JP2007058339A - Fluid control device - Google Patents

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Shunichiro Hagiwara
俊一郎 萩原
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Asahi Yukizai Corp
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Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manual or open loop control type fluid control device that facilitates installation, piping and wiring in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, enables constant stable fluid control and facilitates fluid cutoff by a simple structure without feedback control, and ensures flow control even when a pulsating fluid flows. <P>SOLUTION: The fluid control device of a manual or open loop control type comprises a fluid control valve for controlling the pressure of a fluid in response to a pressure operation of a control fluid, and a switch valve for opening or stopping the flow of the fluid. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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、フィードバック制御を用いずに簡単な構成で流体を一定に安定して制御できると共に流体の遮断が容易であり、脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができる手動式または開ループ制御式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 specifically, it is mainly easy to install in semiconductor manufacturing equipment, piping and wiring connections, and can control fluid stably and stably with a simple configuration without using feedback control, and it is easy to shut off fluid. Further, the present invention relates to a manual or open loop control type fluid control device capable of controlling the flow rate without any problem even when a pulsating fluid flows.

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7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201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202と、流量調整弁202に供給される操作圧を調整するための操作圧調整弁203と、流量調整弁202から出力される純水流量を計測するための流量計測器204と、流量計測器204を通った純水の流れを許容又は遮断するための開閉弁205とを備え、操作圧調整弁203により調整される操作圧と、流量調整弁202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202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201であって、流量計測器204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203から流量調整弁202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202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202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 rate control device 201 that performs flow rate control when the pure water temperature is variable as shown in FIG. 7 (see, for example, Patent Document 1). The configuration includes a flow rate adjusting valve 202 that is adjusted in opening degree under the action of an operating pressure to adjust the pure water flow rate, and an operating pressure adjusting valve 203 for adjusting the operating pressure supplied to the flow rate adjusting valve 202. A flow rate measuring device 204 for measuring the flow rate of pure water output from the flow rate adjusting valve 202, and an on-off valve 205 for allowing or blocking the flow of pure water that has passed through the flow rate measuring device 204. A control device that controls the pure water flow rate output from the flow rate adjustment valve 202 to be constant by balancing the operation pressure adjusted by the pressure adjustment valve 203 and the output pressure of pure water in the flow rate adjustment valve 202. 201 for feedback control of the operating pressure supplied from the operating pressure adjusting valve 203 to the flow adjusting valve 202 based on the measured value so that the measured value by the flow measuring device 204 is constant. It was characterized in that a control circuit. The effect is that even if the output pressure at the flow rate adjustment valve 202 changes with the temperature change of the pure water, the operation pressure is adjusted in real time in accordance with the change, so that the output pressure is output from the flow rate adjustment valve 202. Since the pure water flow rate is adjusted, the pure water flow rate can be maintained at a constant value with high accuracy.

また、手動式または開ループ制御式流体制御装置として、図8に示されるような作動のための設定圧力を切り替えることができる、消火作業の際に有効な減圧弁301があった(例えば、特許文献2参照)。その構成は、減圧弁本体に、各々異なる作動圧力に設定した複数個のパイロット弁を埋設し、これらパイロット弁の流入側を減圧弁本体の一次側圧力を受け入れ主弁の開閉を制御する主弁用シリンダ室に導通させると共に、流出側を減圧弁本体の二次側流路に導通させ、所望の作動圧力に設定されているパイロット弁のみを選択的に作動可能とする手段を備えたものであった。その効果は、減圧の設定圧力を迅速確実に切り替えることが可能な減圧弁を得ることができるものであった。   Further, as a manual or open-loop control type fluid control device, there is a pressure reducing valve 301 that can switch a set pressure for operation as shown in FIG. Reference 2). The main valve that embeds a plurality of pilot valves set at different operating pressures in the pressure reducing valve body, and that controls the opening and closing of the main valve by receiving the primary side pressure of the pressure reducing valve body on the inflow side of these pilot valves. And a means for allowing only the pilot valve set at a desired operating pressure to be selectively operated by allowing the outlet side to be connected to the secondary flow path of the pressure reducing valve body. there were. The effect is that it is possible to obtain a pressure reducing valve capable of quickly and surely switching the set pressure of the reduced pressure.

特開平11−161342号公報JP-A-11-161342 特開平10−39935号公報JP 10-39935 A

しかしながら、前記従来の純水流量の制御装置201は、フィードバック制御方式を採用しているため制御部を設ける必要があり、そのための設置や配線が煩雑である。該制御部は腐食に弱い部品が集まっているため、耐腐食用の対応を行なっておかないと、腐食性流体を流したときに、透過した腐食性ガスが制御部内の部品を腐食して、正確な制御が行なわれなくなる恐れがあるという問題があった。   However, since the conventional pure water flow rate control device 201 employs a feedback control method, it is necessary to provide a control unit, and installation and wiring for that purpose are complicated. Since the control unit is assembled with parts that are vulnerable to corrosion, unless corrosive resistance is taken, the permeated corrosive gas will corrode the components in the control unit when flowing corrosive fluid. There is a problem that accurate control may not be performed.

また、前記従来の減圧弁301は、手動制御(自力制御)ではあるが、部品点数が多く弁の組み立てに時間がかかる。弁自体がコンパクトではないので流体制御装置が大きくなる。流体制御したときに流体のモニタを行なうことができない。そのため流体の状態が良好かどうかの確認ができないという問題があった。   The conventional pressure reducing valve 301 is manually controlled (self-control), but has many parts and takes time to assemble the valve. Since the valve itself is not compact, the fluid control device becomes large. The fluid cannot be monitored when the fluid is controlled. For this reason, there has been a problem that it cannot be confirmed whether the fluid state is good or not.

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、フィードバック制御を用いずに簡単な構成で流体を一定に安定して制御できると共に流体の遮断が容易であり、脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができる手動式または開ループ制御式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, and has a simple configuration without using feedback control. The object of the present invention is to provide a manual or open-loop control type fluid control device that can control the flow rate stably and easily, and can easily shut off the fluid, and can control the flow rate without any problem even if a pulsating fluid flows. .

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6に基づいて説明する。
本発明の手動式または開ループ制御式流体制御装置1は、制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する流体制御弁4と、前記流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁とを具備することを第一の特徴とする。
なお、制御用流体とは、例えば空気、作動油等を言う。
A configuration of a fluid control device of the present invention for solving the above-described problems will be described with reference to FIGS.
The manual or open loop control type fluid control device 1 of the present invention includes a fluid control valve 4 that controls the pressure of a fluid by a pressure operation of a control fluid, and an on-off valve that opens or shuts off the flow of the fluid. It has the first feature.
The control fluid refers to, for example, air or hydraulic oil.

また、前記流体制御弁および前記開閉弁が、一つのベースブロックに配設されていることを第二の特徴とする。   A second feature is that the fluid control valve and the on-off valve are arranged in one base block.

また、前記流体制御弁が、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙と第二の空隙に連通する入口流路と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙の径よりも大きい径を持つ第一の空隙と第一の空隙に連通する出口流路と第一の空隙と第二の空隙とを連通し第一の空隙の径よりも小さい径を有する連通孔とを有し、第二の空隙の上面が弁座とされた本体と、側面あるいは上面に設けられた給気孔と排出孔とに連通した円筒状の空隙を内部に有し、下端内周面に段差部が設けられたボンネットと、ボンネットの段差部に嵌挿され中央部に貫通孔を有するバネ受けと、下端部にバネ受けの貫通孔より小径の第一接合部を有し上部に鍔部が設けられボンネットの空隙内部に上下動可能に嵌挿されたピストンと、ピストンの鍔部下端面とバネ受けの上端面で挟持支承されているバネと、周縁部が本体とバネ受けとの間で挟持固定され、本体の第一の空隙に蓋する形で第一の弁室を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラムと、上面中央にピストンの第一接合部にバネ受けの貫通孔を貫通して接合固定される第二接合部と、下面中央に本体の連通孔と貫通して設けられた第三接合部とを有する第一弁機構体と、本体の第二の空隙内部に位置し本体の連通孔より大径に設けられた弁体と、弁体上端面に突出して設けられ第一弁機構体の第三接合部と接合固定される第四接合部と、弁体下端面より突出して設けられたロッドと、ロッド下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラムとを有する第二弁機構体と、本体の下方に位置し第二弁機構体の第二ダイヤフラム周縁部を本体との間で挟持固定する突出部を上部中央に有し、突出部の上端部に切欠凹部が設けられると共に切欠凹部に連通する呼吸孔が設けられているベースプレートとを具備し、ピストンの上下動に伴って第二弁機構体の弁体と本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成されていることを第三の特徴とする。
なお、本制御弁の基本的構成は、特開2004−38571に開示されているものである。
In addition, the fluid control valve is provided with a second gap provided in the center of the lower part to be opened to the bottom, an inlet channel communicating with the second gap, and an upper face provided in the upper part with a diameter of the second gap. A communication hole having a diameter smaller than the diameter of the first gap, the first gap having a larger diameter, the outlet channel communicating with the first gap, the first gap, and the second gap. A cylindrical gap communicating with a main body having a valve seat on the upper surface of the second gap and a supply hole and a discharge hole provided on the side surface or the upper face. A bonnet provided with a stepped portion, a spring receiver fitted into the stepped portion of the bonnet and having a through hole in the central portion, and a first joint portion having a diameter smaller than the through hole of the spring receiver at the lower end portion and a flange portion at the upper portion And a piston that is inserted into the gap of the bonnet so as to be movable up and down, a lower end surface of the flange of the piston, and a spring A central portion that forms a first valve chamber in such a manner that the spring held by the upper end surface of the frame and the peripheral edge portion are clamped and fixed between the main body and the spring receiver and cover the first gap of the main body. The first diaphragm is made thick, the second joint is joined and fixed to the first joint of the piston through the through hole of the spring receiver at the center of the upper surface, and the communication hole of the main body is penetrated to the center of the lower surface. A first valve mechanism having a third joint provided, a valve located inside the second gap of the main body and having a diameter larger than the communication hole of the main body, and protruding from the upper end surface of the valve body A fourth joint portion that is joined and fixed to the third joint portion of the first valve mechanism body, a rod that protrudes from the lower end surface of the valve body, and a second portion that extends in the radial direction from the lower end surface of the rod. A second valve mechanism having a diaphragm and a second diaphragm peripheral portion of the second valve mechanism located below the main body A base plate having a protrusion at the center of the upper portion, a notch recess provided at the upper end of the protrusion, and a breathing hole communicating with the notch recess. A third feature is that the opening area of the fluid control unit formed by the valve body of the second valve mechanism and the valve seat of the main body changes with the movement.
The basic configuration of this control valve is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-38571.

また、前記流体制御弁が、流体の入口流路、出口流路及び、入口流路と出口流路が連通するチャンバから形成された本体部と、弁体と第一ダイヤフラム部を有する弁部材と、弁部材の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部より有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部及び第三ダイヤフラム部を有し、弁部材及び各ダイヤフラム部が各ダイヤフラム部の外周部が本体部に固定されることによりチャンバ内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部によってチャンバを第一加圧室、第二弁室、第一弁室、及び第二加圧室に区分し、第一加圧室は第二ダイヤフラム部に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、第一弁室は入口流路と連通しており、第二弁室は、弁部材の弁体に対応する弁座を有し、また弁座に対して第一ダイヤフラム部側に位置し第一ダイヤフラム部に設けられた連通孔にて第一弁室と連通している下部第二弁室と、第二ダイヤフラム部側に位置し出口流路と連通して設けられた上部第二弁室とに分かれて形成され、弁部材の上下動により弁体と弁座との間の開口面積が変化して下部第二弁室の流体圧力が制御される流体制御部を有し、第二加圧室は、第三ダイヤフラム部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第四の特徴とする。
なお、本制御弁の基本的構成は、特開2004−176812に開示されているものである。
The fluid control valve includes a fluid inlet channel, an outlet channel, a main body formed from a chamber in which the inlet channel and the outlet channel communicate with each other, a valve member having a valve body and a first diaphragm portion; The second diaphragm part and the third diaphragm part located at the lower part and the upper part of the valve member and having a smaller effective pressure receiving area than the first diaphragm part, and the outer peripheral part of each diaphragm part is the main body part The chamber is divided into a first pressurizing chamber, a second valve chamber, a first valve chamber, and a second pressurizing chamber by each diaphragm portion. Means for constantly applying a constant inward force to the second diaphragm portion, the first valve chamber is in communication with the inlet channel, and the second valve chamber is a valve corresponding to a valve element of the valve member; Has a seat and a first diaphragm against the valve seat A lower second valve chamber that communicates with the first valve chamber through a communication hole that is located on the side and provided in the first diaphragm portion, and is disposed on the second diaphragm portion side and communicated with the outlet channel. It has a fluid control part that is formed separately from the upper second valve chamber and that controls the fluid pressure in the lower second valve chamber by changing the opening area between the valve element and the valve seat by the vertical movement of the valve member. The second pressurizing chamber has a fourth feature in that it has means for constantly applying a constant inward force to the third diaphragm portion.
The basic configuration of this control valve is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-176812.

本発明において流体制御弁4は、制御用流体の圧力操作により流体の圧力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、図2に示すような流体の圧力制御を行なう本発明の流体制御弁4や、図5に示すような流体の流量制御を行なう本発明の流体制御弁169の構成を有しているものが好ましい。これは安定した流体制御を行なうことができ、脈動した流体が流れたとしても流体制御弁4、169によって圧力または流量を一定圧に安定させることができ、流体制御弁4、169のみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であり流体制御装置1を小さく設けることができるため好適である。   In the present invention, the fluid control valve 4 is not particularly limited as long as the fluid pressure can be controlled by controlling the pressure of the control fluid. However, the fluid control valve 4 of the present invention performs the fluid pressure control as shown in FIG. What has the structure of the fluid control valve 4 or the fluid control valve 169 of the present invention for controlling the flow rate of the fluid as shown in FIG. 5 is preferable. This enables stable fluid control, and even if the pulsating fluid flows, the fluid control valves 4 and 169 can stabilize the pressure or flow rate to a constant pressure, and the fluid control valves 4 and 169 can be used as flow paths only. This is preferable because the fluid control device 1 can be provided in a small size.

また、本発明は図1に示すように、流体制御弁4に開閉弁61を設ける。これは、開閉弁61を設けることにより、開閉弁61を遮断することで流体制御装置1のメンテナンス、修理、部品交換(以下、メンテナンス等と記す)を容易に行なうことができるため好適である。また、流体制御弁4に開閉弁61を備えておけば、流路を遮断してメンテナンス等のために流体制御弁4を分解したときに、流路内に残った流体が分解した部分から漏れ出ることを最小限に抑えることができる、さらに流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁61で流体の緊急遮断を行なうことができるので好適である。   In the present invention, as shown in FIG. 1, the fluid control valve 4 is provided with an on-off valve 61. This is preferable because the on-off valve 61 is provided so that the on-off valve 61 is shut off so that maintenance, repair, and part replacement (hereinafter referred to as maintenance or the like) of the fluid control device 1 can be easily performed. If the fluid control valve 4 is provided with the opening / closing valve 61, when the fluid control valve 4 is disassembled for maintenance or the like by shutting off the flow path, the fluid remaining in the flow path leaks from the decomposed portion. It is preferable that the fluid can be kept to a minimum, and the fluid can be urgently shut off by the on-off valve 61 when any trouble occurs in the flow path.

また、開閉弁61は流体の流れを開放又は遮断する機能を有していれば、その構成は特に限定されるものでなく、手動によるものでも良く、エア駆動、電気駆動、磁気駆動などによるものであっても良い。流体制御弁4にトラブルが発生した際に、開閉弁61で流路を緊急遮断させることができる。   Further, the configuration of the on-off valve 61 is not particularly limited as long as it has a function of opening or shutting off the fluid flow, and may be manually operated, such as by air drive, electric drive, or magnetic drive. It may be. When trouble occurs in the fluid control valve 4, the flow path can be urgently shut off by the on-off valve 61.

また、流体制御弁4、開閉弁61の設置の順番は、どのような順番に設けても良く特に限定されないが、開閉弁61の設置位置は、メンテナンス等を行うためには流体制御弁4より上流側に設置することが望ましい。さらに複数の開閉弁61を流体制御弁4より上流側と下流側の両方に設けた構成にしても良い。このとき、両方の開閉弁61を閉止することで、流体制御弁4の上流側と下流側の流れを止めることで流体の逆流などが防止され、メンテナンス等を行うときに流体の漏れが確実に防止されるために好適である。   Moreover, the order of installation of the fluid control valve 4 and the on-off valve 61 may be provided in any order and is not particularly limited. However, the installation position of the on-off valve 61 is determined by the fluid control valve 4 in order to perform maintenance or the like. It is desirable to install it upstream. Further, a plurality of on-off valves 61 may be provided on both the upstream side and the downstream side of the fluid control valve 4. At this time, by closing both the on-off valves 61, the upstream and downstream flows of the fluid control valve 4 are stopped, so that the backflow of the fluid is prevented, and fluid leakage is ensured when performing maintenance or the like. It is suitable for being prevented.

本発明の流体制御装置は、図1、4に示すように、弁4、61、169が、流路の形成された一つのベースブロック147、147xに配設されていることが好ましい。これは、各構成要素が一つのベースブロック147、147xに配設されることにより、流体制御装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体制御装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体制御装置の組み立てを容易にすることができるため好適である。   In the fluid control apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 4, the valves 4, 61, and 169 are preferably disposed in one base block 147, 147 x in which a flow path is formed. This is because each component is arranged in one base block 147, 147x, the fluid control device can be made compact and the installation space can be reduced, the installation work becomes easy and the work time is shortened. Since the flow path in the fluid control device can be shortened to the minimum necessary, the fluid resistance can be suppressed, and the number of parts can be reduced, so that the assembly of the fluid control device can be facilitated. Therefore, it is preferable.

また、本発明の流体制御装置は、流体の流量を任意の値で一定に制御させる必要のある用途であれば、いずれに使用しても良いが、半導体製造装置内へ配置されることが好適である。半導体製造工程の前工程では、フォトレジスト工程、パターン露光工程、エッチング工程や平坦化工程などが挙げられ、これらの洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する際に本発明の流体制御装置を用いることが好適である。   In addition, the fluid control device of the present invention may be used for any application that requires constant control of the fluid flow rate at an arbitrary value, but is preferably disposed in a semiconductor manufacturing apparatus. It is. The pre-process of the semiconductor manufacturing process includes a photoresist process, a pattern exposure process, an etching process, a flattening process, etc., and the concentration of these cleaning waters is controlled by the flow rate ratio of pure water and chemicals. It is preferable to use a fluid control device.

また、本発明の流体制御弁4、開閉弁61の各部品の材質は、樹脂製であれば塩化ビニル、ポリプロピレン(以下、PPと記す)、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流体に用いることができ、また腐食性ガスが透過しても弁4、61の腐食の心配がなくなるため好適である。   The material of each component of the fluid control valve 4 and the on-off valve 61 of the present invention may be any of vinyl chloride, polypropylene (hereinafter referred to as PP), polyethylene, etc., as long as it is made of resin. Fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE), polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (hereinafter referred to as PFA), etc. If it is made of a fluororesin, it can be used as a corrosive fluid, and even if corrosive gas permeates, there is no risk of corrosion of the valves 4 and 61, which is preferable.

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)フィードバック制御方式ではなく、手動式または開ループ制御方式を採用しているため制御部を設ける必要が無いか、必要があるとしても制御部の構成が、フィードバック制御方式よりも簡単である。手動式制御の場合、該制御部の設置やそのための煩雑配線が不要である。該制御部は腐食に弱い部品が集まっているため、耐腐食用の対応を行なっておかないと、腐食性流体を流したときに、透過した腐食性ガスが制御部内の部品を腐食して、正確な制御が行なわれなくなる恐れがあった。手動式制御の場合にはこのような恐れはなくなる。
(2)流体制御装置が流路の形成された一つのベースブロックに配設されていることにより、流体制御装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体制御装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体制御装置の組み立てを容易にすることができる。
(3)本発明の構成の流体制御弁を用いることにより、安定した流体制御を行なうことができ、脈動した流体が流れたとしても流体制御弁によって圧力または流量を一定圧に安定させることができ、流体制御弁のみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であるため流体制御装置を小さく設けることができる。
(4)流体制御装置に開閉弁を設けることにより、開閉弁を閉状態にすることで流体制御装置のメンテナンス、修理、部品交換を、流体が漏れ出ることなく容易に行なうことができると共に、流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁で流体の緊急遮断を行なうことができる。
(5)2つの型式の制御弁のいずれかを選択することにより、制御対象を流体の圧力と流量のいずれにするのも可能となる。これにより、さまざまな流体制御の要望に対応することができる。
The present invention has the structure as described above, and the following excellent effects can be obtained.
(1) Since a manual or open loop control method is adopted instead of the feedback control method, it is not necessary to provide a control unit, or even if necessary, the configuration of the control unit is simpler than the feedback control method. . In the case of manual control, installation of the control unit and complicated wiring therefor are unnecessary. Since the control unit is assembled with parts that are vulnerable to corrosion, unless corrosive resistance is taken, the permeated corrosive gas will corrode the components in the control unit when flowing corrosive fluid. There was a risk that accurate control would not be performed. In the case of manual control, such a fear disappears.
(2) Since the fluid control device is disposed on one base block in which the flow path is formed, the fluid control device can be made compact and installation space can be reduced, and installation work is facilitated. The working time can be shortened, the flow path in the fluid control device can be shortened to the minimum necessary, the fluid resistance can be suppressed, and the number of parts can be reduced, making assembly of the fluid control device easy. can do.
(3) By using the fluid control valve of the configuration of the present invention, stable fluid control can be performed, and even if pulsating fluid flows, the pressure or flow rate can be stabilized at a constant pressure by the fluid control valve. The flow path can be blocked only by the fluid control valve, and the fluid control device can be provided small because of the compact configuration.
(4) By providing an opening / closing valve in the fluid control device, the fluid control device can be easily maintained, repaired, and replaced by closing the opening / closing valve without causing the fluid to leak. When some trouble occurs in the road, an emergency shutoff of the fluid can be performed with the on-off valve.
(5) By selecting one of the two types of control valves, it is possible to set the control target to either the pressure or flow rate of the fluid. Thereby, various demands for fluid control can be met.

以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施例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例を示す流体制御装置の縦断面図である。図2は図1の流体制御弁の拡大図である。図3は図1の開閉弁の拡大図である。図4は本発明の第二の実施例を示す流体制御装置の縦断面図である。図5は図4の流体制御弁の拡大図である。図6は図5に他の表示を追加した図5と同一の図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the examples. 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 the fluid control valve of FIG. FIG. 3 is an enlarged view of the on-off valve of FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of the fluid control valve of FIG. 6 is the same as FIG. 5 with another display added to FIG.

以下、図1乃至図3に基づいて本発明の第一の実施例である流体制御装置について説明する。   A fluid control apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1に示すように、1は半導体製造のエッチング工程を行う半導体製造装置内に設置された流体制御装置である。流体制御装置1は、流体流入口2、開閉弁61、流体制御弁4、流体流出口5から形成され、その各々の構成は以下の通りである。   As shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fluid control device installed in a semiconductor manufacturing apparatus that performs an etching process of semiconductor manufacturing. The fluid control device 1 includes a fluid inlet 2, an on-off valve 61, a fluid control valve 4, and a fluid outlet 5, each of which has the following configuration.

2はPFA製の流体流入口である。流体流入口2は開閉弁61の入口流路72に連通している。   2 is a fluid inlet made of PFA. The fluid inlet 2 communicates with the inlet flow path 72 of the on-off valve 61.

図2に示すように、4は操作圧に応じて流体圧力を制御する流体制御弁である。流体制御弁4は本体12、ボンネット13、バネ受け14、ピストン15、バネ16、第一弁機構体17、第二弁機構体18、ベースプレート19で形成される。   As shown in FIG. 2, 4 is a fluid control valve that controls the fluid pressure in accordance with the operating pressure. The fluid control valve 4 includes a main body 12, a bonnet 13, a spring receiver 14, a piston 15, a spring 16, a first valve mechanism 17, a second valve mechanism 18, and a base plate 19.

12はPTFE製の本体であり、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙20と、上部に上面開放して設けられた第二の空隙20の径よりも大きい径を持つ第一の空隙21を有し、側面には第二の空隙20と連通している入口流路22と、入口流路22と対向する面に第一の空隙21と連通している出口流路23と、さらに、第一の空隙21と第二の空隙20とを連通し第一の空隙21の径よりも小さい径を有する連通孔24とが設けられている。第二の空隙20の上面部は弁座25とされている。また、出口流路23は後記流体流出口5に連通している。   12 is a PTFE main body having a diameter larger than the diameter of the second gap 20 provided at the bottom center and opened to the bottom, and the second gap 20 provided open at the top at the top. The inlet channel 22 has one gap 21 and communicates with the second gap 20 on the side surface, and the outlet channel 23 communicates with the first gap 21 on the surface facing the inlet channel 22. In addition, a communication hole 24 that communicates the first gap 21 and the second gap 20 and has a diameter smaller than the diameter of the first gap 21 is provided. The upper surface portion of the second gap 20 is a valve seat 25. The outlet channel 23 communicates with the fluid outlet 5 described later.

13はPVDF製のボンネットであり、内部に円筒状の空隙26と下端内周面に空隙26より拡径された段差部27が設けられ、側面には空隙26内部に圧縮空気を供給するために空隙26と外部とを連通する給気孔28および給気孔28より導入された圧縮空気を微量に排出するための微孔の排出孔29が設けられている。なお、排出孔29は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。   13 is a PVDF bonnet, in which a cylindrical gap 26 is provided, and a stepped portion 27 having a diameter larger than that of the gap 26 is provided on the inner peripheral surface of the lower end, so that compressed air is supplied to the inside of the gap 26 on the side surface. An air supply hole 28 that communicates between the air gap 26 and the outside, and a microhole discharge hole 29 for discharging a small amount of compressed air introduced from the air supply hole 28 are provided. The discharge hole 29 may not be provided if it is not necessary for supplying compressed air.

14はPVDF製で平面円形状のバネ受けであり、中央部に貫通孔30を有し、略上半分がボンネット13の段差部27に嵌挿されている。バネ受け14の側面部には環状溝31が設けられ、O−リング32を装着することによりボンネット13から外部への圧縮空気の流出を防いでいる。   14 is a flat circular spring receiver made of PVDF, which has a through hole 30 in the central portion thereof, and whose upper half is inserted into the stepped portion 27 of the bonnet 13. An annular groove 31 is provided in the side surface of the spring receiver 14, and an O-ring 32 is attached to prevent the compressed air from flowing out from the bonnet 13 to the outside.

15はPVDF製のピストンであり、上部に円盤状の鍔部33と、鍔部33の中央下部より円柱状に突出して設けられたピストン軸34と、ピストン軸34の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部35を有する。ピストン軸34はバネ受け14の貫通孔30より小径に設けられており、第一接合部35は後記第一弁機構体17の第二接合部40と螺合により接合されている。   Reference numeral 15 denotes a PVDF piston, which has a disc-shaped flange 33 at the top, a piston shaft 34 that protrudes in a cylindrical shape from the center lower portion of the flange 33, and a female screw provided at the lower end of the piston shaft 34 It has the 1st junction part 35 which consists of a part. The piston shaft 34 is provided with a smaller diameter than the through hole 30 of the spring receiver 14, and the first joint portion 35 is joined to the second joint portion 40 of the first valve mechanism 17 described later by screwing.

16はSUS製のバネであり、ピストン15の鍔部33下端面とバネ受け14の上端面とで挟持されている。ピストン15の上下動にともなってバネ16も伸縮するが、そのときの荷重の変化が少ないよう、自由長の長いものが好適に使用される。   A SUS spring 16 is sandwiched between the lower end surface of the flange portion 33 of the piston 15 and the upper end surface of the spring receiver 14. As the piston 15 moves up and down, the spring 16 expands and contracts, but a long free length is preferably used so that the change in load at that time is small.

17はPTFE製の第一弁機構体であり、外周縁部より上方に突出して設けられた筒状部36を有した膜部37と肉厚部を中央部に有する第一ダイヤフラム38と、第一ダイヤフラム38の中央上面より突出して設けられた軸部39の上端部に設けられた小径の雄ネジからなる第二接合部40、および同中央下面より突出して設けられ下端部に形成された雌ネジ部からなる後記第二弁機構体18の第四接合部45と螺合される第三接合部41を有する。第一ダイヤフラム38の筒状部36は、本体12とバネ受け14との間で挟持固定されることで、第一ダイヤフラム38下面より形成される第一の弁室42が密封して形成されている。また、第一ダイヤフラム38上面、ボンネット13の空隙26はO−リング32を介して密封されており、ボンネット13の給気孔28より供給される圧縮空気が充満している気室を形成している。   Reference numeral 17 denotes a PTFE first valve mechanism, which includes a membrane portion 37 having a cylindrical portion 36 provided so as to protrude upward from the outer peripheral edge portion, a first diaphragm 38 having a thick portion at the center portion, A second joint 40 made of a small-diameter male screw provided at the upper end of the shaft 39 provided protruding from the central upper surface of one diaphragm 38, and a female formed at the lower end protruding from the central lower surface. It has the 3rd junction part 41 screwed together with the 4th junction part 45 of the postscript 2nd valve mechanism body 18 which consists of a thread part. The tubular portion 36 of the first diaphragm 38 is sandwiched and fixed between the main body 12 and the spring receiver 14 so that the first valve chamber 42 formed from the lower surface of the first diaphragm 38 is hermetically sealed. Yes. The upper surface of the first diaphragm 38 and the gap 26 of the bonnet 13 are sealed through an O-ring 32 to form an air chamber filled with compressed air supplied from the air supply hole 28 of the bonnet 13. .

18はPTFE製の第二弁機構体であり、本体12の第二の空隙20内部に配設され連通孔24より大径に設けられた弁体43と、弁体43上端面から突出して設けられた軸部44と、その上端に設けられた第三接合部41と螺合により接合固定される雄ネジ部からなる第四接合部45と、弁体43下端面より突出して設けられたロッド46と、ロッド46下端面より径方向に延出して設けられ周縁部より下方に突出して設けられた筒状突部47を有する第二ダイヤフラム48とから構成されている。第二ダイヤフラム48の筒状突部47は後記ベースプレート19の突出部50と本体12との間で挟持されることにより、本体12の第二の空隙20と第二ダイヤフラム48とで形成される第二の弁室49を密閉している。   Reference numeral 18 denotes a PTFE second valve mechanism body, which is provided inside the second gap 20 of the main body 12 and provided with a diameter larger than the communication hole 24, and provided protruding from the upper end surface of the valve body 43. A shaft 44, a fourth joint 45 formed by a male threaded portion fixed by screwing with a third joint 41 provided at the upper end thereof, and a rod provided protruding from the lower end surface of the valve body 43 46 and a second diaphragm 48 having a cylindrical protrusion 47 that extends in the radial direction from the lower end surface of the rod 46 and protrudes downward from the peripheral edge. The cylindrical protrusion 47 of the second diaphragm 48 is sandwiched between a protrusion 50 of the base plate 19 and the main body 12, which will be described later, thereby forming a second gap 20 of the main body 12 and the second diaphragm 48. The second valve chamber 49 is sealed.

19はPVDF製のベースプレートであり、上部中央に第二弁機構体18の第二ダイヤフラム48の筒状突部47を本体12との間で挟持固定する突出部50を有し、突出部50の上端部に切欠凹部51が設けられると共に、側面に切欠凹部51に連通する呼吸孔52が設けられており、ボンネット13との間で本体12を通しボルト、ナット(図示せず)にて挟持固定している。なお、本実施例ではバネ16がボンネット13の空隙26内に設けてピストン15、第一弁機構体17、第二弁機構体18を上方へ付勢するような構成であるが、バネ16をベースプレート19の切欠凹部51に設けてピストン15、第一弁機構体17、第二弁機構体18を上方へ付勢するような構成にしても良い。
5はPFA製の流体流出口である。
Reference numeral 19 denotes a PVDF base plate having a protrusion 50 for holding and fixing the cylindrical protrusion 47 of the second diaphragm 48 of the second valve mechanism 18 between the main body 12 at the upper center. A notch recess 51 is provided at the upper end portion, and a breathing hole 52 communicating with the notch recess 51 is provided on the side surface. The main body 12 is passed between the bonnet 13 and fixed with bolts and nuts (not shown). is doing. In this embodiment, the spring 16 is provided in the gap 26 of the bonnet 13 to urge the piston 15, the first valve mechanism 17 and the second valve mechanism 18 upward. A configuration may be adopted in which the piston 15, the first valve mechanism 17, and the second valve mechanism 18 are urged upward by being provided in the notch recess 51 of the base plate 19.
Reference numeral 5 denotes a PFA fluid outlet.

図3に示すように、61は開閉弁である。開閉弁61は本体66、駆動部67、ピストン68、ダイヤフラム押さえ69、弁体70で形成される。   As shown in FIG. 3, 61 is an on-off valve. The on-off valve 61 is formed by a main body 66, a drive unit 67, a piston 68, a diaphragm holder 69, and a valve body 70.

66はPTFE製の本体であり、軸線方向上端の中央に弁室71と、弁室71と連通した入口流路72と出口流路73とを有しており、入口流路72は流体流入口60に連通し、出口流路73は流量計測器62に連通している。また、本体66の上面における弁室71の外側には環状溝74が設けられている。   A PTFE main body 66 has a valve chamber 71 at the center of the upper end in the axial direction, and an inlet channel 72 and an outlet channel 73 communicating with the valve chamber 71. The inlet channel 72 is a fluid inlet. The outlet channel 73 communicates with the flow rate measuring device 62. An annular groove 74 is provided outside the valve chamber 71 on the upper surface of the main body 66.

67はPVDF製の駆動部であり、内部に円筒状のシリンダ部75が設けられ、前記本体66の上部にボルト・ナット(図示せず)で固定されている。駆動部67の側面にはシリンダ部75の上側及び下側にそれぞれ連通された一対の作動流体供給口76、77が設けられている。   A driving unit 67 made of PVDF is provided with a cylindrical cylinder portion 75 therein, and is fixed to the upper portion of the main body 66 with bolts and nuts (not shown). A pair of working fluid supply ports 76 and 77 communicated with the upper side and the lower side of the cylinder part 75 are provided on the side surface of the drive part 67.

68はPVDF製のピストンであり、駆動部67のシリンダ部75内に密封状態且つ軸線方向に上下動自在に嵌挿されており、底面中央にロッド部78が垂下して設けられている。   Reference numeral 68 denotes a PVDF piston, which is fitted in the cylinder portion 75 of the drive portion 67 so as to be sealed and movable up and down in the axial direction, and a rod portion 78 is suspended from the center of the bottom surface.

69はPVDF製のダイヤフラム押さえであり、中央部にピストン68のロッド部78が貫通する貫通孔79を有しており、本体66と駆動部67の間に挟持されている。   Reference numeral 69 denotes a PVDF diaphragm presser, which has a through hole 79 through which the rod portion 78 of the piston 68 passes in the center, and is sandwiched between the main body 66 and the drive portion 67.

70は、弁室71に収容されているPTFE製の弁体であり、ダイヤフラム押さえ69の貫通孔79を貫通し且つダイヤフラム押さえ69の下面から突出した前記ピストン68のロッド部78の先端に螺着されており、ピストン68の上下動に合わせて軸線方向に上下するようになっている。弁体70は外周にダイヤフラム80を有しており、ダイヤフラム80の外周縁は本体66の環状溝74内に嵌挿されており、ダイヤフラム押さえ69と本体66との間に挟持されている。   Reference numeral 70 denotes a PTFE valve element accommodated in the valve chamber 71, and is screwed to the tip of the rod portion 78 of the piston 68 that penetrates the through hole 79 of the diaphragm retainer 69 and protrudes from the lower surface of the diaphragm retainer 69. It moves up and down in the axial direction in accordance with the vertical movement of the piston 68. The valve body 70 has a diaphragm 80 on the outer periphery, and the outer peripheral edge of the diaphragm 80 is fitted into the annular groove 74 of the main body 66 and is sandwiched between the diaphragm presser 69 and the main body 66.

次に、本発明の第一の実施例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.

流体制御装置1の流体流入口2に流入した流体は、まず開閉弁61に流入する。開閉弁61が閉状態の場合、流体は開閉弁61で遮断され、開閉弁61から下流には流体が流れなくなる。これにより、流体制御装置1内の流体制御弁4のメンテナンス等を容易に行なうことができる。また、流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁61を閉状態にすることで流体の緊急遮断することができ、例えば腐食性流体が漏れ出ることで半導体製造装置内の部品を腐食させるなどの二次災害を防止することができる。また開閉弁61が開状態の場合、流体は、開閉弁61を通過して流体制御弁4に流入し、操作者または制御部による手動または開ループ制御により、設定流量になるように制御されて流体流出口5から流出される。   The fluid that has flowed into the fluid inlet 2 of the fluid control device 1 first flows into the on-off valve 61. When the on-off valve 61 is in a closed state, the fluid is blocked by the on-off valve 61 and no fluid flows downstream from the on-off valve 61. Thereby, the maintenance of the fluid control valve 4 in the fluid control device 1 can be easily performed. In addition, when any trouble occurs in the flow path, the fluid can be urgently shut off by closing the on-off valve 61. For example, when the corrosive fluid leaks, the components in the semiconductor manufacturing apparatus are corroded. Can prevent secondary disasters. When the on-off valve 61 is in the open state, the fluid passes through the on-off valve 61 and flows into the fluid control valve 4, and is controlled to have a set flow rate by manual or open loop control by an operator or a control unit. The fluid flows out from the fluid outlet 5.

ここで、開閉弁61の作動を説明する。作動流体供給口77から外部より作動流体として圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力でピストン68が押し上げられるためこれと接合されているロッド部78は上方へ引き上げられ、ロッド部78の下端部に接合された弁体70も上方へ引き上げられ弁は開状態となる。   Here, the operation of the on-off valve 61 will be described. When compressed air is injected as a working fluid from the outside through the working fluid supply port 77, the piston 68 is pushed up by the pressure of the compressed air, so that the rod portion 78 joined to the piston 68 is lifted upward, and the lower end of the rod portion 78. The valve body 70 joined to the portion is also lifted upward, and the valve is opened.

一方、作動流体供給口76から圧縮空気が注入されると、ピストン68が押し下げられるのにともなって、ロッド部78とその下端部に接合された弁体70も下方へ押し下げられ、弁は閉状態となる。   On the other hand, when compressed air is injected from the working fluid supply port 76, as the piston 68 is pushed down, the rod portion 78 and the valve body 70 joined to the lower end thereof are also pushed down, and the valve is closed. It becomes.

以上の作動により、流体制御装置1の流体流入口2に流入する流体は、開閉弁61を閉状態にすることにより、流体制御装置1のメンテナンス等を容易に行なうことができ、流体の緊急遮断を行なうことができる。   With the above operation, the fluid flowing into the fluid inlet 2 of the fluid control device 1 can easily perform maintenance or the like of the fluid control device 1 by closing the on-off valve 61, and the fluid can be shut off urgently. Can be performed.

そして、開閉弁61が開状態の場合、流体制御装置1の流体流入口2に流入した流体は、まず開閉弁61を通過して、流体制御弁4に流入する。   When the on-off valve 61 is open, the fluid that has flowed into the fluid inlet 2 of the fluid control device 1 first passes through the on-off valve 61 and then flows into the fluid control valve 4.

ここで、制御用空気供給制御装置(図示せず)から供給される制御用空気の操作圧に対する流体制御弁4の作動について説明する(図2参照)。
制御用空気の操作圧は、制御用空気供給制御装置を手動または開ループ制御することにより制御される。なお、手動制御とは、操作者が、流体の特性を表すパラメータ(例えば、流量、圧力等)を監視しながら、流体が該パラメータ目標値(設定流量あるいは設定圧力等)になるよう、制御用空気供給制御装置等(図示せず)を操作して、制御用空気の操作圧を手動により制御することを言う。また、開ループ制御とは、入力信号(流体の特性を表すパラメータ)と出力信号(該パラメータ目標値に関連付けられた制御用空気の操作圧)との関係を予めマップ化しておき、計測装置(図示せず)からの入力信号に基づき、出力信号を制御用空気供給制御装置へ送信し、制御用空気の操作圧を自動的に制御することを言う。
Here, the operation of the fluid control valve 4 with respect to the operating pressure of the control air supplied from the control air supply control device (not shown) will be described (see FIG. 2).
The operating pressure of the control air is controlled by manually or open-loop controlling the control air supply control device. The manual control is for controlling the fluid so that the fluid becomes the parameter target value (set flow rate or set pressure, etc.) while monitoring the parameters (eg, flow rate, pressure, etc.) representing the characteristics of the fluid. It means that the operation pressure of control air is controlled manually by operating an air supply control device or the like (not shown). In addition, the open loop control means that a relationship between an input signal (a parameter representing a characteristic of a fluid) and an output signal (an operation pressure of control air associated with the parameter target value) is previously mapped, and a measurement device ( An output signal is transmitted to the control air supply control device based on an input signal from a control signal (not shown) to automatically control the operating pressure of the control air.

第二弁機構体18の弁体43は、ピストン15の鍔部33とバネ受け14とに挟持されているバネ16の反発力と、第一弁機構体17の第一ダイヤフラム38下面の流体圧力により上方に付勢する力が働き、第一ダイヤフラム38上面の操作圧の圧力により下方に付勢する力が働いている。さらに厳密には、弁体43下面と第二弁機構体18の第二ダイヤフラム48上面が流体圧力を受けているが、それらの受圧面積はほぼ同等とされているため力はほぼ相殺されている。したがって、第二弁機構体18の弁体43は、前述の3つの力が釣り合う位置にて静止していることとなる。   The valve body 43 of the second valve mechanism 18 includes the repulsive force of the spring 16 sandwiched between the flange portion 33 of the piston 15 and the spring receiver 14, and the fluid pressure on the lower surface of the first diaphragm 38 of the first valve mechanism 17. Due to this, a force for urging upward acts, and a force for urging downward by the pressure of the operation pressure on the upper surface of the first diaphragm 38 is exerted. More precisely, the lower surface of the valve body 43 and the upper surface of the second diaphragm 48 of the second valve mechanism 18 are subjected to fluid pressure, but their pressure receiving areas are substantially equal, so the force is almost offset. . Accordingly, the valve body 43 of the second valve mechanism 18 is stationary at a position where the above-described three forces are balanced.

制御用空気供給制御装置から供給される操作圧力を増加させると第一ダイヤフラム38を押し下げる力が増加することにより、第二弁機構体18の弁体43と弁座25との間で形成される流体制御部53の開口面積が増加するため、第一の弁室42の圧力を増加させることができる。逆に、操作圧力を減少させると流体制御部53の開口面積は減少し圧力も減少する。そのため、操作圧力を調整することで任意の圧力に設定することができる。   When the operating pressure supplied from the control air supply control device is increased, the force that pushes down the first diaphragm 38 increases, so that the valve body 43 of the second valve mechanism 18 and the valve seat 25 are formed. Since the opening area of the fluid control unit 53 increases, the pressure in the first valve chamber 42 can be increased. Conversely, when the operating pressure is decreased, the opening area of the fluid control unit 53 is decreased and the pressure is also decreased. Therefore, an arbitrary pressure can be set by adjusting the operation pressure.

この状態で、上流側の流体圧力が増加した場合、瞬間的に第一の弁室42内の圧力も増加する。すると、第一ダイヤフラム38の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム38の下面が流体から受ける力のほうが大きくなり、第一ダイヤフラム38は上方へと移動する。それにともなって、弁体43の位置も上方へ移動するため、弁座25との間で形成される流体制御部53の開口面積が減少し、第一の弁室42内の圧力を減少させる。最終的に、弁体43の位置が前記3つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。このときバネ16の荷重が大きく変わらなければ、空隙26内部の圧力、つまり、第一ダイヤフラム38上面が受ける力は一定であるため、第一ダイヤフラム38下面が受ける圧力はほぼ一定となる。したがって、第一ダイヤフラム38下面の流体圧力、すなわち、第一の弁室42内の圧力は、上流側の圧力が増加する前とほぼもとの圧力と同じになっている。   In this state, when the upstream fluid pressure increases, the pressure in the first valve chamber 42 increases instantaneously. Then, the force that the lower surface of the first diaphragm 38 receives from the fluid is greater than the force that the upper surface of the first diaphragm 38 receives from the compressed air due to the operating pressure, and the first diaphragm 38 moves upward. Accordingly, the position of the valve body 43 also moves upward, so that the opening area of the fluid control unit 53 formed between the valve seat 25 and the pressure in the first valve chamber 42 is reduced. Eventually, the position of the valve body 43 moves to a position where the three forces are balanced and stops. At this time, if the load of the spring 16 does not change significantly, the pressure inside the air gap 26, that is, the force received by the upper surface of the first diaphragm 38 is constant, so the pressure received by the lower surface of the first diaphragm 38 is substantially constant. Accordingly, the fluid pressure on the lower surface of the first diaphragm 38, that is, the pressure in the first valve chamber 42 is substantially the same as the original pressure before the upstream pressure increases.

上流側の流体圧力が減少した場合、瞬間的に第一の弁室42内の圧力も減少する。すると、第一ダイヤフラム38の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム38の下面が流体から受ける力のほうが小さくなり、第一ダイヤフラム38は下方へと移動する。それにともなって、弁体43の位置も下方へ移動するため、弁座25との間で形成される流体制御部53の開口面積が増加し、第一の弁室42の流体圧力を増加させる。最終的に、弁体43の位置が前記3つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。したがって、上流側圧力が増加した場合と同様に、第一の弁室42内の流体圧力はほぼもとの圧力と同じになっている。   When the upstream fluid pressure decreases, the pressure in the first valve chamber 42 also decreases instantaneously. Then, the force that the lower surface of the first diaphragm 38 receives from the fluid is smaller than the force that the upper surface of the first diaphragm 38 receives from the compressed air due to the operating pressure, and the first diaphragm 38 moves downward. Accordingly, the position of the valve body 43 is also moved downward, so that the opening area of the fluid control unit 53 formed between the valve seat 25 and the fluid pressure in the first valve chamber 42 is increased. Eventually, the position of the valve body 43 moves to a position where the three forces are balanced and stops. Accordingly, the fluid pressure in the first valve chamber 42 is substantially the same as the original pressure, as in the case where the upstream pressure has increased.

以上の作動により、流体制御装置1に流入する流体は、操作者または制御部(図示せず)によって、手動式または開ループ式の制御がされて設定された流体圧力に制御される。一定の流体圧力になることにより流体流量も一定となり、流体は、流量が制御されて流体流出口5から流出する。また、流体制御装置1に流入する流体の上流側圧力が変動しても流体制御弁4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。   With the above operation, the fluid flowing into the fluid control device 1 is controlled to a fluid pressure set by manual or open loop control by an operator or a control unit (not shown). When the fluid pressure becomes constant, the fluid flow rate is also constant, and the fluid flows out of the fluid outlet 5 with the flow rate controlled. In addition, even if the upstream pressure of the fluid flowing into the fluid control device 1 fluctuates, the flow rate is independently maintained constant by the operation of the fluid control valve 4, and instantaneous pressure fluctuations such as pump pulsation occur. Also, the flow rate can be controlled stably.

以下、図4、図5に基づいて本発明の第二の実施例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 second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図4に示すように、59は半導体製造のエッチング工程を行う半導体製造装置内に設置された流体制御装置である。流体制御装置59は、流体流入口60、開閉弁61、流体制御弁169、流体流出口64から形成され、その各々の構成は以下の通りである。   As shown in FIG. 4, 59 is a fluid control device installed in a semiconductor manufacturing apparatus for performing an etching process of semiconductor manufacturing. The fluid control device 59 includes a fluid inlet 60, an on-off valve 61, a fluid control valve 169, and a fluid outlet 64, each of which has the following configuration.

図13に示すように、169は流体制御弁である。流体制御弁169は本体部170、弁部材185、第一ダイヤフラム部186、第二ダイヤフラム部187、第三ダイヤフラム部188、第四ダイヤフラム部189で形成される。   As shown in FIG. 13, reference numeral 169 denotes a fluid control valve. The fluid control valve 169 includes a main body 170, a valve member 185, a first diaphragm 186, a second diaphragm 187, a third diaphragm 188, and a fourth diaphragm 189.

本体部170は、内部に後記第一加圧室177、第二弁室178、第一弁室179及び第二加圧室180に区切られるチャンバ176と、流体が外部からチャンバ176へ流入するための入口流路194及びチャンバ176から流体流出口64へと流出するための出口流路201とを有し、上から本体D174、本体C173、本体B172、本体A171、本体E175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 main body 170 includes a chamber 176 that is divided into a first pressurizing chamber 177, a second valve chamber 178, a first valve chamber 179, and a second pressurizing chamber 180, and a fluid flows into the chamber 176 from the outside. The inlet channel 194 and the outlet channel 201 for flowing out from the chamber 176 to the fluid outlet 64, and are divided into a main body D174, a main body C173, a main body B172, a main body A171, and a main body E175 from above. Are assembled together.

171は本体部170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190が設けられ、段差部190の中央には段差部190より小径で、下部第一弁室183となる開孔部191が、また、開孔部191の下には開孔部191の径より大径の平面円形状の下部段差部192が連続して設けられている。本体A171の上面部、すなわち段差部190の周縁部には環状凹溝193が設けられ、また、側面から本体A171の開孔部191に連通する入口流路194が設けられている。入口流路194は開閉弁61に連通している。   Reference numeral 171 denotes a PTFE main body A located inside the main body 170. A flat circular step 190 is provided in the upper part, and the center of the step 190 has a diameter smaller than that of the step 190 and the lower first valve chamber. An opening 191 to be 183 is provided, and a lower planar step 192 having a planar circular shape having a diameter larger than the diameter of the opening 191 is continuously provided below the opening 191. An annular groove 193 is provided on the upper surface of the main body A171, that is, the peripheral edge of the stepped portion 190, and an inlet channel 194 communicating with the opening 191 of the main body A171 from the side surface is provided. The inlet channel 194 communicates with the on-off valve 61.

172は本体A171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195が設けられ、段差部195の中央には段差部195より小径の上部第二弁室182となる開孔部196が設けられている。また、開孔部196の下には開孔部196の径より小径の開口部197と、本体A171の段差部190と同じ径の平面円形状の下部段差部198が連続して設けられている。開口部197の下端周囲は弁座199となっている。本体B172の下面部すなわち下部段差部198の周縁部には本体A171の環状凹溝193と相対する位置に環状凹溝200が設けられ、また、本体A171の入口流路194と反対側に位置する本体B172の側面から開孔部196に連通する出口流路201が設けられている。出口流路201は流体流出口230に連通している。   Reference numeral 172 denotes a PTFE main body B which is engaged and fixed to the upper surface of the main body A 171. A flat circular stepped portion 195 is provided on the upper portion, and an upper second portion having a smaller diameter than the stepped portion 195 is provided at the center of the stepped portion 195. An opening 196 that becomes the valve chamber 182 is provided. An opening 197 having a diameter smaller than the diameter of the opening 196 and a planar circular lower step 198 having the same diameter as the step 190 of the main body A 171 are continuously provided below the opening 196. . A valve seat 199 is formed around the lower end of the opening 197. An annular groove 200 is provided at a position opposite to the annular groove 193 of the main body A 171 on the lower surface of the main body B 172, that is, the peripheral edge of the lower step 198, and is located on the opposite side of the inlet channel 194 of the main body A 171. An outlet channel 201 communicating with the opening 196 from the side surface of the main body B 172 is provided. The outlet channel 201 communicates with the fluid outlet 230.

173は本体B172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C173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202と、ダイヤフラム室202と外部とを連通する呼吸孔203、及び下端面に本体B172の段差部195に嵌合される環状突部204がダイヤフラム室202を中心として設けられている。   Reference numeral 173 denotes a PTFE main body C fitted and fixed to the upper portion of the main body B 172. The flat circular diaphragm chamber 202 penetrates the upper and lower end surfaces of the main body C 173 in the center and has an enlarged diameter at the upper portion, and the diaphragm chamber 202 and the outside. And an annular protrusion 204 fitted to the step portion 195 of the main body B 172 at the lower end surface is provided around the diaphragm chamber 202.

174は本体C173の上部に位置するPTFE製の本体Dであり、下部に気室205と、中央に上面を貫通して設けられ、外部から気室205へと圧縮空気を導入するための給気孔206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229が設けられている。なお、排出孔229は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。   Reference numeral 174 denotes a PTFE main body D located at the upper part of the main body C 173. The lower part of the main body D is provided with an air chamber 205. The air supply hole is provided through the upper surface in the center and introduces compressed air from the outside into the air chamber 205. 206 is provided. In addition, a microscopic discharge hole 229 provided through the side surface is provided. Note that the discharge hole 229 may not be provided if it is not necessary for supplying compressed air.

175は本体A171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180となる開孔部207が設けられ、開孔部207上面の周囲には、本体A171の下部段差部192に嵌合固定される環状突部208が設けられている。また、本体E175の側面には、そこから開孔部207に連通する小径の呼吸孔209が設けられている。   175 is a PVDF main body E that is fitted and fixed to the bottom of the main body A 171. The central portion is provided with an opening 207 that opens to the upper surface and becomes the second pressurizing chamber 180. Is provided with an annular projection 208 fitted and fixed to the lower step 192 of the main body A171. Further, a small-diameter breathing hole 209 communicating with the opening portion 207 therefrom is provided on the side surface of the main body E175.

以上説明した本体部170を構成する5つの本体A171、本体B172、本体C173、本体D174、本体E175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 A171, B172, C173, D174, and E175 constituting the main body 170 described above are clamped and fixed by bolts and nuts (not shown).

185はPTFE製の弁部材であり、中央に鍔状に設けられた肉厚部210と肉厚部210を貫通して設けられた連通孔211、肉厚部210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212及び薄膜部212の外周縁部に上下に突出して設けられた環状リブ部213を有する第一ダイヤフラム部186と、第一ダイヤフラム部186の上部中央に設けられ逆すり鉢状の弁体214と、弁体214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215び肉厚部210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216有し、かつ、一体的に形成されている。第一ダイヤフラム部186の外周縁部に設けられた環状リブ部213は本体A171と本体B172に設けられた両環状凹溝193、200に嵌合され、本体A171と本体B172に挟持固定されている。また、弁体214の傾斜面と本体B172の開口部197の下端面周縁部との間に形成される空間は流体制御部217になっている。   Reference numeral 185 denotes a PTFE valve member extending in the radial direction from the thick portion 210 provided in the center in a bowl shape, the communication hole 211 provided through the thick portion 210, and the outer peripheral surface of the thick portion 210. A first thin film portion 186 having a circular thin film portion 212 that is provided and an annular rib portion 213 that protrudes vertically from the outer peripheral edge of the thin film portion 212, and an upper center of the first diaphragm portion 186. An inverted mortar-shaped valve body 214 and an upper rod 215 provided with an upper end projecting upward from the upper part of the valve body 214 and projecting downward from the center of the lower end surface of the thick part 210 having a substantially hemispherical shape. The lower rod 216 is provided, and the lower end portion is formed in a substantially hemispherical shape, and is integrally formed. An annular rib portion 213 provided at the outer peripheral edge of the first diaphragm portion 186 is fitted into both annular concave grooves 193 and 200 provided in the main body A 171 and the main body B 172, and is sandwiched and fixed between the main body A 171 and the main body B 172. . The space formed between the inclined surface of the valve body 214 and the peripheral edge of the lower end surface of the opening 197 of the main body B 172 is a fluid control unit 217.

187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218と肉厚部218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219、及び薄膜部219の外周縁部に設けられた環状シール部220を有し、かつ一体的に形成されている。また、薄膜部219の周縁部の環状シール部220は本体B172の上部の段差部195と、本体C173の環状突部204とに挟持固定されている。なお、第二ダイヤフラム部187の受圧面積は、第一ダイヤフラム部186のそれよりも小さく設ける必要がある。   Reference numeral 187 denotes a second diaphragm portion made of PTFE, which has a cylindrical thick portion 218 at the center, a circular thin film portion 219 provided radially extending from the lower end surface of the thick portion 218, and a thin film portion 219. It has the annular seal part 220 provided in the outer peripheral edge part, and is formed integrally. Further, the annular seal portion 220 at the peripheral edge of the thin film portion 219 is sandwiched and fixed between the step 195 at the top of the main body B 172 and the annular protrusion 204 of the main body C 173. The pressure receiving area of the second diaphragm portion 187 needs to be provided smaller than that of the first diaphragm portion 186.

188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187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221の上端面は弁部材185の下部ロッド216と接触しており、また、薄膜部222の周縁部の環状シール部223は本体A171の下部段差部192と本体E175の環状突部208とに挟持固定されている。なお、第三ダイヤフラム部188の受圧面積も上記と同様に第一ダイヤフラム部186のそれよりも小さく設ける必要がある。   Reference numeral 188 denotes a third diaphragm portion made of PTFE, which has the same shape as the second diaphragm portion 187, and is arranged upside down. The upper end surface of the thick portion 221 is in contact with the lower rod 216 of the valve member 185, and the annular seal portion 223 at the peripheral portion of the thin film portion 222 is the lower step 192 of the main body A171 and the annular protrusion 208 of the main body E175. It is clamped and fixed. Note that the pressure receiving area of the third diaphragm portion 188 needs to be smaller than that of the first diaphragm portion 186 as described above.

189は第四ダイヤフラム部であり、周縁部に外径が本体C173のダイヤフラム室202と略同径の円筒形リブ224と、中央に円柱部225、及び円筒形リブ224の下端面内周と円柱部225の上端面外周とをつないで設けられた膜部226を有する。円筒形リブ224は本体C173のダイヤフラム室202に嵌合固定されるとともに、本体B172と本体C173の間で挟持固定され、円柱部225はダイヤフラム室202の中で上下動自在となっている。また、円柱部225の下部は、第二ダイヤフラム部187の肉厚部218が嵌合されている。   Reference numeral 189 denotes a fourth diaphragm portion. A cylindrical rib 224 having an outer diameter substantially the same as that of the diaphragm chamber 202 of the main body C173 at the peripheral portion, a column portion 225 at the center, and an inner periphery of the lower end surface of the cylindrical rib 224 and a column shape It has a film part 226 that is connected to the outer periphery of the upper end surface of the part 225. The cylindrical rib 224 is fitted and fixed to the diaphragm chamber 202 of the main body C 173 and is sandwiched and fixed between the main body B 172 and the main body C 173, and the columnar portion 225 is movable up and down in the diaphragm chamber 202. Further, the thick part 218 of the second diaphragm part 187 is fitted to the lower part of the cylindrical part 225.

227および228は本体E175の開孔部207に配置されたPVDF製のバネ受けとSUS製のバネである。両者は第三ダイヤフラム部188を内向き(図では上向き)に加圧している。   Reference numerals 227 and 228 denote a PVDF spring receiver and a SUS spring disposed in the opening 207 of the main body E175. Both pressurize the third diaphragm portion 188 inward (upward in the figure).

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176は上から、第四ダイヤフラム部189及び本体D174気室205から形成された第一加圧室177、第一ダイヤフラム部186と本体B172の下部段差部198との間に形成された下部第二弁室181と第二ダイヤフラム部187と本体B172の開孔部196とから形成された上部第二弁室182の両者からなる第二弁室178、第三ダイヤフラム部188と本体A171の開孔部191とで形成された下部第一弁室183と第一ダイヤフラム部186と本体A171の段差部190とで形成された上部第一弁室184からなる第一弁室179、及び第三ダイヤフラム部188と本体E175の開孔部207とで形成された第二加圧室180に区分されていることがわかる。第二の実施例のその他の構成は第一の実施例と同様なので説明を省略する。   From above, the chamber 176 formed inside the main body by the above-described configurations is arranged from the top to the first pressurizing chamber 177, the first diaphragm 186, and the main body B172 formed from the fourth diaphragm 189 and the main body D174 air chamber 205. The second valve comprising both the lower second valve chamber 181 formed between the lower step portion 198 and the second diaphragm portion 187 and the upper second valve chamber 182 formed from the opening 196 of the main body B172. The upper first valve chamber formed by the lower first valve chamber 183 formed by the chamber 178, the third diaphragm portion 188, and the opening portion 191 of the main body A171, the first diaphragm portion 186, and the step portion 190 of the main body A171. A first valve chamber 179 made of 184, and a second pressurizing chamber 180 formed by the third diaphragm portion 188 and the opening portion 207 of the main body E175. Hunt. Since the other structure of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

次に、本発明の第二の実施例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.

開閉弁61を通過した流体は流体制御弁169に流入する。開ループ制御の場合は、制御部(図示せず)が流量計測器(図示せず)からの流量信号を電空変換器(図示せず)に出力し、電空変換器はそれに応じた操作圧を流体制御弁169に供給し駆動させる。手動制御の場合は、制御用空気の操作圧を手動制御し、目標流量に応じた操作圧を流体制御弁169に供給し駆動させる。
流体制御弁169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、流体制御弁169で制御される。
The fluid that has passed through the on-off valve 61 flows into the fluid control valve 169. In the case of open loop control, a control unit (not shown) outputs a flow rate signal from a flow rate measuring device (not shown) to an electropneumatic converter (not shown), and the electropneumatic converter operates accordingly. Pressure is supplied to the fluid control valve 169 to drive it. In the case of manual control, the operation pressure of the control air is manually controlled, and the operation pressure corresponding to the target flow rate is supplied to the fluid control valve 169 and driven.
The fluid flowing out from the fluid control valve 169 is controlled by the fluid control valve 169 so that the flow rate becomes a constant value at the set flow rate.

ここで、電空変換器から供給される操作圧に対する流体制御弁169の作動について、図5および図6に基づいて説明する。流体制御弁169の本体A171の入口流路194より第一弁室179に流入した流体は、弁部材185の連通孔211を通ることで減圧され下部第二弁室181に流入する。さらに、流体は、下部第二弁室181から流体制御部217を通り上部第二弁室182に流入する際に流体制御部217での圧力損失により再度減圧され出口流路201から流体流出口64へ流出する。ここで、連通孔211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211前後の圧力差によって決まっている。   Here, the action | operation of the fluid control valve 169 with respect to the operation pressure supplied from an electropneumatic converter is demonstrated based on FIG. 5 and FIG. The fluid that has flowed into the first valve chamber 179 from the inlet channel 194 of the main body A 171 of the fluid control valve 169 is reduced in pressure through the communication hole 211 of the valve member 185 and flows into the lower second valve chamber 181. Furthermore, when the fluid flows from the lower second valve chamber 181 through the fluid control unit 217 and into the upper second valve chamber 182, the fluid is decompressed again due to a pressure loss in the fluid control unit 217, and is discharged from the outlet channel 201 to the fluid outlet 64. Spill to Here, since the diameter of the communication hole 211 is sufficiently small, the flow rate flowing through the valve is determined by the pressure difference before and after the communication hole 211.

このとき、各ダイヤフラム部186、187、188が流体から受ける力を見ると、第一ダイヤフラム部186は第一弁室179と下部第二弁室181内の流体圧力差により上方向の、第二ダイヤフラム部187は上部第二弁室182の流体圧力により上方向の、第三ダイヤフラム部188は第一弁室179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186の受圧面積は、第二ダイヤフラム部187及び第三ダイヤフラム部188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187、188に働く力は、第一ダイヤフラム部186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185が、流体から受ける力は、第一弁室179と下部第二弁室181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 diaphragm portion 186, 187, 188 receives from the fluid is seen, the first diaphragm portion 186 is moved upwardly by the fluid pressure difference between the first valve chamber 179 and the lower second valve chamber 181. Diaphragm portion 187 receives an upward force due to the fluid pressure in upper second valve chamber 182, and third diaphragm portion 188 receives a downward force due to the fluid pressure in first valve chamber 179. Here, since the pressure receiving area of the first diaphragm portion 186 is sufficiently larger than the pressure receiving areas of the second diaphragm portion 187 and the third diaphragm portion 188, the force acting on the second and third diaphragm portions 187 and 188 is as follows. The force acting on the first diaphragm portion 186 can be almost ignored. Therefore, the force that the valve member 185 receives from the fluid is an upward force due to the fluid pressure difference in the first valve chamber 179 and the lower second valve chamber 181.

また、弁部材185は、第一加圧室177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180の加圧手段により上方へ付勢されている。第一加圧室177の加圧手段の力を第二加圧室180の加圧手段の力より大きく調整しておけば、弁部材185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177の加圧手段とは、電空変換機(図示せず)から供給される操作圧によるものであり、第二加圧室180の加圧手段とは、バネ228の反発力によるものである。   Further, the valve member 185 is biased downward by the pressurizing means of the first pressurizing chamber 177 and simultaneously biased upward by the pressurizing means of the second pressurizing chamber 180. If the force of the pressurizing means in the first pressurizing chamber 177 is adjusted to be larger than the force of the pressurizing means in the second pressurizing chamber 180, the resultant force that the valve member 185 receives from each pressurizing means is a downward force. Become. Here, the pressurizing means of the first pressurizing chamber 177 is based on the operating pressure supplied from an electropneumatic converter (not shown), and the pressurizing means of the second pressurizing chamber 180 is the spring 228. This is due to the repulsive force.

したがって、弁部材185は、各加圧手段による下方向の合力と、第一弁室179と下部第二弁室181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181の圧力が流体制御部217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179と下部第二弁室181内の流体圧力差は一定となり、連通孔211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 valve member 185 is stabilized at a position where the downward resultant force by each pressurizing means and the upward force due to the fluid pressure difference in the first valve chamber 179 and the lower second valve chamber 181 are balanced. That is, the pressure in the lower second valve chamber 181 is independently adjusted by the opening area of the fluid control unit 217 so that the resultant force by each pressurizing means and the force by the fluid pressure difference are balanced. Therefore, the fluid pressure difference between the first valve chamber 179 and the lower second valve chamber 181 is constant, and the differential pressure before and after the communication hole 211 is kept constant, so that the flow rate through the valve is always kept constant. It is.

ここで、流体制御弁169は、弁部材185に働く各加圧手段の合力と、第一弁室179と下部第二弁室181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185に働く各加圧手段の合力を調整変更すれば、第一弁室179と下部第二弁室181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から供給される操作圧力を調整することにより、連通孔211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 fluid control valve 169 operates by balancing the resultant force of each pressurizing means acting on the valve member 185 and the force due to the pressure difference between the first valve chamber 179 and the lower second valve chamber 181. If the resultant force of each pressurizing means acting on 185 is adjusted and changed, the fluid pressure difference between the first valve chamber 179 and the lower second valve chamber 181 becomes a value corresponding thereto. That is, by adjusting the downward force by the pressurizing means of the first pressurizing chamber, that is, the operating pressure supplied from the electropneumatic converter, the differential pressure around the communication hole 211 can be changed and adjusted. The flow rate can be set to an arbitrary flow rate without disassembling the valve.

また、第一加圧室177の加圧手段による力を第二加圧室180の加圧手段による力より小さく調整すれば、弁部材185に働く合力は上方向のみとなり、弁部材185の弁体214を本体B172の開口部197の弁座199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、電空変換器を調整して操作圧をかけなければ流体制御弁169は閉塞状態となる。   Further, if the force by the pressurizing means in the first pressurizing chamber 177 is adjusted to be smaller than the force by the pressurizing means in the second pressurizing chamber 180, the resultant force acting on the valve member 185 is only upward, and the valve of the valve member 185 The body 214 is pressed against the valve seat 199 of the opening 197 of the main body B172, and the fluid can be shut off. That is, the fluid control valve 169 is in a closed state unless the operation pressure is applied by adjusting the electropneumatic converter.

以上の作動により、流体制御装置に流入する流体は、流体制御弁169により設定流量で一定になるように制御されて流体流出口64で流出される。さらに、流体制御装置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流体制御弁169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、流体制御弁169は背圧変動の影響を受けない構成であるため、背圧が変動するような用途において好適に使用することができる。また、操作圧の調整により流体制御弁169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しなくても良い。第二の実施例のその他の作動は第一の実施例と同様なので説明を省略する。   With the above operation, the fluid flowing into the fluid control device is controlled by the fluid control valve 169 so as to be constant at the set flow rate, and flows out at the fluid outlet 64. Furthermore, even if the upstream pressure or the downstream pressure of the fluid flowing into the fluid control device fluctuates, the flow rate is maintained independently by the operation of the fluid control valve 169, so that instantaneous pressure fluctuations such as pump pulsation occur. Even if it occurs, the flow rate can be controlled stably. Further, since the fluid control valve 169 is configured not to be affected by fluctuations in the back pressure, it can be suitably used in applications where the back pressure fluctuates. Further, since the fluid control valve 169 can be used as an on-off valve by adjusting the operation pressure, it is not necessary to connect a separate fluid shut-off valve. Since other operations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

本発明の第一の実施例を示す流体制御装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fluid control apparatus which shows the 1st Example of this invention. 図1の流体制御弁の拡大図である。It is an enlarged view of the fluid control valve of FIG. 図1の開閉弁の拡大図である。It is an enlarged view of the on-off valve of FIG. 本発明の第二の実施例を示す流体制御装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fluid control apparatus which shows the 2nd Example of this invention. 図4の流体制御弁の拡大図である。It is an enlarged view of the fluid control valve of FIG. 図5に他の表示を追加した図5と同一の図である。It is the same figure as FIG. 5 which added another display to FIG. 従来の純水流量の制御装置を示す概念構成図である。It is a conceptual block diagram which shows the conventional control apparatus of a pure water flow rate. 従来の手動式制御装置(減圧弁)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional manual control apparatus (pressure reducing valve).

符号の説明Explanation of symbols

1 流体制御装置
2 流体流入口
4 流体制御弁
5 流体流出口
59 流体制御装置
61 開閉弁
169 流体制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid control apparatus 2 Fluid inflow port 4 Fluid control valve 5 Fluid outflow port 59 Fluid control apparatus 61 On-off valve 169 Fluid control valve

Claims (4)

制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する流体制御弁と、
前記流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁とを具備することを特徴とする手動式または開ループ制御式流体制御装置。
A fluid control valve that controls the pressure of the fluid by controlling the pressure of the control fluid;
A manual or open loop control type fluid control device comprising an on-off valve for opening or shutting off the fluid flow.
前記流体制御弁および前記開閉弁が、一つのベースブロックに配設されていることを特徴とする請求項1に記載の流体制御装置。   The fluid control apparatus according to claim 1, wherein the fluid control valve and the on-off valve are arranged in one base block. 前記流体制御弁が、
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙と第二の空隙に連通する入口流路と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙の径よりも大きい径を持つ第一の空隙と第一の空隙に連通する出口流路と第一の空隙と第二の空隙とを連通し第一の空隙の径よりも小さい径を有する連通孔とを有し、第二の空隙の上面が弁座とされた本体と、側面あるいは上面に設けられた給気孔と排出孔とに連通した円筒状の空隙を内部に有し、下端内周面に段差部が設けられたボンネットと、ボンネットの段差部に嵌挿され中央部に貫通孔を有するバネ受けと、下端部にバネ受けの貫通孔より小径の第一接合部を有し上部に鍔部が設けられボンネットの空隙内部に上下動可能に嵌挿されたピストンと、ピストンの鍔部下端面とバネ受けの上端面で挟持支承されているバネと、周縁部が本体とバネ受けとの間で挟持固定され、本体の第一の空隙に蓋する形で第一の弁室を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラムと、上面中央にピストンの第一接合部にバネ受けの貫通孔を貫通して接合固定される第二接合部と、下面中央に本体の連通孔と貫通して設けられた第三接合部とを有する第一弁機構体と、本体の第二の空隙内部に位置し本体の連通孔より大径に設けられた弁体と、弁体上端面に突出して設けられ第一弁機構体の第三接合部と接合固定される第四接合部と、弁体下端面より突出して設けられたロッドと、ロッド下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラムとを有する第二弁機構体と、本体の下方に位置し第二弁機構体の第二ダイヤフラム周縁部を本体との間で挟持固定する突出部を上部中央に有し、突出部の上端部に切欠凹部が設けられると共に切欠凹部に連通する呼吸孔が設けられているベースプレートとを具備し、ピストンの上下動に伴って第二弁機構体の弁体と本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の流体制御装置。
The fluid control valve
A first gap having a diameter larger than the diameter of the second gap provided at the center of the lower part, the second gap provided to the bottom, the inlet channel communicating with the second gap, and the upper face opened to the upper part. The second air gap, the outlet channel communicating with the first air gap, the communication hole having a diameter smaller than the diameter of the first air gap, the first air gap, and the second air gap. A main body having a valve seat on its upper surface, a bonnet having a cylindrical gap communicating with an air supply hole and a discharge hole provided on a side surface or an upper surface, and a stepped portion provided on a lower end inner peripheral surface; A spring receiver that is inserted into the step portion of the bonnet and has a through hole in the center portion, a first joint portion that is smaller in diameter than the through hole of the spring receiver at the lower end portion, and a flange portion is provided at the upper portion, inside the gap of the bonnet The piston is inserted in such a way that it can move up and down, and is supported by the lower end of the flange of the piston and the upper end of the spring support. The first diaphragm in which the central portion forming the first valve chamber is formed in such a manner that the spring and the peripheral edge portion are sandwiched and fixed between the main body and the spring receiver and cover the first gap of the main body. A second joint that is joined and fixed to the first joint of the piston through the through hole of the spring receiver at the center of the upper surface, and a third joint that is provided to penetrate the communication hole of the main body at the center of the lower surface. A first valve mechanism body, a valve body located inside the second gap of the main body and having a diameter larger than the communication hole of the main body, and a first valve mechanism body protruding from the upper end surface of the valve body. A second valve mechanism having a fourth joint that is joined and fixed to the three joints, a rod that protrudes from the lower end surface of the valve body, and a second diaphragm that extends in the radial direction from the lower end surface of the rod The body and the second diaphragm peripheral edge of the second valve mechanism located below the body are clamped and fixed between the body and the body. And a base plate having a notch recess at the upper center of the protrusion and a breathing hole communicating with the notch recess, and a second valve mechanism in accordance with the vertical movement of the piston. The fluid control device according to claim 1, wherein an opening area of a fluid control unit formed by the valve body and the valve seat of the main body is changed.
前記流体制御弁が、
流体の入口流路、出口流路及び、入口流路と出口流路が連通するチャンバから形成された本体部と、弁体と第一ダイヤフラム部を有する弁部材と、弁部材の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部より有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部及び第三ダイヤフラム部を有し、弁部材及び各ダイヤフラム部が各ダイヤフラム部の外周部が本体部に固定されることによりチャンバ内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部によってチャンバを第一加圧室、第二弁室、第一弁室、及び第二加圧室に区分し、第一加圧室は第二ダイヤフラム部に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、第一弁室は入口流路と連通しており、第二弁室は、弁部材の弁体に対応する弁座を有し、また弁座に対して第一ダイヤフラム部側に位置し第一ダイヤフラム部に設けられた連通孔にて第一弁室と連通している下部第二弁室と、第二ダイヤフラム部側に位置し出口流路と連通して設けられた上部第二弁室とに分かれて形成され、弁部材の上下動により弁体と弁座との間の開口面積が変化して下部第二弁室の流体圧力が制御される流体制御部を有し、第二加圧室は、第三ダイヤフラム部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 fluid control valve
A fluid inlet channel, an outlet channel, a main body formed from a chamber communicating with the inlet channel and the outlet channel, a valve member having a valve body and a first diaphragm, and a lower part and an upper part of the valve member; It has a second diaphragm part and a third diaphragm part that are located and have a smaller effective pressure receiving area than the first diaphragm part, and the outer peripheral part of each diaphragm part is fixed to the main body part in the chamber by the valve member and each diaphragm part. The chamber is divided into a first pressurizing chamber, a second valve chamber, a first valve chamber, and a second pressurizing chamber by each diaphragm portion, and the first pressurizing chamber is always in contact with the second diaphragm portion. Means for applying a constant inward force, the first valve chamber communicates with the inlet flow path, the second valve chamber has a valve seat corresponding to the valve body of the valve member, and the valve seat The first diaphragm located on the first diaphragm side A lower second valve chamber communicating with the first valve chamber through a communication hole provided in the diaphragm portion, and an upper second valve chamber located on the second diaphragm portion side and provided in communication with the outlet flow path. And a fluid control unit that controls the fluid pressure in the lower second valve chamber by changing the opening area between the valve body and the valve seat by the vertical movement of the valve member, and the second pressurization 3. The fluid control apparatus according to claim 1, wherein the chamber has means for constantly applying a constant force inward to the third diaphragm portion.
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