JP2021032391A - Valve device and flow rate controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブ装置および流量制御装置に関し、特に、半導体製造設備、薬品製造装置または化学プラント等に用いるガス供給システムにおいて好適に用いられるバルブ装置および流量制御装置に関する。 The present invention relates to a valve device and a flow rate control device, and more particularly to a valve device and a flow rate control device preferably used in a gas supply system used in a semiconductor manufacturing facility, a chemical manufacturing device, a chemical plant, or the like.
半導体製造設備又は化学プラント等において、プロセスチャンバなどにガスを適切な流量で供給することが要求される。ガス流量の制御装置としては、マスフローコントローラ（熱式質量流量制御器）や圧力式流量制御装置が知られている。 In semiconductor manufacturing equipment, chemical plants, etc., it is required to supply gas to a process chamber or the like at an appropriate flow rate. As a gas flow rate control device, a mass flow controller (thermal mass flow rate controller) and a pressure type flow rate control device are known.
圧力式流量制御装置は、コントロール弁と絞り部（例えばオリフィスプレートや臨界ノズル）とを組み合せた比較的簡単な機構によって各種流体の質量流量を高精度に制御することができるので広く利用されている。圧力式流量制御装置は、一次側供給圧が大きく変動しても安定した流量制御が行えるという優れた流量制御特性を有している。 The pressure type flow rate control device is widely used because it can control the mass flow rate of various fluids with high accuracy by a relatively simple mechanism that combines a control valve and a throttle portion (for example, an orifice plate or a critical nozzle). .. The pressure type flow rate control device has an excellent flow rate control characteristic that stable flow rate control can be performed even if the primary side supply pressure fluctuates greatly.
圧力式流量制御装置には、絞り部の上流側の流体圧力（以下、上流圧力ＰUと呼ぶことがある）を制御することによって流量を調整するものがある。上流圧力ＰUは、絞り部の上流側に配置されたコントロール弁の開度調整によって制御される。 The pressure type flow rate control device, the upstream side of the fluid pressure of the diaphragm portion is used to adjust the flow rate by controlling (hereinafter, sometimes referred to as upstream pressure P U). Upstream pressure P U is controlled by adjustment of the opening degree of the control valve disposed upstream of the throttle portion.
圧力式流量制御装置に用いられるコントロール弁として、圧電素子駆動装置（以下、ピエゾアクチュエータと呼ぶことがある）によって金属ダイヤフラム弁体を開閉させるように構成された圧電素子駆動式バルブが用いられている。特許文献１には、コントロール弁として用いられる圧電素子駆動式バルブが開示されている。圧電素子駆動式バルブは、高速動作が可能であり、その開度を圧力センサの出力に基づいてフィードバック制御することによって、上流圧力および流量を制御することができる。 As a control valve used in a pressure type flow rate control device, a piezoelectric element drive type valve configured to open and close a metal diaphragm valve body by a piezoelectric element drive device (hereinafter, may be referred to as a piezo actuator) is used. .. Patent Document 1 discloses a piezoelectric element driven valve used as a control valve. The piezoelectric element drive type valve can operate at high speed, and the upstream pressure and the flow rate can be controlled by feedback-controlling the opening degree based on the output of the pressure sensor.
圧電素子駆動式バルブは、小流量のガスの流量制御を精度よく行うことができるが、その一方で、大流量のガスを流すことが困難な場合がある。これは、圧電素子の伸長によって制御できる弁開閉の範囲には限度があるからである。圧電素子駆動式バルブのリフト量は、例えば３５〜４０μｍ程度に設定されているが、このような変位量では１０ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ）以上のガスを流すことは困難である。 The piezoelectric element drive type valve can accurately control the flow rate of a small flow rate of gas, but on the other hand, it may be difficult to flow a large flow rate of gas. This is because there is a limit to the range of valve opening and closing that can be controlled by the extension of the piezoelectric element. The lift amount of the piezoelectric element drive type valve is set to, for example, about 35 to 40 μm, but it is difficult to flow a gas of 10 slm (standard liter / min) or more with such a displacement amount.
このため、大流量が求められる近年の用途においては、従来の圧電素子駆動式バルブでは流量が不足することがあった。なお、１つのラインに対して、コントロール弁を有する並列な２流路を設けて流量不足を補う方法も考えられるが、この場合には、コストの増加や装置の複雑化・肥大化を招くことになる。 For this reason, in recent applications where a large flow rate is required, the flow rate may be insufficient with the conventional piezoelectric element drive type valve. It should be noted that a method of compensating for the insufficient flow rate by providing two parallel flow paths having a control valve for one line is conceivable, but in this case, the cost increases and the equipment becomes complicated and bloated. become.
特許文献２には、空気圧を用いて開閉動作を行う主アクチュエータと、開度調整用のピエゾアクチュエータとを組み合わせたバルブ装置が開示されている。このように構成されたバルブ装置は、プロセスチャンバの手前の流路に設けられ、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などのプロセスを行う際に、ガスをパルス的に供給するための開閉弁として好適に利用することができる。 Patent Document 2 discloses a valve device in which a main actuator that opens and closes using air pressure and a piezo actuator for adjusting the opening degree are combined. The valve device configured in this way is provided in the flow path in front of the process chamber, and is suitably used as an on-off valve for supplying gas in a pulsed manner when performing a process such as ALD (Atomic Layer Deposition). can do.
しかしながら、特許文献２に記載のバルブ装置では、最大流量の確保はできるものの、基本的には開閉弁としての使用が想定されているため、小流量から大流量までの広い流量範囲にわたって精度よく流量制御を行うことは困難な場合があった。このため、圧力式流量制御装置のコントロール弁として使用することは困難であった。 However, although the valve device described in Patent Document 2 can secure the maximum flow rate, it is basically assumed to be used as an on-off valve, so that the flow rate is accurate over a wide flow rate range from a small flow rate to a large flow rate. Control could be difficult. Therefore, it is difficult to use it as a control valve of a pressure type flow rate control device.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小流量から大流量までの流量制御を精度よく行うことができ、圧力式流量制御装置のコントロール弁としても利用し得るバルブ装置およびこれを備えた流量制御装置を提供することをその主たる目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a valve device that can accurately control the flow rate from a small flow rate to a large flow rate and can also be used as a control valve of a pressure type flow rate control device. Its main purpose is to provide a flow rate control device equipped with this.
本発明の実施形態によるバルブ装置は、弁座に離着座可能な弁体と、前記弁体に接続された操作部材と、前記操作部材を移動させる主アクチュエータであって駆動流体によって動作する主アクチュエータと、前記主アクチュエータに供給される駆動流体の圧力を調整する圧力調整器と、前記主アクチュエータによって前記操作部材とともに移動可能に設けられ、電気的な駆動により伸長可能な副アクチュエータと、前記副アクチュエータを前記弁体の方向に付勢する弾性部材とを備える。 The valve device according to the embodiment of the present invention is a valve body that can be taken off and seated on the valve seat, an operating member connected to the valve body, and a main actuator that moves the operating member and is operated by a driving fluid. A pressure regulator that adjusts the pressure of the driving fluid supplied to the main actuator, a sub-actuator that is movably provided together with the operating member by the main actuator and can be extended by electrical drive, and the sub-actuator. Is provided with an elastic member that urges the valve body in the direction of the valve body.
ある実施形態において、上記のバルブ装置は、前記圧力調整器によって圧力が調整された駆動流体によって前記主アクチュエータが前記弾性部材の付勢力に抗して前記操作部材を移動させ、かつ、前記副アクチュエータの伸長によって前記弾性部材の付勢力を増加させて前記操作部材を移動させるように構成されている。 In certain embodiments, in the valve device, the main actuator moves the operating member against the urging force of the elastic member by the driving fluid whose pressure is adjusted by the pressure regulator, and the sub-actuator. It is configured to move the operating member by increasing the urging force of the elastic member by the extension of the elastic member.
ある実施形態において、上記のバルブ装置は、前記駆動流体の圧力の調整と、前記副アクチュエータの伸長度の調整とによって、閉から最大開度までの間の任意の弁開度に制御できるように構成されている。 In certain embodiments, the valve device can be controlled to any valve opening between closed and maximum opening by adjusting the pressure of the driving fluid and adjusting the degree of extension of the subactuator. It is configured.
ある実施形態において、前記主アクチュエータは、前記操作部材に係合するピストンを有する空気駆動式のアクチュエータを含み、前記副アクチュエータは、ピエゾアクチュエータを含み、前記圧力調整器は、電空レギュレータを含む。 In certain embodiments, the main actuator comprises an pneumatically driven actuator having a piston that engages the operating member, the subactuator comprises a piezo actuator, and the pressure regulator comprises an electropneumatic regulator.
ある実施形態において、上記のバルブ装置は、前記操作部材のフランジ部を前記弁体の方向に付勢する主弾性部材をさらに備える。 In certain embodiments, the valve device further comprises a main elastic member that urges the flange portion of the operating member in the direction of the valve body.
本発明の実施形態による流量制御装置は、流路に設けられた絞り部と、前記絞り部の上流側に設けられ、上記のいずれかのバルブ装置によって構成されるコントロール弁と、前記絞り部と前記コントロール弁との間の流体圧力を測定する圧力センサと、前記圧力センサの出力に基づいて前記コントロール弁の開閉動作を制御する制御部とを備える。 The flow control device according to the embodiment of the present invention includes a throttle portion provided in the flow path, a control valve provided on the upstream side of the throttle portion and configured by any of the above valve devices, and the throttle portion. It includes a pressure sensor that measures the fluid pressure between the control valve and a control unit that controls the opening / closing operation of the control valve based on the output of the pressure sensor.
本発明の実施形態のバルブ装置および流量制御装置によれば、小流量から大流量までの流量制御を適切に行うことができる。 According to the valve device and the flow rate control device according to the embodiment of the present invention, the flow rate control from a small flow rate to a large flow rate can be appropriately performed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
図１は、本発明の実施形態にかかるバルブ装置１００を示す。バルブ装置１００は、ダイヤフラム弁体３４を開閉動作させるための操作部材３０と、操作部材３０を比較的大きく移動させるための主アクチュエータ１０と、操作部材３０を比較的小さく移動させるための副アクチュエータ２０とを備えている。 FIG. 1 shows a valve device 100 according to an embodiment of the present invention. The valve device 100 includes an operating member 30 for opening and closing the diaphragm valve body 34, a main actuator 10 for moving the operating member 30 relatively large, and a sub-actuator 20 for moving the operating member 30 relatively small. And have.
バルブ装置１００は、ノーマルクローズ型のバルブであり、主アクチュエータ１０および副アクチュエータ２０が駆動されていないとき、ダイヤフラム弁体３４は、操作部材３０を介して主弾性部材４２（ここではコイルばね）などから受ける付勢力によって弁座（図示せず）に押し付けられている。弁座は、通常、ダイヤフラム弁体３４の中央部に対面する環状の突出面として設けられている。 The valve device 100 is a normally closed type valve, and when the main actuator 10 and the sub-actuator 20 are not driven, the diaphragm valve body 34 has a main elastic member 42 (here, a coil spring) or the like via an operating member 30. It is pressed against the valve seat (not shown) by the urging force received from. The valve seat is usually provided as an annular protruding surface facing the central portion of the diaphragm valve body 34.
主アクチュエータ１０、副アクチュエータ２０、および、操作部材３０は、いずれも、バルブ筐体４０の内側に配置されている。本実施形態において、バルブ筐体４０は、ボンネット４０ａ、中間筐体４０ｂ、上部筐体４０ｃ、および、上部カバー４０ｄによって構成されており、これらは互いにネジ締め固定されている。このうち、ボンネット４０ａは、図示しない流路ブロックにネジ締め固定されており、バルブ筐体４０の全体が流路ブロックに対して固定された状態にある。 The main actuator 10, the sub-actuator 20, and the operating member 30 are all arranged inside the valve housing 40. In the present embodiment, the valve housing 40 is composed of a bonnet 40a, an intermediate housing 40b, an upper housing 40c, and an upper cover 40d, which are screwed and fixed to each other. Of these, the bonnet 40a is screwed and fixed to a flow path block (not shown), and the entire valve housing 40 is fixed to the flow path block.
バルブ装置１００において、操作部材３０はステンレス鋼製の筒体を含み、バルブ筐体４０に対して、上下方向（弁体の開閉方向）に移動可能に配置されている。操作部材３０の下方先端には、ダイヤフラム弁体３４の中央部に接するダイヤフラム押さえ３２が固定されており、操作部材３０の上下移動によって、ダイヤフラム弁体３４を弁座に押しつけたり、ダイヤフラム弁体３４を弁座から離間させたりすることができる。なお、操作部材３０の材料としては、ステンレス鋼以外にも、インバー材等を用いることも可能であり、特に材質について限定されず、状況等によって使用する材料を選定すればよい。ダイヤフラム押さえ３２は、例えば合成樹脂（例えば四フッ化エチレン樹脂）や合成ゴムやアルミニウムやステンレス鋼、インバー材などから形成され得る。 In the valve device 100, the operating member 30 includes a stainless steel cylinder and is arranged so as to be movable in the vertical direction (opening / closing direction of the valve body) with respect to the valve housing 40. A diaphragm retainer 32 in contact with the central portion of the diaphragm valve body 34 is fixed to the lower tip of the operating member 30, and the diaphragm valve body 34 can be pressed against the valve seat by moving the operating member 30 up and down, or the diaphragm valve body 34. Can be separated from the valve seat. As the material of the operating member 30, an invar material or the like can be used in addition to stainless steel, and the material is not particularly limited, and the material to be used may be selected depending on the situation and the like. The diaphragm retainer 32 can be formed of, for example, a synthetic resin (for example, tetrafluoroethylene resin), synthetic rubber, aluminum, stainless steel, an invar material, or the like.
また、ダイヤフラム弁体３４は、例えば、ステンレス鋼製またはコバルトニッケル合金製の円形薄板（例えば厚さ１５〜１００μｍ）であり、中央部が上方へ僅かに膨出した逆皿形に形成されていてよい。ダイヤフラム弁体３４は、１枚のダイヤフラムから形成されていてもよいし、２〜４枚のダイヤフラムの積層体から形成されていてもよい。ダイヤフラム弁体３４の周縁部は、ステンレス合金製の押さえアダプタ３６を挟んで、ボンネット４０ａと流路ブロックとの間に固定されている。 Further, the diaphragm valve body 34 is, for example, a circular thin plate (for example, a thickness of 15 to 100 μm) made of stainless steel or a cobalt-nickel alloy, and is formed in an inverted dish shape in which the central portion slightly bulges upward. Good. The diaphragm valve body 34 may be formed of one diaphragm, or may be formed of a laminated body of 2 to 4 diaphragms. The peripheral edge of the diaphragm valve body 34 is fixed between the bonnet 40a and the flow path block with the stainless alloy pressing adapter 36 sandwiched between them.
本明細書において、便宜上、ダイヤフラム弁体３４の開閉方向（または操作部材３０の移動方向）を上下方向Ｄ１、Ｄ２と規定している。ただし、バルブ装置１００の姿勢によって、弁体の開閉方向は水平方向や斜め方向であってもよく、本明細書における上下方向Ｄ１、Ｄ２は、実際の鉛直方向とは異なるものであってもよい。また、上下は逆であってもよい。 In this specification, for convenience, the opening / closing direction (or the moving direction of the operating member 30) of the diaphragm valve body 34 is defined as the vertical directions D1 and D2. However, depending on the posture of the valve device 100, the opening / closing direction of the valve body may be a horizontal direction or an oblique direction, and the vertical directions D1 and D2 in the present specification may be different from the actual vertical direction. .. Further, the top and bottom may be reversed.
本実施形態において、操作部材３０を移動させる主アクチュエータ１０としては、駆動流体としての圧縮空気を用いて操作部材３０を上下動させる空気駆動式のアクチュエータが用いられている。主アクチュエータ１０は、環状の第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含んでいる。第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、操作部材３０の外周面に設けられた段差部に当接するようにして操作部材３０の周囲に嵌合されており、操作部材３０と共に上下方向Ｄ１、Ｄ２に沿って移動可能である。 In the present embodiment, as the main actuator 10 for moving the operating member 30, an air-driven actuator that moves the operating member 30 up and down using compressed air as a driving fluid is used. The main actuator 10 includes an annular first to third pistons 12a, 12b, 12c. The first to third pistons 12a, 12b, and 12c are fitted around the operating member 30 so as to abut on the stepped portion provided on the outer peripheral surface of the operating member 30, and are fitted together with the operating member 30 in the vertical direction. It can move along D1 and D2.
第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内周面と操作部材３０との間、および、第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周面と外側のバルブ筐体４０との間には、Ｏリング１６が設けられている。また、第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃの下面側には第１〜第３のピストン圧力室１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられている。一方で、第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃの上面側には、外部と連通する隙間が設けられ、この隙間は典型的には大気圧に維持されている。第１〜第３のピストンの下面側の圧力室１４ａ、１４ｂ、１４ｃと上記の隙間とは、Ｏリング１６によって隔離されており、圧力室１４ａ、１４ｂ、１４ｃはシールされた状態にある。 Between the inner peripheral surfaces of the first to third pistons 12a, 12b, 12c and the operating member 30, and between the outer peripheral surfaces of the first to third pistons 12a, 12b, 12c and the outer valve housing 40. An O-ring 16 is provided between them. Further, first to third piston pressure chambers 14a, 14b, 14c are provided on the lower surface side of the first to third pistons 12a, 12b, 12c. On the other hand, on the upper surface side of the first to third pistons 12a, 12b, 12c, a gap communicating with the outside is provided, and this gap is typically maintained at atmospheric pressure. The pressure chambers 14a, 14b, 14c on the lower surface side of the first to third pistons and the above-mentioned gap are separated by an O-ring 16, and the pressure chambers 14a, 14b, 14c are in a sealed state.
圧力室１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、供給管５０を介して、空気源からの圧縮空気が送られる。供給管５０からの空気は、図１からわかるように、バルブ筐体４０に設けられた細穴および操作部材３０に設けられた細穴を通り、操作部材３０とその内周側に配された筒状壁面部材３８との間の隙間に流れ込み、第１および第２圧力室１４ａ、１４ｂへと到達する。 Compressed air from an air source is sent to the pressure chambers 14a, 14b, and 14c via the supply pipe 50. As can be seen from FIG. 1, the air from the supply pipe 50 passes through the small holes provided in the valve housing 40 and the small holes provided in the operating member 30, and is arranged on the operating member 30 and its inner peripheral side. It flows into the gap between the tubular wall member 38 and reaches the first and second pressure chambers 14a and 14b.
主アクチュエータ１０は、第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃを空気圧によって上方に押し上げることによって、係合する操作部材３０を上方向Ｄ１に移動させることができる。また、供給管５０および圧力室１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、電空レギュレータ５５（図２参照）を介して、任意の圧力の圧縮空気が供給される。電空レギュレータ５５は、主アクチュエータ１０の操作圧力を任意の大きさに調整する機能を有している。なお、電空レギュレータ５５を備える空気駆動型弁は、特許文献３に開示されている。 The main actuator 10 can move the engaging operating member 30 upward D1 by pushing the first to third pistons 12a, 12b, and 12c upward by air pressure. Further, compressed air of an arbitrary pressure is supplied to the supply pipe 50 and the pressure chambers 14a, 14b, 14c via the electropneumatic regulator 55 (see FIG. 2). The electropneumatic regulator 55 has a function of adjusting the operating pressure of the main actuator 10 to an arbitrary size. An air-driven valve including the electropneumatic regulator 55 is disclosed in Patent Document 3.
また、操作部材３０を移動させる副アクチュエータ２０としては、ピエゾアクチュエータが用いられている。副アクチュエータ２０は、操作部材３０の内側において、操作部材３０に対して摺動可能に配置されている。 A piezo actuator is used as the sub-actuator 20 for moving the operating member 30. The sub-actuator 20 is slidably arranged inside the operating member 30 with respect to the operating member 30.
副アクチュエータ２０では、ピエゾ素子（圧電素子ともいう）への印加電圧を制御することによって自身の伸長度が制御される。副アクチュエータ２０としては、圧電素子を積層したものを金属容器内に密封した金属密封型積層ピエゾアクチュエータ（例えば日本特殊陶業社製）や、一本の圧電素子によって構成されたピエゾアクチュエータが用いられる。圧電素子への電圧の印加は、上部から延びる配線２４を介して行われる。 The sub-actuator 20 controls its own elongation by controlling the voltage applied to the piezo element (also referred to as the piezoelectric element). As the sub-actuator 20, a metal-sealed laminated piezo actuator (for example, manufactured by Nippon Tokushu Kogyo Co., Ltd.) in which a piezo element is laminated and sealed in a metal container, or a piezo actuator composed of one piezoelectric element is used. The voltage is applied to the piezoelectric element via the wiring 24 extending from the upper part.
副アクチュエータ２０の下端部には半球状の突出部２２が設けられており、この突出部２２は、操作部材３０に固定された受け台３３によって支持されている。また、副アクチュエータ２０の上方には、上部弾性部材（ここでは皿バネ）２５が設けられている。 A hemispherical protrusion 22 is provided at the lower end of the sub-actuator 20, and the protrusion 22 is supported by a pedestal 33 fixed to the operating member 30. Further, an upper elastic member (here, a disc spring) 25 is provided above the sub-actuator 20.
上部弾性部材２５は、副アクチュエータ２０の上面を覆う蓋材２６と、バルブ筐体４０の上部カバー４０ｄの下面との間に配置されており、蓋材２６および副アクチュエータ２０を下方向に付勢することができる。上部弾性部材２５は、バルブ閉状態のときに、例えば１００〜４００Ｎの力で副アクチュエータ２０を下側に押すように設けられる。 The upper elastic member 25 is arranged between the lid material 26 that covers the upper surface of the sub-actuator 20 and the lower surface of the upper cover 40d of the valve housing 40, and urges the lid material 26 and the sub-actuator 20 downward. can do. The upper elastic member 25 is provided so as to push the sub-actuator 20 downward with a force of, for example, 100 to 400 N when the valve is closed.
以上の構成において、主アクチュエータ１０および副アクチュエータ２０が駆動していない状態において、ダイヤフラム弁体３４は、操作部材３０のフランジ部３５を下側に押し付ける主弾性部材４２の付勢力と、副アクチュエータ２０を下側に押し付ける上部弾性部材２５の付勢力とによって、弁座に押し付けられている。主弾性部材４２は、閉状態での弁体の押しつけ力を十分なものにするために、閉状態において比較的大きい力（例えば３００〜６００Ｎ）のばね荷重を下方に付与するように設定されている。 In the above configuration, when the main actuator 10 and the sub-actuator 20 are not driven, the diaphragm valve body 34 has the urging force of the main elastic member 42 that presses the flange portion 35 of the operating member 30 downward and the sub-actuator 20. Is pressed against the valve seat by the urging force of the upper elastic member 25 that presses the valve seat downward. The main elastic member 42 is set to apply a relatively large spring load (for example, 300 to 600 N) downward in the closed state in order to make the pressing force of the valve body sufficient in the closed state. There is.
一方、開弁するときには、主アクチュエータ１０に開度対応の操作圧力を有する圧縮空気が供給され、主弾性部材４２および上部弾性部材２５の付勢力に抗して、第１〜第３のピストン１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって操作部材３０を上側に持ち上げる。このとき、荷重のバランスがとられているので、操作部材３０の移動は比較的滑らかに行われ、操作部材３０の変位を操作圧力によって調整しやすい。また、特に上部弾性部材２５は、組み立て時等に皿バネの枚数の調整などにより弾性力の調節を行うことが比較的容易であるので、実際の主アクチュエータ１０の操作圧力に適合する適切な弾性力に調整しやすいという利点がある。 On the other hand, when the valve is opened, compressed air having an operating pressure corresponding to the opening degree is supplied to the main actuator 10, and the first to third pistons 12a resist the urging force of the main elastic member 42 and the upper elastic member 25. , 12b, 12c lift the operating member 30 upward. At this time, since the load is balanced, the operation member 30 is moved relatively smoothly, and the displacement of the operation member 30 can be easily adjusted by the operation pressure. Further, in particular, since it is relatively easy to adjust the elastic force of the upper elastic member 25 by adjusting the number of disc springs at the time of assembly or the like, appropriate elasticity suitable for the actual operating pressure of the main actuator 10 is obtained. It has the advantage of being easy to adjust to force.
本構成によれば、主アクチュエータ１０の操作圧力と弁開度とを概ねリニアな関係とすることができ、また、操作部材３０の変位を、上部弾性部材２５の最大変位に対応する大きさまで増加させることができる。これにより、ダイヤフラム弁体３４の最大開度を大きくすることができ、小流量から大流量までのガスを、駆動流体の操作圧力に応じた流量で流すことが可能になる。 According to this configuration, the operating pressure of the main actuator 10 and the valve opening can be made to have a substantially linear relationship, and the displacement of the operating member 30 is increased to a size corresponding to the maximum displacement of the upper elastic member 25. Can be made to. As a result, the maximum opening degree of the diaphragm valve body 34 can be increased, and gas from a small flow rate to a large flow rate can be flowed at a flow rate corresponding to the operating pressure of the driving fluid.
また、主アクチュエータ１０による操作部材３０の移動と共に、操作部材３０の内側に配された副アクチュエータ２０も、上部弾性部材２５によって下側に付勢されながら、上側に移動する。このとき、副アクチュエータ２０に電圧を印加して副アクチュエータ２０を伸長させれば、上部弾性部材２５の変位を増加させながら（すなわち、上部弾性部材２５をさらに縮めながら）、下方向への付勢力を増加させることができる。これにより、操作部材３０の変位を下方向に微調整することができる。 Further, along with the movement of the operating member 30 by the main actuator 10, the sub-actuator 20 arranged inside the operating member 30 also moves upward while being urged downward by the upper elastic member 25. At this time, if a voltage is applied to the sub-actuator 20 to extend the sub-actuator 20, a downward urging force is applied while increasing the displacement of the upper elastic member 25 (that is, further contracting the upper elastic member 25). Can be increased. As a result, the displacement of the operating member 30 can be finely adjusted downward.
したがって、主アクチュエータ１０の操作圧力と、副アクチュエータ２０の印加電圧との双方を組み合わせて制御することによって、小流量から大流量までの広い範囲にわたって、精度よく流量制御を行うことが可能になる。 Therefore, by controlling both the operating pressure of the main actuator 10 and the applied voltage of the sub-actuator 20 in combination, it is possible to accurately control the flow rate over a wide range from a small flow rate to a large flow rate.
また、バルブ装置１００を圧力式流量制御装置のコントロール弁として用いる場合、弁開度は、絞り部上流側の圧力センサの出力（上流圧力ＰU）に基づいてフィードバック制御によって調整される。このとき、圧力の揺らぎなどによって弁開度の連続的な微調整が必要になることがある。このときにも、バルブ装置１００では、主アクチュエータ１０の操作圧力を一定に維持したまま、応答性に優れる副アクチュエータ２０の電圧制御によって弁開度を圧力変動に適切に追従させることができる。 In the case of using the valve device 100 as a control valve of the pressure type flow rate control device, the valve opening degree is adjusted by feedback control based on the output of the pressure sensor diaphragm portion upstream (upstream pressure P U). At this time, it may be necessary to continuously fine-tune the valve opening due to pressure fluctuations or the like. Even at this time, the valve device 100 can appropriately follow the valve opening degree to the pressure fluctuation by controlling the voltage of the sub-actuator 20 having excellent responsiveness while maintaining the operating pressure of the main actuator 10 constant.
図２は、バルブ装置１００を含むバルブ駆動系１５０を示す。バルブ駆動系１５０は、バルブ装置１００に圧縮空気を供給するためのガスソースＧＳと、ガスソースＧＳとバルブ装置１００との間の流路に介在する電空レギュレータ５５と、バルブ装置１００および電空レギュレータ５５の動作を制御するコントローラ６０とを備えている。 FIG. 2 shows a valve drive system 150 including a valve device 100. The valve drive system 150 includes a gas source GS for supplying compressed air to the valve device 100, an electropneumatic regulator 55 interposed in a flow path between the gas source GS and the valve device 100, a valve device 100, and an electropneumatic system. It includes a controller 60 that controls the operation of the regulator 55.
電空レギュレータ５５は、バルブ装置１００の主アクチュエータ１０に供給する圧縮空気の圧力を制御するために設けられている。電空レギュレータ５５は、一種の比例制御弁であり、設定圧力を示す入力信号と圧力センサ信号との差が解消するように給気弁および排気弁を駆動することによって、ガスソースＧＳからの圧縮空気Ｇ０を圧力調整し、設定圧力に制御された圧縮空気Ｇ１を出力するように構成されている。ただし、電空レギュレータ５５に限られず、主アクチュエータ１０に供給される圧縮空気の圧力（操作圧力）を任意に調整できる限り、他の種々の態様の圧力調整器を用いることもできる。 The electropneumatic regulator 55 is provided to control the pressure of the compressed air supplied to the main actuator 10 of the valve device 100. The electropneumatic regulator 55 is a kind of proportional control valve, and compresses from the gas source GS by driving the air supply valve and the exhaust valve so that the difference between the input signal indicating the set pressure and the pressure sensor signal is eliminated. The pressure of the air G0 is adjusted, and the compressed air G1 controlled to the set pressure is output. However, the present invention is not limited to the electropneumatic regulator 55, and various other types of pressure regulators can be used as long as the pressure (operating pressure) of the compressed air supplied to the main actuator 10 can be arbitrarily adjusted.
外部からバルブ開度制御信号が入力されると、コントローラ６０は、粗調整用操作圧指令Ａ１を電空レギュレータ５５に出力するとともに、微調整用ピエゾ指令Ａ２をバルブ装置１００の副アクチュエータ２０に出力する。これにより、主アクチュエータ１０の操作圧力と副アクチュエータ２０の駆動電圧とに対応した開度にバルブを調整することができる。コントローラ６０は、典型的には、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ（記憶部）Ｍ、Ａ／Ｄコンバータ等を内蔵しており、バルブ制御を実行するように構成されたコンピュータプログラムを含んでいてよく、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実現され得る。 When a valve opening control signal is input from the outside, the controller 60 outputs the coarse adjustment operating pressure command A1 to the electropneumatic regulator 55 and outputs the fine adjustment piezo command A2 to the sub-actuator 20 of the valve device 100. To do. As a result, the valve can be adjusted to an opening degree corresponding to the operating pressure of the main actuator 10 and the driving voltage of the sub-actuator 20. The controller 60 typically contains a CPU, a memory (storage unit) M such as ROM or RAM, an A / D converter, or the like, and includes a computer program configured to execute valve control. Well, it can be achieved by a combination of hardware and software.
コントローラ６０は、バルブ装置１００が設けられた流路に備えられた流量計や各種センサの出力を受け取って、指令Ａ１または指令Ａ２を更新して、バルブ装置１００の弁開度をフィードバック制御により調整するように構成されていてもよい。また、主アクチュエータ１０の操作圧力とバルブ開度との関係がリニアでない場合などには、予めメモリに記憶された操作圧力とバルブ開度（または流量など）との関係を示すテーブルに基づいて粗調整用操作圧指令Ａ１を出力するとともに、必要に応じて微調整用ピエゾ指令Ａ２を出力するようにしてもよい。 The controller 60 receives the output of the flow meter and various sensors provided in the flow path provided with the valve device 100, updates the command A1 or the command A2, and adjusts the valve opening degree of the valve device 100 by feedback control. It may be configured to do so. If the relationship between the operating pressure of the main actuator 10 and the valve opening is not linear, it is rough based on a table showing the relationship between the operating pressure and the valve opening (or flow rate, etc.) stored in the memory in advance. The adjustment operation pressure command A1 may be output, and the fine adjustment piezo command A2 may be output if necessary.
図３は、主アクチュエータ１０の操作圧力と、Ｃｖ値（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｆｌｏｗ）との関係を示すグラフである。Ｃｖ値は、バルブにおける流体の流れやすさを示す指標であり、具体的には、下記の式で与えられる。
Ｃｖ＝（Ｑ／６９００）×（Ｇｇ・Ｔ／（Ｐ１−Ｐ２）・Ｐ２）1/2
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the operating pressure of the main actuator 10 and the Cv value (Coefficient of flow). The Cv value is an index indicating the ease of flow of the fluid in the valve, and is specifically given by the following formula.
Cv = (Q / 6900) × (Gg ・ T / (P1-P2) ・ P2) 1/2
上記式において、Ｑは流量（ｓｃｃｍ）、Ｇｇは気体の比重、Ｐ１はバルブの一次側圧力（ｋＰａ ａｂｓ）、Ｐ２はバルブの二次側圧力（ｋＰａ ａｂｓ）、Ｔは温度（Ｋ）である。Ｃｖ値は、バルブの一次側と二次側との圧力差が一定の場合の流量に対応するものであり、比例弁などにおいては概ね弁開度に対応するものである。 In the above formula, Q is the flow rate (sccm), Gg is the specific gravity of the gas, P1 is the primary pressure of the valve (kPa abs), P2 is the secondary pressure of the valve (kPa abs), and T is the temperature (K). .. The Cv value corresponds to the flow rate when the pressure difference between the primary side and the secondary side of the valve is constant, and roughly corresponds to the valve opening degree in a proportional valve or the like.
図３のラインＢ１に示すように、主アクチュエータ１０の操作圧力が開始圧力Ｐ０よりも小さく、操作部材３０を上方に持ち上げる力が主弾性部材４２および上部弾性部材２５の付勢力の合計よりも小さいときは、弁は閉じた状態に維持される。一方、操作圧力が開始圧力Ｐ０を超えたときは、操作圧力が増加するにつれてＣｖ値もリニアに増加する。なお、本実施形態において、ラインＢ１は、副アクチュエータ２０のリフト分（または上部弾性部材２５の変位増加分）と操作圧力との関係にも対応する。 As shown in line B1 of FIG. 3, the operating pressure of the main actuator 10 is smaller than the starting pressure P0, and the force for lifting the operating member 30 upward is smaller than the total urging force of the main elastic member 42 and the upper elastic member 25. When the valve is kept closed. On the other hand, when the operating pressure exceeds the starting pressure P0, the Cv value linearly increases as the operating pressure increases. In the present embodiment, the line B1 also corresponds to the relationship between the lift portion of the sub-actuator 20 (or the displacement increase portion of the upper elastic member 25) and the operating pressure.
また、図３の矢印Ｂ３で示すように、副アクチュエータ２０のピエゾ素子に印加する電圧を例えば０〜１００Ｖの間で変動させることによって、主アクチュエータ１０の操作圧力が一定のときにもＣｖ値を所定幅で変化させることができる。すなわち、主アクチュエータ１０と副アクチュエータ２０とを組み合わせることによって、ハッチングで示すＣｖ値調整範囲Ｂ２の範囲内でＣｖ値を調整することができる。このように、副アクチュエータ２０を用いれば、主アクチュエータ１０では制御しきれない微妙な弁開度の調整も行うことが可能になる。 Further, as shown by the arrow B3 in FIG. 3, by varying the voltage applied to the piezo element of the sub-actuator 20 between, for example, 0 to 100 V, the Cv value can be set even when the operating pressure of the main actuator 10 is constant. It can be changed by a predetermined width. That is, by combining the main actuator 10 and the sub-actuator 20, the Cv value can be adjusted within the range of the Cv value adjustment range B2 indicated by hatching. In this way, if the sub-actuator 20 is used, it is possible to finely adjust the valve opening degree that cannot be controlled by the main actuator 10.
なお、図３では、副アクチュエータ２０の定常状態においてピエゾ素子に電圧を印加しない場合を示しており、この場合には、副アクチュエータ２０への電圧印加により操作部材３０は押し下げられ、Ｃｖ値調整範囲Ｂ２はラインＢ１の下側に設けられる。ただし、これに限らず、副アクチュエータ２０の定常状態において所定電圧を印加するようにしてもよい。この場合、Ｃｖ値調整範囲Ｂ２は、ラインＢ１の上下を覆うように、あるいは、ラインＢ１の上側に設けられる。 Note that FIG. 3 shows a case where no voltage is applied to the piezo element in the steady state of the sub-actuator 20. In this case, the operating member 30 is pushed down by applying the voltage to the sub-actuator 20, and the Cv value adjustment range B2 is provided below the line B1. However, the present invention is not limited to this, and a predetermined voltage may be applied in the steady state of the sub-actuator 20. In this case, the Cv value adjustment range B2 is provided so as to cover the top and bottom of the line B1 or above the line B1.
また、上記のように、操作圧力が開始圧力Ｐ０未満のときはバルブ装置１００は閉状態を維持する。したがって、閉状態においても、開始圧力Ｐ０未満の所定圧力を主アクチュエータ１０に常時与えておけば、立ち上がりの応答性を向上させ得る。 Further, as described above, when the operating pressure is less than the starting pressure P0, the valve device 100 maintains the closed state. Therefore, even in the closed state, if a predetermined pressure lower than the starting pressure P0 is constantly applied to the main actuator 10, the responsiveness of rising can be improved.
図４は、バルブ装置１００を備えた圧力式の流量制御装置２００の構成を示す。流量制御装置２００は、微細開口（オリフィス）を有する絞り部１と、絞り部１の上流側に設けられたコントロール弁としてのバルブ装置１００と、絞り部１とバルブ装置１００との間に設けられた圧力センサ２および温度センサ３とを備えている。絞り部１としては、オリフィスプレートなどのオリフィス部材の他に、臨界ノズルまたは音速ノズルを用いることもできる。オリフィスまたはノズルの口径は、例えば１０μｍ〜２５００μｍに設定される。オリフィスは複数個が設けられていてもよい。また、流量制御装置２００の下流側は、遮断弁５を介して図示しないプロセスチャンバに接続されている。 FIG. 4 shows the configuration of the pressure type flow rate control device 200 including the valve device 100. The flow rate control device 200 is provided between the throttle portion 1 having a fine opening (orifice), the valve device 100 as a control valve provided on the upstream side of the throttle portion 1, and the throttle portion 1 and the valve device 100. It is provided with a pressure sensor 2 and a temperature sensor 3. As the throttle portion 1, a critical nozzle or a sound velocity nozzle may be used in addition to an orifice member such as an orifice plate. The diameter of the orifice or nozzle is set to, for example, 10 μm to 2500 μm. A plurality of orifices may be provided. Further, the downstream side of the flow rate control device 200 is connected to a process chamber (not shown) via a shutoff valve 5.
制御部４は、ＡＤコンバータを介して圧力センサ２および温度センサ３に接続されるとともに、バルブ装置１００の副アクチュエータ２０およびバルブ装置１００の主アクチュエータ１０に任意圧力の圧縮空気を供給する電空レギュレータ（圧力調整器）５５にも接続されている。制御部４は、圧力センサ２および温度センサ３の出力などに基づいて制御信号を生成し、バルブ装置１００の動作を制御する。 The control unit 4 is connected to the pressure sensor 2 and the temperature sensor 3 via an AD converter, and is an electropneumatic regulator that supplies compressed air of arbitrary pressure to the sub-actuator 20 of the valve device 100 and the main actuator 10 of the valve device 100. It is also connected to (pressure regulator) 55. The control unit 4 generates a control signal based on the outputs of the pressure sensor 2 and the temperature sensor 3 and controls the operation of the valve device 100.
流量制御装置２００は、臨界膨張条件ＰU／ＰD≧約２（ただし、ＰU：絞り部上流側のガス圧力（上流圧力）、ＰD：絞り部下流側のガス圧力（下流圧力）であり、約２は窒素ガスの場合）を満たすとき、絞り部１を通過するガスの流速は音速に固定され、流量は下流圧力ＰDによらず上流圧力ＰUによって決まるという原理を利用して流量制御を行う。臨界膨張条件を満たすとき、絞り部１の下流側の流量Ｑは、Ｑ＝Ｋ１・ＰU（Ｋ１は流体の種類と流体温度に依存する定数）によって与えられ、流量Ｑは、圧力センサ２によって測定される上流圧力ＰUに比例する。また、他の態様において、絞り部１の下流側に圧力センサ（図示せず）を備える場合、上流圧力ＰUと下流圧力ＰDとの差が小さく、臨界膨張条件を満足しない場合であっても流量を算出することができ、測定された上流圧力ＰUおよび下流圧力ＰDに基づいて、Ｑ＝Ｋ２・ＰD m（ＰU−ＰD）n（ここでＫ２は流体の種類と流体温度に依存する定数、ｍ、ｎは実際の流量を元に導出される指数）から流量Ｑを算出することができる。また、流量Ｑは、温度センサ３の出力する温度も加味して演算されてもよい。 In the flow control device 200, the critical expansion condition P U / P D ≥ about 2 (however, P U : gas pressure on the upstream side of the throttle portion (upstream pressure), P D : gas pressure on the downstream side of the throttle portion (downstream pressure)). There, about 2 is satisfied in the case of nitrogen gas), the flow rate of gas passing through the throttle portion 1 is fixed to the speed of sound, flow rate by utilizing the principle that determined by the upstream pressure P U regardless of the downstream pressure P D Control the flow rate. When the critical expansion conditions are satisfied, the flow rate Q on the downstream side of the throttle section 1, Q = K1 · P U ( K1 is a constant which depends on the type of fluid and the fluid temperature) is given by the flow rate Q is the pressure sensor 2 the measured proportional to the upstream pressure P U. Further, in another embodiment, when provided with a pressure sensor (not shown) on the downstream side of the throttle section 1, the difference between the upstream pressure P U and the downstream pressure P D is small, even if you do not satisfy the critical expansion conditions can also calculate the flow rate based on the measured upstream pressure P U and the downstream pressure P D, Q = K2 · P D m (P U -P D) n ( where K2 is the type of fluid and the fluid The flow rate Q can be calculated from the temperature-dependent constants, m and n, which are indices derived based on the actual flow rate). Further, the flow rate Q may be calculated in consideration of the temperature output by the temperature sensor 3.
流量制御を行うために、目標流量が制御部４に入力される。制御部４は、圧力センサ２の出力（上流圧力ＰU）などに基づいて流量を演算により求め、この演算流量が入力された目標流量に近づくようにバルブ装置１００をフィードバック制御する。より具体的には、目標流量に対応するように、電空レギュレータ５５に操作圧力の制御信号を送るとともに、副アクチュエータ２０のピエゾ素子に印加する電圧の制御信号を送る。 The target flow rate is input to the control unit 4 in order to control the flow rate. Control unit 4 obtains by calculation the flow rate based on such output of the pressure sensor 2 (upstream pressure P U), feedback controls the valve device 100 so as to approach the target flow rate to the calculated flow rate is entered. More specifically, the control signal of the operating pressure is sent to the electropneumatic regulator 55 and the control signal of the voltage applied to the piezo element of the sub-actuator 20 is sent so as to correspond to the target flow rate.
バルブ装置１００の実際の動作制御は、種々の態様で行われてよい。一例をあげると、まず、入力された目標流量に基づいて、予め設定された複数の操作圧力値のうちの適切な１つが選択され、電空レギュレータ５５は選択された操作圧力に設定される（段階的制御）。そして、操作圧力が設定圧力に達した後は、圧力センサ２の出力に基づいて演算流量が求められ、この演算流量と目標流量とが一致するように副アクチュエータ２０のピエゾ素子駆動電圧をフィードバック制御する。これによって、応答性および制御精度に優れた副アクチュエータ２０の特長を生かしながら、小流量から大流量まで適切に流量制御を行うことが可能である。なお、演算により求められた流量は、流量出力値として表示されてもよい。 The actual operation control of the valve device 100 may be performed in various aspects. As an example, first, based on the input target flow rate, an appropriate one of a plurality of preset operating pressure values is selected, and the electropneumatic regulator 55 is set to the selected operating pressure ( Stepwise control). Then, after the operating pressure reaches the set pressure, the calculated flow rate is obtained based on the output of the pressure sensor 2, and the piezo element drive voltage of the sub-actuator 20 is feedback-controlled so that the calculated flow rate and the target flow rate match. To do. As a result, it is possible to appropriately control the flow rate from a small flow rate to a large flow rate while taking advantage of the features of the sub-actuator 20 having excellent responsiveness and control accuracy. The flow rate obtained by calculation may be displayed as a flow rate output value.
以上、本発明の実施形態を説明したが、種々の改変が可能である。例えば、上記には副アクチュエータとしてピエゾアクチュエータを用いる態様を説明したが、これに限られず、電気駆動型高分子材料または電気活性高分子材料などの電気的な駆動により変形可能な材料を含むアクチュエータを用いることもできる。なお、電気的な駆動とは、素子に電圧を印加することや、素子に電流を流すこと、あるいは、素子の周囲に電界を形成することなどを含む。また、ピエゾアクチュエータの代わりに、磁力を利用するソレノイドを含むアクチュエータを用いることもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications are possible. For example, the embodiment in which the piezo actuator is used as the sub-actuator has been described above, but the present invention is not limited to this, and an actuator including a material that can be deformed by electric drive such as an electrically driven polymer material or an electroactive polymer material may be used. It can also be used. The electrical drive includes applying a voltage to the element, passing a current through the element, forming an electric field around the element, and the like. Further, instead of the piezo actuator, an actuator including a solenoid that utilizes magnetic force can also be used.
また、上記にはノーマルクローズ型のバルブ装置を説明したが、ノーマルオープン型のバルブ装置であってもよい。この場合にも、主アクチュエータの操作圧力と副アクチュエータの駆動電圧との制御によって弁の開度調整を行うことができる。さらに、上記では、バルブ装置の使用温度については特に言及してないが、適正な材質を用いることによって、高温や低温でも使用できる構造とすることができる。また、ピエゾ素子の下端部とダイヤフラム押さえとの間にエクステンション（隔離部材、図示無し）を挿入可能な構造とすることによって、ピエゾ素子に温度（高温または低温）の影響が及ばないようにすることもできる。 Further, although the normally closed type valve device has been described above, it may be a normally open type valve device. Also in this case, the valve opening degree can be adjusted by controlling the operating pressure of the main actuator and the driving voltage of the sub-actuator. Further, although the operating temperature of the valve device is not particularly mentioned in the above, a structure that can be used even at a high temperature or a low temperature can be obtained by using an appropriate material. In addition, the structure is such that an extension (isolating member, not shown) can be inserted between the lower end of the piezo element and the diaphragm retainer so that the piezo element is not affected by temperature (high or low temperature). You can also.
また、上記には圧力式の流量制御装置を説明したが、他の方式の流量制御装置、例えば、熱式流量センサを備える熱式質量流量制御器のコントロール弁として上記のバルブ装置を用いることも可能である。さらに、ＡＬＤプロセスなどにおいて、流量制御装置の下流に設けられる高速開閉弁として上記のバルブ装置を利用することも可能である。 Further, although the pressure type flow rate control device has been described above, the above valve device may be used as a control valve of another type of flow rate control device, for example, a thermal mass flow rate controller provided with a thermal flow rate sensor. It is possible. Further, in the ALD process or the like, it is also possible to use the above valve device as a high-speed on-off valve provided downstream of the flow rate control device.
本発明の実施形態にかかるバルブ装置は、例えば、圧力式流量制御装置のコントロール弁として好適に利用される。 The valve device according to the embodiment of the present invention is suitably used as, for example, a control valve of a pressure type flow rate control device.
１０ 主アクチュエータ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ピストン
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 圧力室
２０ 副アクチュエータ
２２ 突出部
２４ 配線
２５ 上部弾性部材
２６ 蓋体
３０ 操作部材
３２ ダイヤフラム押さえ
３４ ダイヤフラム弁体
３６ 押さえアダプタ
３８ 筒状壁面部材
４０ バルブ筐体
４０ａ ボンネット
４０ｂ 中部筐体
４０ｃ 上部筐体
４０ｄ 上部カバー
４２ 主弾性部材
５０ 供給管
５５ 電空レギュレータ（圧力調整器）
６０ コントローラ
１００ バルブ装置
１５０ バルブ駆動系
２００ 流量制御装置
10 Main actuator 12a, 12b, 12c Piston 14a, 14b, 14c Pressure chamber 20 Sub-actuator 22 Protruding part 24 Wiring 25 Upper elastic member 26 Lid 30 Operating member 32 Diaphragm retainer 34 Diaphragm valve body 36 Pressing adapter 38 Cylindrical wall member 40 Valve housing 40a Bonnet 40b Middle housing 40c Upper housing 40d Top cover 42 Main elastic member 50 Supply pipe 55 Electropneumatic regulator (pressure regulator)
60 controller 100 valve device 150 valve drive system 200 flow control device
Claims (6)
前記弁体に接続された操作部材と、
前記操作部材を移動させる主アクチュエータであって、駆動流体によって動作する主アクチュエータと、
前記主アクチュエータに供給される駆動流体の圧力を調整する圧力調整器と、
前記主アクチュエータによって前記操作部材とともに移動可能に設けられ、電気的な駆動により伸長可能な副アクチュエータと、
前記副アクチュエータを前記弁体の方向に付勢する弾性部材と
を備える、バルブ装置。 A valve body that can be attached to and detached from the valve seat,
The operating member connected to the valve body and
A main actuator that moves the operating member, and a main actuator that is operated by a driving fluid.
A pressure regulator that adjusts the pressure of the drive fluid supplied to the main actuator,
A sub-actuator that is movable with the operating member by the main actuator and can be extended by electrical drive,
A valve device including an elastic member that urges the sub-actuator in the direction of the valve body.
前記副アクチュエータは、ピエゾアクチュエータを含み、
前記圧力調整器は、電空レギュレータを含む、請求項１から３のいずれかに記載のバルブ装置。 The main actuator includes a pneumatic actuator having a piston that engages the operating member.
The sub-actuator includes a piezo actuator.
The valve device according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure regulator includes an electropneumatic regulator.
前記絞り部の上流側に設けられ、請求項１から５のいずれかに記載のバルブ装置によって構成されるコントロール弁と、
前記絞り部と前記コントロール弁との間の流体圧力を測定する圧力センサと、
前記圧力センサの出力に基づいて前記コントロール弁の開閉動作を制御する制御部と
を備える、流量制御装置。 The throttle part provided in the flow path and
A control valve provided on the upstream side of the throttle portion and configured by the valve device according to any one of claims 1 to 5.
A pressure sensor that measures the fluid pressure between the throttle and the control valve,
A flow rate control device including a control unit that controls the opening / closing operation of the control valve based on the output of the pressure sensor.
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