JP2006072515A - Fluid controller - Google Patents
Fluid controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006072515A JP2006072515A JP2004252870A JP2004252870A JP2006072515A JP 2006072515 A JP2006072515 A JP 2006072515A JP 2004252870 A JP2004252870 A JP 2004252870A JP 2004252870 A JP2004252870 A JP 2004252870A JP 2006072515 A JP2006072515 A JP 2006072515A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- fluid
- flow
- flow meter
- chamber
- 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
Links
Images
Abstract
Description
本発明は流体の制御が必要とされる流体輸送配管に使用される流体制御装置に関するものである。さらに詳しくは、主として半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易であり、流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こる心配のない流体制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid control device used in a fluid transportation pipe that requires fluid control. More particularly, the present invention relates to a fluid control device that is easy to install in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, piping and wiring connection, and that does not cause corrosion even when a corrosive fluid is used as the fluid.
従来、半導体製造工程の一工程として、フッ酸等の薬液を純水で希釈した洗浄水を用いてウェハ表面をエッチングする湿式エッチングが用いられている。これら湿式エッチングの洗浄水の濃度は高い精度をもって管理する必要があるとされている。近年では、洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する方法が主流となってきており、そのために、純水や薬液の流量を高い精度をもって管理する流体制御装置が適用されている。 Conventionally, wet etching, in which a wafer surface is etched using cleaning water obtained by diluting a chemical solution such as hydrofluoric acid with pure water, is used as one step of a semiconductor manufacturing process. It is said that the concentration of cleaning water for these wet etching needs to be managed with high accuracy. In recent years, the method of managing the concentration of cleaning water by the flow rate ratio of pure water and chemical liquid has become the mainstream, and therefore, a fluid control device that manages the flow volume of pure water or chemical liquid with high accuracy has been applied. Yes.
流体制御装置として種々提案されているが、図6に示されるような純水温度を可変とした場合の流量制御を行う純水流量の制御装置151があった(例えば、特許文献1参照)。その構成は、純水流量を調整するために操作圧の作用を受けて開度調節される流量調整弁152と、流量調整弁152に供給される操作圧を調整するための操作圧調整弁153と、流量調整弁152から出力される純水流量を計測するための流量計測器154と、流量計測器154を通った純水の流れを許容又は遮断するための開閉弁155とを備え、操作圧調整弁153により調整される操作圧と、流量調整弁152における純水の出力圧力とを均衡させることにより、流量調整弁152から出力される純水流量を一定に制御するようにした制御装置151であって、流量計測器154による計測値が一定となるように、その計測値に基づいて操作圧調整弁153から流量調整弁152に供給される操作圧をフィードバック制御するための制御回路を設けたことを特徴とするものであった。その効果は、純水の温度変化に伴って流量調整弁152における出力圧力が変化したとしても、その変化分に対応して操作圧がリアルタイムに調整されることで、流量調整弁152から出力される純水流量が調整されるため、純水流量を高精度に一定値に保つことができるものであった。
Various fluid control devices have been proposed, but there has been a pure water flow
また、流体制御を行うモジュールとして、図7に示されるような流体を移送する流体回路にインライン接続される流体制御モジュール156があった(例えば、特許文献2参照)。その構成は、化学的に不活性な流路を有するハウジング157と、流路に接続された調節可能な制御弁158と、流路に接続された圧力センサ159と、流路内に位置する絞り部160とを備え、制御弁158と圧力センサ159とがハウジング157内に収容され、さらに制御弁158の駆動を行う機械的、電気的、または空気的な構成を有するドライバ161と、制御弁158及び圧力センサ159に電気的に接続されるコントローラ162とがハウジング157内に収容されているものであった。その効果は、流体回路内で測定された圧力差と絞り部160の直径とから流路内の流量を測定し、測定した流量に基いて制御弁158をフィードバック制御で駆動することで、流路内の流量を高精度に決定することができるものであった。
Further, as a module that performs fluid control, there is a
しかしながら、前記従来の純水流量の制御装置151は、構成要素が多く分かれているため、半導体製造装置内などに設置する際に、各構成要素の配管接続作業、電気配線やエア配管作業をそれぞれ行なわなくてはならず、作業が複雑で時間を要するとともに、配管や配線が煩わしくミスが起こる恐れがあるという問題があった。また、配管接続時にチューブや継手などを介して接続されるため接続部分に圧力損失が生じてしまい、この圧力損失が流量計測に影響して流量の測定誤差が大きくなり、正確な流量による制御が困難になるという問題があった。さらに、流量計測器154内にはその構成上腐食される恐れのある部品が使用されるため流体に腐食性流体を使用した場合、腐食性ガスの透過により流量計測器154内の部品が腐食する問題があった。
However, since the conventional pure water flow
また、前記従来の流量制御モジュール156は、流体に腐食性流体を使用した場合、透過した腐食性ガスが流量制御モジュール156内に充満すると、コントローラ162やドライバ161を腐食してしまい、流量計測や流量制御の作動に影響して正確な流量制御ができなくなったり、最悪の場合では破損したりする恐れがあった。このとき、モジュールの故障原因がコントローラ162やドライバ161の腐食によるものであっても、各部品が一体となることを前提として設計された流量制御モジュール156は部品ごとに修理や交換するのは困難であるため、モジュール自体を交換することになり破損修理に対するコストが高くなってしまうという問題があった。また、流体制御装置に流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであった場合、制御弁158は脈動した流体に対して流量を制御しようと作動するが、ハンチングを起こし流量制御ができなくなる問題があり、このまま続けるとドライバ161や制御弁158が破損してしまうという問題があった。
In addition, when the corrosive fluid is used as the fluid, the conventional
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易であり、配管接続による圧力損失を低減し、各モジュールの配置変更を容易に行なえるもので、また流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こることなく、配管後の流量の設定変更や、流路の遮断が可能であり、流入する流体が脈動していても流量の制御が可能な流体制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can be easily installed in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, connected to piping and wiring, reduces pressure loss due to piping connection, and each module. It is possible to change the flow rate setting after piping and shut off the flow path without causing corrosion even if a corrosive fluid is used as the fluid. An object is to provide a fluid control device capable of controlling the flow rate even when pulsating.
上記課題を解決するための本発明の流体制御装置の構成を図1乃至図3に基づいて説明すると、
超音波を流体中に発信する超音波振動子12と超音波振動子12から発信した超音波を受信し信号を流量計アンプ部82に出力する超音波振動子13とを有する流量計センサ部4と、操作圧により流体の圧力を制御する定流量弁5とを具備し、流量計センサ部4と定流量弁5とが、流体流入口3と流体流出口6を有する1つのケーシング2内に接続されて設置されてなる、ことを第一の特徴とする。
The configuration of the fluid control device of the present invention for solving the above problems will be described with reference to FIGS.
A
また、流量計センサ部4と定流量弁5とが1つのケーシング2に設置されてなるバルブモジュール1と、
流量計センサ部4の信号によって流量を演算する流量計アンプ部82と、定流量弁5の操作圧を調整する電空変換器84と、流量計アンプ部82で演算された流量値に基づいて操作圧を調整しフィードバック制御するための制御部83とが1つのケーシング81内に設置してなる電装モジュール80とを備え、
前記バルブモジュール1と前記電装モジュール80とが別体で構成される、例えば、それぞれが独立したケーシングで構成されることを第2の特徴とする。
Further, a valve module 1 in which a flow
Based on the flow rate value calculated by the flow
A second feature is that the valve module 1 and the
また、定流量弁5が、流体の入口流路38、出口流路45及び、入口流路38と出口流路45とが連通するチャンバ20から形成された本体部14と、弁体58と第一ダイヤフラム部30とを有する弁部材29と、弁部材29の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部30よりも有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部31及び第三ダイヤフラム部32とを有し、
弁部材29及び各ダイヤフラム部30、31、32が各ダイヤフラム部30、31、32の外周部が本体部14に固定されることによりチャンバ20内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部30、31、32によってチャンバ20を第一加圧室21、第二弁室22、第一弁室23、及び第二加圧室24に区分し、
第一加圧室21は第二ダイヤフラム部31に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、
第一弁室23は入口流路38と連通しており、
第二弁室22は、弁部材29の弁体58に対応する弁座43を有し、また弁座43に対して第一ダイヤフラム部30側に位置し第一ダイヤフラム部30に設けられた連通孔55にて第一弁室23と連通している下部第二弁室25と、第二ダイヤフラム部31側に位置し出口流路45と連通して設けられた上部第二弁室26とに分かれて形成され、弁部材29の上下動により弁体58と弁座43との間の開口面積が変化して下部第二弁室25の流体圧力が制御される流体制御部61を有し、
第二加圧室24は、第三ダイヤフラム部32に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、
更に、定流量弁5は、本体部14の側面あるいは上面に設けられた、第一加圧室21内に加圧された気体を供給する給気孔50および第一加圧室21内から気体を排出する排出孔73を有する、ことを第3の特徴とする。
The
The
The first pressurizing
The
The second valve chamber 22 has a
The second pressurizing
Furthermore, the
また、バルブモジュール1の流量計センサ部4と電装モジュール80の流量計アンプ部82とを接続するケーブル88、89が、コネクタ77、78、85、86を介して流量計センサ部4及び/または流量計アンプ部82と脱着可能に設けられていることを第4の特徴とする。
Also,
また、バルブモジュール1のケーシング2にコネクタボックス74が設けられ、コネクタボックス74に定流量弁5の排出孔73と連通する吸気孔75と、ケーシング2の外部と連通する排気孔76とが設けられていることを第5の特徴とする。
Further, the
また、流量計センサ部4は、流体流入口3に連通する入口流路7と、入口流路7から垂設された第一立上り流路8と、第一立上り流路8に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられた直線流路9と、直線流路9から垂設された第二立上り流路10と、第二立上り流路10に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられ定流量弁5の入口流路38に連通する出口流路11とが連続して設けられ、第一、第二立上り流路8、10の側壁の直線流路9の軸線と交わる位置に、超音波振動子12、13が互いに対向して配置された流量計センサ部4であり、
流量計アンプ部82は、超音波振動子12、13がケーブル88、89を介して接続される流量計アンプ部82であり、
前記流量計センサ部4と前記流量計アンプ部82とが流量計測器を構成し、
前記流量計測器が、超音波振動子12、13の送受信を交互に切り替えて超音波振動子12、13間の超音波伝搬時間差を測定することにより直線流路9を流れる流体の流量を演算するように構成された超音波流量計であることを第6の特徴とする。
In addition, the
The flow
The flow
The flow rate measuring device calculates the flow rate of the fluid flowing through the
また、流量計センサ部92は、流体流入口3に連通する入口流路95と、入口流路95内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体96と、出口流路97とを備える直線流路98とが連続して設けられ、直線流路98の渦発生体96の下流側の側壁に、超音波振動子99、100が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置された流量計センサ部92であり、
流量計アンプ部104は、超音波振動子99、100がケーブル110、111を介して接続される流量計アンプ部104であり、
前記流量計センサ部92と前記流量計アンプ部104とが流量計計測器を構成し、
前記流量計測器が、渦発生体96の下流に発生するカルマン渦の発生周波数を超音波振動子99が送信した信号と超音波振動子100が受信した信号との位相差によって流量を演算するように構成された超音波式渦流量計であることを第7の特徴とする。
The
The flow
The flow
The flow rate measuring device calculates the flow rate based on the phase difference between the signal transmitted by the
さらに、電装モジュール80のケーシング81は、ケーシング81内に充填された気体を排出するために設けられた排出口91が形成されていることを第8の特徴とする。
Further, the
本発明においては、少なくとも流量計センサ部4と、定流量弁5とが1つのケーシング内に接続されてなる構成であれば良い。これは、流量計センサ部4と定流量弁5とが一体化されることで流量制御装置をコンパクトに設けることができ、配管接続が容易となるとともに、継手などによる接続部分が減少されるので接続部分による圧力損失を低減することができる。また、定流量弁は流量を一定に制御することができるため、流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであったとしても、ハンチングを起こすことなく安定した流量制御を行うことができ、流量計センサ部4との組み合わせにより、定流量弁5から流出する流体の流量は、設定流量で一定値となるよう定流量弁5で制御されるため好適である。
In the present invention, at least the
本発明において定流量弁5は、操作圧により流量制御ができるものであれば特に限定されるものではないが、本発明の定流量弁5の構成を有しているものが好ましい。これは第一加圧室21の加圧手段による内向きの力を変更することで流量を変更することができるため、バルブを分解することなく流量を変更でき、また第一加圧室21の加圧手段による内向きの力を、第二加圧室24の加圧手段による内向きの力よりも小さく調整することで流体を遮断することができるため、別途流体遮断用のバルブを接続する必要がなく、配管後の流量設定が可能である。さらにコンパクトな構造であり、安定した流量制御が得られるため好適である。
In the present invention, the
また、本発明の第一加圧室21および第二加圧室24の加圧手段は上方向または下方向の力を付勢するものであれば圧縮空気やバネなど特に限定されないが、圧縮空気であれば定流量弁5に腐食の可能性がある金属部品を使用しなくても済むので腐食の心配なく使用することができる。また、バネを使用する場合は、バネをフッ素樹脂でコーティングすることが好ましく、コーティングにより腐食が防止される。
Further, the pressurizing means of the first pressurizing
また、本発明においてバルブモジュール1の流量計センサ部4と電装モジュール80の流量計アンプ部82とはケーブル88、89で直接接続してもよいが、流量計センサ部4に繋がったコネクタ77、78および流量計アンプ部82に繋がったコネクタ85、86を介して流量計センサ部4と流量計アンプ部82とをケーブル88、89で接続することが好ましい。このときコネクタは流量計センサ部4に繋がったコネクタ77、78のみ設けてもよく、流量計アンプ部82に繋がったコネクタ85、86のみ設けてもよく、両方設けてもかまわない。コネクタを介して接続することにより、流体制御装置の配線接続がコネクタを接続するのみになり容易にかつ短時間で行なうことができるとともに、脱着可能なので配線接続を外すことも容易となるため各モジュールの配置を容易に変更できるため好適である。
Further, in the present invention, the flow
また、本発明のバルブモジュール1のケーシング2にはコネクタボックス74を設けてもよい。定流量弁5の排出孔73から排出される不活性ガスや空気がコネクタボックス74の吸気孔75からコネクタボックス74内に供給され、排気孔76から排出されることで、流体に腐食性流体を使用した場合に腐食性ガスがコネクタボックス74内に透過したとしても、吸気孔75から排気孔76への空気の流れに乗って排出されていくことになり、コネクタボックス74内部にたまりにくい。これにより、腐食の可能性のあるコネクタ77、78の腐食が防止されるため好適である。
Further, a
また、本発明の流量計センサ部4と流量計アンプ部82とで構成される流量計測器は、計測した流量を電気信号に変換して制御部83に出力されるものなら特に限定されないが、超音波流量計、超音波式渦流量計であることが好ましく、特に本発明の超音波流量計、超音波式渦流量計の構成を有しているものがより好ましい。本発明の超音波流量計の場合、微小流量に対して精度良く流量測定ができるため、微小流量の流体制御に好適である。また本発明の超音波式渦流量計の場合、大流量に対して精度良く流量測定ができるため、大流量の流体制御に好適である。このように、流体の流量に応じて超音波流量計と超音波式渦流量計を使い分けることで精度の良い流体制御を行うことができる。
In addition, the flow rate measuring device configured by the flow
また、本発明のケーシング2、流体流入口3、超音波振動子12、13を除いた流量計センサ部4、定流量弁5の各部品、流体流出口6、電装モジュール80のケーシング81の材質は、樹脂製であれば塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどいずれでも良いが、特に流体に腐食性流体を用いる場合はポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)、ポリビニリデンフルオロライド(以下、PVDFと記す)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(以下、PFAと記す)などのフッ素樹脂であることが好ましく、フッ素樹脂製であれば腐食性ガスが透過しても各部品の腐食の心配がない。
In addition, the material of the
また、本発明のバルブモジュール1は、流体流入口3、流量計センサ部4、定流量弁5、流体流出口6が設置されているが、腐食の恐れのない構成のものであれば開閉弁、温度計など他の配管部材を設けてもかまわない。また電装モジュール80も、流量計アンプ部82、制御部83、電空変換器84が設置されているが、他の電装部品を設けてもかまわない。
The valve module 1 according to the present invention is provided with the
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
(1)流量計センサ部と定流量弁とが1つのケーシング内に接続されているため、流量制御装置をコンパクトに設けることができ、配管接続が容易となるとともに、継手などによる接続部分が減少されるので接続部分による圧力損失を低減することができ、流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであったとしても、ハンチングを起こすことなく安定した流量制御を行うことができる。
(2)バルブモジュールと電装モジュールとが2つに分かれて構成されていることにより、流体に腐食性流体を使用した場合に腐食性ガスが透過したとしても、腐食の恐れのある部品を有する電装モジュールは、腐食性流体が流れるバルブモジュールから隔離できるため腐食することがない。
(3)流体制御を行なう各部品が、バルブモジュールと電装モジュールとにそれぞれ設置されて2つに分かれて構成され、コネクタを介して脱着可能に配線接続されることにより、半導体製造装置内などへの設置、配管及び配線接続が容易で短時間に行なうことができるとともに、外すことも容易であり、各モジュールの配置の変更も容易に行なえる。
(4)本発明の構成の定流量弁を用いることにより、コンパクトな構造で安定した流量制御ができるとともに、第一加圧室の加圧手段による内向きの力を変更することで流量を変更することができるため、バルブを分解することなく流量を変更でき、また第一加圧室の加圧手段による内向きの力を、第二加圧室の加圧手段による内向きの力よりも小さく調整すると流体を遮断することができるため、別途流体遮断用のバルブを接続する必要がなく、配管後の流量の設定が可能である。
(5)本発明の構成の超音波流量計を用いることにより、微小流量の流体が流れているときに正確で安定した流体制御を行なうことができる。
(6)本発明の構成の超音波式渦流量計を用いることにより、大きな流量の流体が流れているときに正確で安定した流体制御を行なうことができる。
The present invention has the structure as described above, and the following excellent effects can be obtained.
(1) Since the flow meter sensor unit and the constant flow valve are connected in one casing, the flow control device can be provided in a compact manner, piping connection is facilitated, and the number of connecting parts such as joints is reduced. Therefore, the pressure loss due to the connecting portion can be reduced, and stable flow rate control can be performed without causing hunting even if the inflowing fluid is a pulsating flow having a fast pressure fluctuation period.
(2) Since the valve module and the electrical module are divided into two parts, even if a corrosive gas permeates when a corrosive fluid is used as the fluid, the electrical equipment has components that may corrode. The module does not corrode because it can be isolated from the valve module through which the corrosive fluid flows.
(3) Each component that performs fluid control is installed in a valve module and an electrical module, and is divided into two parts. The parts are detachably connected via connectors so that they can be connected to a semiconductor manufacturing apparatus. Installation, piping and wiring connection are easy and can be performed in a short time, and can be easily removed, and the arrangement of each module can be easily changed.
(4) By using the constant flow valve of the configuration of the present invention, stable flow control can be performed with a compact structure, and the flow rate can be changed by changing the inward force by the pressurizing means of the first pressurizing chamber. Therefore, the flow rate can be changed without disassembling the valve, and the inward force due to the pressurizing means in the first pressurizing chamber is more than the inward force due to the pressurizing means in the second pressurizing chamber. When adjusted to a small value, the fluid can be shut off, so there is no need to connect a separate valve for shutting off the fluid, and the flow rate after piping can be set.
(5) By using the ultrasonic flowmeter of the configuration of the present invention, accurate and stable fluid control can be performed when a minute flow rate of fluid is flowing.
(6) By using the ultrasonic vortex flowmeter having the configuration of the present invention, accurate and stable fluid control can be performed when a large flow rate of fluid is flowing.
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施形態を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図1は本発明の第一の実施形態を示す流体制御装置の縦断面図である。図2は図1の定流量弁の要部拡大図である。図3は図2に他の表示を追加した図2と同一の図である。図4は本発明の第二の実施形態を示す流体制御装置の縦断面図である。図5は図4のA−A断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the constant flow valve shown in FIG. FIG. 3 is the same as FIG. 2 with another display added to FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
以下、図1乃至図3に基づいて本発明の第一の実施形態である流体制御装置について説明する。 Hereinafter, a fluid control apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
1はバルブモジュールである。バルブモジュール1は、ケーシング2、流体流入口3、流量計センサ部4、定流量弁5、流体流出口6から形成され、その各々の構成は以下の通りである。
Reference numeral 1 denotes a valve module. The valve module 1 is formed of a
2はPVDF製のケーシングである。ケーシング2内には、ケーシング2の底面に流量計センサ部4と定流量弁5とがボルト、ナット(図示せず)にて固定されており、流体流入口3、流量計センサ部4、定流量弁5、流体流出口6の順で連続して接続された状態で設置されている。また、ケーシング2には後記コネクタボックス74が設けられている。コネクタボックス74は、吸気孔75からの不活性ガスや空気が供給され、排気孔76から排気されるように形成されている。なお、流量計センサ部4と定流量弁5とは順を逆にしてもかまわない。
2 is a PVDF casing. In the
3はPTFE製の流体流入口である。流体流入口3は後記流量計センサ部4の入口流路7に連通している。
3 is a PTFE fluid inlet. The
4は流体の流量を計測する流量計センサ部である。流量計センサ部4は、流体流入口3に連通する入口流路7と、入口流路7から垂設された第一立上り流路8と、第一立上り流路8に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられた直線流路9と、直線流路9から垂設された第二立上り流路10と、第二立上り流路10に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられた出口流路11とを有し、第一、第二立上り流路8、10の側壁の直線流路9の軸線と交わる位置に、超音波振動子12、13が互いに対向して配置されている。超音波振動子12、13はフッ素樹脂で覆われており、該振動子12、13から伸びた配線は後記コネクタボックス74内のコネクタ77、78に繋がっている。なお、流量計センサ部4の超音波振動子12、13以外はPFA製である。
5は操作圧に応じて流量を制御する定流量弁である。定流量弁5は本体部14、弁部材29、第一ダイヤフラム部30、第二ダイヤフラム部31、第三ダイヤフラム部32、第四ダイヤフラム部33で形成される。
A
本体部14は、内部に後記第一加圧室21、第二弁室22、第一弁室23及び第二加圧室24に区切られるチャンバ20と、流体が外部からチャンバ20へ流入するための入口流路38及びチャンバ20から外部へと流出するための出口流路45とを有し、上から本体D18、本体C17、本体B16、本体A15、本体E19に分かれており、これらを一体に組みつけて構成されている。
The
15は本体部14の内側に位置するPTFE製の本体Aであり、上部に平面円形状の段差部34が設けられ、段差部34の中央には段差部34よりも小径で、下部第一弁室27となる開孔部35が、また、開孔部35の下には開孔部35の径よりも大径の平面円形状の下部段差部36が連続して設けられている。本体A15の上面部、すなわち段差部34の周縁部には環状凹溝37が設けられ、また、側面から本体A15の開孔部35に連通する入口流路38が設けられている。入口流路38は流量計センサ部4の出口流路11に連通している。
16は本体A15の上面に係合固定されているPTFE製の本体Bであり、上部に平面円形状の段差部39が設けられ、段差部39の中央には段差部39よりも小径の上部第二弁室26となる開孔部40が設けられている。また、開孔部40の下には開孔部40の径よりも小径の開口部41と、本体A15の段差部34と同じ径の平面円形状の下部段差部42とが連続して設けられている。開口部41の下端周囲は弁座43となっている。本体B16の下面部すなわち下部段差部42の周縁部には本体A15の環状凹溝37と相対する位置に環状凹溝44が設けられ、また、本体A15の入口流路38と反対側に位置する本体B16の側面から開孔部40に連通する出口流路45が設けられている。出口流路45は後記流体流出口6に連通している。
17は本体B16の上部に嵌合固定されているPTFE製の本体Cであり、中央に本体C17の上下端面を貫通し上部で拡径した平面円形状のダイヤフラム室46と、ダイヤフラム室46と外部とを連通する呼吸孔47、及び下端面に本体B16の段差部39に嵌合される環状突部48がダイヤフラム室46を中心として設けられている。
18は本体C17の上部に位置するPTFE製の本体Dであり、下部に気室49と、中央に上面を貫通して設けられ、外部から気室49へと不活性ガスや空気を導入するための給気孔50が設けられている。また、側面を貫通して設けられる微孔の排出孔73が設けられている。
19は本体A15の底部に嵌合固定されるPVDF製の本体Eであり、中央部には上面に開口した、第二加圧室24となる開孔部51が設けられ、開孔部51上面の周囲には、本体A15の下部段差部36に嵌合固定される環状突部52が設けられている。また、本体E19の側面には、そこから開孔部51に連通する小径の呼吸孔53が設けられている。
以上説明した本体部14を構成する5つの本体A15、本体B16、本体C17、本体D18、本体E19はボルト・ナット(図示せず)で挟持固定されている。
The five main bodies A15, B16, C17, D18, and E19 constituting the
29はPTFE製の弁部材であり、中央に鍔状に設けられた肉厚部54と肉厚部54を貫通して設けられた連通孔55、肉厚部54の外周面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部56及び薄膜部56の外周縁部に上下に突出して設けられた環状リブ部57を有する第一ダイヤフラム部30と、第一ダイヤフラム部30の上部中央に設けられ逆すり鉢状の弁体58と、弁体58の上部より上方に突出して設けられ、上端部が略半球状に形成された上部ロッド59と、肉厚部54の下端面中央部より下方に突出して設けられ、下端部が略半球状に形成された下部ロッド60とを有し、かつ、一体的に形成されている。第一ダイヤフラム部30の外周縁部に設けられた環状リブ部57は本体A15と本体B16に設けられた両環状凹溝37、44に嵌合され、本体A15と本体B16に挟持固定されている。また、弁体58の傾斜面と本体B16の開口部41の下端面周縁部との間に形成される空間は流体制御部61になっている。
29 is a valve member made of PTFE, which extends in the radial direction from the thickened
31はPTFE製の第二ダイヤフラム部であり、中央に円柱状の肉厚部62と肉厚部62の下端面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部63、及び薄膜部63の外周縁部に設けられた環状シール部64を有し、かつ一体的に形成されている。また、薄膜部63の周縁部の環状シール部64は本体B16の上部の段差部39と、本体C17の環状突部48とに挟持固定されている。
31 is a second diaphragm portion made of PTFE, and includes a cylindrical
なお、第二ダイヤフラム部31の受圧面積は、第一ダイヤフラム部30のそれよりも小さく設ける必要がある。
The pressure receiving area of the
32はPTFE製の第三ダイヤフラム部で、形状は第二ダイヤフラム部31と同一になっており、上下逆にして配置されている。肉厚部65の上端面は弁部材29の下部ロッド60と接触しており、また、薄膜部66の周縁部の環状シール部67は本体A15の下部段差部36と本体E19の環状突部52とに挟持固定されている。
なお、第三ダイヤフラム部32の受圧面積も上記と同様に第一ダイヤフラム部30のそれよりも小さく設ける必要がある。
The pressure receiving area of the
33は第四ダイヤフラム部であり、周縁部に外径が本体C17のダイヤフラム室46と略同径の円筒形リブ68と、中央に円柱部69、及び円筒形リブ68の下端面内周と円柱部69の上端面外周とをつないで設けられた膜部70を有する。円筒形リブ68は本体C17のダイヤフラム室46に嵌合固定されるとともに、本体D18と本体C17の間で挟持固定され、円柱部69はダイヤフラム室46の中で上下動自在となっている。また、円柱部69の下部は、第二ダイヤフラム部31の肉厚部62が嵌合されている。
71および72は本体E19の開孔部51に配置されたPVDF製のバネ受けとフッ素樹脂コーティングされたSUS製のバネである。両者は第三ダイヤフラム部32を内向き(図では上向き)に加圧している。
以上説明した各構成により本体部の内部に形成されたチャンバ20は上から、第四ダイヤフラム部33及び本体D18の気室49から形成された第一加圧室21、第一ダイヤフラム部30と本体B16の下部段差部42との間に形成された下部第二弁室25と第二ダイヤフラム部31と本体B16の開孔部40とから形成された上部第二弁室26との両者からなる第二弁室22、第三ダイヤフラム部32と本体A15の開孔部35とで形成された下部第一弁室27と第一ダイヤフラム部30と本体A15の段差部34とで形成された上部第一弁室28からなる第一弁室23、及び第三ダイヤフラム部32と本体E19の開孔部51とで形成された第二加圧室24に区分されていることがわかる。
From the top, the
6はPTFE製の流体流出口である。 6 is a PTFE fluid outlet.
74はケーシング2に設けられたPVDF製のコネクタボックスである。コネクタボックス74は、ケーシング2内に連通する吸気孔75と、ケーシング2の外部に連通する排気孔76が設けられ、吸気孔75はチューブを介して前記定流量弁5の排出孔73と接続されている。コネクタボックス74は、吸気孔75からの圧縮された不活性ガスや空気が供給され、排気孔76から排気されるように形成されている。コネクタボックス74内には超音波振動子12、13から伸びた配線に繋がったコネクタ77、78が配置され、コネクタ77、78は後記電装モジュール80の流量計アンプ部82から伸びた配線と接続されたケーブル88、89のコネクタにそれぞれ脱着可能に接続されている。
A
また、ケーシング2には定流量弁5の給気孔50に伸びる配管に繋がったエアコネクタ79が、接続部分がケーシング2外表面から突出するように固着されている。
In addition, an
80は電装モジュールである。電装モジュール80は、ケーシング81、流量計アンプ部82、制御部83、電空変換器84から形成され、その各々の構成は以下の通りである。
81はPVDF製のケーシングである。ケーシング81内に流量計アンプ部82、制御部83、電空変換器84が設置されている。また、ケーシング81は外部から不活性ガスや空気が電空変換器84へ供給されており、ケーシング81に排出口91が設けられ、電空変換器84からケーシング81内に圧縮空気が供給されている。ケーシング81は、電空変換器84からケーシング81内に供給された圧縮空気が排出口91から排出されるように形成されている。
82は流量計アンプ部である。流量計アンプ部82は前記流量計センサ部4から出力された信号から流量を演算する演算部を有している。演算部には、送信側の超音波振動子12に一定周期の超音波振動を出力する発信回路と、受信側の超音波振動子13からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の伝搬時間を比較する比較回路と、比較回路から出力された伝搬時間差から流量を演算する演算回路とを備えている。
82 is a flow meter amplifier unit. The flow
83は制御部である。制御部83は流量計アンプ部82から出力された流量に対して、設定された流量になるようにフィードバック制御して、後記電空変換器84の操作圧を制御する制御回路を有している。
84は不活性ガスや空気の操作圧を調整する電空変換器である。電空変換器84は操作圧を比例的に調整するために電気的に駆動する電磁弁から構成され、前記制御部83からの制御信号に応じて定流量弁5の操作圧を調整する。
84 is an electropneumatic converter that adjusts the operating pressure of the inert gas or air. The
また、ケーシング81には、流量計アンプ部82から伸びた配線に繋がったコネクタ85、86が、接続部分がケーシング81外表面から突出するように固着されている。同様に、電空変換器84から伸びた配管に繋がったエアコネクタ87が、接続部分がケーシング81外表面から突出するように固着されている。
In addition,
バルブモジュール1と電装モジュール80とは、ケーブル88、89のコネクタを各モジュール1、80の各々のコネクタ77、78、85、86にそれぞれ脱着可能に接続させ、チューブ90を各モジュール1、80の各々のエアコネクタ79、87に脱着可能に接続させることで、2つに分かれて構成される。なお、本発明のケーブルは2本であるが1本にまとめてもよく、この場合コネクタも各モジュール1、80に1個ずつ設けられる。
The valve module 1 and the
次に、本発明の第一の実施形態である流体制御装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
バルブモジュール1の流体流入口3から流入した流体は、まず流量計センサ部4に流入する。
流量計センサ部4に流入した流体は、直線流路9で流量が計測される。流体の流れに対して上流側に位置する超音波振動子12から下流側に位置する超音波振動子13に向かって超音波振動を伝搬させる。超音波振動子13で受信された超音波振動は電気信号に変換され、流量計アンプ部82の演算部へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子12から下流側の超音波振動子13へ伝搬して受信されると、瞬時に演算部内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波振動子13から上流側に位置する超音波振動子12に向かって超音波振動を伝搬させる。超音波振動子12で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、流量計アンプ部82の演算部へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路9内の流体の流れに逆らって伝搬していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝搬させるときに比べて流体中での超音波振動の伝搬速度が遅れ、伝搬時間が長くなる。出力された相互の電気信号は流量計アンプ部82の演算部内で伝搬時間が各々計測され、伝搬時間差から流量が演算される。流量計アンプ部82で演算された流量は電気信号に変換されて制御部83に出力される。
The fluid flowing in from the
The flow rate of the fluid that has flowed into the
次に流量計センサ部4を通過した流体は定流量弁5に流入する。制御部83では任意の設定流量に対して、リアルタイムに計測された流量との偏差から、偏差をゼロにするように信号を電空変換器84に出力し、電空変換器84はそれに応じた操作圧を定流量弁5に供給し駆動させる。定流量弁5から流出する流体は、流量を設定流量で一定値となるように、つまり設定流量と計測された流量の偏差がゼロに収束されるように定流量弁5で制御される。
Next, the fluid that has passed through the
ここで、電空変換器84から供給される操作圧に対する定流量弁5の作動について説明する。本体A15の入口流路38より第一弁室23に流入した流体は、弁部材29の連通孔55を通ることで減圧され下部第二弁室25に流入する。さらに、流体は、下部第二弁室25から流体制御部61を通り上部第二弁室26に流入する際に流体制御部61での圧力損失により再度減圧され出口流路45から流出する。ここで、連通孔55の直径は充分小さく設けてあるため、弁を流れる流量は連通孔55前後の圧力差によって決まっている。
Here, the operation of the
このとき、各ダイヤフラム部30、31、32が流体から受ける力を見ると、第一ダイヤフラム部30は第一弁室23と下部第二弁室25内の流体圧力差により上方向の、第二ダイヤフラム部31は上部第二弁室26の流体圧力により上方向の、第三ダイヤフラム部32は第一弁室23内の流体圧力により下方向の力を受けている。ここで、第一ダイヤフラム部30の受圧面積は、第二ダイヤフラム部31及び第三ダイヤフラム部32の受圧面積よりも充分大きく設けてあるため、第二、第三ダイヤフラム部31,32に働く力は、第一ダイヤフラム部30に働く力に比べてほとんど無視することができる。したがって、弁部材29が、流体から受ける力は、第一弁室23と下部第二弁室25内の流体圧力差による上方向の力となる。
At this time, when the force that each
また、弁部材29は、第一加圧室21の加圧手段により下方へ付勢されており、同時に第二加圧室24の加圧手段により上方へ付勢されている。第一加圧室21の加圧手段の力を第二加圧室24の加圧手段の力より大きく調整しておけば、弁部材29が各加圧手段から受ける合力は下方向の力となる。ここで第一加圧室21の加圧手段とは、電空変換機84から供給される操作圧によるものであり、第二加圧室24の加圧手段とは、バネ72の反発力によるものである。
Further, the
したがって、弁部材29は、各加圧手段による下方向の合力と、第一弁室23と下部第二弁室25内の流体圧力差による上方向の力とが釣り合う位置に安定する。つまり、各加圧手段による合力と流体圧力差による力が釣り合うように、下部第二弁室25の圧力が流体制御部61の開口面積により自立的に調整される。そのため、第一弁室23と下部第二弁室25内の流体圧力差は一定となり、連通孔55の前後の差圧は一定と保たれることにより、弁を流れる流量は常に一定に保たれる。
Accordingly, the
ここで、本定流量弁5は、弁部材29に働く各加圧手段の合力と、第一弁室23と下部第二弁室25との圧力差による力とが釣り合って作動するため、弁部材29に働く各加圧手段の合力を調整変更すれば、第一弁室23と下部第二弁室25との流体圧力差はそれに対応した値となる。つまり第一加圧室の加圧手段による下方向への力、すなわち電空変換機84から供給される操作圧力を調整することにより、連通孔55前後の差圧を変更調整することができるため、バルブを分解することなく流量を任意の流量に設定することができる。
Here, the
また、第一加圧室21の加圧手段による力を第二加圧室24の加圧手段による力より小さく調整すれば、弁部材29に働く合力は上方向のみとなり、弁部材29の弁体58を本体B16の開口部41の弁座43に押圧するかたちとなり、流体を遮断することができる。すなわち、電空変換器84を調整して操作圧をかけなければ定流量弁は閉塞状態となる。
Further, if the force by the pressurizing means in the first pressurizing
以上の作動により、バルブモジュール1の流体流入口3に流入する流体は、設定流量で一定になるように制御され、流体流出口6から流出される。この流量計センサ部4および流量計アンプ部82からなる超音波流量計は、流体の流れ方向に対する伝搬時間差から流量を計測するため微小流量でも正確に流量を計測でき、また定流量弁5は上記構成によりコンパクトで安定した流量制御が得られるため、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。さらに、バルブモジュール1の流体流入口3に流入する流体の上流側圧力や下流側圧力が変動しても定流量弁5の作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても安定して流量を制御することができる。また、操作圧の調整により定流量弁5は開閉弁として使用することができるため、別途流体遮断用のバルブを接続する必要がない。また、バルブモジュール1の各部品は、ケーシング2内で一体的に設けられているため、接続部分の圧力損失が最低限に抑えられ、より誤差の少ない流量計測が可能である。
With the above operation, the fluid flowing into the
次に本発明の第一の実施形態である流体制御装置の流体が腐食性流体の場合、バルブモジュール内に腐食性ガスが透過した時の作用を説明する。 Next, when the fluid of the fluid control device according to the first embodiment of the present invention is a corrosive fluid, an operation when corrosive gas permeates into the valve module will be described.
本発明の流体制御装置は、バルブモジュール1と電装モジュール80との2つに分かれて構成されている。バルブモジュール1内の各部品は、腐食に強いフッ素樹脂製であるため腐食の心配がなく、超音波振動子12、13もフッ素樹脂で覆われているので腐食を防止することができ、バネ72はフッ所樹脂でコーティングされているので腐食を防止することができる。バルブモジュール1内で腐食の可能性がある部分はコネクタ77、78であるがコネクタ77、78が配置されているコネクタボックス74内部は、排出孔73から排出され吸気孔75から供給される圧縮空気が排気孔76から常にケーシング2の外へ排出しているため、透過した腐食性ガスは空気の流れに乗って排出されることになり、コネクタボックス74内に溜まりにくくなり、腐食を防止することができる。
The fluid control device of the present invention is configured by being divided into two parts, a valve module 1 and an
一方、電装モジュール80は腐食すると流量計測や流体制御に影響する部品が配置されているが、バルブモジュール1と分かれて構成されているため、腐食性ガスが影響してこない位置に設置することで電装モジュール80内の部品の腐食を防止することができる。さらに、電装モジュール80のケーシング81内部は、電空変換器84からケーシング81内に供給される圧縮空気が排出口91から常に排出させることにより電装モジュール80が腐食性ガスの影響を受ける位置に設置されたとしても、透過した腐食性ガスは空気の流れに乗って排出されることになり、ケーシング81内に溜まりにくくなり、電装モジュール80の各部品の腐食を防止することができる。
On the other hand, although the
次に、本発明の第一の実施形態である流体制御装置を半導体製造装置内に設置する手順について説明する。 Next, a procedure for installing the fluid control apparatus according to the first embodiment of the present invention in the semiconductor manufacturing apparatus will be described.
まずバルブモジュール1を半導体製造装置内の管路の所定位置に配置し、流体流入口3、流体流出口6を管路の配管と接続させ、バルブモジュール1を半導体製造装置内に固定する。そして電装モジュール80を半導体製造装置内の管路から離れた所定の位置に設置する。次にケーブル88、89の一方のコネクタをバルブモジュール1のコネクタボックス74内に入れてコネクタ77、78接続し、ケーブル88、89のもう一方のコネクタを電装モジュール80のコネクタ85、86に接続する。続いてチューブ90の一方をバルブモジュール1のエアコネクタ79に差し込んで接続し、チューブ90のもう一方を電装モジュール80のエアコネクタ87に差し込んで接続する。以上の手順により、半導体製造装置内への設置が非常に容易に行なうことができ、配線とエア配管の接続もコネクタを接続するのみとなり容易にかつ短時間で行なうことができる。また本発明の構成であれば、流体制御装置の一部が破損した場合でも交換作業が容易である。さらに、複数の流体制御装置を設置する場合、コントロールボックス内に各電装モジュールをまとめて設置することにより、本発明の流体制御装置の一括管理も可能となる。
First, the valve module 1 is disposed at a predetermined position of a pipe line in the semiconductor manufacturing apparatus, the
以下、図4、図5に基づいて本発明の第二の実施形態である流体制御装置について説明する。 Hereinafter, the fluid control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
92はバルブモジュール93のケーシング94内に設置された流量計センサ部である。流量計センサ部92は、入口流路95と、入口流路95内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体96と、出口流路97とを備える直線流路98を有し、直線流路98の渦発生体96の下流側の側壁に、超音波振動子99、100が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置されている。超音波振動子99、100はフッ素樹脂で覆われており、該振動子99、100から伸びた配線はコネクタボックス101内のコネクタ102、103に繋がっている。第一の実施形態と同様に、コネクタボックス101は、自身の吸気孔からの圧縮された不活性ガスや空気が供給され、排気孔から排気されるように形成されている。流量計センサ部92の超音波振動子99、100以外はPTFE製である。
104は電装モジュール106のケーシング107内に配置された流量計アンプ部である。流量計アンプ部104は、カルマン渦の発生周期(周波数)から流路を流れる流体の流速を求め、流体の流量を演算する演算部が設けられている。演算部は、送信側の超音波振動子99に一定周期の超音波振動を出力する発信回路と、受信側の超音波振動子100からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の位相を比較する比較回路と、比較回路から出力されたカルマン渦検出信号を積算して流量を演算する演算回路とを有する。また、ケーシング107には、流量計アンプ部104から伸びた配線に繋がったコネクタ108、109が、接続部分がケーシング107の外表面から突出するように固着されている。
バルブモジュール93と電装モジュール106は、ケーブル110、111のコネクタを各モジュール93、106の各々のコネクタ102、103、108、109にそれぞれ脱着可能に接続させることで、2つに分かれて構成される。第二の実施形態のその他の構成は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
次に、本発明の第二の実施形態である流体制御装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
バルブモジュール93に流入した流体は、まず流量計センサ部92に流入する。流量計センサ部92に流入した流体は、直線流路98で流量が計測される。直線流路98内を流れる流体に対して超音波振動子99から超音波振動子100に向かって超音波振動を伝搬させる。渦発生体96の下流に発生するカルマン渦は、流体の流速に比例した周期で発生し、渦巻き方向が異なるカルマン渦が交互に発生するため、超音波振動はカルマン渦の渦巻き方向によってカルマン渦を通過する際に進行方向に加速、または減速される。そのため、超音波振動子100で受信される超音波振動は、カルマン渦によって周波数(周期)が変動する。超音波振動子99、100で送受信された超音波振動は、電気信号に変換され、流量計アンプ部104の演算部へ出力される。流量計アンプ部104の演算部では、送信側の超音波振動子99から出力された超音波振動と受信側の超音波振動子100から出力された超音波振動との位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて直線流路98を流れる流体の流量が演算される。流量計アンプ部104で演算された流量は電気信号に変換されて制御部105に出力される。第二の実施形態の他の部分の作動は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The fluid that has flowed into the
また、第二の実施形態に使用した流体が腐食性流体の場合のバルブモジュール内に腐食性ガスが透過した時の作用と、第二の実施形態の流体制御装置を半導体製造装置内に設置する手順については、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。この流量計センサ部92および流量計アンプ部104からなる超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、大流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
Further, when the fluid used in the second embodiment is a corrosive fluid, the action when the corrosive gas permeates into the valve module and the fluid control device of the second embodiment are installed in the semiconductor manufacturing apparatus. Since the procedure is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. The ultrasonic vortex flow meter comprising the flow
1 バルブモジュール
2 ケーシング
3 流体流入口
4 流量計センサ部
5 定流量弁
6 流体流出口
7 入口流路
8 第一立上り流路
9 直線流路
10 第二立上り流路
11 出口流路
12 超音波振動子
13 超音波振動子
14 本体部
15 本体A
16 本体B
17 本体C
18 本体D
19 本体E
20 チャンバ
21 第一加圧室
22 第二弁室
23 第一弁室
24 第二加圧室
25 下部第二弁室
26 上部第二弁室
27 下部第一弁室
28 上部第一弁室
29 弁部材
30 第一ダイヤフラム部
31 第二ダイヤフラム部
32 第三ダイヤフラム部
33 第四ダイヤフラム部
38 入口流路
43 弁座
45 出口流路
55 連通孔
58 弁体
61 流体制御部
74 コネクタボックス
75 吸気孔
76 排気孔
77 コネクタ
78 コネクタ
79 エアコネクタ
80 電装モジュール
81 ケーシング
82 流量計アンプ部
83 制御部
84 電空変換器
85 コネクタ
86 コネクタ
87 エアコネクタ
88 ケーブル
89 ケーブル
90 チューブ
91 排出口
92 流量計センサ部
93 バルブモジュール
94 ケーシング
95 入口流路
96 渦発生体
97 出口流路
98 直線流路
99 超音波振動子
100 超音波振動子
101 コネクタボックス
102 コネクタ
103 コネクタ
104 流量計アンプ部
105 制御部
106 電装モジュール
107 ケーシング
108 コネクタ
109 コネクタ
110 ケーブル
111 ケーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
16 Body B
17 Body C
18 Body D
19 Body E
20
Claims (8)
ことを特徴とする流体制御装置。 An ultrasonic transducer (12) that transmits ultrasonic waves into the fluid, and an ultrasonic transducer (13) that receives the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer (12) and outputs a signal to the flow meter amplifier unit (82) And a constant flow valve (5) for controlling the flow rate of the fluid by operating pressure, and at least the flow meter sensor unit (4) and the constant flow valve (5) Connected and installed in one casing (2) having a fluid inlet (3) and a fluid outlet (6),
A fluid control device.
流量計センサ部(4)の信号によって流量を演算する流量計アンプ部(82)と、定流量弁(5)の操作圧を調整する電空変換器(84)と、流量計アンプ部(82)で演算された流量値に基づいて操作圧を調整しフィードバック制御するための制御部(83)とが1つのケーシング(81)内に設置してなる電装モジュール(80)とを備え、
前記バルブモジュール(1)と前記電装モジュール(80)とが別体で構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の流体制御装置。 A valve module (1) in which the flow meter sensor unit (4) and a constant flow valve (5) are arranged in one casing (2);
A flow meter amplifier unit (82) for calculating a flow rate based on a signal from the flow meter sensor unit (4), an electropneumatic converter (84) for adjusting the operation pressure of the constant flow valve (5), and a flow meter amplifier unit (82 And a control unit (83) for adjusting the operation pressure based on the flow rate value calculated in (1) and performing feedback control, and an electrical module (80) installed in one casing (81),
The valve module (1) and the electrical module (80) are configured separately.
The fluid control apparatus according to claim 1.
弁部材(29)及び各ダイヤフラム部(30、31、32)は、各ダイヤフラム部(30、31、32)の外周部が本体部(14)に固定されることによりチャンバ(20)内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部(30、31、32)によってチャンバ(20)を第一加圧室(21)、第二弁室(22)、第一弁室(23)、及び第二加圧室(24)に区分し、
第一加圧室(21)は第二ダイヤフラム部(31)に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、
第一弁室(23)は入口流路(38)と連通しており、
第二弁室(22)は、弁部材(29)の弁体(58)に対応する弁座(43)を有し、また弁座(43)に対して第一ダイヤフラム部(30)側に位置し第一ダイヤフラム部(30)に設けられた連通孔(55)にて第一弁室(23)と連通している下部第二弁室(25)と、第二ダイヤフラム部(31)側に位置し出口流路(45)と連通して設けられた上部第二弁室(26)とに分かれて形成され、弁部材(29)の上下動により弁体(58)と弁座(43)との間の開口面積が変化して下部第二弁室(25)の流体圧力が制御される流体制御部(61)を有し、
第二加圧室(24)は、第三ダイヤフラム部(32)に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の流体制御装置。 The constant flow valve (5) is formed of a fluid inlet channel (38), an outlet channel (45), and a chamber (20) in which the inlet channel (38) and the outlet channel (45) communicate with each other. A main body (14), a valve member (29) having a valve body (58) and a first diaphragm portion (30), and a lower portion and an upper portion of the valve member (29) from the first diaphragm portion (30). The second diaphragm portion (31) and the third diaphragm portion (32) having a small effective pressure receiving area,
The valve member (29) and each diaphragm part (30, 31, 32) are mounted in the chamber (20) by fixing the outer peripheral part of each diaphragm part (30, 31, 32) to the main body part (14). And each diaphragm portion (30, 31, 32) causes the chamber (20) to be a first pressurizing chamber (21), a second valve chamber (22), a first valve chamber (23), and a second pressurizing chamber. (24)
The first pressurizing chamber (21) has means for constantly applying a constant force inward to the second diaphragm portion (31),
The first valve chamber (23) communicates with the inlet channel (38),
The second valve chamber (22) has a valve seat (43) corresponding to the valve body (58) of the valve member (29), and is closer to the first diaphragm portion (30) than the valve seat (43). A lower second valve chamber (25) that is located and communicates with the first valve chamber (23) through a communication hole (55) provided in the first diaphragm portion (30), and the second diaphragm portion (31) side And the upper second valve chamber (26) provided in communication with the outlet channel (45). The valve body (58) and the valve seat (43) are moved by the vertical movement of the valve member (29). And a fluid control unit (61) in which the fluid pressure in the lower second valve chamber (25) is controlled by changing the opening area between
The second pressurizing chamber (24) has means for constantly applying a constant force inward to the third diaphragm portion (32).
The fluid control apparatus according to claim 1, wherein the fluid control apparatus is configured as described above.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 Cables (88, 89) connecting the flow meter sensor unit (4) of the valve module (1) and the flow meter amplifier unit (82) of the electrical module (80) are connectors (77, 78, 85, 86). The flow meter sensor unit (4) and / or the flow meter amplifier unit (82) are detachably provided via the
The fluid control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluid control device is characterized in that:
該排出孔(73)が前記バルブモジュール(1)のケーシング(2)に設けられたコネクタボックス(74)の吸気孔(75)に連通され、コネクタボックス(74)にケーシング(2)の外部と連通する排気孔(76)が設けられている、
ことを特徴とする請求項4に記載の流体制御装置。 An air supply hole (50) for supplying pressurized gas into the first pressurizing chamber (21) and the first pressurizing chamber on the side surface or the upper surface of the main body (14) of the constant flow valve (5). (21) A discharge hole (73) for discharging gas from the inside is provided,
The discharge hole (73) communicates with an intake hole (75) of a connector box (74) provided in the casing (2) of the valve module (1), and the connector box (74) is connected to the outside of the casing (2). An exhaust hole (76) that communicates is provided,
The fluid control apparatus according to claim 4.
前記流量計アンプ部(82)は、超音波振動子(12、13)がケーブル(88、89)を介して接続される流量計アンプ部(82)であり、
前記流量計センサ部(4)と前記流量計アンプ部(82)とが、超音波振動子(12、13)の送受信を交互に切り替えて超音波振動子(12、13)間の超音波伝搬時間差を測定することにより直線流路(9)を流れる流体の流量を演算する超音波流量計を構成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 The flowmeter sensor unit (4) includes an inlet channel (7) communicating with the fluid inlet (3), a first rising channel (8) suspended from the inlet channel (7), and a first A straight channel (9) provided in communication with the rising channel (8) and substantially parallel to the axis of the inlet channel (7), and a second rising channel (10) suspended from the straight channel (9). ), And an outlet channel (11) that communicates with the second rising channel (10) and communicates with the inlet channel (38) of the constant flow valve (5) provided substantially parallel to the axis of the inlet channel (7). Are arranged continuously, and the ultrasonic transducers (12, 13) are opposed to each other at a position intersecting with the axis of the straight flow path (9) on the side walls of the first and second rising flow paths (8, 10). The flow meter sensor unit (4) arranged
The flow meter amplifier unit (82) is a flow meter amplifier unit (82) to which ultrasonic transducers (12, 13) are connected via cables (88, 89),
The flow meter sensor unit (4) and the flow meter amplifier unit (82) alternately switch transmission / reception of the ultrasonic transducers (12, 13) to transmit ultrasonic waves between the ultrasonic transducers (12, 13). Constituting an ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate of the fluid flowing through the straight flow path (9) by measuring the time difference;
The fluid control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluid control device is configured as described above.
前記流量計アンプ部(104)は、超音波振動子(99、100)がケーブル(110、111)を介して接続される流量計アンプ部(104)であり、
前記流量計センサ部(92)と前記流量計アンプ部(104)とが、渦発生体(96)の下流に発生するカルマン渦の発生周波数を超音波振動子(99)が送信した信号と超音波振動子(100)が受信した信号との位相差によって流量を演算する超音波式渦流量計を構成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 The flowmeter sensor unit (92) includes an inlet channel (95) communicating with the fluid inlet (3) and a vortex generator (96) that generates Karman vortices suspended in the inlet channel (95). And a straight flow path (98) having an outlet flow path (97) are continuously provided, and an ultrasonic transducer (on the downstream side wall of the vortex generator (96) of the straight flow path (98) is provided. 99, 100) is a flow meter sensor unit (92) arranged opposite to each other at a position orthogonal to the flow path axis direction,
The flow meter amplifier unit (104) is a flow meter amplifier unit (104) to which an ultrasonic transducer (99, 100) is connected via a cable (110, 111).
The flowmeter sensor unit (92) and the flowmeter amplifier unit (104) transmit the generated frequency of Karman vortex generated downstream of the vortex generator (96) and the supersonic signal (99) transmitted to the Constituting an ultrasonic vortex flowmeter for calculating the flow rate according to the phase difference with the signal received by the acoustic transducer (100);
The fluid control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluid control device is configured as described above.
ことを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 The casing (81) of the electrical module (80) has a discharge port (91) provided for discharging the gas filled in the casing (81).
The fluid control device according to any one of claims 2 to 7, wherein the fluid control device is characterized in that:
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004252870A JP2006072515A (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Fluid controller |
PCT/JP2005/016168 WO2006025550A1 (en) | 2004-08-31 | 2005-08-29 | Fluid control device |
KR1020077004685A KR101124447B1 (en) | 2004-08-31 | 2005-08-29 | Fluid control device |
US11/661,388 US20080029174A1 (en) | 2004-08-31 | 2005-08-29 | Fluid Control Device |
TW094129656A TW200611095A (en) | 2004-08-31 | 2005-08-30 | A fluid control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004252870A JP2006072515A (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Fluid controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006072515A true JP2006072515A (en) | 2006-03-16 |
JP2006072515A5 JP2006072515A5 (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=36153110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004252870A Pending JP2006072515A (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Fluid controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006072515A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008121784A (en) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Ckd Corp | Fluid control valve |
US11536385B2 (en) | 2018-07-09 | 2022-12-27 | Fujikin Incorporated | Fluid control device |
-
2004
- 2004-08-31 JP JP2004252870A patent/JP2006072515A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008121784A (en) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Ckd Corp | Fluid control valve |
US11536385B2 (en) | 2018-07-09 | 2022-12-27 | Fujikin Incorporated | Fluid control device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101114598B1 (en) | Fluid controller | |
KR101124447B1 (en) | Fluid control device | |
JP5041847B2 (en) | Fluid control device | |
WO2007023970A1 (en) | Fluid control apparatus | |
WO2007023972A1 (en) | Fluid control apparatus | |
KR20070090079A (en) | Fluid mixing apparatus | |
KR101311485B1 (en) | Fluid mixing apparatus | |
KR20070090078A (en) | Fluid mixing apparatus | |
JP2007058343A (en) | Fluid control device | |
JP4854331B2 (en) | Fluid mixing device | |
JP2007058336A (en) | Fluid control device | |
JP2006072515A (en) | Fluid controller | |
JP2006072460A (en) | Fluid controller | |
JP6037845B2 (en) | Fluid control device | |
JP2007057270A (en) | Fluid monitoring apparatus | |
JP2006134100A (en) | Fluid control apparatus | |
JP4549136B2 (en) | Fluid control device | |
JP4854330B2 (en) | Fluid mixing device | |
JP4854348B2 (en) | Fluid mixing device | |
JP2007058348A (en) | Fluid control device | |
JP4854329B2 (en) | Fluid mixing device | |
JP4854349B2 (en) | Fluid mixing device | |
JP4854350B2 (en) | Fluid mixing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070807 |
|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070807 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20090903 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20091006 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20100216 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |