JPH0820025B2 - ガス状物質の質量流量調節弁 - Google Patents

ガス状物質の質量流量調節弁

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JPH0820025B2
JPH0820025B2 JP62195444A JP19544487A JPH0820025B2 JP H0820025 B2 JPH0820025 B2 JP H0820025B2 JP 62195444 A JP62195444 A JP 62195444A JP 19544487 A JP19544487 A JP 19544487A JP H0820025 B2 JPH0820025 B2 JP H0820025B2
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JP
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valve
expansion element
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gas
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JP62195444A
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マントワイラー ペーター
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プラズマインベント アクチエンゲゼルシヤフト
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/025Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic actuated by thermo-electric means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、その弁体が一つの膨張エレメントの熱膨張
作用によつて調節されるようになつている、ガス状物質
の質量流量調節用、中でも特にプラスマ・スプレー装置
用の調節弁に関するものである。
発明の背景と在来技術の問題点 上述の種類の流量調節弁はすでによく知られている
(Tylan COrporation,Carson/USA社発行のパンフレツト
“Mass Flow Controllers"参照)。この公知の設計にお
いては、弁体の機能を果たす一つの球が、膨張エレメン
トの機能を果たす一つの薄肉の管に固着されている。こ
の管の内部には、ある種の熱伝導媒体と一つの電気抵抗
発熱エレメントが納められている。この発熱エレメント
に電圧を印加することによつて流れる電流が、上記の薄
肉の管を加熱し、膨張させる結果となる。その際、この
弁体の移動する全行程は僅か千分の数ミリメートルに過
ぎないのである。そのため、所望の調節精度を確保する
ためには、例えばサフアイア製の、極めて高い精度で加
工された弁座を要することとなる。この場合、長さが延
びるのは管が加熱されることによつてのみ引き起される
ので、この設計の場合には、調節作用が、“全開”の初
期静定状態から、比較的僅かな流路断面積までの間でし
か行われないこととなるが、これは往々にして都合の悪
いことである。
本発明の目的 本発明の目的は、弁体の全行程が在来の公知の調節弁
に比べて格段に大きく、そのために高い調節精度が達成
されるような、すなわち、例えば流量の現在値と設定値
との偏差が最大値のたかだか0.2%に過ぎないような、
熱膨張の原理によつて作動する、一つの流量調節弁を提
供することにある。更に、その上、この新しい設計で
は、初期“静定状態”で、弁が閉じるようにしておくべ
きである。
目的達成のための手段と問題点の解決方法 上記目的を達成するために、本発明による流量調節弁
は、弁ハウジングであって、該弁ハウジングを貫くガス
流用のガス路および該ガス路を貫いて直角に延在する孔
を備えた弁ハウジングと、ガス路内で該ガス路を取り巻
いて配置した弁座と、弁座に着座する弁体と、ガス路を
横切って孔内を延びる膨張エレメントであって、両端を
把持され、弁体を弁座へ密封状に押し付けるように予め
応力を掛けてガス路内でたわまされるとともに、熱膨張
可能であって弁体を弁座から制御された行程範囲にわた
って動かす膨張エレメントとを有するものである。
膨張エレメントが、その両端のクランプ箇所を直接結
んだ直線から、折れ曲がつた形で変位することによつ
て、張り渡された膨張エレメントの延びに対する弁体の
行程への“変換率”は、約100:1となるのである。例え
ば、室温の下では、膨張エレメントが上記の両端を直接
結んだ直線に対してなす角度は約3゜程度である。
膨張エレメントに熱膨張が生じたときの弁体の変位
は、ガスの流れによつて生ずるのに対して、それを引き
戻す作用は、予め掛けられている応力によつて行われる
のである。またその際、前記の横孔の領域で弁体を取り
囲む一つのスリーヴを設けておくと、ガスの流れを都合
よく導くことができる。更にまた、膨張エレメントの配
置方法と折り曲げの仕方は、前記の屈折箇所が、両端の
クランプ箇所を直接結ぶ直線からガスの流れの方向に変
位するようにしておくか、あるいはまた同時に弁体が流
れの方向に逆らつて弁座に着座するようにしておく方
が、都合がよいのである。
在来の公知の設計と同様、膨張エレメントは一本の薄
肉の細い管にしておくのが便利である。その加熱の方法
としては、この管に直接電流を流すのが最も簡単であ
る。このためには、膨張エレメントを弁ハウジングに対
して電気的に絶縁しておき、これを外部電源に接続する
ようにしておけばよい。しかし、もう一つ別の方法とし
て、膨張エレメントの加熱を、その内部を流れる、温度
を一定に調節されたガスによつて行う、ようにすること
もできるのである。
図面による本発明の特徴と利点の説明 以下、図面を参照しながら、一つの実施例について、
本発明の特徴と利点を更に詳しく説明しよう。
まず、例えば軽金属のブロツクからなる弁ハウジング
1(第1図参照)に、一つの第一の孔2、ならびにこれ
を直角に横切つて通る一つの第二の横孔3がそれぞれ設
けられている。この孔2にはねじ4によつて接続継手5
が取り付けられており、これを介してこの調節弁が、そ
の質量流量を調節されるべき、それ以上は図示されてい
ないガスの流路につなぎ込まれている。ガスの流れの方
向は、この図では下から上に向かうものとしており、矢
印で示してある。
O−リング6を介して蓋7によつて、外部に対して気
密に密閉されている前記の横孔3の内部に、一つの膨張
エレメント8が張り渡されている。ここに挙げられてい
る例では、この膨張エレメントは一本の細い金属製の管
でできており、その外径ないし内径は、例えば、それぞ
れ1ないし0.6mmといつたものである。ガス圧力最高3ba
rに対して膨張エレメント8に予め掛けられる引つ張り
力は、例えばほぼ50Nとなる。
膨張エレメント8はその両端部が、金属製の蓋7の盲
孔9の中に差し込まれた上、止めねじ10によつて固着さ
れている。第1図では、図の右側の止めねじ10はその他
の構成部品に対して正しい向きに描かれているのに対し
て、左側の断面図の方は90゜回転した位置で描かれてい
る。
蓋7にはそれぞれの外側に、図示されていない電源と
接続するための、一つのねじ孔11が設けられている。こ
の電源は、膨張エレメント8の温度を一定に保つための
加熱源として役立つものである。
蓋7はボルト12によつて弁ハウジング1に取り付けら
れているが、その際この蓋7の弁ハウジング1に対する
電気的な絶縁は、一つにはO−リング6によつて、二つ
目は、例えばガラス繊維強化ポリスルフオンでできてい
る、一つの絶縁ブツシング13によつて保証されている。
また必要とあれば、蓋7は更にその上、図の左側の方に
点線で示されているように、一つのプラステイツクのカ
バーで覆つておくこともできる。
第1図から判かるように、膨張エレメント8はその両
端を直接結ぶ直線の平面からガスの流れの方向にずれて
たわめられているので、そこに一つの屈折箇所ができる
のである。膨張エレメント8がガスの流れてくる方に向
つて175゜の角度をなしている、この屈折箇所は、膨張
エレメント8の上に数珠玉のようにはめられていて、一
つの止めねじ15によつて固着されている、一つの弁体14
によつて橋渡しされている。
この弁体14は、例えばゴム製のO−リングでできてい
る、一つの弁座17と連携して、ガス配管16を通つて流れ
る質量流量を調節するのである。このO−リングの弁座
17は、弁ハウジング1の、ガス流の“入口側”の端部に
ねじ込まれている一つのブツシング18の中に、はめ込ま
れて保持されている。
このブツシング18の、横孔3の中に突き出している部
分、および弁座17、それに弁体14は、少し間隔をおいて
一つのスリーブ19によつて取り囲まれているが、このス
リーブ19は孔2の“ガス出口側”の部分に取り付けられ
ていて、もう一つの止めねじ21(第2図参照)によつて
固着されている。ガスの流れを孔2の長手方向に誘導す
るとともに、それが横孔3の方に拡散するのをできるだ
け防止する役目をもつている、このスリーヴ19には、膨
張エレメント8がこれを貫通し、かつ流れの方向に前後
に動き得るように、スリツト20が設けられている。
更に、第3次元の方向、すなわち、孔2および横孔3
に対して直角の方向には、膨張エレメントの両端のクラ
ンプ箇所と同じ高さで、かつブツシング18のある部分
に、組立て用孔22(第2図参照)が設けられているが、
これらの孔は外部に対して、O−リング24で気密を保ち
ながら、ねじ付プラグ23で封鎖されている。
この新しい調節弁は室温で閉じた状態にあるが、その
際、弁を閉止する力は、前記の寸法のもので、かつ予め
前記の程度の応力が掛けられている場合、約4Nとなつて
いる。この調節弁は膨張エレメント8の熱膨張によつて
開くのであるが、その際、この膨張エレメント8の比較
的僅かな長さの変化が、弁体14では約100倍の行程を生
み出すのである。
膨張エレメント8の熱膨張は、電流が流れるときの発
熱によつて引き起こされるのであるが、その際、加熱用
の電流は、ガス流量の設定値と、市販のガス流量計によ
つて測定される現在値とを、電圧の形で互いに対比する
ようになつている、一台の調節器の出力信号によつて、
直接加減されるようになつている。
しかしながら、この新しい調節弁の場合にはまた、こ
れを自動制御で作動させる代わりに“手動調節”しなが
ら作動させることもできるのであつて、すなわち、現在
値を測定して調節器に伝送することなく、ガス流量の設
定値に対応して決まるある一定の電流を、膨張エレメン
ト8に流すようにすることもできるのである。この作動
方式の場合にはかくして、ある定められたガス流量に対
して決まる一定の加熱量と、そのとき流れているガス流
による膨張エレメント8の冷却量との間に、一つの平衡
状態が成り立つこととなるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による新しい調節弁の長手方向断面図
で、第2図の線I−Iに沿つた断面図であり、 第2図は、第1図の線II−IIに沿つた断面図である。 1……弁ハウジング、2……孔、3……横孔、4……ね
じ、5……接続継手、6……O−リング、7……蓋、8
……膨張エレメント、9……盲孔、10……止めねじ、11
……ねじ孔、12……ボルト、13……絶縁ブツシング、14
……弁体、15……止めねじ、16……ガス配管、17……O
−リング、18……ブツシング、19……スリーヴ、20……
スリツト、21……止めねじ、22……組立て用孔、23……
ねじ付プラグ、24……O−リング。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流量調節弁にして、 弁ハウジング(1)であって、該弁ハウジングを貫くガ
    ス流用のガス路(16,2)および該ガス路を貫いて直角に
    延在する孔(3)を備えた弁ハウジングと、 前記ガス路内で該ガス路を取り巻いて配置した弁座(1
    7)と、 前記弁座に着座する弁体(14)と、 前記ガス路を横切って前記孔内を延びる膨張エレメント
    (8)であって、両端を把持され、前記弁体を前記弁座
    へ密封状に押し付けるように予め応力を掛けて前記ガス
    路内でたわまされるとともに、熱膨張可能であって前記
    弁体を前記弁座から制御された行程範囲にわたって動か
    す膨張エレメントとを有する流量調節弁。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項による調節弁であっ
    て、前記膨張エレメント(8)が、該膨張エレメントの
    両端を結ぶ線からガスの流れの方向へたわまされている
    流量調節弁。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項あるいは第2項によ
    る調節弁であって、前記膨張エレメント(8)が前記弁
    ハウジング(1)に対して電気的に絶縁され、外部電源
    に接続されている流量調節弁。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項から第3項までのい
    ずれか一項による調節弁であって、前記膨張エレメント
    (8)は、前記弁体(14)をガスの流れの方向に逆らっ
    て前記弁座(17)に着座させ得るように形成されている
    流量調節弁。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項から第4項までのい
    ずれか一項による調節弁であって、前記弁体(14)が前
    記孔(3)の領域で、一つのスリーブ(19)によって取
    り囲まれている流量調節弁。
JP62195444A 1986-08-07 1987-08-06 ガス状物質の質量流量調節弁 Expired - Lifetime JPH0820025B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3168/86-1 1986-08-07
CH3168/86A CH670489A5 (ja) 1986-08-07 1986-08-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6343084A JPS6343084A (ja) 1988-02-24
JPH0820025B2 true JPH0820025B2 (ja) 1996-03-04

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ID=4250089

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JP62195444A Expired - Lifetime JPH0820025B2 (ja) 1986-08-07 1987-08-06 ガス状物質の質量流量調節弁

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US (1) US4809947A (ja)
EP (1) EP0255883B1 (ja)
JP (1) JPH0820025B2 (ja)
AT (1) ATE67018T1 (ja)
CH (1) CH670489A5 (ja)
DE (1) DE3772664D1 (ja)
ES (1) ES2026493T3 (ja)

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