JP2014190408A - Manifold valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学工場、半導体製造、食品、バイオなどの各種産業分野における配管ラインに用いられ複数種類の流体を混合するためのマニホールドバルブに関する。 The present invention relates to a manifold valve for mixing a plurality of types of fluids used in piping lines in various industrial fields such as chemical factories, semiconductor manufacturing, food, and biotechnology.
半導体製造では、複数の種類の液体を所定濃度で混合したものを洗浄液として使用している。このように、流路内に取り付けられて複数種類の流体を混合させるために用いることができる装置として、例えば図6に示されているような基板処理装置内に用いられる排液切替バルブ106がある(例えば特許文献1参照)。この排液切替バルブ106は、流入管部101が連通する導入流路102と、この導入流路102に連結された複数の排出流路103A、103B、103Cと、各排出流路ごとに設けられ、排出流路を開閉する弁体104と、各弁体104ごとに設けられ、該弁体104を開閉動作させる空気圧シリンダ部105A、105B、105Cとを有しており、流入管部101から流入した流体を排出流路103A、103B、103Cに分岐させて流出させる構成である。図6に示されている排液切替バルブは本来はバルブ内で流体を混合することを目的としたものではない。しかしながら、流体の流れ方向を逆にした場合には複数の種類の流体を混合させる目的で使用することが可能である。
In semiconductor manufacturing, a mixture of a plurality of types of liquids at a predetermined concentration is used as a cleaning liquid. As described above, as an apparatus that can be used to mix a plurality of types of fluids attached in the flow path, for example, a
図6に示されているような排液切替バルブにおいて、排出流路103A、103B、103Cから3種類の流体(副流体A、副流体B、主流体)のそれぞれを一定の流量比で導入流路102に流入させ、主流体に副流体A及び副流体Bを混合させて流入管部101から流出させることにより、排液切替バルブを混合バルブとして利用することができる。しかしながら、この場合、主流体に副流体A及び副流体Bを単に合流させているのみであるため、副流体A及び副流体Bの混合段階が一段のみとなり、混合が不十分となって主流体、副流体A及び副流体Bの成分が均一に混合された混合流体が得られにくいという問題がある。
In the drainage switching valve as shown in FIG. 6, each of three types of fluids (subfluid A, subfluid B, and main fluid) is introduced from the discharge passages 103A, 103B, and 103C at a constant flow ratio. The drainage switching valve can be used as a mixing valve by flowing into the
また、例えば主流体と副流体A及び副流体Bの3種類の混合から主流体と副流体Aの2種類の混合へ切り替える場合、副流体Bを流入させる排出流路103Bを閉止すると共に主流体及び副流体Aを流入させる排出流路103A及び103Cを開放することにより、主流体と副流体Aの混合流体を流入導管101から流出させるが、切り替え直後には、排出流路103Bから流入管部101までの間に副流体Bが残留しているため、不要な副流体Bが混じる可能性がある。ところが、排液切替バルブの下流側に、副流体A、副流体Bの濃度を計測する濃度計などを設置し、計測値に基づいて、排出管路103A、103B、103Cから流入する各流体の流量をフィードバックす制御する場合に、意図しない不要な副流体が混じると、誤った情報によりフィードバック制御が行われ、フィードバック制御が安定するまでの時間が長くなるという悪影響を与えてしまう。 Further, for example, when switching from three types of mixing of the main fluid and the subfluid A and the subfluid B to two types of mixing of the main fluid and the subfluid A, the discharge flow path 103B into which the subfluid B flows is closed and the main fluid The mixed fluid of the main fluid and the subfluid A is caused to flow out from the inflow conduit 101 by opening the discharge passages 103A and 103C through which the subfluid A and the subfluid A are introduced. Since the sub-fluid B remains up to 101, unnecessary sub-fluid B may be mixed. However, a concentration meter or the like for measuring the concentrations of the secondary fluid A and the secondary fluid B is installed on the downstream side of the drainage switching valve. Based on the measured value, each fluid flowing from the discharge pipes 103A, 103B, 103C is measured. In the case of controlling the flow rate to be fed back, if an unintended unnecessary subfluid is mixed, feedback control is performed based on erroneous information, and the time until the feedback control is stabilized is adversely affected.
さらに、図6に示されているような排液切替バルブを混合バルブとして用いる場合、副流体A、副流体B及び主流体をそれぞれ流入させる排出管路103A、103B、103Cから、混合流体が流出することになる流入管部101までの距離が異なることになる。このため、流入管部101から流出する混合流体は、混合開始直後には副流体Aと副流体Bの混合液であり、その後主流体、副流体A及び副流体Bの混合液となり、所望する3種類の流体が混合された流体を得られるまでにタイムラグが生じる。フィードバック制御が行われる場合、上述したタイムラグがフィードバック制御に悪影響を与え、所望濃度の混合流体が得られるまでの時間を長くしてしまう。所望の濃度ではない混合流体を半導体ウエハなどのワークに使用するとワークに不具合を生じさせることがあるため、所望濃度ではない混合流体は廃棄せざるを得ず、廃棄流体の増加を招くという問題が生じる。 Further, when the drainage switching valve as shown in FIG. 6 is used as a mixing valve, the mixed fluid flows out from the discharge conduits 103A, 103B, and 103C into which the auxiliary fluid A, the auxiliary fluid B, and the main fluid are respectively input. The distance to the inflow pipe portion 101 to be changed is different. For this reason, the mixed fluid flowing out from the inflow pipe portion 101 is a mixed liquid of the subfluid A and the subfluid B immediately after the start of mixing, and then becomes a mixed liquid of the main fluid, the subfluid A and the subfluid B, and is desired. A time lag occurs until a fluid in which three kinds of fluids are mixed is obtained. When feedback control is performed, the time lag described above adversely affects the feedback control, and the time until a mixed fluid having a desired concentration is obtained is lengthened. If a mixed fluid that does not have a desired concentration is used for a workpiece such as a semiconductor wafer, it may cause a problem in the workpiece. Therefore, a mixed fluid that does not have a desired concentration must be discarded, resulting in an increase in waste fluid. Arise.
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、複数の種類の流体を混合するためのバルブにおいて、混合効率を向上させ、しかも、混合させる流体成分を切り換えた直後でも不要な流体成分が混合することを抑制することができるようにすることにある。また、本発明の他の目的は、複数の種類の流体を混合するためのバルブにおいて、フィードバック制御が安定するまでの時間を低減させることができるようにすることにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the problems existing in the prior art, improve the mixing efficiency in a valve for mixing a plurality of types of fluids, and is unnecessary even immediately after switching the fluid components to be mixed. It is to be able to suppress mixing of fluid components. Another object of the present invention is to make it possible to reduce the time until feedback control is stabilized in a valve for mixing a plurality of types of fluids.
本発明は、上記目的に鑑み、複数の分岐流路に分岐する入口側主流路と、複数の合流流路が合流する出口側主流路と、入口側主流路と出口側主流路との間に設けられた複数のバルブ部とを備え、前記複数のバルブ部の各々が、前記複数の分岐流路の少なくとも一つに連通する分岐流路連通口と前記複数の合流流路の少なくとも一つに連通する合流流路連通口と副流体流路と連通する副流体流路連通口とを設けられた弁室と、前記副流体流路連通口を開閉する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを有し、前記複数のバルブ部の各々の前記弁室において前記入口側主流路から前記分岐流路を通して供給された主流体と前記副流体流路から供給された副流体とを混合することにより生成した複数の種類の混合流体を前記合流流路を通して前記出口側主流路に供給し、さらに混合するようにしたマニホールドバルブを提供する。 In view of the above-described object, the present invention provides an inlet-side main channel that branches into a plurality of branch channels, an outlet-side main channel where a plurality of merging channels merge, and an inlet-side main channel and an outlet-side main channel. A plurality of valve portions provided, and each of the plurality of valve portions is connected to at least one of the plurality of branch channels and the branch channel communication port communicating with at least one of the plurality of branch channels. A valve chamber provided with a communicating flow channel communicating port communicating therewith and a sub fluid flow channel communicating port communicating with the sub fluid flow channel; a valve body that opens and closes the sub fluid flow channel communicating port; and driving the valve body. And a main fluid supplied from the inlet-side main channel through the branch channel and a sub-fluid supplied from the sub-fluid channel in each valve chamber of each of the plurality of valve units. A plurality of types of mixed fluid generated by It is supplied to the flow path, to provide a manifold valve which is adapted to further mixing.
上記マニホールドバルブでは、各バルブ部の弁室において主流体と副流体とを混合することにより生成した一次混合流体を出口側主流路に供給することにより、複数種類の一次混合流体をさらに混合して二次混合流体を生成し、2段階で混合を行うので、効率的な混合を行うことができ、より十分な混合がなされる。また、各バルブ部では、弁室に形成された副流体連通口を弁体で開閉することにより主流体への副流体の供給を行っており、副流体連通口から、混合が行われる空間(すなわち弁室)までの間に、副流体が残留する空間がないので、混合成分の切り換えが行われたときに、主流体に不要な副流体が混じることを防止することができる。 In the manifold valve, a primary mixed fluid generated by mixing the main fluid and the subfluid in the valve chamber of each valve unit is supplied to the outlet-side main flow path, thereby further mixing a plurality of types of primary mixed fluids. Since a secondary mixed fluid is generated and mixing is performed in two stages, efficient mixing can be performed, and more sufficient mixing is performed. Moreover, in each valve part, the subfluid is supplied to the main fluid by opening and closing the subfluid communication port formed in the valve chamber with the valve body, and the space (the mixing is performed from the subfluid communication port) That is, since there is no space in which the subfluid remains until the valve chamber), it is possible to prevent unnecessary subfluid from being mixed with the main fluid when the mixed components are switched.
上記マニホールドバルブでは、前記複数の合流流路の各々の中心軸線が前記出口側主流路の長手方向に沿って延びる中心軸線と非同一平面に存在するように且つ前記合流流路と前記出口側主流路とが鋭角をなすように、前記合流流路が前記出口側主流路に合流していることが好ましい。各合流流路の中心軸線が出口側主流路の中心軸線と同一平面上にないので、合流流路から供給される一次混合流体が出口側主流路内に偏心位置から合流することになり、さらに、合流流路と出口側流路とが鋭角をなすように合流しているので、一次混合流体は出口側主流路内をその内周面に沿って下流側へ向かって旋回しながら流れ、他の合流流路から供給された一次混合流体と混合されやすくなる。さらに、各合流流路が出口側主流路に対して垂直ではなく鋭角をなすように合流していることで、合流流路から流入した一次混合流体が出口側主流路の周面に直接衝突して流入を妨げられることを防ぐことができる。 In the manifold valve, a central axis of each of the plurality of merging flow paths exists in a non-coplanar manner with a central axis extending along a longitudinal direction of the outlet-side main flow path, and the merging flow path and the outlet-side main flow are It is preferable that the merging channel merges with the outlet-side main channel so that the path forms an acute angle. Since the central axis of each merging channel is not on the same plane as the central axis of the outlet-side main channel, the primary mixed fluid supplied from the merging channel will merge from the eccentric position into the outlet-side main channel. Since the merging channel and the outlet side channel are joined at an acute angle, the primary mixed fluid flows in the outlet side main channel while turning toward the downstream side along the inner peripheral surface thereof, and the like. It becomes easy to mix with the primary mixed fluid supplied from the merging flow path. In addition, since each merged flow channel is merged so as to form an acute angle rather than perpendicular to the outlet-side main flow channel, the primary mixed fluid flowing in from the merged flow channel directly collides with the peripheral surface of the outlet-side main flow channel. This prevents the inflow from being hindered.
前記複数のバルブ部の各々の前記弁室の前記合流流路連通口に連通する前記合流流路が複数の合流流路からなっていてもよい。この場合、前記バルブ部の前記合流流路連通口に連通する前記複数の合流流路が前記出口側主流路の中心軸線と平行な軸線上の異なる位置で前記出口側主流路に合流するように配置されていることが好ましい。また、前記バルブ部の前記合流流路連通口に連通する前記複数の合流流路が前記出口側主流路に対して互いと異なる角度で合流するように配置されていてもよい。 The merging channel that communicates with the merging channel communication port of the valve chamber of each of the plurality of valve portions may include a plurality of merging channels. In this case, the plurality of merging channels communicating with the merging channel communication port of the valve unit merge with the outlet side main channel at different positions on an axis parallel to the central axis of the outlet side main channel. It is preferable that they are arranged. The plurality of merging channels communicating with the merging channel communication port of the valve unit may be arranged so as to merge at an angle different from each other with respect to the outlet-side main channel.
さらに、好ましい実施形態では、前記複数のバルブ部の各々の前記弁室の前記合流流路連通口に連通する前記合流流路が前記出口側主流路の中心軸線周りの同一円周上で前記出口側主流路に合流するように配置される。 Furthermore, in a preferred embodiment, the merging channel that communicates with the merging channel communication port of the valve chamber of each of the plurality of valve portions has the outlet on the same circumference around the central axis of the outlet-side main channel. It arrange | positions so that it may merge with a side main flow path.
また、前記入口側主流路と前記出口側主流路とは同一軸線上に配置されており、前記バルブ部と前記バルブ部に接続される前記分岐流路及び前記合流流路とによって構成される同一形状の複数の組が前記軸線周りに等角度間隔で配置されていることがさらに好ましい。 The inlet-side main flow path and the outlet-side main flow path are arranged on the same axis, and are configured by the valve section, the branch flow path connected to the valve section, and the merge flow path. More preferably, the plurality of sets of shapes are arranged at equiangular intervals around the axis.
本発明によれば、二段階で混合を行うので、効率的な混合を行うことができ、各成分がより均一に混合された混合流体を得ることが可能となる。また、各バルブ部において副流体の供給を停止させたときに副流体が残留する領域がないので、混合する流体の種類の切り換えが行われたときに、主流体に不要な副流体が混じることを防止することができ、これにより、フィードバック制御が安定するまでの時間が長くなることを抑制することが可能となる。 According to the present invention, since mixing is performed in two stages, efficient mixing can be performed, and it is possible to obtain a mixed fluid in which each component is more uniformly mixed. In addition, since there is no region where the sub-fluid remains when the supply of the sub-fluid is stopped in each valve section, unnecessary sub-fluid is mixed with the main fluid when the type of fluid to be mixed is switched. Thus, it is possible to suppress an increase in the time until the feedback control is stabilized.
以下、図面を参照して、本発明によるマニホールドバルブの実施の形態を説明する。
最初に、図1を参照して、第1の実施形態のマニホールドバルブ11の全体構成を説明する。
Hereinafter, an embodiment of a manifold valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Initially, with reference to FIG. 1, the whole structure of the manifold valve 11 of 1st Embodiment is demonstrated.
マニホールドバルブ11は、主流体を流入させるための入口側主流路13と、主流体と副流体の混合流体を流出させるための出口側主流路15と、入口側主流路13と出口側主流路15との間に配置された複数のバルブ部17とを備え、各バルブ部17には、入口側主流路13から分岐した複数の分岐流路19の一つと出口側主流路15へ合流する合流流路21の一つとが接続されている。図1に示されている第1の実施形態では、三つのバルブ部17が設けられている。また、入口側主流路13からは三つの分岐流路19が分岐しており、出口側主流路15には三つの合流流路21が合流している。しかしながら、図1に示されている構成は例示であり、二つ又は四つ以上のバルブ部17、分岐流路19、合流流路21を設けてもよい。
The manifold valve 11 includes an inlet-side
入口側主流路13及び出口側主流路15は、それぞれ、本体23を挟んで対向して本体23に接続されており、入口側主流路13の長手方向に沿って延びる中心軸線と出口側主流路15の長手方向に沿って延びる中心軸線が同一軸線上に延びるように配置されている。本体23は、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成することができる。
The inlet-side
各バルブ部17は、弁室25と、弁室25内に配置された弁体27と、弁体27を駆動するための駆動部29とによって構成されている。
Each
弁室25は、本体23の周側面から中心へ向かって延びる凹形状であり、本体23内に、入口側主流路13及び出口側主流路15の中心軸線と同一軸線上に延びる軸線周りに等角度間隔で形成されている。弁室25の底面(本体の中心側の面)には、副流体を弁室25内に供給するための副流体流路31と連通している副流体流路連通口33(図2参照)が設けられている。また、弁室25の側面には、複数の分岐流路19の一つと連通する分岐流路連通口35(図2参照)と、複数の合流流路21の一つと連通する合流流路連通口37(図2参照)とが設けられている。
The
駆動部29は、弁室25と対向するように、入口側主流路13及び出口側主流路15の中心軸線と同一軸線上に延びる軸線周りに等角度間隔で配置され、本体23に取り付けられている。各駆動部29は、シリンダ本体39と、弁室25内へ向かって延びる連結部41aを有したピストン41と、ダイヤフラム押さえ43とによって構成されている。ピストン41は、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)から形成されており、シリンダ本体39の内部に形成されたシリンダ室45内に摺動可能に収容されている。シリンダ本体39はボルト及びナット(図示せず)によって本体23に固定されている。ダイヤフラム押さえ43は、例えばPVDFによって形成されており、中央部にピストン41の連結部41aが貫通する貫通孔43aを有し、本体23とシリンダ本体39との間に挟持されている。シリンダ本体39の周側面には、圧縮空気を導入するためのエアー口47,49が形成されており、シリンダ室45の天井面及び内周面とピストン41の上端面とによって形成される第一空間部51と、シリンダ室45の内周面とダイヤフラム押さえ43の上端面とピストン41の下端面とで形成される第二空間部53とにそれぞれ連通している。なお、ここでは、説明の便宜上、本体側を「下」、本体とは反対側を「上」又は「天井」と称している。
The
弁室25内に収容されている弁体27は、例えばPTFEによって形成され、ピストン41の連結部41aの先端にねじによって取り付けられており、ピストン41の上下動に合せて軸線方向に上下動することによって、弁室25の副流体流路連通口33の周囲に形成された弁座に離間、当接して副流体流路連通口33を開閉するようになっている。また、弁体27は外周にダイヤフラム55を有しており、ダイヤフラム55の外周縁はダイヤフラム押さえ43と本体23との間に挟持されている。
The
次に、図2から図4を参照して、入口側主流路13、出口側主流路15、分岐流路19、合流流路21、副流体流路31の配管構造の詳細を説明する。
Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the details of the piping structure of the inlet side
入口側主流路13から分岐した分岐流路19とこれに連通するバルブ部17とバルブ部17に連通し出口側主流路15に合流する合流流路21とを一つの組として、複数の同一形状の組が、入口側主流路13と出口側主流路15の間に、入口側主流路13及び出口側主流路15の中心軸線と同一直線上に延びる軸線周りに等角度間隔で配置されている。したがって、複数の分岐流路19が入口側主流路13の中心軸線周りの同一円周上で入口側主流路13から分岐するようになっていると共に、複数の合流流路21が出口側主流路15の中心軸線まわりの同一円周上で出口側主流路15に合流するようになっている。
A
また、入口側主流路13から分岐する複数の分岐流路19は、その長手方向に沿って延びる中心軸線と入口側主流路13の中心軸線とが下流側になす角度が鋭角となるように入口側主流路13の上流側端部の周面から放射状に延びており、出口側主流路15に合流する複数の合流流路21は、出口側主流路15と上流側になす角度が鋭角となるように出口側主流路15の上流側端部に合流している。
The plurality of
さらに、各合流流路21は、特に図4から分かるように、出口側主流路15に偏心位置から合流する。ここで、「偏心位置」とは、合流流路21の中心軸線が出口側主流路15の中心軸線と交わらないように非同一平面に存在する位置関係を意味する。
Further, as can be seen from FIG. 4 in particular, each merging
次に、第1の実施形態のマニホールドバルブ11の動作を説明する。
マニホールドバルブ11の入口側主流路13に主流体が供給されると共に、各副流体流路31に異なる種類の副流体が供給され、主流体と1種類又は複数種類の副流体がマニホールドバルブ11内で混合された混合流体が出口側主流路15から流出するようになっている。
Next, the operation of the manifold valve 11 of the first embodiment will be described.
The main fluid is supplied to the inlet-side
マニホールドバルブ11の出口側主流路15から流出する混合流体は、例えば半導体ウエハの加工が完了して次の半導体ウエハに交換されるタイミングに合せて、供給・停止を繰り返すように制御される。また、半導体ウエハの加工の種類に合せて主流体に混合される副流体の種類の切り換えなどが行われる。このような混合流体の供給・停止や主流体に混合される副流体の種類の切り換えは、マニホールドバルブ11の入口側流路13への主流体の供給停止と各バルブ部17における弁体による副流体流路連通口33の開閉とによって行われる。入口側流路13への主流体の供給停止はマニホールドバルブ11の外部に設けられた他のバルブによって行われるので、ここでは、各バルブ部17に配置された弁体27による副流体流路連通口33の開閉の手順を主に説明する。
The mixed fluid flowing out from the outlet-side
外部から駆動部29のエアー口49を介して第二空間部53に作動流体として圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力によりピストン41が弁室25から離れる方向へ移動させられ、それに伴って、ピストン41の連結部41aに結合されている弁体27が、弁座として機能する副流体流路連通口33の周縁部から離間し、副流体流路連通口33が開状態となる。これにより、主流体への副流体の供給を開始することができる。一方、エアー口47から第一空間部51に圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力によりピストン41が弁室25へ近づく方向へ移動させられ、それに伴って、ピストン41の連結部41aに連結されている弁体27が、弁座として機能する副流体流路連通口33の周縁部に当接し、副流体流路連通口33が閉状態となる。これにより、主流体への副流体の供給を停止することができる。
When compressed air is injected as working fluid into the
弁室25の分岐流路連通口35及び合流流路連通口37は常時開口しているので、弁体27により副流体流路連通口33が開放されると、副流体流路31から供給される副流体が分岐流路19から弁室25内に供給される主流体に合流して混合され、弁室25内で一次混合流体が生成される。各バルブ部17の弁室25内で生成された一次混合流体は、合流流路21を通して出口側主流路15に供給され、出口側主流路15内で複数種類の一次混合流体が合流して混合され、二次混合流体を生成する。
Since the branch
このように、マニホールドバルブ11では、二段階で主流体と副流体との混合が行われるので、一段階で混合が行われる場合と比較して、混合効率が高まる。したがって、混合成分のムラの少ない均一な混合流体を生成することが可能となる。 Thus, in the manifold valve 11, the mixing of the main fluid and the subfluid is performed in two stages, so that the mixing efficiency is increased as compared with the case where the mixing is performed in one stage. Therefore, it is possible to generate a uniform mixed fluid with less unevenness of the mixed components.
また、入口側主流路13の中軸線と複数の分岐流路19の各々の中心軸線とが下流側になす角度が鋭角であるので、入口側主流路13を流れる主流体が円滑に入口側主流路13から分岐流路19に流入するようになる。さらに、出口側主流路15と複数の合流流路21の各々とが上流側になす角度が鋭角であるので、合流流路21を流れる流体が円滑に口側主流路15に流入し上流へと向かうようになる。
Further, since the angle formed by the central axis of the inlet-side
加えて、各バルブ部17の弁室25に連通する合流流路21は、出口側主流路15に対して偏心位置から合流するので、各バルブ部17において主流体と1種類の副流体とを混合させた一次混合流体は、合流流路21から出口側主流路15に合流すると、図3及び図4に矢印で示されているように、出口側主流路15内をその内周面に沿って下流側へ向かって旋回しながら流れる。これにより、出口側主流路15内では螺旋状の渦流が生じることになり、一つの合流流路21から合流した一次混合流体が他の合流流路21から合流した一次混合流体と一層混合しやすくなる。また、各合流流路21から出口側主流路15に合流した一次混合流体が互いに衝突して他の一次混合流体が出口側主流路15に合流するのを阻害することもない。
In addition, since the merging
主流体への副流体の供給の開始及び停止は、弁室25において、副流体流路31に連通する副流体流路連通口33を弁体27で開閉することによって行われる。このため、主流体への副流体の供給が停止された後に主流体との合流部までの間に副流体が滞留して残留する領域が存在せず、主流体に混合される副流体の種類の切り換えが行われた直後でも、主流体に不要な副流体が混じることを防止することができる。これにより、出口側主流路15又はその下流に設けられた濃度計などの計測器の計測結果に基づくフィードバック制御が行われる場合に、一時的に不要な副流体が混合したことにより余計なフィードバックが行われてフィードバック制御が安定するまでの時間が長くなることを抑制することができる。
The start and stop of the supply of the sub fluid to the main fluid is performed by opening and closing the sub fluid
さらに、分岐流路19、バルブ部17、合流流路21によって構成される同一形状の複数の組が出口側主流路15の中心軸線周りに等角度間隔で配置されている。したがって、入口側主流路13から分岐する複数の分岐流路19の形状及び大きさ、入口側主流路15と各分岐流路19とがなす角度、バルブ部17の弁室25及び副流体流路31などの形状及び大きさ、出口側主流路15に合流する複数の合流流路の形状及び大きさ、出口側主流路15と各合流流路21とがなす角度が全て等しくなるので、内部を流れる流体の圧力が互いにほぼ均等になる。したがって、入口側主流路15を流れる流体がほぼ同じ流量で各分岐流路19に流入し、さらに、弁室25内で混合された一次混合流体がほぼ同じ流量で且つ同じ角度で合流流路21から出口側主流路15に合流する。また、異なるバルブ部17の弁室25に連通する合流流路57,59が出口側主流路15の中心軸線周りの円周上で出口側主流路15に合流するようになる。したがって、異なるバルブ部17から供給される一次混合流体がなす螺旋状流が互いに干渉しにくくなり、螺旋状流が維持される距離が長くなるので、圧力損失を軽減しながら効果的に混合を行うことが可能となる。
Further, a plurality of sets having the same shape constituted by the
さらに、異なるバルブ部17の副流体流路連通口33から出口側流路15までの距離が同一となり且つ異なるバルブ部17の弁室25に連通する合流流路21が出口側主流路15の中心軸線周りの円周上で出口側主流路15に合流するので、主流体への副流体の供給を同時に開始すると、異なるバルブ部17の副流体流路連通口33から供給される副流体が同時に出口側主流路15に到達して合流することになる。すなわち、同時に副流体流路連通口33を開放すれば、出口側主流路15において同時に混合が開始されるので、出口側主流路15への副流体の到達のタイムラグに起因して余計なフィードバック制御が行われることを抑制することができ、フィードバック制御が安定するまでの時間を短縮することができる。これにより、所望する混合比率になっていないために廃棄される混合流体の量を低減させることができ、また、不良製品の発生を低減させることができる。
Further, the merging
次に、図5を参照して、第2の実施形態のマニホールドバルブ11´を説明する。図5に示されている第2の実施形態のマニホールドバルブ11´では、第1の実施形態のマニホールドバルブ11と共通する構成要素には、同じ参照符号を付しており、共通する構成要素についての説明は、ここでは省略している。 Next, a manifold valve 11 ′ according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the manifold valve 11 ′ of the second embodiment shown in FIG. 5, the same reference numerals are given to the components common to the manifold valve 11 of the first embodiment. The description of is omitted here.
第2の実施形態のマニホールドバルブ11´は、第1の実施形態のマニホールドバルブ11では、各バルブ部17の弁室25に一つの合流流路21のみが連通しているのに対して、第2の実施形態のマニホールドバルブ11´では、各バルブ部17の弁室25に複数の合流流路21が連通していると共に、各バルブ部17の弁室25に連通する複数の合流流路21が、出口側主流路15の中心軸線に対して互いに異なる角度で且つ出口側主流路15の中心軸線と平行に延びる一つの軸線上の異なる位置で出口側主流路15に合流している点において異なり、その他の点において共通している。なお、図5では、各バルブ部17の弁室25に二つ合流流路21が連通しているが、各弁室25に三つ以上の合流流路が連通するようにしてもよい。
The manifold valve 11 ′ of the second embodiment is different from the manifold valve 11 of the first embodiment in that only one merging
各バルブ部17の弁室25に連通している複数の合流流路57,59が、出口側主流路15の中心軸線と平行に延び得る一つの軸線に沿った異なる位置で出口側主流路15に合流しているので、出口側主流路15の内周面に沿って旋回しながら流れるときに異なる位置から螺旋状流が開始することになる。したがって、螺旋状流が一回転する間に進む距離の間に他の合流流路が出口側主流路15に合流するようにすれば、合流流路57,59から合流する一次混合流体の流れが、それぞれ、合流後に出口側主流路15の内周面に沿って旋回しながら下流に向かって進むときの螺旋状の流線の隙間を互いに埋め合うことになり、混合がより効率的に行われる。
The outlet side
また、複数の合流流路57,59は、出口側主流路15の中心軸線に対して互いと異なる角度で出口側主流路15に合流しているので、それぞれから出口側主流路15に流入した螺旋状流が互いと交差するので、一層混合が容易となる。
Further, since the plurality of
その他の動作や効果は、第1の実施形態のマニホールドバルブ11と同様であるので、ここでは説明を省略する。 Since other operations and effects are the same as those of the manifold valve 11 of the first embodiment, description thereof is omitted here.
図1に示されているマニホールドバルブ11を用いて、異なる成分の薬液を混合した混合液を生成する方法を説明する。
ここでは、便宜上、三つのバルブ部17をそれぞれ第1のバルブ部17、第2のバルブ部17及び第3のバルブ部17と呼称し、第1のバルブ部17に関連する構成要素に「第1の」を、第2のバルブ部17に関連する構成要素に「第2の」を、第3のバルブ部17に関連する構成要素に「第3の」を付して呼称するものとする。また、入口側主流路13に主流体である純水を供給し、第1のバルブ部17の弁室25に連通する第1の副流体流路31、第2のバルブ部17の弁室25に連通する第2の副流体流路31及び第3のバルブ部17の弁室25に連通する第3の副流体流路31に、それぞれ、第1の副流体としてのNH4OH、第2の副流体としてのH2O2及び第3の副流体としてのHCLを供給するものとする。さらに、マニホールドバルブ11の出口側主流路15又はその下流側に第1の副流体、第2の副流体及び第3の副流体の濃度を計測することができる濃度計(図示せず)を配置し、濃度計の計測結果に基づいて、マニホールドバルブ11の各バルブ部17の弁開度を調整し、混合流体の濃度のフィードバック制御するものとする。
A method of generating a mixed solution in which chemical solutions of different components are mixed using the manifold valve 11 shown in FIG. 1 will be described.
Here, for the sake of convenience, the three
まず、体積比で、NH4OH:H2O2:DIW(純水)=1:2:12に調整した混合流体SC1を生成させる場合を説明する。この場合、駆動部29により第1のバルブ部17の弁体27及び第2のバルブ部17の弁体27をそれぞれ第1の副流体流路連通口33及び第2の副流体流路連通口33から離間させて開く一方、第3のバルブ部17の弁体27は第3の副流体流路連通口33に当接させて閉じる。各バルブ部17の弁室25へ第1の副流体流路31及び第2の副流体流路31からそれぞれ第1の副流体及び第2の副流体が流入すると、入口側主流路13から分岐流路19を介して各弁室25へ流入する主流体の流量のバランスがとられると共に、第1のバルブ部17の弁室25において第1の副流体が主流体により希釈された第1の一次混合流体、第2のバルブ部17の弁室25において第2の副流体が主流体により希釈された第2の一次混合流体、及び第3のバルブ部17の弁室25を通過した主流体がそれぞれ第1の合流流路21、第2の合流流路21、及び第3の合流流路21から出口側主流路15に流入して混合され、二次混合流体SC1が生成される。
First, the case where the mixed fluid SC1 adjusted to a volume ratio of NH 4 OH: H 2 O 2 : DIW (pure water) = 1: 2: 12 will be described. In this case, the
次に、成分を切換えて、体積比で、HCL:H2O2:DIW=1:1:20に調整した混合流体SC2を生成させる場合を説明する。この場合、駆動部29により第1のバルブ部17の弁体27を第1の副流体流路連通口33に当接させて閉じる一方、第2のバルブ部17の弁体27及び第3のバルブ部17の弁体27をそれぞれ第2の副流体流路連通口33及び第3の副流体流路連通口33から離間させて開く。各バルブ部17の弁室25へ第2の副流体流路31及び第3の副流体流路31からそれぞれ第2の副流体及び第3の副流体が流入すると、入口側主流路13から分岐流路19を介して各弁室25へ流入する主流体の流量のバランスがとられると共に、第1のバルブ部17の弁室25を通過した主流体、第2のバルブ部17の弁室25において第2の副流体が主流体により希釈された第2の一次混合流体、及び第3のバルブ部17の弁室25において第3の副流体が主流体により希釈された第3の一次混合流体がそれぞれ第1の合流流路21、第2の合流流路21、及び第3の合流流路21から出口側主流路15に流入して混合され、二次混合流体SC2が生成される。
Next, a description will be given of a case where the mixed fluid SC2 is generated by switching the components and adjusting the volume ratio to HCL: H 2 O 2 : DIW = 1: 1: 20. In this case, the
このように、異なる種類の混合流体への切り換えも容易である。また、混合流体SC1から混合流体SC2への切り換え時には、第1のバルブ部17の弁室25の第1の副流体流路連通口33は弁体27により閉じられ、弁室25と連通する空間に第1の副流体が滞留する領域がないので、切換え直後でも、第1の副流体が混入されることもなく、切り換え後に混合流体の濃度が安定するまでの時間も短くなる。また、混合流体SC1及び混合流体SC2の生成時に、主流体と各副流体とを混合した一次混合流体をさらに混合して最終的な混合流体を生成しており、2段階で主流体と各種副流体とを混合させていると共に、一次混合流体を出口側主流路で旋回させながら混合させるので、効率的な混合を行うことができる。
In this way, switching to a different type of mixed fluid is also easy. Further, when switching from the mixed fluid SC1 to the mixed fluid SC2, the first sub-fluid flow
11 マニホールドバルブ
11´ マニホールドバルブ
13 入口側主流路
15 出口側主流路
17 バルブ部
19 分岐流路
21 合流流路
25 弁室
27 弁体
29 駆動部
31 副流体流路
33 副流体流路連通口
35 分岐流路連通口
37 合流流路連通口
57 合流流路
59 合流流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Manifold valve 11 '
Claims (7)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013065550A JP2014190408A (en) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | Manifold valve |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018204744A (en) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Flow control valve |
-
2013
- 2013-03-27 JP JP2013065550A patent/JP2014190408A/en active Pending
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