JP2015146163A - Flow rate control valve and flow rate control device using the same - Google Patents

Flow rate control valve and flow rate control device using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow rate control valve for holding the cleanliness of fluid in a higher state by suppressing an unexpected contact between a valve seat and a valve body or the like, and for maintaining the fluid at a fixed flow rate.SOLUTION: A flow rate control valve 10A includes: a diaphragm part 15 disposed on a channel between an inflow side chamber 20 and an outflow side chamber 25 of fluid Fm to be controlled; a valve main body part 11 having a valve seat 16; a first diaphragm 30 dividing the inflow side chamber into a first chamber 21 and a second chamber 22; a second diaphragm 35 dividing the outflow side chamber into a third chamber 26 and a fourth chamber 27, and having a valve body 38 configured to receive a fluid pressure, and to be always energized by energization means 55, and to move backward and forward with respect to the valve seat; and an inter-chamber connection part 70 connecting the second chamber to the fourth chamber, therein the backward and forward movement of both diaphragms generated due to pressure fluctuation before and after the diaphragm part is transmitted to the mutual diaphragms by pressurized gas 60 to allow the valve body to move backward and forward with respect to the valve seat.

Description

本発明は流量制御弁及びこれを用いた流量制御装置に関し、特に所定の流体流量に一定化または可変後の流体流量を一定化する機能を備えた流量制御弁と、当該流量制御弁を備えた流量制御装置に関する。   The present invention relates to a flow rate control valve and a flow rate control device using the same, and more particularly, to a flow rate control valve having a function of making a fluid flow rate constant or variable after a predetermined fluid flow rate, and the flow rate control valve. The present invention relates to a flow control device.

半導体の製造工程では、シリコンウエハ(基板)表面を希釈した薬液で洗浄する処理等が行われる。これは、パーティクルや金属汚染物、酸化膜等を除去することを目的としており、複数種の薬液や純水を適当な比率で混合した処理液が使用される。処理液には、APM(アンモニアと過酸化水素水と純水)、HPM(塩酸と過酸化水素水と純水)、DHF(フッ酸と純水)、SPM(硫酸と過酸化水素水)等が挙げられる。例えば、この洗浄処理が枚葉式の装置で実施される場合、水平に保持されて回転しているウエハの表面に処理液等が供給される。   In a semiconductor manufacturing process, a process of cleaning the surface of a silicon wafer (substrate) with a diluted chemical is performed. This is intended to remove particles, metal contaminants, oxide films, and the like, and a treatment liquid in which a plurality of types of chemical liquids and pure water are mixed at an appropriate ratio is used. Treatment liquids include APM (ammonia, hydrogen peroxide and pure water), HPM (hydrochloric acid, hydrogen peroxide and pure water), DHF (hydrofluoric acid and pure water), SPM (sulfuric acid and hydrogen peroxide), etc. Is mentioned. For example, when this cleaning process is performed in a single wafer type apparatus, a processing liquid or the like is supplied to the surface of the wafer held and rotated horizontally.

枚葉式の洗浄装置では、混合された処理液がタンクに貯蔵されておりその処理液をウエハへ供給するキャビネット方式と、ウエハ直前で混合した処理液を直接供給するインラインミキシング方式がある。装置には流体の混合部があり、高濃度の薬液(原液)や純水が流通する配管が接続され、混合液の生成が行われる。ウエハを1枚ずつ処理する枚葉式の装置によるとウエハ表面に供給される混合液は少量であり、インライン方式を用いる場合、混合部への供給される薬液は微少量となる。例えば、DHFの生成では、フッ酸と純水の流量比は1:100であり、純水の流量が2.0L/minに設定されていると、必要なフッ酸の流量は0.02L/minとなる。このような微少量の薬液を制御する必要がある処理では、わずかな流量変化によりその洗浄効果に大きなばらつきが生じてしまう。そのため、混合部に対し薬液や純水を高精度に供給することができる定流量弁が必要となる。   In a single wafer cleaning apparatus, a mixed processing solution is stored in a tank, and there are a cabinet method for supplying the processing solution to the wafer and an in-line mixing method for directly supplying the processing solution mixed immediately before the wafer. The apparatus has a fluid mixing section, and a pipe through which a high concentration chemical solution (raw solution) and pure water circulates is connected to generate a mixed solution. According to a single wafer processing apparatus that processes wafers one by one, a small amount of liquid mixture is supplied to the wafer surface, and when an in-line method is used, a small amount of chemical liquid is supplied to the mixing unit. For example, in the production of DHF, when the flow rate ratio of hydrofluoric acid to pure water is 1: 100, and the flow rate of pure water is set to 2.0 L / min, the required flow rate of hydrofluoric acid is 0.02 L / min. min. In such a process that needs to control a very small amount of a chemical solution, a slight variation in flow rate causes a large variation in the cleaning effect. Therefore, a constant flow valve capable of supplying a chemical solution and pure water to the mixing unit with high accuracy is required.

また、半導体製造における大規模集積化、加工の微細化が進み、国際半導体技術ロードマップ(ITRS)において、2014年に24nmプロセスとなることが定められている。プロセスで表される数字(24nm)は、MPUにおける最下層の最も狭い配線のピッチ(線幅+線間隔)の半分(ハーフピッチ)として定義されている。このように配線幅が定められる中にあっては、半導体製造工程内における流体の流通経路に微細なゴミ(パーティクル)の混入は、製品の歩留まりに大きな影響を与える。パーティクルは、配線ピッチの4分の1(2014年のプロセスの場合、12nm)以下とする必要があることから、流体の清浄度を維持しながら流通させる部材は大きな意味を持つ。   In addition, with the progress of large-scale integration and finer processing in semiconductor manufacturing, the International Semiconductor Technology Roadmap (ITRS) stipulates that the process will be 24 nm in 2014. The number (24 nm) represented by the process is defined as half (half pitch) of the pitch (line width + line interval) of the narrowest wiring in the lowest layer in the MPU. While the wiring width is determined in this way, the entry of fine dust (particles) into the fluid flow path in the semiconductor manufacturing process greatly affects the product yield. Since the particles need to be ¼ or less of the wiring pitch (12 nm in the case of the 2014 process), a member that circulates while maintaining the cleanliness of the fluid has great significance.

特許文献1に開示の定流量弁では、同軸上に配置された複数のダイヤフラムが被制御流体の圧力に対し一体に変動するように構成されている。流入部側に存在する弁座には、各ダイヤフラムと一体に変動する弁体がバルブの開閉動作を行う。これらにより、定流量弁内における差圧が調節されることで被制御流体の流出量を所定の流量に制御することが可能となる。また、流路構造は被制御流体を滞留させることがなく、差圧調節を簡単にできて応答性がよい。   The constant flow valve disclosed in Patent Document 1 is configured such that a plurality of coaxially arranged diaphragms fluctuate integrally with the pressure of the controlled fluid. A valve body that fluctuates integrally with each diaphragm opens and closes the valve seat that exists on the inflow side. Thus, the outflow amount of the controlled fluid can be controlled to a predetermined flow rate by adjusting the differential pressure in the constant flow valve. Further, the flow path structure does not cause the controlled fluid to stay, can easily adjust the differential pressure, and has good responsiveness.

しかし、微少流量域で制御を行う場合は、狭い開度で弁体を進退させる必要がある。この定流量弁では、複数のダイヤフラムが軸部で連結され、弁座が形成される流路内に前記軸部を挿通した構成である。このため、制御時の弁体の動作により、弁座と弁体が摺動するおそれがある。   However, when control is performed in a minute flow range, it is necessary to advance and retract the valve body with a narrow opening. This constant flow valve has a configuration in which a plurality of diaphragms are connected by a shaft portion and the shaft portion is inserted into a flow path in which a valve seat is formed. For this reason, there exists a possibility that a valve seat and a valve body may slide by operation | movement of the valve body at the time of control.

特許文献2に開示の流量制御装置では、一次側流体に圧力変動が発生した場合に、第1圧力制御弁部によって第1圧力制御弁部の二次側が所定圧力に維持されて流量が制御される。一方、二次側流体に圧力変動が発生した場合に、第2圧力制御弁部によって第2圧力制御弁部の一次側が所定圧力に維持されて流量が制御される。従って、流量制御装置の一次側または二次側において圧力変動が発生した場合であっても、流体流量の安定化を高精度で実現することが可能である。   In the flow control device disclosed in Patent Document 2, when a pressure fluctuation occurs in the primary fluid, the secondary pressure side of the first pressure control valve unit is maintained at a predetermined pressure by the first pressure control valve unit to control the flow rate. The On the other hand, when a pressure fluctuation occurs in the secondary side fluid, the second pressure control valve unit maintains the primary side of the second pressure control valve unit at a predetermined pressure to control the flow rate. Therefore, even when a pressure fluctuation occurs on the primary side or the secondary side of the flow control device, it is possible to achieve stabilization of the fluid flow rate with high accuracy.

しかしながら、上記の流量制御装置では、二次側において流体の流出が停止される等により、流量制御装置内の流体圧力が上昇する場合がある。その際、第1圧力制御弁部が急激な閉動作を行うことによって、第1圧力制御弁部の弁座に対して弁体が強く衝突するおそれがある。   However, in the above flow control device, the fluid pressure in the flow control device may increase due to the fluid outflow being stopped on the secondary side. At this time, the valve body may collide strongly against the valve seat of the first pressure control valve portion by the sudden closing operation of the first pressure control valve portion.

従来の定流量弁や流量制御装置にあっては、それぞれ上記のような作動により弁座と弁体等とが想定外の接触をして発塵する可能性も懸念される。そのため、微少流量を高精度で供給することが可能であり、さらに高い清浄度を維持することが可能な装置が求められている。   In the conventional constant flow valve and flow control device, there is a concern that the valve seat and the valve body may cause an unexpected contact with each other due to the above operation and generate dust. Therefore, there is a demand for an apparatus that can supply a minute flow rate with high accuracy and can maintain a higher degree of cleanliness.

さらに、上記の要求を満たすとともに、所望の流量に設定を変更することができ、しかも当該変更後においても一定流量を維持することができれば、装置の集約も進む。特に、微少流量域における定流量化及び流量自体の制御を実現する装置があれば、これまで以上に流体供給の利便性が高まり、また、流体の清浄度をより保つことができる。そこで、流体流量の定流量化及び流量自体の制御を一括して実現する新たな装置が望まれていた。   Furthermore, if the above requirements are satisfied and the setting can be changed to a desired flow rate, and if a constant flow rate can be maintained even after the change, the apparatus is consolidated. In particular, if there is a device that realizes constant flow in a minute flow rate range and control of the flow rate itself, the convenience of fluid supply can be improved more than before, and the cleanliness of the fluid can be further maintained. Therefore, there has been a demand for a new apparatus that realizes constant control of the fluid flow rate and control of the flow rate in a lump.

特許第4022438号公報 (対応特許:US 6805156B2,EP 1321841B1)Japanese Patent No. 4022438 (corresponding patent: US 6805156B2, EP 1321841B1) 特開2007−102754号公報 (対応特許:US 2007/0056640A1)JP 2007-102754 A (corresponding patent: US 2007/0056640 A1)

本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、弁座と弁体等との想定外の接触を抑制して流体の清浄度をより高い状態に保つとともに、流体を一定流量に維持する流量制御弁と、これを用いた流量制御装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above points, and suppresses unexpected contact between the valve seat and the valve body to maintain a higher fluid cleanliness and maintain the fluid at a constant flow rate. A flow control valve and a flow control device using the same are provided.

すなわち、請求項1の発明は、被制御流体の流入部に接続された流入側チャンバと被制御流体の流出部に接続された流出側チャンバの間の流路に設けられた絞り部と、前記流出側チャンバに形成された弁座を有する弁本体部と、前記流入側チャンバに配置され該流入側チャンバを被制御流体と接する第1チャンバと該第1チャンバの背面側となり被制御流体と接しない第2チャンバに区画し、前記第1チャンバ内の流体圧力を受圧する第1ダイヤフラムと、前記流出側チャンバに配置され該流出側チャンバを被制御流体と接する第3チャンバと該第3チャンバの背面側となり被制御流体と接しない第4チャンバに区画し、前記第3チャンバ内の流体圧力を受圧しかつ前記第4チャンバ内の付勢手段によって該第4チャンバ側に常時付勢されているとともに前記弁座に対し進退動する弁体を備えた第2ダイヤフラムと、前記第2チャンバと前記第4チャンバを接続するチャンバ間接続部を有し、前記第1ダイヤフラムは前記第2チャンバ内に供給される加圧気体により前記第1チャンバ側に常時加圧され、前記第2ダイヤフラムは前記第2チャンバ内に流入後前記チャンバ間接続部を経由して前記第4チャンバ内に流入する加圧気体により前記第3チャンバ側に常時加圧されており、前記絞り部前後の圧力変動により生じた前記第1ダイヤフラム及び前記第2ダイヤフラムの進退動は前記加圧気体を通じて互いのダイヤフラムに伝達され、前記第1ダイヤフラム及び前記第2ダイヤフラムの進退動により前記弁体を前記弁座に対して進退動させて被制御流体の流量を一定に保持するようにしたことを特徴とする流量制御弁に係る。   That is, the invention of claim 1 is a throttle portion provided in a flow path between an inflow side chamber connected to an inflow portion of a controlled fluid and an outflow side chamber connected to an outflow portion of the controlled fluid; A valve main body having a valve seat formed in the outflow side chamber; a first chamber disposed in the inflow side chamber and contacting the inflow side chamber with the controlled fluid; and a back side of the first chamber and contacting the controlled fluid. A first diaphragm that receives the fluid pressure in the first chamber, a third chamber that is disposed in the outflow side chamber, contacts the controlled fluid with the outflow side chamber, and the third chamber It is divided into a fourth chamber that is on the back side and does not contact the controlled fluid, receives the fluid pressure in the third chamber, and is constantly urged toward the fourth chamber by the urging means in the fourth chamber. And a second diaphragm having a valve body that moves forward and backward with respect to the valve seat, and an inter-chamber connecting portion that connects the second chamber and the fourth chamber, and the first diaphragm is in the second chamber. The pressurized gas supplied to the first chamber is constantly pressurized to the first chamber side, and the second diaphragm flows into the second chamber and then flows into the fourth chamber through the inter-chamber connection. The pressurized gas is constantly pressurized to the third chamber side, and the forward and backward movements of the first diaphragm and the second diaphragm caused by pressure fluctuations before and after the throttle portion are transmitted to each diaphragm through the pressurized gas. The valve body is moved forward and backward with respect to the valve seat by the forward and backward movement of the first diaphragm and the second diaphragm, and the flow rate of the controlled fluid is kept constant. That the the according to the flow control valve according to claim.

請求項2の発明は、前記付勢手段が付勢ばねである請求項1に記載の流量制御弁に係る。   The invention according to claim 2 relates to the flow control valve according to claim 1, wherein the biasing means is a biasing spring.

請求項3の発明は、前記絞り部には絞り開口部が形成されており、前記絞り開口部に対して進退することによって前記絞り部を通過する被制御流体の流量を制御する絞り制御弁体と、前記絞り制御弁体を進退動させる絞り制御弁体進退手段が備えられる請求項1に記載の流量制御弁に係る。   According to a third aspect of the present invention, a throttle opening is formed in the throttle and the throttle control valve body controls the flow rate of the controlled fluid passing through the throttle by moving forward and backward with respect to the throttle opening. And a throttle control valve body advancing / retreating means for moving the throttle control valve body forward and backward.

請求項4の発明は、前記絞り制御弁体進退手段がモータである請求項3に記載の流量制御弁に係る。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the flow control valve according to the third aspect, wherein the throttle control valve body advance / retreat means is a motor.

請求項5の発明は、前記絞り制御弁体進退手段が進退調圧気体である請求項3に記載の流量制御弁に係る。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the flow control valve according to the third aspect, wherein the throttle control valve body advancing / retreating means is an advancing / retreating pressure gas.

請求項6の発明は、前記絞り制御弁体進退手段がねじ部材である請求項3に記載の流量制御弁に係る。   A sixth aspect of the present invention relates to the flow control valve according to the third aspect, wherein the throttle control valve body advancing / retreating means is a screw member.

請求項7の発明は、前記絞り開口部が平坦状の絞り弁座として形成され、かつ前記絞り弁座と対向する前記絞り制御弁体の先端も平板状の平板先端部として形成されている請求項3に記載の流量制御弁に係る。   In the invention of claim 7, the throttle opening is formed as a flat throttle valve seat, and the tip of the throttle control valve body facing the throttle valve seat is also formed as a flat plate tip. It concerns on the flow control valve of claim | item 3.

請求項8の発明は、請求項3に記載の流量制御弁と、被制御流体の流量検知部と、演算部とを備え、前記流量制御弁及び前記流量検知部が、被制御流体の供給部と被制御流体の流体混合部との間の流体配管に接続していることを特徴とする流量制御装置に係る。   An eighth aspect of the invention includes the flow rate control valve according to claim 3, a flow rate detection unit for the controlled fluid, and a calculation unit, wherein the flow rate control valve and the flow rate detection unit are supply units for the controlled fluid. And a fluid mixing section connected to a fluid mixing portion of the controlled fluid.

請求項9の発明は、前記絞り制御弁体進退手段を制御する信号を生成する制御部が設けられる請求項8に記載の流量制御装置に係る。   A ninth aspect of the present invention relates to the flow rate control device according to the eighth aspect, wherein a control unit that generates a signal for controlling the throttle control valve body advancing / retreating means is provided.

請求項10の発明は、前記演算部が前記流量検知部の流量計測値に基づいてフィードバック制御を行う請求項8に記載の流量制御装置に係る。   The invention according to claim 10 relates to the flow rate control device according to claim 8, wherein the calculation unit performs feedback control based on a flow rate measurement value of the flow rate detection unit.

請求項1の発明に係る流量制御弁によると、被制御流体の流入部に接続された流入側チャンバと被制御流体の流出部に接続された流出側チャンバの間の流路に設けられた絞り部と、前記流出側チャンバに形成された弁座を有する弁本体部と、前記流入側チャンバに配置され該流入側チャンバを被制御流体と接する第1チャンバと該第1チャンバの背面側となり被制御流体と接しない第2チャンバに区画し、前記第1チャンバ内の流体圧力を受圧する第1ダイヤフラムと、前記流出側チャンバに配置され該流出側チャンバを被制御流体と接する第3チャンバと該第3チャンバの背面側となり被制御流体と接しない第4チャンバに区画し、前記第3チャンバ内の流体圧力を受圧しかつ前記第4チャンバ内の付勢手段によって該第4チャンバ側に常時付勢されているとともに前記弁座に対し進退動する弁体を備えた第2ダイヤフラムと、前記第2チャンバと前記第4チャンバを接続するチャンバ間接続部を有し、前記第1ダイヤフラムは前記第2チャンバ内に供給される加圧気体により前記第1チャンバ側に常時加圧され、前記第2ダイヤフラムは前記第2チャンバ内に流入後前記チャンバ間接続部を経由して前記第4チャンバ内に流入する加圧気体により前記第3チャンバ側に常時加圧されており、前記絞り部前後の圧力変動により生じた前記第1ダイヤフラム及び前記第2ダイヤフラムの進退動は前記加圧気体を通じて互いのダイヤフラムに伝達され、前記第1ダイヤフラム及び前記第2ダイヤフラムの進退動により前記弁体を前記弁座に対して進退動させて被制御流体の流量を一定に保持するようにしたため、弁座と弁体等との想定外の接触を抑制して流体の清浄度をより高い状態に保つとともに、流体を一定流量に維持することができる。   According to the flow control valve of the first aspect of the present invention, the restriction provided in the flow path between the inflow side chamber connected to the inflow portion of the controlled fluid and the outflow side chamber connected to the outflow portion of the controlled fluid. A valve body having a valve seat formed in the outflow side chamber, a first chamber disposed in the inflow side chamber and contacting the inflow side chamber with a controlled fluid, and a back side of the first chamber. A first diaphragm that is partitioned into a second chamber that is not in contact with the control fluid and receives the fluid pressure in the first chamber; a third chamber that is disposed in the outflow side chamber and that is in contact with the controlled fluid; The rear surface of the third chamber is divided into a fourth chamber that is not in contact with the fluid to be controlled, receives the fluid pressure in the third chamber, and constantly moves to the fourth chamber side by the biasing means in the fourth chamber. A second diaphragm having a valve body that is biased and moves forward and backward with respect to the valve seat; and an inter-chamber connecting portion that connects the second chamber and the fourth chamber, wherein the first diaphragm is The pressurized gas supplied into the second chamber is constantly pressurized toward the first chamber, and the second diaphragm flows into the second chamber and then flows into the fourth chamber through the inter-chamber connection. Is constantly pressurized by the pressurized gas flowing into the third chamber, and the forward and backward movements of the first diaphragm and the second diaphragm caused by pressure fluctuations before and after the throttle portion are mutually transmitted through the pressurized gas. Transmitted to the diaphragm, the valve body is moved forward and backward with respect to the valve seat by the forward and backward movement of the first diaphragm and the second diaphragm, so that the flow rate of the controlled fluid is constant. Since to hold can be maintained with keeping the cleanliness of the fluid to a higher state by suppressing the unexpected contact between the valve seat and the valve body or the like, a fluid to a constant flow rate.

請求項2の発明に係る流量制御弁によると、請求項1の発明において、前記付勢手段が付勢ばねであるため、ダイヤフラムの付勢の機構は安価かつ簡易となる。   According to the flow control valve of the invention of claim 2, in the invention of claim 1, since the urging means is an urging spring, the urging mechanism of the diaphragm is inexpensive and simple.

請求項3の発明に係る流量制御弁によると、請求項1の発明において、前記絞り部には絞り開口部が形成されており、前記絞り開口部に対して進退することによって前記絞り部を通過する被制御流体の流量を制御する絞り制御弁体と、前記絞り制御弁体を進退動させる絞り制御弁体進退手段が備えられるため、弁座と弁体等との想定外の接触を抑制して流体の清浄度をより高い状態で一定流量を維持するとともに、流通する流体流量域の設定を変更可能として装置の集約を進めることができる。   According to the flow control valve of the third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the throttle portion is formed with a throttle opening, and passes through the throttle portion by moving forward and backward with respect to the throttle opening. The throttle control valve body that controls the flow rate of the controlled fluid and the throttle control valve body advancing / retreating means for moving the throttle control valve body forward and backward are provided, so that unexpected contact between the valve seat and the valve body is suppressed. Thus, it is possible to maintain a constant flow rate with a higher degree of fluid cleanliness, and to change the setting of the circulating fluid flow rate range so that the apparatus can be consolidated.

請求項4の発明に係る流量制御弁によると、請求項3の発明において、前記絞り制御弁体進退手段がモータであるため、絞り制御弁体の進退量を精度良く再現することができる
According to the flow control valve of the fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, since the throttle control valve body advance / retreat means is a motor, the advance / retreat amount of the throttle control valve body can be accurately reproduced.

請求項5の発明に係る流量制御弁によると、請求項3の発明において、前記絞り制御弁体進退手段が進退調圧気体であるため、絞り制御弁体の進退の応答性を高めることができる。   According to the flow control valve of the fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the throttle control valve body advance / retreat means is an advancing / retreating pressure gas, so that the response of the throttle control valve body to advance / retreat can be enhanced. .

請求項6の発明に係る流量制御弁によると、請求項3の発明において、前記絞り制御弁体進退手段がねじ部材であるため、開度調整に関連する部材を簡素化し、構造を簡単にすることができる。   According to the flow control valve of the invention of claim 6, in the invention of claim 3, since the throttle control valve body advancing / retreating means is a screw member, the members related to opening adjustment are simplified and the structure is simplified. be able to.

請求項7の発明に係る流量制御弁によると、請求項3の発明において、前記絞り開口部が平坦状の絞り弁座として形成され、かつ前記絞り弁座と対向する前記絞り制御弁体の先端も平板状の平板先端部として形成されているため、微少流量域の流量制御に対応することができ、軸のずれから弁体の弁座側への接触を防ぐことができる。   According to the flow control valve of the invention of claim 7, in the invention of claim 3, the throttle opening is formed as a flat throttle valve seat, and the tip of the throttle control valve body facing the throttle valve seat Since it is also formed as a flat plate tip, it can cope with flow rate control in a minute flow rate range, and can prevent contact of the valve body with the valve seat from shaft misalignment.

請求項8の発明に係る流量制御装置によると、請求項3に記載の流量制御弁と、被制御流体の流量検知部と、演算部とを備え、前記流量制御弁及び前記流量検知部が、被制御流体の供給部と被制御流体の流体混合部との間の流体配管に接続しているため、装置全体の小型化が進む。また、被制御流体と接触する部材数は抑制され、被制御流体の清浄度は維持されやすい。   According to the flow control device according to the invention of claim 8, the flow control valve according to claim 3, a flow rate detection unit of the controlled fluid, and a calculation unit, wherein the flow control valve and the flow rate detection unit, Since it is connected to the fluid piping between the supply part of the controlled fluid and the fluid mixing part of the controlled fluid, downsizing of the entire apparatus proceeds. In addition, the number of members in contact with the controlled fluid is suppressed, and the cleanliness of the controlled fluid is easily maintained.

請求項9の発明に係る流量制御装置によると、請求項8の発明において、前記絞り制御弁体進退手段を制御する信号を生成する制御部が設けられるため、絞り制御弁進退手段の円滑な制御が可能である。   According to the flow control device of the ninth aspect of the invention, in the eighth aspect of the invention, since the control unit for generating a signal for controlling the throttle control valve body advance / retreat means is provided, smooth control of the throttle control valve advance / retreat means is provided. Is possible.

請求項10の発明に係る流量制御装置によると、請求項8の発明において、前記演算部が前記流量検知部の流量計測値に基づいてフィードバック制御を行うため、流量制御弁の二次側(下流側)に生じた流量変化に直ちに応答して、被制御流体の流量の増減を行い、常時一定の流量で被制御流体を流通させることができる。   According to the flow control device of the invention of claim 10, in the invention of claim 8, the calculation unit performs feedback control based on the flow rate measurement value of the flow rate detection unit. The flow rate of the controlled fluid can be increased or decreased immediately in response to the flow rate change that has occurred on the side), and the controlled fluid can be circulated at a constant flow rate at all times.

本発明の第1実施例に係る流量制御弁の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a flow control valve according to a first embodiment of the present invention. 狭小部及び可動シャフト近傍の部分拡大図である。It is the elements on larger scale near a narrow part and a movable shaft. 本発明の第2実施例に係る流量制御弁の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the flow control valve concerning 2nd Example of this invention. 図3の第1ダイヤフラムが後退した状態の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a state in which the first diaphragm of FIG. 3 is retracted. 図3の第1ダイヤフラムが前進した状態の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a state in which the first diaphragm of FIG. 3 has advanced. 図3の絞り制御弁体が前進した状態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the state where the throttle control valve body of FIG. 第2実施例の絞り制御弁体付近の主要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the throttle control valve body vicinity of 2nd Example. 本発明の第3実施例に係る流量制御弁の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the flow control valve concerning 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例に係る流量制御弁の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the flow control valve which concerns on 4th Example of this invention. 本発明の流量制御装置を組み入れた基板処理装置の概略図である。It is the schematic of the substrate processing apparatus incorporating the flow control device of the present invention.

本発明に規定し、図示する各実施例の流量制御弁10A,10X,10Y,及び10Zは、主に半導体製造工場や半導体製造装置等の流体管路に配設され、流体の流通制御に用いられる。具体的に、当該流量制御弁は、シリコンウエハの洗浄等に用いる超純水や、フッ酸、過酸化水素水、アンモニア水、塩酸等の各種処理に用いる薬液の流通流量を一定化する機能を備えた弁である。さらには、その内部を流通する流体流量を所望の流量域に可変することも可能な弁である。   The flow control valves 10A, 10X, 10Y, and 10Z of the embodiments that are defined and illustrated in the present invention are mainly disposed in fluid conduits of semiconductor manufacturing factories and semiconductor manufacturing apparatuses, and are used for fluid flow control. It is done. Specifically, the flow rate control valve has a function of stabilizing the flow rate of chemicals used for various treatments such as ultrapure water used for cleaning silicon wafers, hydrofluoric acid, hydrogen peroxide solution, ammonia water, hydrochloric acid, and the like. It is a valve provided. Further, the flow rate of the fluid flowing through the inside of the valve can be changed to a desired flow rate range.

流量制御弁10Aは単一の弁内において定流量機能を発揮する弁である。そして、流量制御弁10X,10Y,及び10Zは、単一の弁内において定流量機能と可変制御機能の2種類の異なる機能を兼備する弁として位置づけられる。このような機能性のある弁であることから、設置に要する場所は少なくなる。加えて、複数の弁に別れていた機能を集約しているため、被制御流体の配管が簡素化され、被制御流体の清浄度は高められる。特に、本発明の流量制御弁はシリコンウエハの枚葉方式による洗浄に対応した被制御流体の制御に好適である。   The flow rate control valve 10A is a valve that exhibits a constant flow rate function within a single valve. The flow control valves 10X, 10Y, and 10Z are positioned as valves that have two different functions of a constant flow function and a variable control function in a single valve. Since it is such a functional valve, the number of places required for installation is reduced. In addition, since the functions separated into a plurality of valves are integrated, the piping of the controlled fluid is simplified and the cleanliness of the controlled fluid is increased. In particular, the flow rate control valve of the present invention is suitable for controlling a controlled fluid corresponding to cleaning of a silicon wafer by a single wafer method.

第1実施例の流量制御弁10Aは、流体流量を一定化する定流量機能を担う定流量機能部CFのみを備えた構成である。これに対し、第2ないし第4実施例の流量制御弁10X,10Y,10Zは、流体流量を一定化する定流量機能を担う定流量機能部CFと所望の流量域に可変制御可能な可変制御機能部VFx,VFy,VFzの2箇所の部位を備えた構成である。定流量機能部CFに含まれる弁本体部11、第1ダイヤフラム30、及び第2ダイヤフラム35等と、可変制御機能部VFx,VFy,VFzの絞り制御弁体120等の主要部材には、前記の被制御流体による腐食、あるいは被制御流体の清浄度に影響を与えない性質が求められる。   The flow control valve 10A according to the first embodiment is configured to include only a constant flow rate function unit CF that has a constant flow rate function for making the fluid flow rate constant. On the other hand, the flow control valves 10X, 10Y, and 10Z of the second to fourth embodiments are variable control that can be variably controlled in a desired flow rate region and a constant flow rate function unit CF that has a constant flow rate function that makes the fluid flow rate constant. It is the structure provided with two site | parts of functional part VFx, VFy, VFz. Main members such as the valve body 11, the first diaphragm 30, the second diaphragm 35, etc. included in the constant flow rate function unit CF, and the throttle control valve body 120 of the variable control function units VFx, VFy, VFz The property which does not affect the corrosion by the controlled fluid or the cleanliness of the controlled fluid is required.

各実施例の流量制御弁の主要構成部材は、いずれもPTFE、PFA、PVDF等のフッ素樹脂、またはステンレス鋼等の耐食性金属、もしくはこれらの組み合わせ等、その他の耐食性及び耐薬品性の高い材料によって形成される。特に、被制御流体と接触する部位の部材には前記の樹脂素材が用いられる。本願において図示し開示する各実施例の流量制御弁は、いずれもフッ素樹脂のブロックから切削により加工、形成される。   The main components of the flow control valve of each embodiment are made of other highly corrosion- and chemical-resistant materials such as fluororesins such as PTFE, PFA, and PVDF, corrosion-resistant metals such as stainless steel, or combinations thereof. It is formed. In particular, the resin material described above is used for a member in a portion that comes into contact with the controlled fluid. The flow control valves of the embodiments shown and disclosed in the present application are all processed and formed by cutting from a fluororesin block.

図1の縦断面図を用い、流通流量を一定化する機能を備えた第1実施例の流量制御弁10Aから説明する。弁本体部11は、被制御流体の流入部12に接続された流入側チャンバ20と被制御流体の流出部13に接続された流出側チャンバ25の間の流路に設けられた絞り部15と、流出側チャンバ25に形成された弁座16を有する。この弁本体部11は、複数の本体ブロック11A,11C,11Dの組み合わせにより形成される。絞り部15は、流路内の流体圧力を損失させて流入側チャンバ20と流出側チャンバ25の流体圧力に差圧を生じさせる。図中の符号17は流出側チャンバ25と流出部13とを接続する弁座16の流出開口部である。以降の各図中の符号Fmは被制御流体である。Fmを付した図は被制御流体の流通状態を示す。   The flow control valve 10A according to the first embodiment having a function of stabilizing the flow rate will be described with reference to the longitudinal sectional view of FIG. The valve body 11 includes a throttle 15 provided in a flow path between an inflow side chamber 20 connected to the controlled fluid inflow portion 12 and an outflow side chamber 25 connected to the controlled fluid outflow portion 13. The valve seat 16 is formed in the outflow side chamber 25. The valve body 11 is formed by a combination of a plurality of body blocks 11A, 11C, 11D. The throttle unit 15 causes the fluid pressure in the flow path to be lost, thereby causing a differential pressure in the fluid pressure between the inflow side chamber 20 and the outflow side chamber 25. Reference numeral 17 in the drawing denotes an outflow opening of the valve seat 16 that connects the outflow side chamber 25 and the outflow portion 13. Reference sign Fm in each of the subsequent drawings is a controlled fluid. The figure attached with Fm shows the flow state of the controlled fluid.

実施例の弁本体部11では、本体ブロック11Aに流入部12、流出部13、絞り部15、弁座16がそれぞれ形成される。本体ブロック11Aと本体ブロック11Bは組み合わされ、流入側チャンバ20が形成される。本体ブロック11Aと本体ブロック11Cは組み合わされ、流入側チャンバ25が形成される。本体ブロック11Bに固定ガイド部40が取り付けられる。本体ブロック11Cと本体ブロック11Dの組み合わせにより可動ガイド部50は収容される。そして、弁本体部11にはチャンバ間接続部70が備えられる。   In the valve main body 11 of the embodiment, the inflow portion 12, the outflow portion 13, the throttle portion 15, and the valve seat 16 are formed in the main body block 11A. The main body block 11A and the main body block 11B are combined to form the inflow side chamber 20. The main body block 11A and the main body block 11C are combined to form the inflow side chamber 25. The fixed guide portion 40 is attached to the main body block 11B. The movable guide part 50 is accommodated by the combination of the main body block 11C and the main body block 11D. The valve body 11 is provided with an inter-chamber connection part 70.

流入側チャンバ20は、第1ダイヤフラム30により、被制御流体と接する側となる第1チャンバ21と、第1チャンバ21の背面側となり被制御流体と接しない側となる第2チャンバ22に区画される。実施例の第1ダイヤフラム30は、ダイヤフラム面となる肉薄の可動膜部31と、可動膜部31の外周に配置される外周部32から構成される。外周部32は、本体ブロック11Aと本体ブロック11Bとの間に狭着されて所定位置に固定される。   The inflow side chamber 20 is divided by the first diaphragm 30 into a first chamber 21 that comes into contact with the controlled fluid and a second chamber 22 that becomes the back side of the first chamber 21 and does not come into contact with the controlled fluid. The The first diaphragm 30 according to the embodiment includes a thin movable film part 31 serving as a diaphragm surface and an outer peripheral part 32 disposed on the outer periphery of the movable film part 31. The outer peripheral portion 32 is tightly fitted between the main body block 11A and the main body block 11B and fixed at a predetermined position.

第2チャンバ22は狭小部24を通じて、本体ブロック11Bに形成された収容部23と接続する。固定ガイド部40は収容部23に収容される。固定ガイド部40の先端部41にガイド筒部43が形成され、ガイド筒部43内に可動シャフト34が進退自在に挿通される。図示の第1ダイヤフラム30では、第2チャンバ22側の中央部分に保護盤部材33が備えられる。可動シャフト34の先端は保護盤部材33と接続される。双方の接続は、機械的な接続ではなく互いに接触(当接)しているのみである。保護盤部材33には第1ダイヤフラムと本体ブロック11Bの密着を防ぐ溝が設けられている。   The second chamber 22 is connected to the accommodating portion 23 formed in the main body block 11B through the narrow portion 24. The fixed guide part 40 is accommodated in the accommodating part 23. A guide tube portion 43 is formed at the distal end portion 41 of the fixed guide portion 40, and the movable shaft 34 is inserted into the guide tube portion 43 so as to freely advance and retract. In the illustrated first diaphragm 30, a protective plate member 33 is provided in the central portion on the second chamber 22 side. The distal end of the movable shaft 34 is connected to the protection board member 33. Both connections are not mechanical connections but only contact (abut) each other. The protective plate member 33 is provided with a groove for preventing the first diaphragm and the main body block 11B from being in close contact with each other.

本体ブロック11Bには給気流入口62と給気誘導部63が形成される。さらに、給気誘導部63は収容部23に接続される。そこで、本体ブロック11Bに流入した加圧気体60は、収容部23及び狭小部24を通じて第2チャンバ22内に流入可能である。この結果、第2チャンバ22には狭小部24を通過した加圧気体60の圧力が加わり、第1ダイヤフラム30は第1チャンバ21側に押圧される(詳細は図2参照)。   An air supply inlet 62 and an air supply guiding portion 63 are formed in the main body block 11B. Further, the air supply guiding unit 63 is connected to the housing unit 23. Therefore, the pressurized gas 60 that has flowed into the main body block 11 </ b> B can flow into the second chamber 22 through the housing portion 23 and the narrow portion 24. As a result, the pressure of the pressurized gas 60 that has passed through the narrow portion 24 is applied to the second chamber 22, and the first diaphragm 30 is pressed toward the first chamber 21 (see FIG. 2 for details).

固定ガイド部40の先端部41には補助ばね45(コイルばね)が配置される。ばね45の弾性により固定ガイド部40の段部42から可動シャフト34の板部48は離れる作用が生じる。補助ばね45の付勢力は可動シャフト34側に加わり、当該可動シャフト34を通じて第1ダイヤフラム30は第1チャンバ21側に常時加圧される。第1ダイヤフラム30には、狭小部24を通過した加圧気体60による加圧とともに補助ばね45の付勢力も加わる。   An auxiliary spring 45 (coil spring) is disposed at the distal end portion 41 of the fixed guide portion 40. Due to the elasticity of the spring 45, the plate portion 48 of the movable shaft 34 is separated from the step portion 42 of the fixed guide portion 40. The biasing force of the auxiliary spring 45 is applied to the movable shaft 34 side, and the first diaphragm 30 is constantly pressurized to the first chamber 21 side through the movable shaft 34. A biasing force of the auxiliary spring 45 is applied to the first diaphragm 30 together with pressurization by the pressurized gas 60 that has passed through the narrow portion 24.

流出側チャンバ25は、第2ダイヤフラム35により、被制御流体と接する側となる第3チャンバ26と、第3チャンバ26の背面側となり被制御流体と接しない側となる第4チャンバ27に区画される。実施例の第2ダイヤフラム35は、ダイヤフラム面となる肉薄の可動膜部36と、可動膜部36の外周に配置される外周部37から構成される。外周部37は、本体ブロック11Aと本体ブロック11Cとの間に狭着されて所定位置に固定される。   The outflow side chamber 25 is partitioned by the second diaphragm 35 into a third chamber 26 that comes into contact with the controlled fluid and a fourth chamber 27 that becomes the back side of the third chamber 26 and does not come into contact with the controlled fluid. The The second diaphragm 35 according to the embodiment includes a thin movable film portion 36 that serves as a diaphragm surface and an outer peripheral portion 37 that is disposed on the outer periphery of the movable film portion 36. The outer peripheral portion 37 is tightly attached between the main body block 11A and the main body block 11C and fixed at a predetermined position.

第3チャンバ26は本体ブロック11Aに形成され、絞り部15から流出開口部17を介して流出部13へ至る被制御流体の流路を形成する。第4チャンバ27は本体ブロック11Cに形成され、可動ガイド部50を収容する収容部28,53と一体となる。双方の間に狭小部29が置かれる。   The third chamber 26 is formed in the main body block 11 </ b> A and forms a flow path of a controlled fluid that extends from the throttle portion 15 to the outflow portion 13 through the outflow opening 17. The fourth chamber 27 is formed in the main body block 11 </ b> C and is integrated with the accommodating portions 28 and 53 that accommodate the movable guide portion 50. A narrow portion 29 is placed between the two.

図示の実施例においては、第4チャンバ27(収容部28,53)の内部に収容された可動ガイド部50の周囲に付勢手段55として付勢ばね56が備えられる。また、第2ダイヤフラム35は可動ガイド部50の先端部51に同ダイヤフラムの固定部39を通じて固定される。双方の固定方法は適宜であり、実施例は双方の螺合とする機械的な接続である。従って、可動ガイド部50及び第2ダイヤフラム35の動作は常に一体となる。さらに、可動ガイド部50の段部52と本体ブロック11Cの狭小部29との間に収容された付勢ばね56の作用により、段部52と狭小部29は互いに離れる。そこで、可動ガイド部50に引っ張られ第2ダイヤフラム35も第4チャンバ27側に常時付勢される。可動ガイド部50の段部52の上面部分にも本体ブロック11Dとの密着を防ぐ溝が形成されている。   In the illustrated embodiment, a biasing spring 56 is provided as a biasing means 55 around the movable guide portion 50 accommodated in the fourth chamber 27 (accommodating portions 28 and 53). Further, the second diaphragm 35 is fixed to the distal end portion 51 of the movable guide portion 50 through the fixed portion 39 of the diaphragm. Both fixing methods are appropriate, and the embodiment is a mechanical connection in which both are screwed together. Therefore, the operations of the movable guide portion 50 and the second diaphragm 35 are always integrated. Further, the step portion 52 and the narrow portion 29 are separated from each other by the action of the urging spring 56 accommodated between the step portion 52 of the movable guide portion 50 and the narrow portion 29 of the main body block 11C. Therefore, the second diaphragm 35 is always biased toward the fourth chamber 27 by being pulled by the movable guide portion 50. Grooves are also formed on the upper surface portion of the stepped portion 52 of the movable guide portion 50 to prevent adhesion with the main body block 11D.

第2ダイヤフラム35には弁体38が備えられる。第2ダイヤフラム35は第3チャンバ26内の被制御流体の流体圧力を受圧し、弁座16に対し弁体38を進退動(前進後退動作)させる。弁体38は弁座16側に向かって突出して形成された突出部であり、実施例ではテーパ状に形成されている。前出の付勢ばね56の作用により、弁体38は弁座16に対して接触して流出開口部17を閉鎖(閉弁)することはなく、常時適度な間隙を形成する。また、弁体38と弁座16との不用意な接触も回避される。特に、付勢手段55として付勢ばね56(コイルばね)を用いていることから、ダイヤフラムの付勢の機構は安価かつ簡便となり、その分安価にすることができる。   The second diaphragm 35 is provided with a valve body 38. The second diaphragm 35 receives the fluid pressure of the controlled fluid in the third chamber 26 and moves the valve body 38 forward and backward (forward and backward movement) with respect to the valve seat 16. The valve body 38 is a protruding portion that protrudes toward the valve seat 16 side, and is formed in a tapered shape in the embodiment. By the action of the biasing spring 56 described above, the valve body 38 does not contact the valve seat 16 and does not close (close) the outflow opening 17 but always forms an appropriate gap. Inadvertent contact between the valve body 38 and the valve seat 16 is also avoided. In particular, since the biasing spring 56 (coil spring) is used as the biasing means 55, the mechanism for biasing the diaphragm becomes inexpensive and simple, and the cost can be reduced accordingly.

第1ダイヤフラム30及び第2ダイヤフラム35による流入側チャンバ20及び流出側チャンバ25の区画から容易に理解できるように、流路を流通する被制御流体の接触(接液)部位は限定される。そのため、本発明の定流量弁内を流通する被制御流体は高い清浄度で維持される。なお、第2ダイヤフラム35に形成される弁体38の形状は図示の円錐形状に限られず、円柱体等の適宜である。また、第2ダイヤフラム35を第4チャンバ27側に常時付勢する付勢手段55は付勢ばね56以外にも、適宜の区画を設けこれに流入する付勢用の空気(図示せず)を用いることもできる。   As can be easily understood from the division of the inflow side chamber 20 and the outflow side chamber 25 by the first diaphragm 30 and the second diaphragm 35, the contact (wetted) part of the controlled fluid flowing through the flow path is limited. Therefore, the controlled fluid flowing through the constant flow valve of the present invention is maintained with high cleanliness. In addition, the shape of the valve body 38 formed in the 2nd diaphragm 35 is not restricted to the cone shape of illustration, It is appropriate, such as a cylindrical body. In addition to the biasing spring 56, the biasing means 55 that constantly biases the second diaphragm 35 toward the fourth chamber 27 side is provided with an appropriate partition, and biasing air (not shown) that flows into the partition is provided. It can also be used.

さらに、図示から理解されるように、第2チャンバ22と第4チャンバ27を接続するチャンバ間接続部70が設けられる。チャンバ間接続部70は、加圧気体60の流通順に、本体ブロック11Bに形成された第1管部71及び第1接続口73、接続管部75、本体ブロック11Dに形成された第2接続口74、本体ブロック11Cに形成された第2管部72から構成される。接続管部75は樹脂製または金属製の配管である。   Furthermore, as can be understood from the drawing, an inter-chamber connection portion 70 for connecting the second chamber 22 and the fourth chamber 27 is provided. The inter-chamber connecting portion 70 is arranged in the order in which the pressurized gas 60 flows, the first pipe portion 71 and the first connecting port 73 formed in the main body block 11B, the connecting pipe portion 75, and the second connecting port formed in the main body block 11D. 74, a second pipe portion 72 formed in the main body block 11C. The connecting pipe portion 75 is a resin or metal pipe.

第2チャンバ22に流入して第1ダイヤフラム30を第1チャンバ21側に加圧した加圧気体60は、同第2チャンバ22から第1管部71、接続管部75、及び第2管部72を経由して、第4チャンバ27内に流入する。そこで、第2ダイヤフラム35は第4チャンバ27内に流入する加圧気体60を通じて押圧される。こうして第2ダイヤフラム35も第3チャンバ26側に押圧される。   The pressurized gas 60 that flows into the second chamber 22 and pressurizes the first diaphragm 30 toward the first chamber 21 is supplied from the second chamber 22 to the first pipe portion 71, the connecting pipe portion 75, and the second pipe portion. It flows into the fourth chamber 27 via 72. Therefore, the second diaphragm 35 is pressed through the pressurized gas 60 flowing into the fourth chamber 27. In this way, the second diaphragm 35 is also pressed to the third chamber 26 side.

なお、チャンバ間接続部70の配置、形成部位等は当該流量制御弁において適宜である。たとえば、チャンバ間接続部70を構成する管部を弁本体部11の本体ブロック内に直接形成してもよい。加圧気体60の移動に支障をきたさない限り、比較的自由に設計される。   In addition, arrangement | positioning of the connection part 70 between chambers, a formation site | part, etc. are suitable in the said flow control valve. For example, the pipe part constituting the inter-chamber connection part 70 may be directly formed in the main body block of the valve main body part 11. As long as the movement of the pressurized gas 60 is not hindered, the design is relatively free.

流量制御弁10Aでは、本体ブロック11Cには排気誘導部64と排気流出口65が形成される。そして、第4チャンバ27内に流入した加圧気体60は、排気誘導部64、排気流出口65を経由して流量制御弁10Aの外部に排気される。加圧気体60は電空変換器(電空レギュレータ)61から常時一定圧力で流量制御弁10A内に供給され、流量制御弁より排気される。   In the flow control valve 10A, the exhaust block 64 and the exhaust outlet 65 are formed in the main body block 11C. Then, the pressurized gas 60 that has flowed into the fourth chamber 27 is exhausted to the outside of the flow rate control valve 10 </ b> A via the exhaust guiding portion 64 and the exhaust outlet 65. The pressurized gas 60 is always supplied from the electropneumatic converter (electropneumatic regulator) 61 into the flow control valve 10A at a constant pressure, and is exhausted from the flow control valve.

ここで、図2の部分拡大図を用い、狭小部24及び可動シャフト34の近傍と加圧気体60の流路を説明する。図示から把握されるように、収容部23の末端の狭小部24には弁座部24eが形成される。可動シャフト34の板部48はこの弁座部24eと当接可能であり、弁体としても作用する。第1ダイヤフラム30が第1チャンバ21からの流体圧力を受けることにより板部48が弁座部24eから離間し、給気誘導部63から収容部23に流入した加圧気体60(破線矢印)が第2チャンバ22へと流入する。オリフィスとして機能する狭小部24を通過する際の圧力損失により、第2チャンバ22へ流入する気体圧力は減少する。減圧後の加圧気体は60t(破線矢印)としている。第2チャンバ22以降のチャンバ間接続部70及び第4チャンバ27においては、途中にオリフィス等の圧力損失部を設けていないことから、ほぼ加圧気体60tの圧力状態が維持され流通する。このため、第2チャンバ22と第4チャンバ27における気体圧力はともに同一である。   Here, the vicinity of the narrow portion 24 and the movable shaft 34 and the flow path of the pressurized gas 60 will be described using a partially enlarged view of FIG. As can be understood from the drawing, a valve seat portion 24 e is formed in the narrow portion 24 at the end of the accommodating portion 23. The plate portion 48 of the movable shaft 34 can come into contact with the valve seat portion 24e and also acts as a valve body. When the first diaphragm 30 receives the fluid pressure from the first chamber 21, the plate portion 48 is separated from the valve seat portion 24 e, and the pressurized gas 60 (broken arrow) flowing into the housing portion 23 from the supply air guiding portion 63 is generated. It flows into the second chamber 22. The gas pressure flowing into the second chamber 22 decreases due to the pressure loss when passing through the narrow portion 24 functioning as an orifice. The pressurized gas after depressurization is 60 t (broken line arrow). In the inter-chamber connection part 70 and the fourth chamber 27 after the second chamber 22, since no pressure loss part such as an orifice is provided in the middle, the pressure state of the pressurized gas 60t is maintained and circulated. Therefore, the gas pressures in the second chamber 22 and the fourth chamber 27 are the same.

図3以降の第2ないし第4実施例の流量制御弁10X,10Y,10Zは、前掲の図1等の流体流量を一定化する定流量機能を担う定流量機能部CFに加え、各実施例に対応して所望の流量域に可変制御可能な可変制御機能部VFx,VFy,VFzも備える。第2ないし第4実施例の流量制御弁の定流量機能部CFにおける第1ダイヤフラム30及び第2ダイヤフラム35の進退動に関する動作及び機構、加圧気体60の作用は全て第1実施例の流量制御弁10Aと同一である。そこで、相違部分のみの説明とし、共通部分については同一符号を用い説明を省略する。   The flow control valves 10X, 10Y, and 10Z of the second to fourth embodiments after FIG. 3 are added to the constant flow rate function unit CF having a constant flow rate function for stabilizing the fluid flow rate of FIG. Corresponding to the above, a variable control function unit VFx, VFy, VFz that can be variably controlled in a desired flow rate range is also provided. The operations and mechanisms related to the forward and backward movement of the first diaphragm 30 and the second diaphragm 35 in the constant flow rate function part CF of the flow control valve of the second to fourth embodiments are all the same as the flow control of the first embodiment. It is the same as valve 10A. Therefore, only the different portions will be described, and the common portions will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

図3の縦断面図に示す第2実施例の流量制御弁10Xの定流量機能部CFにおいて、弁本体部11では、本体ブロック11Aに流入部12、流出部13、絞り部15、弁座16が形成される。そして、絞り部15に絞り開口部18とともに同絞り開口部18と接続する制御弁室100が形成される。さらに、制御弁室100と流出側チャンバ25の第3チャンバ26と接続する連絡流路108も形成される。従って、流量制御弁10Xの流入部12に流入した被制御流体は、流入側チャンバ20の第1チャンバ21、絞り部15(絞り開口部18)、制御弁室100、流出側チャンバ25の第3チャンバ26、流通開口部17(弁座16)を経由して流出部13から流量制御弁10Xの外部に流出する。   In the constant flow rate functional part CF of the flow control valve 10X of the second embodiment shown in the longitudinal sectional view of FIG. 3, the valve main body part 11 has an inflow part 12, an outflow part 13, a throttle part 15, and a valve seat 16 in the main body block 11A. Is formed. Then, the control valve chamber 100 connected to the throttle opening 18 is formed in the throttle 15 together with the throttle opening 18. Furthermore, a communication flow path 108 that connects the control valve chamber 100 and the third chamber 26 of the outflow side chamber 25 is also formed. Therefore, the controlled fluid that has flowed into the inflow portion 12 of the flow control valve 10X is the third chamber 21 of the inflow side chamber 20, the throttling portion 15 (throttle opening portion 18), the control valve chamber 100, and the third of the outflow side chamber 25. It flows out of the flow rate control valve 10X from the outflow portion 13 via the chamber 26 and the flow opening 17 (valve seat 16).

これより、図4及び図5の流量制御弁10Xを用い、定流量機能部CFの第1ダイヤフラム30と第2ダイヤフラム35の進退動と弁体38の進退動との関係を説明する。図4は、流量制御弁10Xの一次側圧力の上昇により第1ダイヤフラム30側の被制御流体の流体圧力が高まった状態である。図3の第1ダイヤフラム30の状態と比較して第1ダイヤフラム30は第1チャンバ21側から第2チャンバ22側に押され(後退)、可動シャフト34の板部48と狭小部24との間の開口量は拡大する。   The relationship between the advance / retreat of the first diaphragm 30 and the second diaphragm 35 and the advance / retreat of the valve body 38 of the constant flow rate function unit CF will be described below using the flow control valve 10X of FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a state in which the fluid pressure of the controlled fluid on the first diaphragm 30 side is increased by the increase in the primary pressure of the flow control valve 10X. Compared with the state of the first diaphragm 30 in FIG. 3, the first diaphragm 30 is pushed (retracted) from the first chamber 21 side to the second chamber 22 side, and between the plate portion 48 and the narrow portion 24 of the movable shaft 34. The amount of opening increases.

第2チャンバ22及び第4チャンバ27はチャンバ間接続部70により接続されている。同時に、加圧気体60(特には図2の加圧気体60t)が常時流通して、両チャンバ22,27に対しそれぞれ所定の圧力が加わっている。そこで、第2チャンバ22の体積変化に伴う加圧気体60tの圧力変化から、第2ダイヤフラム35は第4チャンバ27側から第3チャンバ26側に押される(前進)。すると、第2ダイヤフラム35に備えられた弁体38は弁座16に対して前進し、流通開口部の開口量は縮小される。   The second chamber 22 and the fourth chamber 27 are connected by an inter-chamber connection part 70. At the same time, the pressurized gas 60 (particularly, the pressurized gas 60t in FIG. 2) always flows, and a predetermined pressure is applied to both the chambers 22 and 27, respectively. Therefore, the second diaphragm 35 is pushed from the fourth chamber 27 side to the third chamber 26 side (advance) from the pressure change of the pressurized gas 60t accompanying the volume change of the second chamber 22. Then, the valve body 38 provided in the second diaphragm 35 moves forward with respect to the valve seat 16, and the opening amount of the flow opening is reduced.

図5は、流量制御弁10Xの一次側圧力の低下により第1ダイヤフラム30側の被制御流体の流体圧力が低くなった状態である。図4の説明とは逆に、第1ダイヤフラム30が第2チャンバ22側から第1チャンバ21側に押し戻される(前進)。このことにより、可動シャフト34の板部48と狭小部24との間の開口量は縮小する。可動シャフト34の板部48の動きに伴い、加圧気体60tの圧力変化が生じることとなり、図3の第2ダイヤフラム35の状態と比較して第2ダイヤフラム35は第3チャンバ26側から第4チャンバ27側に押される(後退)。第2ダイヤフラム35は弁体38とともに弁座16から後退し、流通開口部17の開口量は拡大される。   FIG. 5 shows a state in which the fluid pressure of the controlled fluid on the first diaphragm 30 side is lowered due to a decrease in the primary pressure of the flow control valve 10X. Contrary to the description of FIG. 4, the first diaphragm 30 is pushed back from the second chamber 22 side to the first chamber 21 side (advance). As a result, the opening amount between the plate portion 48 and the narrow portion 24 of the movable shaft 34 is reduced. As the plate portion 48 of the movable shaft 34 moves, the pressure of the pressurized gas 60t changes, and the second diaphragm 35 is fourth from the third chamber 26 side as compared with the state of the second diaphragm 35 in FIG. Pushed to the chamber 27 side (retreat). The second diaphragm 35 moves backward from the valve seat 16 together with the valve body 38, and the opening amount of the flow opening 17 is enlarged.

第1ダイヤフラム30及び第2ダイヤフラム35は絞り部15の前後の被制御流体の圧力変動を常時受ける。そして、第1ダイヤフラム30の進退動により調整された加圧気体60tが第2ダイヤフラム35の進退動へと伝達される。   The first diaphragm 30 and the second diaphragm 35 constantly receive pressure fluctuations of the controlled fluid before and after the throttle unit 15. Then, the pressurized gas 60 t adjusted by the advance and retreat of the first diaphragm 30 is transmitted to the advance and retreat of the second diaphragm 35.

このように第1ダイヤフラム30の進退に追従して加圧気体の気体圧力60(60t)が変化することで第2チャンバ22及び第4チャンバ27の内部圧力が変化することになり、第2ダイヤフラム35の進退位置も変化する。この結果、流量制御弁の上流または下流に生じた被制御流体の圧力変動は第2ダイヤフラム35と弁体38の進退動作に正確に反映され、弁体38は弁座16に対して進退動する。そこで、流出開口部17の開度(開口量)は調整され、結果的に流量制御弁10Xを通過する被制御流体の流量は一定に維持される。   Thus, the internal pressure of the second chamber 22 and the fourth chamber 27 changes as the gas pressure 60 (60t) of the pressurized gas changes following the advance and retreat of the first diaphragm 30, and the second diaphragm 22 changes. The advance / retreat position of 35 also changes. As a result, the pressure fluctuation of the controlled fluid generated upstream or downstream of the flow control valve is accurately reflected in the advance / retreat operation of the second diaphragm 35 and the valve body 38, and the valve body 38 moves forward / backward with respect to the valve seat 16. . Therefore, the opening degree (opening amount) of the outflow opening 17 is adjusted, and as a result, the flow rate of the controlled fluid passing through the flow rate control valve 10X is maintained constant.

流量制御弁10Xの定流量機能部CFにおける被制御流体の流量と流体圧力の関係について、図3を参照して説明する。以下の説明に際し、第1ダイヤフラム30に加わる流体圧力を「P1」、第2ダイヤフラム35に加わる流体圧力を「P2」、第2ダイヤフラム35に加わる流出部13側の流体圧力を「P3」、流量制御弁10X内に供給される加圧気体60の加圧力を「P4」とする。なお、「P4」は狭小部24を通過した圧力損失後の圧力である。   The relationship between the flow rate of the controlled fluid and the fluid pressure in the constant flow rate function unit CF of the flow rate control valve 10X will be described with reference to FIG. In the following description, the fluid pressure applied to the first diaphragm 30 is “P1”, the fluid pressure applied to the second diaphragm 35 is “P2”, the fluid pressure on the outflow portion 13 side applied to the second diaphragm 35 is “P3”, and the flow rate. The pressure of the pressurized gas 60 supplied into the control valve 10X is “P4”. “P4” is the pressure after the pressure loss that has passed through the narrow portion 24.

また、補助ばね45による第1ダイヤフラム30に加わる荷重(補助ばねのばね荷重)を「SP1」、付勢手段55である付勢ばね56により第2ダイヤフラム35を弁座16から離す方向に加わる荷重(付勢ばねのばね荷重)を「SP2」とする。第1ダイヤフラム30の有効受圧面積を「S1」、第2ダイヤフラム35の有効受圧面積を「S2」、弁座16の流通開口部17の面積を「S3」とする。ここで言うダイヤフラムにおける有効受圧面積とは、その可動部である薄肉の膜部からなるダイヤフラム面の可動膜部が有効に圧力を受ける面積である。   Further, the load applied to the first diaphragm 30 by the auxiliary spring 45 (the spring load of the auxiliary spring) is “SP1”, and the load applied in the direction in which the second diaphragm 35 is separated from the valve seat 16 by the biasing spring 56 which is the biasing means 55. (Spring load of the urging spring) is assumed to be “SP2”. The effective pressure receiving area of the first diaphragm 30 is “S1”, the effective pressure receiving area of the second diaphragm 35 is “S2”, and the area of the flow opening 17 of the valve seat 16 is “S3”. The effective pressure receiving area in the diaphragm referred to here is an area where the movable film portion of the diaphragm surface composed of a thin film portion which is the movable portion is effectively subjected to pressure.

加圧気体60の加圧力「P4」について、補助ばねのばね荷重「SP1」を含めると次のとおり表すことができる。この式が第1ダイヤフラム30のバランス式である。
P4=P1−(SP1/S1)
The pressure “P4” of the pressurized gas 60 can be expressed as follows when the spring load “SP1” of the auxiliary spring is included. This formula is the balance formula of the first diaphragm 30.
P4 = P1- (SP1 / S1)

第2ダイヤフラム35のバランス式について、第4チャンバ27側(図示の上向き)の力(Fu)は次のとおりである。
Fu=(S2−S3)×P2+S3×P3+SP2
また、第2ダイヤフラム35の第3チャンバ26側(図示の下向き)の力(Fd)は次のとおりである。
Fd=S2×P4
Regarding the balance type of the second diaphragm 35, the force (Fu) on the fourth chamber 27 side (upward in the drawing) is as follows.
Fu = (S2-S3) * P2 + S3 * P3 + SP2
Further, the force (Fd) on the third chamber 26 side (downward in the drawing) of the second diaphragm 35 is as follows.
Fd = S2 × P4

第2ダイヤフラム35において、両方の力は均衡するため(Fu=Fd)、両式は等しくなり、次のとおり表される。
(S2−S3)×P2+S3×P3+SP2=S2×P4
ここに、前出の第1ダイヤフラム30のバランス式のP4が代入され、次のとおり表される。
(S2−S3)×P2+S3×P3+SP2=S2×{P1−(SP1/S1)}
In the second diaphragm 35, since both forces are balanced (Fu = Fd), both equations are equal and are expressed as follows.
(S2-S3) * P2 + S3 * P3 + SP2 = S2 * P4
The balance formula P4 of the first diaphragm 30 is substituted here, and is expressed as follows.
(S2-S3) * P2 + S3 * P3 + SP2 = S2 * {P1- (SP1 / S1)}

ここで、弁座16の流通開口部17の面積S3をごく小さくすることにより、第2ダイヤフラム35に加わる流出部13側の流体圧力P3は無視可能となる。そのため、S3及びP3を含む項は無視され、次の式となる。
S2×P2+SP2=S2×{P1−(SP1/S1)}
Here, by making the area S3 of the flow opening 17 of the valve seat 16 extremely small, the fluid pressure P3 on the outflow portion 13 side applied to the second diaphragm 35 can be ignored. Therefore, the term including S3 and P3 is ignored, and the following equation is obtained.
S2 * P2 + SP2 = S2 * {P1- (SP1 / S1)}

加えて、第1ダイヤフラム30の有効受圧面積S1と第2ダイヤフラム35の有効受圧面積S2は等しい(S1=S2)ことから、S1もS2も全て共通の「S」に置き換えられ(S=S1=S2)、次の式となる。
S×P2+SP2=S×P1−SP1
整理すると次の式となる。
S(P1−P2)=SP1+SP2
In addition, since the effective pressure receiving area S1 of the first diaphragm 30 and the effective pressure receiving area S2 of the second diaphragm 35 are equal (S1 = S2), both S1 and S2 are replaced with a common “S” (S = S1 = S2), the following equation is obtained.
S * P2 + SP2 = S * P1-SP1
To summarize, the following formula is obtained.
S (P1-P2) = SP1 + SP2

絞り部15の前後に生じる差圧(P1−P2)を「ΔP」として表すため、前記の式は次のとおりとなる。
ΔP={(SP1+SP2)/S}
Since the differential pressure (P1−P2) generated before and after the throttle portion 15 is expressed as “ΔP”, the above equation is as follows.
ΔP = {(SP1 + SP2) / S}

被制御流体の流量を「Q」、絞り部15の開度面積により設定される流量係数を「A」とすると、上記の式から理解されるように、流量制御弁10Xの絞り部15による差圧(ΔP)は、補助ばねのばね荷重と付勢ばねのばね荷重の和(SP1+SP2)と、第1ダイヤフラム30及び第2ダイヤフラム35の有効受圧面積S(=S1=S2)により決定される。そこで、流体の流量(Q)は、差圧(ΔP)によって決定されることから、下記の式で表される。
Q=A×√(ΔP) … (i)
=A×√{(SP1+SP2)/S}
Assuming that the flow rate of the controlled fluid is “Q” and the flow coefficient set by the opening area of the throttle unit 15 is “A”, the difference between the throttle unit 15 of the flow control valve 10X as understood from the above formula. The pressure (ΔP) is determined by the sum of the spring load of the auxiliary spring and the spring load of the biasing spring (SP1 + SP2) and the effective pressure receiving area S (= S1 = S2) of the first diaphragm 30 and the second diaphragm 35. Therefore, since the flow rate (Q) of the fluid is determined by the differential pressure (ΔP), it is expressed by the following equation.
Q = A × √ (ΔP) (i)
= A × √ {(SP1 + SP2) / S}

従って、流量制御弁10Xの定流量機能部CFでは、補助ばねのばね荷重と付勢ばねのばね荷重を調整することで差圧(ΔP)を変化させて、流体の流量(Q)を変更させることが可能となる。なお、ばね荷重の調整としては、ばね自体の交換、手動あるいはモータ駆動等によりばね荷重を変化させる方法等がある。例えば、螺合により固定される固定ガイド部40の取り付け時の進入量を加減してもよい。   Therefore, the constant flow rate function unit CF of the flow control valve 10X changes the fluid flow rate (Q) by changing the differential pressure (ΔP) by adjusting the spring load of the auxiliary spring and the spring load of the biasing spring. It becomes possible. The adjustment of the spring load includes a method of changing the spring load by exchanging the spring itself, manually or by motor drive. For example, you may adjust the approaching amount at the time of attachment of the fixed guide part 40 fixed by screwing.

流量制御弁10Xのもう一つの特徴である可変制御機能部VFxは、第1チャンバ21と第3チャンバ26を接続する間の絞り部15において、その開口量(開度)を増減する機能を有する。図3、図6、及び図7等を用い、流量制御弁10Xの可変制御機能部VFxを説明する。   The variable control function unit VFx, which is another feature of the flow control valve 10X, has a function of increasing or decreasing the opening amount (opening degree) of the throttle unit 15 between the first chamber 21 and the third chamber 26. . The variable control function unit VFx of the flow control valve 10X will be described with reference to FIG. 3, FIG. 6, FIG.

図示実施例の流量制御弁10Xにおいて、本体ブロック11Aに制御弁室100が形成される。この制御弁室100は、第1チャンバ21に接続された絞り部15から流入した被制御流体が第3チャンバ26に接続された連絡流路108へと通過するための双方を連結する空間である。そして、制御弁室100に絞り制御弁体120が備えられる。   In the flow control valve 10X of the illustrated embodiment, a control valve chamber 100 is formed in the main body block 11A. The control valve chamber 100 is a space that connects both of the fluid to be controlled that has flowed from the throttle portion 15 connected to the first chamber 21 to pass to the communication flow path 108 connected to the third chamber 26. . The control valve chamber 100 is provided with a throttle control valve body 120.

さらに図7の絞り制御弁体120付近の拡大図に示すように、絞り部15が制御弁室100に接続される部位は絞り開口部18であり、この絞り開口部18が絞り制御弁体120に対応する絞り弁座19である。絞り弁座19は制御弁室100の本体ブロック11A側の底面と同一の平面であり、平坦状に形成される。絞り制御弁体120は、絞り弁座19と対向する先端部(シール部)121、絞り制御弁薄膜部123、絞り制御弁外周部124等を備える弁付きのダイヤフラム構造である。絞り弁座19の平坦形状に対応するため、絞り制御弁体120の先端部121も平板状に形成され平板先端部122となっている。平板先端部122は絞り開口部18の開口直径よりも大きな直径である。絞り制御弁外周部124は、本体ブロック11Aと収容ブロック(ハウジングブロック)101との間に狭着されて所定位置に固定される。   Further, as shown in the enlarged view of the vicinity of the throttle control valve body 120 in FIG. 7, the portion where the throttle portion 15 is connected to the control valve chamber 100 is a throttle opening portion 18, and this throttle opening portion 18 is the throttle control valve body 120. Is the throttle valve seat 19 corresponding to The throttle valve seat 19 is the same plane as the bottom surface of the control valve chamber 100 on the main body block 11A side, and is formed flat. The throttle control valve body 120 has a diaphragm structure with a valve including a tip portion (seal portion) 121 facing the throttle valve seat 19, a throttle control valve thin film portion 123, a throttle control valve outer peripheral portion 124, and the like. In order to correspond to the flat shape of the throttle valve seat 19, the front end portion 121 of the throttle control valve body 120 is also formed in a flat plate shape and becomes a flat plate front end portion 122. The flat plate front end 122 has a diameter larger than the aperture diameter of the aperture opening 18. The throttle control valve outer peripheral portion 124 is tightly fitted between the main body block 11A and the housing block (housing block) 101 and fixed at a predetermined position.

実施例のとおり、絞り弁座19とともに絞り制御弁体120も平板先端部122としている理由は、特に、150mL/min以下、さらには、5ないし20mL/min以下の微少流量域の被制御流体の流量制御に対応するためである。例えば、従来のニードル弁において微少流量域の流量制御に合わせて部材を小型化する場合、部材自身の公差、製造や組み立て時の軸のずれ等の要因から弁体が弁座側に接触しやすくなる。すると、弁座や弁体が削られて弁座の開口部の大きさが変化して通過する流体流量が変化するおそれがある。これに対し、図示実施例のとおり、弁体側と弁座側をともに平坦状とすることにより、前述の問題は回避される。むろん、微少流量域の被制御流体の流量制御までを所望せず、通常の流量制御に用いる場合には、既存のニードル弁等を利用することができる。   As in the embodiment, the reason why the throttle control valve body 120 and the throttle control valve body 120 are also the flat plate front end portion 122 is that the controlled fluid in a micro flow rate range of 150 mL / min or less, more preferably 5 to 20 mL / min or less. This is to cope with the flow rate control. For example, when miniaturizing a member in accordance with flow control in a minute flow rate range in a conventional needle valve, the valve element is likely to contact the valve seat side due to factors such as the tolerance of the member itself and shaft misalignment during manufacturing and assembly. Become. Then, the valve seat and the valve body are scraped, and the size of the opening of the valve seat may change to change the flow rate of fluid passing therethrough. On the other hand, as described in the illustrated embodiment, both the valve body side and the valve seat side are flattened to avoid the above-described problem. Of course, it is not desired to control the flow rate of the controlled fluid in the minute flow rate range, and when using it for normal flow rate control, an existing needle valve or the like can be used.

絞り制御弁体120は接合部125を介して調整ピストン部111の下端であるピストン接合部114と接合される。絞り制御弁体120の先端部121の制御を正確にする都合上、それぞれは螺合等により機械的に接続される。絞り制御弁体120の絞り制御弁薄膜部123の背後側の空間に溜まる空気は呼吸穴109を通じて入出する。図示の都合上、呼吸穴109の末端は紙面奥側に通じる(図示せず)。   The throttle control valve body 120 is joined to the piston joint 114 which is the lower end of the adjustment piston part 111 via the joint 125. For the sake of precise control of the tip 121 of the throttle control valve body 120, each is mechanically connected by screwing or the like. Air accumulated in the space behind the throttle control valve thin film portion 123 of the throttle control valve body 120 enters and exits through the breathing hole 109. For convenience of illustration, the end of the breathing hole 109 leads to the back side of the drawing (not shown).

図3に戻り、同図等から把握されるように、可変制御機能部VFxには絞り制御弁進退手段110が備えられる。絞り制御弁進退手段110は絞り制御弁体120を絞り開口部18に向けて進退動させる。図3ないし6に示す第2実施例の流量制御弁10Xの可変制御機能部VFxでは、絞り制御弁進退手段110はモータ130である。   Returning to FIG. 3, as can be understood from FIG. 3, the variable control function unit VFx is provided with a throttle control valve advance / retreat means 110. The throttle control valve advance / retreat means 110 moves the throttle control valve body 120 forward and backward toward the throttle opening 18. In the variable control function unit VFx of the flow control valve 10X of the second embodiment shown in FIGS. 3 to 6, the throttle control valve advance / retreat means 110 is a motor 130.

本体ブロック11B及び11C内に挿入された収容ブロック101の収容空間部103の中にピストン部ばね112を伴った調整ピストン部111が挿通され、その上部側にモータ130が配置される。調整ピストン部111の上端のピストン受動部113はモータ130のモータシャフト(回転軸)132と回転可能に接続される。そして、各部材を収容後、収容ブロック101にシールブロック102が被せられる。調整ピストン部111の上端のピストン受動部113には、調整ピストン部111の回り止めのための突条部115が備えられる。そして、調整ピストン部111は収容ブロック101側の収容溝部107に挿入される。   The adjustment piston part 111 with the piston part spring 112 is inserted into the accommodation space part 103 of the accommodation block 101 inserted into the main body blocks 11B and 11C, and the motor 130 is arranged on the upper side. A piston passive portion 113 at the upper end of the adjustment piston portion 111 is rotatably connected to a motor shaft (rotating shaft) 132 of the motor 130. And after accommodating each member, the seal block 102 is put on the accommodation block 101. The piston passive part 113 at the upper end of the adjustment piston part 111 is provided with a protrusion 115 for preventing the adjustment piston part 111 from rotating. And the adjustment piston part 111 is inserted in the accommodation groove part 107 by the side of the accommodation block 101. FIG.

モータ130は絞り制御弁体120の先端部121(平板先端部122)の進退量を精度良く再現できる限りいずれを用いてもよい。例えば、公知のステッピングモータやサーボモータが好ましく用いられる。他に、超音波モータを用いても良い。実施例は、ステーター、ローター等の駆動部131によりモータシャフト132を回転する公知のステッピングモータについて概略例示する。モータシャフト132の回転等に関連するねじ等の部材は自明であるため図示を省略する。モータ130の駆動部131に対する回転量の制御は、配線ケーブル133と接続された演算部7、制御部8を通じて実行される。これらについては、後出の図10にて説明する。なお、各種のモータにはエンコーダ等(図示せず)も備えられる。   Any motor 130 may be used as long as the amount of advancement / retraction of the tip 121 (flat plate tip 122) of the throttle control valve body 120 can be accurately reproduced. For example, a known stepping motor or servo motor is preferably used. In addition, an ultrasonic motor may be used. The embodiment schematically illustrates a known stepping motor that rotates a motor shaft 132 by a driving unit 131 such as a stator and a rotor. Since members such as screws related to the rotation of the motor shaft 132 are self-evident, they are not shown. Control of the rotation amount of the motor 130 with respect to the drive unit 131 is executed through the calculation unit 7 and the control unit 8 connected to the wiring cable 133. These will be described later with reference to FIG. Various motors are also provided with an encoder or the like (not shown).

絞り制御弁体120の進退動作について、図3、図6、及び図7とともに説明する。絞り開口部18の開度(開口量)が大きい状態は、図3及び図7(a)と対応する。絞り制御弁体120の先端部121(平板先端部122)と絞り弁座19との間に適度な距離が保たれている。   The advance / retreat operation of the throttle control valve body 120 will be described with reference to FIGS. 3, 6, and 7. A state in which the opening (aperture amount) of the aperture opening 18 is large corresponds to FIGS. 3 and 7A. An appropriate distance is maintained between the tip 121 (flat plate tip 122) of the throttle control valve body 120 and the throttle valve seat 19.

次に、モータ130の駆動部131においてモータシャフト132が所定量回転し、同モータシャフト132を介して調整ピストン部111が押し下げられる。すると、調整ピストン部111と連動して絞り制御弁体120も前進する。図6及び図7(b)に示すように、先端部121(平板先端部122)は絞り弁座19に対してより接近し、絞り開口部18の開度(開口量)は小さくなる。そこで、流量制御弁10Xの絞り部15を通過する被制御流体の流量自体は抑制される。   Next, the motor shaft 132 rotates by a predetermined amount in the drive unit 131 of the motor 130, and the adjustment piston unit 111 is pushed down via the motor shaft 132. Then, the throttle control valve body 120 moves forward in conjunction with the adjustment piston portion 111. As shown in FIGS. 6 and 7B, the tip 121 (flat plate tip 122) is closer to the throttle valve seat 19, and the opening (opening amount) of the throttle opening 18 is reduced. Thus, the flow rate of the controlled fluid that passes through the throttle portion 15 of the flow control valve 10X is suppressed.

再度、流量を増加する場合、モータ130の駆動部131においてモータシャフト132が所定量逆方向の回転し、同モータシャフト132を介して調整ピストン部111が押し上げられ、調整ピストン部111と連動して絞り制御弁体120は後退する。先端部121(平板先端部122)は絞り弁座19に対して離れ、図3及び図7(a)に示す距離にまた戻る。このように、モータ130の駆動部131を適時作動させることにより絞り制御弁体120を最適な位置に進退移動可能となり、絞り開口部18の開度は調整されて絞り部15を通過する被制御流体の流量の増減調整は容易となる。   When the flow rate is increased again, the motor shaft 132 rotates in the reverse direction by a predetermined amount in the drive unit 131 of the motor 130, the adjustment piston unit 111 is pushed up via the motor shaft 132, and interlocked with the adjustment piston unit 111. The throttle control valve body 120 moves backward. The distal end portion 121 (flat plate distal end portion 122) is separated from the throttle valve seat 19 and returns to the distance shown in FIGS. 3 and 7A. In this way, by operating the drive unit 131 of the motor 130 in a timely manner, the throttle control valve body 120 can be moved back and forth to an optimal position, and the opening degree of the throttle opening 18 is adjusted to pass through the throttle unit 15. The increase / decrease adjustment of the flow rate of the fluid becomes easy.

流体の流量(Q)と差圧(ΔP)の関係は、前述の式(i)のとおりである。
Q=A×√(ΔP) … (i)
同式(i)において、差圧(ΔP)を変化させて流量(Q)を増減させようとする場合、流量(Q)は差圧(ΔP)の1/2乗倍変化することになる。このため、差圧(ΔP)の変化量を変化させたとしても、差圧(ΔP)の変化に見合う分の流量(Q)を変化させることは難しい。また、差圧(ΔP)の調整はばねの調整等を伴うため必ずしも簡単ではない。
The relationship between the flow rate (Q) of the fluid and the differential pressure (ΔP) is as in the above-described equation (i).
Q = A × √ (ΔP) (i)
In the equation (i), when the flow rate (Q) is to be increased or decreased by changing the differential pressure (ΔP), the flow rate (Q) changes by a power of 1/2 of the differential pressure (ΔP). For this reason, even if the amount of change in the differential pressure (ΔP) is changed, it is difficult to change the flow rate (Q) corresponding to the change in the differential pressure (ΔP). Further, adjustment of the differential pressure (ΔP) is not always easy because it involves adjustment of a spring and the like.

しかし、式(i)において、流量(Q)は流量係数(A)に対しては単純な比例関係である。そうすると、流量係数(A)を変化させることによって、効果的に流量(Q)を変化させることができる。すなわち、同式における流量係数(A)の増減に相当する事項は、絞り開口部18の開度量である。   However, in the equation (i), the flow rate (Q) is a simple proportional relationship with respect to the flow rate coefficient (A). Then, the flow rate (Q) can be effectively changed by changing the flow rate coefficient (A). That is, the matter corresponding to the increase / decrease of the flow coefficient (A) in the equation is the opening amount of the throttle opening 18.

従って、流量制御弁10Xは定流量機能部CFに加えて可変制御機能部VFxを備えていることにより、比較的容易に流量係数を変化させることができる。よって、より幅広く流量域の可変調整が可能となる。また、絞り開口部18の開度を調節する絞り制御弁進退手段110にモータ130が使用されていることから、容易に目的とする流量域への変更が可能である。   Therefore, the flow control valve 10X includes the variable control function unit VFx in addition to the constant flow function unit CF, so that the flow coefficient can be changed relatively easily. Therefore, a wider range of flow rate can be variably adjusted. Further, since the motor 130 is used for the throttle control valve advance / retreat means 110 that adjusts the opening degree of the throttle opening 18, the change to the target flow rate range can be easily made.

図8は第3実施例の流量制御弁10Yの縦断面図である。流量制御弁10Yにおいても、流体流量を一定化する定流量機能を担う定流量機能部CFと所望の流量域に可変制御可能な可変制御機能部VFyの2箇所の部位を有する。流量制御弁10Yにおける定流量機能部CFも前述の流量制御弁10A、10Xの定流量機能部と同様の構成である。同一の符号を用い説明を省略する。   FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the flow control valve 10Y of the third embodiment. The flow rate control valve 10Y also has two parts, a constant flow rate function unit CF that assumes a constant flow rate function that makes the fluid flow rate constant, and a variable control function unit VFy that can be variably controlled in a desired flow rate range. The constant flow rate function unit CF in the flow rate control valve 10Y has the same configuration as the constant flow rate function unit of the flow rate control valves 10A and 10X described above. The description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

第3実施例の流量制御弁10Yの可変制御機能部VFyは、絞り制御弁進退手段110として進退調圧気体150を用いる例である。調整ピストン部111はピストン部ばね151とともに収容ブロック101内に収容されシールブロック102に接続され固定される。ピストン受動部113は断面視T字状であり、その縁は収容ブロック101の内壁106と接している。シールブロック102に接続される収容ブロック101に流入口104が形成される。符号105は呼吸穴である。収容ブロック101は本体ブロック11B等と接している。このため、流入口104及び呼吸穴109は本体ブロック11B等と接しないようにするため、紙面の前側または後側に開口する。   The variable control function unit VFy of the flow control valve 10Y of the third embodiment is an example in which the advance / retreat adjusted pressure gas 150 is used as the throttle control valve advance / retreat means 110. The adjustment piston portion 111 is housed in the housing block 101 together with the piston portion spring 151 and connected and fixed to the seal block 102. The piston passive portion 113 has a T-shape in sectional view, and its edge is in contact with the inner wall 106 of the accommodation block 101. An inlet 104 is formed in the storage block 101 connected to the seal block 102. Reference numeral 105 denotes a breathing hole. The housing block 101 is in contact with the main body block 11B and the like. For this reason, the inflow port 104 and the breathing hole 109 are opened to the front side or the rear side of the paper surface so as not to contact the main body block 11B and the like.

進退調圧気体150が流入口104から収容ブロック101の収容空間部103に流入することによって、流入圧力に応じて調整ピストン部111はピストン部ばね112に抗してばねを縮める方向に作用する。そうすると、図示の例では、絞り制御弁体120は調整ピストン部111に接続されているため、常時絞り制御弁体120は絞り開口部18の絞り弁座19から離隔する動作となる。逆に、絞り制御弁体120をより絞り弁座19に近接させる場合、進退調圧気体150の流入圧力を低下させることで可能となる。   When the advance / retreat pressure gas 150 flows into the housing space 103 of the housing block 101 from the inlet 104, the adjustment piston 111 acts against the piston spring 112 in the direction of contracting the spring according to the inflow pressure. Then, in the illustrated example, since the throttle control valve body 120 is connected to the adjustment piston portion 111, the throttle control valve body 120 always moves away from the throttle valve seat 19 of the throttle opening 18. Conversely, when the throttle control valve body 120 is brought closer to the throttle valve seat 19, it is possible to reduce the inflow pressure of the advance / retreat adjusted pressure gas 150.

進退調圧気体150の流入圧力は電空変換器(電空レギュレータ)(図示せず)により調整される。電空変換器の制御等については、図10にて説明する。第3実施例の流量制御弁10Yは、絞り制御弁進退手段110として進退調圧気体150を用いているため、絞り制御弁体120の進退量の調節は速くなり、応答性を高めることができる。   The inflow pressure of the advance / retreat pressure gas 150 is adjusted by an electropneumatic converter (electropneumatic regulator) (not shown). The control of the electropneumatic converter will be described with reference to FIG. Since the flow control valve 10Y of the third embodiment uses the advance / retreat pressure gas 150 as the throttle control valve advance / retreat means 110, the advance / retreat amount of the throttle control valve body 120 can be adjusted quickly, and the responsiveness can be improved. .

図9は第4実施例の流量制御弁10Zの縦断面図である。流量制御弁10Zにおいては、流量制御弁10A、10Xと同構造の流体流量を一定化する定流量機能を担う定流量機能部CFと、所望の流量域に可変制御可能な可変制御機能部VFzの2箇所の部位を有する。流量制御弁10Zにおける定流量機能部CFも前述の流量制御弁10A、10Xの定流量機能部と同様の構成である。同一の符号を用い説明を省略する。   FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the flow control valve 10Z of the fourth embodiment. In the flow rate control valve 10Z, there are a constant flow rate function unit CF having a constant flow rate function that makes the fluid flow rate of the same structure as the flow rate control valves 10A and 10X constant, and a variable control function unit VFz that can be variably controlled in a desired flow rate range. Has two sites. The constant flow rate function unit CF in the flow rate control valve 10Z has the same configuration as the constant flow rate function units of the flow rate control valves 10A and 10X described above. The description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

第4実施例の流量制御弁10Zの可変制御機能部VFzは、絞り制御弁進退手段110としてねじ部材(ボルト部材)140を備える例である。流量制御弁10Zにおいて、絞り制御弁体120はシールブロック102により本体ブロック11Aに狭着されて所定位置に固定される。そして、調整ピストン部111はピストン部ばね112とともに収容ブロック101内に収容されシールブロック102に接続され固定される。収容ブロック101のねじ穴部142にねじ部材140のねじ溝141が挿通される。符号143は固定ナットである。   The variable control function unit VFz of the flow control valve 10Z of the fourth embodiment is an example including a screw member (bolt member) 140 as the throttle control valve advance / retreat means 110. In the flow control valve 10Z, the throttle control valve body 120 is tightly attached to the main body block 11A by the seal block 102 and fixed at a predetermined position. Then, the adjustment piston part 111 is accommodated in the accommodation block 101 together with the piston part spring 112 and connected and fixed to the seal block 102. The screw groove 141 of the screw member 140 is inserted into the screw hole 142 of the housing block 101. Reference numeral 143 denotes a fixing nut.

調整ピストン部111のピストン受動部113は、調整ねじ141の回転(正回転)によりピストン部ばね112に抗して押し込まれる。結果、絞り制御弁体120は絞り開口部18の絞り弁座19に接近する。調整ねじ141を逆に回転(逆回転)すると、ピストン部ばね112が伸び、調整ピストン部111のピストン接合部114と接合された絞り制御弁体120を伴って絞り開口部18の絞り弁座19から離隔する。こうして、調整ねじ141の回転に応じて所望の絞り開口部18の開度(開口量)を得ることができる。絞り制御弁進退手段110にねじ部材140を採用することによって、開度調整に関連する部材を簡素化し、構造を簡単にすることができる。   The piston passive portion 113 of the adjustment piston portion 111 is pushed against the piston portion spring 112 by the rotation (forward rotation) of the adjustment screw 141. As a result, the throttle control valve body 120 approaches the throttle valve seat 19 of the throttle opening 18. When the adjustment screw 141 is rotated in the reverse direction (reverse rotation), the piston spring 112 is extended, and the throttle valve seat 19 of the throttle opening 18 with the throttle control valve body 120 joined to the piston joint 114 of the adjustment piston 111. Separate from. In this way, a desired opening (amount of opening) of the aperture 18 can be obtained according to the rotation of the adjusting screw 141. By adopting the screw member 140 for the throttle control valve advance / retreat means 110, the members related to the opening degree adjustment can be simplified and the structure can be simplified.

これまでに図示し説明した第1実施例の流量制御弁10A、並びに第2実施例ないし第4実施例の流量制御弁10X、10Y、及び10Zは、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。   The flow control valve 10A of the first embodiment shown and described so far, and the flow control valves 10X, 10Y, and 10Z of the second to fourth embodiments are not limited to the above-described embodiments. A part of the configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

これより図10を用い、本発明の流量制御装置について説明する。当該流量制御装置に使用する流量制御弁は、当該流量制御弁に絞り制御弁体進退手段110を備え、外部信号の制御下で流路の開度を調整し流量を可変する流量制御弁である。以下、流量制御弁10として図示し説明する。   The flow control device of the present invention will now be described with reference to FIG. The flow rate control valve used in the flow rate control device is a flow rate control valve that includes the throttle control valve body advance / retreat means 110 in the flow rate control valve, and adjusts the opening of the flow path under the control of an external signal to vary the flow rate. . Hereinafter, the flow control valve 10 will be illustrated and described.

図10の概略図はシリコンウエハWを1枚ずつ処理する枚葉方式の基板処理装置である。シリコンウエハWはスピンチャック1の回転盤に載置される。シリコンウエハWの直上に処理液を放出する処理液ノズル2が備えられる。シリコンウエハの洗浄等の処理液は流体配管3を通じて処理液ノズル2に供給される。   The schematic diagram of FIG. 10 is a single wafer type substrate processing apparatus for processing silicon wafers W one by one. The silicon wafer W is placed on the rotating disk of the spin chuck 1. A processing liquid nozzle 2 that discharges the processing liquid is provided immediately above the silicon wafer W. A processing liquid for cleaning the silicon wafer or the like is supplied to the processing liquid nozzle 2 through the fluid pipe 3.

処理液は流量制御弁にて説明済みの被制御流体であり、超純水や、フッ酸、過酸化水素水、アンモニア水、塩酸等である。各被制御流体は種類毎に供給部9A,9B,9Cに貯蔵され、それぞれの供給部に対応した流体配管3a,3b,3cを通じて流体混合部4に供給される。供給された被制御流体は流体混合部4において均一に混合され、流体配管3を通じて処理液ノズル2に供給される。そして被制御流体の供給を制御する流量制御装置5A,5B,5Cは、図示のとおり、流体配管3a,3b,3cの管路中に接続される。各流量制御装置は種類毎の被制御流体の供給部に対応する。   The treatment liquid is a controlled fluid that has already been described with reference to the flow control valve, such as ultrapure water, hydrofluoric acid, hydrogen peroxide water, ammonia water, hydrochloric acid, or the like. Each controlled fluid is stored in the supply units 9A, 9B, and 9C for each type, and is supplied to the fluid mixing unit 4 through the fluid pipes 3a, 3b, and 3c corresponding to the respective supply units. The supplied controlled fluid is uniformly mixed in the fluid mixing unit 4 and supplied to the processing liquid nozzle 2 through the fluid pipe 3. The flow rate control devices 5A, 5B, and 5C that control the supply of the controlled fluid are connected to the fluid pipes 3a, 3b, and 3c as illustrated. Each flow control device corresponds to a supply part of a controlled fluid for each type.

流量制御装置5A,5B,5Cには、流量制御弁10、被制御流体の流量検知部6、演算部7が備えられる。さらに、流量制御弁内の絞り制御弁体進退手段を制御する信号を生成する制御部8も備えられる。流量制御弁10、流量検知部6、演算部7、及び制御部8は信号線sにより接続されている。そこで、流量制御装置5Aを例にすると、流量制御弁10及び流量検知部6は、被制御流体の供給部9Aと被制御流体の流体混合部4との間の流体配管3aに接続されている。図示の流量制御装置のように、被制御流体の流量制御に関連する部材は流量制御弁のみとなる。このため、装置全体の小型化も可能となる。また、被制御流体と接触する部材数は抑制され、被制御流体の清浄度が維持されやすい。   The flow rate control devices 5A, 5B, and 5C are provided with a flow rate control valve 10, a flow rate detection unit 6 for the controlled fluid, and a calculation unit 7. Furthermore, the control part 8 which produces | generates the signal which controls the throttle control valve body advancing / retreating means in a flow control valve is also provided. The flow rate control valve 10, the flow rate detection unit 6, the calculation unit 7, and the control unit 8 are connected by a signal line s. Therefore, taking the flow rate control device 5A as an example, the flow rate control valve 10 and the flow rate detection unit 6 are connected to a fluid pipe 3a between the controlled fluid supply unit 9A and the controlled fluid fluid mixing unit 4. . As in the illustrated flow control device, the member related to the flow control of the controlled fluid is only the flow control valve. For this reason, the whole apparatus can be miniaturized. Further, the number of members that come into contact with the controlled fluid is suppressed, and the cleanliness of the controlled fluid is easily maintained.

流量制御弁10は、前述の第2実施例または第3実施例の流量制御弁10Xまたは10Yのいずれを用いても良い。流量検知部6は流量制御弁10の二次側(下流側)の流量を検知する公知の流量計である。例えば、差圧式流量計、超音波式流量計等である。演算部7はマイクロコンピュータやPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)等の公知の演算装置である。外部からの指示、または流量検知部6により検出した被制御流体の流量計測値の変化に応じて流量制御弁10の流量制御のための信号を生成する。   As the flow control valve 10, any of the flow control valves 10X or 10Y of the second embodiment or the third embodiment described above may be used. The flow rate detection unit 6 is a known flow meter that detects the flow rate on the secondary side (downstream side) of the flow rate control valve 10. For example, a differential pressure flow meter, an ultrasonic flow meter, or the like. The calculation unit 7 is a known calculation device such as a microcomputer or a PLC (programmable logic controller). A signal for controlling the flow rate of the flow rate control valve 10 is generated according to an instruction from the outside or a change in the measured flow rate value of the controlled fluid detected by the flow rate detection unit 6.

制御部8は、絞り制御弁進退手段のステッピングモータ、サーボモータ等の駆動に必要なパルス発信器、コントローラ、ドライバ等である。絞り制御弁進退手段が加圧気体の場合、制御部8は電空変換器であり、所定圧力に調整された加圧気体が当該制御部から可変制御機能部に供給される。制御部8は、流量制御弁10内の絞り制御弁進退手段としてモータまたは加圧気体を用いる際に不可欠である。特に、絞り制御弁進退手段であるモータの回転量の円滑な制御、または加圧気体の供給圧力の調整等の具体的な動作制御において重要である。   The control unit 8 is a pulse transmitter, a controller, a driver, or the like necessary for driving a stepping motor, a servo motor, or the like of the throttle control valve advance / retreat means. When the throttle control valve advance / retreat means is a pressurized gas, the control unit 8 is an electropneumatic converter, and the pressurized gas adjusted to a predetermined pressure is supplied from the control unit to the variable control function unit. The control unit 8 is indispensable when a motor or pressurized gas is used as the throttle control valve advance / retreat means in the flow control valve 10. In particular, it is important in specific operation control such as smooth control of the rotation amount of a motor that is a throttle control valve advance / retreat means or adjustment of supply pressure of pressurized gas.

流量検知部6から流量制御弁10に至る信号の流れの一例を挙げると、概ね次のとおりである。流体配管中の被制御流体の流量変化は流量検知部6を通じて計測され、その信号は演算部7に送信される。演算部7では、流量の変化に対応した絞り開口部18(絞り弁座19)の開度とするべく、絞り制御弁体120の最適な進退位置が算出される。併せて、モータの動作のための動作信号が生成される。そして、動作信号が演算部7から制御部8に送信される。制御部8においては、具体的にモータを駆動させるためのパルス信号が生成され、このパルス信号はモータ駆動電流に変換される。そして、モータ駆動電流は流量制御弁10内の絞り制御弁進退手段であるモータに送信される。そこで、モータは規定量回転する。こうして、絞り制御弁体120は絞り開口部18に対して最適量進退する。   An example of a signal flow from the flow rate detection unit 6 to the flow rate control valve 10 is as follows. A change in the flow rate of the controlled fluid in the fluid piping is measured through the flow rate detection unit 6, and the signal is transmitted to the calculation unit 7. In the calculation unit 7, the optimum advance / retreat position of the throttle control valve body 120 is calculated so as to obtain the opening degree of the throttle opening 18 (throttle valve seat 19) corresponding to the change in flow rate. In addition, an operation signal for operating the motor is generated. Then, the operation signal is transmitted from the calculation unit 7 to the control unit 8. In the control unit 8, a pulse signal for specifically driving the motor is generated, and this pulse signal is converted into a motor driving current. The motor drive current is transmitted to a motor that is a throttle control valve advance / retreat means in the flow control valve 10. Therefore, the motor rotates by a specified amount. In this way, the throttle control valve body 120 advances and retracts the optimum amount with respect to the throttle opening 18.

流量検知部6から流量制御弁10に至る信号の流れから理解されるように、演算部7は、流量検知部6の流量計測値に基づいてフィードバック制御を実行する。従って、流量制御弁10の二次側(下流側)に生じた流量変化に直ちに応答して、被制御流体の流量の増減を行い、常時一定の流量で被制御流体を流通させることができる。特に、流量制御弁10は微少流量域の流体にも対応でき、被制御流体の精密制御に都合よい。なお、演算部7と制御部8を集約して演算制御ユニットとしてもよい。   As understood from the signal flow from the flow rate detection unit 6 to the flow rate control valve 10, the calculation unit 7 performs feedback control based on the flow rate measurement value of the flow rate detection unit 6. Accordingly, in response to the flow rate change that has occurred on the secondary side (downstream side) of the flow rate control valve 10, the flow rate of the controlled fluid can be increased or decreased, and the controlled fluid can be circulated constantly at a constant flow rate. In particular, the flow control valve 10 can cope with a fluid in a minute flow range, and is convenient for precise control of the controlled fluid. Note that the calculation unit 7 and the control unit 8 may be integrated into a calculation control unit.

本発明に開示する流量制御弁は、流通する流体の圧力変化に対して鋭敏に反応して定流量化を実現することができ、しかも、流体の清浄度をより高い状態で維持することができる。同時に、被制御流体の流体流量域を変更する機能も備える。加えて、本発明に開示の流量制御弁を備えた流量制御装置は、部材間の集約が進み小型化が可能です。従って、半導体製造分野、燃料電池、さらには医療分野等の極めて精密な流量制御、かつ高清浄度を求められる用途に好都合である。   The flow rate control valve disclosed in the present invention can realize a constant flow rate by reacting sensitively to a change in the pressure of the flowing fluid, and can maintain a higher fluid cleanliness. . At the same time, it has a function of changing the fluid flow rate range of the controlled fluid. In addition, the flow control device equipped with the flow control valve disclosed in the present invention can be reduced in size due to the integration of components. Therefore, it is convenient for applications requiring extremely precise flow rate control and high cleanliness in the semiconductor manufacturing field, fuel cell, and medical field.

5A,5B,5C 流量制御装置
6 流量検知部
7 演算部
8 制御部
10A,10X,10Y,10Z 流量制御弁
11 弁本体部
11A,11B,11C,11D 本体ブロック
12 流入部
13 流出部
15 絞り部
16 弁座
17 流出開口部
18 絞り開口部
19 絞り弁座
20 流入側チャンバ
21 第1チャンバ
22 第2チャンバ
23,28 収容部
24,29 狭小部
25 流出側チャンバ
26 第3チャンバ
27 第4チャンバ
30 第1ダイヤフラム
34 可動シャフト
35 第2ダイヤフラム
38 弁体
40 固定ガイド部
45 補助ばね
50 可動ガイド部
53 収容部
55 付勢手段
56 付勢ばね
60 加圧気体
62 給気流入口
65 排気流出口
70 チャンバ間接続部
75 接続管部
100 制御弁室
101 収容ブロック
102 シールブロック
108 連絡流路
110 絞り制御弁進退手段
111 調整ピストン部
120 絞り制御弁体
121 先端部(シール部)
122 平板先端部
130 モータ
140 ねじ部材
150 進退調圧気体
155 電空変換器(電空レギュレータ)
CF 定流量機能部
VFx,VFy,VFz 可変制御機能部
Fm 被制御流体
5A, 5B, 5C Flow rate control device 6 Flow rate detection unit 7 Calculation unit 8 Control unit 10A, 10X, 10Y, 10Z Flow rate control valve 11 Valve body unit 11A, 11B, 11C, 11D Body block 12 Inflow unit 13 Outflow unit 15 Restriction unit 16 valve seat 17 outflow opening 18 throttling opening 19 throttling valve seat 20 inflow side chamber 21 first chamber 22 second chamber 23, 28 accommodating portion 24, 29 narrow portion 25 outflow side chamber 26 third chamber 27 fourth chamber 30 1st diaphragm 34 Movable shaft 35 2nd diaphragm 38 Valve body 40 Fixed guide part 45 Auxiliary spring 50 Movable guide part 53 Storage part 55 Energizing means 56 Energizing spring 60 Pressurized gas 62 Supply air inlet 65 Exhaust outlet 70 Between chambers Connection part 75 Connection pipe part 100 Control valve chamber 101 Housing block 102 Control block 108 communication flow path 110 throttle control valve advance / retreat means 111 adjustment piston part 120 throttle control valve element 121 tip (seal part)
122 flat plate tip 130 motor 140 screw member 150 advance / retreat pressure gas 155 electropneumatic converter (electropneumatic regulator)
CF Constant flow rate function unit VFx, VFy, VFz Variable control function unit Fm Controlled fluid

Claims (10)

被制御流体の流入部に接続された流入側チャンバと被制御流体の流出部に接続された流出側チャンバの間の流路に設けられた絞り部と、前記流出側チャンバに形成された弁座を有する弁本体部と、
前記流入側チャンバに配置され該流入側チャンバを被制御流体と接する第1チャンバと該第1チャンバの背面側となり被制御流体と接しない第2チャンバに区画し、前記第1チャンバ内の流体圧力を受圧する第1ダイヤフラムと、
前記流出側チャンバに配置され該流出側チャンバを被制御流体と接する第3チャンバと該第3チャンバの背面側となり被制御流体と接しない第4チャンバに区画し、前記第3チャンバ内の流体圧力を受圧しかつ前記第4チャンバ内の付勢手段によって該第4チャンバ側に常時付勢されているとともに前記弁座に対し進退動する弁体を備えた第2ダイヤフラムと、
前記第2チャンバと前記第4チャンバを接続するチャンバ間接続部を有し、
前記第1ダイヤフラムは前記第2チャンバ内に供給される加圧気体により前記第1チャンバ側に常時加圧され、前記第2ダイヤフラムは前記第2チャンバ内に流入後前記チャンバ間接続部を経由して前記第4チャンバ内に流入する加圧気体により前記第3チャンバ側に常時加圧されており、
前記絞り部前後の圧力変動により生じた前記第1ダイヤフラム及び前記第2ダイヤフラムの進退動は前記加圧気体を通じて互いのダイヤフラムに伝達され、前記第1ダイヤフラム及び前記第2ダイヤフラムの進退動により前記弁体を前記弁座に対して進退動させて被制御流体の流量を一定に保持するようにした
ことを特徴とする流量制御弁。
A throttle portion provided in a flow path between an inflow side chamber connected to the inflow portion of the controlled fluid and an outflow side chamber connected to the outflow portion of the controlled fluid, and a valve seat formed in the outflow side chamber A valve body having
The fluid pressure in the first chamber is divided into a first chamber that is disposed in the inflow side chamber and that is in contact with the controlled fluid, and a second chamber that is on the back side of the first chamber and is not in contact with the controlled fluid. A first diaphragm for receiving pressure;
Disposed in the outflow side chamber is a third chamber that is in contact with the controlled fluid and a fourth chamber that is on the back side of the third chamber and is not in contact with the controlled fluid, and fluid pressure in the third chamber And a second diaphragm having a valve body that is constantly urged toward the fourth chamber by the urging means in the fourth chamber and that moves forward and backward with respect to the valve seat;
An inter-chamber connection for connecting the second chamber and the fourth chamber;
The first diaphragm is constantly pressurized to the first chamber side by the pressurized gas supplied into the second chamber, and the second diaphragm flows into the second chamber and then passes through the inter-chamber connecting portion. And constantly pressurized to the third chamber side by the pressurized gas flowing into the fourth chamber,
The forward and backward movements of the first diaphragm and the second diaphragm caused by pressure fluctuations before and after the throttle portion are transmitted to the diaphragms through the pressurized gas, and the valves are driven by the forward and backward movements of the first diaphragm and the second diaphragm. A flow rate control valve characterized in that the flow rate of the controlled fluid is kept constant by moving the body forward and backward with respect to the valve seat.
前記付勢手段が付勢ばねである請求項1に記載の流量制御弁。   The flow control valve according to claim 1, wherein the biasing means is a biasing spring. 前記絞り部には絞り開口部が形成されており、前記絞り開口部に対して進退することによって前記絞り部を通過する被制御流体の流量を制御する絞り制御弁体と、前記絞り制御弁体を進退動させる絞り制御弁体進退手段が備えられる請求項1に記載の流量制御弁。   A throttle opening is formed in the throttle, and a throttle control valve that controls the flow rate of the controlled fluid that passes through the throttle by moving forward and backward with respect to the throttle opening, and the throttle control valve The flow control valve according to claim 1, further comprising a throttle control valve body advancing / retreating means for moving the valve back and forth. 前記絞り制御弁体進退手段がモータである請求項3に記載の流量制御弁。   The flow control valve according to claim 3, wherein the throttle control valve body advancing / retreating means is a motor. 前記絞り制御弁体進退手段が進退調圧気体である請求項3に記載の流量制御弁。   The flow control valve according to claim 3, wherein the throttle control valve body advancing / retreating means is an advancing / retreating pressure gas. 前記絞り制御弁体進退手段がねじ部材である請求項3に記載の流量制御弁。   The flow control valve according to claim 3, wherein the throttle control valve body advancing / retreating means is a screw member. 前記絞り開口部が平坦状の絞り弁座として形成され、かつ前記絞り弁座と対向する前記絞り制御弁体の先端も平板状の平板先端部として形成されている請求項3に記載の流量制御弁。   The flow control according to claim 3, wherein the throttle opening is formed as a flat throttle valve seat, and the tip of the throttle control valve body facing the throttle valve seat is also formed as a flat plate tip. valve. 請求項3に記載の流量制御弁と、被制御流体の流量検知部と、演算部とを備え、
前記流量制御弁及び前記流量検知部が、被制御流体の供給部と被制御流体の流体混合部との間の流体配管に接続していることを特徴とする流量制御装置。
The flow rate control valve according to claim 3, a flow rate detection unit for a controlled fluid, and a calculation unit,
The flow rate control device, wherein the flow rate control valve and the flow rate detection unit are connected to a fluid pipe between a controlled fluid supply unit and a controlled fluid fluid mixing unit.
前記絞り制御弁体進退手段を制御する信号を生成する制御部が設けられる請求項8に記載の流量制御装置。   The flow control device according to claim 8, further comprising a control unit that generates a signal for controlling the throttle control valve body advancing / retreating means. 前記演算部が前記流量検知部の流量計測値に基づいてフィードバック制御を行う請求項8に記載の流量制御装置。   The flow rate control device according to claim 8, wherein the calculation unit performs feedback control based on a flow rate measurement value of the flow rate detection unit.
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