉バルブＡ１や第２開閉バルブＡ２を開状態又は閉状態に切り替える態様を説明したが、オペレータが手動で第１開閉バルブＡ１や第２開閉バルブＡ２を開状態又は閉状態に切り替えても構わない。

【0067】

前記実施形態では、第３状態において第２開閉バルブＡ２を閉じていたが、第３状態において第２開閉バルブＡ２を開いても良い。この場合のシートリーク量算出部１３としては、第３圧力の変化率と、閉空間容積ＶとタンクＴＫの既知容積等とを合計したＶ＋Ｖ２とを用いてシートリーク量を算出する態様を挙げることができる。

【0068】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な実施形態の変形や、実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0069】

１００・・・シートリーク評価システム
ＭＦＣ・・・マスフローコントローラ
Ａ ・・・流体制御バルブ
Ｌ１ ・・・第１流路
Ａ１ ・・・第１開閉バルブ
Ｌ２ ・・・第２流路
Ａ２ ・・・第２開閉バルブ
ＴＫ ・・・タンク
ＰＧ ・・・圧力センサ
Ｃ ・・・評価装置
Ｐ１ ・・・吸引ポンプ
Ｍ ・・・マニホールドブロック
Ｌ１ａ・・・第１傾斜部
Ｌ２ａ・・・第２傾斜部
Ｌ２ｂ・・・第３傾斜部
１１ ・・・容積算出部
１２ ・・・既知容積記憶部
１３ ・・・シートリーク量算出部
Ｚ ・・・閉空間
Ｚ１ ・・・第１閉空間
Ｚ２ ・・・第２閉空間
Ｐ２ ・・・圧送ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】