CN105593587B - 流量控制阀和使用该流量控制阀的质量流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流量控制阀，该流量控制阀在流路与层叠压电驱动器的中间设置由热导率为20W/mK以下的材料形成的第1热屏蔽件和由空间形成的第2热屏蔽件，优选的是，进一步设置热导率为20W/mK以下的第3热屏蔽件。由此，即使在高温的工艺气体中使用的情况下，也能够使用比现有技术的流量控制阀简单且小型化的构造来有效地阻断热量的传递，从而使层叠压电驱动器的温度不超过其耐热温度。

Description

流量控制阀和使用该流量控制阀的质量流量控制装置

技术领域

本发明涉及一种流量控制阀，但并不限定于此，本发明涉及为了能够在高温的流体中使用而进行了改良的流量控制阀的构造和使用该流量控制阀的质量流量控制装置。

背景技术

质量流量控制装置(mass flow controller)是以在半导体的制造工艺中对向腔室内供给的工艺气体的供给量进行控制为目的而广泛使用的。质量流量控制装置包括对工艺气体的质量流量进行监测的质量流量计、对质量流量进行控制的流量控制阀以及控制电路等。并且，流量控制阀还包括供工艺气体流动的流路、以规定的开度将流路打开或阻断的阀体以及驱动阀体的驱动器。

在半导体的技术领域中，例如，对于最新的个人计算机中所使用的微处理器而言，会将配线电路的宽度细微化到20nm左右，或在一个微芯片上安装有多个芯等，从而将细微化、高集成化进行到了极限。为了高精度地进行具有这样的致密复杂构造的半导体的成膜工艺、加工工艺，开始使用以往未使用过的各种种类的工艺气体。

例如，尝试了如下做法：虽然某种液体材料的气化气体、固体材料的升华气体因其蒸气压极低而有可能在常温的配管内凝结，但通过将包括腔室在内的所有配管系统加热并使其保持在临界温度以上的高温(例如300℃以上)，从而在不使这样的凝结性气体凝结的前提下将其导入半导体制造装置，从而将其应用于半导体的制造工艺。

然而，广泛地用于驱动流量控制阀的阀体的驱动器的层叠压电驱动器的耐热温度通常为120℃，在高温使用的情况下为150℃。若超过该耐热温度，则会在短时间内产生内部电极的绝缘破坏，从而不能再驱动阀体。

因此，提出了用于在质量流量控制装置中处理高温的凝结性气体的情况下，也不使层叠压电驱动器的温度上升从而将其保持在耐热温度以下的几个方案。例如，在专利文献1中，公开了一种流量控制阀的结构，该流量控制阀通过位于层叠压电驱动器与阀体之间，从而将层叠压电驱动器的操作传递至阀体，并且该流量控制阀设有将自阀体侧传递过来的热量散出的隔离件。在该流量控制阀中，自作为控制对象的流体传递过来的热量的大部分通过设于隔离件的外周的冷却片释放到外部空气中，因此能够抑制层叠压电驱动器的升温。

另外，例如，在专利文献2中，公开了一种流量控制阀的结构，该流量控制阀将层叠压电驱动器以自流体的流路远离的方式托起从而支承该层叠压电驱动器，并且该流量控制阀设有用于将自流体向层叠压电驱动器传递的热量散出的隔离件。在该流量控制阀中，自流体受到的热量在自隔离件的下端部向上端部传递的期间散出，且隔离件的长度(高度尺寸)设定得较长，使得隔离件与层叠压电驱动器接触的部位的温度为层叠压电驱动器的耐热温度以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－162733号公报

专利文献2：日本特开2011－117499号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述现有技术的流量控制阀均是通过构成为使自高温的流体传递至阀体的热量还以隔离件为传递路径向层叠压电驱动器传递，在此过程中使热量向隔离件的外周方向散出，由此在欲抑制向层叠压电驱动器传递的热量这点上发挥一定的效果。

然而，在上述现有技术的流量控制阀中，关于阻断热量自作为热源的流体向隔离件的传递这点没有特别考虑，因此存在各种应解决的问题。具体而言，第1，为了获得充分的冷却效果而不得不使隔离件的长度较长，因此，必然要在高度方向上增大质量流量控制装置的尺寸，或者为了使质量流量控制装置与以往的装置为相同高度而不得不减少层叠压电驱动器的层叠数量以缩短长度。若增大质量流量控制装置的尺寸，则因与设置空间之间的关系而难以与以往的设备进行更换。另外，若减少层叠压电驱动器的层叠数量，则会使最大位移量减少而使阀打开时的流量的容量变小。

第2，由于在现有技术的流量控制阀中，层叠压电驱动器的防止升温主要依赖于自隔离件的散热，因此，会自流路经由隔离件向质量流量控制装置之外释放出无法忽视的量的热量。这样的话，为了防止流体的温度降低而需要增加设于流路的加热器的发热量以弥补失去的热量，从而使整个质量流量控制装置的耗电量增大。

第3，由于在现有技术的流量控制阀中，不得不在流体流路与层叠压电驱动器之间组装具有较长形状的隔离件，因此会出现隔离件本身的热膨胀的问题。为了缓和隔离件的热膨胀所造成的影响，例如，不得不使用价格高于一般材料的因瓦合金来构成隔离件等，导致无法避免制造成本的增加。

本发明是鉴于上述诸多问题而做出的，其目的在于，提供一种绝热性优异的流量控制阀，该流量控制阀能够通过比现有技术的流量控制阀简单且小型化的构造来有效地阻断热量向层叠压电驱动器的传递。

用于解决问题的方案

本发明者们认为：为了有效地阻断热量自作为热源的流体向层叠压电驱动器的传递，在尽量接近热源的位置配置用于阻断热量的传递的热屏蔽件的做法是有效的。在流量控制阀中，最接近层叠压电驱动器的热源是隔膜。因此，本发明者们首先将环状构件和隔膜垫片分别作为由热导率不超过20W/m·K的陶瓷材料形成的第1热屏蔽件来构成，从而尝试阻断自流体经由隔膜向驱动器传递的热量，其中，环状构件通过将隔膜的外周部按压于流量控制阀的主体从而固定隔膜，隔膜垫片通过使隔膜的中央部向阀座的方向可逆地位移从而对阀座的开口部的开度进行控制。

但是，根据本发明者们的研究，可知：传递至环状构件和隔膜垫片的热量实际上会将其他构件作为传递路径而在某种程度上传递至层叠压电驱动器，因此，仅靠上述的结构，不能有效地防止层叠压电驱动器的升温。

在此，本发明者们进一步发现，通过将由上述的第1热屏蔽件和用于将层叠压电驱动器所产生的应力传递至隔膜垫片的应力传递部件包围的空间作为第2热屏蔽件来构成，能够极为有效地阻断热量自环状构件和隔膜垫片向层叠压电驱动器的传递，从而能够防止层叠压电驱动器的升温，由此完成了本发明。

即，本发明是一种流量控制阀，该流量控制阀包括基部、阀座、隔膜、环状构件、隔膜垫片、层叠压电驱动器以及应力传递部件，其特征在于，环状构件和隔膜垫片均由热导率不超过20W/m·K的陶瓷材料形成，且环状构件和隔膜垫片构成第1热屏蔽件，由第1热屏蔽件和应力传递部件围成的空间构成第2热屏蔽件。

另外，本发明是一种包括上述流量控制阀的质量流量控制装置。

发明的效果

采用本发明的结构，由于在接近成为热源的流体的位置具有多个热屏蔽件，因此，虽然是比现有技术简单且小型化的构造，但能够将层叠压电驱动器的温度维持在层叠压电驱动器的耐热温度以下。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的质量流量控制装置的示意图。

图2是图1的质量流量控制装置的流量控制阀的局部放大图。

图3是本发明的其他的实施方式的流量控制阀的局部放大图。

图4是本发明的其他的实施方式的质量流量控制装置的示意图。

具体实施方式

使用附图来详细说明用于实施本发明的方式。

此外，在此说明的实施方式只不过是例示本发明的实施方式，本发明的实施方式并不限于在此例示的方式。

图1是表示本发明的质量流量控制装置1的整体构造的示意图。作为控制对象的流体自图的左侧朝向右侧地在设于基部4的流路中流动。利用质量流量计2对在流路中流动的流体的单位时间的质量流量(流速)进行逐次测量。利用四方框表示的流量控制阀3将在流路中流动的流体的质量流量控制为操作者所希望的值。利用层叠压电驱动器11对流量控制阀3的阀的开度进行控制。利用未图示的控制电路对层叠压电驱动器11的位移量进行调整。另外，为了防止凝结性气体在流路内凝结，能够利用未图示的加热器来加热流路。

图2是图1所示的流量控制阀3的局部放大图。与设于流量控制阀的基部4的流路相连通地设有环状的阀座5。阀座5的开口部面向基部4的一个表面。以覆盖阀座5的开口部的方式配置有隔膜6。隔膜6由薄板状的弹性体形成。利用环状构件7b将隔膜6的外周部按压于基部4从而固定隔膜6。环状构件7b隔着隔膜6地位于与阀座5相反的一侧。隔膜6的中央部因隔膜垫片7a而向阀座的方向或与阀座相反的方向位移，从而对阀座的开口部的开度进行控制。隔膜垫片7a隔着隔膜6地位于与阀座5相反的一侧。应力传递部件10包括阀杆10a、外壳10b以及球状构件10c。

因层叠压电驱动器11的膨胀而产生的应力经由阀杆10a和球状构件10c传递至隔膜垫片7a，使隔膜6向阀座5所在方向发生位移从而关闭流量控制阀3。若层叠压电驱动器11收缩，则将隔膜6按压于阀座5的应力被解除，在隔膜6本身所具有的恢复力的作用下，隔膜6的中央部向与阀座5相反的方向发生位移从而打开流量控制阀3。此外，图2表示了所谓的常开型流量控制阀的构造，但本发明的流量控制阀并不限定于常开型，也可以为所谓的常闭型。

接下来，说明本发明的第1热屏蔽件。

在本发明中，隔膜垫片和环状构件均由热导率为20W/m·K以下的材料形成，这两者构成了第1热屏蔽件7。能够以室温条件下的值来表示本发明中的热导率。作为热导率在20W/m·K以下的材料，存在例如氧化钇(热导率：14W/m·K)、氮化硅(热导率：13W/m·K)以及氧化锆(热导率：3.0W/m·K)等。通过利用这些热导率为20W/m·K以下的材料来构成第1热屏蔽件，能够抑制自作为热源的流体经由隔膜供给过来的热量传递至层叠压电驱动器。更优选的是，构成第1热屏蔽件的材料的热导率的值为10W/m·K以下，进一步优选的是，构成第1热屏蔽件的材料的热导率的值为5.0W/m·K以下。

在本发明的优选实施方式中，构成第1热屏蔽件的材料是从包括MACOR(注册商标)(“MACOR”是Corning Incorporated的注册商标。)和氧化锆的组中选择出的1种或两种陶瓷材料。由于金属材料、合金材料的热导率通常较高，因此，优选的是，使用陶瓷材料作为隔膜垫片和环状构件。MACOR在室温条件下的热导率的值为1.7W/m·K，氧化锆在室温条件下的热导率的值为3.0W/m·K，绝热效果均极高。另外，由于氧化锆的机械强度高于MACOR的机械强度，因此，在要求构件的强度的情况下，更优选为氧化锆。没有必要针对本发明的全部构件使用热导率为20W/m·K以下的材料中的同一材料，能够根据各个构件适当选择恰当的材料并加以使用。

在本发明的优选实施方式中，隔膜垫片和环状构件的厚度均在不超过20mm的范围内。由于这些构件由热导率较低的材料形成，因此，即使将隔膜垫片和环状构件的厚度限定在不超过20mm的范围内，也能够获得充分的隔热效果。若使隔膜垫片和环状构件的厚度超过20mm，则与厚度不超过20mm的情况相比，隔热效果没有太大变化，反而使流量控制阀的高度不必要地变高，故此不优选。更优选的是，隔膜垫片和环状构件的厚度的上限值为15mm，进一步优选的是，隔膜垫片和环状构件的厚度的上限值为10mm。

在本发明的优选实施方式中，环状构件的内径大于隔膜垫片的外径，且两者的间隙不超过2.0mm。通过使环状构件的内径大于隔膜垫片的外径，能够将隔膜垫片收纳于环状构件的内径的内侧。另外，通过使两者的间隙不超过2.0mm，能够减少热量自两者的间隙漏出并传递至层叠压电驱动器。即，环状构件和隔膜垫片这两者在热学层面上讲可视为一体从而构成第1热屏蔽件，从而发挥阻断自隔膜传递过来的热量从而不使该热量传递至层叠压电驱动器的效果。

另外，本发明的隔膜垫片和环状构件这两者本身具有热容量，因此，不仅能阻断热量，还能作为保温构件发挥功能。即，环状构件和隔膜垫片具有如下作用：将隔膜的温度保持为与流体的温度相同的温度，从而使得隔膜的温度不会低于流体的温度从而不会导致流体凝结在隔膜的内侧。

若隔膜垫片的外径小于阀座的内径，则在比隔膜的隔膜垫片的外径靠外侧且是比阀座的内径靠内侧的区域中，与流体直接接触的隔膜暴露在构成第2热屏蔽件的空间中。其结果，在该暴露的区域中，热量在不经由隔膜垫片的前提下容易地传递至层叠压电驱动器侧。因而，在本发明的优选实施方式中，优选的是，隔膜垫片的外径与阀座的外径相同或隔膜垫片具有比阀座的外径略大的外径。由此，能够可靠地执行利用隔膜进行的阀体的开闭动作，且能够防止如上述那样热量经由隔膜的暴露的区域而容易地漏出。即，能够有效地阻断自流体向隔膜传递的热量。

为了提高弹簧弹性，在隔膜上设有环状的凹凸部。在该情况下，需要使隔膜垫片的外径小于凹凸部的直径，从而使隔膜垫片的按压面不会接触于凹凸部。

在本发明的优选实施方式中，优选的是，预先使环状构件的外径与隔膜的外径大致相等。由此，能够可靠地阻断自流体传递至隔膜的热量。在如上述那样在隔膜上设有环状的凹凸部的情况下，优选的是，预先在环状构件的内径中的与隔膜接触的一侧设置倒角部等，以便使其不与所述凹凸部相接触。

接下来，说明本发明的第2热屏蔽件。

在本发明中，由第1热屏蔽件和应力传递部件围成的空间构成第2热屏蔽件，其中，第1热屏蔽件包括隔膜垫片和环状构件。构成第2热屏蔽件的空间是由第1热屏蔽件和应力传递部件围成的空间，即，存在于第1热屏蔽件与应力传递部件之间的空间。具体而言，通过在设计流量控制阀的阶段中在构件的表面上设置凹部或在构件之间设置空隙，能够实现这样的空间。例如，在图2的例子中，通过在隔膜垫片7a与阀杆10a之间设置球状构件10c，从而实现了被隔膜垫片7a和阀杆10a夹持的、构成第2热屏蔽件8的空间。另外，被隔膜垫片7a和外壳10b夹持的空间也与刚才所述的空间成为一体而构成第2热屏蔽件。在该例子中，若增大球状构件10c的大小，则其本身会成为热量的传递路径而导致第2热屏蔽件的效果被抑制，因此，优选的是，使球状构件10c的大小为用于传递应力所需的最小限度的大小。

在本发明的优选实施方式中，在构成第2热屏蔽件的空间内充满空气。由于空气是气体，因此，与陶瓷材料相比，构成第2热屏蔽件的空间的单位体积的热容量较小，但热导率具有与MACOR、氧化锆的热导率相对等的较低的值，为2.4W/m·K，因而，阻断热量的传递的效果较高。因此，能够有效地防止热量自第1热屏蔽件向应力传递部件、层叠压电驱动器传递。存在于第2热屏蔽件的空气包括例如在组装流量控制阀3的过程中残留于第2屏蔽件内的空气。该空气的成分取决于组装时的环境，优选的是，干净且水蒸气尽量较少的空气。

在能够使第2热屏蔽件为气密构造的情况下，通过封入热导率极低的氙、氪等稀有气体，能够进一步提高热量的阻断效果，故此更优选。另外，在可能的情况下，通过使第2热屏蔽件的空间为真空，能够消除由传导和对流所导致的热传导，故此进一步优选。

在本发明的优选实施方式中，优选的是，构成第2热屏蔽件的空间的在与隔膜的按压方向(位移方向)正交的剖面中的大小(剖面)具有与隔膜同等的面积，所述空间的高度(在隔膜的按压方向上的大小)为0.5mm以上。由于上述空间的剖面具有与隔膜同等的面积，所以能够有效地阻断自成为热源的流体经由隔膜传递过来的热量。另外，由于上述空间的高度为0.5mm以上，所以能够增长在第2热屏蔽件内供热量传递的距离从而有效地阻断热量。构成第2热屏蔽件的空间的高度的更优选的范围为1.0mm以上。另外，若所述空间的高度超过10mm，则流量控制阀的高度变高，因此，优选的是，上述空间高度的上限值为10mm。

接下来，说明本发明的第3热屏蔽件。

图3是本发明的优选实施方式的流量控制阀的局部放大图。在该优选实施方式中，在第2热屏蔽件8与应力传递部件10的中间设有由热导率不超过20W/m·K的材料形成的第3热屏蔽件9。通过设置第3热屏蔽件，能够阻碍热量自第2热屏蔽件向应力传递部件的传递，从而进一步提高层叠压电驱动器的防止升温效果。

在本发明的优选实施方式中，第3热屏蔽件包括位于中央的圆盘状构件9a和根据需要配置于圆盘状构件9a的周围的环状构件9b。圆盘状构件9a和环状构件9b的优选材质和形状与隔膜垫片7a和环状构件7b的优选材质和形状相同。

如上所述，第3热屏蔽件9是设于第2热屏蔽件8与应力传递部件10的中间的构件，若在第1热屏蔽件7与第3热屏蔽件9的中间仅存在空间而不存在应力传递部件，则不能将来自层叠压电驱动器11的应力传递至隔膜6。因此，在该结构的情况下，需要在第1热屏蔽件7与第3热屏蔽件9之间进一步设置传递应力的部件。该附加的应力传递部件例如既可以为与图2所示的球状构件10c同等的构件，也可以为图3所示的放大机构(与日本特开平10－148248号公报所公开的放大机构相同。)。在此，放大机构指的是，具有使用杠杆的原理将层叠压电驱动器的位移量放大并传递的功能的机械机构。

接下来，说明构成在应力传递部件中包含的构件的材料。

阀杆10a具有将通过层叠压电驱动器11的膨胀或压缩而产生的应力传递至第3热屏蔽件9的功能。因此，优选的是，阀杆10a由具有充分的强度和耐腐蚀性的材料(例如不锈钢等)构成。另外，由于阀杆10a的与按压方向(位移方向)正交的剖面较大，因此，阀杆10a有时成为供没有被第2热屏蔽件8或第3热屏蔽件9完全遮挡的热量传递至层叠压电驱动器11的路径。因此，更优选的是，对于阀杆10a，由具有20W/m·K以下的热导率的材料(例如氧化锆等)形成。

外壳10b具有收纳阀杆10a和层叠压电驱动器11并将层叠压电驱动器11的上端的位置固定的功能。因此，优选的是，外壳10b由热膨胀系数较低的材料(例如42合金(含有42质量％的Ni的Fe合金)等)形成。作为球状构件10c的材料，能够使用例如轴承用钢球等。

接下来，说明本发明的冷却部件。

图4是本发明的优选实施方式的质量流量控制装置的示意图。在该优选实施方式中，层叠压电驱动器11的整个侧面被冷却罩12b覆盖，通过自冷却气体入口12a送入冷却气体，从而在冷却气体与层叠压电驱动器11的侧面之间引起热交换，从而使层叠压电驱动器11冷却。因层叠压电驱动器11的热量而升温后的冷却气体自冷却气体出口12c排出到外部。在冷却罩12b的外侧能够设置散热构件12d。另外，还能够在层叠压电驱动器11与冷却罩12b之间的间隙设置与层叠压电驱动器11相接触的冷却用片。

通过将包括这些结构的冷却部件12设置在层叠压电驱动器11的周围，即使在层叠压电驱动器11升温的情况下，也能够通过自外部主动地进行冷却，来可靠地防止层叠压电驱动器11升温到耐热温度以上。流经冷却罩12b的冷却气体只要为比层叠压电驱动器11的耐热温度低的温度的气体即可，在利用公知的方法将该气体冷却之后，自冷却气体入口12a将该冷却后的气体注入到冷却罩12b的内部。

另外，能够替代上述结构或与上述结构并存地使用作为冷却部件的帕尔贴元件。在该情况下，通过将作为冷却部件的帕尔贴元件设置在层叠压电驱动器的周围，也能够防止层叠压电驱动器升温到耐热温度以上。

接下来，说明本发明的效果。

为本发明的结构的流量控制阀能够利用多个热屏蔽件来阻断自作为热源的流体传递过来的热量从而有效地防止热量传递至层叠压电驱动器。若根据本说明书所公开的结构设置多个热屏蔽件，则例如，在流路中流动的流体的温度为250℃时，能够使层叠压电驱动器的下端的温度为110℃以下。在层叠压电驱动器的温度分布中，通常最接近热源的下端的温度最高，因此，若下端的温度为110℃以下，则整个层叠压电驱动器的温度也会为110℃以下，不会超过耐热温度。因而，若采用本发明的结构的流量控制阀，则能够可靠地控制被加热到250℃的凝结性气体的流量。

另外，对于为本发明的结构的流量控制阀，即使不使每一个热屏蔽件的长度都增大，也能够充分地获得阻断热量的效果，因此能够使热屏蔽件整体的长度实现小型化化。具体而言，例如，在将层叠压电驱动器的长度设为La、将自所述隔膜到所述层叠压电驱动器的下端为止的距离设为Ls时，能够使La/(La+Ls)的值为0.65以上0.95以下。由此，能够增大层叠压电驱动器的长度在流量控制阀整体的长度中所占的比例，因此，不必使流量控制阀的长度大于以往产品，从而易于与以往产品进行更换。另外，由于不必因长度的限制而减少层叠压电驱动器的层叠数量，因此，能够解决最大位移量减少而使阀打开时的流量的容量变小那样的现有技术中的问题。La/(La+Ls)的值的更优选的范围为0.70以上0.90以下。

本发明的流量控制阀是基于将流体所具有的热量尽量地保存在流路内这样的技术思想而构成的。例如，由于第1热屏蔽件能够有效地阻断自隔膜朝向流路之外传递的热量，所以与现有技术的流量控制阀相比，热量的损失较少，在组装于质量流量控制装置的情况下的耗电量也较少。在如上述那样利用加热器主动地加热流路的情况下，例如，通过利用绝热材料将整个流路连同加热器一起覆盖，能够进一步减少热量的损失。

在本发明的流量控制阀中，如上所述，能够增大层叠压电驱动器的长度在流量控制阀整体的长度中所占的比例。换言之，由于能够减小屏蔽件的高度，所以与采用长度较长的散热用的隔离件的现有技术的流量控制阀相比，能够缓和热膨胀的问题。

接下来，说明本发明的质量流量控制装置。

本发明的质量流量控制装置1是通过使用本发明的流量控制阀3并将质量流量计2、其他构件组合于该流量控制阀3而构成的。在本发明的质量流量控制装置中采用的质量流量计能够采用热式质量流量计、压力式质量流量计等其他公知的质量流量计。通过内置本发明的流量控制阀，能够构成将本发明的效果原封不动地实现的质量流量控制装置。

在质量流量控制装置中，大多在装置内内置有控制用、通信用的电路。但是，在本发明的质量流量控制装置中，存在由于电路被加热而引起误操作的可能性，因此，优选的是，例如，如图4所示，设置用于将来自质量流量控制装置的电信号取出到外部或将电信号送入到质量流量控制装置的连接器13，将电路全部设置在装置之外。

实施例1

在图1所示的质量流量控制装置(La/(La+Ls)＝0.85)的流路4的周围安装了两个筒式加热器(额定电压120V、输出功率50W)，利用保护壳覆盖筒式加热器的周围，在筒式加热器与保护壳之间填充了绝热材料。另外，将温度测量用的热电偶分别设于筒式加热器、流路以及层叠压电驱动器下部。

接下来，将筒式加热器加热到目标温度250℃，测量各部分的温度并放置质量流量控制装置直至温度稳定为止。在20分钟后各部分的温度稳定。此时的各部分的温度如下：筒式加热器为250℃，流路为245℃，层叠压电驱动器下部为135℃。层叠压电驱动器下部的温度低于作为高温用层叠压电驱动器的耐热温度的150℃。

实施例2

使用具有图4所示的冷却部件12的质量流量控制装置(La/(La+Ls)＝0.72)，在与实施例1相同的条件下对各部分的温度进行了测量。但是，将温度测量用的热电偶分别设于筒式加热器、隔膜中央部、层叠压电驱动器下部以及冷却罩外侧。

接下来，一边使室温的空气以20slm(每分钟标准升)的量自冷却气体入口流入，一边将筒式加热器加热到目标温度250℃，测量各部分的温度并放置质量流量控制装置直至温度稳定为止。在20分钟后各部分的温度稳定。此时的各部分的温度如下：筒式加热器为250℃，隔膜中央部为228℃，层叠压电驱动器下部为110℃，冷却罩外侧为80℃。层叠压电驱动器下部的温度低于作为通常的层叠压电驱动器的耐热温度的120℃。

如这些实施例所示那样，本发明的结构的流量控制阀是不使用隔离件的、简单且小型化的构造，即使在为了使用高温的工艺气体而加热了流路的情况下，也能够阻碍热量自流路向层叠压电驱动器的传导，从而能够防止层叠压电驱动器的升温，因此本发明在高温的工艺气体中的使用是有效的。

附图标记说明

1、质量流量控制装置；2、质量流量计；3、流量控制阀；4、基部；5、阀座；6、隔膜；7、第1热屏蔽件；7a、隔膜垫片；7b、环状构件；8、第2热屏蔽件(空间)；9、第3热屏蔽件；9a、圆盘状构件；9b、环状构件；10、应力传递部件；10a、阀杆；10b、外壳；10c、球状构件；11、层叠压电驱动器；12、冷却部件；12a、冷却气体入口；12b、冷却罩；12c、冷却气体出口；12d、散热构件；13、连接器。

Claims (8)

1.一种流量控制阀，该流量控制阀包括：

基部，在该基部设有流体的流路；

阀座，其为环状，该阀座与所述流路相连通且该阀座具有面向所述基部的一个表面的开口部；

隔膜，其包括以覆盖所述阀座的开口部的方式配置的薄板状的弹性体；

环状构件，其隔着所述隔膜地位于与所述阀座相反的一侧，该环状构件将所述隔膜的外周部按压于所述基部从而固定所述隔膜；

隔膜垫片，其隔着所述隔膜地位于与所述阀座相反的一侧，该隔膜垫片通过使所述隔膜的中央部向所述阀座的方向或与所述阀座的方向相反的方向位移从而对所述阀座的开口部的开度进行控制；

层叠压电驱动器，其层叠有多个压电元件；以及

应力传递部件，其将因所述层叠压电驱动器的膨胀而产生的应力传递至所述隔膜垫片，

该流量控制阀的特征在于，

所述环状构件和所述隔膜垫片均由热导率为20W/m·K以下的材料形成，所述环状构件和所述隔膜垫片构成第1热屏蔽件，

由所述第1热屏蔽件和所述应力传递部件围成的空间构成第2热屏蔽件。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

在所述第2热屏蔽件与所述应力传递部件的中间具有由热导率为20W/m·K以下的材料形成的第3热屏蔽件。

3.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

在所述层叠压电驱动器的周围设有冷却部件。

4.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，

在所述层叠压电驱动器的周围设有冷却部件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，

热导率为20W/m·K以下的所述材料是从包括MACOR和氧化锆的组中选择出的1种或两种陶瓷材料，MACOR是Corning Incorporated的注册商标。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，

在所述流路中流动的流体的温度为250℃时，所述层叠压电驱动器的下端的温度为110℃以下，并且，

在使所述层叠压电驱动器的长度为La、自所述隔膜到所述层叠压电驱动器的下端为止的距离为Ls时，La/(La+Ls)的值为0.65以上，同时在0.95以下。

7.根据权利要求5所述的流量控制阀，其特征在于，

在所述流路中流动的流体的温度为250℃时，所述层叠压电驱动器的下端的温度为110℃以下，并且，

在使所述层叠压电驱动器的长度为La、自所述隔膜到所述层叠压电驱动器的下端为止的距离为Ls时，La/(La+Ls)的值为0.65以上，同时在0.95以下。

8.一种质量流量控制装置，其中，

该质量流量控制装置包括：

权利要求1至7中任一项所述的流量控制阀；以及

质量流量计，其设于所述流路，用于测量流体的质量流量。