JP2000075931A - 流路絞りノズルを備えた制御バルブ - Google Patents
流路絞りノズルを備えた制御バルブInfo
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- JP2000075931A JP2000075931A JP10245421A JP24542198A JP2000075931A JP 2000075931 A JP2000075931 A JP 2000075931A JP 10245421 A JP10245421 A JP 10245421A JP 24542198 A JP24542198 A JP 24542198A JP 2000075931 A JP2000075931 A JP 2000075931A
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Abstract
ス供給を可能にする制御バルブを、コスト的に安価に提
供する。 【解決手段】 ガス導入流路24とガス導出流路25と
を形成した第1ブロック18と、ガス導入流路24に相
対峙させる状態でダイアフラム押圧手段34を貫設した
第2ブロック31との間に、ダイアフラム32を配置し
て、ガス導入流路24とガス導出流路25とを連通させ
るダイアフラム室33を形成し、前記ガス導入流路24
に、流路絞りノズル27と、前記ダイアフラム32の押
圧によってガス導入流路24を閉止する環状のバルブシ
ート29とを、それぞれ同芯状に形成したノズルブロッ
ク26を配置して、流路絞りノズルを備えた制御バルブ
を構成している。
Description
制御する圧力式流量制御装置などに用いて好適な流路絞
りノズルを備えた制御バルブに関するものである。
つに、ノズルの一次側圧力P1 と二次側圧力P2 の圧力
比P2 /P1 がガスの臨界圧力比以下(空気や窒素など
の場合は、約0.5以下)になると、ノズルを通るガス
の流速が音速になって、ノズル二次側の圧力変動が一次
側に伝播しなくなる事象があり、この所謂音速ノズルの
流量制御の形態をとれば、ノズル一次側の状態に相応し
た安定した質量流量のガスをノズル二次側に得ることが
できる。
流量制御バルブと圧力センサおよび流路絞りノズルを、
その順に接続して、ノズル一次側の圧力を二次側の圧力
の約2倍以上に保持した状態でガスの流量制御を行うよ
うにした圧力式流量制御装置があり、従来のマスフロー
コントローラなどの流量制御装置に比べて、流量制御を
高速に行えることから、前記ノズルの二次側に閉止用バ
ルブを設けて、このバルブに例えば反応炉などを接続す
ることで、この反応炉に安定した質量流量のガスを瞬時
に供給することができる。
式流量制御装置では、閉止用バルブによるガスの閉止状
態において、ノズルの二次側から一次側にガスが逆拡散
する問題があり、更に、上記の装置では、ノズルを通過
するガスのみが流量制御の対象になるのであって、ガス
閉止の状態からガス供給の制御状態に切り換えた際に、
ノズル二次側から閉止用バルブに至る流路間のガスが、
制御されていないガスとして反応炉に供給されてしまう
問題もあった。
のであって、その目的は、ガス逆拡散の防止はもとよ
り、より正確なガス供給を可能にした制御バルブを、コ
スト的に安価に提供する点にある。
め、請求項1記載の発明では、ガス導入流路とガス導出
流路とを形成した第1ブロックと、ガス導入流路に相対
峙させる状態でダイアフラム押圧手段を貫設した第2ブ
ロックとの間に、ダイアフラムを配置して、前記ガス導
入流路とガス導出流路とを連通させるダイアフラム室を
形成すると共に、前記ガス導入流路に、流路絞りノズル
と、前記ダイアフラムの押圧によってガス導入流路を閉
止する環状のバルブシートとを、それぞれ同芯状に形成
したノズルブロックを配置して、流路絞りノズルを備え
た制御バルブを構成している。
流路とガス導出流路とを形成した第1ブロックと、ガス
導入流路に相対峙させる状態でダイアフラム押圧手段を
貫設した第2ブロックとの間に、前記ガス導入流路とガ
ス導出流路とに連通する流路を形成した第3ブロックと
ダイアフラムとを配置して、前記第3ブロックのガス導
入流路とガス導出流路とを連通させるダイアフラム室を
形成すると共に、前記第3ブロックのガス導入流路をブ
ロック中心に形成して、このガス導入流路に流路絞りノ
ズルを形成し、更に、前記ダイアフラムの押圧によって
ガス導入流路を閉止する環状のバルブシートを、前記ノ
ズルと同芯状にして第3ブロックに形成して、流路絞り
ノズルを備えた制御バルブを構成している。
においても、流路絞りノズルの直後にダイアフラムを配
置して、ガス導入流路を閉止させるので、ノズル二次側
からのガスの逆拡散が確実に防止される。
上記構成の制御バルブを組み付けて、圧力式流量制御装
置を構成した場合、ダイアフラムによるガス閉止部の直
前にノズルが存することから、ダイアフラムによるガス
閉止の状態からガス供給の制御状態に切り換えた際に
は、このノズルを通過するガスそのものを流量制御の対
象にして、このガスを反応炉などに供給できるのであ
り、即ち、ガス供給の制御初期から正確な量のガスを反
応炉などに供給できるのである。
ス供給を可能にする上で、上記の流路絞りノズルをガス
導出流路側に設けることも好適であるが、この場合、バ
ルブシートに対して偏った箇所にノズルを形成する困難
な加工が必要で、コスト的に高く付き、或いは、バルブ
シートとノズルとを個々に形成するするにしても、二体
の構成部材を要することから、コスト的に不利となる。
トとノズルとを一体の構成部材に同芯状に形成して、加
工の容易化を図っているので、流路絞りノズルを備えた
制御バルブをコスト的安価に提供することができる。
低蒸気圧ガス〔例えばClF3 (三フッ化塩素)やSi
H2 Cl2 (ジクロルシラン)など〕の場合、断熱膨張
によって再液化することが考えられることから、その再
液化を防ぐために、請求項3に記載の通り、第1ブロッ
クの流路絞りノズルの近傍に、この流路絞りノズルを通
過するガスを加熱するためのヒーターを設けることが好
適である。
補正を行うことが重要であることから、請求項4に記載
の通り、第1ブロックの流路絞りノズルの近傍に、この
流路絞りノズルを通過するガスの温度をモニタリングす
るための温度検知センサを設けて、このガス温度の検知
に基づいて、ガスの流量制御をより正確に行えるように
することである。
に基づいて説明する。図1は例えば反応炉に安定した質
量流量のガスを供給するようにした圧力式流量制御装置
を示し、この制御バルブは、圧力制御装置1と流路絞り
ノズル付き制御バルブ2とから構成されている。
a,4bが形成された本体ブロックで、耐化学薬品性を
有する素材、例えばステンレス鋼よりなり、この本体ブ
ロック3の左右両端には、それぞれガス導入用ならびに
ガス導出用のパイプ継手5,6が形成されている。
で、前記ガス流路4a,4bにわたって設けられてお
り、8は圧力センサで、例えば歪みセンサから成り、前
記ガス流路4bに臨ませて設けられている。
よりなり、次のように構成されている。即ち、一次側の
ガス流路4aに連通するガス導入流路9と、二次側のガ
ス流路4bに連通するガス導出流路10とを、それぞれ
ブロック11に形成すると共に、このブロック11を本
体ブロック3に形成の凹部12に内蔵すると共に、前記
弁ブロック13とブロック11との間に、上方にやゝ撓
ませたダイアフラム14を配置して、前記ガス導入流路
9とガス導出流路10とを連通させるダイアフラム室1
5を形成している。
電素子型アクチュエータ)16のプランジャ17を、前
記ガス導入流路9に相対峙させる状態で弁ブロック13
に貫設させて成り、圧力センサ8が圧力変化を検知し
て、その検知情報に基づいて圧電素子型アクチュエータ
16に所定の電圧が印加されると、その印加量に応じて
プランジャ17が押圧駆動され、これによって、ガス導
入流路9とダイアフラム14との隙間調整すなわち開度
調整が行われることで、二次側のガス流路4bに流れる
ガス流量が制御されるのである。
ている。即ち、図2にも示すように、第1ブロック18
に、本体ブロック3の二次側ガス流路4bに接続される
パイプ19と反応炉20に接続されるパイプ21との接
続口22,23を形成すると共に、この第1ブロック1
8に、前記接続口22,23に連通させる状態で、それ
ぞれ上部側で開口するガス導入流路24とガス導出流路
25とをL字状に形成している。
ック18の中心部に位置させると共に、このガス導入流
路24のまわりに環状凹部aを形成し、かつ、ガス導入
流路24の上部開口を第1ブロック18周部の上端面よ
りもやゝ控えさせる一方、ガス導出流路25の上部開口
については、これをガス導入流路24の上部開口よりも
やゝ控えさせ、更に、このガス導出流路25の上部開口
を前記凹部aに臨ませているのである。
路絞りノズル27を形成すると共に、このノズルブロッ
ク26の上部フランジ28に、前記ノズル27と同芯状
のバルブシート29を環状に形成して、このノズルブロ
ック26を前記ガス導入流路24に圧入(ノズルブロッ
ク26とノズル27との熱膨張係数の差を利用した圧入
や機械的な圧入などを任意に選択可能)する一方、締め
込み部材30によってノズルブロック26周部の上端面
に向けて圧着される第2ブロック31と前記第1ブロッ
ク18との間に、バルブシート29から離間させるよう
に上方にやゝ撓ませたダイアフラム32を配置して、前
記ガス導入流路24とガス導出流路25とを連通させる
ダイアフラム室33を形成している。
素子型アクチュエータ)34のプランジャ35を、前記
ガス導入流路24に相対峙させる状態で第2ブロック3
1に貫設させて成るもので、流路閉止情報に基づいて、
圧電素子型アクチュエータ34に所定の電圧が印加され
ると、これに伴ってプランジャ35が押圧駆動され、ダ
イアフラム32が環状のバルブシート29を押圧して、
ガス導入流路24が閉止(図3を参照)されることで、
反応炉20へのガスの供給が停止されるのであり、か
つ、この状態では、流路絞りノズル27の一次側へのガ
スの逆拡散が確実に防止されるのである。
ランジャ35が引き上げ駆動されると、これに伴ってダ
イアフラム32がバルブシート29から離間すること
で、反応炉20へのガスの供給が再開されるのであり、
この際、流路絞りノズル27を通過した制御ガスのみが
反応炉20に供給されることから、反応炉20には正確
な制御量のガス供給が成されることになる。
ノズル27の一次側と二次側とにテーパー部分b,cを
形成しているので、ガスの流れがスムースに行われて好
適であるが、この場合、ノズル二次側のテーパー部分c
に残留する僅かなガスが、制御されないガスとして反応
炉20に供給されることになる。
に、流路絞りノズル27の一次側にのみテーパー部分b
を形成して、このノズル27の二次側をブロック端面に
開設すればよいのである。
に示している。この図5は図2の矢符A−A線の断面に
相当するもので、この制御バルブ2が図2に示した制御
バルブと異なる点は、流路絞りノズル27の近傍に、温
度検知センサ36と加熱ヒーター37とを設けた点であ
る。
流量は、次の理論式によって演算される。
温度補正を行うことが重要であることは明白であり、こ
のことから、例えば白金抵抗や熱電対、サーミスタなど
による温度検知センサ36によって、流路絞りノズル2
7を通過するガスの温度をモニタリングするようにし、
このガス温度の検知に基づいて温度補正することによ
り、ガス流量を正確に制御できるようにしているのであ
る。
圧ガス〔例えばClF3 (三フッ化塩素)やSiH2 C
l2 (ジクロルシラン)など〕の場合、断熱膨張によっ
て再液化することが考えられるので、その再液化を防ぐ
ために加熱ヒーター37を設けているのである。
図6に示している。このこの制御バルブ2が図2に示し
た制御バルブと異なる点は、第1及び第2のブロック1
8,31間に第3のブロック38を配置して、この第3
ブロック38と第2ブロック31との間によってダイア
フラム32を挟着すると共に、この第3ブロック36に
流路絞りノズル27とバルブシート29とを形成した点
である。
18のガス導入流路24とガス導出流路25とに連通す
る流路39,40を形成すると共に、この内のガス導入
流路39に流路絞りノズル27を形成し、更に、ダイア
フラム32の押圧によってガス導入流路39を閉止する
環状のバルブシート29を、前記ノズル27と同芯状に
して第3ブロック38の上面部に形成すると共に、この
第3ブロック38の上下の面部に、ガス導入流路39ま
わりの環状凹部d,eを形成し、かつ、この環状凹部
d,eにガス導出流路40を臨ませており、組み付けに
際しては、第3ブロック38(または第1ブロック1
8)に形成の環状溝にOリング41,42をセットする
のである。
5に示したように、流路絞りノズル27の近傍に、温度
検知センサ36と加熱ヒーター37とを設けることが好
適であることは言うまでもない。
ス逆拡散の防止はもとより、より正確なガス供給を可能
にした制御バルブが、そのうちのバルブシートとノズル
とを一体の構成部材に同芯状に形成したことで、コスト
的に安価に提供される。
る。
面図である。
ルブの断面図である。
る。
である。
導出流路、26…ノズルブロック、27…流路絞りノズ
ル、29…バルブシート、31…第2ブロック、32…
ダイアフラム、33…ダイアフラム室、34…ダイアフ
ラム押圧手段、38…第3ブロック、b,c…テーパー
部分。
Claims (4)
- 【請求項1】 ガス導入流路とガス導出流路とを形成し
た第1ブロックと、ガス導入流路に相対峙させる状態で
ダイアフラム押圧手段を貫設した第2ブロックとの間
に、ダイアフラムを配置して、前記ガス導入流路とガス
導出流路とを連通させるダイアフラム室を形成すると共
に、前記ガス導入流路に、流路絞りノズルと、前記ダイ
アフラムの押圧によってガス導入流路を閉止する環状の
バルブシートとを、それぞれ同芯状に形成したノズルブ
ロックを配置して成ることを特徴とする流路絞りノズル
を備えた制御バルブ。 - 【請求項2】 ガス導入流路とガス導出流路とを形成し
た第1ブロックと、ガス導入流路に相対峙させる状態で
ダイアフラム押圧手段を貫設した第2ブロックとの間
に、前記ガス導入流路とガス導出流路とに連通する流路
を形成した第3ブロックとダイアフラムとを配置して、
前記第3ブロックのガス導入流路とガス導出流路とを連
通させるダイアフラム室を形成すると共に、前記第3ブ
ロックのガス導入流路をブロック中心に形成して、この
ガス導入流路に流路絞りノズルを形成し、更に、前記ダ
イアフラムの押圧によってガス導入流路を閉止する環状
のバルブシートを、前記ノズルと同芯状にして第3ブロ
ックに形成して成ることを特徴とする流路絞りノズルを
備えた制御バルブ。 - 【請求項3】 前記第1ブロックの流路絞りノズルの近
傍に、この流路絞りノズルを通過するガスを加熱するた
めのヒーターを設けてある請求項1または2記載の流路
絞りノズルを備えた制御バルブ。 - 【請求項4】 前記第1ブロックの流路絞りノズルの近
傍に、この流路絞りノズルを通過するガスの温度をモニ
タリングするための温度検知センサを設けてある請求項
1乃至3のいずれかに記載の流路絞りノズルを備えた制
御バルブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10245421A JP2000075931A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 流路絞りノズルを備えた制御バルブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10245421A JP2000075931A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 流路絞りノズルを備えた制御バルブ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000075931A true JP2000075931A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17133415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10245421A Pending JP2000075931A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 流路絞りノズルを備えた制御バルブ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000075931A (ja) |
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-
1998
- 1998-08-31 JP JP10245421A patent/JP2000075931A/ja active Pending
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