CN101248402A

CN101248402A - 流体控制装置

Info

Publication number: CN101248402A
Application number: CNA2006800306311A
Authority: CN
Inventors: 吉野研郎; 上村忍文
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-08-20
Also published as: US20090283155A1; WO2007023970A1; JP2007058337A; KR20080041205A

Abstract

本发明涉及的流体控制装置，其特征在于，具备：通过控制用流体的压力操作对流体的压力进行控制的流体控制阀；计测流体的流量将该流量的计测值变换为电信号并输出的流量计测器；和基于来自该流量计测器的所述电信号与设定流量的偏差，将用于对所述流体控制阀的开口面积进行控制的指令信号，向所述流体控制阀或者操作该流体控制阀的设备输出的控制部。

Description

流体控制装置

技术领域

本发明涉及在需要进行流体控制的流体输送配管中所使用的流体控制装置。更加详细而言，涉及主要在半导体制造装置内的设置、配管以及配线连接容易，即便流过脉动的流体也能够不出问题地进行流量控制，能够在较大的流量范围内微细地进行流量控制的流体控制装置。

背景技术

一直以来，作为半导体制造工序的一个工序，使用以纯水稀释氢氟酸等化学液而得的洗净水对晶片表面进行蚀刻的湿式蚀刻。有必要以高精度对这些湿式蚀刻的洗净水的浓度进行管理。近年来，以纯水与化学液的流量比对洗净水的浓度进行管理的方法渐成主流，因此，应用以高精度对纯水、化学液的流量进行管理的流体控制装置。

作为流体控制装置，有各种各样的提案，有如图18所示那样的进行将纯水温度设为可变时的流量控制的纯水流量的控制装置301(例如，参考日本特开平11-161342号公报)。控制装置301，具备：为了对纯水流量进行调整而受到操作压力的作用来调节开度的流量调节阀302；用于对供给到流量调节阀302的操作压力进行调整的操作压力调整阀303；用于对从流量调节阀302所输出的纯水流量进行计测的流量计测器304；用于容许或截断通过流量计测器304的纯水的流动的开闭阀305；通过使由操作压力调整阀303所调整的操作压力与流量调节阀302中的纯水的输出压力均衡，从而将从流量调节阀302输出的纯水流量控制为一定，其特征在于，为了使根据流量计测器304的计测值变为一定，设置控制电路，该控制电路用于基于该计测值对从操作压力调整阀303向流量调节阀302所供给的操作压力进行反馈控制。其效果是，即便与纯水的温度变化相伴流量调节阀302中的输出压力变化，也会与该变化量相对应地实时调整操作压力，从而调整从流量调节阀302输出的纯水流量，因此能够高精度地将纯水流量保持为一定值。

另外，作为部件设在一个箱内的电驱动的流体控制装置，有如图19所示那样的与运送流体的流体回路串联连接的流体控制组件306(例如，参照日本特开2001-242940号公报)。其构成为，具备：具有化学非活性的流路的外壳307；与流路连接的可调节的控制阀308；与流路连接的压力传感器309；位于流路内的节流部310；控制阀308与压力传感器309被收纳在外壳307内，在外壳307内还收纳有具备电驱动控制阀308的电动马达的驱动器311、和与控制阀308以及压力传感器309电连接的控制器部312。其效果是，根据在流体回路内所测定的压力差和节流部310的直径测定流路内的流量，基于测定的流量以反馈控制驱动控制阀308，从而能够高精度地决定流路内的流量。

但是，上述现有的纯水流量的控制装置301，使与流量调节阀302中的纯水的输出压力均衡，从而将从流量调节阀302所输出的纯水流量控制为一定，因此，不适于微细地流量控制，流量范围也不够大，因此存在难以用于在较大的流量范围对流量进行控制的用途的问题。另外，构成要素较多，因此在设置到半导体制造装置内等时，必须分别进行各构成要素的配管连接作业、电配线、空气配管作业，存在作业复杂花费时间，并且配管、配线繁杂可能发生错误的问题。

另外，上述现有的流量控制组件306，在流入流体控制装置中的流体是压力变动周期短的脉动的流体的情况下，存在的问题是虽然控制阀308想要对脉动的流体进行流量控制，但会产生振荡而不能进行流体控制，如果仍然持续的话还会存在可能使驱动器311、控制阀308破损的问题。另外，因为进行流量控制的流量范围并不大，所以存在难以用于在较大流量范围进行流量控制的用途的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上那样的现有技术的问题而做出的，其的目的在于，提供一种在半导体制造装置内等的设置、配管以及配线连接容易，即便流过脉动的流体也能够不出问题地进行流量控制，能够在较大的流量范围内微细地进行流量控制的流体控制装置。

基于附图1至图17对用于解决上述问题的本发明的流体控制装置的构成，进行说明。本发明的流体控制装置，其第一特征在于，具备：通过控制用流体的压力操作对流体的压力进行控制的流体控制阀4；计测流体的流量将该流量的计测值变换为电信号并输出的流量计测器3；和基于来自该流量计测器3的电信号与设定流量的偏差，将用于对所述流体控制阀4的开口面积进行控制的指令信号，向所述流体控制阀4或者操作该流体控制阀的设备56输出的控制部6。

另外，所谓控制用流体是指例如空气、液压油等。

另外，其第二特征在于，还具备用于对所述流体的流动进行开放或截断的开闭阀61。

另外，其第三特征在于，还具备开口面积能够调节的节流阀85。

另外，其第四特征在于，所述阀4、61、85以及所述流量计测器3，不使用独立的连接机构而直接连接。所谓独立的连接机构是指另外的管、连接管等。

另外，其第五特征在于，所述阀4、61、85以及所述流量计测器3，被配设在一个底座147上。

另外，其第六特征在于，所述流体控制阀4，

具备：主体12，其在下部中央具有开放至底部而设置的第二空隙20，并具有与第二空隙20连通的入口流路22，在上部具有上表面开放而设置、直径比第二空隙20的直径大的第一空隙21、，并具有与第一空隙21连通的出口流路23、连通第一空隙21与第二空隙20、直径比第一空隙21的直径小的连通孔24，将第二空隙20的上表面作为阀座25；

阀盖13，在内部具有与设在侧面或上表面的给气孔28和排出孔29连通的圆筒状的空隙26，在下端内周面上设有台阶部27；

弹簧支架14，嵌插于阀盖13的台阶部17中并在中央部具有贯通孔30；

活塞15，在下端部具有比弹簧支架14的贯通孔30小径的第一接合部35并在上部设有突缘部33、能够上下运动地嵌插在阀盖13的空隙26内部；

弹簧16，由活塞15的突缘部33下端面和弹簧支架14的上端面所夹持支撑；

第一阀机构体17，具有边缘部被夹持固定在主体12和弹簧支架14之间、以覆盖主体12的第一空隙21的方式形成第一阀室42、中央部形成为厚壁的第一隔膜38；在上表面中央具有贯通弹簧支架14的贯通孔30而与活塞15的第一接合部35接合固定的第二接合部40；在下表面中央具有贯通主体12的连通孔24而设置的第三接合部41；

第二阀机构体18，具有：位于主体的第二空隙20内部并设置得比主体的连通孔24大径的阀芯43；在阀芯43上端面突出设置、并与第一阀机构体17的第三接合部41接合固定的第四接合部45；从阀芯43下端面突出而设置的杆46；和从杆46下端面向径方向延伸而设置的第二隔膜48；

基板19，具有：在上部中央具有突出部50，该突出部位于主体12的下方、在其与主体12之间对第二阀机构体18的第二隔膜48的边缘部进行夹持固定，在突出部50的上端部设置切口凹部51并设置与切口凹部51连通的呼吸孔52；

构成为，伴随着活塞15的上下运动，由第二阀机构体18的阀芯43与主体12的阀座25所形成的流体控制部53的开口面积变化。

另外，本控制阀的基本构成，是在日本特开2004-38571中所公开的。

另外，其第七特征在于，所述流体控制阀169，具备：由流体的入口流路194、出口流路201以及将入口流路194和出口流路201连通的腔室176所构成的主体部170；具有阀芯214和第一隔膜部186的阀部件185；位于阀部件185的下部以及上部、与第一隔膜部186相比有效受压面积小的第二隔膜部187以及第三隔膜部188；阀部件185以及各隔膜部186、187、188通过将各隔膜部186、187、188的外周部固定在主体部170上而安装在腔室176内，而且通过各隔膜部186、187、188将腔室176划分为第一加压室177、第二阀室178、第一阀室179以及第二加压室180，第一加压室177具有对第二隔膜部187施加时常向内的一定的力的机构，第一阀室179与入口流路194连通，第二阀室178具有与阀部件185的阀芯214相对应的阀座199，另外分为相对阀座199位于第一隔膜部186侧并通过设置在第一隔膜部186上的连通孔211与第一阀室179连通的下部第二阀室181和位于第二隔膜部187侧并与出口流路201连通设置的上部第二阀室182，具有通过阀部件185的上下运动而使阀芯214与阀座199之间的开口面积变化从而对下部第二阀室181的流体压力进行控制的流体控制部217，第二加压室180具有对第三隔膜部189施加时常向内的一定的力的机构。

另外，本控制阀的基本构成，是在日本特开2004-176812中所公开的。

另外，其第八特征在于，所述节流阀85，具有：主体88，在设置在上部的阀室90的底面形成阀座面89、并具有与设置在阀座面89的中心的连通口91连通的入口流路92和与阀室90连通的出口流路93；隔膜97，一体地设置有能够通过阀杆的轴方向的进退移动而插入连通口91地从接液面的中心垂下突出设置的第一阀芯98、可与阀座面89接触/分离并形成在从第一阀芯98向径方向分离的位置上的圆环状凸条的第二阀芯99和从第二阀芯99向径方向连续形成的薄膜部100；第一阀杆114，在上部固定有手柄119，在下部内周面具有阴螺纹部115、在外周面具有螺距比阴螺纹部115的螺距大的阳螺纹部116；第一阀杆支撑体121，在内周面具有与第一阀杆114的阳螺纹部116螺合的阴螺纹部122；第二阀杆106，在上部外周面具有与第一阀杆114的阴螺纹部115螺合的阳螺纹107部、在下端部连接隔膜97；隔膜压件108，位于第一阀杆支撑体121的下方、上下移动自如且不可旋转地支撑第二阀杆106；和阀盖125，将第一阀杆114和隔膜压件108固定。

另外，本控制阀的基本构成，是在日本特开2005-155878中所公开的。

还有，其第九特征在于，所述流量计测器3是超声波流量计或者超声波式涡流流量计。

在本发明中，流体控制阀4，只要是能够通过控制用流体的压力操作来进行流体的压力控制即可，没有特别限制，但优选，具有如图2所示的进行流体的压力控制的本发明的流体控制阀4、如图13所示的进行流体的流量控制的本发明的流体控制阀169的构成。它们能够进行稳定的流体控制，即便流过脉动的流体，仍能够通过流体控制阀4、169将压力或者流量稳定在一定值，能够仅用流体控制阀4、169进行流路的截断，是紧凑的构造从而能够将流体控制装置1设置得较小，因此优选。

在本发明中，流量计测器3，只要是将计测的流量变换为电信号向控制部6输出即可，没有特别限定，但优选，超声波流量计或者超声波式涡流流量计。特别是在图1、图15所示的超声波流量计的情况下，能够对于微小流量高精度地进行流量测定，因此适用于微小流量的流体控制。在如图16所示的超声波式涡流流量计的情况下，能够对于大流量高精度地进行流量测定，因此适用于大流量的流体控制。这样一来，根据流体的流量，分别使用超声波流量计、超声波式涡流流量计，从而能够进行高精度的流体控制。

另外，本发明如图3所示，也可以在流体控制装置59上设置开闭阀61。通过设置开闭阀61，能够对开闭阀61进行截断，从而容易地进行流体控制装置59的维护、修理、更换部件(以下，记为维护等)，因此优选。另外，如果流体控制装置59具备开闭阀61，则在截断流路为了维护等而将流体控制装置59拆卸时，能够将残留在流路内的流体从拆卸部分泄露抑制在最小限度，而且在流路内发生问题时，能够由开闭阀61进行流体的紧急截断，因此优选。

另外，开闭阀61只要具有开放或截断流体的流动的功能即可，对其构造没有特别限定，可以是手动的，也可以是空气驱动、电驱动、磁驱动等自动的。在是自动的情况下，可以设置控制电路，与流体控制装置59的流体控制阀63、流量计测器62连接，根据流体控制阀63的状态、流量使开闭阀61驱动，也可以使开闭阀61相对流体控制装置59独立地进行驱动。在与流体控制装置59连接地驱动的情况下，能够在流体控制装置59内进行综合控制，因此优选。在相对流体控制装置59独立地进行驱动的情况下，在流体控制装置59发生问题时通过开闭阀61紧急截断流路的情况下，能够不受流体控制装置59的问题的影响地进行驱动，因此优选。

另外，开闭阀61的设置位置，优选，为了维护等而设置在比其他的阀63以及流量计测器62靠上游侧的位置。而且，还可以是将多个开闭阀61设在比其他的阀63以及流量计测器62靠上游侧和下游侧这两侧。此时，通过关闭两侧的开闭阀61，使流体控制装置59的上游侧和下游侧的流动停止，从而防止流体的逆流等，在进行维护等时可靠地防止流体的泄露，因此优选。

本发明，如图5所示，可以在流体控制装置81上设置节流阀85。尤其是在进行压力控制的流体控制阀84中，通过设置节流阀85，流体在流体控制阀84中被控制为一定压力之后通过节流阀85被调节为一定流量，然后流出，而且通过使节流阀85的开度变化使流量变化从而能够在较大的流量范围内对流量进行控制，因此优选。节流阀85，只要是对流路开度进行可变调节并且节流流路使得流量稳定的构成即可，没有特别限定，但优选，具有如图6所示的本发明的节流阀85的构成。这能够在较大的流量范围内进行流量调节，能够容易且精密地对节流阀85的微小开度进行调节，因此能够在短时间进行开度的微调节，并且是不占用高度方向的空间的紧凑的构造，能够将流体控制装置81设置得较小，因此优选。

另外，在图6中，设在节流阀85的第一阀杆114的外周面的阳螺纹部116和设在下部内周面的阴螺纹部115的螺距差，是阳螺纹部116的螺距的六分之一，但优选，将螺距差设在阳螺纹螺距的二十分之一到五分之一的范围。阀芯从全闭到全开得到一定范围的升量，因此为了不使手柄119的行程变得过大导致阀高变高，可以将螺距差设得比阳螺纹螺距的二十分之一大，为了以小的指令对阀进行高精度的调节，可以将螺距差设得比阳螺纹螺距的五分之一小。

另外，在图7中将第一阀芯98的直线部104的外径D₁相对连通口91的内径D设定为0.97D，但优选，将直线部104的外径D₁相对连通口91的内径D设定在0.95D≤D₁≤0.995D的范围内。为了使第一阀芯98和连通口91不滑动接触，设定D₁≤0.995D，为了顺畅地进行流量调节，设定0.95D≤D₁。

另外，虽将第一阀芯98的圆锥部105的倾斜角相对轴线设定为15°，但优选，在12°～28°的范围内。为了不使阀变大地对较大流量范围进行调节，设定为12°以上，为了使流量不会相对开度剧烈变化，设定在28°以下。另外，第二阀芯99的圆环状凸条的直径D₂相对连通口91的内径D设定为1.5D，但优选，将第二阀芯99的圆环状凸条的直径D₂，相对连通口91的内径D设定在1.1D≤D₂≤2D的范围内。为了在第一阀芯98和第二阀芯99之间可靠地设置环状槽部102、在环状槽部102得到抑制流体流动的空间部分，设定1.1D≤D₂，为了抑制相对开度由第二阀芯99和阀座面89所形成的开口面积的增加率，设定D₂≤2D。

本发明的流体控制装置1，根据需要还可以设置将流入的流体的压力变动调整为一定压力并流出的压力调整阀。压力调整阀也可以使用与流体控制阀4、169相同构造的阀。

本发明的流体控制装置，如图1、图3、图5、图10所示，相邻的阀4、61、85以及流量计测器3，优选，不使用管、连接管等的独立的连接机构而直接连接。这是因为，通过将各构成要素不使用管、连接管等而直接连接，能够使得流体控制装置1紧凑从而减小设置场所的空间，能够使得设置作业变得容易从而缩短作业时间，能够将流体控制装置1内的流路缩短至必要的最短限度，因此，能够抑制流体阻力，因此优选。此时，阀4、61、85以及流量计测器3的主体，可以是使用相同的底座的构成，也可以是将单独的部件夹装用于进行流路的密封以及流路的方向转换的连接部件57、58而直接连接。在该构成的情况下，尤其是流量计测器3的维护变得容易，因此优选。

本发明的流体控制装置，如图11所示，优选，将阀141、143、144以及流量计测器142，配设于形成流路的一个底座147。这是因为，通过将各构成要素配设在一个底座147上，能够使得流体控制装置139紧凑从而减小设置场所的空间，能够使得设置作业变得容易从而缩短作业时间，能够将流体控制装置139内的流路缩短至必要的最短限度，因此能够抑制流体阻力，而且能够减少部件数量，因此能够使得流体控制装置139的组装变得容易，因此优选。

本发明的流量计测器3、流体控制阀4、开闭阀61、节流阀85的设置的顺序，以怎样的顺序设置都可以，没有特别限定，但优选，使节流阀85位于流体控制阀4以及流量计测器3的下游侧。

另外，本发明的流体控制装置，只要是需要将流体的流量以任意的值控制为一定的用途，可以任意使用，但适用配置在半导体制造装置内。在半导体制造工序的前工序中，可列举出光致抗蚀剂工序、图形曝光工序、蚀刻工序、平坦化工序等，在以纯水和化学液的流量比对它们的洗净水的浓度进行管理时，适用本发明的流体控制装置。

另外，本发明的流量计测器3、流体控制阀4、开闭阀61、节流阀85的各部件的材质，只要是树脂制即可，可以是氯乙烯、聚丙烯(以下记为PP)、聚乙烯等任何一种，特别在流体使用腐蚀性流体的情况下，优选，聚四氟乙烯(以下，记为PTFE)、聚偏二氟乙烯(以下，记为PVDF)、四氟乙烯.全氟烷基乙烯基醚共聚树脂(以下，记为PFA)等氟树脂，只要是氟树脂制的就能够用于腐蚀性流体，另外即便透过腐蚀性气体也不必担心阀4、61、85以及流量计测器3的腐蚀，因此适用。

本发明具有以上那样的构造，从而得到以下的优异效果。

(1)通过用流体控制装置进行反馈控制，从而能够使流体的流量以响应性良好地变为设定流量的方式稳定。

(2)流体控制装置的构成要素没有使用管、连接管等的独立的连接机构而直接连接，因此能够使流体控制装置变得紧凑减少设置场所的空间，能够使设置作业变得容易从而缩短作业时间，能够将流体控制装置内的流路缩短至必要的最短限度，因此能够抑制流体阻力。

(3)通过将流体控制制造配设在形成流路的一个底座上，能够使流体控制装置变得紧凑减少设置场所的空间，能够使设置作业变得容易从而缩短作业时间，能够将流体控制装置内的流路缩短至必要的最短限度，因此能够抑制流体阻力，而且能够减少部件数量，所以流体控制装置的组装变得容易。

(4)通过使用本发明的构成的流体控制阀，能够进行稳定的流体控制，即便流过脉动的流体也能够通过流体控制阀使压力或流量稳定在一定压力，能够仅用流体控制阀进行流路的截断，是紧凑的构成，因此能够将流体控制装置设置得较小。

(5)通过在流体控制装置上设置开闭阀，能够使开闭阀处于关闭状态，从而能够流体不泄露地容易地进行流体控制装置的维护、修理、部件更换，并且在流路内发生问题时，能够用开闭阀进行流体的紧急截断。

(6)通过在流体控制装置上设置节流阀，在流体控制阀被控制为一定压力后，在节流阀被调节为一定流量并流出，而且能够通过使节流阀的开度变化，在较大的流量范围进行流量控制。

(7)通过使用本发明的构成的节流阀，能够在较大的流量范围进行流量调节，而且能够容易且精密地对节流阀的微小的开度进行调节，因此能够在短时间内进行开度的微调节，并且是不占用高度方向上的空间的紧凑的构造，因此能够将流体控制装置设定得较小。

以下，能够通过说明书附图和本发明的优选实施方式的记载，更加充分地理解本发明。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图2是图1的流体控制阀的放大图。

图3是表示本发明的第二实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图4是图2的开闭阀的放大图。

图5是表示本发明的第三实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图6是图5的节流阀的放大图。

图7是表示图6的节流阀打开状态的要部放大图。

图8是表示图6的节流阀关闭状态的要部放大图。

图9是表示图6的节流阀半打开状态的要部放大图。

图10是表示本发明的第四实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图11是表示本发明的第五实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图12是表示本发明的第六实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图13是图12的流体控制阀的放大图。

图14是对图13追加了其他表达的与图13相同的图。

图15是表示本发明的第七实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图16是表示本发明的第八实施例的流体控制装置的纵剖面图。

图17是沿着图16的A-A线的剖面图。

图18是表示现有的纯水流量的控制装置的概念构成图。

图19是表示现有的流体控制组件的部分剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图所示的实施例对本发明的实施方式进行说明，但不言自明的是本发明并不限定于本实施例。图1是表示本发明的第一实施例的流体控制装置的纵剖面图。图2是图1的流体控制阀的放大图。图3是表示本发明的第二实施例的流体控制装置的纵剖面图。图4是图2的开闭阀的放大图。图5是表示本发明的第三实施例的流体控制装置的纵剖面图。图6是图5的节流阀的放大图。图7是表示图6的节流阀打开状态的要部放大图。图8是表示图6的节流阀关闭状态的要部放大图。图9是表示图6的节流阀半开状态的要部放大图。图10是表示本发明的第四实施例的流体控制装置的纵剖面图。图11是表示本发明的第五实施例的流体控制装置的纵剖面图。图12是表示本发明的第六实施例的流体控制装置的纵剖面图。图13是图12的流体控制阀的放大图。图14是对图13追加了其他表达的与图13相同的图。图15是表示本发明的第七实施例的流体控制装置的纵剖面图。图16是表示本发明的第八实施例的流体控制装置的纵剖面图。图17是沿着图16的A-A线的剖面图。

(实施例1)

以下，基于图1、图2对作为本发明的第一实施例的流体控制装置进行说明。

1是设置在进行半导体制造的蚀刻工序的半导体制造装置内的流体控制装置。流体控制装置1，包括：流体流入口2、流量计测器3、流体控制阀4、流体流出口5、控制部6，其各自的构成如下所述。

2是PFA制的流体流入口。流体流入口2与后记的流量计测器3的入口流路7连通。

3是对流体的流量进行计测的流量计测器。流量计测器3具有：入口流路7、从入口流路7垂直设置的直线流路8和从直线流路8垂直设置、与入口流路7在同一方向上平行地设置的出口流路9，在入口、出口流路7、9的侧壁的与直线流路8的轴线相交的位置上，相互相对地配置有超声波振子10、11。出口流路9与后记流体控制阀4的入口流路22连通。超声波振子10、11被氟树脂覆盖，从该振子10、11伸出的配线与后记控制部6的运算部54连接。另外，流量计测器3除超声波振子10、11以外都是PFA制。另外，入口流路7与流体流入口2通过连接部件57进行流路的方向转换而直接连接，出口流路9与后记流体控制阀4的入口流路22通过连接部件59进行流路的方向转换而直接连接，从而连通。

4是根据操作压力对流体压力进行控制的流体控制阀。流体控制阀4，包括：主体12、阀盖13、弹簧支架14、活塞15、弹簧16、第一阀机构体17、第二阀机构体18和基板19。

12是PTFE制的主体，在下部中央具有开放至底部而设置的第二空隙20，并在上部具有上面开放而设置的直径比第二空隙20的直径大的第一空隙21，在侧面上还设有与第二空隙20连通的入口流路22，在与入口流路22相对的面上设有与第一空隙21连通的出口流路23，而且还设有将第一空隙21和第二空隙20连通、具有与第一空隙21的直径相比要小的直径的连通孔24。第二空隙20的上面部作为阀座25。另外，出口流路23与后记的流体流出口5连通。

13是PVDF制的阀盖，在内部设有圆筒状的空隙26，在下端内周面上设有由空隙26扩径而得的台阶部27，在侧面设有为了向空隙26内部供给压缩空气而将空隙26与外部连通的给气孔28、以及用于将由给气孔28导入的压缩空气微量地排出的作为微孔的排出孔29。另外，排出孔29，在不需要供给压缩空气的情况下，也可以不设置。

14是PVDF制的平面圆形状的弹簧支架，在中央部具有贯通孔30，大致上半部分嵌插于阀盖13的台阶部27。在弹簧支架14的侧面部设有环状槽31，通过安装O形密封圈32，防止压缩空气从阀盖13向外部流出。

15是PVDF制的活塞，具有：在上部的圆盘状的突缘部33、从突缘部33的中央下部呈圆柱状地突出而设置的活塞轴34、设置在活塞轴34的下端的由阴螺纹部构成的第一接合部35。活塞轴34的直径设置得比弹簧支架14的贯通孔30小，第一接合部35通过螺合与后记第一阀机构体17的第二接合部40接合。

16是SUS制的弹簧，由活塞15的突缘部33下端面与弹簧支架14的上端面夹持。与活塞15的上下运动相伴弹簧16伸缩，为了使此时的载荷变化较小，优选使用自由长度较长的。

17是PTFE制的第一阀机构体，具有：第一隔膜38，其具有膜部37，并在中央部具有厚部，该膜部具有从外周边缘部向上方突出设置的筒状部36；第二接合部40，其设置在轴部39的上端部、由小径的阳螺纹构成，该轴部39从第一隔膜38的中央上面突出；以及第三接合部41，其从该中央下面突出、由形成在下端部的阴螺纹部构成、与后记第二阀机构体18的第四接合部45螺合。第一隔膜38的筒状部36，在主体12和弹簧支架14之间被夹持固定，从而密封形成由第一隔膜38的下表面形成的第一阀室42。另外，第一隔膜38的上表面、阀盖13的空隙26通过O形密封圈32被密封，从而形成充满了压缩空气的气室，该压缩空气是通过阀盖13的给气孔28供给。

18是PTFE制的第二阀机构体，包括：配设在主体12的第二空隙20内部、直径比连通孔24大的阀芯43；从阀芯43上端面突出设置的轴部44；通过与设置在其上端的第三接合部41螺合而接合固定的由阳螺纹所构成的第四接合部45；从阀芯43下端面突出设置的杆46；第二隔膜48，其从杆46的下端面向径方向延伸、具有从周边部向下方突出设置的筒状突部47。第二隔膜48的筒状突部47被夹持在后记基板19的突出部50和主体12之间，从而将由主体12的第二空隙20和第二隔膜48所形成的第二阀室49密封。

19是PVDF制的基板，在上部中央具有在其与主体12之间对第二阀机构体18的第二隔膜48的筒状突部47进行夹持固定的突出部50，在突出部50的上端部设置切口凹部51，并且在侧面设置有与切口凹部51连通的呼吸孔52，在和阀盖13之间通过主体12利用螺栓、螺母(没有图示)进行夹持固定。另外，在本实施例中，构成为：弹簧16设置在阀盖13的空隙26内，对活塞15、第一阀机构体17、第二阀机构体18向上方施力，但还可以构成为：将弹簧16设置在基板19的切口凹部51中，对活塞15、第一阀机构体17、第二阀机构体18向上方施力。

5是PFA制的流体流出口。

6是控制部。控制部6具有：根据从所述流量计测器3输出的信号对流量进行运算的运算部54，和进行反馈控制的控制器部部55。在运算部54中，具备：对发送侧的超声波振子10输出一定周期的超声波振动的发送电路；接收来自接收侧的超声波振子11的超声波振动的接收电路；对各超声波振动的传播时间进行比较的比较电路；和根据从比较电路输出的传播时间差对流量进行运算的运算电路。在控制器部部55中，具有控制电路，其控制后述的电空变换器56的操作压力使得从运算部54输出的流量变为设定的流量。另外，在本实施例中是为了在其他场所进行集中控制而将控制部6与流体控制装置1分别设置的构成，但也可以与流体控制装置1一体地设置。

56是对压缩空气的操作压力进行调整的电空变换器。电空变换器56，为了成比例地对操作压力进行调整而由电驱动的电磁阀构成，根据来自所述控制部6的控制信号，对流体控制阀4的操作压力进行调整。

接下来，对作为本发明的第一实施例的流体控制装置的动作进行说明。

流入流体控制装置1的流体流入口2的流体，首先，流入流量计测器3，在直线流路8计测流量。从相对于流体的流动位于上游侧的超声波振子10朝向位于下游侧的超声波振子11传播超声波振动。将由超声波振子11所接收的超声波振动转换为电信号，向控制部6的运算部54输出。当超声波振动从上游侧的超声波振子10向下游侧的超声波振子11传播被接收时，瞬间在运算部54内切换接收/发送，从位于下游侧的超声波振子11向位于上游侧的超声波振子10传播超声波振动。在超声波振子10所接收的超声波振动，被转换为电信号，并向控制部6内的运算部54输出。此时，超声波振动与直线流路8内的流体的流动逆向地传播，因此与从上游侧向下游侧传播超声波振动时相比流体中的超声波振动的传播速度较慢，传播时间变长。所输出的相互的电信号在运算部54内分别计测传播时间，根据传播时间差运算流量。将在运算部54所运算的流量转换成电信号，并向控制器部55输出。

接着，通过流量计测器3的流体流入流体控制阀4。在控制部6的控制器部55中，根据实时计测的流量相对于任意的设定流量的偏差，向电空转换器56输出信号使偏差变为零，电空转换器56向流体控制阀4供给与其相应的操作压力并驱动。从流体控制阀4流出的流体的流量，由在流体控制阀4所调压而得的压力和流体控制阀4以后的压力损失的关系来决定，调压而得的压力越高流量就越大，相反，压力越低流量也就越小。因此，流体由流体控制阀4进行控制，使得流量为设定流量地成为一定值，也就是说使设定流量与计测流量的偏差减小为零。

在此，对流体控制阀4的相对于从电空转换器56所供给的操作压力的动作进行说明(参照图2)。对于第二阀机构体18的阀芯43，由于由活塞15的突缘部33和弹簧支架14夹持的弹簧16的回弹力和第一阀机构体17的第一隔膜38下表面的流体压力而作用向上方加载的力，由于第一隔膜38上表面的操作压力的压力而作用向下方加载的力。更加严密地说，阀芯43下表面和第二阀机构体18的第二隔膜48上表面承受流体压力，但是因为它们的受压面积大致相等所以力也大致抵消。因此，第二阀机构体18的阀芯43，得以静止于上述三力平衡的位置。

当使从电空变换机56所供给的操作压力增加时下压第一隔膜38的力增加，从而使得在第二阀机构体18的阀芯43与阀座25之间所形成的流体控制部53的开口面积增加，因此能够使第一阀室42的压力增加。相反，当使操作压力减小时流体控制部53的开口面积减小，压力也会减小。因此，通过对操作压力进行调整，能够设定为任意的压力。

在这种状态下，在上游侧的流体压力增加时，瞬间第一阀室42内的压力也增加。于是，相比第一隔膜38的上表面从与操作压力相关的压缩空气所受到的力，第一隔膜38的下表面从流体所受到的力较大，从而第一隔膜38向上方移动。与此相伴，阀室43的位置也向上方移动，因此在其与阀座25之间所形成的流体控制部53的开口面积减小，从而使得第一阀室42内的压力减小。最终，阀芯43的位置移动至上述三个力平衡的位置而静止。此时，如果弹簧16的载荷没有较大变化，那么空隙26内部的压力即第一隔膜38上表面所受的力一定，因此，第一隔膜38的下表面所受的压力大致一定。因此，第一隔膜38的下表面的流体压力即第一阀室42内的压力，与上游侧的压力增加之前相比与原来的压力大致相等。

在上游侧的流体压力减少时，瞬间第一阀室42内的压力也减少。于是，相比第一隔膜38的上表面从与操作压力相关的压缩空气所受到的力，第一隔膜38的下表面从流体所受到的力较小，从而第一隔膜38向下方移动。与此相伴，阀芯43的位置也向下方移动，因此在其与阀座25之间所形成的流体控制部53的开口面积增加，从而使得第一阀室42内的压力增加。最终，阀芯43的位置移动至上述三个力平衡的位置而静止。因此，与上游侧压力增加的情况相同，第一阀室42内的流体压力，变得与原来的压力大致相等。

通过以上的动作，流入流体控制装置1的流体，通过流量计测器3、流体控制阀4、控制部6，被反馈控制并被控制在设定的流体压力。由于成为一定的流体压力从而流体流量也变得一定，控制流体的流量地使流体从流体流出口5流出。流量计测器3即超声波流量计，因为根据相对于流体的流动方向的传播时间差对流量进行计测，所以即便是微小流量也能够正确地计测流量，另外，流体控制阀4由于上述构成所以紧凑并能得到稳定的流体压力控制，因此在微小流量的流体控制上发挥优异的效果。另外，即便流入流体控制装置1的流体的上游侧压力变动，通过流体控制阀4的动作，流量能够自立地保持一定，因此即便发生泵的脉动等瞬间压力变动也能够稳定地对流量进行控制。

(实施例2)

接下来，基于图3、图4对作为本发明的第二实施例的流体控制装置进行说明。

59是流体控制装置。流体控制装置59，包括：流体流入口60、开闭阀61、流量计测器62、流体控制阀63、流体流出口64、控制部65，其各自的构成如下所述。

61是开闭阀。开闭阀61，包括：主体66、驱动部67、活塞68、隔膜压件69、阀芯70。

66是PTEF制的主体，在轴线方向上端的中央具有阀室71，并具有与阀室71连通的入口流路72和出口流路73，入口流路72与流体流入口60连通，出口流路73与流量计测器62连通。另外，在主体66的上表面的阀室71的外侧设有环状槽74。

67是PVDF制的驱动部，在内部设有圆筒状的汽缸部75，由螺栓·螺母(没有图示)固定在所述主体66的上部。在驱动部67的侧面上设有分别与汽缸部75的上侧以及下侧连通的一对工作流体供给口76、77。

68是PVDF制的活塞，以密封状态而且在轴线方向上上下运动自如地嵌插在驱动部67的汽缸部75内，在底面中央垂下设有杆部78。

69是PVDF制的隔膜压件，在中央部具有活塞68的杆部78贯通的贯通孔79，被夹持在主体66和驱动部67之间。

70是被收纳在阀室71中的PTFE制的阀芯，螺合在贯通隔膜压件69的贯通孔79而且从隔膜压件69的下表面突出的所述活塞68的杆部78的前端上，与活塞68的上下运动相应地在轴线方向上上下运动。阀芯70，在外周具有隔膜80，隔膜80的外边缘嵌插在主体66的环状槽74内，被夹持在隔膜压件69与主体66之间。第二实施例的其他构成与第一实施例相同，省略说明。

接着，对作为本发明的第二实施例的流体控制装置的动作进行说明。

流入流体控制装置59的流体流入口60的流体，首先流入开闭阀61。在开闭阀61为关闭状态的情况下，流体被开闭阀61截断，流体不能从开闭阀61向下游流动。由此，能够容易地进行流体控制装置59内的流量计测器62、流体控制阀63、控制部64的维护等。另外，在流路内发生任何问题时，能够通过将开闭阀61设为关闭状态，进行流体的紧急截断，能够防止例如由于腐蚀性流体泄露而导致半导体制造装置内的部件被腐蚀等的二次灾害。另外，在开闭阀61为打开状态的情况下，流体通过开闭阀61而流入流量计测器62，利用流量计测器62、流体控制阀63、控制部65，进行反馈控制，控制成成为设定流量，然后从流体流出口64流出。

在此，对开闭阀61的动作进行说明。当从工作流体供给口77作为来自外部的工作流体注入压缩空气时，由压缩空气的压力将活塞68向上推，所以与之接合的杆部78也被向上方拉，与杆部78的下端部接合的阀芯70也被向上方拉，阀成为打开状态。

另一方面，当从工作流体供给口76注入压缩空气时，活塞68被向下压，与之相伴，杆部78和与其下端部接合的阀芯70也被向下方压，阀成为关闭状态。

通过以上的动作，对于流入流体控制装置59的流体流入口60的流体，通过使开闭阀61处于关闭状态，能够容易地进行流体控制装置59的维护等，能够进行流体的紧急截断。第二实施例的其他动作与第一实施例相同，因此省略说明。

(实施例3)

接下来，基于图5至图9对作为本发明的第三实施例的流体控制装置进行说明。

81是流体控制装置。流体控制装置81，包括：流体流入口82、流量计测器83、流体控制阀84、节流阀85、流体流出口86、控制部87，其各自的构成如下所述。

85是开口面积可调节的节流阀。节流阀85包括：主体88、隔膜97、第二阀杆106、隔膜压件108、第一阀杆114、第一阀杆支撑体121、阀盖125。

88是PTFE制的主体。在主体88的上部具有与后记隔膜97所形成的大致研钵形状的阀室90，在阀室90的底面上形成通过后记第二阀芯99的压接而进行流路的全闭密封的阀座面89，并具有与设置在阀座面89的中心的连通口91连通的入口流路92和与阀室90连通的出口流路93。在阀室90的上方设有收纳后记隔膜压件108的嵌合部110的凹部95，在其底面设有嵌合后记隔膜97的环状卡止部101的环状凹部94。另外，在主体88的上部外周面，设有与后记阀盖125螺合的阳螺纹96。另外，在本实施例中，节流阀85的主体88，和流体控制阀84的主体设置在同一底座上。

97是PTFE制的隔膜，一体地设有：在隔膜97的下部，从接液面的中心垂下突出设置的第一阀芯98、在从第一阀芯98向径方向分离的位置上形成的前端是剖面圆弧状的圆环状凸条的第二阀芯99、从第二阀芯99向径方向连续形成的薄膜部100和在薄膜部100的外周、剖面为矩形状的环状卡止部101，以及在隔膜97的上部，与后记第二阀杆106的下端部连接的连接部103。第一阀芯98，朝向下方连续设有直线部104和圆锥部105，在第一阀芯98和第二阀芯99之间形成有环状槽部102。环状槽部102，为了抑制在其空间部的流体的流动，将全关闭时由环状槽部102和阀座面89所形成的空间部分的体积，设定为全关闭时由第一阀芯98的直线部104和连通口91所形成的空间部分的体积的二倍以上。另外，第一阀芯98的直线部104的外径D₁，相对于连通口91的内径D，设定为0.97D。第一阀芯98的圆锥部105的倾斜角相对轴线设定为15°，第二阀芯99的圆环状凸条的直径D₂，相对于连通口91的内径D，设定为1.5D。隔膜97，在环状卡止部101与主体88的环状凹部94嵌合的状态下，被主体88和后记隔膜压件108夹持固定。

106是PP制的第二阀杆。在第二阀杆106的上部外周面设有与后记第一阀杆114的阴螺纹部115螺合的阳螺纹部107，下部外周形成为六边形，在下端部通过螺合连接有隔膜97的连接部103。

108是PP制的隔膜压件。在隔膜压件108的上部设有外周为六边形的插入部109，在下部设有外周为六边形的嵌合部110，在中央部外周设有突缘部111。在隔膜压件108的内周设有六边形的贯通孔112，设有从下端面朝向贯通孔112直径逐渐变小的圆锥部113。插入部109与后记第一阀杆支撑体121的中空部123不可旋转地嵌合，嵌合部110与主体88的凹部95不可旋转地嵌合。在贯通孔112中插通第二阀杆106，上下移动自如且不可旋转地支撑第二阀杆106。

114是PP制的第一阀杆。在第一阀杆114的下部内周面设有与第二阀杆106的阳螺纹部107螺合的、螺距为1.25mm的阴螺纹部115，在外周面设有螺距为1.5mm的阳螺纹部116，从而形成为阳螺纹部116与阴螺纹部115的螺距差为0.25mm，是阳螺纹部116的螺距的六分之一。在第一阀杆114的下部外周设有在径方向突出设置的制动部117，在上部的突起部118上固定安装有具有后记把持部120的手柄119。

121是PP制的第一阀杆支撑体。在第一阀杆支撑体121的上部内周面设有与第一阀杆114的阳螺纹部116螺合的阴螺纹部122，在下部内周设有将后记隔膜压件108的插入部109不可旋转地嵌合的六边形的中空部123，在下部外周设有通过后记阀盖125所固定的突缘部124。

125是PP制的阀盖。在阀盖125的上部设有具有小于第一阀杆支撑体121的突缘部124的外径的内径的卡止部126，在下部内周面设有与主体88的阳螺纹部96螺合的阴螺纹部127。阀盖125，在第一阀杆支撑体121的突缘部124和隔膜压件108的突缘部111被夹持在卡止部126和主体88之间的状态下，与主体88螺合，从而能够将各部件固定。第三实施例的其他构成与第一实施例相同，省略说明。

接着，对作为本发明的第三实施例的流体控制装置的动作进行说明。

流入流体控制装置81的流体流入口82并通过流量计测器83和流体控制阀84的流体由反馈控制被控制为一定压力，之后，流入节流阀85。流入节流阀85的流体，通过精密调节的开口面积，在节流阀85中被设定、被调节成一定流量后流出。

这里，对节流阀85进行微小开度的调节的动作进行说明。首先，在本实施例的节流阀85处于全关闭状态(图8的状态)下，从入口流路92流入的流体，由与阀座面89压接的第二阀芯99所截断。

当使手柄119向打开阀的方向旋转时，与手柄119的旋转相伴，第一阀杆114与上升外周面的阳螺纹部116的螺距的量相应地上升，相反，与第一阀杆114的内周面的阴螺纹部115相螺合的第二阀杆106与第一阀杆114的阴螺纹部115的螺距的量相应地下降。但是，因为第二阀杆106以不可旋转的状态被收纳在隔膜压件108的贯通孔112中，仅可在上下方向移动，所以第二阀杆106相对于主体88，通过使与第一阀杆114联动的手柄119旋转一次上升第一阀杆114外周面的阳螺纹部116与内周面的阴螺纹部115的螺距差量，由于在本实施例中，将第一阀杆114的阳螺纹部116的螺距设为1.5mm，将第一阀杆114的阴螺纹部115的螺距设为1.25mm，所以第二阀杆106上升0.25mm(阳螺纹部116的螺距的六分之一)。与此相伴，由于与第二阀杆106连接的隔膜97上升，使得最初与主体88的阀座面89压接的第二阀芯99从阀座面89分离，第一阀芯98伴随着隔膜的上升而上升，节流阀85处于半打开状态(图9的状态)。流体从入口流路92流入阀室90，通过出口流路93排出。

接着，当从上述节流阀85半打开状态(图9的状态)，进一步将手柄119向打开方向旋转时，第一阀杆114的下部外周的止动部117与第一阀杆支撑体121的顶面130压接，使旋转停止。与手柄119、第一阀杆114以及第二阀杆106的旋转联动，隔膜97上升，第一阀芯98和第二阀芯99与隔膜97的上升相伴着也上升，阀成为全打开状态(图6、图7的状态)。另外，因为第一阀芯98，即便在全打开状态下也不会有从连通口91脱离的情况，所以节流阀85从全关闭到全打开进行流量调节。

在上述作用中，从节流阀85全闭到全开，根据开度，由第一阀芯98和连通口91所形成的第一流量调节部128的开口面积S1和由第二阀芯99和阀座面89所形成的第二流量调节部129的开口面积S2变化，因S1和S2的大小关系，对流量进行调节的作用各不相同。以下基于图7至图9，对节流阀85的开度从全闭到全开为止的S1和S2的关系与流量的调节的结构进行说明。

在S1＞S2的情况下，在节流阀85的开度从全闭到微开的时候，流量通过第二流量调节部129即S2的大小进行调节。在S1＞S2的范围内，第一流量调节部128，能够利用第一阀芯98的直线部104和连通口91将流量调节为一定，流体在由第一流量调节部128将流量设为一定之后，在到达第二流量调节部129之前，首先流入由环状槽部102所形成的空间部分。流体与环状槽部102的底面接触，向径方向扩散与第二阀芯99的内周面接触，进而改变流动的方向，到达第二流量调节部129，因此，流体的流动在空间部分一时停滞。因此，能够将流体在空间部分抑制流动、抑制急剧的流量的增加，以能够由第二流量调节部129充分控制的流动到达第二流量调节部129，在第二流量调节部129高精度地进行流量调节，因此，可进行节流阀85微开时的微小流量的调节。此时，将第二阀芯99的圆环状凸条的直径D₂，相对连通口91的内径D设为1.1D≤D₂≤2D的范围内，因此，能够在第一阀芯98和第二阀芯99之间形成有效抑制流量的增加的环状槽部102，能够利用由环状槽部102所形成的空间部分抑制来自第一流量调节部128的流体的流动。

在S1＝S2的情况下，第一流量调节部128的开口面积S1和第二流量调节部129的开口面积S2相同，以此时为界，对流量进行调节的部分自第二流量调节部129切换为第一流量调节部128。即，通过S1的大小调节流量。

在S1＜S2的情况下，节流阀85的开度从微开增大至全开，在第二流量调节部129难以进行细小的流量调节，通过第一流量调节部128即S1的大小进行调节。在S1＜S2的范围内，第一流量调节部128利用第一阀芯98的圆锥部105和连通口91对流量进行调节，对第一阀芯98的圆锥部105，以相对节流阀85的开度开口面积S1成比例地增加的方式加以设定，因此，能够以随着节流阀85的开度变大流量线性地成比例增加的方式加以调节。

因此，本发明的节流阀85，在开度微小的时候通过第二流量调节部129进行流量调节，如果增大开度，则从第二流量调节部129切换至第一流量调节部128进行流量调节，因此，从全闭到全开，流量能够相对于开度得到良好的比例关系，从微小的流量到较大的流量都能够进行可靠的流量调节，能够在较大的流量范围进行流量调节。

接着，从节流阀85全开状态使手柄119反向向关闭方向旋转的情况下，阀芯以与向打开方向旋转的情况相反的动作下降，根据节流阀85的开度进行流量调节。在手柄119向关闭方向旋转成为全闭的状态时，第二阀芯99与阀座面89线接触，从而能够进行可靠的全闭密封。在节流阀85处于全闭的状态时，第一阀芯98时常与连通口91不接触，因此，没有由于节流阀85的长期使用而导致阀芯、阀座面89因磨损等而变形的情况，从而能够防止由于长期使用导致流量调节特性变得不稳定的情况。

通过以上的动作，流入流体控制装置81的流体流入口82的流体，通过流量计测器83、流体控制阀84、节流阀85，被反馈控制，并且进行流量的微调节，从而微细地被控制成变为设定流量。另外，通过使节流阀85的开度变化，从而使流体控制装置81能够在较大的流量范围对流量进行控制。而且，节流阀85是能够容易进行微小的开度调节的构成，因此，能够精密且短时间地进行开度的微调节。

(实施例4)

接着，基于图10对作为本发明的第四实施例的流体控制装置进行说明。

131是流体控制装置。流体控制装置131，包括：流体流入口132、开闭阀133、流量计测器134、流体控制阀135、节流阀136、流体流出口137、控制部138。第四实施例的各个构成以及动作与实施例1至实施例3相同，因此省略说明。在第四实施例中，进行反馈控制，并且利用节流阀136能够进行较大流量范围内的微细的流量控制，利用开闭阀133能够容易地进行流体控制装置131的维护等，也能够进行流体的紧急截断。

这里，在实施例1至实施例4中，相邻的阀以及流量计测器没有使用管、连接管而直接连接，因此使流体控制装置变得紧凑，从而能够减少设置场所的空间。另外，能够使设置作业变得容易以缩短作业时间，能够将流体控制装置内的流路缩短至必要的最短限度，因此能够抑制流体阻力。

(实施例5)

接下来，基于图11对作为本发明的第五实施例的流体控制装置进行说明。

139是流体控制装置。流体控制装置139，包括：流体流入口140、开闭阀141、流量计测器142、流体控制阀143、节流阀144、流体流出口145、控制部146形成，其各自的构成如下所述。

147是流体控制装置139的底座。底座147，单一地形成有开闭阀141、流量计测器142、流体控制阀143、节流阀144的各自的主体。作为开闭阀141的主体，在底座147的上部形成有阀室148、与阀室148连通的入口流路149和出口流路150，入口流路149与流体流入口140连通。作为流量计测器142，具有：入口流路151、从入口流路151垂直设置的直线流路152和从直线流路152垂直设置、与入口流路151在同一方向上平行地设置的出口流路153，在入口、出口流路151、153的侧壁的与直线流路152的轴线相交的位置上，相互相对地配置有超声波振子154、155，入口流路151与开闭阀141的出口流路150连通。作为流体控制阀143的主体，在底座147的下部具有开放至底部而设置的第二空隙156，在上部具有上面开放而设置的直径与第二空隙156的直径相比更大的第一空隙157，并且设置有：与第二空隙156连通的入口流路158，在与入口流路158相对的方向上与第一空隙157连通的出口流路159，还有将第一空隙157和第二空隙156连通的、具有与第一空隙157的直径相比更小的直径的连通孔160，入口流路158与流量计测器142的出口流路153连通。作为节流阀144的主体，在底座147的上部具有大致研钵形状的阀室161，在阀室161的底面形成有阀座面162，具有与设置在阀座面162的中心的连通口163连通的入口流路164和与阀室161连通的出口流路165。在阀室161的上方设有收纳隔膜压件166的凹部167，在其底面上设有环状凹部168。另外，入口流路164与流体控制阀143的出口流路159连通，出口流路165与流体流出口145连通。第五实施例的其他构成，除了主体是单一形成的之外与第四实施例相同，因此省略说明。

作为本发明的第五实施例的流体控制装置的动作，与第四实施例相同，因此省略说明。在第五实施例中，不仅能够进行反馈控制，并且利用节流阀144能够进行较大流量范围内的微细的流量控制，利用开闭阀141能够容易地进行流体控制装置139的维护等，也能够进行流体的紧急截断。

这里，第五实施例是将第四实施例的流体控制装置的阀以及流量计测器配设在形成有流路的一个底座上的构成，但还可以是将第一实施例至第三实施例的流体控制装置的阀以及流量计测器配设在形成流路的一个底座上的构成，进行与各实施例相同的动作。此时，流体控制装置配设在形成流路的一个底座上，因此使得流体控制装置变得紧凑，能够减小设置场所的空间。另外，能够使设置作业变得容易、缩短作业时间，能够将流体控制装置内的流路缩短至必要的最短限度，因此能够抑制流体阻力，而且能够减少部件数量，因此能够容易地进行流体控制装置的组装。

(实施例6)

接着，基于图12至图14对作为本发明的第六实施例的使用其他的流体控制阀的流体控制装置进行说明。

169是流体控制阀。流体控制阀169包括：主体部170、阀部件185、第一隔膜部186、第二隔膜部187、第三隔膜部188、第四隔膜部189。

主体部170，具有：在内部被划分为后记的第一加压室177、第二阀室178、第一阀室179以及第二加压室180的腔室176，和用于使流体从外部流入腔室176的入口流路194以及用于从腔室176向流体流出口230流出的出口流路201，从上开始被分为主体D174、主体C173、主体B172、主体A171和主体E175，将它们组装成一体而构成。

171是位于主体部170的内侧的PTFE制的主体A，在上部设有平面圆形的台阶部190，在台阶部190的中央设置有直径比台阶部190小、作为下部第一阀室183的开孔部191，在开孔部191之下连续设置有直径比开孔部191的直径大的平面圆形的下部台阶部192。在主体A171的上面部即台阶部190的边缘部设有环状凹槽193，另外，设有从侧面与主体A171的开孔部191连通的入口流路194。入口流路194与流量计测器231连通。

172是与主体A171的上表面卡合固定的PTFE制的主体B，在上部设有平面圆形的台阶部195，在台阶部195的中央设有直径比台阶部195小的作为上部第二阀室182的开孔部196。另外，在开孔部196之下连续设有与开孔部196的直径相比小径的开口部197和与主体A171的台阶部190相同直径的平面圆形的下部台阶部198。开口部197的下端周围成为阀座199。在主体B172的下面部即下部台阶部198的边缘部，在与主体A171的环状凹槽193相对的位置设有环状凹槽200，另外，设有位于主体A171的入口流路194的相反侧的、从主体B172的侧面与开口部196连通的出口流路201。出口流路201与流体流出口230连通。

173是与主体B172的上部嵌合固定的PTFE制的主体C，在中央设有将主体C173的上下端面贯通并在上部扩径的平面圆形的隔膜室202，以隔膜室202为中心设有将隔膜室202和外部连通的呼吸孔203以及在下端面与主体B172的台阶部195嵌合的环状突部204。

174是位于主体C173的上部的PTFE制的主体D，在下部设有气室205，在中央设置有贯通上表面、用于从外部向气室205导入压缩空气的给气孔206。另外，设有贯通侧面而设置的微孔的排出孔229。另外，在压缩空气的供给中并非必要的情况下，可以不设置排出孔229。

175是与主体A171的底部嵌合固定的PVDF制的主体E，在中央部设有上表面开口、成为第二加压室180的开孔部207，在开孔部207上表面的周围，设有与主体A171的下部台阶部192嵌合固定的环状突部208。另外，在主体E175的侧面，设有从这里连通开孔部207的小径的呼吸孔209。

以上所说明的构成主体部170的五个主体A171、主体B172、主体C173、主体D174和主体E175，是通过螺栓·螺母(没有图示)夹持固定的。

185是PTFE制的阀部件，具有：第一隔膜部186，其在中央具有设为突缘状的厚部210，并具有贯通厚部210的连通孔211，从厚部210的外周面向径方向延伸设置的圆形的薄膜部212，和在薄膜部212的外周边部在上下方向上突出设置的环状肋部213；设置在第一隔膜部186的上部中央的逆研钵状的阀芯214；相比阀芯214的上部向上方突出设置的、上端部形成为大致半球状的上部杆215以及相比厚部210的下端面中央部向下方突出设置的、下端部形成为大致半球状的下部杆216，并且它们一体地形成。在第一隔膜部186的外周边部所设置的环状肋部213与在主体A171和主体B172上所设置的两个环状凹槽193、200嵌合，被主体A171和主体B172夹持固定。另外，在阀芯214的倾斜面和主体B172的开口部197的下端面边部之间所形成的空间作为流体控制部217。

187是PTFE制的第二隔膜部，在中央具有圆柱状的厚部218，并具有从厚部218的下端面向径方向延伸设置的圆形的薄膜部219以及在薄膜部219的外周边部所设置的环状密封部220，而且一体地形成。另外，薄膜部219的周边部的环状密封部220被主体B172的上部的台阶部195和主体C173的环状突部204所夹持固定。另外，有必要将第二隔膜部187的受压面积设得比第一隔膜部186的受压面积小。

188是PTFE制的第三隔膜部，形状与第二隔膜部187相同，上下相反地配置。厚部221的上端面与阀部件185的下部杆216接触，另外，薄膜部222的周边部的环状密封部223被主体A171的下部台阶部192和主体E175的环状突部208所夹持固定。另外，有必要和上述同样地，将第三隔膜部188的受压面积设得比第一隔膜部186的受压面积小。

189是第四隔膜部，在周边部具有外径与主体C173的隔膜室202大致相同的圆筒形肋224，在中央具有圆柱部225，以及具有与圆筒形肋224的下端面内周和圆柱部225的上端面外周连接而设的膜部226。圆筒形肋224与主体C173的隔膜室202嵌合固定，并且被夹持固定在主体B172和主体C173之间，圆柱部225在隔膜室202中上下运动自如。另外，圆柱部225的下部与第二隔膜部187的厚部218嵌合。

227以及228是配置在主体E175的开孔部207的PVDF制的弹簧支架和SUS制的弹簧。两者对第三隔膜部188向内(在图中为向上)加压。

可知通过以上所说明的各构成而形成在主体部的内部的腔室176从上开始划分为：由第四隔膜部189以及主体D174的气室205所形成的第一加压室177；由下部第二阀室181和上部第二阀室182两者所构成的第二阀室178，下部第二阀室181形成在第一隔膜部186与主体B172的下部台阶部198之间，上部第二阀室182由第二隔膜部187与主体B172的开孔部196所形成；由下部第一阀室183和上部第一阀室184构成的第一阀室179，该下部第一阀室183由第三隔膜部188与主体A171的开孔部191形成，该上部第一阀室184由第一隔膜部186与主体A171的台阶部190形成；以及由第三隔膜部188与主体E175的开孔部207所形成的第二加压室180。第六实施例的其他构成与第二实施例的相同，因此省略说明。

接着，对作为本发明的第六实施例的流体控制装置的动作进行说明。

通过流量计测器231的流体流入流体控制阀169。在控制部232中，相对于任意的设定流量，根据与实时计测的流量的偏差，向电空转换器233输出信号使得偏差变为零，驱动电空转换器233使得其向流体控制阀169供给相应的操作压力。由流体控制阀169进行控制，使得从流体控制阀169流出的流体，流量在设定流量变为一定值，也就是说使设定流量与计测流量的偏差收缩为零。

在此，对流体控制阀169的针对从电空转换器233所供给的操作压力的动作进行说明。经流体控制阀169的主体A171的入口流路194流入第一阀室179的流体，通过阀部件185的连通孔211而被减压，流入下部第二阀室181。进而，流体在从下部第二阀室181经过流体控制部217而流入上部第二阀室182时，由于在流体控制部217的压力损失而被再次减压，从出口流路201向流体流出口230流出。这里，因为将连通孔211的直径设得足够小，所以通过连通孔211前后的压力差确定流过阀的流量。

此时，观察各隔膜部186、187、188因流体所受的力，可知第一隔膜部186由于第一阀室179和下部第二阀室181内的流体压力差而受到向上的力，第二隔膜部187由于上部第二阀室182的流体压力而受到向上的力，第三隔膜部188由于第一阀室179内的流体压力而受到向下的力。这里，因为将第一隔膜部186的受压面积相比第二隔膜部187以及第三隔膜部188的受压面积设得足够大，所以作用在第二、第三隔膜部187、188上的力，与作用在第一隔膜部186上的力相比几乎可以忽略。因此，阀部件185，从流体所受到的力，成为由第一阀室179和下部第二阀室181内的流体压力差所产生的向上的力。

另外，阀部件185，由于第一加压室177的加压机构而被向下加力，同时由于第二加压室180的加压机构而被向上加压。如果将第一加压室177的加压机构的力调整得比第二加压室180的加压机构的力大，则阀部件185由各加压机构所的受合力为向下的力。这里，所谓第一加压室177的加压机构，是利用从电空变换器233所供给的操作压力的机构，所谓第二加压室180的加压机构，是利用弹簧228的回弹力的机构。

因此，阀部件185，稳定在由各加压机构所产生的向下的合力与由第一阀室179与下部第二阀室181内的流体压力差所产生的向上的力平衡的位置上。即，为使由各加压机构所产生的合力和由流体压力差所产生的力平衡，通过流体控制部217的开口面积自立地对下部第二阀室181的压力进行调整。因此，第一阀室179与下部第二阀室181内的流体压力差一定，将连通孔211的前后的压差保持一定，从而将流过阀的流量保持一定。

这里，流体控制阀169，使得作用在阀部件185上的各加压机构的合力与由第一阀室179和下部第二阀室181的压力差所产生的力平衡而动作，所以如果对作用在阀部件185上的各加压机构的合力进行调整变化，则第一阀室179与下部第二阀室181的流体压力差变为与其相应的值。即，通过调整由第一加压室的加压机构所产生的向下的力即从电空变换机233所供给的操作压力进行调整，能够对连通孔211前后的压差进行变更调整，因此能够不对阀进行分解地将流量设定为任意的流量。

另外，如果将由第一加压室177的加压机构所产生的力调整得比由第二加压室180的加压机构所产生的力小，则作用在阀部件185上的合力变得只向上，变成使阀部件185的阀芯214按压主体B172的开口部197的阀座199的形式，从而能够将流体截断。即，如果对电空变换器233进行调整不施加操作压力，则流体控制阀169变为关闭状态。

通过以上的动作，流入流体控制装置的流体，以在设定流量变得一定的方式被流体控制阀169控制，从流体流出口230流出。还有，即便流入流体控制装置的流体的上游侧压力、下游侧压力变动，通过流体控制阀169的动作，自立地将流量保持一定，因此即便发生泵的脉动等瞬间的压力变化，也能够稳定地对流量进行控制。另外，因为流体控制阀169是不受背压变化的影响的构成，所以能够良好地用于背压变化这样的用途。另外，通过操作压力的调整，能够将流体控制阀169作为开闭阀使用，所以即便不另行连接流体截断用的阀也可以。第六实施例的其他动作与第二实施例相同，因此省略说明。

(实施例7)

接着，基于图15，对作为本发明的第七实施例的流量计测器是其他的超声波流量计的情况下的流体控制装置进行说明。

234是对流体的流量进行计测的流量计测器。流量计测器234，具有：入口流路235、从入口流路235垂直设置的第一立起流路236、与第一立起流路236连通并与入口流路235轴线大致平行地设置的直线流路237、从直线流路237垂直设置的第二立起流路238和与第二立起流路238连通并与入口流路235轴线大致平行地设置的出口流路239，在第一以及第二立起流路236、238的侧壁的与直线流路237的轴线相交的位置上，相互相对地配置有超声波振子240、241。超声波振子240、241被氟树脂覆盖，从该振子240、241伸出的配线与后记控制部244的运算部245连接。另外，流量计测器234除超声波振子240、241以外都是PFA制。入口流路235与开闭阀242连通，出口流路239与流体控制阀243连通。第七实施例的其他构成与第四实施例相同，因此省略说明。

接着，对作为本发明的第七实施例的流体控制装置的动作进行说明。

流入流体控制装置的流体，通过开闭阀242流入流量计测器234。流入流量计测器234的流体，在直线流路237计测流量。从相对流体的流动位于上游侧的超声波振子240朝向位于下游侧的超声波振子241传播超声波振动。将由超声波振子241所接收的超声波振动转换为电信号，向控制部244的运算部245输出。当超声波振动从上游侧的超声波振子240向下游侧的超声波振子241传播被接收时，瞬间在运算部245内切换接收/发送，从位于下游侧的超声波振子241向位于上游侧的超声波振子240传播超声波振动。在超声波振子240所接收的超声波振动，被转换为电信号，并向控制部244内的运算部245输出。此时，超声波振动与直线流路237内的流体的流动逆向传播，因此与从上游侧向下游侧传播超声波振动时相比流体中的超声波振动的传播速度较慢，因而传播时间变长。所输出的相互的电信号在运算部245内分别计测传播时间，根据传播时间差运算流量。将在运算部245所运算的流量转换成电信号，并向控制器部246输出。第七实施例的其他动作与第四实施例相同，因此省略说明。

(实施例8)

接着，基于图16、图17，对作为本发明的第八实施例的流量计测器是超声波式涡流流量计的情况下的流体控制装置进行说明。

247是流量计测器。流量计测器247，具有直线流路251，该直线流路具备入口流路248、在入口流路248内垂直设置的产生卡曼涡旋的涡旋产生体249和出口流路250，在直线流路251的涡旋产生体249的下游侧的侧壁上，在与流路轴线方向垂直的位置上相互相对地配置有超声波振子252、253。超声波振子252、253被氟树脂覆盖，从该振子252、253伸出的配线与控制部256的运算部连接。流量计测器247除超声波振子252、253以外都是PTFE制。入口流路248与开闭阀254连通，出口流路250与流体控制阀255连通。第八实施例的其他构成与第四实施例相同，因此省略说明。

接着，对本发明的第八实施例的流体控制装置的动作进行说明。

流入流体控制装置的流体，通过开闭阀254流入流量计测器247。流入流量计测器247的流体，在直线流路251中计测流量。相对流过直线流路251内的流体，使超声波振动从超声波振子252向超声波振子253传播。在涡旋产生体249的下游产生的卡曼涡旋，以与流体的流速成比例的周期而产生，并交替产生涡旋方向不同的卡曼涡旋，因此，超声波振动根据卡曼涡旋的涡旋方向，在通过卡曼涡旋时在行进方向上被加速、或者减速。因此，由超声波振子253所接收的超声波振动，根据卡曼涡旋而改变频率(周期)。将由超声波振子252、253所发送接收的超声波振动，转换为电信号，并向控制部256的运算部257输出。在运算部257中，基于卡曼涡旋的频率，运算流过直线流路251的流体的流量，该卡曼涡漩的频率是根据从发送侧的超声波振子252所输出的超声波振动与从接收侧的超声波振子253所输出的超声波振动的相位差而得的。将在运算部257所运算的流量转换为电信号，向控制器部258输出。第八实施例的其他动作与第四实施例相同，因此省略说明。

根据以上的动作，超声波式涡流流量计，由于流量越大越会多产生卡曼涡旋，因此即便是大流量也能够正确地进行流量计测，在大流量的流体控制上发挥优异的效果。

另外，关于本发明对特定的实施方式进行了详细描述，但作为本领域技术人员，能够不脱离本发明的权利要求的范围以及思想地进行各种变更、修正等。

Claims

1.一种流体控制装置，其特征在于，具备：

通过控制用流体的压力操作对流体的压力进行控制的流体控制阀；

计测流体的流量、将该流量的计测值变换为电信号并输出的流量计测器；和

基于来自该流量计测器的所述电信号与设定流量的偏差，将用于对所述流体控制阀的开口面积进行控制的指令信号，向所述流体控制阀或者操作该流体控制阀的设备输出的控制部。

2.根据权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，

还具备用于对所述流体的流动进行开放或截断的开闭阀。

3.根据权利要求2所述的流体控制装置，其特征在于，

还具备开口面积能够调节的节流阀。

4.根据权利要求3所述的流体控制装置，其特征在于，

所述阀以及所述流量计测器，不使用独立的连接机构而直接连接。

5.根据权利要求4所述的流体控制装置，其特征在于，

所述阀以及所述流量计测器，配设在一个底座上。

6.根据权利要求4所述的流体控制装置，其特征在于，

所述流体控制阀，具备：

主体，其在下部中央具有开放至底部而设置的第二空隙，并具有与第二空隙连通的入口流路，在上部具有上表面开放而设置、直径比第二空隙的直径大的第一空隙，并具有与第一空隙连通的出口流路、和连通第一空隙与第二空隙、直径比第一空隙的直径小的连通孔，而且将第二空隙的上表面作为阀座；

阀盖，在内部具有与设在侧面或上表面的给气孔和排出孔连通的圆筒状的空隙，在下端内周面上设有台阶部；

弹簧支架，嵌插于阀盖的台阶部中并在中央部具有贯通孔；

活塞，在下端部具有直径比弹簧支架的贯通孔小的第一接合部、在上部设有突缘部、能够上下运动地嵌插在阀盖的空隙内部；

弹簧，由活塞的突缘部下端面和弹簧支架的上端面所夹持支撑；

第一阀机构体，具有第一隔膜，该第一隔膜，边缘部被夹持固定在主体和弹簧支架之间、以覆盖主体的第一空隙的方式而形成第一阀室、并将中央部设得厚；在上表面中央具有贯通弹簧支架的贯通孔而与活塞的第一接合部接合固定的第二接合部；并在下表面中央具有贯通主体的连通孔而设置的第三接合部；

第二阀机构体，具有：位于主体的第二空隙内部、直径比主体的连通孔大的阀芯；在阀芯上端面突出设置、并与第一阀机构体的第三接合部接合固定的第四接合部；从阀芯下端面突出而设置的杆；和从杆下端面向径方向延伸而设置的第二隔膜；

基板，在上部中央具有突出部，该突出部位于主体的下方、在其与主体之间对第二阀机构体的第二隔膜的边缘部进行夹持固定，在突出部的上端部设置切口凹部并设置与切口凹部连通的呼吸孔；

伴随着活塞的上下运动，由第二阀机构体的阀芯与主体的阀座所形成的流体控制部的开口面积变化。

7.根据权利要求4所述的流体控制装置，其特征在于，

所述流体控制阀，

具备：由流体的入口流路、出口流路以及将入口流路和出口流路连通的腔室所构成的主体部，具有阀芯和第一隔膜部的阀部件，和位于阀部件的下部以及上部、与第一隔膜部相比有效受压面积小的第二隔膜部以及第三隔膜部；通过将各隔膜部的外周部固定在主体部上而将阀部件以及各隔膜部安装在腔室内，而且通过各隔膜部将腔室划分为第一加压室、第二阀室、第一阀室以及第二加压室，第一加压室具有对第二隔膜部施加时常向内的一定的力的机构，第一阀室与入口流路连通，第二阀室具有与阀部件的阀芯相对应的阀座，并且分为相对阀座位于第一隔膜部侧并通过设置在第一隔膜部上的连通孔与第一阀室连通的下部第二阀室、和位于第二隔膜部侧并与出口流路连通设置的上部第二阀室，具有通过阀部件的上下运动而使阀芯与阀座之间的开口面积变化从而对下部第二阀室的流体压力进行控制的流体控制部，第二加压室具有对第三隔膜部施加时常向内的一定的力的机构。

8.根据权利要求4所述的流体控制装置，其特征在于，

所述节流阀，具有：

主体，在设置在上部的阀室的底面上形成有阀座面，并具有与设置在阀座面的中心的连通口连通的入口流路和与阀室连通的出口流路；

隔膜，其一体地设置有能够通过阀杆的轴方向的进退移动而插入连通口地从接液面的中心垂下突出设置的第一阀芯、能够与阀座面接触/分离并形成在从第一阀芯向径方向分离的位置上的圆环状凸条的第二阀芯和从第二阀芯开始向径方向连续形成的薄膜部；

第一阀杆，在上部固定有手柄，在下部内周面具有阴螺纹部、在外周面具有螺距比阴螺纹部的螺距大的阳螺纹部；

第一阀杆支撑体，在内周面具有与第一阀杆的阳螺纹部螺合的阴螺纹部；

第二阀杆，在上部外周面具有与第一阀杆的阴螺纹部螺合的阳螺纹部、在下端部连接有隔膜；

隔膜压件，位于第一阀杆支撑体的下方、对第二阀杆上下移动自如且不可旋转地支撑；和

阀盖，将第一阀杆和隔膜压件固定。

9.根据权利要求4所述的流体控制装置，其特征在于，

所述流量计测器是超声波流量计或者超声波式涡流流量计。