JPH10268942A - 音速ノズルを用いた流量制御弁 - Google Patents
音速ノズルを用いた流量制御弁Info
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- JPH10268942A JPH10268942A JP9091330A JP9133097A JPH10268942A JP H10268942 A JPH10268942 A JP H10268942A JP 9091330 A JP9091330 A JP 9091330A JP 9133097 A JP9133097 A JP 9133097A JP H10268942 A JPH10268942 A JP H10268942A
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 供給気体の急激な圧力・流量の変化に対する
応答性に優れた流量制御弁を提供すること。 【解決手段】 流量制御弁10は、流体通路22が設け
られたベース14と、ベース14に固定された電磁弁1
2とを有する。流体通路22は、音速ノズル40によっ
て、上流側通路24と下流側通路26とに分けられてい
る。上流側通路24には圧力センサー36が設けられて
おり、ここで検知された圧力が電気信号に変換され、制
御回路16を介して、応答性よく電磁弁12の作動にフ
ィードバックされる。
応答性に優れた流量制御弁を提供すること。 【解決手段】 流量制御弁10は、流体通路22が設け
られたベース14と、ベース14に固定された電磁弁1
2とを有する。流体通路22は、音速ノズル40によっ
て、上流側通路24と下流側通路26とに分けられてい
る。上流側通路24には圧力センサー36が設けられて
おり、ここで検知された圧力が電気信号に変換され、制
御回路16を介して、応答性よく電磁弁12の作動にフ
ィードバックされる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス等で使用される、気体の流量制御弁の技術分野に属す
る。
ス等で使用される、気体の流量制御弁の技術分野に属す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の流量制御弁は、サーマルセンサー
を用いたものが多い。このような流量制御弁としては、
例えば、特開昭61−157912号公報に示されるよ
うに、流量の検知方式としてセンサーチューブの温度変
化を見ており、それをブリッジ回路で電気信号に変えて
フィードバックすることにより、流量を制御する構成に
なっている。
を用いたものが多い。このような流量制御弁としては、
例えば、特開昭61−157912号公報に示されるよ
うに、流量の検知方式としてセンサーチューブの温度変
化を見ており、それをブリッジ回路で電気信号に変えて
フィードバックすることにより、流量を制御する構成に
なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
流量制御弁では、温度変化を検知しているので、当然の
ことながら、流量制御の応答性が悪い。そのため、供給
気体の急激な圧力・流量変化が起きると、それに対応し
きれずに、過大な気体が流入、流出することがあるとい
う問題を有する。また、流量制御機能しかないため、回
路の安全対策として、別に圧力モニターを設ける必要が
ある、という問題もある。
流量制御弁では、温度変化を検知しているので、当然の
ことながら、流量制御の応答性が悪い。そのため、供給
気体の急激な圧力・流量変化が起きると、それに対応し
きれずに、過大な気体が流入、流出することがあるとい
う問題を有する。また、流量制御機能しかないため、回
路の安全対策として、別に圧力モニターを設ける必要が
ある、という問題もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体通路が設
けられたベースと前記ベースに固定された弁部材とを有
する流量制御弁において、前記弁部材の出口側に音速ノ
ズルを設け、該音速ノズルの上流側の気体圧力を圧力セ
ンサーによって検知し、前記弁部材にフィードバックさ
せることを特徴とする流量制御弁によって、前記の課題
を解決した。
けられたベースと前記ベースに固定された弁部材とを有
する流量制御弁において、前記弁部材の出口側に音速ノ
ズルを設け、該音速ノズルの上流側の気体圧力を圧力セ
ンサーによって検知し、前記弁部材にフィードバックさ
せることを特徴とする流量制御弁によって、前記の課題
を解決した。
【0005】本発明で使用する音速ノズルについては、
既に多くの特許出願がなされており、その基本的構成、
作用・効果については周知のことであるので、この明細
書で詳細に説明することは省略するが、一般に、ノズル
を通過する気体の速度が音速となる条件は、次の式で示
される。 Pd/Pu<0.5 ここに、 Pdは下流側圧力(絶対圧)、Puは上流側
圧力(絶対圧)である。 この条件下で、ノズルを通過
する気体の流量は次の式で示される。 Qm=Cd・S・a・ρ ここに、Qmは質量流量(g/s)、Cdは流出係数、
Sはノズルの断面積(m2)、aは音速(m/s)、ρ
は気体の密度(g/m3)である。
既に多くの特許出願がなされており、その基本的構成、
作用・効果については周知のことであるので、この明細
書で詳細に説明することは省略するが、一般に、ノズル
を通過する気体の速度が音速となる条件は、次の式で示
される。 Pd/Pu<0.5 ここに、 Pdは下流側圧力(絶対圧)、Puは上流側
圧力(絶対圧)である。 この条件下で、ノズルを通過
する気体の流量は次の式で示される。 Qm=Cd・S・a・ρ ここに、Qmは質量流量(g/s)、Cdは流出係数、
Sはノズルの断面積(m2)、aは音速(m/s)、ρ
は気体の密度(g/m3)である。
【0006】ここで、Cd、S、aが一定であれば、Q
mはρに比例することになり、温度が一定値であれば、
ρはPμに比例するので、結局、流量Qmは上流側圧力
Pμに比例するということになる。すなわち、流量は、
上流側圧力だけで決定されるということになる。従っ
て、気体の流量制御に音速ノズルを使用すれば、音速ノ
ズルより手前側の気体の圧力である上流側圧力をコント
ロールすることによって、気体の流量を制御することが
可能となる。図4は、音速ノズルの圧力−流量特性の一
例を示し、この図から、気体の圧力と流量は比例の関係
にあることが知られる。
mはρに比例することになり、温度が一定値であれば、
ρはPμに比例するので、結局、流量Qmは上流側圧力
Pμに比例するということになる。すなわち、流量は、
上流側圧力だけで決定されるということになる。従っ
て、気体の流量制御に音速ノズルを使用すれば、音速ノ
ズルより手前側の気体の圧力である上流側圧力をコント
ロールすることによって、気体の流量を制御することが
可能となる。図4は、音速ノズルの圧力−流量特性の一
例を示し、この図から、気体の圧力と流量は比例の関係
にあることが知られる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の流量制御弁10
の一部を断面で示した正面図である。この流量制御弁1
0は、両端に上流側継手30と下流側継手32を具え、
内部に流体通路22を設けたベース14を有する。ベー
ス14には弁部材である電磁弁12が固定され、この電
磁弁12によって気体の流量が制御される。この電磁弁
12は、弁頭11と弁座13によって構成される周知の
電磁弁である。
の一部を断面で示した正面図である。この流量制御弁1
0は、両端に上流側継手30と下流側継手32を具え、
内部に流体通路22を設けたベース14を有する。ベー
ス14には弁部材である電磁弁12が固定され、この電
磁弁12によって気体の流量が制御される。この電磁弁
12は、弁頭11と弁座13によって構成される周知の
電磁弁である。
【0008】流体通路22の途中には音速ノズル40が
設けられ、流体通路22は、音速ノズル40より前側が
上流側通路24、音速ノズル40より後側が下流側通路
26となっている。上流側通路24には、センサーリテ
ーナ38を介して、音速ノズル40の上流側圧力を測定
する圧力センサー36が設けられている。この圧力セン
サー36は、通常、0.01秒以下の応答時間で気体の
圧力を検出することができる。圧力センサー36と電磁
弁12は制御回路16に接続されている。なお、このよ
うな圧力センサーは当業者には周知であるから、説明は
省略する。
設けられ、流体通路22は、音速ノズル40より前側が
上流側通路24、音速ノズル40より後側が下流側通路
26となっている。上流側通路24には、センサーリテ
ーナ38を介して、音速ノズル40の上流側圧力を測定
する圧力センサー36が設けられている。この圧力セン
サー36は、通常、0.01秒以下の応答時間で気体の
圧力を検出することができる。圧力センサー36と電磁
弁12は制御回路16に接続されている。なお、このよ
うな圧力センサーは当業者には周知であるから、説明は
省略する。
【0009】流量制御弁10の各接続部分、及び摺動部
分にはゴム製のOリング15がはめ込まれ、気体の漏出
を防止している。
分にはゴム製のOリング15がはめ込まれ、気体の漏出
を防止している。
【0010】電磁弁12によって流量制御された気体は
上流側通路24を通過し、さらに、音速ノズル40を通
過するが、上流側通路24内の気体の圧力は、常時、圧
力センサー36によって検知されている。このようにし
て検知された上流側通路24内の気体の圧力は、電気信
号の形で制御回路16に送られ、電磁弁12の作動にフ
ィードバックされる。
上流側通路24を通過し、さらに、音速ノズル40を通
過するが、上流側通路24内の気体の圧力は、常時、圧
力センサー36によって検知されている。このようにし
て検知された上流側通路24内の気体の圧力は、電気信
号の形で制御回路16に送られ、電磁弁12の作動にフ
ィードバックされる。
【0011】前述のように、圧力センサー36の応答時
間は0.01秒以下であるので、圧力センサー36で検
知された信号は、制御回路16を介して、迅速に電磁弁
12にフィードバックされ、電磁弁12の応答性が向上
する。
間は0.01秒以下であるので、圧力センサー36で検
知された信号は、制御回路16を介して、迅速に電磁弁
12にフィードバックされ、電磁弁12の応答性が向上
する。
【0012】次に、図2は、本発明の第2実施形態の要
部断面図である。この流量制御弁20は、図1の流量制
御弁10と同様に、流体通路222を設けたベース21
4に電磁弁(図示せず)を固定した構成となっている。
ベース214に設けられた流体通路222には上流側通
路224のみが形成され、音速ノズル240及び下流側
通路226はアダプタ250内に組み込まれており、ア
ダプタ250をベース214の外側に設置するようにな
っている。その他の構成は図1の場合と同様であるか
ら、説明は省略する。
部断面図である。この流量制御弁20は、図1の流量制
御弁10と同様に、流体通路222を設けたベース21
4に電磁弁(図示せず)を固定した構成となっている。
ベース214に設けられた流体通路222には上流側通
路224のみが形成され、音速ノズル240及び下流側
通路226はアダプタ250内に組み込まれており、ア
ダプタ250をベース214の外側に設置するようにな
っている。その他の構成は図1の場合と同様であるか
ら、説明は省略する。
【0013】次に、図3は、本発明の第3実施形態の一
部を断面で示した正面図である。この流量制御弁30
は、図1の流量制御弁10で用いた弁部材たる電磁弁1
2の替りにピエゾアクチュエータ312を使用し、音速
ノズル340をフランジ部342に内蔵させたものであ
る。この流量制御弁30に使用したピエゾアクチュエー
タ312は、ダイアフラム(図示せず)及び、スプリン
グ319を介して弁頭317、及び弁座318にピエゾ
スタック(図示せず)による変位を伝達している。この
実施形態では、電磁弁の替りにピエゾアクチュエータ3
12を使用したので、より微少な気体の流量制御が可能
となる。その他の構成は、図1の流量制御弁10と同様
であるから、説明は省略する。
部を断面で示した正面図である。この流量制御弁30
は、図1の流量制御弁10で用いた弁部材たる電磁弁1
2の替りにピエゾアクチュエータ312を使用し、音速
ノズル340をフランジ部342に内蔵させたものであ
る。この流量制御弁30に使用したピエゾアクチュエー
タ312は、ダイアフラム(図示せず)及び、スプリン
グ319を介して弁頭317、及び弁座318にピエゾ
スタック(図示せず)による変位を伝達している。この
実施形態では、電磁弁の替りにピエゾアクチュエータ3
12を使用したので、より微少な気体の流量制御が可能
となる。その他の構成は、図1の流量制御弁10と同様
であるから、説明は省略する。
【0014】この流量制御弁30の各接続部分、及び摺
動部分は、メタルシール315によってシールされ、気
体の漏出を防止している。
動部分は、メタルシール315によってシールされ、気
体の漏出を防止している。
【0015】半導体製造プロセスにおけるプロセスガス
の流量制御では、流量制御弁の下流側圧力は減圧(真
空)であることが多く、機器の設置環境からガスは一
定温度で供給されるので、本発明の流量制御弁の好適な
利用分野である。
の流量制御では、流量制御弁の下流側圧力は減圧(真
空)であることが多く、機器の設置環境からガスは一
定温度で供給されるので、本発明の流量制御弁の好適な
利用分野である。
【0016】
【発明の効果】本発明では、音速ノズルの上流側通路に
おける気体の圧力をセンサーによって検知してフィード
バックしているので、流量制御の応答性がよい。従っ
て、供給気体の急激な流量・圧力の変化があっても、安
定した流量制御を行なうことができる。さらに、気体の
圧力を検知することによって制御弁を作動させているた
め、回路の安全装置としての機能を兼ねることができる
という付随的効果がある。
おける気体の圧力をセンサーによって検知してフィード
バックしているので、流量制御の応答性がよい。従っ
て、供給気体の急激な流量・圧力の変化があっても、安
定した流量制御を行なうことができる。さらに、気体の
圧力を検知することによって制御弁を作動させているた
め、回路の安全装置としての機能を兼ねることができる
という付随的効果がある。
【図1】 本発明の第1実施形態の流量制御弁の一部を
断面で示した正面図。
断面で示した正面図。
【図2】 本発明の第2実施形態の流量制御弁の要部断
面図。
面図。
【図3】 本発明の第3実施形態の流量制御弁の一部を
断面で示した正面図。
断面で示した正面図。
【図4】 音速ノズルの流量と圧力の関係を示す図。
10,20,30:流量制御弁 12:電磁弁 16,316:制御回路 14,214,314:ベース 22,222,322:流体通路 24,224,324:上流側通路 26,226,326:下流側通路 36,336:圧力センサー 40,240,340:音速ノズル
Claims (3)
- 【請求項1】 流体通路が設けられたベースと前記ベー
スに固定された弁部材とを有する流量制御弁において、
前記弁部材の出口側に音速ノズルを設け、該音速ノズル
の上流側の気体圧力を圧力センサーによって検知し、前
記弁部材にフィードバックさせることを特徴とする、流
量制御弁。 - 【請求項2】 前記弁部材が電磁弁である、請求項1の
流量制御弁。 - 【請求項3】 前記弁部材がピエゾアクチュエータであ
る、請求項1の流量制御弁。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9091330A JPH10268942A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 音速ノズルを用いた流量制御弁 |
EP97309587A EP0867796B1 (en) | 1997-03-27 | 1997-11-27 | Flow control valve utilizing sonic nozzle |
DE69712462T DE69712462T2 (de) | 1997-03-27 | 1997-11-27 | Durchflussregler unter Verwendung einer Schalldüse |
US08/980,246 US5988210A (en) | 1997-03-27 | 1997-11-28 | Flow control valve utilizing sonic nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9091330A JPH10268942A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 音速ノズルを用いた流量制御弁 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10268942A true JPH10268942A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14023447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9091330A Pending JPH10268942A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 音速ノズルを用いた流量制御弁 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5988210A (ja) |
EP (1) | EP0867796B1 (ja) |
JP (1) | JPH10268942A (ja) |
DE (1) | DE69712462T2 (ja) |
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JP2003186543A (ja) * | 2001-11-23 | 2003-07-04 | Siemens Ag | 操作弁の位置調節方法 |
JP2004185169A (ja) * | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Fujikin Inc | レイノズル数を用いた圧力式流量制御方法及びCd−Re関係測定方法 |
KR100657897B1 (ko) | 2004-08-21 | 2006-12-14 | 삼성전자주식회사 | 전압 제어층을 포함하는 메모리 소자 |
US8112182B2 (en) | 2004-02-03 | 2012-02-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Mass flow rate-controlling apparatus |
CN114184333A (zh) * | 2020-09-14 | 2022-03-15 | 株式会社科思莫计器 | 气体泄漏检测装置、检测的设定方法、检测方法、以及程序 |
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US6155233A (en) * | 1999-09-07 | 2000-12-05 | Fasco Controls Corp. | Combination pressure sensor and regulator for direct injection diesel engine fuel system |
DE60012034T2 (de) | 1999-10-05 | 2005-07-14 | Access Business Group International Llc, Ada | Hydroelektrische stromversorgungsanlage für eine wasseraufbereitungsanlage |
IT1316202B1 (it) * | 2000-09-08 | 2003-04-03 | Brahma S P A | Elettrovalvola per erogazione a portata variabile di un fluido. |
JP2005079141A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Asm Japan Kk | プラズマcvd装置 |
CA2564016C (en) * | 2004-05-12 | 2010-01-26 | Vestergaard Company A/S | Spray-regulating system incorporated in aircraft anti-icers |
US9454158B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-09-27 | Bhushan Somani | Real time diagnostics for flow controller systems and methods |
US9766105B2 (en) | 2014-07-02 | 2017-09-19 | Cnh Industrial America Llc | Device and method for detecting blockages in an agricultural sprayer |
TWI550221B (zh) * | 2014-11-17 | 2016-09-21 | 力晶科技股份有限公司 | 控制閥模組與測漏監控系統 |
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