CN102576230B - 流控制器 - Google Patents

流控制器 Download PDF

Info

Publication number
CN102576230B
CN102576230B CN201080047325.5A CN201080047325A CN102576230B CN 102576230 B CN102576230 B CN 102576230B CN 201080047325 A CN201080047325 A CN 201080047325A CN 102576230 B CN102576230 B CN 102576230B
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
flow
fluid
valve body
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080047325.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102576230A (zh
Inventor
酒濑川刚
大岛裕太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMC Corp
Original Assignee
SMC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMC Corp filed Critical SMC Corp
Publication of CN102576230A publication Critical patent/CN102576230A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102576230B publication Critical patent/CN102576230B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/03—Control of flow with auxiliary non-electric power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7759—Responsive to change in rate of fluid flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7762—Fluid pressure type
    • Y10T137/7764—Choked or throttled pressure type
    • Y10T137/7768—Pilot controls supply to pressure chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7762—Fluid pressure type
    • Y10T137/7769—Single acting fluid servo
    • Y10T137/777—Spring biased
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87169—Supply and exhaust
    • Y10T137/87193—Pilot-actuated
    • Y10T137/87209—Electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Abstract

一种流控制器(10)，其包括流速检测单元(14)和流速控制单元(18)，该流速检测单元(14)具有用于检测流体的流速的检测单元(12)，该流速控制单元(18)被联接到流速检测单元(14)并且能够调节流体的流速。组成检测单元(12)的检测传感器(18)包括利用MEMS技术的热流量传感器，由检测传感器(18)检测的流体的流速被输出到控制单元(24)。另外，在流速控制单元(18)中，空气至供应室(84)的供应状态通过供应电磁阀(92)和排出电磁阀(94)中其中一个被切换，并且根据空气的供应状态，打开和闭合控制阀(58)。

Description

流控制器
技术领域
本发明涉及一种流控制器，该流控制器能够检测流经通道的流体的流速并且能够控制流速。
背景技术
迄今为止，如日本专利No.2784154的说明书所述，流控制器由用于测量流体的流速的流速检测器，和平行于流速检测器而设置的比例阀组成。主要流动通道延伸经过流速检测器的内部。在主要流动通道的内壁上，管道入口和管道出口被打开，该管道入口和管道出口分别被连接到管道。一对热敏线圈被缠绕在管道上，该管道被连接到放大器上。另外，可以利用热敏线圈之间产生的温度差所导致的电阻变化来估计流经管道的流体的流速。
另外，在比例阀中，隔板(diaphragm)被设置在中空的比例阀体的中心，隔板的外围被固定到比例阀体。互相连接隔板和阀体的阀杆被连接到隔板的中心。此外，回位弹簧被设置在隔板的上部分上。隔板被回位弹簧正常地向下推，同时，在供应电磁阀的切换作用下气压被供应到隔板下的室内，或者在排出电磁阀的切换作用下室内的气压被排出到外部。
隔板克服回位弹簧的弹力向上移动，从而阀体与阀座分离，流体能够流经阀体和阀座之间。此时，流体的流速被流速检测器检测，并且根据流速检测器检测到的检测结果，通过操作供应电磁阀和排出电磁阀的控制，从而流速被反馈。
通常，采用以上流控制器，因为其的结构复杂并且设备的尺寸相对较大，所以目前，仍需要一种简单且尺寸更小的结构。
另一方面，采用根据日本专利No.2784154的常规技术，在上述的流速控制器中，虽然采取将热敏线圈缠绕到薄金属管道的毛细管加热系统，但是因为当热量被从热敏线圈转移时会产生时间延迟，所以响应时间也会延迟。另外，当流速检测器被装配时，由于需要将热敏线圈缠绕在管道上并且需要将管道焊接到本体上，所以装配操作会复杂，同时会存在加工成本将会增大的忧虑。
另外，比例阀被构造成通过隔板执行阀体的打开和闭合操作，为了使得比例阀置于阀体被安置在阀座上的阀闭合状态中，回位弹簧需要大的弹力。结果，回位弹簧有必要被增大尺寸，从而会导致产品尺寸的增大。另外，在回位弹簧的弹力变大时，最小操作压力同样必须变大，从而存在不能在低压下操作比例阀的忧虑。
另外，例如，在由控制信号操作的电磁阀被设置在比例阀中而代替由气压操作的隔板并且提供通过操作电磁阀而打开和闭合阀体的结构的情况下，能量浪费会增大，并且由于电磁阀的电磁作用被转移到流速检测器而产生的热量，所以不能获得精确的检测结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流控制器，该流控制器能够被制造地尺寸较小并且结构简单，并且当流体的流速被控制时，该流控制器能够减小能量浪费并且能以低压操作，同时该流控制器能够快速地控制流速。
本发明的特征在于一种流速控制器，该流速控制器包括本体，该本体具有设置在上游侧的第一通道、设置在该第一通道的下游侧的第二通道、和设置在该第一通道和该第二通道之间的节流部，流体流动经过该第一通道。流速检测器，该流速检测器被设置在该本体上，并且具有检测单元，该检测单元能够检测从该第一通道流到该第二通道的流体的流速。流速控制器，该流速控制器用于控制流经阀体的流体的流速并且被设置成平行于该流速检测器，该流速控制器包括隔板组件、该阀体和弹簧，该隔板组件通过被供应的控制气流被位移，该阀体通过杆被连接到该隔板组件，该弹簧在使该阀体被容纳在阀座中的方向上推动该阀体，该阀座形成在该本体中。该检测单元由MEMS传感器组成，该流速控制器进一步包括平衡结构，该平衡结构用于平衡从该隔板组件施加到该阀体的按压力和从该弹簧施加到该阀体的按压力。
根据本发明，通过提供包含检测单元的流速检测单元，和通过在检测单元中利用MEMS传感器，能够缩短检测流体的流速的检测时间并且该装置的尺寸能够被制造地更小，其中该检测单元能够检测流体的流速，并且在本体中具有第一和第二通道和流体流经的节流部。同时，由于能够在低气流下操作该装置，所以能够减小能量消耗。另外，因为设置平衡结构以用于平衡从隔板组件作用于阀体的按压力和从弹簧作用于阀体的按压力，所以能够在低压的控制气流下简单地操作阀体。同时，弹簧能够被设定为具有较小的弹力，从而能够快速地操作阀体并且使得流速控制单元缩小，而且能够使得流控制器尺寸缩小。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的流控制器的整体结构示意图；
图2是图1的流速控制单元的放大截面图；和
图3是包含图1的流控制器的流速控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参考附图说明根据本发明的流控制器的优选实施例。
在图1中，附图标记10表示根据本发明的实施例的流控制器。
如图1至3所示，流控制器10包括流速检测单元14和流速控制单元(流速控制器)18，该流速检测单元14配备有用于检测流体的流速的检测单元12，该流速控制单元18通过适配器(adapter)16被连接到流速检测单元14并且能够调节流体的流速。从未显示的流体供应源供应的流体(例如，空气)在从流速控制单元14的一侧被供应之后，流到流速控制单元18。另外，流速检测单元14和流速控制单元18可以被直接地相互连接，而不需要上述的适配器16。
流速检测单元14由第一体22、检测单元12、控制单元24和显示单元26组成。第一体22具有第一通道20，流体经过该第一通道20，检测单元12被设置成面对第一通道且用于检测流体的流速，该控制单元24被设置在检测单元12的上部并且由检测单元12检测的检测结果被输出到该控制单元24，该显示单元26能够显示由控制单元24计算的结果。
第一体22包括第一通道20，该第一通道20在水平方向上穿透其内部。流体经过安装构件28a被供应到管(未显示)，该管被连接到第一体22的一端，组成流速控制单元18的第二体30被连接到第一体22的另一端，同时适配器16被夹持在第二体30和第一体22之间。另外，从未显示的管被供应的流体经过第一体22的第一通道20之后，经过适配器16的内部，被供应到流速控制单元18。
在径向向内方向上直径减小的节流部32被包含在第一通道20中，并位于第一通道2的沿着纵向方向的中心附近。检测单元12被设置在第一通道20的上部分，从而面向节流部32。另外，在第一通道20中，在节流部32的上游侧上，或者更具体地，在第一通道20相对于节流部32的一个端侧的位置上，多个流整流器34被设置用于校正流体的流动(见图1)。流整流器34由具有流体能够流动经过的孔的平板组成，流整流器34沿着流体的流动方向平行地设置，从而可以校正经过孔的流体，并且除去流体内的灰尘。
检测单元12包括检测通道36和检测传感器38，该检测通道36在第一通道20的节流部32的上游侧和下游侧之间连通，从而绕开第一通道20，该检测传感器38被设置成面向检测通道36。检测传感器38被设置在腔体40中，该腔体40位于第一体22的外周表面上。
检测传感器38包括利用MEMS(微机电系统)技术的热流量传感器，并且包括设置成绕着热产生元件的一对温度测量元件，其中，基于温度测量元件中的电阻值变化可以检测流经检测通道36的流体的流速。另外，流体的流速被通过被连接到检测传感器38的传感器电路板42被输出到控制单元24作为检测信号。
控制单元24被安装在第一体22的面向检测单元12的上部，电连接到检测传感器38的控制器电路板44被容纳在第一壳体46的内部，能够被从外部连接到连接器的连接器连接单元48被设置在第一壳体46的侧部分上。
显示单元26包括显示电路板52和显示器54，该显示电路板52被安装在组成控制单元24的第一壳体46的上部分上，并且经由导线50被电连接到控制器电路板44上，该显示器54能够显示由检测单元12等检测的流体的流速。显示电路板52和显示器54被容纳在第二壳体56的内部，显示器54被设置成能够从外部可视观察。显示电路板52同样通过导线50被电连接到连接器连接单元48。
流速控制单元18包括第二体30、控制阀58和切换单元60。该第二体30被连接到流速检测单元14。该控制阀58被设置在第二体30的内部，并能够调节流经第二体30的内部的流体的流速。该切换单元60被设置在第二体30的上部并且用于切换控制阀58的打开和闭合状态。
第二体30基本沿着直线与第一体22连接，并且形成有第二通道62，其中流体流经该第二通道62的内部。阀座66被形成在第二通道62的中间，组成后述的控制阀58的阀体64能够被容纳在该阀座66上。阀座66形成面向下的环形形状。另外，未显示的管等通过安装构件28b被连接到第二体30的另一端。
控制阀58包括腔体68、隔板组件72、杆74、阀体64和弹簧78。该腔体68被形成在第二体30的上部。该隔板组件72被设置在形成在腔体68和覆盖腔体68的盖构件70之间的空间中。该杆74被连接到隔板组件72并且被设置成沿着垂直于第二通道62的方向移动。该阀体64被连接到杆74的下端，该弹簧78被插入阀体64和塞76之间，该塞76被连接到第二体30的下部。
隔板组件72由柔性薄膜隔板80和保持构件82a、82b组成，该柔性薄膜隔板80被夹持在第二体30和盖构件70之间，该保持构件82a、82b夹持隔板80的中心部分的上表面侧和下表面侧。另外，通过限定在隔膜组件72和盖构件70之间的空间产生供应室84，控制气流在组成切换单元(切换阀)60的供应电磁阀(供应阀)92的切换作用下被供应到供应室84。供应室84与供应通道86连通，该供应通道86从控制阀58被设置在第二通道62中的位置处被连接到上游侧，从而流经供应通道86的流体被从第二通道62供应到供应室84。
杆74被连接从而从保持构件82a、82b的中心向下延伸，并且被引导从而沿着形成在第二体30中的引导孔88移动。引导孔88被形成为穿透阀座66的中心。
阀座64形成大致U形的横截面，并且具有形成在其上部的容纳部90和垂直于容纳部90向下延伸的筒状部91。杆74通过螺栓97被连接到容纳部90的中心，弹簧78被插入在筒状部91的内部。另外，多个连通孔93被形成在容纳部90中，该连通孔93在阀体64的径向方向上穿透直到筒状部91的径向内侧，从而容纳部90的上表面侧和下表面侧通过连通孔93保持持续连通。
此外，阀体64被弹簧78的弹力正常地向上按压，从而阀体64通过按压力被容纳到阀座66上，该阀座66被形成在阀体64的上方。因而，第二通道62的上游侧和下游侧之间的连通在控制阀58的中心位置处被阻断。此时，阀体64的下游侧上的第二通道62中的空气通过连通孔93被导入到设置弹簧78的空间95的内部，因此，阀体64处于平衡状态，在该平衡状态中，基本相同的压力被等同地施加在容纳部90的上表面侧和下表面侧的上下方向上。
因而，例如，通过阀体64与阀座66分离，阀体64进入阀打开状态，因为按压力可能被作用在阀体64上，所以阀体64能够被快速地且在低压下启动，其中按压力只需要足以克服弹簧78的弹力。
切换单元60包括供应电磁阀92和排出电磁阀94，该供应电磁阀92用于将流经第二通道62的流体供应到供应室84，该排出电磁阀94用于将供应到供应室84的流体排出到外部。根据来自流速检测单元14的控制单元24的控制信号输出，激发供应电磁阀92和排出电磁阀94，从而可以相对于供应室84切换流体的供应和排出状态。
更具体地，通过操作供应电磁阀92，从第二通道62流到供应通道86的流体被供应到供应室84，从而隔板构件72被流体按压并且向下移动。结果，阀体64通过杆74克服弹簧74的弹力向下移动，从而阀体64与阀座66分离并且与第二通道62的连通被建立。相反地，通过操作排出电磁阀94，供应室84中的流体被排出到外部，从而对隔板组件72的向下的按压力被消散。因而，阀体64被弹簧78的弹力向上(在箭头A所示的方向)按压，并且通过在阀座66上密封阀体64，阻断与第二通道62的连通。
另外，输出到上述供应电磁阀92和排出电磁阀94的控制信号例如是PWM(脉冲宽度调制)信号或者PFM(脉冲频率调制)信号，从而根据这样的控制信号而间歇地操作供应电磁阀92和排出电磁阀94。更具体地，根据PWM控制或者PFM控制，因为供应电磁阀92和排出电磁阀94不能被连续地操作，所以供应电磁阀92和排出电磁阀94能够被控制从而抑制从其发射的热量的量。
另外，供应电磁阀92和排出电磁阀94由能够通过分别的电信号被电切换的双向阀组成，从而通过输入上述控制信号，供应室84被置于与供应通道86或者与外部连通的状态。
供应电磁阀92和排出电磁阀94不限于由两个双向阀构成。例如，代替两个双向阀，供应电磁阀92和排出电磁阀94可以由一个三向阀或者一个五向阀构成。
根据本发明的流控制器10如上述构造。以下，将说明流控制器10的操作和优势。在以下说明中，如图1和2所示，将阀闭合状态称为初始情况，在该初始情况中无任何控制信号被从控制单元24输出到供应电磁阀92和排出电磁阀94，阀体64通过弹簧78的弹力被容纳在阀座66上，并且阻断与第二通道62的连通。
首先，流体(例如，空气)经过未显示的管被供应到流速检测单元14的第一通道20，流体流经第一通道20中的多个流整流器34的孔并且流到下游侧。此时，流体中的灰尘被第一通道20中的流整流器34捕获并且移除，流体流被校正，并且流体流动到下游侧。
同时，控制信号被从控制单元24输出到供应电磁阀92，并且通过激发供应电磁阀92，供应通道86处于与第二通道62连通的状态。因而，导入到第二通道62的流体的一部分被供应到供应室84作为控制气流，隔板组件72和杆74被控制气流向下按压。此外，阀体64克服弹簧78的弹力向下移动，并且由于阀体64与阀座66分离从而第一通道20和第二通道62处于连通状态，所以流体从流速检测单元14的第一通道20流到流速控制单元18的第二通道62。
此时，因为在阀闭合状态中，阀体64处于平衡状态，在该平衡状态中阀体64的下游侧的空气分别平衡地按压容纳部90的上表面侧和下表面侧，即使供应到供应室84的控制气流处于低压，隔板组件72仍然能够立即向下移动，以产生阀打开状态。
此外，在流速检测单元14中，流体流经直径减小的节流部32和流动到流速控制单元18的第二通道62。同时，流体的一部分从节流部32的上游侧流到检测通道36，从节流部32的下游侧又流到第一通道20，并且与其中的流汇合。对于导入到检测通道36内的流体，根据由一对温度测量元件产生的电阻差，检测传感器38检测流体的流速，并且检测结果作为检测信号经由传感器电路板42被输出到控制器电路板44。另外，例如，流体的流速被输出并且显示在显示单元26的显示器上。
另外，检测单元12检测的流速与控制单元24中预先设置的设定流速进行比较，并且判断流速是否等于设定流速。例如，在流体的流速小于设定流速的情况下，由于必须先增大流速，所以控制信号被从控制单元24输出到供应电磁阀92，并且供应到供应室84的流体的供应量就会增大。结果，隔板组件72进一步向下移动，从而增大流经第二通道62的流体的流速，从而可以控制流体的流速以获得设定流速。
另一方面，在流体的流速大于设定流速的情况下，执行控制以减小控制阀打开的量从而减小流速。在这种情况下，控制信号被从控制单元24单独地和分别地输出到供应电磁阀92和排出电磁阀94。此外，供应电磁阀92处于OFF状态，从而通过切换供应电磁阀92来停止流体至供应室84的供应，同时，通过切换排出电磁阀94，供应室84中的流体被排出到外部。结果，向下按压隔板组件72的按压力被消散，从而阀体64、杆74和隔板组件72通过弹簧72的弹力而向上移动，并且可以节流和减小在阀体64和阀座66之间流动的流体的流速。
结果，流经第二通道62的流体的流速减小，流体的流速被控制达到设定流速。
在以上实施例中，虽然提供的构造为：用于将流体导入到供应室84的供应通道86被设置在流速检测单元14的下游侧上，但是本发明不限于此特征。例如，供应通道86可以被设置在流速检测单元14的上游侧上，从而流经第一通道20的流体被供应到供应室84。在这种情况下，由于作为用于操作流速控制单元18的控制气流的流体不会被检测作为流速检测单元14中的流速，但是在流速控制单元18的下游侧上流动的流体的流速和由流速检测单元14检测的流速能够高精度地相互匹配。
另外，流速控制单元18不限于被设置在流速检测单元14的下游侧上，而可以被设置在流速检测单元14的上游侧上。
而且，代替将组成切换单元60的供应电磁阀92和排出电磁阀94直接相对于流速控制单元18的第二体30设置，而供应电磁阀92和排出电磁阀94可以被配置在远离流速控制单元18的位置上，并且流速控制单元18可以被遥控操作，从而控制流体的流速。
以上述方式中，根据本发明，在流速检测单元14的检测单元12中，因为使用利用MEMS技术的热流传感器，所以当检测流体的流速时，能够缩短检测时间，并且由于在低电流下操作检测单元12，所以能够减少能量损耗。
另外，在能够控制流体流速的流速控制信号18中，控制阀58在流体的供应作用下移动，并且因为提供了一种从隔板组件72相对于阀体64作用的按压力与从弹簧78相对于阀体64作用的按压力相等的平衡结构，所以当按压隔板组件72时，隔板组件72能够利用具有低压的控制气流而移动，并且能够快速地操作阀体64。因而，可以提供一种能够在低压下被操作的流控制器10。另外，小弹簧78被设置在其中，所以包含上述弹簧78的流速控制单元18的尺寸能够被制造地较小，同时可以便于整体上减小流控制器10的尺寸。
另外，在上述流控制器中，例如，在进行100公升/分的大流速控制的情况下，第二通道62的有效面积必须增大以对应于流经的大流速，而且还必须将阀体设定为具有大活塞面积，同时，必须利用具有大弹力的弹簧，以便克服从流体施加的按压力并且将阀体容纳在阀座上。在这种情况下，会引起弹簧的尺寸增大，并且由于弹簧的大弹力，当阀体克服弹力被移动时操作力必须增大，结果难以在低压下操作阀体。
与此相反，在本发明的结构中，采用了具有上述平衡结构的控制阀58，由于各个按压力通常被相等地作用于阀体64的上表面侧和下表面侧，所以即使在第二通道62的有效面积和阀体64的活塞面积增大从而进行大流速控制时，活塞的尺寸不一定要增大，并且能够快速地在低压下进行操作。
更具体地，与包含不具有这种平衡结构的流速控制单元的流控制器相比，在本发明的流控制器中，例如，能够进行等于或者大于1000公升/分的大流速控制。
进一步，因为输出到组成切换单元60的供应电磁阀92和排出电磁阀94的控制信号是PWM(脉冲宽度调制)信号或者PFM(脉冲频率调制)信号，根据这些信号，间歇地操作供应电磁阀92和排出电磁阀94，与连续地操作供应电磁阀92和排出电磁阀94的情况相比，能够抑制产生的热量，并且能够避免由于切换单元60发射的热量被传送到流速检测单元14所引起的检测精度降低。另外，能够减小切换单元60的能量损耗。
另外，在流速控制单元18中，因为当流体的流速稳定时不需要操作供应电磁阀92和排出电磁阀94，能够增大供应电磁阀92和排出电磁阀94的耐久性，并且能够降低能量损耗。
根据本发明的流控制器不限于上述实施例，当然在不背离本发明的实质和主旨的范围内可以采用各种修改的或者额外的结构。

Claims (8)

1.一种流控制器，其特征在于，包含：
本体(22，30)，所述本体(22，30)具有设置在上游侧的第一通道(20)、设置在所述第一通道(20)的下游侧的第二通道(62)和设置在所述第一通道(20)和所述第二通道(62)之间的节流部(32)，流体流动经过所述第一通道(20)；
流速检测器(14)，所述流速检测器(14)被设置在所述本体(22，30)上，并且具有检测单元(12)，所述检测单元(12)能够检测从所述第一通道(20)流到所述第二通道(62)的流体的流速；
流速控制器(18)，所述流速控制器(18)用于控制流经阀体(64)的流体的流速并且被设置成平行于所述流速检测器(14)，所述流速控制器(18)包括隔板组件(72)、所述阀体(64)和弹簧(78)，所述隔板组件(72)通过被供应的控制气流被位移，所述阀体(64)通过螺栓(97)固定地连接到杆(74)的远离所述隔板组件(72)的一端，并且通过所述杆(74)被连接到所述隔板组件(72)，所述弹簧(78)在使所述阀体(64)被容纳在阀座(66)上的方向上推动所述阀体(64)，所述阀座(66)形成在所述本体(22，30)中；
其中，所述检测单元(12)由MEMS传感器组成，所述流速控制器(18)进一步包括平衡结构，所述平衡结构用于平衡从所述隔板组件(72)施加到所述阀体(64)的按压力和从所述弹簧(78)施加到所述阀体(64)的按压力。
2.如权利要求1所述的流控制器，其特征在于，其中，所述流速控制器(18)进一步包括切换阀(60)，所述切换阀(60)用于切换所述控制气流的供应状态，并且通过从控制单元(24)输出的控制信号来操作所述切换阀(60)，其中，所述控制信号是PWM信号或者PFM信号。
3.如权利要求2所述的流控制器，其特征在于，其中，所述切换阀(60)由供应阀(92)和排出阀(94)组成，所述供应阀(92)将所述控制气流供应到所述隔板组件(72)和所述本体(30)之间形成的供应室(84)以操作所述隔板组件(72)，所述排出阀(94)将所述控制气流从所述供应室(84)排出到外部以使所述隔板组件(72)返回，所述供应阀(92)和所述排出阀(94)包括由所述控制信号操作的双向阀。
4.如权利要求1所述的流控制器，其特征在于，其中，所述弹簧(78)的弹性力在与所述流体的流动方向相同的方向上被施加到所述阀体(64)。
5.如权利要求1所述的流控制器，其特征在于，其中，所述控制气流被从所述流速检测器(14)的上游侧供应到所述隔板组件(72)。
6.如权利要求1所述的流控制器，其特征在于，其中，用于校正所述流体的流动的流整流器(34)被设置在所述第一通道(20)中，位于所述节流部(32)的上游侧。
7.如权利要求1所述的流控制器，其特征在于，其中，所述检测单元(12)包括检测通道(36)和检测传感器(38)，所述检测通道(36)连通所述节流部(32)的上游侧和下游侧，所述检测传感器(38)被设置成面对所述检测通道(36)。
8.如权利要求3所述的流控制器，其特征在于，其中，所述供应阀(92)和所述排出阀(94)中的每一个包括由控制信号进行电切换的双向阀。
CN201080047325.5A 2009-10-20 2010-09-16 流控制器 Expired - Fee Related CN102576230B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009241343A JP5250875B2 (ja) 2009-10-20 2009-10-20 フローコントローラ
JP2009-241343 2009-10-20
PCT/JP2010/066034 WO2011048896A1 (ja) 2009-10-20 2010-09-16 フローコントローラ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102576230A CN102576230A (zh) 2012-07-11
CN102576230B true CN102576230B (zh) 2015-05-13

Family

ID=43900136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080047325.5A Expired - Fee Related CN102576230B (zh) 2009-10-20 2010-09-16 流控制器

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8800593B2 (zh)
JP (1) JP5250875B2 (zh)
KR (1) KR101416285B1 (zh)
CN (1) CN102576230B (zh)
BR (1) BR112012009504B1 (zh)
DE (1) DE112010004226B4 (zh)
RU (1) RU2515208C2 (zh)
TW (1) TWI432931B (zh)
WO (1) WO2011048896A1 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL208815A0 (en) * 2010-10-19 2011-01-31 Raphael Valves Ind 1975 Ltd An integrated ultrasonic flowmeter and hydraulic valve
BR112013030293A2 (pt) 2011-05-26 2016-11-29 Eaton Corp conjunto de válvula
CN103809621B (zh) * 2012-11-13 2018-04-06 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 以机械式控制作为备用的电控式流量控制系统
US9137595B2 (en) * 2012-11-14 2015-09-15 Knowles Electronics, Llc Apparatus for prevention of pressure transients in microphones
US9235219B2 (en) * 2012-12-27 2016-01-12 Zhejiang Dunan Hetian Metal Co., Ltd. Microvalve with integrated flow sensing capability
US9063551B2 (en) * 2013-02-14 2015-06-23 Intellihot Green Technologies, Inc. Adaptive heating control system for a water heater
US9523376B2 (en) * 2013-07-18 2016-12-20 Abb Schweiz Ag Discrete pilot stage valve arrangement with fail freeze mode
WO2015105700A1 (en) * 2014-01-07 2015-07-16 Sundew Technologies, Llc Fluid-actuated flow control valves
DE102014010815A1 (de) * 2014-07-23 2016-01-28 Wabco Gmbh Elektropneumatisches Regelventil
US20170225021A1 (en) * 2014-08-04 2017-08-10 Tyco Fire Products Lp Fluid control assemblies for sprinkler systems
JP6481282B2 (ja) * 2014-08-15 2019-03-13 アルメックスコーセイ株式会社 気体流量制御装置および気体流量制御弁
FR3035469B1 (fr) * 2015-04-23 2017-05-12 Snecma Vanne et procede de commande
US10427179B2 (en) 2015-09-17 2019-10-01 Cnh Industrial America Llc Low flow metering system
DE102016006545A1 (de) * 2016-05-25 2017-11-30 Hydac System Gmbh Ventilvorrichtung
DE102017002034A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Lubing Maschinenfabrik Ludwig Bening Gmbh & Co. Kg Druckminderer für Tiertränken sowie Verfahren zum Verstellen mindestens eines Druckminderers für Tiertränken
US10301963B2 (en) * 2016-12-28 2019-05-28 Hamilton Sundstrand Corporation Starter air valve systems configured for low speed motoring
US10781713B2 (en) * 2016-12-28 2020-09-22 Hamilton Sundstrand Corporation Starter air valve systems configured for low speed motoring
US10409298B2 (en) * 2017-04-27 2019-09-10 Marotta Controls, Inc. Electronically controlled regulator
CN108933061B (zh) * 2017-05-18 2019-09-20 南京梅山冶金发展有限公司 炸药台车输送管控制装置及控制方法
CN111033104B (zh) * 2017-09-30 2021-12-03 株式会社富士金 阀以及流体供给管线
TWI681111B (zh) * 2018-06-26 2020-01-01 陳瑋样 流體調節裝置
TWI662213B (zh) * 2018-10-30 2019-06-11 台灣氣立股份有限公司 Two-stage intake and two-stage exhaust structure of electronically controlled proportional valve
TWI689676B (zh) * 2019-01-10 2020-04-01 台灣氣立股份有限公司 電控大容量比例閥
TWI689678B (zh) * 2019-03-07 2020-04-01 台灣氣立股份有限公司 真空電控比例閥
TWI689679B (zh) * 2019-03-08 2020-04-01 台灣氣立股份有限公司 真空大容量電控比例閥
EP3734234B1 (en) * 2019-04-30 2022-05-04 Fas Medic S.A. Fluid sensing apparatus
DE102020201178A1 (de) * 2020-01-31 2021-08-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Absperrventil für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem
JP7424322B2 (ja) * 2021-01-19 2024-01-30 Smc株式会社 流体圧力制御装置
US11360014B1 (en) 2021-07-19 2022-06-14 Multi-Chem Group, Llc Methods and systems for characterizing fluid composition and process optimization in industrial water operations using MEMS technology

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5865205A (en) * 1997-04-17 1999-02-02 Applied Materials, Inc. Dynamic gas flow controller
US5975126A (en) * 1996-10-04 1999-11-02 Emerson Electric Co. Method and apparatus for detecting and controlling mass flow
CN101354273A (zh) * 2008-07-17 2009-01-28 美新半导体（无锡）有限公司 复合式气体流量测量方法及其装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3103949A (en) * 1959-12-02 1963-09-17 Fiorentini Pietro Pressure relief devices
JPS61173319A (ja) * 1985-01-26 1986-08-05 Shoketsu Kinzoku Kogyo Co Ltd 流体用レギユレ−タ
JPH0750418B2 (ja) * 1986-07-15 1995-05-31 黒田精工株式会社 空気圧レギユレ−タ
JPS63316110A (ja) * 1987-06-19 1988-12-23 Hitachi Metals Ltd デジタルバルブを用いたパイロット式ガスガバナ−
US5109692A (en) * 1988-08-25 1992-05-05 Fisher Controls International Inc. Diagnostic apparatus and method for fluid control valves
US5632465A (en) * 1990-10-29 1997-05-27 Cordua; Paul M. Valve assembly
JP2784154B2 (ja) * 1994-12-27 1998-08-06 シーケーディ株式会社 マスフローコントローラ
JP3247282B2 (ja) * 1995-10-03 2002-01-15 エスエムシー株式会社 空気圧レギュレータ
DE19782256T1 (de) * 1997-02-06 2000-03-16 Smc Kk Pneumatischer Regler
US6457696B1 (en) * 1998-11-06 2002-10-01 Tgk Co., Ltd. Pilot operated flow regulating valve
US6389364B1 (en) * 1999-07-10 2002-05-14 Mykrolis Corporation System and method for a digital mass flow controller
US6354319B1 (en) * 2000-04-13 2002-03-12 Dresser, Inc. Low differential, pilot operated fluid pressure regulation apparatus and method
JP3634733B2 (ja) * 2000-09-22 2005-03-30 Ｓｍｃ株式会社 流体圧力調整装置
JP2002181594A (ja) * 2000-12-11 2002-06-26 Yamatake Corp 流量制御ユニット
US6830229B2 (en) * 2001-05-22 2004-12-14 Lockheed Martin Corporation Two-stage valve suitable as high-flow high-pressure microvalve
US6779541B2 (en) * 2001-10-12 2004-08-24 Smc Kabushiki Kaisha Fluid pressure regulator
US7809473B2 (en) * 2002-06-24 2010-10-05 Mks Instruments, Inc. Apparatus and method for pressure fluctuation insensitive mass flow control
KR100517405B1 (ko) * 2003-06-27 2005-09-27 삼성전자주식회사 질량 유량 제어기 및 이를 갖는 가스 공급 장치
RU2310104C2 (ru) * 2005-08-09 2007-11-10 ООО "Научно-производственное предприятие "Омикрон" Регулятор потока
JP2007058337A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流体制御装置
US20070205384A1 (en) 2006-03-02 2007-09-06 Smc Kabushiki Kaisha Flow Rate Control Apparatus
US7651263B2 (en) * 2007-03-01 2010-01-26 Advanced Energy Industries, Inc. Method and apparatus for measuring the temperature of a gas in a mass flow controller
US7905139B2 (en) * 2008-08-25 2011-03-15 Brooks Instrument, Llc Mass flow controller with improved dynamic
US20100051110A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-04 Ch2M Hill, Inc. Gas actuated valve
JP2010169657A (ja) * 2008-12-25 2010-08-05 Horiba Stec Co Ltd 質量流量計及びマスフローコントローラ
US8160833B2 (en) * 2009-07-14 2012-04-17 Hitachi Metals, Ltd Thermal mass flow sensor with improved response across fluid types
US8499786B2 (en) * 2010-04-09 2013-08-06 Hitachi Metals, Ltd Mass flow controller with enhanced operating range
IL208815A0 (en) * 2010-10-19 2011-01-31 Raphael Valves Ind 1975 Ltd An integrated ultrasonic flowmeter and hydraulic valve

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5975126A (en) * 1996-10-04 1999-11-02 Emerson Electric Co. Method and apparatus for detecting and controlling mass flow
US5865205A (en) * 1997-04-17 1999-02-02 Applied Materials, Inc. Dynamic gas flow controller
CN101354273A (zh) * 2008-07-17 2009-01-28 美新半导体（无锡）有限公司 复合式气体流量测量方法及其装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5250875B2 (ja) 2013-07-31
DE112010004226B4 (de) 2017-06-01
US8800593B2 (en) 2014-08-12
TWI432931B (zh) 2014-04-01
DE112010004226T5 (de) 2013-01-03
KR101416285B1 (ko) 2014-07-08
RU2515208C2 (ru) 2014-05-10
BR112012009504A2 (pt) 2016-05-17
WO2011048896A1 (ja) 2011-04-28
US20120204974A1 (en) 2012-08-16
BR112012009504B1 (pt) 2019-10-15
KR20120085263A (ko) 2012-07-31
TW201133171A (en) 2011-10-01
CN102576230A (zh) 2012-07-11
JP2011090381A (ja) 2011-05-06
RU2012119820A (ru) 2013-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102576230B (zh) 流控制器
US10606285B2 (en) System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
CN105144013B (zh) 流体控制阀
TWI521190B (zh) 質流控制器
JP7495759B2 (ja) バルブ、及びバルブの異常診断方法
KR101632602B1 (ko) 반도체 제조 장치의 가스 분류 공급 장치
CN104061973B (zh) 流量计
JP5808537B2 (ja) 流量測定機構及びマスフローコントローラ
WO2013109443A1 (en) System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
WO2010047848A3 (en) Balanced port housing with integrated flow conditioning
JPH0863235A (ja) 差圧式質量流量コントロール装置
JP2017532538A5 (zh)
EP3692308B1 (en) A valve for controlling fluid flow, a fluid distribution system and a method for measuring differential pressure
JP5874193B2 (ja) 流量制御装置および流量センサユニット
CN104995443A (zh) 力致动的控制阀
JP2000283810A (ja) 差圧式流量計
JP2017191090A5 (zh)
JP2007175690A5 (zh)
EP3734233B1 (en) Fluid sensing apparatus
JP5213582B2 (ja) 流量測定装置
CN201382514Y (zh) 压力无关线型温度调节阀
JP5202465B2 (ja) 流量制御装置
HU194394B (en) Apparatus for mesuring, indicating instantaneous speed /quantity/ and relation of adjustable limit of speed /quantity/ of the streaming mediums in pipelines and/or for limiting instantaneous values
JP2001208577A (ja) ガスメータ
JP2004177280A (ja) 差圧測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150513

Termination date: 20200916

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee