JP6651323B2 - 流量調整装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に開示される流量制御モジュールは、ハウジング本体の内部に形成される流路を流通する流体の流量を制御弁で制御するとともに圧力センサが検出する流体の圧力に基づいて流体の流量を計測するものである。
また、内部に形成される流体の流路が、流入口から流出口に至るまで直線状に形成されているため、流路の長さ以上の設置面積が必要となる。そのため、流量制御モジュールを設置面に設置する際の設置面積が大きくなってしまう。
本発明の第1態様にかかる流量調整装置は、設置面に取り付けられる流量計測機構と、該流量計測機構に分離可能に取り付けられる流量調整機構とを備え、前記流量計測機構は、第1流路を流通する流体の流量を計測する流量計測部と、該流量計測部を内部に収容するとともに前記設置面に取り付け可能な第1ケーシング部とを有し、前記流量調整機構は、前記設置面に交差する軸線に沿って弁体部を移動させる駆動部と、該駆動部による前記弁体部の移動を制御する制御部と、前記弁体部を収容する弁室と、前記弁体部が挿入される弁孔と連通する前記軸線に沿って延びる第2流路と、外部流路に接続される第3流路とが形成された弁本体と、前記駆動部および前記制御部を内部に収容するとともに前記設置面に対して前記弁本体の上部に取り付けられた第2ケーシング部とを有し、前記流量調整機構が、前記設置面に対して前記第1流路よりも上方に配置される前記第1ケーシング部の上面と前記弁本体の下面との間に外部と連通した隙間を設けた状態で前記流量計測機構に取り付けられており、前記流量計測部が、前記軸線に沿って延びる前記第2流路と前記第1流路とを連結する連結部を有する。
このように、本発明の第1態様にかかる流量調整装置によれば、流量調整機構から流量計測機構への熱伝達を抑制し、かつ設置面に設置する際の設置面積を小さくすることができる。
このようにすることで、弁本体に形成される突出部を第1ケーシング部の挿入穴に挿入することにより、第2流路と第1流路とを連結することができる。
このようにすることで、凹所の内周面と突出部の外周面との間に配置される第1シール部材と、挿入穴の内周面と突出部の外周面との間に配置される第2シール部材とにより、二重に流体の流出を抑制することができる。
このようにすることで、第1流路の上流側で加熱された流体の温度を下流側で計測して流量を測定する熱式流量計測を行う流量計測部を用いた場合であっても、流量調整機構から流量計測機構への熱伝達を抑制して計測誤差を抑制することができる。
このようにすることで、弁体部が移動する軸線と平行に制御基板を配置するとともに制御基板を設置面における流量計測部と重複する領域に配置し、制御基板を内部に収容しても設置面積が拡大しないように抑制することができる。
図1に示す本実施形態の流量調整装置100は、流入口103から流入して流出口104から流出する流体(例えば、純水、半導体製造装置に用いられる薬液等の液体)の流量を調整する装置である。
図1の正面図に示すように、本実施形態の流量調整装置100は、設置面Sに取り付けられる流量計測機構101と、流量計測機構101に分離可能に取り付けられる流量調整機構102とを備える。
図2の平面図に示すように、流量計測機構101は、4本の締結ボルト80を設置面Sに設けられた締結穴(図示略)に締結することにより、設置面Sに取り付けられている。
図3および図4は、図2に示す流量調整装置100のA−A矢視部分縦断面図である。図3は流量計測機構101に流量調整機構102が取り付けられた状態を示し、図4は流量計測機構101と流量調整機構102とを分離した状態を示す。
図3は図2に示す流量調整装置100のA−A矢視部分断面を示すものであるが、図3に示す締結穴61は図2に示す流量調整装置100のB−B矢視断面を示すものである。また、図3には、締結穴61が1箇所にのみ図示されているが、図2平面図に示す流量調整機構102の四隅に四ヶ所の締結穴61が設けられているものとする。
熱式流量計10は、センサ基板14に形成される加熱用抵抗線(図示略)に電流を通電させて測定管13の上流側を流通する流体を加熱し、センサ基板14に形成される温度検出用抵抗線(図示略)により加熱された流体の温度を検出することにより、流体の流量を計測する。
図4に示すように、コネクタ17を貫通穴22の上方へ引き出すことが可能となっているため、流量調整機構102を流量計測機構101に取り付ける前に、流量計測機構101のコネクタ17を流量調整機構102のコネクタ41に容易に接続することができる。
図3に示すように、流量調整機構102は、設置面Sに交差する軸線Xに沿って弁体部31を移動させる電動駆動機構(駆動部)30と、電動駆動機構30による弁体部31の移動を制御する制御基板(制御部)40と、弁本体50と、電動駆動機構30および制御基板40を内部に収容する上部ケーシング(第2ケーシング部)60とを有する。
制御基板40は、ケーブル90(図1参照)を介して外部制御装置(図示略)から電源供給を受けるとともに各種の制御信号を受信する。また、制御基板40は、熱式流量計10が計測する流体の流量を受信するとともに受信した流量が目標流量(例えば、外部制御装置から受信した制御信号に含まれる目標流量)と一致するように電動駆動機構30による弁体部31の移動を制御する。
このように、本実施形態の流量調整装置100は、弁室51の下端から流入した流体が弁室51の上端近傍に形成された流出孔51aから弁室51の外部へ流出するため、弁室51の上端近傍に置換されない流体が滞留することが抑制され、流体の置換性が良好である。
図4に示すように、流量計測機構101と流量調整機構102とは、分離可能となっている。図4に示す分離した状態では、流量計測機構101が有する第1流路100aと流量調整機構102が有する第2流路100bとが連結されていない。
流量調整機構102と流量計測機構101との間に外部と連通した隙間CLを設けることにより、流量調整機構102と流量計測機構101との接触面積が小さくなる。また、隙間CLに外部から空気が導かれて流通することにより、流量調整機構102の熱を空気に伝達して外部へ放出することができる。これらにより、流量調整機構102から流量計測機構101への熱伝達量を小さくすることができる。そのため、流量計測機構101の熱式流量計10に熱が伝達されて流体の流量の計測誤差が発生することが抑制される。
図6に示すように、本体部20aの上面の大部分が隙間CLを形成する部分となっており、本体部20aの上面の一部のみが弁本体50の下面と接触しているため、流量調整機構102から流量計測機構101への熱伝達量を小さくすることができる。
なお、図6に示すように、制御基板40の下端とコネクタ41は、流量調整機構102が流量計測機構101に取り付けられた状態で、貫通穴22に挿入された状態となる。
本実施形態の流量調整装置100によれば、流量計測機構101が有する下部ケーシング20と流量調整機構102が有する弁本体50との間に設けられる隙間CLが外部と連通している。そのため、流量調整機構102が有する電動駆動機構30が弁体部31を移動させる際に発生する熱が弁本体50から下部ケーシング20に伝達されることが抑制される。これにより、流量調整機構102から流量計測機構101への熱伝達によって熱式流量計10に計測誤差が発生することが抑制される。
このように、本実施形態の流量調整装置100によれば、流量調整機構102から流量計測機構101への熱伝達を抑制し、かつ設置面Sに設置する際の設置面積を小さくすることができる。
このようにすることで、弁本体50に形成される突出部53を下部ケーシング20の挿入穴21に挿入することにより、第2流路100bと第1流路100aとを連結することができる。
このようにすることで、凹所11aの内周面と突出部53の外周面との間に配置されるOリング70と、挿入穴21の内周面と突出部53の外周面との間に配置されるOリング71とにより、二重に流体の流出を抑制することができる。
このようにすることで、第1流路100aの上流側で加熱された流体の温度を下流側で計測して流量を測定する熱式流量計測を行う熱式流量計10を用いた場合であっても、流量調整機構102から流量計測機構101への熱伝達を抑制して計測誤差を抑制することができる。
このようにすることで、弁体部31が移動する軸線Xと平行に制御基板40を配置するとともに制御基板40を設置面Sにおける熱式流量計10と重複する領域に配置し、制御基板40を内部に収容しても設置面積が拡大しないように抑制することができる。
11 連結部
11a 凹所
20 下部ケーシング(第1ケーシング部)
21 挿入穴
30 電動駆動機構(駆動部)
31 弁体部
40 制御基板(制御部)
50 弁本体
51 弁室
52 弁孔
53 突出部
60 上部ケーシング(第2ケーシング部)
70 Oリング(第1シール部材)
71 Oリング(第2シール部材)
100 流量調整装置
100a 第1流路
100b 第2流路
100c 第3流路
101 流量計測機構
102 流量調整機構
CL 隙間
S 設置面
X 軸線
Claims (5)
- 設置面に取り付けられる流量計測機構と、
該流量計測機構に分離可能に取り付けられる流量調整機構とを備え、
前記流量計測機構は、
第1流路を流通する流体の流量を計測する流量計測部と、
該流量計測部を内部に収容するとともに前記設置面に取り付け可能な第1ケーシング部とを有し、
前記流量調整機構は、
前記設置面に交差する軸線に沿って弁体部を移動させる駆動部と、
該駆動部による前記弁体部の移動を制御する制御部と、
前記弁体部を収容する弁室と、前記弁体部が挿入される弁孔と連通するとともに前記軸線に沿って延びる第2流路と、外部流路に接続される第3流路とが形成された弁本体と、
前記駆動部および前記制御部を内部に収容するとともに前記設置面に対して前記弁本体の上部に取り付けられた第2ケーシング部とを有し、
前記流量調整機構が、前記設置面に対して前記第1流路よりも上方に配置される前記第1ケーシング部の上面と前記弁本体の下面との間に外部と連通した隙間を設けた状態で前記流量計測機構に取り付けられており、
前記流量計測部が、前記軸線に沿って延びる前記第2流路と前記第1流路とを連結する連結部を有する流量調整装置。 - 設置面に取り付けられる流量計測機構と、
該流量計測機構に分離可能に取り付けられる流量調整機構とを備え、
前記流量計測機構は、
第1流路を流通する流体の流量を計測する流量計測部と、
該流量計測部を内部に収容するとともに前記設置面に取り付け可能な第1ケーシング部とを有し、
前記流量調整機構は、
前記設置面に交差する軸線に沿って弁体部を移動させる駆動部と、
該駆動部による前記弁体部の移動を制御する制御部と、
前記弁体部を収容する弁室と、前記弁体部が挿入される弁孔と連通する第2流路と、外部流路に接続される第3流路とが形成された弁本体と、
前記駆動部および前記制御部を内部に収容するとともに前記弁本体に取り付けられた第2ケーシング部とを有し、
前記流量調整機構が、前記第1ケーシング部と前記弁本体との間に外部と連通した隙間を設けた状態で前記流量計測機構に取り付けられており、
前記流量計測部が、前記軸線に沿って延びる前記第2流路と前記第1流路とを連結する連結部を有し、
前記弁本体には、前記第2流路が内部に形成されるとともに前記設置面に向けて突出する突出部が形成されており、
前記第1ケーシング部には、前記突出部が挿入される挿入穴が形成されており、
前記連結部は、前記挿入穴に挿入された前記突出部に形成される前記第2流路と前記第1流路とを連結する流量調整装置。 - 前記連結部には、前記突出部の先端が挿入される凹所が形成されており、
前記突出部の外周面には、前記凹所の内周面に接触する円環状の第1シール部材と前記挿入穴の内周面に接触する円環状の第2シール部材とが取り付けられている請求項2に記載の流量調整装置。 - 前記流量計測部は、前記第1流路の上流側で加熱された流体の温度を下流側で計測することにより流体の流量を測定する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の流量調整装置。
- 前記制御部は板状に形成されるとともに前記軸線と平行に配置される制御基板であり、
前記流量計測部が配置される前記設置面における領域と、前記制御基板が配置される前記設置面における領域とが重複している請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の流量調整装置。
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