JP2008250685A - 流体制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】計測器からの電気信号に基づいて流体制御配管部材の開度をFB制御する制御部とを具備し、流体制御配管部材が、一端にチューブに水密された状態で挿着される挿入部と他端に接続部と中央に鍔部を有する第一、第二連結体と、中央に貫通孔が形成され貫通孔の一端に挿入部に挿着されたチューブが嵌着される拡径部が設けられた保持体を具備する。保持体の貫通孔にチューブを貫通させチューブ両端に第一連結体及び第二連結体の挿入部を挿着したものを保持体の拡径部に嵌着し、第二連結体の鍔部と保持体とが流体制御配管部材と計測器との間で圧接された状態で固定され、第二連結体の接続部と計測器の流体流入口または流体流出口が直接接続されてなる。
【選択図】図1
Description
(1)流量を広い範囲で制御するのに適しており、フィードバック制御を行なうことにより安定して高い精度で応答性良く設定流量に流量を制御することができる。
(2)流体制御装置の面間を短くしてコンパクトに形成することができるので設置場所の省スペース化を行うことができ、また一つの物品として設けられるので半導体製造装置内などへの設置を容易にできる。
(3)組み立てが容易であると共に各部材ごとに分解できるので、メンテナンスが容易であり、部品交換も各部材ごとに行うことができる。
(4)チューブと連結体とが保持体によって水密された状態で固定されているので、高い内圧が加わっても流体の漏れの心配がなく、チューブが連結体から離脱することが防止される。
(5)配管ラインに応力が加わったとしても、連結体で応力を受け止めることができ、チューブに負荷をかけることがなく長期間使用することができる。
(6)計測器の流体流入口または流体流出口に設けられた嵌合部に、シールリング用溝が形成された連結体の接続部が嵌合して直接接続されることで、仮にクリープや歪みによって計測器と流体制御配管部材の間に隙間が開いたとしても、常に嵌合部の内周面と接続部の外周のシール部分で流体は確実に封止され、外部への流出は阻止される。
(7)計測器の流体流入口または流体流出口と連結体の接続部とが熱溶着、超音波融着または接着により直接接続されることで、計測器と流体制御配管部材は一体的に設けられ、接続部分に応力が加わったとしても、連結体で応力を受け止めることができ、計測器に応力負荷がかかることを防止する。
電気式駆動部のモータ部40がステム41を下方へ駆動(正転)すると、ステム41下部に設けられた挟圧子42が下降し、挟圧子42がチューブ14を変形させ、チューブ14の流路の開口面積を変化させることにより、電気式ピンチバルブ3を流れる流体の流量を調整することができる。さらにステム41を下方へ駆動させると、挟圧子42が下降してチューブ14を押圧して流路を遮断して全閉状態になる。また、ステム41を上方へ駆動(逆転)させると、ステム41下部に設けられた挟圧子42が上昇し、挟圧子42がボンネット38の貫通孔39に収納されてステム41および挟圧子42の上昇は止まり全開状態となる(図1の状態)。
流体制御装置の他の構成は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。また、第二の実施形態の流体制御装置の組み立て手順は、本体15と空気式駆動部とをボルト、ナットで固定して組み立てられる以外は第一の実施形態の組み立て手順と同様なので説明を省略する。
エアー口61から第一空間部59へ圧縮された空気を供給した場合、第二空間部60内の圧縮された空気はエアー口62から排出され、第一空間部59へ供給された圧縮された空気の空気圧により、ピストン53が上昇し始め、それに伴ってピストン53より垂下して設けられた連結部63を介して挟圧子65が上昇する。ピストン53上端面がシリンダー部54の段差部66に当接するとピストン53及び挟圧子65の上昇は止まり、挟圧子65がシリンダー本体52の貫通孔57に収納されて全開状態となる。エアー口62から第二空間部60へ圧縮された空気を供給した場合、第一空間部59内の圧縮された空気はエアー口61から排出され、第二空間部60へ供給された圧縮された空気の空気圧により、ピストン53が下降し始め、それに伴ってピストン53より垂下して設けられた連結部63を介して挟圧子65も下降する。ピストン53下端面がシリンダー部54底面に到達するとピストン53及び挟圧子65の下降は止まり、チューブ14を押圧して流路を遮断することで全閉状態になる。ピストン53の上下動に伴って挟圧子65も上下動されることにより、挟圧子65がチューブ14を変形させ、チューブ14の流路の開口面積を変化させることにより、空気式ピンチバルブ51を流れる流体の流量を調整することができる。
2 計測器
3 流体制御配管部材(電気式ピンチバルブ)
4 制御部
5 流体流入口
10 流体流出口
12 超音波振動子
13 超音波振動子
14 チューブ
15 本体
17 第一嵌合溝
18 第二嵌合溝
20 第一連結体
21 挿入部
22 第一接続部
23 鍔部
24 第二連結体
25 挿入部
26 第二接続部
27 鍔部
28 環状溝
29 Oリング
30 保持体
31 保持体
32 貫通孔
33 貫通孔
34 拡径部
35 拡径部
38 ボンネット
40 モータ部
41 ステム
42 挟圧子
43 演算部
44 コントロール部
45 嵌合部
51 流体制御配管部材(空気式ピンチバルブ)
52 シリンダー本体
53 ピストン
54 シリンダー部
55 凹部
56 シリンダー蓋
59 第一空間部
60 第二空間部
63 連結部
65 挟圧子
67 制御部
68 演算部
69 コントロール部
70 電空変換器
81 計測器
82 測定管
83 流体流入口
84 流体流出口
86 伝送体
90 超音波振動子
91 軸線方向端面
92 超音波送受信器
93 超音波送受信器
94 伝送体
95 超音波振動子
96 第二連結体
97 第二接続部
Claims (13)
- 流路を流れる流体の特性を計測し該特性の計測値を電気信号に変換し出力する計測器と、
流路を形成するチューブが本体内に配置され該チューブの開口面積を変化させて流体の流量を制御する流体制御配管部材と、
該計測器からの電気信号に基づいて該流体制御配管部材の開度調整をフィードバック制御する制御部とを具備する流体制御装置において、
該流体制御配管部材が、一端に該チューブに水密された状態で挿着される挿入部と他端に接続部と中央に鍔部を有する第一連結体及び第二連結体と、
中央に貫通孔が形成され該貫通孔の一端には該挿入部に挿着された状態のチューブが嵌着される拡径部が設けられた保持体とを具備し、
該保持体の貫通孔に該チューブを貫通させ、該チューブ両端に該第一連結体及び該第二連結体の挿入部を挿着したものを該保持体の拡径部に嵌着し、
該第二連結体の鍔部と該保持体とが該流体制御配管部材と該計測器との間で圧接された状態で固定され、
該第二連結体の接続部と該計測器の流体流入口または流体流出口が直接接続されてなる、ことを特徴とする流体制御装置。 - 前記計測器の流体流入口または流体流出口に嵌合部が設けられ、
前記第二連結体の接続部が該計測器の嵌合部に水密状態で嵌合して直接接続される、ことを特徴とする請求項1記載の流体制御装置。 - 前記計測器の流体流入口または流体流出口と前記第二連結体の接続部とが熱溶着、超音波融着または接着により直接接続される、ことを特徴とする請求項1記載の流体制御装置。
- 前記流体制御配管部材がピンチバルブであり、
前記本体に、流路軸線上に前記チューブを受容する直線溝と、該直線溝の少なくとも一端部に該直線溝よりも深く設けられた嵌合溝とを有し、
該チューブを押圧または開放することで該チューブの開口面積を変化させる挟圧子と、
該本体上部に接合固定され該挟圧子を上下動させる駆動部とを具備し、
少なくとも前記第一連結体の鍔部と前記保持体とが圧接された状態で該嵌合溝に嵌合されてなる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の流体制御装置。 - 前記駆動部が、
ボンネットの上部に配置されたモータ部と、該モータ部の駆動により前記挟圧子を上下動させるステムとを具備し、
前記挟圧子が該ステムの下部に設置された、ことを特徴とする請求項4記載の流体制御装置。 - 前記駆動部が、
内部にシリンダー部を有し上部にシリンダー蓋が一体的に設けられたシリンダー本体と、
該シリンダー部内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つ該シリンダー本体下面中央に設けられた貫通孔を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部を有するピストンと、
該シリンダー本体周側面に設けられ、該シリンダー部底面及び内周面と該ピストン下端面とで囲まれて形成された第一空間部と、該シリンダー蓋下端面とシリンダー部内周面とピストン上面とで囲まれた第二空間部と、にそれぞれ連通されるエアー口と、を具備し、
前記挟圧子が該連結部の下端部に固定された、ことを特徴とする請求項4記載の流体制御装置。 - 前記計測器が流路を流れる流体の特性を計測するセンサ部と、該計測器で計測された電気信号を受信して流体特性を演算するアンプ部とで形成され、
少なくとも該センサ部と前記流体制御配管部材とが1つのケーシング内に設置されてなる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流体制御装置。 - 前記計測器が流量計、圧力計、温度計、濃度計、流速計のうち少なくともいずれか一つを含むものである、ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の流体制御装置。
- 前記計測器が、
流体流入口に連通する入口流路と、該入口流路から垂設された第一立上り流路と、該第一立上り流路に連通し該入口流路軸線に略平行に設けられた直線流路と、該直線流路から垂設された第二立上り流路と、該第二立上り流路に連通し該入口流路軸線に略平行に設けられ流体流出口に連通する出口流路とが連続して設けられ、該第一、第二立上り流路の側壁の直線流路の軸線と交わる位置に、超音波振動子が互いに対向して配置されたセンサ部と、該超音波振動子がケーブルを介して接続されるアンプ部から構成される、流量計測器であり、
該超音波振動子の送受信を交互に切り替えて超音波振動子間の超音波伝播時間差を計測することにより該直線流路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、ことを特徴とする請求項8記載の流体制御装置。 - 前記計測器が、
流体流入口と流体流出口とに連通する直線流路を有する管と、該管の外周面に軸線方向に離間して取り付けられる二つの超音波送受信器とを備え、各超音波送受信器が、該管を取り囲むように該管の外周面に固定された筒状の伝送体と、該管を取り囲み且つ該管の外周面から間隔を隔てて配置された穴あき円板状の超音波振動子とを備え、
該伝送体が該管の軸線方向に対して垂直方向に延びる軸線方向端面を有し、該超音波振動子の軸線方向端面が該伝送体の軸線方向端面に固着されて設けられたセンサ部と、該超音波振動子がケーブルを介して接続されるアンプ部から構成される、流量計測器であり、
該超音波振動子の軸線方向端面間に電圧を印加して、該超音波振動子を軸線方向に伸縮させることによる送受信を交互に切り替えて超音波振動子間の超音波伝播時間差を計測することにより該直線流路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、ことを特徴とする請求項8記載の流体制御装置。 - 前記流体制御配管部材がチューブポンプである、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の流体制御装置。
- 前記チューブの材質がEPDM、フッ素ゴム、シリコーンゴム、またはこれらの複合体からなる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項11に記載の流体制御装置。
- 前記チューブがポリテトラフルオロエチレンとシリコーンゴムとの複合体からなる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項11に記載の流体制御装置。
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