JPH11265214A - 圧力式流量制御装置 - Google Patents

圧力式流量制御装置

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JPH11265214A
JPH11265214A JP8946198A JP8946198A JPH11265214A JP H11265214 A JPH11265214 A JP H11265214A JP 8946198 A JP8946198 A JP 8946198A JP 8946198 A JP8946198 A JP 8946198A JP H11265214 A JPH11265214 A JP H11265214A
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Tetsuo Shimizu
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政行 加茂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部品が少なく小型でデッドボリュームや
リークが生ずることがない優れた性能を有する圧力式流
量制御装置を提供すること。 【解決手段】 流体制御弁5の下流側に絞り機構25を
設け、この絞り機構25の上流側の圧力を下流側の圧力
の約2倍以上に保持した状態でガスの流量制御を行う圧
力式流量制御装置において、前記絞り機構25を、前記
流体制御弁5が設けられる本体ブロック1に接続される
継手ブロック3の内部に設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスなどの流体
の流量を制御する圧力式流量制御装置、特に、流体制御
弁の下流側に絞り機構を設け、この絞り機構の上流側の
圧力を下流側の圧力の約2倍以上に保持した状態でガス
の流量制御を行う圧力式流量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ノズルを通るガス流の特徴の一つに、ノ
ズルの上流側圧力P1 と下流側圧力P2 の圧力比P2
1 がガスの臨界圧力比(空気や窒素などの場合約0.
5)が0.5以下になると、ノズルを通るガスの流速が
音速となって、ノズル下流側の圧力変動が上流側に伝播
しなくなり、ノズル上流側の状態に相応した安定した質
量流量を得ることができるといった事象がある。
【0003】上述の事象を応用した装置として、例えば
特開平8−335117号公報や特開平8−33854
6号公報などに開示された圧力式流量制御装置がある。
この圧力式流量制御装置は、流体制御弁の下流側に絞り
機構を設け、この絞り機構の上流側の圧力を下流側の圧
力の約2倍以上に保持した状態で流体の流量制御を行う
もので、従来のマスフローコントローラなどの流体制御
装置に比べて、流量制御を高精度で行うことができると
いった利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されている圧力式流量制御装置においては、流
体制御弁が設けられる本体ブロック内に絞り機構を組み
込み、本体ブロックに継手を接続したものであり、継手
と絞り機構とが別体構成のものであった。このような構
成のものにおいては、構成部品が多くなり、装置全体の
構成が複雑となり、小型化が困難であった。そして、継
手と絞り機構とが一体構成でないために、デッドボリュ
ームが生ずるとともに、リークするおそれが多分にあ
り、リークが生ずると絞り部分以外の流路が生じて、こ
の種の流量制御装置の優れた特性が損なわれてしまうこ
とになる。また、絞り機能を本体ブロック内に組み込む
際、その流路を外部の遮断するためOリングなどのシー
ル部材を用いたり、溶接などの手法を用いなければなら
ない。
【0005】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、構成部品が少なく小型でデッド
ボリュームやリークが生ずることがない優れた性能を有
する圧力式流量制御装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、流体制御弁の下流側に絞り機構を設
け、この絞り機構の上流側の圧力を下流側の圧力の約2
倍以上に保持した状態でガスの流量制御を行う圧力式流
量制御装置において、前記絞り機構を、前記流体制御弁
が設けられる本体ブロックに接続される継手ブロックの
内部に設けている。
【0007】上記圧力式流量制御装置によれば、絞り機
構を継手ブロック内部に形成しているので、両者が一体
化され、部品点数が少なくなり、構成が簡単になる。ま
た、デッドボリュームや絞り機構におけるリークがなく
なるとともに、全体としてコンパクトな圧力式流量制御
装置を構成することができ、この種の流量制御装置の優
れた特性を損なうことがなくなる。
【0008】そして、継手ブロックの内部にこれを加熱
するためのヒータを設け、これによって、絞り機構を通
過する流体が断熱膨張し、流体そのものが凝縮するのを
防止するようにしてもよい。この構成は、高沸点のガス
を制御する場合、特に有用である。
【0009】また、継手ブロックを本体ブロックに対し
て着脱自在になる接続する構成にしてもよく、このよう
にすれば、ガスの種類に最適な継手ブロックを選択して
接続することができる。
【0010】絞り機構としては、ノズルであってもよ
く、またはオリフィス(細孔)であってもよいが、前者
の場合、ガスなどの流体を滑らかに通過させることがで
き、後者の場合、加工が簡単である。
【0011】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。図1〜図3は、この発明の一つの実施
の形態を示す。まず、図1は、この発明の圧力式流量制
御装置の一例を示し、この図において、1は例えば直方
体状の本体ブロックで、例えばステンレス鋼よりなる。
この本体ブロック1の一端側には、ガスなど流体の導入
用の継手ブロック2が溶接によって一体的に連設され、
他端側には、流体導出用の継手ブロック3がねじ止めに
よって連設されている。この継手ブロック3も例えばス
テンレス鋼よりなる。
【0012】前記本体ブロック1の内部には、上流側が
継手ブロック2に連なり、下流側が継手ブロック3に連
なるガス流路4が形成され、このガス流路4の途中にガ
ス流量を制御する流体制御弁5と圧力センサ6が設けら
れている。
【0013】前記流体制御弁5は、次のように構成され
ている。すなわち、本体ブロック1の上面側に延設され
た上流側のガス流路4aには、弁口7と、下流側のガス
流路4bに連なる流路8とを備えたオリフィスブロック
9が設けられるとともに、弁頭部10とプランジャ部1
1とからなり、弁口7の開度を調節する弁体12が弁頭
部10を弁口7に近接した状態で設けられている。そし
て、この弁体12は、本体ブロック1の上部に設けられ
た弁ブロック13の下部空間内に設けられた金属製のダ
イヤフラム14によって、通常時、オリフィスブロック
9の上面との間に若干の隙間が形成されるように、上下
動自在に保持されている。
【0014】15は弁体12を上下方向に押圧駆動する
圧電素子型アクチュエータで、弁ブロック13に螺着さ
れた筒状のケース16内に収容されている。この圧電素
子型アクチュエータ15に所定の電圧を加えることによ
り、伝達部材としてのルビーボール17を介して弁体1
2が押圧駆動され、これによって、弁口7の開度が調整
され、流体流路4を流れるガスの流量が制御される。
【0015】前記圧力センサ6は、例えば歪みセンサよ
りなり、流体制御弁5の下流側の流路4bに形成された
凹部18に臨むようにして設けられている。
【0016】ここまでの構成は、従来の圧力式流量制御
装置の構成と変わるところがない。この発明の圧力式流
量制御装置が従来のそれと異なる点は、前記下流側の継
手ブロック3内に絞り機構を設けたことである。以下、
継手ブロック3および絞り機構の構成について、図2お
よび図3をも参照しながら説明する。
【0017】前記継手ブロック3は、図2および図3に
も示すように、一端部側(上流側)に本体ブロック1の
下流側の端面に対応するフランジ部19が形成され、他
端側(下流側)の外周にねじ部20が形成されている。
そして、この継手ブロック3のほぼ中心を貫通するよう
に流路21が形成されている。この流路21は、上流側
の端面に形成されるザグリ部22を有する導入部23
と、これに連なる細径の流路24と、絞り機構としての
末広がり状態のノズル25とからなり、二段階にわたっ
てガスを絞り込める構成にしてある。なお、このノズル
25の最も細い部分25Aの内径は、例えば0.1〜
0.7mm程度である。
【0018】そして、前記継手ブロック3は、適宜のシ
ール部材26をザグリ部22に嵌め込んだ状態で、本体
ブロック1の下流側の端面にフランジ部19を当接し、
ねじ部材27によって固定される。なお、28は本体ブ
ロック1の下流側の端面側に形成されるねじ部、29は
フランジ部19に形成されるねじ挿通孔である。
【0019】また、継手ブロック3のフランジ部19の
側部には穴30が適宜形成してあり、この穴30に蓋を
兼ねた取り付け部材31に固定されたヒータ32を埋設
できるようにしてある。33は取り付けねじである。
【0020】上記構成の圧力式流量制御装置において
は、絞り機構25が継手ブロック3の内部に形成されて
いるので、両者3,25が一体化され,それだけ、部品
点数が少なくなり、構成が簡単になるとともに、装置全
体をコンパクトに構成できる。そして、デッドボリュー
ムや絞り機構25におけるリークがなくなることによ
り、性能がより優れた圧力式流量制御装置を得ることが
できる。
【0021】そして、上記実施の形態においては、内部
に絞り機構25を形成した継手ブロック3が流体制御弁
5や圧力センサ6を形成した本体ブロック1に対してね
じ止めされているので、着脱自在であり、ガスの種類に
最適な継手ブロックを選択して接続することができる。
【0022】また、継手ブロック3の内部にこれを加熱
するためのヒータ32を設けているので、特に、制御対
象であるガスが高沸点のガスであるような場合、これが
絞り機構25を通過する断熱膨張して、ガスそのものが
凝縮するのを効果的に防止することができる。
【0023】さらに、上記実施の形態においては、絞り
機構25をノズルで構成し、しかも、二段階にわたって
ガスを絞り込めるようにしてあるので、ガスを滑らかに
通過させることができるといった利点がある。
【0024】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができる。
以下、これについて、図4〜図8を参照しながら説明す
る。
【0025】図4は、継手ブロック3内の流路22に設
けられる絞り機構として、末広がりの流路33を備えた
ディフューザ34を用い、このディフューザ34の下流
側の流路35をやや大径に形成したものを示している。
【0026】図5は、絞り機構をオリフィス36とした
もので、その径は例えば0.1〜0.7mm程度であ
る。このように絞り機構をオリフィス36としたもの
は、その構造が簡単で加工が容易である。
【0027】上述の各実施の形態は、継手ブロック3が
本体ブロック1に対してねじ止めされ、着脱自在な構成
であったが、図6に示すように、本体ブロック1に継手
ブロック3を溶接によって固着するようにしてもよい。
同図(A),(B)は、それぞれ、絞り機構がノズル2
5、オリフィス36の例を示している。また、37,3
8はそれぞれ、本体ブロック1、継手ブロック3から突
設された連結部材で、これらを突き合わせて、符号39
で示すように、溶接するのである。このように溶接した
ものでは、シール部材などを設ける必要がなく、リーク
を生ずるおそれもない。
【0028】図7は、絞り機構を継手ブロック3とは別
体で形成し、これを継手ブロック3内に溶接などの手法
で固定するようにしたもので、同図(A)における符号
40は絞り機構としてのノズルを、また、同図(B)に
おける符号41は絞り機構としてのオリフィスをそれぞ
れ示している。このように構成した場合、絞り機構を精
度よく形成できるとともに、継手ブロック3全体におけ
る加工などが簡単になる。
【0029】図8は、圧力センサ6の他の実施態様を示
すもので、本体ブロック1内の下流側の流路4bのう
ち、その一部を楕円形状の断面として、その楕円形の長
軸方向の表面にチップ状の圧力センサ6Aを貼り付けて
なるものである。
【0030】
【発明の効果】この発明の圧力式流量制御装置は、絞り
機構を、流体制御弁が設けられる本体ブロックに接続さ
れる継手ブロックの内部に設け、継手ブロックと絞り機
構とを一体化しているので、部品点数が少なくなり、構
成が簡単になるとともに、装置全体をコンパクトに構成
できる。そして、デッドボリュームや絞り機構における
リークがなくなる。したがって、性能がより優れた圧力
式流量制御装置をコンパクトな形態で得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の圧力式流量制御装置の一例を示す縦
断面図である。
【図2】前記圧力式流量制御装置に用いられる継手ブロ
ックの一例を拡大断面図とともに示す図である。
【図3】前記継手ブロックの本体ブロックに対する取り
付け構造を示す分解斜視図である。
【図4】継手ブロックの他の実施の形態を拡大断面図と
ともに示す図である。
【図5】継手ブロックのさらに他の実施の形態を拡大断
面図とともに示す図である。
【図6】継手ブロックの本体ブロックに対する取り付け
構造の他の実施の形態を示す断面図である。
【図7】継手ブロックの他の製作方法を示す断面図であ
る。
【図8】前記圧力式流量制御装置に用いられる圧力セン
サの取り付け構造の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…本体ブロック、3…継手ブロック、5…流体制御
弁、25…ノズル、32…ヒータ、36…オリフィス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安河内 悟 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内 (72)発明者 上坂 博二 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内 (72)発明者 清水 哲夫 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内 (72)発明者 山口 正男 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内 (72)発明者 加茂 政行 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体制御弁の下流側に絞り機構を設け、
    この絞り機構の上流側の圧力を下流側の圧力の約2倍以
    上に保持した状態でガスの流量制御を行う圧力式流量制
    御装置において、前記絞り機構を、前記流体制御弁が設
    けられる本体ブロックに接続される継手ブロックの内部
    に設けたことを特徴とする圧力式流量制御装置。
  2. 【請求項2】 継手ブロックの内部にこれを加熱するた
    めのヒータを設けてなる請求項1に記載の圧力式流量制
    御装置。
  3. 【請求項3】 継手ブロックが本体ブロックに対して着
    脱自在である請求項1または2に記載の圧力式流量制御
    装置。
  4. 【請求項4】 絞り機構がノズルまたはオリフィスから
    なる請求項1〜3のいずれかに記載の圧力式流量制御装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004066048A1 (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Fujikin Incorporated クラスター化する流体の流量制御方法及びこれに用いるクラスター化する流体用の流量制御装置

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WO2004066048A1 (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Fujikin Incorporated クラスター化する流体の流量制御方法及びこれに用いるクラスター化する流体用の流量制御装置

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