JP2784154B2 - マスフローコントローラ - Google Patents
マスフローコントローラInfo
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- JP2784154B2 JP2784154B2 JP6340316A JP34031694A JP2784154B2 JP 2784154 B2 JP2784154 B2 JP 2784154B2 JP 6340316 A JP6340316 A JP 6340316A JP 34031694 A JP34031694 A JP 34031694A JP 2784154 B2 JP2784154 B2 JP 2784154B2
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- valve
- fluid
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Flow Control (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用の流体搬送用設
備に使用されるマスフローコントローラに関し、さらに
詳細には、導管中を流れる少量の流体の質量流量を高精
度かつ速い応答性で計測し、流体全体の質量流量を正確
に制御すると共に、流体の完全遮断機能を有するマスフ
ローコントローラに関するものである。
備に使用されるマスフローコントローラに関し、さらに
詳細には、導管中を流れる少量の流体の質量流量を高精
度かつ速い応答性で計測し、流体全体の質量流量を正確
に制御すると共に、流体の完全遮断機能を有するマスフ
ローコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体の製造工程等において、少
量の流体を一定量精度よく供給する必要が高くなってい
る。そのため、より精度の高いマスフローコントローラ
が強く望まれ、種々のマスフローコントローラが使用さ
れている。従来使用されている比例ソレノイドタイプの
マスフローコントローラについて説明する。図３に比例
ソレノイドタイプのマスフローコントローラの構成を示
す。マスフローコントローラは、左半分の質量流量計部
２と比例弁部１とより構成されている。
量の流体を一定量精度よく供給する必要が高くなってい
る。そのため、より精度の高いマスフローコントローラ
が強く望まれ、種々のマスフローコントローラが使用さ
れている。従来使用されている比例ソレノイドタイプの
マスフローコントローラについて説明する。図３に比例
ソレノイドタイプのマスフローコントローラの構成を示
す。マスフローコントローラは、左半分の質量流量計部
２と比例弁部１とより構成されている。
【０００３】質量流量計部２は、主通路１０２の左側に
入力ポート１０１が開口している。また、主通路１０２
の中央部に内壁と所定の間隔を介して、流体の流れを層
流状態にするための柱状部材１０３が保持されている。
また、柱状部材１０３の両側の内壁に流入口１０４と流
出口１０６とが開口し、導管１０５が付設されている。
そして、内部を流体が流れる導管１０５の上流側と下流
側に各々温度係数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻
き付け感熱コイルＲ１，Ｒ２を形成し、各感熱コイルに
よりブリッジ回路を作り、感熱コイルの温度を一定値に
制御して、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位差よ
り演算するようにしている。
入力ポート１０１が開口している。また、主通路１０２
の中央部に内壁と所定の間隔を介して、流体の流れを層
流状態にするための柱状部材１０３が保持されている。
また、柱状部材１０３の両側の内壁に流入口１０４と流
出口１０６とが開口し、導管１０５が付設されている。
そして、内部を流体が流れる導管１０５の上流側と下流
側に各々温度係数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻
き付け感熱コイルＲ１，Ｒ２を形成し、各感熱コイルに
よりブリッジ回路を作り、感熱コイルの温度を一定値に
制御して、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位差よ
り演算するようにしている。
【０００４】比例電磁弁部１では、コイル１１６とプラ
ンジゃ１１５より構成されるソレノイドが上部に配設さ
れている。プランジャ１１５の下端部には、弁体１０７
が固設されている。弁体１０７に対抗する位置に弁出口
ポート１１７が形成されている。弁出口ポート１１７
は、出口ポート１１２に連通している。弁体１０７は、
復帰バネ１０８により弁出口ポート１１７に当接する方
向に付勢されている。弁体１０７は、コイル１１６に通
電される電流に比例して、プランジャ１１５及び弁体１
０７の位置が決定される。従って、通電される電流に比
例して流量が決められる。
ンジゃ１１５より構成されるソレノイドが上部に配設さ
れている。プランジャ１１５の下端部には、弁体１０７
が固設されている。弁体１０７に対抗する位置に弁出口
ポート１１７が形成されている。弁出口ポート１１７
は、出口ポート１１２に連通している。弁体１０７は、
復帰バネ１０８により弁出口ポート１１７に当接する方
向に付勢されている。弁体１０７は、コイル１１６に通
電される電流に比例して、プランジャ１１５及び弁体１
０７の位置が決定される。従って、通電される電流に比
例して流量が決められる。
【０００５】次にマスフローコントローラの作用を説明
する。導管１０５の内部を流体Ｆが矢印で示す方向に流
れている。導管１０５の上流側と下流側とに２つの感熱
コイルＲ１，Ｒ２がＵＶ硬化樹脂等で接着され、センサ
部を構成している。感熱コイルＲ１，Ｒ２は各々定温度
制御回路に接続しており、感熱コイルＲ１，Ｒ２の温度
が常に相等しくかつ一定になるように制御している。従
って、定温度制御回路から出力される電圧は、各々の定
温度制御回路において感熱コイルＲ１，Ｒ２を定温度に
維持するために必要なエネルギ量に比例している。
する。導管１０５の内部を流体Ｆが矢印で示す方向に流
れている。導管１０５の上流側と下流側とに２つの感熱
コイルＲ１，Ｒ２がＵＶ硬化樹脂等で接着され、センサ
部を構成している。感熱コイルＲ１，Ｒ２は各々定温度
制御回路に接続しており、感熱コイルＲ１，Ｒ２の温度
が常に相等しくかつ一定になるように制御している。従
って、定温度制御回路から出力される電圧は、各々の定
温度制御回路において感熱コイルＲ１，Ｒ２を定温度に
維持するために必要なエネルギ量に比例している。
【０００６】ここで、電圧の差は、流体Ｆの質量流量に
比例するものであり、電圧の差を計測することにより質
量流量を計測することができる。一方、マスフローコン
トローラには、中央制御装置より、必要な流量信号が入
力されており、定められた流量信号に合わせるため、コ
イル１１６に流す電流を調整する。すなわち、計測した
流量が定められた流量より大きい場合は、コイル１１６
に流す電流を減少させる。これにより、コイル１１６が
プランジャ１１５を吸引する力が低下して、弁体１０７
が、復帰バネ１０８に付勢されて下向きに移動して、流
量が減少する。また、計測した流量が定められた流量よ
り小さい場合は、コイル１１６に流す電流を増加させ
る。これにより、コイル１１６がプランジャ１１５を吸
引する力が増大し、弁体１０７が復帰バネ１０８に抗し
て、上向きに移動して、流量が増大する。
比例するものであり、電圧の差を計測することにより質
量流量を計測することができる。一方、マスフローコン
トローラには、中央制御装置より、必要な流量信号が入
力されており、定められた流量信号に合わせるため、コ
イル１１６に流す電流を調整する。すなわち、計測した
流量が定められた流量より大きい場合は、コイル１１６
に流す電流を減少させる。これにより、コイル１１６が
プランジャ１１５を吸引する力が低下して、弁体１０７
が、復帰バネ１０８に付勢されて下向きに移動して、流
量が減少する。また、計測した流量が定められた流量よ
り小さい場合は、コイル１１６に流す電流を増加させ
る。これにより、コイル１１６がプランジャ１１５を吸
引する力が増大し、弁体１０７が復帰バネ１０８に抗し
て、上向きに移動して、流量が増大する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マスフローコントローラにおいては、次のような問題が
あった。 （１）従来の比例ソレノイドのマスフローコントローラ
は、正確な質量流量を流すことは問題ないが、流体を確
実に遮断することはできなかった。流体を完全に遮断し
ようとすると、復帰バネを強くする必要があるが、復帰
バネを強くするとソレノイドが大きくなり過ぎて、実用
的でなくなってしまう。また、プランジャを持ち上げる
のに、多量の電流が必要となり無駄であった。そのた
め、従来は、比例ソレノイドタイプのマスフローコント
ローラの下流側に遮断弁を別に付設しており、設備が大
きくなる問題があった。特に、近年の半導体製造工程で
は、多数のマスフローコントローラを使用するため、広
い面積を専有することが大きな問題であった。そして、
それと共にコストが上がることも問題であった。
マスフローコントローラにおいては、次のような問題が
あった。 （１）従来の比例ソレノイドのマスフローコントローラ
は、正確な質量流量を流すことは問題ないが、流体を確
実に遮断することはできなかった。流体を完全に遮断し
ようとすると、復帰バネを強くする必要があるが、復帰
バネを強くするとソレノイドが大きくなり過ぎて、実用
的でなくなってしまう。また、プランジャを持ち上げる
のに、多量の電流が必要となり無駄であった。そのた
め、従来は、比例ソレノイドタイプのマスフローコント
ローラの下流側に遮断弁を別に付設しており、設備が大
きくなる問題があった。特に、近年の半導体製造工程で
は、多数のマスフローコントローラを使用するため、広
い面積を専有することが大きな問題であった。そして、
それと共にコストが上がることも問題であった。
【０００８】（２）比例ソレノイドタイプにおいて、比
例弁に、多量の電流を流す必要があり、引火性の強いガ
スを供給する場合に、防爆上問題であった。
例弁に、多量の電流を流す必要があり、引火性の強いガ
スを供給する場合に、防爆上問題であった。
【０００９】本発明は、上記問題点を解決し、計測した
質量流量をフィードバックして、正確に弁体の位置を制
御できると共に、完全な遮断機能を有するマスフローコ
ントローラを提供することを目的とする。
質量流量をフィードバックして、正確に弁体の位置を制
御できると共に、完全な遮断機能を有するマスフローコ
ントローラを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のマスフローコントローラは、内部を流体が
流れる導管の周囲に互いに独立して巻かれ、流体の温度
に応じて抵抗値が変化する２つの抵抗体に流れる電流値
より、該導管を流れる流体の質量流量を計測する質量流
量計と、流体の通路にあって弁座との隙間を変化させる
ことにより流量を変える比例弁機構とを有するマスフロ
ーコントローラであって、弁体と一体に形成されるダイ
ヤフラムと、ダイヤフラムに作用して弁体の位置を変化
させる圧縮空気を制御する制御弁と、質量流量計が計測
した流体の質量流量に基づいて、制御弁を制御して流体
の質量流量を所定値にフィードバックする制御手段とを
有している。
に、本発明のマスフローコントローラは、内部を流体が
流れる導管の周囲に互いに独立して巻かれ、流体の温度
に応じて抵抗値が変化する２つの抵抗体に流れる電流値
より、該導管を流れる流体の質量流量を計測する質量流
量計と、流体の通路にあって弁座との隙間を変化させる
ことにより流量を変える比例弁機構とを有するマスフロ
ーコントローラであって、弁体と一体に形成されるダイ
ヤフラムと、ダイヤフラムに作用して弁体の位置を変化
させる圧縮空気を制御する制御弁と、質量流量計が計測
した流体の質量流量に基づいて、制御弁を制御して流体
の質量流量を所定値にフィードバックする制御手段とを
有している。
【００１１】また、本発明のマスフローコントローラ
は、上記のものにおいて、前記制御弁が、比例制御弁で
あって、前記制御手段が、前記所定値と前記質量流量計
が計測した流体の質量流量との差に基づいて、前記比例
制御弁を制御する信号を発生させることを特徴とする。
また、本発明のマスフローコントローラは、上記マスフ
ローコントローラにおいて、前記制御弁が、パルス周波
数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、ダイヤフ
ラムに作用する圧縮空気を圧縮空気供給源から供給する
供給用電磁弁と、ダイヤフラムに作用する圧縮空気を排
気する排気用電磁弁とから構成され、前記制御手段が、
所定値と質量流量計が計測した流体の質量流量との差に
基づいて、パルス信号を発生させるパルス変換手段を有
することを特徴とする。
は、上記のものにおいて、前記制御弁が、比例制御弁で
あって、前記制御手段が、前記所定値と前記質量流量計
が計測した流体の質量流量との差に基づいて、前記比例
制御弁を制御する信号を発生させることを特徴とする。
また、本発明のマスフローコントローラは、上記マスフ
ローコントローラにおいて、前記制御弁が、パルス周波
数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、ダイヤフ
ラムに作用する圧縮空気を圧縮空気供給源から供給する
供給用電磁弁と、ダイヤフラムに作用する圧縮空気を排
気する排気用電磁弁とから構成され、前記制御手段が、
所定値と質量流量計が計測した流体の質量流量との差に
基づいて、パルス信号を発生させるパルス変換手段を有
することを特徴とする。
【００１２】また、本発明のマスフローコントローラ
は、上記マスフローコントローラにおいて、ダイヤフラ
ムを、弁体が弁座に当接する方向に付勢する復帰バネを
有し、停電時または閉信号時に復帰バネによりマスフロ
ーコントローラの流体の流れを確実に遮断することを特
徴とする。
は、上記マスフローコントローラにおいて、ダイヤフラ
ムを、弁体が弁座に当接する方向に付勢する復帰バネを
有し、停電時または閉信号時に復帰バネによりマスフロ
ーコントローラの流体の流れを確実に遮断することを特
徴とする。
【００１３】
【作用】上記の構成よりなる本発明の質量流量計の導管
は、内部に流体を流して流体を搬送する。また、２つの
抵抗体は、導管の周囲に互いに独立して巻かれ流体の温
度に応じて抵抗値が変化する。それにより、質量流量計
は、抵抗体の温度を一定に保ちながら抵抗体に与えられ
るエネルギの差から導管を流れる流体の質量流量を演算
し、計測する。弁体は、ダイヤフラムと一体的に移動し
て、ダイヤフラムが下降すると、弁座と当接する方向に
移動し流量を減少させる。また、弁体は、ダイヤフラム
が上昇すると、弁座から離間する方向に移動し流量を増
加させる。また、復帰バネは、ダイヤフラムを、弁体が
弁座に当接する方向に付勢しており、停電時または閉信
号時には、復帰バネがダイヤフラムを下降させて、弁体
を弁座に当接させ、マスフローコントローラの流体の流
れを確実に遮断する。ここで、弁体の位置は、ダイヤフ
ラムに供給される空気圧で決まるため、ダイヤフラムに
作用する空気圧を正確に制御する必要がある。
は、内部に流体を流して流体を搬送する。また、２つの
抵抗体は、導管の周囲に互いに独立して巻かれ流体の温
度に応じて抵抗値が変化する。それにより、質量流量計
は、抵抗体の温度を一定に保ちながら抵抗体に与えられ
るエネルギの差から導管を流れる流体の質量流量を演算
し、計測する。弁体は、ダイヤフラムと一体的に移動し
て、ダイヤフラムが下降すると、弁座と当接する方向に
移動し流量を減少させる。また、弁体は、ダイヤフラム
が上昇すると、弁座から離間する方向に移動し流量を増
加させる。また、復帰バネは、ダイヤフラムを、弁体が
弁座に当接する方向に付勢しており、停電時または閉信
号時には、復帰バネがダイヤフラムを下降させて、弁体
を弁座に当接させ、マスフローコントローラの流体の流
れを確実に遮断する。ここで、弁体の位置は、ダイヤフ
ラムに供給される空気圧で決まるため、ダイヤフラムに
作用する空気圧を正確に制御する必要がある。
【００１４】また、制御手段が、所定値と質量流量計が
計測した流体の質量流量との差に基づいて、比例制御弁
を制御する信号を発生させる。比例制御弁は、制御手段
から与えられた信号に比例して、ダイヤフラムに作用す
る空気圧を正確に制御する。すなわち、制御手段は、中
央制御装置等から入力される所定値と質量流量計が計測
した流体の質量流量との差に基づいて、その差を減少さ
せるため、弁機構を制御する。このとき、例えば、パル
ス変換手段が電磁弁を制御するためのパルス信号を発生
させる。
計測した流体の質量流量との差に基づいて、比例制御弁
を制御する信号を発生させる。比例制御弁は、制御手段
から与えられた信号に比例して、ダイヤフラムに作用す
る空気圧を正確に制御する。すなわち、制御手段は、中
央制御装置等から入力される所定値と質量流量計が計測
した流体の質量流量との差に基づいて、その差を減少さ
せるため、弁機構を制御する。このとき、例えば、パル
ス変換手段が電磁弁を制御するためのパルス信号を発生
させる。
【００１５】そして、制御弁を構成する供給用電磁弁
は、ダイヤフラムに作用する空気圧が低いときに、パル
ス変換手段から与えられたパルスに応じて開閉動作を行
い、ダイヤフラムに作用する圧縮空気を供給する。ま
た、制御弁を構成する排気用電磁弁は、ダイヤフラムに
作用する空気圧が高いときに、パルス変換手段から与え
られたパルスに応じて開閉動作を行い、ダイヤフラムに
作用する圧縮空気を排気する。ダイヤフラムに作用する
圧縮空気の空気圧を供給用電磁弁と排気用電磁弁の両方
を同時に制御しているので、高い応答性で空気圧を制御
でき、弁体の位置を制御できるため、正確な流量を迅速
に得ることができる。
は、ダイヤフラムに作用する空気圧が低いときに、パル
ス変換手段から与えられたパルスに応じて開閉動作を行
い、ダイヤフラムに作用する圧縮空気を供給する。ま
た、制御弁を構成する排気用電磁弁は、ダイヤフラムに
作用する空気圧が高いときに、パルス変換手段から与え
られたパルスに応じて開閉動作を行い、ダイヤフラムに
作用する圧縮空気を排気する。ダイヤフラムに作用する
圧縮空気の空気圧を供給用電磁弁と排気用電磁弁の両方
を同時に制御しているので、高い応答性で空気圧を制御
でき、弁体の位置を制御できるため、正確な流量を迅速
に得ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例であるマス
フローコントローラについて図面を参照しながら説明す
る。本発明の一実施例であるマスフローコントローラの
全体構成を図１に示す。マスフローコントローラは、左
側の質量流量計部２と右側の比例弁部１とより構成され
ている。比例弁本体２３は中空であり、中空部の中心に
は、ダイヤフラム２４が周囲を比例弁本体２３に固定さ
れた状態で付設されている。ダイヤフラム２４の中央に
は、ダイヤフラム２４と弁体１７を連結するための弁棒
２５が付設されている。ダイヤフラム２４の上側の比例
弁本体２３には、復帰バネ１８が付設されており、ダイ
ヤフラム２４は復帰バネ１８により下向きに付勢されて
いる。本発明で使用している復帰バネ１８は、従来の比
例ソレノイドタイプのマスフローコントローラで使用さ
れている復帰バネ１０８と比較して、高い遮断性能を得
るため、かなり強いバネを使用している。
フローコントローラについて図面を参照しながら説明す
る。本発明の一実施例であるマスフローコントローラの
全体構成を図１に示す。マスフローコントローラは、左
側の質量流量計部２と右側の比例弁部１とより構成され
ている。比例弁本体２３は中空であり、中空部の中心に
は、ダイヤフラム２４が周囲を比例弁本体２３に固定さ
れた状態で付設されている。ダイヤフラム２４の中央に
は、ダイヤフラム２４と弁体１７を連結するための弁棒
２５が付設されている。ダイヤフラム２４の上側の比例
弁本体２３には、復帰バネ１８が付設されており、ダイ
ヤフラム２４は復帰バネ１８により下向きに付勢されて
いる。本発明で使用している復帰バネ１８は、従来の比
例ソレノイドタイプのマスフローコントローラで使用さ
れている復帰バネ１０８と比較して、高い遮断性能を得
るため、かなり強いバネを使用している。
【００１７】弁棒２５の中間位置に圧縮空気の漏れを防
ぐためのダイヤフラム２４が、周囲を比例弁本体２３に
固定された状態で付設されている。これにより、比例弁
本体２３の側面に形成された圧縮空気供給孔１９から供
給された圧縮空気は、弁棒２５を上方向に移動させるよ
う作用する。比例弁本体２３の下側を構成する弁部の中
央には、弁入力ポート２６が形成されている。弁入力ポ
ート２６の右側には、弁出力ポート２１が形成されてい
る。弁出力ポート２１は、マスフローコントローラ出口
２２に連通している。弁入力ポート２６の上端には、弁
座２７が形成されている。弁入力ポート２６は、質量流
量計部２の主流路１３と連通している。
ぐためのダイヤフラム２４が、周囲を比例弁本体２３に
固定された状態で付設されている。これにより、比例弁
本体２３の側面に形成された圧縮空気供給孔１９から供
給された圧縮空気は、弁棒２５を上方向に移動させるよ
う作用する。比例弁本体２３の下側を構成する弁部の中
央には、弁入力ポート２６が形成されている。弁入力ポ
ート２６の右側には、弁出力ポート２１が形成されてい
る。弁出力ポート２１は、マスフローコントローラ出口
２２に連通している。弁入力ポート２６の上端には、弁
座２７が形成されている。弁入力ポート２６は、質量流
量計部２の主流路１３と連通している。
【００１８】次に、質量流量計部２の構成を説明する。
質量流量計部２は、主流路１３の左側にマスフローコン
トローラ入口１１が開口している。また、主流路１３の
中央部に内壁と所定の間隔を介して、流体の流れを層流
状態にするための柱状部材１２が保持されている。ま
た、柱状部材１２の両側の主流路１３の内壁に導管流入
口１４と導管流出口１６とが開口し、導管流入口１４と
導管流出口１６とを連通して導管１５が付設されてい
る。導管１５には、応答性よく正確に質量流量を計測す
るため、流体の全質量流量に対して一定比率の流体を正
確に流す必要がある。そのため、主流路１３と導管１５
を流れる流体を層流状態に保つことが必要である。
質量流量計部２は、主流路１３の左側にマスフローコン
トローラ入口１１が開口している。また、主流路１３の
中央部に内壁と所定の間隔を介して、流体の流れを層流
状態にするための柱状部材１２が保持されている。ま
た、柱状部材１２の両側の主流路１３の内壁に導管流入
口１４と導管流出口１６とが開口し、導管流入口１４と
導管流出口１６とを連通して導管１５が付設されてい
る。導管１５には、応答性よく正確に質量流量を計測す
るため、流体の全質量流量に対して一定比率の流体を正
確に流す必要がある。そのため、主流路１３と導管１５
を流れる流体を層流状態に保つことが必要である。
【００１９】質量流量計部２は、この導管１５と、内部
を流体が流れる導管１５の上流側と下流側に各々温度係
数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻き付け感熱コイ
ルＲ１，Ｒ２とより構成されている。ここで、導管１の
内部を流体Ｆが矢印で示す方向に流れている。導管１５
の上流側と下流側とに、直径２５μｍの感熱抵抗線を７
０ターン巻き付けて２つの感熱コイルＲ１，Ｒ２が形成
されている。感熱抵抗線は、鉄、ニッケル合金等の温度
係数の大なる材質で作られている。感熱コイルＲ１，Ｒ
２は導管１にＵＶ硬化樹脂等で接着され、センサ部を構
成している。そして、各感熱コイルＲ１，Ｒ２によりブ
リッジ回路を作り、感熱コイルＲ１，Ｒ２の温度を一定
値に制御して、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位
差より演算するようにしている。
を流体が流れる導管１５の上流側と下流側に各々温度係
数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻き付け感熱コイ
ルＲ１，Ｒ２とより構成されている。ここで、導管１の
内部を流体Ｆが矢印で示す方向に流れている。導管１５
の上流側と下流側とに、直径２５μｍの感熱抵抗線を７
０ターン巻き付けて２つの感熱コイルＲ１，Ｒ２が形成
されている。感熱抵抗線は、鉄、ニッケル合金等の温度
係数の大なる材質で作られている。感熱コイルＲ１，Ｒ
２は導管１にＵＶ硬化樹脂等で接着され、センサ部を構
成している。そして、各感熱コイルＲ１，Ｒ２によりブ
リッジ回路を作り、感熱コイルＲ１，Ｒ２の温度を一定
値に制御して、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位
差より演算するようにしている。
【００２０】次に、マスフローコントローラの制御部の
構成を説明する。感熱コイルＲ１，Ｒ２は、各々アンプ
３１に接続している。アンプ３１は、制御手段３２に接
続している。制御手段３２は、図示しない中央制御装置
に接続されている。制御手段３２には、中央制御装置よ
り入力信号Ｓが入力される。制御手段３２は、パルス変
換回路３３に接続している。パルス変換回路３３は、供
給用電磁弁３５と排気用電磁弁３６の各コイルに接続し
ている。一方、供給用電磁弁３５の入力ポートには、圧
縮空気の供給源３４が接続している。また、供給用電磁
弁３５の出力ポートは、圧縮空気供給孔１９に接続して
いる。また、排気用電磁弁３６の入力ポートも、圧縮空
気供給孔１９に接続している。そして、排気用電磁弁３
６の出力ポートは、排気管へ接続している。
構成を説明する。感熱コイルＲ１，Ｒ２は、各々アンプ
３１に接続している。アンプ３１は、制御手段３２に接
続している。制御手段３２は、図示しない中央制御装置
に接続されている。制御手段３２には、中央制御装置よ
り入力信号Ｓが入力される。制御手段３２は、パルス変
換回路３３に接続している。パルス変換回路３３は、供
給用電磁弁３５と排気用電磁弁３６の各コイルに接続し
ている。一方、供給用電磁弁３５の入力ポートには、圧
縮空気の供給源３４が接続している。また、供給用電磁
弁３５の出力ポートは、圧縮空気供給孔１９に接続して
いる。また、排気用電磁弁３６の入力ポートも、圧縮空
気供給孔１９に接続している。そして、排気用電磁弁３
６の出力ポートは、排気管へ接続している。
【００２１】次に、本実施例のマスフローコントローラ
の全体の作用について説明する。図１は、マスフローコ
ントローラに圧縮空気が供給されていない状態を示して
いる。このとき、制御手段３２には、入力信号Ｓとして
遮断信号が入力されている。制御手段３２は、遮断信号
を受けて、パルス変換回路３３を介して、供給用電磁弁
３５及び排気用電磁弁３６の動作を停止している。従っ
て、圧縮空気供給孔１９には、全く圧縮空気が供給され
ていない。それにより、ダイヤフラム２４は復帰バネ１
８により下向きに付勢され、その付勢力により弁体１７
が弁座２７に押し付けられる。ここで、復帰バネ１８
は、従来の比例ソレノイドタイプのマスフローコントロ
ーラで使用されていた復帰バネ１０８と比較して、十分
強い力を備えているので、流体は、弁体１７と弁座２７
とにより完全に遮断された状態となる。このとき、感熱
コイルＲ１，Ｒ２は、流体が流れていないことを検出し
ており、制御手段３２は、流量が零であることを確認し
ている。
の全体の作用について説明する。図１は、マスフローコ
ントローラに圧縮空気が供給されていない状態を示して
いる。このとき、制御手段３２には、入力信号Ｓとして
遮断信号が入力されている。制御手段３２は、遮断信号
を受けて、パルス変換回路３３を介して、供給用電磁弁
３５及び排気用電磁弁３６の動作を停止している。従っ
て、圧縮空気供給孔１９には、全く圧縮空気が供給され
ていない。それにより、ダイヤフラム２４は復帰バネ１
８により下向きに付勢され、その付勢力により弁体１７
が弁座２７に押し付けられる。ここで、復帰バネ１８
は、従来の比例ソレノイドタイプのマスフローコントロ
ーラで使用されていた復帰バネ１０８と比較して、十分
強い力を備えているので、流体は、弁体１７と弁座２７
とにより完全に遮断された状態となる。このとき、感熱
コイルＲ１，Ｒ２は、流体が流れていないことを検出し
ており、制御手段３２は、流量が零であることを確認し
ている。
【００２２】次に、制御手段３２に所定の質量流量を流
す指令である入力信号Ｓが入力した場合を説明する。現
在の流量が零であるから、制御手段３２は、入力信号Ｓ
との差を演算し、パルス変換回路３３はその差に基づい
て、供給用電磁弁３５及び排気用電磁弁３６に駆動パル
スを与える。供給用電磁弁３５及び排気用電磁弁３６
は、与えられたパルスに応じて開閉動作を行う。そし
て、パルス周波数に応じた弁の時間開閉により、パルス
状の空気圧が供給され、あるいは排出されるため、圧縮
空気供給孔１９に供給する圧縮空気の空気圧を容易かつ
迅速に微調整することが可能である。圧縮空気供給孔１
９より供給された圧縮空気は、ダイヤフラム２４を押し
上げて、弁体１７を弁座２７から離間させる。これによ
り、流体が流れる。本実施例の復帰バネ１８は、強いバ
ネであるが、ダイヤフラム２４を圧縮空気で駆動してい
るので、復帰バネ１８が強くても問題がない。
す指令である入力信号Ｓが入力した場合を説明する。現
在の流量が零であるから、制御手段３２は、入力信号Ｓ
との差を演算し、パルス変換回路３３はその差に基づい
て、供給用電磁弁３５及び排気用電磁弁３６に駆動パル
スを与える。供給用電磁弁３５及び排気用電磁弁３６
は、与えられたパルスに応じて開閉動作を行う。そし
て、パルス周波数に応じた弁の時間開閉により、パルス
状の空気圧が供給され、あるいは排出されるため、圧縮
空気供給孔１９に供給する圧縮空気の空気圧を容易かつ
迅速に微調整することが可能である。圧縮空気供給孔１
９より供給された圧縮空気は、ダイヤフラム２４を押し
上げて、弁体１７を弁座２７から離間させる。これによ
り、流体が流れる。本実施例の復帰バネ１８は、強いバ
ネであるが、ダイヤフラム２４を圧縮空気で駆動してい
るので、復帰バネ１８が強くても問題がない。
【００２３】次に質量流量計の作用を説明する。導管１
５の内部を流体Ｆが矢印で示す方向に流れている。感熱
コイルＲ１，Ｒ２は各々定温度制御回路に接続してお
り、感熱コイルＲ１，Ｒ２の温度が常に相等しくかつ一
定になるように制御している。すなわち、導管１５の管
内を流体Ｆが矢印の方向に流されたとき、導管１５の上
流側に巻かれた感熱コイルＲ１は、流体により熱を奪わ
れるため温度が低くなる。それを高くするために、出力
電圧は、流体Ｆが流れていない時の出力電圧より大きく
なる。
５の内部を流体Ｆが矢印で示す方向に流れている。感熱
コイルＲ１，Ｒ２は各々定温度制御回路に接続してお
り、感熱コイルＲ１，Ｒ２の温度が常に相等しくかつ一
定になるように制御している。すなわち、導管１５の管
内を流体Ｆが矢印の方向に流されたとき、導管１５の上
流側に巻かれた感熱コイルＲ１は、流体により熱を奪わ
れるため温度が低くなる。それを高くするために、出力
電圧は、流体Ｆが流れていない時の出力電圧より大きく
なる。
【００２４】また、導管１５の下流側に巻かれた感熱コ
イルＲ２は、感熱コイルＲ１により温められた流体Ｆに
よって熱を与えられるため、温度が高くなる。それを低
くするために、出力電圧は、流体Ｆが流れていない時の
出力電圧より小さくなる。従って、定温度制御回路から
出力される電圧は、各々の定温度制御回路において感熱
コイルＲ１，Ｒ２を定温度に維持するために必要なエネ
ルギ量に比例している。ここで、電圧の差は、流体Ｆの
質量流量に比例するものであり、電圧の差を計測するこ
とにより質量流量を計測することができる。
イルＲ２は、感熱コイルＲ１により温められた流体Ｆに
よって熱を与えられるため、温度が高くなる。それを低
くするために、出力電圧は、流体Ｆが流れていない時の
出力電圧より小さくなる。従って、定温度制御回路から
出力される電圧は、各々の定温度制御回路において感熱
コイルＲ１，Ｒ２を定温度に維持するために必要なエネ
ルギ量に比例している。ここで、電圧の差は、流体Ｆの
質量流量に比例するものであり、電圧の差を計測するこ
とにより質量流量を計測することができる。
【００２５】この計測した質量流量が制御手段３２にフ
ィードバックされ、制御手段３２は、入力信号Ｓとの差
が減少するように、パルス変換回路３３を介して供給用
電磁弁３５及び排気用電磁弁３６を制御する。そして、
供給用電磁弁３５は、計測した質量流量が入力信号Ｓよ
り小さいときに、パルス変換手段から与えられたパルス
に応じて開閉動作を行い、ダイヤフラム２４に作用する
圧縮空気を供給する。また、排気用電磁弁３６は、計測
した質量流量が入力信号Ｓより大きいときに、パルス変
換手段から与えられたパルスに応じて開閉動作を行い、
ダイヤフラムに作用する圧縮空気を排気する。ダイヤフ
ラム２４に作用する圧縮空気の空気圧を供給用電磁弁３
５と排気用電磁弁３６の両方を使用して同時に制御して
いるので、高い応答性で空気圧を制御でき、弁体１７の
位置を制御できるため、正確な流量を迅速に得ることが
できる。
ィードバックされ、制御手段３２は、入力信号Ｓとの差
が減少するように、パルス変換回路３３を介して供給用
電磁弁３５及び排気用電磁弁３６を制御する。そして、
供給用電磁弁３５は、計測した質量流量が入力信号Ｓよ
り小さいときに、パルス変換手段から与えられたパルス
に応じて開閉動作を行い、ダイヤフラム２４に作用する
圧縮空気を供給する。また、排気用電磁弁３６は、計測
した質量流量が入力信号Ｓより大きいときに、パルス変
換手段から与えられたパルスに応じて開閉動作を行い、
ダイヤフラムに作用する圧縮空気を排気する。ダイヤフ
ラム２４に作用する圧縮空気の空気圧を供給用電磁弁３
５と排気用電磁弁３６の両方を使用して同時に制御して
いるので、高い応答性で空気圧を制御でき、弁体１７の
位置を制御できるため、正確な流量を迅速に得ることが
できる。
【００２６】以上詳細に説明したように、本実施例のマ
スフローコントローラによれば、弁体１７と一体に形成
されるダイヤフラム２４と、ダイヤフラム２４に作用し
て弁体１７の位置を変化させる圧縮空気を制御する供給
用電磁弁３５と排気用電磁弁３６と、質量流量計部２が
計測した流体の質量流量に基づいて、供給用電磁弁３５
と排気用電磁弁３６を制御して流体の質量流量を所定値
にフィードバックする制御手段３２とパルス変換回路３
３とを有しているので、要求通りの質量流量を正確に送
ることができると共に、遮断弁を別に取付なくても、流
体の完全遮断を行うことができる。
スフローコントローラによれば、弁体１７と一体に形成
されるダイヤフラム２４と、ダイヤフラム２４に作用し
て弁体１７の位置を変化させる圧縮空気を制御する供給
用電磁弁３５と排気用電磁弁３６と、質量流量計部２が
計測した流体の質量流量に基づいて、供給用電磁弁３５
と排気用電磁弁３６を制御して流体の質量流量を所定値
にフィードバックする制御手段３２とパルス変換回路３
３とを有しているので、要求通りの質量流量を正確に送
ることができると共に、遮断弁を別に取付なくても、流
体の完全遮断を行うことができる。
【００２７】また、本実施例のマスフローコントローラ
は、供給用電磁弁３５と排気用電磁弁３６とが、パルス
周波数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、供給
用電磁弁３５がダイヤフラム２４に作用する圧縮空気を
圧縮空気供給源から供給し、排気用電磁弁３６がダイヤ
フラム２４に作用する圧縮空気を排気しており、制御手
段３２とパルス変換回路３３とが、入力信号Ｓと質量流
量計が計測した流体の質量流量との差に基づいて、パル
ス信号を発生させているので、弁体１７を高い応答性で
リニアに駆動できるため、マスフローコントローラの精
度を維持することができる。また、本実施例のマスフロ
ーコントローラは、ダイヤフラム２４を、弁体１７が弁
座２７に当接する方向に付勢する強い復帰バネ１８を有
し、停電時または閉信号時に復帰バネ１８によりマスフ
ローコントローラの流体の流れを確実に遮断しているの
で、流体を確実かつ漏れなく遮断することができる。
は、供給用電磁弁３５と排気用電磁弁３６とが、パルス
周波数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、供給
用電磁弁３５がダイヤフラム２４に作用する圧縮空気を
圧縮空気供給源から供給し、排気用電磁弁３６がダイヤ
フラム２４に作用する圧縮空気を排気しており、制御手
段３２とパルス変換回路３３とが、入力信号Ｓと質量流
量計が計測した流体の質量流量との差に基づいて、パル
ス信号を発生させているので、弁体１７を高い応答性で
リニアに駆動できるため、マスフローコントローラの精
度を維持することができる。また、本実施例のマスフロ
ーコントローラは、ダイヤフラム２４を、弁体１７が弁
座２７に当接する方向に付勢する強い復帰バネ１８を有
し、停電時または閉信号時に復帰バネ１８によりマスフ
ローコントローラの流体の流れを確実に遮断しているの
で、流体を確実かつ漏れなく遮断することができる。
【００２８】次に、第二の実施例について説明する。図
２に示すように、第二の実施例のマスフローコントロー
ラの基本的構成は、図１の第一実施例のマスフローコン
トローラとほぼ同一であるので、異なる点のみ説明す
る。アンプ３１と制御手段３２との間に安全保持器４０
が接続されている。そして、安全保持器４０を通る２点
鎖線である防爆境界線Ｂにより、下側の防爆区域、上側
の非防爆区域に区分されている。安全保持器４０は、ア
ンプ３１により感熱コイルＲ１，Ｒ２に過電流が流れた
ときに、電流を遮断する機能を有している。これによ
り、防爆タイプのマスフローコントローラを実現するこ
とができる。
２に示すように、第二の実施例のマスフローコントロー
ラの基本的構成は、図１の第一実施例のマスフローコン
トローラとほぼ同一であるので、異なる点のみ説明す
る。アンプ３１と制御手段３２との間に安全保持器４０
が接続されている。そして、安全保持器４０を通る２点
鎖線である防爆境界線Ｂにより、下側の防爆区域、上側
の非防爆区域に区分されている。安全保持器４０は、ア
ンプ３１により感熱コイルＲ１，Ｒ２に過電流が流れた
ときに、電流を遮断する機能を有している。これによ
り、防爆タイプのマスフローコントローラを実現するこ
とができる。
【００２９】本発明は、上記説明した実施例に限定され
ることなく、色々な変更が可能である。すなわち、本実
施例では、比例制御弁として、パルス駆動電磁弁を２つ
使用する装置について説明したが、供給用電磁弁３５と
排気用電磁弁３６の代わりに、特開平３−７４６０１号
に開示されているノズルフラッパー機構を有する比例制
御弁を使用しても良い。また、実公平５−４２２９６号
に開示されている比例ソレノイドを有する比例制御弁を
使用しても良い。
ることなく、色々な変更が可能である。すなわち、本実
施例では、比例制御弁として、パルス駆動電磁弁を２つ
使用する装置について説明したが、供給用電磁弁３５と
排気用電磁弁３６の代わりに、特開平３−７４６０１号
に開示されているノズルフラッパー機構を有する比例制
御弁を使用しても良い。また、実公平５−４２２９６号
に開示されている比例ソレノイドを有する比例制御弁を
使用しても良い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のマスフローコントローラによれば、弁体と一体に
形成されるダイヤフラムと、ダイヤフラムに作用して弁
体の位置を変化させる圧縮空気を制御する制御弁と、質
量流量計が計測した流体の質量流量に基づいて、制御弁
を制御して流体の質量流量を所定値にフィードバックす
る制御手段を有しているので、要求通りの質量流量を正
確に送ることができると共に、遮断弁を別に取付なくて
も、流体の完全遮断を行うことができる。
発明のマスフローコントローラによれば、弁体と一体に
形成されるダイヤフラムと、ダイヤフラムに作用して弁
体の位置を変化させる圧縮空気を制御する制御弁と、質
量流量計が計測した流体の質量流量に基づいて、制御弁
を制御して流体の質量流量を所定値にフィードバックす
る制御手段を有しているので、要求通りの質量流量を正
確に送ることができると共に、遮断弁を別に取付なくて
も、流体の完全遮断を行うことができる。
【００３１】また、本発明のマスフローコントローラ
は、供給用電磁弁と排気用電磁弁とが、パルス周波数に
応じて時間開閉動作する電磁弁であって、供給用電磁弁
がダイヤフラムに作用する圧縮空気を圧縮空気供給源か
ら供給し、排気用電磁弁がダイヤフラムに作用する圧縮
空気を排気しており、制御手段とパルス変換回路とが、
入力信号Ｓと質量流量計が計測した流体の質量流量との
差に基づいて、パルス信号を発生させているので、弁体
を高い応答性でリニアに駆動できるため、マスフローコ
ントローラの精度を維持することができる。
は、供給用電磁弁と排気用電磁弁とが、パルス周波数に
応じて時間開閉動作する電磁弁であって、供給用電磁弁
がダイヤフラムに作用する圧縮空気を圧縮空気供給源か
ら供給し、排気用電磁弁がダイヤフラムに作用する圧縮
空気を排気しており、制御手段とパルス変換回路とが、
入力信号Ｓと質量流量計が計測した流体の質量流量との
差に基づいて、パルス信号を発生させているので、弁体
を高い応答性でリニアに駆動できるため、マスフローコ
ントローラの精度を維持することができる。
【図１】本発明の実施例であるマスフローコントローラ
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の別の実施例であるマスフローコントロ
ーラの構成を示すブロック図である。
ーラの構成を示すブロック図である。
【図３】従来の比例ソレノイドタイプのマスフローコン
トローラの構成を示す断面図である。
トローラの構成を示す断面図である。
１ 比例弁部 ２ 質量流量計部 １７ 弁体 １８ 復帰バネ １９ 圧縮空気供給孔 ２４ ダイヤフラム ２７ 弁座 ３２ 制御手段 ３３ パルス変換回路 ３５ 供給用電磁弁 ３６ 排気用電磁弁 Ｆ 流体 Ｒ１ 感熱コイル Ｒ２ 感熱コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 真之 愛知県小牧市大字北外山早崎3005 シー ケーディ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−83456（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20605（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05D 7/06 F16K 31/128
Claims (3)
- 【請求項１】 内部を流体が流れる導管の周囲に互いに
独立して巻かれ、流体の温度に応じて抵抗値が変化する
２つの抵抗体に流れる電流値より、該導管を流れる流体
の質量流量を計測する質量流量計と、 流体の通路にあって弁座との隙間を変化させることによ
り流量を変える比例弁機構とを有するマスフローコント
ローラにおいて、 前記弁体と一体に形成されるダイヤフラムと、 前記ダイヤフラムに作用して前記弁体の位置を変化させ
る圧縮空気を制御する制御弁と、 前記質量流量計が計測した流体の質量流量に基づいて、
前記制御弁を制御して流体の質量流量を所定値にフィー
ドバックする制御手段とを有し、 前記制御弁が比例制御弁であり、パルス周波数に応じて
時間開閉動作する電磁弁であって、前記ダイヤフラムに
作用する圧縮空気を圧縮空気供給源から供給する供給用
電磁弁と、前記ダイヤフラムに作用する圧縮空気を排気
する排気用電磁弁とから構成され、 前記制御手段が、前記所定値と前記質量流量計が計測し
た流体の質量流量との差に基づいて、パルス信号を発生
させるパルス変換手段を有し、 前記制御手段が、前記供給用電磁弁と前記排気用電磁弁
とを同時に駆動して制御すること を特徴とするマスフロ
ーコントローラ。 - 【請求項２】 請求項１に記載するものにおいて、前記ダイヤフラムを、前記弁体が前記弁座に当接する方
向に付勢する復帰バネを有し、停電時または閉信号時に
前記復帰バネによりマスフローコントローラの流体の流
れを確実に遮断すること を特徴とするマスフローコント
ローラ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載するもの
において、前記マスフローコントローラと前記制御手段との間に、
前記マスフローコントローラに過電流が流れたときに電
流を遮断するための安全保持器が接続されていること を
特徴とするマスフローコントローラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6340316A JP2784154B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | マスフローコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6340316A JP2784154B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | マスフローコントローラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08185229A JPH08185229A (ja) | 1996-07-16 |
| JP2784154B2 true JP2784154B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=18335785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6340316A Expired - Fee Related JP2784154B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | マスフローコントローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784154B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112010004226B4 (de) * | 2009-10-20 | 2017-06-01 | Smc Kabushiki Kaisha | Durchflusssteuerung |
| US20220228608A1 (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-21 | Smc Corporation | Fluid pressure control device |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5086937A (en) * | 1990-10-09 | 1992-02-11 | Owens-Illinois Plastic Products Inc. | Lightweight plastic bottle and method and apparatus for forming |
| JPH11212653A (ja) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Fujikin Inc | 流体供給装置 |
| CN100374768C (zh) | 2002-07-19 | 2008-03-12 | 诚实公司 | 液体流动控制设备及方法 |
| JP4086057B2 (ja) | 2004-06-21 | 2008-05-14 | 日立金属株式会社 | 質量流量制御装置及びこの検定方法 |
| JP4910179B2 (ja) | 2008-05-28 | 2012-04-04 | Ｓｍｃ株式会社 | フローセンサ |
| US9476517B2 (en) * | 2014-02-28 | 2016-10-25 | Mks Instruments, Inc. | Pilot valve structures and mass flow controllers |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2984075B2 (ja) * | 1991-03-26 | 1999-11-29 | 株式会社コガネイ | 電空レギュレータ |
| JPH0683456A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-03-25 | M C Electron Kk | マスフローコントローラ |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP6340316A patent/JP2784154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112010004226B4 (de) * | 2009-10-20 | 2017-06-01 | Smc Kabushiki Kaisha | Durchflusssteuerung |
| US20220228608A1 (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-21 | Smc Corporation | Fluid pressure control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08185229A (ja) | 1996-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080522 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090522 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |