JP2007058516A - Body structure for mass flow controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体や液晶等の製造プロセスに送給される反応性ガスやキャリアガス等の流体の質量流量制御に用いられるマスフローコントローラ用ボディ構造に関する。詳しくは、直方体形状のボディブロックに形成した複数の凹部それぞれに流体流量計測用の圧力計が収容配置され、これら各圧力計はその取付用フランジ部を前記凹部の開口端周りに形成の段部にシールリングを挟んで嵌合し締付けることにより前記ボディブロックに気密・水密状態に固定保持されているともに、前記ボディブロックの肉厚部には前記各圧力計の受圧部に流体圧力を作用させるべく前記凹部に連通接続される流体流路が形成され、かつ、このボディブロックをマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネルにネジ止め固定するように構成されているマスフローコントローラ用ボディ構造に関する。 The present invention relates to a body structure for a mass flow controller used for mass flow control of a fluid such as a reactive gas or a carrier gas supplied to a manufacturing process such as a semiconductor or a liquid crystal. Specifically, a pressure gauge for measuring a fluid flow rate is accommodated in each of a plurality of recesses formed in a rectangular parallelepiped body block, and each of these pressure gauges has a mounting flange formed around the opening end of the recess. The body block is fixed and held in an airtight and watertight state by fitting and tightening with a seal ring interposed therebetween, and fluid pressure is applied to the pressure receiving portion of each pressure gauge on the thick portion of the body block. Accordingly, the present invention relates to a body structure for a mass flow controller, in which a fluid flow path communicating with the recess is formed and the body block is fixed to a main body box or panel of the mass flow controller with screws.
マスフローコントローラにおいては、流体の質量流量を精度よく制御するために、流体圧力を複数点で計測し、それら複数の計測圧力から実流体流量を算出する手段を採用しているものがある。このような手段を実現するためのマスフローコントローラ用ボディとして、従来一般には、図3及び図4に示すように、通称バーと呼ばれる直方体形状のボディブロック20に複数の凹部21を形成し、これら凹部21にそれぞれ流体流量計測用の圧力計25を気密・水密状態に収容配置して固定するとともに、前記ボディブロック20の肉厚部に各圧力計25の受圧部に流体圧力を作用させるための流体流路22を形成し、このボディブロック20をマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネル23にボルト等のネジ類24を介して締付け固定するように構成されていた。
Some mass flow controllers employ means for measuring the fluid pressure at a plurality of points and calculating the actual fluid flow rate from the plurality of measured pressures in order to accurately control the mass flow rate of the fluid. As a mass flow controller body for realizing such means, conventionally, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of
しかしながら、上記のように直方体形状のボディブロック20をマスフローコントローラの本体ボックスにネジ止め固定する際は、ボディブロック20とマスフローコントローラの本体ボックスとの相互接触面の平面度に高い精度が要求される。もし、いずれか一方の接触面の平面精度が低いと、ネジ類24を強く締付けた場合、複数の圧力計25の少なくとも一方が傾くだけでなく、ボディブロック20に大きな応力が発生して機械的な歪を生じ、その結果、圧力計測精度に悪影響を及ぼしやすい。また、ボディブロック20を肉薄のマスフローコントローラのパネル23にネジ止め固定する際は、ネジ類24の強い締付け力による大きな応力によってパネル23自体がうねり状態に歪変形し、その歪が複数の圧力計25の収容固定部にも伝達されて圧力計25の本来性能が損なわれ圧力計測精度、ひいては流体の質量流量制御精度に悪影響を及ぼしやすい。
However, when screwing and fixing the rectangular
このような計測精度、質量流量制御精度への悪影響は、取付作業者によるネジ類の締付けトルク管理等のスキルアップによって、ある程度解消することが可能であるが、取付作業者のスキルに依存する場合は計測精度がスキルに左右されてばらつきやすいということであり、そのことが製品(マスフローコントローラ)歩留まりの悪化原因になりかねず、実際問題として好ましくなく許容されるものではない。 Such adverse effects on measurement accuracy and mass flow control accuracy can be eliminated to some extent by improving the tightening torque management of screws by the installation operator, but depending on the installation operator's skill The measurement accuracy depends on the skill and tends to vary. This may cause the product (mass flow controller) yield to deteriorate, and is not unacceptably allowed as an actual problem.
本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、締付けトルク管理等の取付作業者のスキルに左右されることなく、ネジ止め時に発生する応力歪が圧力計の収容固定部に伝達されることを抑制して計測精度、質量流量制御精度の向上を図ることができ、かつ、全体の軽量化も図ることができるマスフローコントローラ用ボディ構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is not influenced by the skill of the mounting operator such as tightening torque management, and the stress strain generated at the time of screwing is generated in the housing fixing portion of the pressure gauge. An object of the present invention is to provide a body structure for a mass flow controller that can suppress the transmission and improve the measurement accuracy and the mass flow rate control accuracy and can also reduce the overall weight.
上記目的を達成するために、本発明に係るマスフローコントローラ用ボディ構造は、直方体形状のボディブロックに形成した複数の凹部それぞれに流体流量計測用の圧力計が収容配置され、これら各圧力計はその取付用フランジ部を前記凹部の開口端周りに形成の段部にシールリングを挟んで嵌合し締付けることにより前記ボディブロックに気密・水密状態に固定保持されているともに、前記ボディブロックの肉厚部には前記各圧力計の受圧部に流体圧力を作用させるべく前記凹部に連通接続される流体流路が形成され、かつ、このボディブロックをマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネルにネジ止め固定するように構成されているマスフローコントローラ用ボディ構造であって、前記ボディブロックのうち、前記複数の圧力計を収容し固定保持する部分及び前記流体流路外周の取り囲み部分を除く残りの肉厚部分を切り落とし除去し、かつ、複数の圧力計の固定保持部分に対応させて前記マスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネルへのネジ止め固定用の複数の取付部を形成していることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the mass flow controller body structure according to the present invention has a fluid flow measurement pressure gauge accommodated in each of a plurality of recesses formed in a rectangular parallelepiped body block. The mounting flange portion is fixed and held in an airtight and watertight state in the body block by fitting and tightening a seal ring to a stepped portion formed around the opening end of the recess, and the wall thickness of the body block The fluid passage is connected to the recess so as to apply fluid pressure to the pressure receiving portion of each pressure gauge, and the body block is fixed to the body box or panel of the mass flow controller with screws. A body structure for a mass flow controller, wherein the plurality of pressures in the body block A main body box or panel of the mass flow controller corresponding to the fixed holding portions of a plurality of pressure gauges by cutting off and removing the remaining thick portion excluding the portion for housing and fixing and the surrounding portion of the outer periphery of the fluid flow path A plurality of attachment portions for fixing with screws are formed.
上記のような特徴構成を採用した本発明のマスフローコントローラ用ボディ構造は、マスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネルへのネジ止め固定用取付部と複数の圧力計の収容固定部との間、及び、複数の圧力計の収容固定部の相互間が機械的に大きな強度をもって剛に連結されているのではなく、それらの間にスリットや切り込みが存在する柔構造で連結されているので、ネジ止め時に発生する大きな応力によって各部に歪を生じたり、その歪が他の部分に伝達されたりすることを抑制することができる。したがって、締付けトルクを厳格に管理する等の高度なスキルが不要で、たとえスキルの低い取付作業者であっても、各圧力計の本来性能を良好に保持した状態でボディブロックをマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネルにネジ止め固定して計測精度、ひいては、流体の質量流量制御精度の著しい向上を達成することができる。しかも、余分な部分の切り落とし除去によって、ボディの軽量化が図れてマスフローコントローラ全体の軽量化、コストダウンにも貢献できるという効果を奏する。 The body structure for a mass flow controller of the present invention adopting the above-described characteristic configuration includes a mounting portion for fixing screws to the main body box or panel of the mass flow controller and a housing fixing portion for a plurality of pressure gauges. This occurs when the screws are fastened because the housing and fixing parts of the pressure gauge are not rigidly connected with high mechanical strength but are connected with a flexible structure with slits and cuts between them. It is possible to suppress the occurrence of distortion in each part due to the large stress to be transmitted and the transmission of the distortion to other parts. Therefore, advanced skills such as strict management of tightening torque are not required, and the body block can be attached to the body of the mass flow controller while maintaining the original performance of each pressure gauge, even for low-skill installation workers. By fixing with screws to the box or panel, the measurement accuracy, and thus the accuracy of controlling the mass flow rate of the fluid can be significantly improved. In addition, by removing the excess portion, the weight of the body can be reduced and the mass flow controller as a whole can be reduced in weight and cost can be reduced.
本発明に係るマスフローコントローラ用ボディ構造において、請求項2に記載のように、前記ボディブロックに、前記複数の圧力計に並列させて、それら圧力計による計測圧力に応じて流体流量または圧力を自動制御する流体制御用バルブを取付けてもよい。この場合は、複数の圧力計による計測圧力に応じた流体制御用バルブの制御動作に伴う流体の質量流量または圧力制御作用を安定よく行え、マスフローコントローラ全体の性能向上を達成することができる。
In the body structure for a mass flow controller according to the present invention, as described in
また、本発明に係るマスフローコントローラ用ボディ構造においては、各部分の固定(取付)強度を十分に保持しつつ、上述したような計測精度の向上及び軽量化を図れるようにするために、請求項3に記載のように、前記複数の圧力計を収容し固定保持する部分及び前記流体流路外周の取り囲み部分並びに複数の取付部を、それぞれが所要強度を有するように形成されていることが望ましい。
Further, in the body structure for a mass flow controller according to the present invention, in order to improve the measurement accuracy and reduce the weight as described above while maintaining sufficient fixing (attachment) strength of each part, As described in the
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係るマスフローコントローラ用ボディ構造の一例を示す縦断面図、図2はその平面図である。このマスフローコントローラ用ボディ1は、ステンレス鋼等の耐腐食性素材から構成された直方体形状のボディブロック2に、その長手方向に並列させて複数(図面上では2つで示すが、3つ以上でもよい。)の流体流量計測用の静電容量型圧力計3と流体流量もしくは圧力の自動制御用のバルブ4を設けて構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a body structure for a mass flow controller according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. This mass
前記各静電容量型圧力計3は、円筒状ケース3Aの一端開口側に受圧部となるダイヤフラム3Bが張設されているとともに、前記円筒状ケース3Aの他端側に外方へ突出する環状フランジ部3Cが一体形成されている。これら静電容量型圧力計3は、ボディブロック2に形成された凹部5内に前記ダイヤフラム3Bが底部側に位置するように収容配置されるとともに、前記環状フランジ部3Cと前記凹部5の開口端周りに形成された環状段部6との間に金属ガスケット等のシールリング7を介在させた上で、押え部材8及び締め付けボルト9を介して前記ボディブロック2に気密・水密状態に固定保持されている。また、前記自動制御用バルブ4は、前記ボディブロック2の上面に固定されている。
Each of the capacitance
また、前記ボディブロック2の肉厚部内には、二つの静電容量型圧力計3のうち上流側の静電容量型圧力計3のダイヤフラム3Bに流体圧力を作用させるべく該静電容量型圧力計3を収容する凹部5に連通接続される流体導入流路10a、上流側の静電容量型圧力計3のダイヤフラム3Bに作用した後の流体圧力を下流側の静電容量型圧力計3のダイヤフラム3Bに作用させるべく二つの静電容量型圧力計3を収容する両凹部5間を連通接続する流体流路10b、下流側の静電容量型圧力計3のダイヤフラム3Bに作用した後の流体圧力を前記自動制御用バルブ4におけるオリフィス開閉弁体の駆動部となるダイヤフラム(これは周知であるため、図示は省略する。)に作用させるための流体流路10c、及び、前記自動制御用バルブ4からの流体排出流路10dが形成されている。
Further, in the thick part of the
前記ボディブロック2のうち、前記二つの静電容量型圧力計3を収容し固定保持する凹部5及び環状段部6周りを取り囲む略円筒状部分2A及び前記各流体流路10a〜10dの外周を取り囲む流路壁部分2B並びに前記自動制御用バルブ4を固定する平面視矩形状部分2Cを除く残りの肉厚部分2D(図1及び図2の点線で囲んだ部分)は切り落とし除去され、かつ、前記二つの略円筒状部分2A及び矩形状部分2Cに対応するボディブロック2の下端部にはそれぞれマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネル11へのネジ止め固定用の三つの取付部12a,12b,12cが形成されている。
Of the
上記のように構成されたマスフローコントローラ用ボディ1は、そのボディブロック2に形成された三つの取付部12a,12b,12cにおいてマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネル11にネジ類13を介して締め付け固定され、また、流体導入流路10a及び流体排出流路10dをマスフローコントローラの本体ボックス内の流体流路もしくはマスフローコントローラのパネル11下に配設された流体配管に接続して用いられる。
The mass
そして、上記のような使用態様において、流体導入流路10aに導入されたガスなどの流体圧力が二つの静電容量型圧力計3によりそれぞれ計測され、それら両計測圧力から流体の実質量流量が算出され、それに基づいて自動制御用バルブ4が制御動作されて流体の質量流量または圧力が設定値となるように自動制御される。
And in the above usage modes, fluid pressures such as gas introduced into the fluid
このように用いられるマスフローコントローラ用ボディ1において、マスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネル11へのネジ止め固定用取付部12a,12b,12cと二つの静電容量型圧力計3の収容固定部となる略円筒状部分2Aの間、及び、二つの略円筒状部分2Aの相互間は機械的に大きな強度をもって剛に連結されているのでなく、それらの間にスリットSや切り込みCが存在する柔構造で連結されているので、各取付部12a,12b,12cでネジ類13を強く締め付けることに伴い発生する大きな応力によって各部に歪を生じたり、その歪が他の部分に伝達されたりすることを抑制することができる。したがって、締付けトルクを厳格に管理する等の高度なスキルを要することなく、各圧力計3の本来性能を良好に保持した状態でボディブロック2をマスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネル11に強力にネジ止め固定して計測精度、さらには流体の質量流量の制御精度を著しく向上することができる。
In the mass
加えて、ボディブロック2の余分な肉厚部分を可能な限り切り落とし除去することによって、ボディ1の軽量化が図れてマスフローコントローラ全体の軽量化、コストダウンを促進することができる。
In addition, by cutting off and removing the extra thick portion of the
なお、上記実施の形態では、ボディブロック2に、2つの静電容量型圧力計3に並列させて流体流量もしくは圧力の自動制御用のバルブ4を設けたものについて説明したが、そのバルブ4を省いた、いわゆる、マスフローメータにも同様に適用することが可能である。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、流体流量計測用の圧力計として、静電容量型の圧力計を用いたが、これ以外どのような型式の圧力計を用いてもよい。 In the above embodiment, a capacitance type pressure gauge is used as a pressure gauge for fluid flow rate measurement, but any other type of pressure gauge may be used.
1 マスフローコントローラ用ボディ
2 ボディブロック
2D 切り落とし肉厚部分
3 静電容量型圧力計
3B ダイヤフラム(受圧部)
3C フランジ部
4 自動制御用バルブ
5 凹部
6 段部
7 シールリング
10a〜10d 流体流路
11 マスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネル
12a〜12c 取付部
1 Body for
3C Flange part 4 Valve for
Claims (3)
前記ボディブロックのうち、前記複数の圧力計を収容し固定保持する部分及び前記流体流路外周の取り囲み部分を除く残りの肉厚部分を切り落とし除去し、かつ、複数の圧力計の固定保持部分に対応させて前記マスフローコントローラの本体ボックスもしくはパネルへのネジ止め固定用の複数の取付部を形成していることを特徴とするマスフローコントローラ用ボディ構造。 A plurality of recesses formed in the rectangular parallelepiped-shaped body block are accommodated and arranged in a plurality of recesses, and each of these pressure gauges has a mounting flange portion around the opening end of the recess and a seal ring at a stepped portion. The body block is fixed and held in an airtight and watertight state by fitting and tightening with each other, and the thick portions of the body block are configured to apply fluid pressure to the pressure receiving portions of the pressure gauges. A body structure for a mass flow controller in which a fluid flow path connected to the recess is formed, and the body block is configured to be screwed and fixed to a body box or panel of the mass flow controller,
A portion of the body block that contains and holds the plurality of pressure gauges and a remaining thick portion excluding the surrounding portion of the outer periphery of the fluid flow path are cut off and removed, and the fixed holding parts of the plurality of pressure gauges are removed. Correspondingly, a plurality of attachment portions for fixing the mass flow controller to the main body box or panel are formed.
3. The mass flow controller according to claim 1, wherein the plurality of pressure gauges are housed and fixedly held, the surrounding portion of the outer periphery of the fluid flow path, and the plurality of attachment portions are each formed to have a required strength. For body structure.
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