JP4273857B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の流路を形成したブロック体に流量センサと流量調整弁機構とを組み込んだコンパクトな流量制御装置に関する。

例えば半導体の製造工程においては各種のガスが用いられる。この種のガスの供給量を制御するべく、一般的にはガスの供給流路（ガス配管）に流量制御装置を介挿し、その流量を調節することが行われる。この流量制御装置は、基本的に図３にその概略構成を示すようにはガス配管に介挿される流路１を形成したブロック体２に、上記流路１を通流するガス（流体）の流量を検出する流量センサ３と、前記ガス（流体）の流量を調節する流量調整弁機構４とをそれぞれ組み付けた構造を有する（例えば特許文献１を参照）。尚、流量調整弁機構４は、流路１に介挿された流量調整弁４ａの弁開度をプランジャ４ｂにて調整するように構成される。
特開２０００−８１９１４号公報

ところで従来一般的な流量制御装置は、図３に示すようにブロック体２の壁面に穿いた透孔部２ａに流量センサ３のブラケット３ａを組み付けて該流量センサ３を流路１に位置付けている。また流量調整弁機構４については、上記流路１を略直角に折り曲げてブロック体２の側面に導き、このブロック体２の側面に流量調整弁４ａを設けると共に、この流量調整弁４ａの進退方向に同軸にプランジャ４ｂを設けている。

換言すればプランジャ４ｂと、このプランジャ４ｂによって進退駆動される流量調整弁４ａとを備えた流量調整弁機構４を、前記流量センサ３の取り付けブラケット３ａと並べて前記ブロック体２の側面に設けている。そして流量センサ３および流量調整弁機構４に並べて、これらの流量センサ３および流量調整弁機構４を駆動する電気回路部（回路基板）５を前記ブロック体２の側面部に設けるようにしている。尚、図中６は、流量センサ３の上流側（流路１の流体導入口側）に組み込まれた整流器である。

しかしながらこのような従来の流量制御装置においては、流量センサ３および流量調整弁機構４を前記ブロック体２の側面に並べて設けているので、ブロック体２の全長が長くなり、その全体形状が大型化することが否めない。
本発明はこのような事情を考慮してなさたれもので、その目的は、所定の流路を形成したブロック体に対して、流量センサと流量調整弁機構とを互いに干渉させることなくコンパクトに組み付けながら、その全体形状の小型化を図った流量制御装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る流量制御装置は、所定の流路を形成した多面体形状のブロック体に、上記流路を通流する流体の流量を検出する流量センサと、上記流体の流量を調整する流量調整弁機構とをそれぞれ組み込んだものであって、
上記ブロック体は、その一面に開口した流体導入口と、この流体導入口を形成した面と同じ面に開口した流体導出口と、前記流体導入口に一端を連ねて設けられた第１の流路と、一端を上記第１の流路の他端に連ねて該第１の流路から略直角に折り曲げて設けられて他端を前記流体導入口とは異なる面に開口した第２の流路と、前記両隊導出口に一端を連ねて前記第２の流体流路と平行に設けられてその他端を前記第２の流路の他端に並べた開口した第３の流路とを具備し、
前記流量調節弁機構を、前記ブロック体の前記第２および第３の流路の各他端が開口された面に該第２および第３の流路を連通させて装着すると共に、
前記流量センサを、前記第１の流路と平行な面であって、且つ前記ブロック体の前記流量調節弁機構が装着される面、および前記流体導入口と流体導出口とをそれぞれ開口した面とは異なる面から前記第１の流路に臨ませて装着したことを特徴としている。

このようにブロック体の前記流体導入口と流体導出口とをそれぞれ開口した面とは異なり、更には互いに異なる面に流量センサと流量調整弁機構とをそれぞれ設けるようにしているので、流量センサまたは流量センサの取り付けブラケットと流量調整弁機構の基台とを互いに干渉させることなくブロック体に組み付けることが可能となる。この結果、流量センサと流量調節弁機構とを流路方向に近接させて配置することが可能となり、ブロック体の長さを短くしてそのコンパクト化を図ることが可能となる。

好ましくは前記流体導入口を、前記第１の流路に連なる流体導入路を介して前記ブロック体の前記流体導出口が開口された面に開口すれば良い。また前記流体導入路ついては、前記ブロック体の前記流量調節弁機構が装着される面、前記前記流体導入口と流体導出口とがそれぞれ開口された面、および前記流量センサが装着される面とは異なる面側から装着される整流器を介して前記第１の流路と連通するように設けることが好ましい。

この際、前記第３の流路を、前記第１の流路の軸心から離れた位置に設け、その軸心をずらすことも好ましい。このようにして第３の流路と第１の流路との軸心をずらせば、流量調節弁機構の流体流入口側と流体流出口側との位置を第１の流路の方向に並べることなく、横方向にずらすことが可能となるので、その分、ブロック体の長さを短くすることが可能となる。この結果、流量センサと流量調節弁機構とをブロック体の異なる面に設けたことと相俟って、更にブロック体の長さを短くしてそのコンパクト化を図ることが可能となる。

上述した構成によれば、所定の流路を形成したブロック体の互いに異なる面に流量センサと流量調整弁機構とをそれぞれ組み付ける構造としているので、流量センサと流量調整弁機構とを近付けて配置することができ、その流路長を短くしてブロック体のコンパクト化を図り、流量制御装置の全体形状を小型化することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る流量制御装置について説明する。
図１はこの実施形態に係る流量制御装置の分解斜視図であり、図２(ａ),(ｂ),(ｃ)はその構造を説明するための断面図である。この流量制御装置は、所定の流路を形成したブロック体１０と、このブロック体１０に形成された流路の上流側（流体流入側）に組み付けられる円筒状の整流器１２と、上記流路の略中間位置に組み付けられる流量センサ１３と、前記流路の下流側（流体流出口側）に組み付けられる流量調整弁機構１４とを備える。尚、流量センサとしては、例えば特開平４−２３０８０８号公報に開示された熱式の気体流速センサを用いる。ちなみに流路断面積が不変の場合、流速と流量とは比例関係にあるので、上記流速センサをそのまま流量センサとして用いることができる。また流量調整弁機構１４は、図２に示すようにソレノイド１４ａと、このソレノイド１４ａによって進退駆動される流量調整弁１４ｂを備えたものからなる。

さて前記ブロック体１０は多面体形状、即ち、４以上の複数の面を有する形状のもので、特にこの実施形態においては、ブロック体１０は略直方体形状を有し、その長手方向の一端部から中心部に向けて第１の流路１１ａを形成している。そしてこの第１の流路１１ａの開口端側に整流器１２を同軸に装着した後、その開口端を蓋体１５にて閉塞する構造となっている。尚、この整流器１２が組み込まれる部位は、図２(ａ),(ｃ)にそれぞれ示すように該整流器１２の外径よりも大きい内径を有し、整流器１２の外周との間に所定の空間を形成するものとなっている。特に第１の流路１１ａに連なる流体制御装置の流体導入口１６は、図２(ａ)に示すように前記空間との連通部を形成して前記ブロック体１０の下面（第１の面）１０ａ側に向けて開口されている。そしてこの流体導入口１６から導入される流体は、一旦、前記円筒状の整流器１２の外周面に形成された空間に導びかれ、この空間から該整流器１２と前記蓋体１５との間に形成される所定の隙間を介して整流器１２の内部へと導かれる。そしてこの整流器１２を介して整流された後、第１の流路１１ａ内へと導かれるようになっている。

一方、前記ブロック体１０の前面（第２の面）１０ｂには、前記第１の流路１１ａに連なる透孔１０ｃが形成されている。この透孔１０ｃは、第１の流路１１ａに位置付けて流量センサ１３を取り付けるためのものであって、予め流量センサ１３を装着したセンサブラケット１３ａが図２(ｃ)に示すように前記ブロック体１０の外側から上記透孔１０ｃを気密に閉塞して組み付けられるようになっている。尚、図２(ｂ)はセンサブラケット１３ａを取り付ける前の状態を示すものであり、図２(ｃ)はセンサブラケット１３ａを取り付けた状態を示している。また図２(ａ)に示した符号１３は、紙面において手前側における流量センサ１３の取り付け位置を示している。

これに対して前記ブロック体１０の上面（第３の面）１０ｄには、前述した流量調整弁機構１４が取り付けられるようになっている。即ち、前記ブロック体１０には、前述したようにその長手方向に形成された第１の流路１１ａの端部から該ブロック体１０の上面１０ｄに向けて略直角に折り曲げた第２の流路１１ｂが形成されており、この第２の流路１１ｂの端部はブロック体１０の上面１０ｄに開口されている。

またこの第２の流路１１ｂの側部には、該第２の流路１１ｂとその軸心位置をブロック体１０の背面側にずらして、且つ該第２の流路１１ｂと平行に第３の流路１１ｃが形成されている。特にこの第３の流路１１ｃは、ブロック体１０の上面（第３の面）１０ｄからその下面（第１の面）１０ａに向けて貫通して設けられている。そしてブロック体１０の下面（第１の面）１０ａに開口された第３の流路１１ｃの端部は、流量制御装置の流体導出口１７として設定されている。

このような第２の流路１１ｂの開口部（流体出口部）と第３の流路１１ｃの開口部（流体入口部）とを並べて設けたブロック体１０の上面（第３の面）１０ｄに、これらの開口部を連通させる流路を形成し、且つその流路の開口面積を調整する流量調整弁１４ｂを設けた流量調整弁機構１４が取り付けられる。特にこの例においては、上記流量調整弁１４ｂは第３の流路１１ｃの開口部（流体入口部）を閉塞するように設けられており、ソレノイド１４ａによってその弁開度が調整されるようになっている。そして前述した第１の流路１１ａから第２の流路１１ｂを介して流量調整弁機構１４に導かれた流体は、流量調整弁１４ｂを介して流量調整された後、第３の流路１１ｃを介して流体導出口１７から導出されるようになっている。

かくしてこのようにブロック体１０の互いに異なる面、具体的にはその前面（第２の面）１０ｂと上面（第３の面）１０ｄとに流量センサ１３および流量調節弁機構１４をそれぞれ設けた流量制御装置によれば、流量センサ１３を取り付けるためのセンサブラケット１３ａの径が大きく、また流量調節弁機構１４の基台の径が大きい場合であっても、これらを干渉させることなく流量センサ１３と流量調節弁機構１４とを近接させて配置することができる。この結果、ブロック体１０の第１の流路１１ａ方向の長さを短くすることができ、そのコンパクトを図ることができる。

また第１の流路１１ａの軸心から第３の流路１１ｃの軸心を、ブロック体１０の背面側にずらして設定しているので、第１の流路１１ａと第３の流路１１ｃとが干渉することがない。従って第３の流路１１ｃを流体導入口１６側に近付けて設けることができ、その分、ブロック体１０の第１の流路１１ａの流体通流方向の長さを更に短くすることができる。

更には上述したようにして流量制御装置の流体導入孔１６と流体導出口１７とをブロック体１０の下面（第１の面）１１ａに並べて設けているので、これらの流体導入孔１６と流体導出口１７に同じ向きから配管をそれぞれ接続することができ、またこれらの配管を接続したときの該流量制御装置の実質的な設置幅を狭くすることができる等の二次的な効果も奏せられる。また前述したように流体導入孔１６から導入される流体を、整流器１２の外周に形成された空間を介して整流器１２の一端部に導くようにしているので、蓋体１５に流路を形成する場合に比較して蓋体１５の厚みを薄くすることができる。従ってこの点でもそのコンパクト化を図りうると言う効果が奏せられる。

また上述したように流量センサ１３をブロック体１０の前面（第２の面）１０ｂに設けた場合、流量センサ１３或いはそのセンサブラケット１３ａを組み付けた回路基板（図示せず）を、ブロック体１０の上面（第３の面）１０ｄに突出して組み付けられた流量調節弁機構１４の側面と平行に、特に上記ブロック体１０の上面（第３の面）１０ｄから突出するソレノイド１４ａの側面と平行に並べて位置付けことができるので、上記回路基板の組み付けも容易となる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは流体導入孔１６と流体導出口１７とをブロック体１０の下面（第１の面）１０ａに並べて設けた構造の流量制御装置について説明したが、図３に示すように流体導入孔１６と流体導出口１７とをブロック体の両端に設けた構造の流量制御装置についても同様に適用することができる。またこの場合には、流量センサ１３をブロック体１０の下面（第１の面）１０ａ側に設けることも可能である。また流量センサ１３としては、特開平６−３４１８８０号公報に開示されたセンサ管方式のものも用いることができる。また上述した実施形態においては上面・下面の用語を用いて説明したが、これは図を参照した便宜上の向きを示すだけであって、流量制御装置を実際に使用する際の重力方向に対する取り付け姿勢には直接関係しないことも言うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る流量制御装置の概略構成を示す分解斜視図。 図１に示す流量制御装置の構造を説明するための断面図。 従来の流量制御装置の概略的な構造を示す断面図。

符号の説明

１０ ブロック体
１０ａ 下面（第１の面）
１０ｃ 前面（第２の面）
１０ｄ 上面（第３の面）
１１ 流路
１１ａ 第１の流路
１１ｂ 第２の流路
１１ｃ 第３の流路
１２ 整流器
１３ 流量センサ
１４ 流量調整弁機構
１６ 流体導入口
１７ 流体導出口

Claims (3)

1. 所定の流路を形成した略直方体形状のブロック体に、上記流路を通流する流体の流量を検出する流量センサと、上記流体の流量を調整する流量調整弁機構とを組み込んだ流量制御装置であって、
   上記ブロック体は、その一面に開口した流体導入口と、この流体導入口を形成した面と同じ面に開口した流体導出口と、前記流体導入口に一端を連ねて設けられた第１の流路と、一端を上記第１の流路の他端に連ねて該第１の流路から略直角に折曲がる流路を形成してその他端を前記流体導入口を形成した面と反対側の面に開口した第２の流路と、前記流体導出口に一端を連ねて前記第２の流路と平行に設けられてその他端を前記第２の流路の他端に並べた開口した第３の流路とを具備し、
   前記流量調節弁機構を、前記ブロック体の前記第２および第３の流路の各他端が開口された面に該第２および第３の流路を連通させて装着すると共に、
   前記流量センサを、前記第１の流路と平行な面であって、且つ前記ブロック体の前記流量調節弁機構が装着される面、および前記流体導入口と流体導出口とをそれぞれ開口した面とは異なる面側から前記第１の流路に臨ませて装着したことを特徴とする流量制御装置。
2. 前記流体導入口は、前記第１の流路に連なる流体導入路を介して前記ブロック体の前記流体導出口が開口された面に開口されるものである請求項１に記載の流量制御装置。
3. 前記流体導入路は、前記ブロック体の前記流量調節弁機構が装着される面、前記流体導入口と流体導出口とがそれぞれ開口された面、および前記流量センサが装着される面とは異なる面側から装着される整流器を介して前記第１の流路と連通されるものである請求項２に記載の流量制御装置。

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