KR20150095824A

KR20150095824A - 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트 및 이것을 사용한 유량 제어 장치

Info

Publication number: KR20150095824A
Application number: KR1020157018586A
Authority: KR
Inventors: 카오루 히라타; 아츠시 히다카; 마사아키 나가세; 료우스케 도히; 노부카즈 이케다; 코우지 니시노; 카츠유키 스기타; 타카시 히로세
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2015-08-21
Also published as: TW201512799A; TWI534575B; CN105102872A; CN105102872B; US20160070271A1; JP6306286B2; WO2014174782A1; JP2014215782A; US9746856B2

Abstract

본 발명은 제어 유량 제어용 오리피스 플레이트에 있어서 제어 유량의 증대에 대응하기 위해 오리피스의 공경을 크게 하면 임계 팽창 조건이 성립하는 오리피스 상·하류의 압력비(P₂/P₁)가 변동되어 유량 제어 범위가 좁아지는 것을 방지한다. 본 발명은 유량 제어용 오리피스 플레이트(7a)에 있어서 소정 유량의 유체의 유통에 필요한 하나의 오리피스의 개구 면적을 분할하고, 상기 개구 면적과 동일한 총 개구 면적을 갖는 복수개의 오리피스(12)를 형성한 구성으로 한다

Description

유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트 및 이것을 사용한 유량 제어 장치{MULTI-HOLE FLOW CONTROL ORIFICE PLATE AND FLOW CONTROL DEVICE USING SAME}

본 발명은 유량 제어용 오리피스 플레이트 및 이것을 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치의 개량에 관한 것이며, 특히 반도체 제조 장치용 가스 공급 장치 등에서 사용하는 압력 제어식 유량 제어 장치에 있어서 오리피스를 유통하는 유체의 임계 팽창 조건이 성립하는 오리피스 상류측 압력(P₁), 오리피스 하류측 압력(P₂)의 압력비(P₂/P₁)의 범위를 넓게 또한 안정되게 유지할 수 있게 함으로써 넓은 유량 범위에 걸쳐 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있도록 한 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트와 이것을 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치에 관한 것이다.

오리피스 상류측 압력(P₁), 오리피스 하류측 압력(P₂)의 압력비(P₂/P₁)가 기체의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비 이하가 되면 오리피스를 유통하는 기체의 유속이 음속이 되어 오리피스 하류측의 압력(P₂)의 변동이 상류측에 전파되지 않고, 그 결과 오리피스 플레이트를 유통하는 기체 유량은 오리피스의 공경이 일정하면 기체의 종류에 관계없이 오리피스 상류측의 기체 압력(P₁)에 정비례하여 변화하게 된다.

한편, 오리피스가 갖는 상술한 바와 같은 특성을 이용하고, 오리피스를 사용한 유체의 유량 제어 장치가 다수 개발되고 있다.

도 13은 본 발명자들이 앞서 공개한 오리피스를 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치의 구성 일례를 나타내는 것이며, 상기 유량 제어 장치(21)는 컨트롤 밸브(22), 압력 검출기(23), 온도 검출기(24), 오리피스(25), 연산 제어 장치(26), 증폭기(27a, 27b), A/D 변환(28a, 28b) 등으로 형성되어 있다(일본 특허 공개 평 8-338546호).

그리고, 압력 검출기(23)에 의해 오리피스(25)의 상류측의 유체 압력(P₁)이 검출되어 연산 제어 장치(26)에 입력되고, 연산 제어 장치(26)에서는 Qc=KP₁의 연산식을 이용하여 유량(Qc)이 연산됨과 아울러 유량 지령값 Qs와 Qc의 비교가 행해지고, 양자의 차 Qc-Qs에 상당하는 제어 신호(Qy)가 컨트롤 밸브(22)의 구동부(30)에 입력된다.

또한, 컨트롤 밸브(22)는 제어 신호(Qy)에 의해 양자의 차 Qc-Qs가 0이 되는 방향으로 개폐 제어되고, 이것에 의해 오리피스(25)의 하류측의 유량이 설정 유량(유량 지령값)(Qs)으로 상시 유지된다.

또한, 상기 오리피스(25)는 두께 0.02~0.20㎜의 금속판에 프레스 가공, 방전가공이나 에칭 가공에 의해 내경 0.01~0.20㎜의 소공을 하나 펀칭함으로써 형성되어 있고, 기체의 소요 제어 유량에 의해 오리피스의 공경은 적당히 선정된다.

또한, 오리피스(25)의 형성은 일반적으로는 방전 가공이나 에칭 가공에 의해 행해지고 있지만 가공 비용의 인하를 도모하기 위해서 드릴추를 사용한 소위 절삭 가공에 의해 오리피스가 형성되는 경우도 있다(일본 특허 공개 평 11-117915호).

도 14는 도 13의 압력 제어식 유량 제어 장치에 있어서 기체를 질소 가스로 했을 경우의 유량 제어 특성을 나타내는 것이며, 오리피스(25)의 하류측을 대기압으로 했을 경우를 나타내는 것이다.

이 도 14로부터도 밝혀진 바와 같이 상류측 압력(P₁)이 하류측 압력(P₂)의 약 2배를 초과하는 범위에 있어서는 유량(Qc)과 P₁은 리니어한 관계로 유지되고, Qc는 오리피스 상류측의 압력(P₁)에 정비례하는 것이 되고, 오리피스 상류측 압력(P₁)을 자동 제어함으로써 오리피스를 유통하는 유량의 피드백 제어를 행할 수 있다. 또한, 도 14에 있어서 A는 오리피스의 공경이 0.37㎜φ, B는 0.20φ인 경우의 유량 제어 특성을 나타내는 것이다.

14로부터도 밝혀진 바와 같이 양 선 A, B 모두 P₂＜0.5P₁의 범위(즉, P₂/P₁＜0.5)에 있어서 직선성이 잘 유지되어 있고, P₁의 조정에 의해 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있다.

그러나, 기체의 임계 팽창 조건(P₂/P₁＜0.5 또는 P₁/P₂＞2)이 성립하는 P₁의 하한값(즉, 직선성이 유지되는 P₁의 하한값)은 현실적으로는 오리피스의 내경에 의해 약간 변화되는 것을 알 수 있으며, 오리피스의 공경이 커질수록 임계 팽창 조건이 성립하는 P₂/P₁의 범위가 작아지는 경향이 있다. 즉, P₂=일정할 때에는 P₁의 제어 범위의 하한값이 커진다.

구체적으로는 오리피스의 공경이 커지면 임계압비 P₂/P₁＜0.5가 P₂/P₁＜0.45 정도로 저하하는 것이 되고, P₂=일정할 때는 P₁의 제어 범위의 하한값이 커지고, P₁의 제어 범위가 감소한다.

바꿔 말하면, 유량 제어 장치의 제어 유량이 증가하여 오리피스의 공경이 대경이 되면 임계압비 P₂/P₁의 제어 범위가 감소하고, 반도체 제조 장치의 진공 챔버에 가스 공급을 행하는 경우에는 여러가지 문제가 일어난다.

상술한 바와 같이 종전의 하나의 오리피스를 형성한 오리피스 플레이트를 사용한 압력식 유량 제어 장치에는 오리피스의 공경이 대경이 될수록 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)가 변동되어 유량(압력) 제어 범위가 변동된다는 난점이 있기 때문에 반도체 제조용 장치에 적용하는 압력 제어식 유량 제어 장치의 기술 분야에 있어서는 오리피스의 공경이 변화되어도 현실의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)에 변동이 생기지 않도록 한 유량 제어용 오리피스 플레이트, 및 이것을 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치의 출현이 강하게 요청되고 있다.

일본 특허 공개 평 8-338546호 일본 특허 공개 평 11-117915호

본원 발명은 종전의 유량 제어용 오리피스 플레이트 및 이것을 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치에 있어서의 상술한 바와 같은 문제, 즉 오리피스의 내경이 커짐에 따라 현실의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)가 변동(감소)되는 것이 되고, 압력비(P₂/P₁)의 제어 제어 범위가 좁아짐과 아울러 압력 제어식 유량 제어 장치의 유량 제어 정밀도가 저하하는 등의 문제를 해결하고, 유체 유량이 증가하여 오리피스의 내경을 증대시켜도 현실의 유량 제어에 있어서의 압력비(P₂/P₁)를 상시 일정하게 유지할 수 있음과 아울러 오리피스 플레이트의 제조 비용의 인하를 가능하게 한 유량 제어용 오리피스 플레이트 및 이것을 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치를 제공하는 것을 발명의 주목적으로 하는 것이다.

우선, 본 발명자들은 오리피스가 하나의 오리피스 플레이트(이하, 단공 오리피스 플레이트라고 부른다)에 대하여 오리피스의 공경(φ)이 변함으로써 유체의 임계 팽창 조건이 성립하는 오리피스 상류측 압력(P₁)과 오리피스 하류측 압력(P₂)의 비 P₂/P₁(이하, 압력비(P₂/P₁)라고 부른다)이 현실적으로 어느 정도 변동되는지를 검증했다.

도 1은 종전의 유량 제어용 단공 오리피스 플레이트 및 본 발명에 의한 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트의 압력비(P₂/P₁) 등의 유량 특성 시험에 제공한 시험 장치(유량 측정 장치)의 계통도이며, 1은 가스 입구, 2는 압력 조정기, 3은 압력계, 4는 몰 블록 유량 측정기, 5는 압력 제어식 유량 제어 장치, 6은 컨트롤 밸브, 7은 오리피스 플레이트, 8은 오리피스 상류측 압력 검출기, 9는 오리피스 하류측 압력 검출기, 10은 오리피스 하류측 압력(P₂)의 조정 밸브, 11은 진공 배기 펌프, P₁은 오리피스 상류측 압력, P₂는 오리피스 하류측 압력이다. 또한, 최대 유량 레인지(F.S.)는 N₂ 가스를 기준으로 한다.

시험에 제공한 오리피스 플레이트는 두께 50㎛의 강판에 φ=67㎛, φ=179㎛, φ=250㎛의 오리피스를 형성한 3종류이며, φ=67㎛의 오리피스는 최대 유량 레인지(풀 스케일)(F.S.)=130sccm의 압력 제어식 유량 제어 장치(5)에, 또한 φ=250㎛는 최대 유량 레인지(F.S.) 850sccm의 압력 제어식 유량 제어 장치(5)에, 또한 φ=250㎛은 최대 유량 레인지(F.S.)=1600sccm의 압력식 유량 제어 장치(5)에 각각 사용되고 있는 것이다.

시험할 때에는 우선 압력 조정기(2)에 의해 압력계(3)의 압력(Po)을 300kPa abs로 조정한다. 이어서, 압력 제어식 유량 제어 장치(5)의 설정 유량을 100% F.S.(정격 유량)으로 설정하여 진공 배기 펌프(11)를 운전한다. 그 후, 진공 배기 펌프(11)의 상류측의 조정 밸브(10)를 조정해서 오리피스 하류측 압력(P₂)을 조정하면서 몰 블록 유량 측정기(4) 및 압력식 유량 제어 장치(5)에서 각각의 가스 유량을 측정한다. 또한, 시험용 가스는 N₂ 가스로 했다.

이어서, 몰 블록 유량 측정기(4)의 측정 유량(Qs)을 기준값으로 하여 압력 제어식 유량 제어 장치(5)의 각 측정 유량(Qc)의 오차(세트 포인트 오차(S.P.%))를 (Qc-Qs)×100/Qs(S.P.%)로 해서 연산했다.

또한, 유량 측정은 압력 제어식 유량 제어 장치(5)의 설정 유량의 100%, 50%, 20% 및 10% 각각에 대하여 행했다.

도 2, 도 3 및 도 4는 오리피스의 공경이 다른 3종의 압력 제어식 유량 제어 장치(F.S. 130sccm, F.S. 850sccm, F.S. 1600sccm)의 압력비(P₂/P₁)와 세트 포인트 오차(S.P.%)의 관계를 압력 제어식 유량 제어 장치(5)에의 설정 입력(설정 유량)을 파라미터로서 나타낸 것이며, 도 2~도 4의 대비로부터 유량 레인지(정격 유량 S.P.)가 크고 오리피스의 공경이 커질수록 세트 포인트 오차(S.P.%)가 0, 즉 임계 팽창 조건이 성립하는 P₂/P₁의 범위가 작아지는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 5, 도 6 및 도 7은 상기 도 1의 시험 장치에 의해 얻어진 유량 조정 결과로부터 세트 포인트 오차(S.P.%)가 ±1% 이내인 압력비(P₂/P₁)에 있어서의 설정 유량(%)과, 100% 설정 시에 있어서의 제어 유량을 기준으로 한 유량 직선성 오차(F.S.%)의 관계, 즉 설정 유량(%)과 직선성 오차(F.S.%)의 관계를 나타내는 것이며, 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)의 범위 내에 있어서는 단공 오리피스 플레이트의 유량 직선성 오차(F.S.%)는 ±1% F.S. 이내로 유지되고 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 상기 도 2 내지 도 7과 같은 유량 특성 시험의 결과를 기초로 해서 창작된 것이며, 본 발명자들은 단공 오리피스 플레이트의 오리피스의 공경이 작을수록 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)의 범위가 커지는 것에 착목하여 제어 유량이 증대했을 시에는 종전과 같이 유량폭에 따라 단공 오리피스 플레이트의 오리피스의 공경을 크게 하는 것이 아니라 작은 공경의 다공형 오리피스 플레이트의 오리피스의 수를 변화시키고, 이것에 의해 제어 유량의 증대에 대응함으로써 오리피스 유통 유체의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)의 범위를 최대 또한 일정하게 유지한 상태에서 유량 증가에 대응할 수 있는 것에 상도했다.

본 발명의 제 1 실시형태는 유량 제어용 오리피스 플레이트에 있어서 소정 유량의 유체의 유통에 필요한 하나의 오리피스의 개구 면적을 분할하고, 상기 개구 면적과 동일한 총 개구 면적을 갖는 복수개의 보다 작은 오리피스를 형성한 구성으로 한 것을 발명의 기본 구성으로 하는 것이다.

본 발명의 제 2 실시형태는 상기 제 1 실시형태에 있어서 상기 복수의 오리피스를 프레스 가공에 의해 형성한 것이다.

본 발명의 제 3 실시형태는 상기 제 1 실시형태에 있어서 오리피스 플레이트의 두께를 20~200㎛로 함과 아울러 압력 제어식 유량 제어 장치용의 오리피스 플레이트로 한 것이다.

본 발명의 제 4 실시형태는 상기 제 1 실시형태에 있어서 오리피스 플레이트의 두께를 20~200㎛, 상기 복수의 오리피스 각각의 구경을 0.010~0.200㎜, 상기 복수의 오리피스의 수를 2~100개로 한 것이다.

본 발명의 제 5 실시형태는 상기 제 1 실시형태에 있어서 상기 복수의 오리피스의 종단 평면 형상을 직사각형 부분과 사다리꼴 부분으로 이루어지는 형상으로 한 것이다.

본 발명의 제 6 실시형태는 상기 제 5 실시형태에 있어서 상기 오리피스 플레이트의 상기 복수의 오리피스를 펀칭한 부분의 이측면(裏側面)을 연마에 의해 마무리한 것이다.

본 발명의 제 7 실시형태는 상기 제 1 실시형태에 있어서 오리피스 상류측 압력(P₁)과 오리피스 하류측 압력(P₂)의 비(P₂/P₁)가 기체의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비 이하의 조건에 있어서 기체의 유량(Q)이 오리피스 상류측의 기체 압력(P₁)에 정비례하여 변화되도록 한 것이다.

본 발명의 제 8 실시형태는 압력 제어식 유량 제어 장치에 있어서 유량 제어용 오리피스 플레이트를 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 기재된 다공형 오리피스로 한 것을 발명의 기본 구성으로 하는 것이다.

(발명의 효과)

본 발명에서는 유체를 임계 팽창 조건 하에서 유통시켜 오리피스를 유통하는 유체 유량(Q)이 오리피스 상류측 압력(P₁)에 정비례하도록 한 유량 제어용 오리피스 플레이트에 있어서 소망 유량의 유체의 유통에 필요한 하나의 오리피스의 개구 면적을 분할하고, 상기 개구 면적과 동일한 총 개구 면적을 갖는 복수개의 오리피스를 형성한 구성으로 하고 있다.

그 결과, 임계 팽창 조건이 성립하는 오리피스 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)의 압력비(P₂/P₁)가 제어 유량이 증대하여 오리피스의 개구 면적이 커져도 현실적으로 변동되는 일 없어 일정한 값으로 유지되는 것이 되고, 이것에 의해 P₂/P₁의 제어 범위(유량 제어 범위)의 감소를 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 상기 오리피스 플레이트를 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치에 있어서는 유량 제어 범위의 확대와 제어 정밀도의 향상이 가능해진다.

또한, 상기 복수의 오리피스는 프레스 가공에 의해 용이하게 형성할 수 있기 때문에 종전의 레이저 가공 등에 의한 제조와 비교하여 저비용으로의 오리피스 레이트의 제조가 가능해진다.

도 1은 오리피스의 유량 특성 시험에 제공한 시험 장치의 계통도이다.
도 2는 F.S. 130sccm의 압력 제어식 유량 제어 장치의 압력비(P₂/P₁)와 세트 포인트 오차(S.P.%)의 관계를 나타내는 선도이다.
도 3은 F.S. 850sccm의 도 2와 같은 선도이다.
도 4는 F.S. 1600sccm의 도 2와 같은 선도이다.
도 5는 F.S. 130sccm의 압력 제어식 유량 제어 장치의 세트 포인트 오차(S.P.%)가 ±1% 이내인 압력비(P₂/P₁)에 있어서의 설정 유량(%)과 풀 스케일에 대한 오차(직선성 오차)(F.S.%)의 관계를 나타내는 선도이다.
도 6은 F.S. 850sccm의 도 5와 같은 선도이다.
도 7은 F.S. 1600sccm의 도 5와 같은 선도이다.
도 8은 본 발명에 의한 다공형 오리피스 플레이트의 일례를 나타내는 것이다.
도 9는 본 발명에 의한 다공형 오리피스 플레이트의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 다공형 오리피스 플레이트의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10의 다공형 오리피스 플레이트를 사용한 경우의 도 2 내지 도 4와 동일한 압력비(P₂/P₁)와 세트 포인트 오차(S.P.%)의 관계선도이다.
도 12는 도 10의 다공형 오리피스 플레이트를 사용한 경우의 도 5 내지 도 7과 동일한 설정 유량(%)과 직선성 오차(F.S.%)의 관계선도이다.
도 13은 공지의 압력 제어식 유량 제어 장치의 구성도이다.
도 14는 도 13의 압력 제어식 유량 제어 장치의 유량 제어 특성을 나타내는 선도이다.

이하, 본 발명의 실시형태와 도면에 의거하여 설명한다.

도 8은 본 발명에 의한 유량 제어용 오리피스 플레이트의 일례를 나타내는 것이며, (a)는 평면도, (b)는 이면도, (c)는 (b)의 c-c선 단면도이다.

상기 도 8에 있어서는 외경 3.5㎜, 두께 0.05㎜의 오리피스 플레이트(7a)에 공경 0.085㎜의 오리피스(12)가 합계 15개 형성되어 있다.

또한, 상기 오리피스(12)의 종단 평면 형상은 (c)에 나타낸 바와 같이 직사각형부(12a)와 사다리꼴부(12b)로 이루어지는 형상으로 프레스 가공에 의해 형성되어 있고, 오리피스(12)의 깊이는 오리피스 플레이트(7a)의 두께 0.05㎜와 동일 치수이다.

또한, 오리피스 플레이트(7a)의 이면측의 오리피스(12)를 형성한 부분은 세폭 형상으로 연마되어 연마면(12c)이 형성되어 있고, 상기 연마면(12c)에 의해 오리피스 플레이트(7a)의 표리가 판별된다.

도 9는 본 발명에 의한 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트(7a)의 다른 예를 나타내는 것이며, 오리피스(12)의 수가 5개이며, 또한 오리피스(12)의 공경이 0.135㎜인 점을 제외하고 그 외의 점은 상기 도 8의 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트와 동일하다.

도 10은 본 발명에 의한 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트(7a)의 또 다른 예를 나타내는 확대 평면도이며, 공경(φ)이 79㎛(0.079㎜)인 오리피스(12)가 37개 형성되어 있다.

또한, 도 10의 오리피스 플레이트(7a)의 외경, 두께 등은 상기 도면 8 및 도 9의 오리피스 플레이트(7a)와 동일하다.

상기 오리피스(12)의 공경(φ)=79㎛은 Fujikin Incorporated 제작의 F180형 압력 제어식 유량 제어 장치의 단공형 오리피스 플레이트(7)의 오리피스의 공경에 상당하는 것이며, 정격 유량 180sccm(F.S.)의 제어용 오리피스 플레이트이다.

따라서, 도 10의 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트(7a)는 180sccm×37=6.660sccm의 F.S.유량에 상당하다.

도 11은 상기 도 10의 다공형 오리피스 플레이트(7a)를 도 1의 시험 장치에 있어서의 단공형 오리피스 플레이트(7)로 대체해서 사용한 경우의 상기 도 2와 동일한 관계 곡선, 즉 압력비(P₂/P₁)와의 관계를 나타내는 것이다.

상기 도 11과 상기 도 2의 대비로부터도 밝혀진 바와 같이 본 발명의 다공형 오리피스 플레이트(7a)의 경우에는 세트 포인트 오차(S.P.%)가 ±1%의 범위 내가 되는 압력비(P₂/P₁)의 값이 10% 입력(설정 유량10%) 시에도 0.45를 내려가는 일이 없고, 100%의 입력(설정 유량 100%)에 있어서는 약 0.52의 P₂/P₁값을 얻을 수 있다.

이것에 대하여 최대 유량이 850sccm인 상기 도 3에 있어서는 100% 입력 시의 압력비(P₂/P₁)가 약 0.42이며, 최대 유량이 1600sccm인 상기 도 4에 있어서도 100% 입력 시의 압력비(P₂/P₁)가 약 0.40 정도로 되어 있고, 본원 발명의 다공형 오리피스 플레이트(7a)를 이용한 경우에는 임계 팽창 조건이 성립하는 P₂/P₁의 범위를 넓게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이론상의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)와 현실의 실측에 의한 경우의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁) 사이에 상술한 바와 같은 약간의 상위가 생기는 원인은 이론적으로 미해석이며 현재 고찰 중이지만 오리피스 출구측의 유체의 흐름 상태의 상위가 영향을 주고 있는 것으로 상정되고 있다.

도 12에는 본 발명의 다공형 오리피스 플레이트(7a)를 사용한 경우의 상기 도 5와 같은 선도이며, 세트 포인트 오차(S.P.%)가 ±1% 이내인 압력비(P₂/P₁)에 있어서의 설정 유량(%)과 100% 설정 시에 있어서의 제어 유량에 대한 오차(유량 직선성 오차)(F.S.%)의 관계를 나타내는 선도이다.

도 12로부터도 밝혀진 바와 같이 본 발명의 다공형 오리피스 플레이트(7a) 에 대해서도 유량 직선성 오차(F.S.%)는 ±1% F.S.이내가 되는 것이 확인되고 있다.

또한, 본 발명에 의한 압력 제어식 유량 제어 장치는 상기 Fujikin Incorporated 제작의 F180형 압력 제어식 유량 제어 장치나 도 13에 나타낸 압력 제어식 유량 제어 장치 등의 오리피스 플레이트를 본 발명의 오리피스 플레이트로 변환한 것이다. 따라서 그 상세한 설명은 생략한다.

상술한 대로, 본 발명에 의한 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트 및 이것을 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치는 제어 유량에 따라 오리피스(12)의 수를 조정함으로써 제어 유량이 커져도 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비(P₂/P₁)의 범위를 넓게 일정하게 유지할 수 있고, 이것에 의해 고정밀도의 유량 제어를 광범위에 걸쳐 안정되게 행할 수 있다.

본 발명에 의한 다공형 오리피스 플레이트는 압력 제어식 유량 제어 장치뿐만 아니라 통상의 배관로 내에 삽입해서 유체 유량을 제어하는 오리피스 장치나 유체 분류 장치 등의 모든 오리피스에 적용할 수 있는 것이다.

1 가스 입구 2 압력 조정기
3 압력계 4 몰 블록 유량 측정기
5 압력식 유량 제어 장치 6 컨트롤 밸브
7 오리피스 플레이트(단공형) 7a 다공형 오리피스 플레이트
8 오리피스 상류측 압력 검출기 9 오리피스 하류측 압력 검출기
10 오리피스 하류측 압력(P₂)의 조정 밸브
11 진공 배기 펌프 P₁ 오리피스 상류측 압력
P₂ 오리피스 하류측 압력 Po 가스 공급원측 압력
12 오리피스

Claims

유체의 유량 제어용 오리피스 플레이트에 있어서 소정 유량의 유체의 유통에 필요한 하나의 오리피스의 개구 면적을 분할하고, 상기 개구 면적과 동일한 총 개구 면적을 갖는 복수의 오리피스를 형성한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 오리피스를 프레스 가공에 의해 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
제 1 항에 있어서,
상기 오리피스 플레이트의 두께를 20~200㎛로 함과 아울러 압력 제어식 유량 제어 장치용 오리피스 플레이트로 한 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
제 1 항에 있어서,
상기 오리피스 플레이트의 두께를 20~200㎛, 상기 복수의 오리피스 각각의 구경을 0.010~0.200㎜, 상기 복수의 오리피스의 수를 2~100개로 한 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
제 1 항에 있어서.
상기 복수의 오리피스 각각의 종단 평면 형상을 직사각형 부분과 사다리꼴 부분으로 이루어지는 형상으로 한 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
제 5 항에 있어서,
상기 오리피스 플레이트의 상기 복수의 오리피스를 펀칭한 부분의 이측면을 연마에 의해 마무리한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
제 1 항에 있어서,
오리피스 상류측 압력(P₁)과 오리피스 하류측 압력(P₂)의 비(P₂/P₁)는 기체의 임계 팽창 조건이 성립하는 압력비 이하의 조건에 있어서 기체의 유량이 오리피스 상류측의 기체 압력(P₁)에 정비례하여 변화되는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트.
오리피스 플레이트를 사용한 압력 제어식 유량 제어 장치에 있어서 상기 오리피스 플레이트를 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유량 제어용 다공형 오리피스 플레이트로 한 것을 특징으로 하는 압력 제어식 유량 제어 장치.