JPH0749525Y2 - 質量流量自動制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、装置本体内の流路を流れる流体の質量流量を
測定するセンサー部とその測定結果に基づいて開度を自
動的に調節するように構成された熱膨張式流量制御弁と
を備えた質量流量自動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の質量流量自動制御装置は、流量自動制御弁の弁
体を熱膨張体によって駆動するため、モータ駆動、電磁
駆動、空気圧駆動等のものと比べると、駆動部分の構成
が弁体の大きさの割に小さくて、装置全体をコンパクト
化でき、しかも駆動部分の構成が簡素で寿命が長く、長
期間安定した流量制御が可能である等の利点を有すると
ころから、半導体製造装置に多く用いられている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の質量流量自動制御装置において
は、流量制御弁が熱膨張体によって弁体を駆動する構成
であるが故に、応答性が悪く、応答の遅れにより、流体
が流れ始めてから所定の流量に安定するまでの間に過大
の流量が流れることがあった。また故障により流量制御
弁が開放の状態で制御不能になったり、センサー部から
の異常信号によって弁体が開方向大きく移動したり、あ
るいはノーマルオープン型の流量制御弁において、停電
や熱膨張体を加熱するヒータの断線が生じた場合にも、
流量制御弁により制御される最大流量（フルスケール流
量）を越える流量が流れることがあった。

このような異常流量が流れると、流体が無駄に消費され
るばかりでなく、質量流量自動制御装置が組み込まれた
半導体製造装置等に事故が発生したり、製品に不良品が
発生し、安全性及び経済性の両面で大きな問題となるの
である。

本考案は、熱膨張式流量制御弁を用いた質量流量自動制
御装置における上記の問題点を簡単な、しかも流体中に
粒子状浮遊物質が発生する虞れのない構成によって、解
決することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本考案は、流路を流れる流
体の最大流量を熱膨張式流量制御弁によるフルスケール
流量よりも僅かに多い流量値に制限するオリフィスを、
質量流量自動制御装置の本体に着脱自在に取り付けられ
る継手の内部に設けたのである。

〔作用〕

上記の構成によれば、通常時には、熱膨張式流量制御弁
によって、所定の流量に自動制御され、熱膨張式流量制
御弁の応答遅れが生じたり、またセンサー部からの異常
信号、停電、断線、その他の故障が生じて熱膨張式流量
制御弁の弁体が開方向に大きく移動したときには、オリ
フイスによって制限された最大流量、つまり熱膨張式流
量制御弁により制御されるフルスケール流量を大幅に越
えない流量が流れることになる。

そして、前記オリフィスを、質量流量自動制御装置の本
体に着脱自在に取り付けられる継手の内部に設けている
ので、流体の種類や熱膨張式流量制御弁のフルスケール
流量に応じて、オリフィスを継手ごと容易に交換するこ
とができると共に、この種の質量流量自動制御装置をコ
ンパクトなものにすることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はノーマルオープン型の熱式質量流量自動制御装
置を示し、第２図はその要部を示す。

前記熱式質量流量自動制御装置は、質量流量を測定する
センサー部Ａとその測定結果に基づいて開度を自動的に
調節すべく構成された熱膨張式流量制御弁Ｂとを備えて
いる。１は装置本体、２は断熱構造のカバーである。装
置本体１に形成した流路３の入口には継手４をねじ込む
ための雌ねじが形成され、出口には継手５をねじ込むた
めの雌ねじが形成されている。

センサー部Ａは既知構造のもので、流路３に設けた層流
素子６、該層流素子６を迂回する毛細管７、該毛細管７
に巻き付けたセンサーコイル8a,8bを備え、毛細管７を
流れる流体により、その質量流量に比例してセンサーコ
イル8a,8bが冷却され、センサーコイル8a,8bの温度変化
に伴う抵抗値の変化を電気信号として取り出すように構
成されている。

熱膨張式流量制御弁Ｂも既知構造のもので、流路３に形
成した弁口９の開度調節を行う弁体10と、これを駆動す
る熱膨張体11、熱膨張体11を加熱して膨張させるヒータ
12を備えている。

前記流路３には、出口側の継手５の内部に、第２図に示
すように、最大流量を前記熱膨張式流量制御弁Ｂにより
制御されるフルスケール流量より僅かに多い流量値に制
限するオリフイス13とフイルター14とが設けられてい
る。15はオリフイス形成用部材（音速ノズル）16をねじ
込むための雌ねじ、17はシール用Ｏリング、18は上流側
配管、19は下流側配管を示す。

上記の構成によれば、定常状態においては、センサー部
Ａによる測定結果に基づいて前記熱膨張式流量制御弁Ｂ
が自動的に開度調節され、オリフイス13によって設定さ
れる流量よりも少ない流量範囲で、目的とする一定流量
に維持される。

熱膨張式流量制御弁Ｂの応答遅れが生じたり、センサー
部Ａからの異常信号、停電、ヒータ12の断線、その他の
故障により弁体10が開方向に大きく移動したり、全開の
状態で閉じ方向への制御が不能になった場合には、オリ
フイス13によって設定された流量が流れ、それ以上の流
量が制限される。即ち、オリフイス13を通して流体が吸
引されると、オリフイス13による圧損が生じ、圧損が当
該オリフイス13に関して設定された水準以上に維持され
る限り、オリフイス13を通る流体の流量は当該オリフイ
ス13の規定通りとなり、圧損が増大しても下流側への流
出量は一定流量に維持されることになる。

またオリフイス13は継手５に内蔵されているので、流体
の種類や目的とするフルスケール流量に応じて、オリフ
イス13を継手５ごと容易に着脱交換することができる。

そして、前記実施例においては、オリフィス13を流体出
口側（下流側）の継手５内に設けているので、例えば何
らかの原因により流体出口側に急激な圧力変化が生じて
も、この圧力変化による質量流量自動制御装置への悪影
響を吸収緩和することができる。

なお、オリフィス13を流体入口側（上流側）の継手５内
に設けてもよいことは勿論である。

〔考案の効果〕

本考案は、上述した構成よりなり、熱膨張式流量制御弁
の応答遅れが生じたり、センサー部からの異常信号、停
電、熱膨張式流量制御弁のヒータの断線、その他の故障
によって、弁体が開方向に大きく移動したり、全開状態
において閉じ方向への制御が不能になっても、オリフイ
スによって制限された流量以上の過大流量が流れず、従
って、流体が無駄に消費されたり、質量流量自動制御装
置が組み込まれた半導体製造装置等に事故が発生した
り、製品に不良品が発生することを未然に防止すること
ができる効果がある。

しかも本考案の質量流量自動制御装置は、オリフイスに
よって最大流量を制限するため、例えばニードルバルブ
を用いて流量制限する場合のように設定流量に狂いが生
じる虞れがなく、またニードルバルブのような摺動部分
がないので、摺動に起因する粒子状浮遊物質の発生がな
く、半導体製造ガスのように極く微量なチリ、ホコリが
問題になる半導体製造装置における質量流量自動制御装
置として好適に使用できるのである。

そして、本考案においては、オリフィスを、質量流量自
動制御装置の本体に着脱自在に取り付けられる継手の内
部に設けているので、流体の種類や熱膨張式流量制御弁
のフルスケール流量に応じて、オリフィスを継手ごと容
易に交換することができると共に、この種の質量流量自
動制御装置をコンパクトなものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は熱式質量流量
自動制御装置の概略断面図、第２図は要部の断面図であ
る。 Ａ……センサー部、Ｂ……熱膨張式流量制御弁、５……
継手、13……オリフイス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】装置本体内の流路を流れる流体の質量流量
   を測定するセンサー部とその測定結果に基づいて開度を
   自動的に調節するように構成された熱膨張式流量制御弁
   とを備えた質量流量自動制御装置において、前記流路を
   流れる流体の最大流量を前記熱膨張式流量制御弁による
   フルスケール流量よりも僅かに多い流量値に制限するオ
   リフィスを、前記装置本体に着脱自在に取り付けられる
   継手の内部に設けたことを特徴とする質量流量自動制御
   装置。