JP2006018599A - Mass flow rate controller - Google Patents

Mass flow rate controller Download PDF

Info

Publication number
JP2006018599A
JP2006018599A JP2004195963A JP2004195963A JP2006018599A JP 2006018599 A JP2006018599 A JP 2006018599A JP 2004195963 A JP2004195963 A JP 2004195963A JP 2004195963 A JP2004195963 A JP 2004195963A JP 2006018599 A JP2006018599 A JP 2006018599A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
mass flow
actuator mechanism
fluid
space
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.)
Pending
Application number
JP2004195963A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigehiro Suzuki
茂洋 鈴木
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.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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 Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2004195963A priority Critical patent/JP2006018599A/en
Publication of JP2006018599A publication Critical patent/JP2006018599A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mass flow rate controller capable of miniaturizing the entire device and substantially reducing an occupancy area especially. <P>SOLUTION: The mass flow rate controller for controlling a mass flow rate comprises: a casing body 42 extended in a vertical direction, whose inside is made hollow; a flow rate control valve 10 provided with a valve which can be seated to a valve port communicated with a fluid exit through a secondary side space; an actuator mechanism 26 for pressurizing the valve; a bypass flow path 12 arrayed in the vertical direction in parallel with the actuator mechanism; a fluid introducing path 74 for communicating an entrance head space and a fluid entrance; a sensor pipe 14 communicated between the entrance header space and an exit header space and provided so as to be extended upwards along the actuator mechanism and then bent downwards; a communicating path 48 for communicating the exit header space and the primary side space of the flow rate control valve; and a control circuit part 16 provided above the actuator mechanism so as to drive the actuator mechanism such that a detected mass flow rate matches with a set flow rate inputted from the outside. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガス等の比較的小流量の流体の質量流量を制御する質量流量制御装置に関する。   The present invention relates to a mass flow controller for controlling a mass flow rate of a fluid having a relatively small flow rate such as a gas.

一般に、半導体集積回路等の半導体製品等を製造するためには、半導体ウエハ等に対して例えばCVD成膜やエッチング操作等が種々の半導体製造装置において繰り返し行われるが、この場合に微量の処理ガスの供給量を精度良く制御する必要から例えばマスフローコントローラのような質量流量制御装置が用いられている(例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3等)。
この種の質量流量制御装置は、弁体として屈曲可能になされたダイヤフラム等を有する流量制御弁と、流れるガス等の質量流量を検出するために一定の比率で流量が分岐されるようになされたセンサ管とパイパス流路とを有する質量流量検出部とを備えている。そして、上記センサ管には、ブリッジ回路を形成する4つの抵抗線の内の直列接続された2つの抵抗線が流体の流れ方向に沿って順次巻き付けられており、流体が流れることによって上流側から下流側へ運ばれる熱量を、上記ブリッジ回路を平衡させるための電圧変化として把え、これにより流れる流体の質量流量を検出するようになっている。そして、この検出された質量流量の値が、外部より入力される設定流量と一致するように、コンピュータ等よりなる制御回路部が上記流量制御弁の弁開度を制御することになる。
In general, in order to manufacture a semiconductor product such as a semiconductor integrated circuit, for example, CVD film formation and etching operations are repeatedly performed on a semiconductor wafer or the like in various semiconductor manufacturing apparatuses. For example, a mass flow controller such as a mass flow controller is used (for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3).
This type of mass flow control device has a flow control valve having a diaphragm or the like that can be bent as a valve body, and a flow rate is branched at a constant ratio in order to detect a mass flow rate of flowing gas or the like. A mass flow rate detector having a sensor tube and a bypass flow path is provided. Of the four resistance wires forming the bridge circuit, two resistance wires connected in series are sequentially wound around the sensor tube along the fluid flow direction, and the fluid flows from the upstream side. The amount of heat transferred to the downstream side is grasped as a voltage change for balancing the bridge circuit, and the mass flow rate of the flowing fluid is thereby detected. And the control circuit part which consists of a computer etc. controls the valve opening degree of the said flow control valve so that the value of this detected mass flow volume may correspond with the setting flow volume input from the outside.

特開2001−184127号公報JP 2001-184127 A 特開平2−138582号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-138582 米国特許第6543466号明細書US Pat. No. 6,543,466

ところで、半導体製造技術等の分野においては、ウエハ基板のサイズが益々大口径化しているのに対して、クリーンルームの単位床面積は非常に高価であることから、成膜装置やスパッタ装置等の半導体製造装置に関して益々その小型化が求められている。このような状況下において、半導体製造装置を構成する各部材の更なる小型化も要請されており、半導体製造装置に多用されている質量流量制御装置もその例外ではない。
しかしながら、前述した各特許文献1〜3に開示されている各質量流量制御装置は、上記したような小型化の設計思想では作製されてはいないことから、装置全体が比較的大きく、特に、占有面積(フットスペース)がかなり大きくなってしまっている、という問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、装置全体を小型化して、特に占有面積を大幅に削減することが可能な質量流量制御装置を提供することにある。
By the way, in the field of semiconductor manufacturing technology and the like, the size of the wafer substrate has become larger and the unit floor area of the clean room is very expensive. There is an increasing demand for miniaturization of manufacturing equipment. Under such circumstances, further miniaturization of each member constituting the semiconductor manufacturing apparatus is also demanded, and the mass flow control apparatus frequently used in the semiconductor manufacturing apparatus is no exception.
However, each mass flow control device disclosed in each of the above-mentioned Patent Documents 1 to 3 is not produced by the design concept of downsizing as described above. There was a problem that the area (foot space) has become considerably large.
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a mass flow control device capable of downsizing the entire device and particularly greatly reducing the occupied area.

請求項1に係る発明は、流体の質量流量を検出して該検出した流量が外部より入力された設定流量に一致するように質量流量を制御する質量流量制御装置において、上下方向に延びて内部が中空になされると共に、底部に流体入口と流体出口とが設けられたケーシング本体と、前記ケーシング本体内の底部に設けられると共に、前記流体出口に2次側空間を介して連通された弁口に着座可能になされた弁体を有する流量制御弁と、前記弁体を押圧するために上下方向に沿って設けられるアクチュエータ機構と、前記アクチュエータ機構と並列に上下方向に配列されると共に、上部の入口側に入口ヘッダ空間が形成され、下部の出口側に出口ヘッダ空間が形成されたバイパス流路と、前記入口ヘッダ空間と前記流体入口とを連通する流体導入路と、前記入口ヘッダ空間と前記出口ヘッダ空間との間に連通されると共に、前記アクチュエータ機構に沿って上方へ向かって延びた後に下方向へ屈曲されるようにして設けられたセンサ管と、前記出口ヘッダ空間と前記流量制御弁の1次側空間とを連通する連通路と、前記センサ管を介して検出された質量流量が外部より入力される設定流量に一致するように前記アクチュエータ機構を駆動するために前記アクチュエータ機構の上方に設けられた制御回路部と、を備えたことを特徴とする質量流量制御装置である。   The invention according to claim 1 is a mass flow control device that detects a mass flow rate of a fluid and controls the mass flow rate so that the detected flow rate matches a set flow rate input from the outside. A casing main body provided with a fluid inlet and a fluid outlet at the bottom, and a valve port provided at the bottom of the casing main body and communicated with the fluid outlet via a secondary space. A flow control valve having a valve body that can be seated on the actuator, an actuator mechanism that is provided along the vertical direction to press the valve body, and is arranged in the vertical direction in parallel with the actuator mechanism. A bypass flow path having an inlet header space formed on the inlet side and an outlet header space formed on the lower outlet side, and a fluid introduction path communicating the inlet header space and the fluid inlet A sensor tube that is communicated between the inlet header space and the outlet header space and that extends upward along the actuator mechanism and is bent downward; and the outlet The actuator mechanism is driven so that the mass flow detected through the communication path communicating with the header space and the primary space of the flow rate control valve and the sensor pipe matches the set flow rate input from the outside. Therefore, a mass flow control device comprising a control circuit unit provided above the actuator mechanism.

このように、比較的大きな占有スペースをとることになるパイパス流路をアクチュエータ機構の長さ方向と同じ上下方向に沿って設置し、且つセンサ管もアクチュエータ機構の長さ方向に沿って屈曲させて配置するようにしたので、装置全体を小型化して、特に占有面積を大幅に削減することができる。   In this way, the bypass passage that takes up a relatively large occupied space is installed along the same vertical direction as the length direction of the actuator mechanism, and the sensor tube is also bent along the length direction of the actuator mechanism. Since it is arranged, the entire apparatus can be reduced in size, and in particular, the occupied area can be greatly reduced.

この場合、例えば請求項2に規定するように、前記アクチュエータ機構は、積層圧電素子と、前記弁体の上面に接する押圧部材と、前記積層圧電素子と前記押圧部材とを連結する連結部材とにより構成されている。
また例えば請求項3に規定するように、前記パイパス流路は、前記連結部材と前記積層圧電素子の周囲を囲むようにしてリング状に配列されている。
また例えば請求項4に規定するように、前記パイパス流路は、前記連結部材の周囲を囲むようにしてリング状に配列されている。
In this case, for example, as defined in claim 2, the actuator mechanism includes a laminated piezoelectric element, a pressing member in contact with the upper surface of the valve body, and a connecting member that connects the laminated piezoelectric element and the pressing member. It is configured.
For example, as defined in claim 3, the bypass passage is arranged in a ring shape so as to surround the connection member and the laminated piezoelectric element.
For example, as defined in claim 4, the bypass passages are arranged in a ring shape so as to surround the periphery of the connecting member.

また例えば請求項5に規定するように、前記連通路は、前記弁体に形成された貫通孔である。
また例えば請求項6に規定するように、前記連通路は、前記ケーシング本体の底部の内周面に沿って形成されたリング状の流路である。
また例えば請求項7に規定するように、前記弁体は、弾性的に屈曲可能になされたダイヤフラムよりなる。
For example, as defined in claim 5, the communication path is a through hole formed in the valve body.
For example, as defined in claim 6, the communication path is a ring-shaped channel formed along the inner peripheral surface of the bottom of the casing body.
Further, for example, as defined in claim 7, the valve body is made of a diaphragm which is elastically bendable.

請求項8に係る発明は、流体の質量流量を検出して該検出した流量が外部より入力された設定流量に一致するように質量流量を制御する質量流量制御装置において、上下方向に延びて内部が中空になされると共に、底部に流体入口と流体出口とが設けられたケーシング本体と、前記ケーシング本体内に上下方向に沿って配列されると共に、下部の入口側に前記流体入口に連通される入口ヘッダ空間が形成され、上部の出口側に出口ヘッダ空間が形成されたパイパス流路と、前記パイパス流路の上方に設けられると共に、前記出口ヘッダ空間に1次側空間を介して連通される弁口に着座可能になされた弁体を有する流量制御弁と、前記弁体を押圧するために上下方向に沿って設けられるアクチュエータ機構と、前記入口ヘッダ空間と前記出口ヘッダ空間との間に連通されると共に、前記アクチュエータ機構に沿って上方へ向かって延びた後に下方向へ屈曲されるようにして設けられたセンサ管と、前記流量制御弁の2次側空間と前記流体出口とを連通する流体排出路と、前記センサ管を介して検出された質量流量が外部より入力される設定流量に一致するように前記アクチュエータ機構を駆動するために前記アクチュエータ機構の上方に設けられた制御回路部と、を備えたことを特徴とする質量流量制御装置である。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a mass flow controller for detecting a mass flow rate of a fluid and controlling the mass flow rate so that the detected flow rate coincides with a set flow rate inputted from the outside. And a casing body provided with a fluid inlet and a fluid outlet at the bottom, and arranged in the casing body along the vertical direction, and communicated with the fluid inlet on the lower inlet side. An inlet header space is formed, and a bypass passage having an outlet header space formed on the upper outlet side is provided above the bypass passage, and communicated with the outlet header space via a primary side space. A flow control valve having a valve body that can be seated on the valve port, an actuator mechanism provided along a vertical direction to press the valve body, the inlet header space, and the outlet port. A sensor pipe provided so as to be bent downward after extending upward along the actuator mechanism, and a secondary side space of the flow control valve; In order to drive the actuator mechanism so that the mass flow rate detected via the sensor tube and the fluid flow path communicating with the fluid outlet matches the set flow rate input from the outside, the actuator mechanism is disposed above the actuator mechanism. And a control circuit unit provided.

本発明の質量流量制御装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
比較的大きな占有スペースをとることになるパイパス流路をアクチュエータ機構の長さ方向と同じ上下方向に沿って設置し、且つセンサ管もアクチュエータ機構の長さ方向に沿って屈曲させて配置するようにしたので、装置全体を小型化して、特に占有面積を大幅に削減することができる。
According to the mass flow control device of the present invention, the following excellent effects can be achieved.
A bypass passage that takes up a relatively large occupied space is installed along the same vertical direction as the length direction of the actuator mechanism, and the sensor tube is also bent along the length direction of the actuator mechanism. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size, and the occupied area can be significantly reduced.

以下に、本発明に係る質量流量制御装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
<第1実施例>
まず、本発明の第1実施例について説明する。
図1は本発明の質量流量制御装置の第1実施例を示す断面構成図、図2は弁体であるダイヤフラムを示す平面図、図3は図1中のA−A線矢視断面図、図4は一般的な質量流量制御装置の原理を説明するための原理説明図、図5はセンサ部の原理を説明するための原理説明図である。
Hereinafter, an embodiment of a mass flow controller according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described.
1 is a cross-sectional configuration diagram showing a first embodiment of a mass flow control device of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a diaphragm which is a valve body, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 4 is a principle explanatory diagram for explaining the principle of a general mass flow controller, and FIG. 5 is a principle explanatory diagram for explaining the principle of a sensor unit.

まず、本発明装置を説明するに先立って、図4及び図5を参照して一般的な質量流量制御装置の原理について説明する。
図示するように、この質量流量制御装置2は、液体や気体等の流体を流す流体通路、例えばガス管4の途中に介設されて、この質量流量を制御するようになっている。尚、このガス管4の一端に接続される半導体製造装置内は例えば真空引きされている。この質量流量制御装置2は、例えばステンレススチール等により成形された流路6を有しており、この流路6の最上流が流体入口6Aとなり、最下流が流体出口6Bとなっている。そして、この流路6の両端が上記ガス管4に接続される。この質量流量制御装置2は流路6の前段側に位置するセンサ部8と後段側に位置する流量制御弁10とを有している。
First, prior to describing the device of the present invention, the principle of a general mass flow control device will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
As shown in the figure, the mass flow rate control device 2 is arranged in the middle of a fluid passage for flowing a fluid such as liquid or gas, for example, a gas pipe 4 to control the mass flow rate. The semiconductor manufacturing apparatus connected to one end of the gas pipe 4 is evacuated, for example. The mass flow control device 2 has a flow path 6 formed of, for example, stainless steel, and the uppermost stream of the flow path 6 is a fluid inlet 6A and the lowermost stream is a fluid outlet 6B. Then, both ends of the flow path 6 are connected to the gas pipe 4. The mass flow control device 2 includes a sensor unit 8 located on the front stage side of the flow path 6 and a flow control valve 10 located on the rear stage side.

まず、上記センサ部8は、上記流路6のガス流体の流れ方向の上流側に設けられて複数のバイパス管を束ねてなるパイパス流路12を有している。上記パイパス流路12の両端側には、これを迂回するようにセンサ管14が接続されており、これにパイパス流路12と比較して小量のガス流体を一定の比率で流し得るようになっている。すなわち、このセンサ管14には全ガス流量に対して一定の比率の一部のガスを常に流すようになっている。このセンサ管14には直列に接続された制御用の一対の抵抗線R1、R4が巻回されており、この抵抗線R1、R4は制御回路部16のセンサ回路18に接続され、このセンサ回路18により質量流量値を示す流量信号S1を出力するようになっている。   First, the sensor unit 8 has a bypass flow path 12 provided on the upstream side of the flow direction of the gas fluid in the flow path 6 and formed by bundling a plurality of bypass pipes. Sensor pipes 14 are connected to both ends of the bypass flow path 12 so as to bypass it, so that a small amount of gas fluid can flow at a constant ratio as compared with the bypass flow path 12. It has become. That is, a part of the gas having a constant ratio with respect to the total gas flow rate is always supplied to the sensor tube 14. A pair of control resistance wires R1 and R4 connected in series are wound around the sensor tube 14, and the resistance wires R1 and R4 are connected to a sensor circuit 18 of the control circuit unit 16, and this sensor circuit 18, a flow rate signal S1 indicating a mass flow rate value is output.

この流量信号S1は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部20へ導入されて、上記流量信号S1に基づいて現在流れているガスの質量流量が求められると共に、その質量流量が外部より入力される流量設定信号S0で表される設定流量に一致するように、上記流量制御弁10を制御することになる。この流量制御弁10はガス流体の質量流量を直接的に制御するための弁体として例えば金属板製の弾性的に屈曲可能になされたダイヤフラム22を有している。   The flow rate signal S1 is introduced into the control unit 20 made of, for example, a microcomputer, and the mass flow rate of the currently flowing gas is obtained based on the flow rate signal S1, and the mass flow rate is input from the outside. The flow rate control valve 10 is controlled to match the set flow rate represented by the set signal S0. The flow control valve 10 has a diaphragm 22 made of, for example, a metal plate that can be bent elastically as a valve body for directly controlling the mass flow rate of the gas fluid.

そして、このダイヤフラム22を弁口24に向けて適宜屈曲変形させて移動させることによって、上記弁口24の弁開度を任意に制御し得るようになっている。そして、このダイヤフラム22の上面は、例えば積層圧電素子(ピエゾ素子)を含むアクチュエータ機構26の下端部に接続されており、これにより、その弁開度が上記したように調整できるようになっている。このアクチュエータ機構26は、上記制御部20からの駆動信号を受けてバルブ駆動回路28が出力するバルブ駆動電圧S2により動作する。尚、上記アクチュエータ機構26として積層圧電素子に替えて電磁式のアクチュエータを用いる場合もある。   The valve opening degree of the valve port 24 can be arbitrarily controlled by appropriately bending and moving the diaphragm 22 toward the valve port 24. The upper surface of the diaphragm 22 is connected to, for example, a lower end portion of an actuator mechanism 26 including a laminated piezoelectric element (piezo element), so that the valve opening can be adjusted as described above. . The actuator mechanism 26 operates by the valve drive voltage S2 output from the valve drive circuit 28 in response to the drive signal from the control unit 20. Note that an electromagnetic actuator may be used as the actuator mechanism 26 instead of the laminated piezoelectric element.

上記抵抗線R1、R4とセンサ回路16との関係は、図5に示されている。すなわち、上記抵抗線R1、R4の直列接続に対して、2つの基準抵抗R2、R3の直列接続回路が並列に接続されて、いわゆるブリッジ回路を形成している。そして、このブリッジ回路に、一定の電流を流すための定電流源30が接続されている。また、上記抵抗線R1、R4同士の接続点と上記基準抵抗R2、R3同士の接続点とを入力側に接続して差動回路32が設けられており、上記両接続点の電位差を求めて、この電位差を流量信号S1として出力するようになっている。
ここで、上記抵抗線R1、R4は、温度に応じてその抵抗値が変化する素材よりなっており、ガスの流れ方向の上流側に抵抗線R1が巻回され、下流側に抵抗線R4が巻回されている。また、基準抵抗R2、R3は略一定の温度に維持されているものとする。
The relationship between the resistance lines R1 and R4 and the sensor circuit 16 is shown in FIG. That is, a series connection circuit of two reference resistors R2 and R3 is connected in parallel to the series connection of the resistance lines R1 and R4 to form a so-called bridge circuit. A constant current source 30 for flowing a constant current is connected to the bridge circuit. Also, a differential circuit 32 is provided by connecting the connection point between the resistance lines R1 and R4 and the connection point between the reference resistors R2 and R3 to the input side, and obtains the potential difference between the connection points. The potential difference is output as a flow rate signal S1.
Here, the resistance wires R1 and R4 are made of a material whose resistance value changes according to the temperature. The resistance wire R1 is wound on the upstream side in the gas flow direction, and the resistance wire R4 is on the downstream side. It is wound. Further, it is assumed that the reference resistors R2 and R3 are maintained at a substantially constant temperature.

このように構成された質量流量制御装置2において、センサ管14にガス流体が流れていない場合には、両抵抗線R1、R4の温度は同じになっていることから、ブリッジ回路は平衡して差動回路32の検出値である電位差は、例えばゼロである。
ここで、センサ管14にガス流体が質量流量Qで流れると仮定すると、このガス流体は上流側に位置する抵抗線R1の発熱によって温められてその状態で下流側の抵抗線R4が巻回されている位置まで流れることになり、この結果、熱の移動が生じて抵抗線R1、R4間に温度差、すなわち両抵抗線R1、R4間の抵抗値に差が生じて、この時発生する電位差はガスの質量流量に略比例することになる。従って、この流量信号S1に所定のゲインをかけることによってその時に流れているガスの質量流量を求めることができる。また、この検出されたガスの質量流量が、流量設定信号S0(実際は電圧値)で表される質量流量と一致するように、上記流量制御弁10の弁開度が制御されることになる。ここで上記制御回路部16には、電気系の回路、すなわちセンサ回路18、制御部20及びバルブ駆動回路28が含まれている。
In the mass flow control device 2 configured in this way, when the gas fluid does not flow through the sensor tube 14, the temperature of both the resistance lines R1 and R4 is the same, so the bridge circuit is balanced. The potential difference that is the detection value of the differential circuit 32 is, for example, zero.
Assuming that the gas fluid flows in the sensor pipe 14 at the mass flow rate Q, the gas fluid is heated by the heat generated by the resistance wire R1 located on the upstream side, and the downstream resistance wire R4 is wound in this state. As a result, a heat transfer occurs, resulting in a temperature difference between the resistance wires R1 and R4, that is, a difference in resistance value between the resistance wires R1 and R4, and a potential difference generated at this time. Is approximately proportional to the mass flow rate of the gas. Therefore, by applying a predetermined gain to the flow rate signal S1, the mass flow rate of the gas flowing at that time can be obtained. Further, the valve opening degree of the flow rate control valve 10 is controlled so that the detected mass flow rate of the gas matches the mass flow rate represented by the flow rate setting signal S0 (actually a voltage value). Here, the control circuit unit 16 includes an electric circuit, that is, a sensor circuit 18, a control unit 20, and a valve drive circuit 28.

さて、次に上記したような原理図を参照しつつ本発明装置の第1実施例について説明する。尚、図4及び図5に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
本発明の特徴は、パイパス流路をアクチュエータ機構の長さ方向(上下方向)に沿って設け、且つセンサ管もアクチュエータ機構の長さ方向へ屈曲させて設けることにより、占有面積を大幅に削除するようにした点である。図1に示すように、この第1実施例の質量流量制御装置40は、上下方向に延びて内部が中空になされたケーシング本体42を有している。このケーシング本体42は、上方が開放されて、底部に先に説明した流体入口6Aと流体出口6Bとが設けられている。またこのケーシング本体42は例えばステンレススチール等により成形されており、断面が略正方形状になされている。
Next, a first embodiment of the device of the present invention will be described with reference to the principle diagram as described above. The same components as those shown in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The feature of the present invention is that the bypass flow path is provided along the length direction (vertical direction) of the actuator mechanism, and the sensor tube is also bent in the length direction of the actuator mechanism, thereby greatly eliminating the occupied area. This is the point. As shown in FIG. 1, the mass flow controller 40 of the first embodiment has a casing body 42 that extends in the vertical direction and is hollow. The casing main body 42 is opened at the top and is provided with the fluid inlet 6A and the fluid outlet 6B described above at the bottom. The casing body 42 is formed of, for example, stainless steel and has a substantially square cross section.

そして上記流体入口6Aに、ガス管4(図4参照)の上流側が接続され、上記流体出口6Bにガス管4の下流側が接続されることになる。このケーシング本体42内の底部には、ガス(流体)の流量を制御するための流量制御弁10が設けられている。具体的には、この流量制御弁10は、円形リング状の弁口24と、これに着座可能になされた弁体としてのダイヤフラム22とを有している。この弁口24は、流体の出口側である2次側空間44を介して上記流体出口6Bに連通されている。上記ダイヤフラム22は、薄い金属板よりなり、その周縁部が上記ケーシング本体42の内周面側に固定されると共に、図2にも示すようにリング状にコルゲ−ション45が形成されており、上記弁口24の方向に屈曲可能になされて弁口24に着座するようになっている。   The upstream side of the gas pipe 4 (see FIG. 4) is connected to the fluid inlet 6A, and the downstream side of the gas pipe 4 is connected to the fluid outlet 6B. A flow rate control valve 10 for controlling the flow rate of gas (fluid) is provided at the bottom of the casing main body 42. Specifically, the flow control valve 10 includes a circular ring-shaped valve port 24 and a diaphragm 22 as a valve body that can be seated on the valve port 24. The valve port 24 communicates with the fluid outlet 6B through a secondary space 44 that is a fluid outlet side. The diaphragm 22 is made of a thin metal plate, and its peripheral portion is fixed to the inner peripheral surface side of the casing body 42, and a corrugation 45 is formed in a ring shape as shown in FIG. It can be bent in the direction of the valve port 24 and is seated on the valve port 24.

このダイヤフラム22の周辺部下方の空間が、上記弁口24の入口側である1次側空間46として形成される。そして、上記ダイヤフラム22には、上記1次側空間46と、この上方の空間である後述する出口ヘッダ空間とを連通する連通路として複数の貫通孔48(図2参照)が形成されており、ガスが流れるようになっている。
そして、このダイヤフラム22の上方に、上下方向に沿って起立させて、上記ダイヤフラム22を押圧するためのアクチュエータ機構26が設けられている。具体的には、このアクチュエータ機構26は、ピエゾ素子のような積層圧電素子50を有しており、この下方に連結部材52を介して上記ダイヤフラム22の上面と接する押圧部材54に連結されている。
A space below the periphery of the diaphragm 22 is formed as a primary space 46 that is the inlet side of the valve port 24. A plurality of through holes 48 (see FIG. 2) are formed in the diaphragm 22 as communication passages that connect the primary side space 46 and an outlet header space, which will be described later, which is above the space. Gas is flowing.
An actuator mechanism 26 is provided above the diaphragm 22 so as to stand along the vertical direction and press the diaphragm 22. Specifically, the actuator mechanism 26 has a laminated piezoelectric element 50 such as a piezo element, and is connected to a pressing member 54 in contact with the upper surface of the diaphragm 22 via a connecting member 52 below the actuator element 26. .

上記積層圧電素子50は、上記ケーシング本体42内に配置された円筒体状の素子収容ケース56に収容されており、この素子収容ケース56の底部の中央が開口されている。この素子収容ケース56の中央部外周にはリング状の支持フランジ58が形成されており、この支持フランジ58を、上記ケーシング本体42の上部の内側段部に支持させることにより、アクチュエータ機構26の全体を支持している。そして、このケーシング本体42の上端部には、円形リング状の固定ネジ60が螺合されて締め付けられており、上記支持フランジ58をその上方より固定している。また上記円筒体状の素子収容ケース56は、中央部のネジ結合62によって上部ケース56Aと下部ケース56Bとに上下に2分割可能になされており、これらを分離することにより積層圧電素子50を出し入れできるようになっている。   The laminated piezoelectric element 50 is accommodated in a cylindrical element accommodating case 56 disposed in the casing body 42, and the center of the bottom of the element accommodating case 56 is opened. A ring-shaped support flange 58 is formed on the outer periphery of the central portion of the element housing case 56. By supporting the support flange 58 on the inner step of the upper portion of the casing body 42, the entire actuator mechanism 26 is provided. Support. A circular ring-shaped fixing screw 60 is screwed and tightened to the upper end portion of the casing body 42 to fix the support flange 58 from above. The cylindrical element housing case 56 can be divided into an upper case 56A and a lower case 56B vertically by means of a screw connection 62 at the center, and the laminated piezoelectric element 50 can be taken in and out by separating them. It can be done.

そして、積層圧電素子50の下端には、下方への押圧力を均一分布させるための例えば半球状の剛球64と、これを受ける受け部材66とが設けられている。更に、この受け部材66の下面には、周縁部を素子収容ケース56の底部の周辺部に支持させた皿バネ68を設けるようにしている。この皿バネ68は、断面逆八の字状に設けられており、この皿バネ68の中央部の下面に前記連結部材52が連結されている。従って、上記積層圧電素子50に駆動信号を全く流さない時には、上記皿バネ68がダイヤフラム22を下方向へ押圧しているので弁口24が閉じられ、駆動信号を流すと積層圧電素子50が下方に延びて皿バネ68の周縁部を下方向へ押す結果、皿バネ68の中央部が上方に移動してこれに連れてダイヤフラム22も上方に上がって弁口24が開くように動作する。これにより、いわゆるノーマリークローズの動作を実現できるようになっている。   At the lower end of the laminated piezoelectric element 50, for example, a hemispherical hard sphere 64 for uniformly distributing the downward pressing force and a receiving member 66 for receiving the same are provided. Further, a disc spring 68 is provided on the lower surface of the receiving member 66 so that the peripheral edge portion is supported by the peripheral portion of the bottom portion of the element housing case 56. The disc spring 68 is provided in an inverted eight-shaped cross section, and the connecting member 52 is connected to the lower surface of the central portion of the disc spring 68. Therefore, when no drive signal is sent to the laminated piezoelectric element 50, the disc spring 68 presses the diaphragm 22 downward, so that the valve port 24 is closed, and when the drive signal is sent, the laminated piezoelectric element 50 moves downward. As a result of pushing the peripheral edge of the disc spring 68 downward, the central portion of the disc spring 68 moves upward, so that the diaphragm 22 also rises upward and the valve port 24 opens. As a result, a so-called normally closed operation can be realized.

また上記素子収容ケース56の下面と上記押圧部材54との間には、円筒状の伸縮可能になされたベローズ70が介設されており、その内側と外側の空間を気密にシールするようになっている。そして、上記素子収容ケース56の下面の外周面と、上記ケーシング本体42の内周面との間の空間に、アクチュエータ機構26と並列となるように、且つその外周部に長さ方向である上下方向に沿ってバイパス流路12が配列させて設けられている。このパイパス流路12はアクチュエータ機構26の外周を囲むようにして、上下方向に沿ってリング状に配列させて設けられていることが望ましい。尚、このバイパス流路12は上記のようにリング状に形成するのではなく、単にアクチュエータ機構26と並列となるようにその外周に上下方向に沿って配列させて設けるようにしてもよい。このパイパス流路12の上部の入口側がガスが流入してくる入口ヘッダ空間72Aとして形成され、下部の出口側がガスが流出する出口ヘッダ空間72Bとして形成される。そして、上記入口ヘッダ空間72Aと上記ケーシング本体42の底部に設けた流体入口6Aとの間を連通するようにして流体導入路74が形成されている。   A cylindrical bellows 70 is provided between the lower surface of the element housing case 56 and the pressing member 54 so as to hermetically seal the inner and outer spaces. ing. In the space between the outer peripheral surface of the lower surface of the element housing case 56 and the inner peripheral surface of the casing main body 42, the upper and lower portions that are parallel to the actuator mechanism 26 and that are longitudinal in the outer peripheral portion thereof. Bypass channels 12 are arranged along the direction. It is desirable that the bypass flow path 12 is arranged in a ring shape along the vertical direction so as to surround the outer periphery of the actuator mechanism 26. The bypass flow path 12 is not formed in a ring shape as described above, but may be provided by being arranged along the vertical direction on the outer periphery so as to be in parallel with the actuator mechanism 26. The upper inlet side of the bypass passage 12 is formed as an inlet header space 72A through which gas flows in, and the lower outlet side is formed as an outlet header space 72B through which gas flows out. A fluid introduction path 74 is formed so as to communicate between the inlet header space 72 </ b> A and the fluid inlet 6 </ b> A provided at the bottom of the casing body 42.

そして、上記入口ヘッダ空間72Aと上記出口ヘッダ空間72Bとの間を連通するようにしてセンサ管14が設けられている。具体的には、このセンサ管14は、上記入口ヘッダ空間72Aからアクチュエータ機構26に沿って上方へ向かって延びた後にU字状に下方向へ屈曲し(図3も参照)、更に下方に延びて上記支持フランジ58を貫通して、その先端が上記出口ヘッダ空間72Bに位置されている。そして、このセンサ管14の途中に抵抗線R1、R4が巻回されている。また、この装置全体の制御等を行う制御回路部16は、このアクチュエータ機構26の上方に設置されており、この装置の上方全体は、外側ケーシング76により覆われることになる。   The sensor pipe 14 is provided so as to communicate between the inlet header space 72A and the outlet header space 72B. Specifically, the sensor tube 14 extends upward along the actuator mechanism 26 from the inlet header space 72A, then bends downward in a U shape (see also FIG. 3), and further extends downward. The front end of the support flange 58 passes through the outlet header space 72B. And resistance wire R1, R4 is wound in the middle of this sensor pipe | tube 14. As shown in FIG. In addition, the control circuit unit 16 that controls the entire apparatus is installed above the actuator mechanism 26, and the entire upper part of the apparatus is covered with an outer casing 76.

次に上記第1実施例の動作について説明する。
まず、流体としてのガスは流体入口6Aから入った後に流体導入路74を上昇してリング状の入口ヘッダ空間72Aに至り、ここで一部のガスはセンサ管14を通ってリング状の出口ヘッダ空間72Bに至る。また入口ヘッダ空間72A内の大部分のガスはパイパス流路12を通って出口ヘッダ空間72Bに至る。この出口ヘッダ空間72B内のガスは、図2に示したようにダイヤフラム22に形成した連通孔48を通って、このダイヤフラム22の下方の1次側空間46に流れ込み、このガスは更に、上記ダイヤフラム22の上下移動によってその弁開度が制御されている弁口24を通って流量制御されつつ2次側空間に流れ込み、最終的に流体出口6Bより流出して行くことになる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
First, a gas as a fluid enters the fluid inlet 6A and then moves up the fluid introduction path 74 to reach the ring-shaped inlet header space 72A. Here, a part of the gas passes through the sensor tube 14 and forms a ring-shaped outlet header. It reaches the space 72B. Most of the gas in the inlet header space 72A passes through the bypass flow path 12 and reaches the outlet header space 72B. The gas in the outlet header space 72B flows into the primary space 46 below the diaphragm 22 through the communication hole 48 formed in the diaphragm 22 as shown in FIG. 2, and this gas further flows into the diaphragm. The flow rate is controlled through the valve port 24 whose valve opening degree is controlled by the vertical movement of the valve 22 and flows into the secondary space, and finally flows out from the fluid outlet 6B.

当然のこととして、上記センサ管14内にガスが流れることによってその質量流量が検出され、制御回路部16はこの検出された質量流量が、外部より入力される設定流量(流量設定信号S0)に一致するように、上記アクチュエータ機構26を駆動し、流量制御弁10の弁開度を制御することになる。
このように、比較的大きな占有スペースをとることになるパイパス流路をアクチュエータ機構の長さ方向と同じ上下方向に沿って設置し、且つセンサ管もアクチュエータ機構の長さ方向に沿って屈曲させて配置するようにしたので、装置全体を小型化して、特に占有面積を大幅に削減することができる。実際、従来の質量流量制御装置では、占有面積が105mm×28.6mmの大きさであったが、同じ性能の本発明の第1実施例の場合には、28.6mm×28.6mmの大きさであり、占有面積を大幅に削除できることが確認できた。
As a matter of course, the mass flow rate is detected by the gas flowing into the sensor tube 14, and the control circuit unit 16 converts the detected mass flow rate into a set flow rate (flow rate setting signal S0) input from the outside. The actuator mechanism 26 is driven so as to match, and the valve opening degree of the flow control valve 10 is controlled.
In this way, the bypass passage that takes up a relatively large occupied space is installed along the same vertical direction as the length direction of the actuator mechanism, and the sensor tube is also bent along the length direction of the actuator mechanism. Since it is arranged, the entire apparatus can be reduced in size, and in particular, the occupied area can be greatly reduced. Actually, in the conventional mass flow control device, the occupied area is 105 mm × 28.6 mm, but in the case of the first embodiment of the present invention having the same performance, the size is 28.6 mm × 28.6 mm. It was confirmed that the occupied area could be greatly deleted.

<第2実施例>
次に本発明の第2実施例について説明する。
図6は本発明の質量流量制御装置の第2実施例を示す断面図、図7は図6中のB−B線矢視断面図である。尚、図1及び図2に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
この第2実施例では、第1実施例の場合よりも大流量の流体の制御を行うために、積層圧電素子50側と、弁体であるダイヤフラム22の上面の押圧部材54とを連結する連結部材52を半径の小さなロッド状にして長く成形し、これによりパイパス流路12の収容断面積を大きく設定して、パイパス流路12の断面積が大きくなるように設定している。また図7に示すように、センサ管14は積層圧電素子50の長さ方向の途中でその周方向に沿って半円状に屈曲させている。またここでは、第1実施例における固定ネジ60と上部ケース56Aとを一体化し、上部ケース56Aの上部に蓋ケース56Cを螺合させている。この場合にも、第1実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the mass flow control device of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the component shown in FIG.1 and FIG.2, and the description is abbreviate | omitted.
In the second embodiment, in order to control a fluid having a larger flow rate than in the case of the first embodiment, the connection is made to connect the laminated piezoelectric element 50 side and the pressing member 54 on the upper surface of the diaphragm 22 which is a valve body. The member 52 is formed into a rod shape with a small radius and is formed long, whereby the accommodation cross-sectional area of the bypass flow path 12 is set to be large, and the cross-sectional area of the bypass flow path 12 is set to be large. Further, as shown in FIG. 7, the sensor tube 14 is bent in a semicircular shape along the circumferential direction in the middle of the laminated piezoelectric element 50 in the length direction. Further, here, the fixing screw 60 and the upper case 56A in the first embodiment are integrated, and the lid case 56C is screwed onto the upper part of the upper case 56A. Also in this case, the same effect as the first embodiment can be exhibited.

<第3実施例>
次に本発明の第3実施例について説明する。
図8は本発明の質量流量制御装置の第3実施例を示す断面構成図、図9はダイヤフラムを示す平面図である。尚、図1及び図2に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a sectional view showing a third embodiment of the mass flow control device of the present invention, and FIG. 9 is a plan view showing a diaphragm. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the component shown in FIG.1 and FIG.2, and the description is abbreviate | omitted.

前記第1実施例では、ダイヤフラム22をケーシング本体42側に固定し、このダイヤフラム22に連通路として貫通孔48(図2参照)を形成していたが、この第3実施例ではダイヤフラム22を素子収容ケース56の下部ケース56B側に固定している。   In the first embodiment, the diaphragm 22 is fixed to the casing body 42 side, and the through-hole 48 (see FIG. 2) is formed in the diaphragm 22 as a communication path. In the third embodiment, the diaphragm 22 is formed as an element. The housing case 56 is fixed to the lower case 56B side.

すなわち、図8に示すように、この第3実施例では素子収容ケース56の下部ケース56Bを下方まで長く延ばし、この下部ケース56Bの下端部に、円形リング状の取り付け金具80を螺合させてダイヤフラム22を締め付け固定するようにしている。そして、パイパス流路12の出口側の出口ヘッダ空間72Bと、上記ダイヤフラム22の下面の1次側空間46とを連通する連通路82は、ケーシング本体42の底部の内周面に沿って、この内周面と上記取り付け金具80の外周面との間に形成されるリング状の空間により構成されることになる。従って、図9に示すようにダイヤフラム22には、図2において設けた連通孔48は設けられていない。この場合にも、第1実施例と同様な作用効果を発揮することができる。   That is, as shown in FIG. 8, in the third embodiment, the lower case 56B of the element housing case 56 is extended to the lower side, and a circular ring-shaped mounting bracket 80 is screwed to the lower end portion of the lower case 56B. The diaphragm 22 is fastened and fixed. A communication passage 82 that communicates the outlet header space 72B on the outlet side of the bypass passage 12 and the primary space 46 on the lower surface of the diaphragm 22 is formed along the inner peripheral surface of the bottom portion of the casing body 42. It is constituted by a ring-shaped space formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the mounting bracket 80. Therefore, as shown in FIG. 9, the diaphragm 22 is not provided with the communication hole 48 provided in FIG. Also in this case, the same effect as the first embodiment can be exhibited.

<第4実施例>
次に本発明の第4実施例について説明する。
図10は本発明の質量流量制御装置の第4実施例を示す正面断面構成図であり、図11は側面断面構成図である。尚、図1及び図2に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
この第4実施例では、第1実施例における流量制御弁10とパイパス流路12の配列位置を上下逆に設けている。すなわち、図10及び図11に示すように、パイパス流路12は、中心に1つに束ねられており、この下部の入口側の入口ヘッダ空間72Aは、直下の流体入口6Aに連通されている。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a front cross-sectional configuration diagram showing a fourth embodiment of the mass flow controller of the present invention, and FIG. 11 is a side cross-sectional configuration diagram. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the component shown in FIG.1 and FIG.2, and the description is abbreviate | omitted.
In the fourth embodiment, the arrangement positions of the flow control valve 10 and the bypass passage 12 in the first embodiment are provided upside down. That is, as shown in FIGS. 10 and 11, the bypass passages 12 are bundled together at the center, and the inlet header space 72 </ b> A on the lower inlet side communicates with the fluid inlet 6 </ b> A directly below. .

またパイパス流路12の上方には、貫通孔の設けられていないダイヤフラム22(図9参照)を有する流量制御弁10が設けられており、このダイヤフラム22の中央部の下方である流体の入口側には1次側空間46が形成されて、この1次側空間46は上記パイパス流路12の上部の出口側の出口ヘッダ空間72Bに連通されている。そして、この出口ヘッダ空間72Bと上記ケーシング本体42の下部に設けた流体出口6Bとが流体排出路86により連通されている。そして、上記流量制御弁10の上方には、積層圧電素子50を有するアクチュエータ機構26が上方へ起立させて設けられており、上記ダイヤフラム22の弁開度を制御できるようになっている。   Further, a flow rate control valve 10 having a diaphragm 22 (see FIG. 9) in which no through hole is provided is provided above the bypass passage 12, and a fluid inlet side below the central portion of the diaphragm 22 is provided. Is formed with a primary space 46, and the primary space 46 communicates with an outlet header space 72 B on the outlet side above the bypass passage 12. The outlet header space 72 </ b> B and the fluid outlet 6 </ b> B provided in the lower portion of the casing body 42 are communicated with each other through a fluid discharge path 86. An actuator mechanism 26 having a laminated piezoelectric element 50 is provided above the flow rate control valve 10 so that the valve opening degree of the diaphragm 22 can be controlled.

そして、上記パイパス流路12の上記入口ヘッダ空間72Aと上記出口ヘッダ空間72Bとを連通するようにしてセンサ管14が設けられている。このセンサ管14は、先の第2実施例と同様にアクチュエータ機構26に沿って上方へ向かって延びた後に、アクチュエータ機構26の途中でその周方向に沿って半円状に曲げられ、そして、下方向へ屈曲されるようにして設けられている。この場合にも、第1実施例と同様な作用効果を発揮することができる。   The sensor pipe 14 is provided so as to communicate the inlet header space 72A and the outlet header space 72B of the bypass flow path 12. The sensor tube 14 extends upward along the actuator mechanism 26 in the same manner as in the second embodiment, and is bent in a semicircular shape along the circumferential direction in the middle of the actuator mechanism 26. It is provided so as to be bent downward. Also in this case, the same effect as the first embodiment can be exhibited.

本発明の質量流量制御装置の第1実施例を示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing the 1st example of a mass flow control device of the present invention. 弁体であるダイヤフラムを示す平面図である。It is a top view which shows the diaphragm which is a valve body. 図1中のA−A線矢視断面図である。It is an AA arrow directional cross-sectional view in FIG. 一般的な質量流量制御装置の原理を説明するための原理説明図である。It is principle explanatory drawing for demonstrating the principle of a general mass flow control apparatus. センサ部の原理を説明するための原理説明図である。It is principle explanatory drawing for demonstrating the principle of a sensor part. 本発明の質量流量制御装置の第2実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Example of the mass flow control apparatus of this invention. 図6中のB−B線矢視断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 6. 本発明の質量流量制御装置の第3実施例を示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing the 3rd example of a mass flow control device of the present invention. ダイヤフラムを示す平面図である。It is a top view which shows a diaphragm. 本発明の質量流量制御装置の第4実施例を示す正面断面構成図である。It is a front section lineblock diagram showing the 4th example of a mass flow control device of the present invention. 本発明の質量流量制御装置の第4実施例を示す側面断面構成図である。It is a side section lineblock diagram showing the 4th example of a mass flow control device of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

6A 流体入口
6B 流体出口
8 センサ部
10 流量制御弁
12 パイパス流路
14 センサ管
16 制御回路部
22 弁体(ダイヤフラム)
24 弁口
26 アクチュエータ機構
40 質量流量制御装置
42 ケーシング本体
44 2次側空間
46 1次側空間
48 連通孔(連通路)
50 積層圧電素子
52 連結部材
54 押圧部材
56 素子収容ケース
72A 入口ヘッダ空間
72B 出口ヘッダ空間
74 流体導入路

6A Fluid inlet 6B Fluid outlet 8 Sensor part 10 Flow control valve 12 Bypass flow path 14 Sensor pipe 16 Control circuit part 22 Valve body (diaphragm)
24 Valve 26 Actuator Mechanism 40 Mass Flow Control Device 42 Casing Body 44 Secondary Side Space 46 Primary Side Space 48 Communication Hole (Communication Path)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Multilayer piezoelectric element 52 Connection member 54 Press member 56 Element accommodation case 72A Inlet header space 72B Outlet header space 74 Fluid introduction path

Claims (8)

流体の質量流量を検出して該検出した流量が外部より入力された設定流量に一致するように質量流量を制御する質量流量制御装置において、
上下方向に延びて内部が中空になされると共に、底部に流体入口と流体出口とが設けられたケーシング本体と、
前記ケーシング本体内の底部に設けられると共に、前記流体出口に2次側空間を介して連通された弁口に着座可能になされた弁体を有する流量制御弁と、
前記弁体を押圧するために上下方向に沿って設けられるアクチュエータ機構と、
前記アクチュエータ機構と並列に上下方向に配列されると共に、上部の入口側に入口ヘッダ空間が形成され、下部の出口側に出口ヘッダ空間が形成されたバイパス流路と、
前記入口ヘッダ空間と前記流体入口とを連通する流体導入路と、
前記入口ヘッダ空間と前記出口ヘッダ空間との間に連通されると共に、前記アクチュエータ機構に沿って上方へ向かって延びた後に下方向へ屈曲されるようにして設けられたセンサ管と、
前記出口ヘッダ空間と前記流量制御弁の1次側空間とを連通する連通路と、
前記センサ管を介して検出された質量流量が外部より入力される設定流量に一致するように前記アクチュエータ機構を駆動するために前記アクチュエータ機構の上方に設けられた制御回路部と、
を備えたことを特徴とする質量流量制御装置。
In a mass flow controller for detecting a mass flow rate of a fluid and controlling the mass flow rate so that the detected flow rate matches a set flow rate input from the outside,
A casing body that extends in the vertical direction and has a hollow inside, and is provided with a fluid inlet and a fluid outlet at the bottom,
A flow rate control valve having a valve body provided at a bottom portion in the casing body and configured to be seated on a valve port communicated with the fluid outlet via a secondary side space;
An actuator mechanism provided along the vertical direction to press the valve body;
A bypass channel that is arranged in the vertical direction in parallel with the actuator mechanism, an inlet header space is formed on the upper inlet side, and an outlet header space is formed on the lower outlet side;
A fluid introduction path communicating the inlet header space and the fluid inlet;
A sensor tube that is communicated between the inlet header space and the outlet header space and is provided to be bent downward after extending upward along the actuator mechanism;
A communication path communicating the outlet header space and the primary side space of the flow control valve;
A control circuit unit provided above the actuator mechanism for driving the actuator mechanism so that a mass flow rate detected via the sensor tube matches a set flow rate input from the outside;
A mass flow control device comprising:
前記アクチュエータ機構は、積層圧電素子と、前記弁体の上面に接する押圧部材と、前記積層圧電素子と前記押圧部材とを連結する連結部材とにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の質量流量制御装置。   The said actuator mechanism is comprised by the laminated piezoelectric element, the press member which touches the upper surface of the said valve body, and the connection member which connects the said laminated piezoelectric element and the said press member. Mass flow control device. 前記バイパス流路は、前記連結部材と前記積層圧電素子の周囲を囲むようにしてリング状に配列されていることを特徴とする請求項1または2記載の質量流量制御装置。   The mass flow rate control device according to claim 1, wherein the bypass flow path is arranged in a ring shape so as to surround the connection member and the multilayer piezoelectric element. 前記バイパス流路は、前記連結部材の周囲を囲むようにしてリング状に配列されていることを特徴とする請求項1または2記載の質量流量制御装置。   The mass flow controller according to claim 1, wherein the bypass flow path is arranged in a ring shape so as to surround the periphery of the connecting member. 前記連通路は、前記弁体に形成された貫通孔であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の質量流量制御装置。   The mass flow control device according to claim 1, wherein the communication path is a through hole formed in the valve body. 前記連通路は、前記ケーシング本体の底部の内周面に沿って形成されたリング状の流路であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の質量流量制御装置。   5. The mass flow controller according to claim 1, wherein the communication path is a ring-shaped flow path formed along an inner peripheral surface of a bottom portion of the casing body. 前記弁体は、弾性的に屈曲可能になされたダイヤフラムよりなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の質量流量制御装置。   The mass flow control device according to claim 1, wherein the valve body is made of a diaphragm that is elastically bendable. 流体の質量流量を検出して該検出した流量が外部より入力された設定流量に一致するように質量流量を制御する質量流量制御装置において、
上下方向に延びて内部が中空になされると共に、底部に流体入口と流体出口とが設けられたケーシング本体と、
前記ケーシング本体内に上下方向に沿って配列されると共に、下部の入口側に前記流体入口に連通される入口ヘッダ空間が形成され、上部の出口側に出口ヘッダ空間が形成されたバイパス流路と、
前記バイパス流路の上方に設けられると共に、前記出口ヘッダ空間に1次側空間を介して連通される弁口に着座可能になされた弁体を有する流量制御弁と、
前記弁体を押圧するために上下方向に沿って設けられるアクチュエータ機構と、
前記入口ヘッダ空間と前記出口ヘッダ空間との間に連通されると共に、前記アクチュエータ機構に沿って上方へ向かって延びた後に下方向へ屈曲されるようにして設けられたセンサ管と、
前記流量制御弁の2次側空間と前記流体出口とを連通する流体排出路と、
前記センサ管を介して検出された質量流量が外部より入力される設定流量に一致するように前記アクチュエータ機構を駆動するために前記アクチュエータ機構の上方に設けられた制御回路部と、
を備えたことを特徴とする質量流量制御装置。

In a mass flow controller for detecting a mass flow rate of a fluid and controlling the mass flow rate so that the detected flow rate matches a set flow rate input from the outside,
A casing body that extends in the vertical direction and has a hollow inside, and is provided with a fluid inlet and a fluid outlet at the bottom,
A bypass flow path which is arranged in the casing body along the vertical direction, and has an inlet header space communicating with the fluid inlet on the lower inlet side and an outlet header space formed on the upper outlet side; ,
A flow rate control valve provided above the bypass flow path and having a valve body that can be seated on a valve port communicated with the outlet header space via a primary side space;
An actuator mechanism provided along the vertical direction to press the valve body;
A sensor tube that is communicated between the inlet header space and the outlet header space and is provided to be bent downward after extending upward along the actuator mechanism;
A fluid discharge passage communicating the secondary side space of the flow control valve and the fluid outlet;
A control circuit unit provided above the actuator mechanism for driving the actuator mechanism so that a mass flow rate detected via the sensor tube matches a set flow rate input from the outside;
A mass flow control device comprising:

JP2004195963A 2004-07-01 2004-07-01 Mass flow rate controller Pending JP2006018599A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004195963A JP2006018599A (en) 2004-07-01 2004-07-01 Mass flow rate controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004195963A JP2006018599A (en) 2004-07-01 2004-07-01 Mass flow rate controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006018599A true JP2006018599A (en) 2006-01-19

Family

ID=35792813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004195963A Pending JP2006018599A (en) 2004-07-01 2004-07-01 Mass flow rate controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006018599A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111207241A (en) * 2018-11-22 2020-05-29 株式会社堀场Stec Piezoelectric actuator, fluid control valve, and fluid control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111207241A (en) * 2018-11-22 2020-05-29 株式会社堀场Stec Piezoelectric actuator, fluid control valve, and fluid control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101902855B1 (en) Pressure-type flow rate control device
KR101209762B1 (en) Flow sensor and mass flow control device using it
JP5453335B2 (en) Baffle for capacitive pressure sensor
CN102576230B (en) Flow controller
CN107771258B (en) Piezoelectric actuated type valve
CN100520311C (en) Fluid sensor of anticorrosive metal and fluid supply device using same
CN105637336B (en) MEMS pressure sensor with integrated baffle
TWI576678B (en) Pressure flow control device
EP1563894A4 (en) Multi-tube separation membrane module
JP2006018599A (en) Mass flow rate controller
JP2008281367A (en) Thermal flowmeter
TW201816312A (en) Fluid control valve, fluid control device, and driving mechanism
JP5833403B2 (en) Fluid mechanism and support member constituting the fluid mechanism
JP2014126503A (en) Capacitance type pressure sensor
JP6082082B2 (en) Fluid mechanism and support member constituting the fluid mechanism
JP6844874B2 (en) A mass flow sensor, a mass flow meter including the mass flow sensor, and a mass flow controller including the mass flow sensor.
WO2003100358A1 (en) Thermal flowmeter
JP2009258109A (en) Device and method for measuring pressure using diaphragm
JP4027470B2 (en) Mass flow controller
JP4752086B2 (en) Mass flow controller
TW490549B (en) Mass flow controller and method of operation of mass flow controller
JP2005291923A (en) Thermal type flowmeter
JP2005024081A (en) Flow control device
JP2005024510A (en) Flow detector and flow controller
JP2003149017A (en) Mass flow meter and mass flow controller using the same