TW410253B - Orifice for pressure-type flow rate control device and its manufacturing method - Google Patents
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Description
第8?1丨6830號專利申請案 書修正頁 民噤89年8月呈 M'· 年月9 *> 補充 五、發明說明（3 ) 範園等問題。 又’線形特性仍殘留有其他若干等問題，而由於獲得 高度線性困難，以致在提高控制精度上困難等問題。 〔發明槪要〕 本發明係提供解決以往之壓力式流量控制裝置用孔口 的上述問題，即（1 )孔口製造成本的降低困難、（2 ) 1 除孔口加工困難之外，加工精度的不均一是與其控制流量 的個體差有關，不能以高精度穩定地控制流量、（3 )孔 口流量特性上之線形特性的壓力比範圍狹窄，在寬廣壓力 比範圍內不能進行高精度的壓力流量控制，及（4 )並非 高度之線形特性，因此不能解決提升控制精度時的困難度 等問題1因此在謀求以比較簡單的加工方式來大幅降低製 造成本的同時，獲得較小的不均一之流量特性，且可以寬 廣之壓力比範圍達成高精度的壓力流量控制等所成的壓力 式流量控制之孔口及其製造方法。 爲解決上述各問題，申請專利範圍第1項之發明是將 孔口上游側壓力P i與下游側壓力P 2的比保持在氣體臨界 壓力比以下的狀態下，以孔口下游側流體的流量Q進行Q =K P〖（但是，κ爲常數）的運算，同時藉此運算之流量 Q與設定流量Q s間的差信號開關控制孔口上游側的控制 閥，並調節孔口上游側壓力P ^藉此將孔口下游側的流體流 量控制在設定流量之壓力式流量控制裝置中’將此丨醒力式 流量控制裝置使用之孔口切削穿設於本體構件D之下孔6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ii-dii (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂·
-I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
41025S κι ___Β7__ 五、發明說明（1 ) 〔發明之技術領域〕 本發明是關於使用在流體的壓力式流量控制裝置之音 速噴嘴（孔口），及其製造方法之改良者，其主要係利用 於半導體製造設備之氣體供應系者。 〔習知技術〕 半導體製造設備之氣體供應系的流量控制裝置從以往 即已大量使用質量流控制器，但是近年來是以開發壓力式 流量控制裝置來取代之。 第2 0圖是表示較本發明人早先公開之壓力式流量控 制裝置之構成，將孔口 5的上游側壓力P 1與下游側壓力 P 2的比P 2 / P i保持在氣體臨界壓力比以下的狀態下， 以孔口下游側之流體流量Q運算Q二K P i (但是，K爲常 數）爲基本（日本專利特開平8 - 338，546號）。 此外，第20圖中，1爲壓力式流量控制裝置，2爲 控制閥，3爲閥驅動部，4爲壓力檢測器，5爲孔口，7、-爲控制裝置，7 a爲溫度修正電路，7 b爲流體運算電路 ，7c爲比較電路，7d爲放大電路，21a . 21b爲 放大電路，22a 22b.爲A/D轉換電路，24爲逆 轉放大器，2 5爲閥，Q y爲控制信號，Q c爲運算信號 ，Q s爲流量設定信號。 上述第2 0圖之壓力式流量控制裝置可開.關控制控 制閥2調節孔口上游側壓力p 1 ,藉此可以高精度控制孔口 下游側流量Q，實現優異之實用性效用。 本]紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐) ! I i ^ ίϊ^-l,--Λϊ/^-- ί I S__/ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一5J. -4 - 410253 A7 B7 年月 0 條正 五、發明說明（6 ) 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述推拔擴徑部3係連續於縮徑平行部2所形成，在 第1圖的孔口 A具備藉後述外徑〇 _ 2 m m 0之穿孔用的 前端刃形狀（前端角1 2 0 ° )所決定的傾斜角α約 6 0 °斜面之推拔擴徑部3。 此外，上述平行擴徑部4係與推拔擴徑部3連續所形 成，可選定其內徑02爲〇 . 2mmj0。 第2圖是表示本發明孔口 A之第2實施態樣，該第2 1 實施態樣中，入口推拔部1係於剖視圖中形成使內壁面呈 直線形狀（即圓錐面狀之推拔部1 )，其傾斜角α Q是選定 12 0°。 又，分別選定孔口內徑01爲〇 . 14mm、入口推拔 部1的深度L 1 = 〇 . 2 5 m m、縮徑平行部2的長度L = ◦ 0 5 m m、平行擴徑部4的內徑0 2 = 〇 . 1 6 m m、 傾斜角α = 6 0 ° '推拔擴徑部3與平行擴徑部4的長度 L 2 = ◦ · 6 5 m m 〇 . 此外’上述弟1圖及弟2圖的各實施態樣中，孔口內 徑忽1爲0 . 1 lmme及〇 . 14mni0 ，但是本發明孔 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 口的內徑01在〇 · 〇9 9mm0〜. 9min0爲佳。 其次，針對本發明之壓力式流量控制裝置之孔口的具 體製造方法’以上述第1圖之孔口 A的製造爲例說明如下 〇 參閱第3圖至第9圖’首先將切削加工厚度約3 m m 的不銹鋼鋼板（S U S 3 l· 6 L )形成第3圖所示形狀之 本體構件D。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 x 297公釐） -9 - Λ7 B7
41025S 五、發明說明（2 ) 但是’該壓力式流量控制裝置同樣殘留有許多未能解 決的問題’其中，尤其是以下表示音速噴嘴（孔口）之相 關尤爲重要》 即’首先第1的問題爲孔口的製造成本之點。有要求 孔口的口徑爲l〇em0〜0 . 左右的場合，具 有1 Ομπί0〜〇 . 8mm0之微小口徑的音速孔口一般 是利用放電加工或蝕刻加工所形成。但是，以放電加工或 蝕刻加工將孔口加工形成預定的形狀，例如 I S 0 9 3 0 0所規定的形狀時，會有明顯增加孔口之製 造費用等問題。 第2的問題爲孔口的流量特性之不均一點。具有微小 口徑的音速孔口是隨著加_工困難度而不易使其流量特性與 預定的範圍內一致，會因個體差而有顯著增大的傾向。其 結果會使流量測定的精度惡化而導致測定値校正時過於費 時等問題。 第3的-問題是流量特性曲線上之線性範圍的問題。當 孔口上游側的壓力P· i與孔口下游側壓力P 2的比P 2 / P i 形成氣體之臨界壓力比（空氣或氮時約0 . 5 )以下時， 通過孔口的氣體流速加速爲音速，而使得孔口下游側的壓 力變動不能傳播至孔口上游側。其結果 < 可獲得對應孔口 上游側狀態的穩定質量流量。 但是，於現實之流量特性曲線中，形成所謂線形特性 之壓力比範圍，即以Q = κ P ^可運算流體之壓力比範圖是 形成遠低於臨界壓力比點的値，而會縮小該流量的可控制 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） J---^1.1 ...-------JI — 訂 I------1冰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5 - A7 B7 4^〇^53 5·、發明說明（7 ) 並且，分別將本體構件D的入口側外表面B形成平面 狀’使出口側外表面C形成球面狀（凹陷彎曲面狀）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 完成上述本體構件D的形成，其次在入口側外表面B 的中心部進行第4圖表示形狀之中心螺絲攻。 即，使用直立式螺絲攻機藉H S S材製前端尖銳頭狀 所形成的衝孔5 a進行所謂的定中心，而形成圖4之剖面 三角形中心凹部5。此外，衝孔5 a的前端角爲9 〇。， 凹部5的深度爲0 . 1 m m。 其次，藉0=0.1mm之超硬鑽頭錐6a ，從第5 圖表示之上述中心凹部5朝著內側進行第5圖之穿孔加工 ，形成下孔6。隨後，並使用具有第6圖形狀之曲率半徑 · 2mm的R切削刀la ，將上述第5圖之下孔6 的入口側予以推拔加工，於第7圖表示之剖視圖中形成內 壁面呈曲線形狀之入口推拔部1 <= 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者’於第2圖之孔口 A的製作中 > 使用前端角α,,爲 6 ◦ °之直線形切削刀（省略圖示）以代替上述r型切削 刀，而在第2圖表示之剖視圖中形成內壁面呈直線形狀的 入口推拔部1 (即圓錐形推拔部）。 此外，在上述入口推拔部1形成後，將第7圖表示之 R型切削刀1 a更換爲0 = 0 . 1 lmm0的鑽頭錐2 a ，從流體入口側（入口側之外表面B )朝著流體出口側（ 出口側外表面C )進行Ο · 1 1 m m 0的穿孔。藉此，可 以上述0 · 1 m m 0鑽頭錐6 a進行的穿孔而開設 ◦ . 1 1 m m 0的孔。隨後’轉換本體構件d的夾緊方向 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 第8?1丨6830號專利申請案 書修正頁 民噤89年8月呈 M'· 年月9 *> 補充 五、發明說明（3 ) 範園等問題。 又’線形特性仍殘留有其他若干等問題，而由於獲得 高度線性困難，以致在提高控制精度上困難等問題。 〔發明槪要〕 本發明係提供解決以往之壓力式流量控制裝置用孔口 的上述問題，即（1 )孔口製造成本的降低困難、（2 ) 1 除孔口加工困難之外，加工精度的不均一是與其控制流量 的個體差有關，不能以高精度穩定地控制流量、（3 )孔 口流量特性上之線形特性的壓力比範圍狹窄，在寬廣壓力 比範圍內不能進行高精度的壓力流量控制，及（4 )並非 高度之線形特性，因此不能解決提升控制精度時的困難度 等問題1因此在謀求以比較簡單的加工方式來大幅降低製 造成本的同時，獲得較小的不均一之流量特性，且可以寬 廣之壓力比範圍達成高精度的壓力流量控制等所成的壓力 式流量控制之孔口及其製造方法。 爲解決上述各問題，申請專利範圍第1項之發明是將 孔口上游側壓力P i與下游側壓力P 2的比保持在氣體臨界 壓力比以下的狀態下，以孔口下游側流體的流量Q進行Q =K P〖（但是，κ爲常數）的運算，同時藉此運算之流量 Q與設定流量Q s間的差信號開關控制孔口上游側的控制 閥，並調節孔口上游側壓力P ^藉此將孔口下游側的流體流 量控制在設定流量之壓力式流量控制裝置中’將此丨醒力式 流量控制裝置使用之孔口切削穿設於本體構件D之下孔6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ii-dii (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂·
-I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 410258 A7 B7 獻.丄修正 年月0補充 五、發明說明（8 ) ，且以第8圖表示之中心鑽頭（外徑〇 . 3 m m ·0 X前端 角9 Ο ° )取代錐，從預先穿孔之0 = 0 . 1 1 m m 0的 孔之流體出口側端部朝著內側而從其刀刃前端僅進入 0 . 〇 5 m m，可將出口側端部殘留之所謂毛邊除去。 利用上述中心鑽頭7完成毛邊去除之後，藉外徑 0 . 2 m m 0、前端角1 2 0 °的擴徑用鑽頭錐4 a ，形 成第9圖表示之0 = 0 · 2mm0的平行擴徑部4。 並且，最後以上述0 = 0 . 1 lmm0的鑽頭錐2 a 取代上述之鑽頭錐4 a ，以此除去縮徑平行部2與推拔擴 徑部3之境界所殘留的毛邊。 本發明之孔口 A僅藉上述之R型切削刀1 a 、〇 . 1 m m 0的鑽頭錐6 a 、0 . 1 1 m m办的鑽頭錐2 a 、 Ο · 2 m m 0的鑽頭錐4 a及中心鑽了之切削、穿孔及去 除毛邊加工形成，並無特別之硏磨步驟或放電加工等穿孔 加工的必要。 即1本發明之孔口 A可以極爲簡單的步驟且廉價地製 造者。 第1 0圖是表示本發明所形成之第1圖的4個孔口（ 平行擴徑部的內徑0 2 = 〇 . 2 m m ) A分別之流量特性。 此外’縮徑平行部2之下游側端面至外表面C爲止的距離 係如第1 0圖中所示之〇 . 4 6 ni m。 第10圖可獲知在Pz/Pt^O . 583 (Ρι = 3.0kgf/cm2abs、P.2=1 -75kgf/ cm2a b s )的範圍內，可確保流麗與1次側腿力p i之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ----ΐ ^—- V l· —^!-^·— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. %/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - Λ7
41025S ___G7__ 五、發明說明（4 ) 一側開口端部而形成喇叭吹口狀之入口推拔部1及連續於 此之短縮徑平行部2 ’及藉上述下孔6另一側開口端部的 擴徑而連續於形成上述縮徑平行部2的短推拔擴徑部3及 連續於此之平行擴徑部4所成的構造。 又，申請專利範圍第2項之發明爲在申請專利範圍第 1項的發明中，是以入口推拔部1作爲剖面圖中使用內壁 面形成曲線形狀之所謂R切削刀形成的入口推拔部。 另外，申請專利範圍第3項之發明爲在申請專利範圍 第1項的發明中，是以入口推拔部1作爲剖面圖中使用內 壁面形成曲線形狀之所謂直線型切削刀形成的入口推拔部 α 另一方面1申請專利範圍第4項之發明是將上述壓力 式流量控制裝置使用的孔口，従本體構件D —側面朝著另 一側面開設下孔6之後，藉切削刀1 a切削下孔6單側面 側的入口部內側形成喇叭吹口狀入口推拔部1及與此連續 之短縮徑平行部2 ，其次從本體構件D的另一側面藉擴徑 用鑽孔錐4 a使上述下孔6擴徑，形成連續於上述縮徑平 行部2之短推拔擴徑部3及連續於此之平行擴徑部4，藉 以製造而成者。 又，申請專利範圍第5項之發明爲在申請專利範圍第 4項的發明中，是以形成入口推拔部1的切削刀作爲R切 削刀或直線型切削刀。 .此外，申請專利範圍第6項之發明爲在申請尊利範圍 第4項或申請專利範圔第5項的發明中，是在入口推拔部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） _p _ _ KL ΤΓ n - If. I /^n I n 訂--------- c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7
410253 五、發明說明（1〇 ) 成不均一的流量特性，導致有線形特性良好或相反之線形 特性明顯不良等，而會產生實用上致命性的缺陷。 又，第1 3圖是表示上述第1 2圖之音速噴嘴型孔口 的壓力特性，設定最大流量的5 0 %流量的流量誤差爲 -1.4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2.3% 第1 4圖係特予簡化加工工作，藉公= 0 . 1 1 m m 0之鑽頭錐從入口側穿孔至本體構件D >同 時利用中心鑽頭7進行出口側端面之毛邊去除。 該第1 4圖之孔口的場合，加工簡單且具經濟性而可 確保流量特性的線形特性之領域於P 2 / P i = 0 . 1 4 7 (Pi=3kgf/cm2abs、P2=1 . 25kgf / c m 2 a b s )，僅可在極狹窄的壓力比範圍內確保其線 性等難處。又，第1 5圖是表示上述第1 4圖之孔口的壓 力流量特性，最大流量之5 0 %流量的流暈誤差爲-3〜 -3.45%。 第1 6圖是將本發明孔口 A的平行擴徑部2以2階段 擴徑·於平行擴徑部4形成0=0.2mm0之第1平行 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 擴徑部4 a及0 = 〇 · 3 m m 0之第2平行擴徑部4 b者 該等第1 6圖之孔口中，不僅將加工步驟增加2步驟 量（0 . 2 m m 0孔之端部毛邊除去步驟及0 . 3 m m 0 之穿孔步驟），且線性保持範圍設定爲P 2 / P ^ = 0 . 5 6 7 ( P 1 = 3 k g f / c m 2 a b s ' P 2 = 1 . 7 k g f / c m 2 a b s )，導致較本發明之孔口 A的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13 - 41025c Λ7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ΰ7____ "- 一 爾 --—------五、發明說明（5 ) 1及與此連續之縮徑平行部2形成之後’從一側面藉著與 上述縮徑平行部2的內徑0 1相等外徑之鑽頭錐2 a使下孔 6擴徑，又從另一側面藉擴徑用鑽頭錐4 a使下孔6擴徑 之前，從擴徑用鑽頭錐4 a利用大直徑中心鑽7進行上述 擴徑後下孔6另一面側端部的毛邊去除，再者，於上述推 拔擴徑部3形成後’藉著具有與上述縮徑平行部2的內徑 必1相同直徑外徑的鑽頭錐23，進行縮徑平行部2另—面 側端部之毛邊去除。 〔實施發明之最佳形態〕 根據圖示說明本發明之實施形態如下。第1圖爲本發 明之壓力式流量控制裝置的孔口縱剖視圖，第1圖中，A 爲孔口，1爲入口推拔部、2爲縮徑平行部、3爲推 徑部、4爲平行擴徑部。 該孔口 A是切削不銹鋼（SUS 3 1 6 L)之薄板（ 厚度約2〜3 m m )加工所形成，其入口側（流體高壓側 )的外表面B是形成平面狀，且出口側（流體低壓側）的 外表面C是形成凹陷彎曲面狀（部分球殻面），及孔口的 內徑爲0 . 1 lrnm0 。 即，上述入口推拔部1係將曲率半徑R形成〇 . 2 2 m m之喇叭吹口狀彎曲面，與該入口推拔部1連續彤成長 度L爲0 . 0 5mm的縮徑平行部2。 選定此縮徑平行部2的內徑0【爲〇 , 1 1 m m a後， 將此一縮徑平行部2限制在孔口 A的內徑。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇χ 297公釐） f請先閱頊背面之注意事項再填寫本頁)
I 裝 訂： •J. -8 - 410253
五、發明說明（11 ) 線性確保範圍狹窄等難點。 又’第17圖是表不上述第16圖之孔口的壓力流量 特性’最大流量之5 0 %流量的流量誤差爲一 1 . 4 2〜 — 1.6%。 第1 8圖是表示第2圖所示本發明第2實施形態之孔 口 A的流量特性，又，第1 9圖是表示第2圖所示之孔口 A的孔口流量之直線形誤差曲線。 此外’直線形誤差（I F . S % )是根據以設定壓力 ◦〜3 . 5 (kg f/c. m2 . a b s)的範圍所實測之流 量測定曲線，而藉最小平方法求得最小之最大正差及最小 負差且相等之上述流量測定曲線的近似直線，而以相對於 最大流量値的％表示該近似直線値與實測値的差，該等孔 ΠΑ的場合，相對於正向的流體流動（第2圖之箭頭Ϊ方 向）爲最大之+ 1 . 1 0 %的直線性誤差 > 或相對於逆向 之流體流動（第2圖之箭頭口方向）則是最大產生 -0 . 2 4 3 %的直線性誤差，而可獲知相對於逆向流體 流動之直線性誤差明顯的減少。 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔發明效果〕 將上述第1 〇圖表示之本發明的孔口 Α與第1 2、 1 3圖及第1 6圖的各個孔口對比時’本發明的孔口 A除 了孔口的加工步驟極少之外，其加工是以切削及穿孔爲中 心，尤其可不須特別的表面硏磨加工等》 其結果，本發明之孔口 A與其他型式的孔口比較可以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -14 - 410253 A7 B7 年月 0 條正 五、發明說明（6 ) 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述推拔擴徑部3係連續於縮徑平行部2所形成，在 第1圖的孔口 A具備藉後述外徑〇 _ 2 m m 0之穿孔用的 前端刃形狀（前端角1 2 0 ° )所決定的傾斜角α約 6 0 °斜面之推拔擴徑部3。 此外，上述平行擴徑部4係與推拔擴徑部3連續所形 成，可選定其內徑02爲〇 . 2mmj0。 第2圖是表示本發明孔口 A之第2實施態樣，該第2 1 實施態樣中，入口推拔部1係於剖視圖中形成使內壁面呈 直線形狀（即圓錐面狀之推拔部1 )，其傾斜角α Q是選定 12 0°。 又，分別選定孔口內徑01爲〇 . 14mm、入口推拔 部1的深度L 1 = 〇 . 2 5 m m、縮徑平行部2的長度L = ◦ 0 5 m m、平行擴徑部4的內徑0 2 = 〇 . 1 6 m m、 傾斜角α = 6 0 ° '推拔擴徑部3與平行擴徑部4的長度 L 2 = ◦ · 6 5 m m 〇 . 此外’上述弟1圖及弟2圖的各實施態樣中，孔口內 徑忽1爲0 . 1 lmme及〇 . 14mni0 ，但是本發明孔 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 口的內徑01在〇 · 〇9 9mm0〜. 9min0爲佳。 其次，針對本發明之壓力式流量控制裝置之孔口的具 體製造方法’以上述第1圖之孔口 A的製造爲例說明如下 〇 參閱第3圖至第9圖’首先將切削加工厚度約3 m m 的不銹鋼鋼板（S U S 3 l· 6 L )形成第3圖所示形狀之 本體構件D。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 x 297公釐） -9 -
圖。 第2圖爲本發明第2實施態樣之壓力式流量控制裝置 的孔口縱剖視圖。 第3圖係形成孔口 A的本體構件之縱剖視圖。 第4圖爲孔口 A的加工步驟中心螺絲攻步驟之說明圖 〇 第5圖爲縮徑平行部的形成步驟之說明圖。 第6圖係使用於入口推拔部形成時R切削刀C之說明 圖。 第7圖是表示入口推拔部與縮徑平行部的形成說明圖 0 第8圖是藉中心鑽去除毛邊步驟之說明圖。 第9圖是表示推拔擴徑部及平行擴徑部的形成說明@ 〇 第1 0圖是表示本發明孔口 A (〆 = 〇 . 1 )的流量特性。 第1 1圖是表示本發明孔口的流量—壓力特性之一例 圖。 第1 2圖是表示I S09 3 0 〇所規定之音速噴嘴型 孔口的流量特性。 第1 3圖係表示第1 2圖之孔口的流量_壓力特性。 第14圖是表示簡化加工之0二0 · llmm0的穿 孔所成之孔口的流量特性。 第1 5圖是表示第1 4圖之孔口的流量—壓力特性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 —良· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- A7 B7 4^〇^53 5·、發明說明（7 ) 並且，分別將本體構件D的入口側外表面B形成平面 狀’使出口側外表面C形成球面狀（凹陷彎曲面狀）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 完成上述本體構件D的形成，其次在入口側外表面B 的中心部進行第4圖表示形狀之中心螺絲攻。 即，使用直立式螺絲攻機藉H S S材製前端尖銳頭狀 所形成的衝孔5 a進行所謂的定中心，而形成圖4之剖面 三角形中心凹部5。此外，衝孔5 a的前端角爲9 〇。， 凹部5的深度爲0 . 1 m m。 其次，藉0=0.1mm之超硬鑽頭錐6a ，從第5 圖表示之上述中心凹部5朝著內側進行第5圖之穿孔加工 ，形成下孔6。隨後，並使用具有第6圖形狀之曲率半徑 · 2mm的R切削刀la ，將上述第5圖之下孔6 的入口側予以推拔加工，於第7圖表示之剖視圖中形成內 壁面呈曲線形狀之入口推拔部1 <= 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者’於第2圖之孔口 A的製作中 > 使用前端角α,,爲 6 ◦ °之直線形切削刀（省略圖示）以代替上述r型切削 刀，而在第2圖表示之剖視圖中形成內壁面呈直線形狀的 入口推拔部1 (即圓錐形推拔部）。 此外，在上述入口推拔部1形成後，將第7圖表示之 R型切削刀1 a更換爲0 = 0 . 1 lmm0的鑽頭錐2 a ，從流體入口側（入口側之外表面B )朝著流體出口側（ 出口側外表面C )進行Ο · 1 1 m m 0的穿孔。藉此，可 以上述0 · 1 m m 0鑽頭錐6 a進行的穿孔而開設 ◦ . 1 1 m m 0的孔。隨後’轉換本體構件d的夾緊方向 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 410258 A7 B7 獻.丄修正 年月0補充 五、發明說明（8 ) ，且以第8圖表示之中心鑽頭（外徑〇 . 3 m m ·0 X前端 角9 Ο ° )取代錐，從預先穿孔之0 = 0 . 1 1 m m 0的 孔之流體出口側端部朝著內側而從其刀刃前端僅進入 0 . 〇 5 m m，可將出口側端部殘留之所謂毛邊除去。 利用上述中心鑽頭7完成毛邊去除之後，藉外徑 0 . 2 m m 0、前端角1 2 0 °的擴徑用鑽頭錐4 a ，形 成第9圖表示之0 = 0 · 2mm0的平行擴徑部4。 並且，最後以上述0 = 0 . 1 lmm0的鑽頭錐2 a 取代上述之鑽頭錐4 a ，以此除去縮徑平行部2與推拔擴 徑部3之境界所殘留的毛邊。 本發明之孔口 A僅藉上述之R型切削刀1 a 、〇 . 1 m m 0的鑽頭錐6 a 、0 . 1 1 m m办的鑽頭錐2 a 、 Ο · 2 m m 0的鑽頭錐4 a及中心鑽了之切削、穿孔及去 除毛邊加工形成，並無特別之硏磨步驟或放電加工等穿孔 加工的必要。 即1本發明之孔口 A可以極爲簡單的步驟且廉價地製 造者。 第1 0圖是表示本發明所形成之第1圖的4個孔口（ 平行擴徑部的內徑0 2 = 〇 . 2 m m ) A分別之流量特性。 此外’縮徑平行部2之下游側端面至外表面C爲止的距離 係如第1 0圖中所示之〇 . 4 6 ni m。 第10圖可獲知在Pz/Pt^O . 583 (Ρι = 3.0kgf/cm2abs、P.2=1 -75kgf/ cm2a b s )的範圍內，可確保流麗與1次側腿力p i之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ----ΐ ^—- V l· —^!-^·— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. %/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 410253 Λ7 _B7___ 五、發明說明（9 ) 間的線性。即，不論僅藉切削刀1 a及鑽頭錐2 a、4 a 、6 a及中心鑽頭7之去除毛邊加工所形成的孔口 A，只 要是任意的孔口 A，皆可將其線性特性保持在P ^ / P 2 = 〇 . 5 8 3的點，具有高的實用性效果。 第11圖是表示本發明之上述第10圖中所示相同形 狀之4個孔口中的3個孔口 A之壓力-流量特性，各個體 (3個孔口）之間具有若干流量差，皆於任意之壓力-流 量間成立其比例關係，可獲知其具有優異之線性特性（即 ，Q = K P 1 )。 此外，第1 1圖之壓力—流量之測定時，流量是從設 定最大流量（1次壓力爲3 kg cm2，a b S時的流 量）之5 0 %的流量時之測定流量値與設定流量値間的流 量差求得’以該等流量差與設定最大流量的比作爲流量誤 差％運算。本發明之孔口的場合，上述流量誤差係於 —1 . 56%〜1 . 5 8%之間’可獲知其精度上具有充 分的實用性。 ~ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 • J ——-l.l· !士_: I 「裝--- ; (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另一方面，第12圖是表示習知之I SO930 ◦所 規定之音速噴嘴型孔口的流量特性，2個之其中的1個係 . 633 (PF3 . 〇kgf/ c ηι 2 a b s . P2=l - 9kg f / Cm2a b s )的範 圍內確保其線性，但是其他一個僅至Ρ2/Ρ1 = 〇 . 51 爲止可確保其線性1可獲知各孔口間具有大的差値·> 即，該音速噴嘴型孔口係藉由硏磨步驟等加工形成複 雜的形狀，不僅明顯地提高製造成本，且在各個，孔口會造 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 x 297公釐） -12- A7 B7
410253 五、發明說明（1〇 ) 成不均一的流量特性，導致有線形特性良好或相反之線形 特性明顯不良等，而會產生實用上致命性的缺陷。 又，第1 3圖是表示上述第1 2圖之音速噴嘴型孔口 的壓力特性，設定最大流量的5 0 %流量的流量誤差爲 -1.4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2.3% 第1 4圖係特予簡化加工工作，藉公= 0 . 1 1 m m 0之鑽頭錐從入口側穿孔至本體構件D >同 時利用中心鑽頭7進行出口側端面之毛邊去除。 該第1 4圖之孔口的場合，加工簡單且具經濟性而可 確保流量特性的線形特性之領域於P 2 / P i = 0 . 1 4 7 (Pi=3kgf/cm2abs、P2=1 . 25kgf / c m 2 a b s )，僅可在極狹窄的壓力比範圍內確保其線 性等難處。又，第1 5圖是表示上述第1 4圖之孔口的壓 力流量特性，最大流量之5 0 %流量的流暈誤差爲-3〜 -3.45%。 第1 6圖是將本發明孔口 A的平行擴徑部2以2階段 擴徑·於平行擴徑部4形成0=0.2mm0之第1平行 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 擴徑部4 a及0 = 〇 · 3 m m 0之第2平行擴徑部4 b者 該等第1 6圖之孔口中，不僅將加工步驟增加2步驟 量（0 . 2 m m 0孔之端部毛邊除去步驟及0 . 3 m m 0 之穿孔步驟），且線性保持範圍設定爲P 2 / P ^ = 0 . 5 6 7 ( P 1 = 3 k g f / c m 2 a b s ' P 2 = 1 . 7 k g f / c m 2 a b s )，導致較本發明之孔口 A的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13 - 410253
五、發明說明（11 ) 線性確保範圍狹窄等難點。 又’第17圖是表不上述第16圖之孔口的壓力流量 特性’最大流量之5 0 %流量的流量誤差爲一 1 . 4 2〜 — 1.6%。 第1 8圖是表示第2圖所示本發明第2實施形態之孔 口 A的流量特性，又，第1 9圖是表示第2圖所示之孔口 A的孔口流量之直線形誤差曲線。 此外’直線形誤差（I F . S % )是根據以設定壓力 ◦〜3 . 5 (kg f/c. m2 . a b s)的範圍所實測之流 量測定曲線，而藉最小平方法求得最小之最大正差及最小 負差且相等之上述流量測定曲線的近似直線，而以相對於 最大流量値的％表示該近似直線値與實測値的差，該等孔 ΠΑ的場合，相對於正向的流體流動（第2圖之箭頭Ϊ方 向）爲最大之+ 1 . 1 0 %的直線性誤差 > 或相對於逆向 之流體流動（第2圖之箭頭口方向）則是最大產生 -0 . 2 4 3 %的直線性誤差，而可獲知相對於逆向流體 流動之直線性誤差明顯的減少。 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔發明效果〕 將上述第1 〇圖表示之本發明的孔口 Α與第1 2、 1 3圖及第1 6圖的各個孔口對比時’本發明的孔口 A除 了孔口的加工步驟極少之外，其加工是以切削及穿孔爲中 心，尤其可不須特別的表面硏磨加工等》 其結果，本發明之孔口 A與其他型式的孔口比較可以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -14 - 410253 A7 ___B7_ 五、發明說明（12) 、 極廉價地製作° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，第2圖表示之本發明第2實施形態的孔口時· 同樣與以往型式的孔口比較可以極廉價地製作。 又，本發明之孔口 A的流量特性大約可在p 2 / P 1 = 〇.5 8 3的範圔內保持流量與1次側壓力p 1之間的線性 並且各孔口間的流量特性曲線係形成大致相同的形態。 如，在製造複數個孔口時，大致全數之複數個孔口在 P 2 / P 1 = 〇 . 5 8 3的範圍內保持著線性。 其結果，各個孔口A之流量Q的修正只需Q = K Pi之 常數K的修正即已足夠’可極爲簡單地進行孔口 A之流量 特性的調節。此外’本發明之孔口 A的流量壓力特性具有 優異的線性，且最大流量之5 0 %流量的流量誤差也較 一 1 . 56〜—1 . 58%爲低，具有充分的實用性。 此外，以圓錐形推拔部作爲入口推拔部之本發明第1 實施形態的孔口 A爲流量直線性誤差小而具備高度的線形 特性，其結果可形成高精度之流量控制。 ~ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明如上述所記載1除了可簡單且廉價地製造壓力 式流量控制裝置用孔口之外，並可在1次壓力Pi與流量之 間，以較寬廣之壓力比P 2 / P i的範圍保持其線性，同時 可簡單進行各孔口間之流量特性的調節（流量修正）等達 成優異的實際效用者。 〔圖式之簡單說明〕 第1圖爲本發明之壓力式流量控制裝置的孔口縱剖視 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） -15-
圖。 第2圖爲本發明第2實施態樣之壓力式流量控制裝置 的孔口縱剖視圖。 第3圖係形成孔口 A的本體構件之縱剖視圖。 第4圖爲孔口 A的加工步驟中心螺絲攻步驟之說明圖 〇 第5圖爲縮徑平行部的形成步驟之說明圖。 第6圖係使用於入口推拔部形成時R切削刀C之說明 圖。 第7圖是表示入口推拔部與縮徑平行部的形成說明圖 0 第8圖是藉中心鑽去除毛邊步驟之說明圖。 第9圖是表示推拔擴徑部及平行擴徑部的形成說明@ 〇 第1 0圖是表示本發明孔口 A (〆 = 〇 . 1 )的流量特性。 第1 1圖是表示本發明孔口的流量—壓力特性之一例 圖。 第1 2圖是表示I S09 3 0 〇所規定之音速噴嘴型 孔口的流量特性。 第1 3圖係表示第1 2圖之孔口的流量_壓力特性。 第14圖是表示簡化加工之0二0 · llmm0的穿 孔所成之孔口的流量特性。 第1 5圖是表示第1 4圖之孔口的流量—壓力特性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 —良· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 410253 Α7 Β7 五、發明說明（14 ) 第1 6圖是表示形成2段平行擴徑部之孔口的流量特 性。 第1 7圖是表示第1 6圖之孔口的流量一壓力特性。 第1 8圖爲具備圓錐形入口推拔部之孔口 a的流量特 性曲線。 第1 9圖爲具備圓錐形入口推拔部之孔口 a的流量. 直線性誤差曲線。 第2 0圖爲習知例之壓力式流量控制裝置的構成圖。 〔符號說明〕 A爲孔口 ' 0 !爲縮徑平行部的內徑、0 2爲平行擴徑部的 內徑、D爲本體構件、B爲流體入口側之外表面、C爲流 體出口側之外表面、1爲入口推拔部、1 a爲R切削刀' 2爲縮徑平行部、2 a爲0 = 0 . 1 1mm忽之鑽頭錐、 3爲推拔擴徑部、4爲平行擴徑部、4 a爲0 = 0 . 2m之擴徑用鑽頭錐、5爲中心凹部、5 a爲中 心螺絲攻用衝孔、6爲下孔、6 a爲订=〇 . 1 m m之鑽 頭錐、7爲中心鑽頭、R爲入口推拔部之曲率半徑、Li爲 圓錐形入口推拔部深度、L爲縮徑平行部長度、α。爲圓錐 形入口推拔部的傾斜角、α爲推拔擴徑部的傾斜角、L 2爲 推拔擴徑部與平行擴徑部的長度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17 - I ΐ 1—」1- υ I I ------I I 訂 - ------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
Claims (1)
- ABCD 41025S 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 .—種壓力式流量控制裝置用孔口1係將孔口上游 側壓力P i與下游側壓力P 2的比保持在氣體臨界壓力比以 下的狀態下’以孔口下游側流體的流量Q進行Q = κ p 1 ( 但是，κ爲常數）的運算，同時藉此運算的流量Q與設定 流量Q s間的差信號開關控制孔口上游側的控制閥’並調 節孔口上游側壓力P 1藉此將孔口下游側的流體流量控制於 設定流量之壓力式流量控制裝置中’其特徵爲：將此壓力 式流量控制裝置使用之孔口切削穿設於本體構件（D )之 下孔（6 ) —側開口端部而形成喇叭吹口狀之入口推拔部 (1 )及連續於此之短縮徑平行部（2 ) ’及藉上述下孔 (6 )另一側開口端部的擴徑而連續於形成上述縮徑平行 部（2 )的短推拔擴徑部（3 )及連續於此之平行擴徑部 (4 )所構成者。 2 .如申請專利範圍第1項之壓力式流量控制裝置用 孔口，其中係以入口推拔部（1 )作爲剖面之內壁面形成 曲線形狀的入口推拔部。 經濟部智慧財產局員工消骨合作社印製 3 .如申請專利範圍第i項之壓力式流量控制裝置用 孔口，其中係以入口推拔部（1 )作爲剖面之內壁面形成 直線形狀的入口推拔部。 4 .—種壓力式流量控制裝置用孔口之製造方法，其 特徵爲從本體構件（D ) —側面朝著另一側面開設下孔（ 6 )之後，藉切削刀（1 a )切削下孔（6 )—側面側的 入口部內側而形成喇叭吹口狀入口推拔部（1 )及與此連 續之短縮徑平行部（2 ) *其次從本體構件（D )的另一 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - A8 41025S cs D8 ~、申請專利範圍 側面藉擴徑用鑽孔錐（4 a )將上述下孔（6 )擴徑，形 成連續於上述縮徑平行部（2 )之短推拔擴徑部（3 )及 連續於此之平行擴徑部（4 )等所構成者。 5 .如申請專利範圍第4項之壓力式流量控制裝置用 孔口之製造方法.，其中係以形成入口推拔部〔1 )之切削 刀（1 a )作爲R切削刀或直線型切削刀者。 6 .如申請專利範圍第4項或第5項之壓力式流量控 制裝置用孔口之製造方法，其中係於入口推拔部（1 )及 與此連續之縮徑平行部（2 )形成之後，從一側面藉著與 上述縮徑平行部（2 )的內徑（^ ^ )相等外徑之鑽頭錐（ 2 a )使下孔（6 )擴徑，又從另一側面藉擴徑用鑽頭錐 (4 a )使下孔（6 )擴徑之前，從擴徑用鑕頭錐（4 a )利用大直徑中心鑽（7 )進行上述擴徑後下孔（6 )另 一面側端部的毛邊去除，再者於上述推拔擴徑部（_ 3 )形 成後，藉著具有與上述縮徑平行部（_2 )的內徑（0 1 )相 同直徑外徑的鑽頭錐（2 a )，進行縮徑平行部（2 )另 一面側端部之毛邊去除者。 - 、I I \// I - *^^1rri,_ ! II —Γ_ 1 - J. HI - -- . . m 111 11--^'J - i 11^1 ,1 ^^1 . (請先M讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） -19-
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