WO2007023597A1 - ガスケット型オリフィス及びこれを用いた圧力式流量制御装置 - Google Patents

ガスケット型オリフィス及びこれを用いた圧力式流量制御装置 Download PDF

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orifice
pressure
control device
outlet side
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Tadahiro Ohmi
Kouji Nishino
Ryousuke Dohi
Nobukazu Ikeda
Masaaki Nagase
Kaoru Hirata
Katsuyuki Sugita
Tsutomu Shinohara
Takashi Hirose
Tomokazu Imai
Toshihide Yoshida
Hisashi Tanaka
Original Assignee
Fujikin Incorporated
National University Corporation Tohoku University
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Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a gasket type orifice and a pressure type flow rate control device using the same. More specifically, a gasket-type orifice having a highly accurate hole diameter using a thin, metal plate that can be manufactured with low cost, high efficiency, and stable force, and a pressure-type flow control device using the gasket-type orifice, Orifice replacement can be performed quickly and leak-free, the flow range of the pressure flow control device can be easily changed after installation on site, and the flow control accuracy can be maintained with high accuracy within ⁇ 1% FS.
  • the present invention relates to an orifice exchange type pressure type flow control device.
  • an orifice hole is directly drilled in an orifice plate by a mechanical cage or the like, and this orifice plate is provided at an appropriate place such as a joint part of a pipe line or a connection part between a device and a pipe line.
  • this orifice plate has been used in a structure in which it is inserted into a pipe and directly clamped and fixed in an airtight manner.
  • the orifice plate of the above-mentioned direct tightening fixed type may cause deformation of the orifice plate due to the tightening and fixing, so that the orifice plate cannot be made very thin. For this reason, there is a problem that it is impossible to stably produce a high-precision orifice having a predetermined hole diameter and shape with no variation in flow characteristics and using a thin orifice plate, and at a low cost.
  • the orifice hole diameter changes due to heat, and cracks may occur in the thin orifice plate due to thermal stress, and the corrosion resistance of the orifice plate is lowered.
  • pressure-type flow control devices that use orifices as their essential components are more responsive, control-accurate, manufacturing cost, and control than thermal mass flow control devices (MFC) represented by mass flow controllers. It has excellent characteristics in terms of stability and maintainability, and is widely used in the technical fields of semiconductor manufacturing.
  • MFC thermal mass flow control devices
  • Fig. 7 (a) and Fig. 7 (b) show the basic configuration diagram of the conventional pressure type flow rate control device FCS.
  • Control valve 2, pressure detector 6, orifice 8, flow rate calculation The main parts of the pressure type flow control device FCS are formed by the circuits 13, 31, the flow setting circuit 14, the arithmetic control circuit 16, the flow output circuit 12, and the like.
  • Orifice upstream gas pressure, P orifice downstream gas pressure, k is the flow rate conversion rate.
  • the pressure-type flow control device FCS in Fig. 7 (a) is configured such that the orifice upstream side gas pressure P and the orifice
  • the flow rate setting value of the flow rate control is given as a voltage value as the flow rate setting signal Qe.
  • Quantity Qc Flow rate range smaller than KP, and the flow rate Qc at upstream pressure P is
  • the flow rate value is uniquely determined by a constant k determined by the diameter of the chair.
  • the pressure control range 0 to 3 (kgf / cm 2 abs) of the upstream pressure P of the orifice is
  • FIG. 8 shows an example of the pressure type flow rate control device that enables the orifice replacement, and the orifice is inserted into the fluid outlet side of the valve body 23 of the control valve 2 forming the pressure type flow rate control device FCS.
  • a hole 24 is provided, and an orifice 8 having an appropriate hole diameter is inserted into the orifice insertion hole 24 in a replaceable manner, and the air passage 34 is made airtight through the pressing fitting 32, the bearing 33 and the seal material 35a. It is intended to ensure.
  • Patent Document 1 JP-A-8-338546
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-66732
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-322130
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-195948
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-199109
  • the sealing material 35 a that contacts the sealing mechanism of the orifice 8 with the surface side of the orifice 8 and the seal on the valve body side that contacts the back surface side of the orifice 5.
  • the bearing seat 35b it is possible to secure the sealing performance on both sides of the orifice 8 by the screwing pressure of the pressing bracket 32. Therefore, it is extremely possible to completely prevent external leakage from the so-called orifice seal. There is a problem that it is difficult.
  • the orifice plate is welded with a thin orifice plate and the orifice holding fixture is clamped and fixed, so that the orifice plate is distorted or cracked by the welding heat as described above. There is a problem that corrosion cannot be prevented.
  • the present invention relates to the above-described problem in the pressure type flow rate control apparatus using the conventional orifice and orifice, i.e., an orifice with a stable flow characteristic having a predetermined hole diameter and shape using a thin orifice plate.
  • the conventional orifice and orifice i.e., an orifice with a stable flow characteristic having a predetermined hole diameter and shape using a thin orifice plate.
  • the main object of the invention is to provide an orifice variable pressure type flow rate control device that can greatly improve the flow rate control accuracy.
  • the gasket type orifice of the invention of claim 1 has a fitting protrusion (38a).
  • the orifice plate (38c) is inserted in an airtight manner between the end faces of the two, and the both end faces (38a), (38b) of both orifice bases (38a), (38b) are used as gasket sealing faces.
  • the gasket type orifice of claim 2 is formed with a flange portion (38d) projecting inwardly in the vicinity of one side of a short cylindrical orifice base (38d) having end faces on both sides as seal surfaces.
  • a thin plate-like orifice plate (38c) provided with orifice holes on the outer surface of the flange (38d) is provided.
  • the basic configuration of the present invention is that laser welding is fixed over the entire circumference.
  • the pressure type flow rate control device of the invention of claim 3 is the pressure type flow rate control device (A) comprising a control valve, a pressure detector, an orifice, a flow rate calculation circuit, and a calculation control circuit.
  • the basic configuration of the invention is that the gasket-type orifice according to claim 1 or 2 is used.
  • the invention of claim 4 is the pressure-type flow control device of claim 3, wherein the valve body (23) of the control valve forming the pressure-type flow control device (A) is provided with the fluid flow passage (40a).
  • the inlet block (40), the central block (41) with the valve seat (2b), and the outlet block (42) with the outlet fluid passage (42a) are connected in an airtight manner. It is a thing.
  • the invention of claim 5 is the pressure type flow control device of claim 4, wherein the location of the orifice constituting the pressure type flow control device (A) is set at the fluid outlet side of the central block (41) of the control valve. And the fluid inlet side of the outlet side mounting block (42).
  • the orifice exchange type pressure type flow rate control device of the invention of claim 6 includes an inlet side mounting block 39 provided with a fluid supply pipe connecting portion and an outlet side mounting provided with a fluid outlet piping connection portion.
  • the valve body 23 of the control valve 2 of the pressure type flow control device A is arranged between the block 43 for use and the fluid inlet side of the valve body 23 and the fluid outlet side of the inlet side mounting block 39, and
  • the fluid outlet side of the valve body 23 and the fluid inlet side of the outlet side mounting block 43 are connected in a gastight manner so as to be dissociable, thereby forming a flow path through which gas flows through the control valve 2.
  • pressure type flow control is performed between the gasket type orifice insertion hole 42c provided on the outlet side of the valve body 23 and the gasket type orifice insertion hole 43b provided on the fluid inlet side of the outlet side mounting block 43.
  • the invention of claim 7 is the orifice exchange type pressure flow control device of claim 6,
  • the valve body 23 of the control valve 2 forming the force flow control device A is connected to the inlet block 40 having the fluid flow passage 4 Oa, the central block 41 having the valve seat 2b, and the outlet having the outlet fluid passage 4 2a.
  • the side block 42 is connected in an airtight manner.
  • the invention of claim 8 is the orifice exchange pressure type flow rate control device of claim 7, wherein the pressure detector insertion hole 41e for inserting the pressure detector 6 of the pressure type flow control device A into the central block 41 is provided. It is set as the structure which provided.
  • the gasket-type orifice 38 according to claim 1 of the present invention has a configuration in which the orifice plate 38c is tightly fitted between the orifice bases 38a and 38b in close contact with each other. Even if it exists, it can be sandwiched between the orifice bases 38a and 38b without causing deformation.
  • the orifice plate 38c having a more accurate orifice hole, and by using the outer ends of both orifice bases as a sealing surface, the orifice 38 itself can be tightly connected to a pipe line or the like as a gasket. It can be tightened and fixed.
  • the entire circumference of the orifice plate 38c is formed as a flange 38d.
  • the gasket type orifice 38 of claim 1 or claim 2 is used, so that the orifice 38 itself can be highly accurate. As a result, it is possible to almost completely achieve airtightness and prevention of deformation when the orifice 38 is attached.
  • the orifice-converting pressure flow control device according to claim 6 of the present invention, the orifice can be replaced very easily, and airtightness can be secured and deformation can be prevented almost completely in the mounting of the orifice 38. Highly accurate flow control is possible.
  • FIG. 1 is a front view of a cross section of the main part of an orifice variable pressure type flow rate control device.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a gasket type orifice according to the first embodiment used in the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory view of a method for manufacturing the gasket type orifice of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a gasket type orifice according to a second embodiment used in the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of replacement of a gasket type orifice.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a conventional pressure type flow rate control device.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional orifice exchange type pressure flow control device.
  • A is an orifice exchange type pressure flow control device
  • 38a is the outer peripheral surface
  • 38b is the recess for fitting
  • 39 is a block for inlet side installation
  • 41b is the outlet side fluid passage
  • 41c is the valve body insertion hole
  • 41e is a pressure detector insertion hole
  • 42c is a gasket type orifice insertion hole
  • 43b is a gasket type orifice insertion hole
  • FIG. 1 is a front view of the main part of an orifice variable pressure type flow control device A according to claim 6 of the present invention, in which a main part is vertically cut.
  • 1 is a control part
  • 2 is a control valve
  • 2a is a control port.
  • 2 is a valve seat
  • 2b is a valve seat
  • 23 is a valve body
  • 35 is a gasket
  • 36 is a gasket type filter
  • 6 is a pressure detector
  • 37 is a gasket
  • 38 is a gasket type orifice.
  • the valve body 23 is also formed by assembling three members of an inlet side block 40, a central block 41, and an outlet side block 42. Further, the inlet side mounting block 39 and the inlet side block 40 are connected by a fixing bolt (not shown) through a gasket 35.
  • the inlet side block 40 and the central block 41 are connected by a fixing bolt (not shown) through a gasket type filter 36.
  • the central block 41 and the outlet side block 42 are connected to each other by a fixing bolt (not shown) through a gasket 37. Further, the outlet side block 42 and the outlet side mounting block 43 are connected and fixed in a gastight and detachable manner by a fixing bolt (not shown) through a gasket type orifice 38.
  • Each of the blocks 39 to 43 is formed of SUS316L-P (W melt) material, and the inlet side mounting block 39 includes an inflow side pipe joint (not shown), a fluid passage 39a, and the like. And screw holes for fixing bolts (not shown) are formed.
  • the inlet side block 40 includes a fluid passage 40a and a fixing bolt insertion hole (not shown).
  • a leak inspection hole 40b, a gasket insertion hole 40c, and the like are formed.
  • the central block 41 has an inlet side fluid passage 41a, an outlet side fluid passage 41b, an insertion hole 41c of a valve body 2a having a valve seat 2b, a gasket insertion hole 41d, a pressure detector insertion hole 41e, and a fixing bolt. Screw holes (not shown) etc. are formed!
  • the outlet side block 42 is formed with an outlet side fluid passage 42a, a leak inspection hole 42b, an orifice gasket insertion hole 42c located on the fluid outlet side, a fixing bolt insertion hole (not shown), and the like. .
  • the outlet side mounting block 43 includes an outlet side piping joint (not shown), a fluid passage 43a, and screw holes for fixing bolts (not shown), and is substantially the same as the inlet side mounting block 39. It is configured. However, the point force in which the insertion hole 43c of the gasket type orifice 38 is formed on the fluid inlet side is different from the inlet side mounting block 39.
  • FIG. 1 44 is a fixture for the pressure detector, and 45 is a bolt for fixing the pressure detector.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the gasket type orifice according to claim 1 of the present invention, which is manufactured by a so-called press-fitting method.
  • the gasket type orifice 38 includes an orifice base (1) 38a and an orifice base (
  • the main members constituting the gasket type orifice 38 are all made of SUS316L-LM (W melt) material.
  • the gasket type orifice 38 is used in the pressure type flow rate control device according to claim 3 of the present invention and the orifice conversion type pressure type flow rate control device according to claim 6 of the present invention, respectively. It is.
  • the orifice base 38a has a protrusion 38a for fitting on the lower end surface of the disk-shaped body as shown in FIGS. 2 and 3, and the outer peripheral surface 38a is the orientation of the other disk-shaped body.
  • the assembled gasket type orifice 38 has a ring-shaped upper end surface 38a and a ring-shaped upper surface 38a.
  • the lower end surface 38b serves as a sealing surface for the sealing gasket between the blocks 42 and 43, respectively.
  • FIG. 4 shows a gasket type orifice 38 according to claim 2 of the present invention.
  • the gasket type orifice 38 is formed by laser welding W (entire circumference) of the orifice plate 38c to the outer surface of the flange 38d provided on one side of the orifice base 38d.
  • the upper end surface and the lower end surface of the cylindrical orifice base 38d are respectively sealing surfaces.
  • the orifice base 38d is made of SUS316L-LM (W melt) material, and the orifice plate 38c is made of the same or other Ni-Cr alloy as the base 38d and has a predetermined inner diameter ⁇ in the center. Orifice holes are provided.
  • the span error AQ is a predetermined value (for example, ⁇ 5% FS ) Or the span error AQ must be kept below a predetermined value (for example, ⁇ 1% F.S), the constant K inherent to the gasket-type orifice 38 after the replacement.
  • the data is registered in the control unit A via an orifice data reader (not shown), and the flow span error AQ and flow linearity error (not shown) are used using the data related to the constant K specific to the gasket-type orifice 38 after the replacement. ) Is corrected so that the span error ⁇ Q, etc. is less than or equal to a predetermined value.
  • the present invention can be applied to all fluid flow control devices having a configuration in which fluid flow control using an orifice and fluid flow control using the orifice are performed.

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Abstract

　本発明は、圧力式流量制御装置を分解、組立することなしに、そのオリフィスを簡単に取り換えできるようにすることにより、制御流量の切換を容易に行えるようにする。 　本発明のオリフィス交換型圧力式流量制御装置は、流体供給用配管の接続部を備えた入口側取付用ブロック（３９）と流体取出用配管の接続部を備えた出口側取付用ブロック（４３）との間に圧力式流量制御装置（Ａ）のコントロール弁（２）のバルブボディ（２３）を配設し、当該バルブボディ（２３）の流体入口側と前記入口側取付用ブロック（３９）とを、並びに前記バルブボディ（２３）の流体出口側と前記出口側取付用ブロック（４３）とを、夫々解離可能に気密状に連結することにより、前記コントロール弁（２）を通して気体が流通する流路を形成すると共に、前記バルブボディ（２３）の出口側に設けたガスケット型オリフィス挿入孔（４２ｃ）と出口側取付用ブロック（４３）のガスケット型オリフィス挿入孔（４３ｂ）との間に、圧力式流量制御装置（Ａ）のガスケット型オリフィス（３８）を着脱自在に挿着する構成とする。

Description

明 細 書
ガスケット型オリフィス及びこれを用いた圧力式流量制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、ガスケット型オリフィスとこれを用いた圧力式流量制御装置の改良に関 するものである。より具体的には、安価に高能率でし力も安定して製造できるようにし た薄 、金属板を用いた高精度な孔径を有するガスケット型オリフィスと、これを用いた 圧力式流量制御装置と、オリフィスの取り換えをリークフリーで迅速に行え、現地据付 後の圧力式流量制御装置の流量レンジの変更を容易に出来ると共に、流量制御精 度を ± 1%FS以内の高精度に保持できるようにしたオリフィス交換型圧力式流量制 御装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従前から、オリフィスとしては、オリフィスプレートに機械カ卩ェ等によって直接オリフィ ス穴を穿設し、このオリフィスプレートを配管路の継手部や機器と管路の接続部等の 適宜箇所に於いて管路内へ挟み込み、気密状にこれを直接締付け固定する構造の ものが多く使用されて来た。
しかし、上記直接締付け固定型のオリフィスには、締付け固定によりオリフィスプレ ートに変形を生じる虞れがあるため、オリフィスプレートを大幅に薄くすることができな い。そのため、薄いオリフィスプレートを用いて、所定の穴径及び形態を有する流量 特性にばらつきのない高精度なオリフィスを安定して、し力も安価に製造することがで きないと云う問題がある。
[0003] また、上記の如き問題を解決するものとして、オリフィスプレートを適宜の保持金具 へ溶接し、この保持金具へ溶接したオリフィスプレートを管路内へ挿入固定するよう にしたオリフィスが開発されて来た。
しかし、溶接を行うと熱による影響でオリフィス穴径に変化が生じると共に、熱応力 によって薄いオリフィスプレートにクラックを生じる場合があるうえ、オリフィスプレート の耐食性が低下すると云う難点がある。
[0004] このように、オリフィス、特に圧力式流量制御装置等で使用されるような形状ゃ穴径 等に一定の制約が設けられた高精度なオリフィスは、安価に製造できないうえ、管路 等への挿入固定にも構造上困難な問題が多くあり、実用上様々な問題点が残されて いる。
[0005] 一方、オリフィスをその必須の構成部材とする圧力式流量制御装置は、マスフロー コントローラに代表される熱式質量流量制御装置 (MFC)に比較して応答性や制御 精度、製造コスト、制御の安定性、メンテナンス性等の点で優れた特性を備えており 、半導体製造の技術分野等にお 、て広く実用に供されて 、る。
[0006] 図 7 (a)及び図 7 (b)は、前記従前の圧力式流量制御装置 FCSの基本構成図を示 すものであり、コントロール弁 2、圧力検出器 6、オリフィス 8、流量演算回路 13、 31、 流量設定回路 14、演算制御回路 16、流量出力回路 12等から圧力式流量制御装置 FCSの要部が形成されて 、る。
尚、図 7 (a)及び図 7 (b)において、 3はオリフィス上流側配管、 4は弁駆動部、 5は オリフィス下流側配管、 7は温度検出器、 9はバルブ、 15は流量変換回路、 10、 11、 22、 28ίま増幅器、 17、 18、 29ίま A/D変^^、 19ίま温度ネ ΐ正回路、 20、 30ίま演 算回路、 21は比較回路、 Qcは演算流量信号、 Qfは切換演算流量信号、 Qeは流量 設定信号、 Qoは流量出力信号、 Qyは流量制御信号、 Pは気体の供給圧力、 Pは
0 1 オリフィス上流側気体圧力、 Pオリフィス下流側気体圧力、 kは流量変換率である。
2
[0007] 前記図 7 (a)の圧力式流量制御装置 FCSは、オリフィス上流側気体圧力 Pとオリフ
1 イス下流側気体圧力 P
2との比 P /P
1 2が流体の臨界値に等しいか若しくはこれより低 い場合 (所謂気体の流れが臨界状態下にあるとき）に、主として用いられるものであり 、オリフィス 8を流通する気体流量 Qcは、 Qc=KP (但し、 Kは比例定数)で与えられ
1
る。
また、前記図 7 (b)の圧力式流量制御装置 FCSは、臨界状態と非臨界状態の両方 の流れ状態となる気体の流量制御に主として用いられるものであり、オリフィス 8を流 れる気体の流量は、 Qc=KP m (P— P )n(Kは比例定数、 mと ηは定数）として与えら
2 1 2
れる。
[0008] 更に、前記図 7 (a)及び図 7 (b)の圧力式流量制御装置において、流量制御の流 量設定値は、流量設定信号 Qeとして電圧値で与えられる。例えば、上流側圧力 Pの 圧力制御範囲 0〜3 (kgf/cm2 abs)を電圧範囲 0〜5Vで表示したとすると、 Qe = 5 V (フルスケール値）は、 3 (kgf/cm2 abs)の圧力 Pにおける流量 Qc=KPに相当
1 1 することとなる。
[0009] 具体的には、いま、流量変換回路 15の変換率 kが 1に設定されているとき、流量設 定信号 Qe = 5Vが入力されると、切換演算流量信号 Qf (Qf=kQc)は 5Vとなり、上 流側圧力 Pが 3 (kgfZcm2 abs)になるまでコントロール弁 2が開閉操作される。その
1
結果、 P = 3 (kgf/cm2 abs)に対応する流量 Qc二 KPの気体がオリフィス 8を流通
1 1
すること〖こなる。
[0010] また、制御すべき圧力範囲を 0〜2 (kgf/cm2 abs)に切換え、この圧力範囲を 0〜 5Vの流量設定信号 Qeで表示する場合 (即ち、フルスケール値 5Vが 2 (kgfZcm2 a bs)を与える場合）には、前記流量変換率 kが 2Z3に設定される。
[0011] その結果、流量設定信号 Qe = 5Vが入力されたとすると、 Qf=kQcから、切換演算 流量信号 Qfは Qf= 5 X 2Z3Vとなり、上流側圧力 Pが3 2 3 = 2 (1¾£7。1112 &1)5 )になるまで、コントロール弁 2が開閉操作される。
即ち、 Qe = 5Vが、 P = 2 (kgf/cm2 abs)に相当する流量 Qc=KPを表すように
1 1
フルスケールの流量が変換される。
尚、前記図 7 (b)の圧力式流量制御装置においても同様であり、オリフィス 8を流通 する気体の流量 Qcは、 Qc=KP m (P— P )n(Kは比例定数、 mと ηは定数）として与
2 1 2
えられ、ガス種が変われば前記比例定数 Κが変化する。
[0012] 上述の如ぐ従前の圧力式流量制御装置においては、流量変換回路 15の変換率 kを調整することにより、 Qe = 5V (フルスケール 'F. S. )に対応するオリフィス上流側 圧力 Pにおける流量 Qc=KPを切換えできる構成にしている。しかし、その流量切
1 1
換範囲は、飽くまでも前記 Qe = 5V (F. S.値）に対応する上流側圧力 Pにおける流
1 量 Qc=KPよりも小流量の範囲であって、上流側圧力 Pにおける流量 Qcは、オリフ
1 1
イスの径等によって定まる定数 kにより一義的に決まった流量値となる。
[0013] 換言すれば、オリフィス上流側圧力 Pの圧力制御範囲 0〜3 (kgf/cm2abs)を電
1
圧範囲 0〜5Vで表示し、 Qe = 5Vにおける流量値 Qcそのものを例えば 5倍の流量 に拡大切換えするためには、オリフィスそのものを定数 Kが 5倍の値を有するオリフィ スに変換する必要がある。
[0014] 図 8は、上記オリフィス交換を可能にした圧力式流量制御装置の一例を示すもので あり、圧力式流量制御装置 FCSを形成するコントロール弁 2のバルブボディ 23の流体 出口側にオリフィス挿入孔 24を設け、当該オリフィス挿入孔 24内へ適宜の孔径を有 するオリフィス 8を交換自在に挿着すると共に、押圧金具 32、ベアリング 33及びシー ル材 35aを介して流体通路 34の気密性を確保するようにしたものである。
[0015] 特許文献 1 :特開平 8— 338546号公報
特許文献 2 :特開 2000— 66732号公報
特許文献 3 :特開 2000— 322130号公報
特許文献 4：特開 2003 - 195948号公報
特許文献 5 :特開 2004— 199109号公報
[0016] ところで、従前の前記図 7 (a)及び図 7 (b)の圧力式流量制御装置にあっては、被 制御流体の供給圧 Poは通常一定値に保持されて ヽるため、制御流量の最大値 Qc は使用するオリフィス 8によって一義的に決まることになり、オリフィス 8そのものを変換 しない限り、前記流体の制御流量の最大又は最小流量 Qcを大きく変更することは困 難である。
[0017] また、従前の図 8に於いては、オリフィス 8の交換の度毎に押圧金具 32を取り外すと 共に、場合によってはシール材 35aを取り換えする必要があり、オリフィス 8の交換に 多くの手数を必要とするうえ、配管経路の解体に時間が掛カると云う問題がある。
[0018] 更に、図 8のオリフィス交換方式にあっては、オリフィス 8のシール機構をオリフィス 8 の表面側に接当するシール材 35aとオリフィス 5の裏面側に接当する弁本体側のシー ル用当り座 35bとから構成すると共に、押圧金具 32のねじ込み押圧力によりオリフィ ス 8両面のシール性を確保する構成として ヽるため、所謂オリフィスシール部からの 外部リークを完全に防止することが著しく困難であると云う問題がある。
[0019] カロえて、オリフィス 8としては、図 8に示す如く薄い金属製オリフィスプレートに機械 加工により所定の内径のオリフィス穴を穿設したものとしている力 前述したように、直 接にオリフィス 8を締付け固定する構成であるため、オリフィスプレートの厚さを極く薄 いものにすることが出来ず、その結果高精度なオリフィスを安価に製造することが出 来ないと云う問題がある。
[0020] また、オリフィス保持金具に薄いオリフィスプレートを溶接すると共に、当該オリフィス 保持金具を挟圧固定する構成としたオリフィスにあっても、前述の如ぐ溶接熱による オリフィスプレートの歪やクラックの発生、腐食の発生等を防止できな 、と 、う問題が ある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0021] 本発明は、従前のオリフィス及びオリフィスを用いた圧力式流量制御装置における 上述の如き問題、即ちィ.薄いオリフィスプレートを用いて、所定の穴径及び形態を 有する流量特性の安定したオリフィスを容易に製造できないこと、口.溶接型のオリフ イスにあっては熱応力によるオリフィス穴の変形やオリフィスプレートのクラックを生じ 易いこと、ハ.また、オリフィスを用いた圧力式流量制御装置においては、流量演算 回路の変換率 kを変えるだけでは、流量範囲の大幅な拡大に対応することができな いこと、二.従前のオリフィス交換方式ではオリフィスの交換に手数が掛カり過ぎるうえ 、外部リークを生ずる可能性が高いこと等の問題を解決せんとするものであり、極薄 のオリフィスプレートを用いて高精度で且つ安定した流量特性が得られ、流体通路内 へ簡単に挿着してリークフリーで挟圧固定することができ、し力も、安価に且つ容易 に製造できるようにしたオリフィス及びこれを用いた圧力式流量制御装置を提供する こと、並びに、工場出荷後であっても、現地でオリフィス 8を変換して流量レンジを簡 単且つ迅速に変えることができると共に、オリフィス 8からの外部リークを皆無にし、併 せて流量制御精度の大幅な向上を可能としたオリフィス可変型圧力式流量制御装置 の提供を発明の主目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0022] 請求項 1の発明のガスケット型オリフィスは、嵌合用突部（38a
1 )を備えたオリフィス ベース（38a)と嵌合用凹部（38b )を備えたオリフィスベース（38b)とを組合せ、両者
1
の端面間にオリフィスプレート（38c)を気密状に挿着すると共に、両ォリフィスベース (38a)、（38b)の両端面（38a )、 （38b )をガスケットのシール面としたことを発明の
3 3
基本構成とするものである。 [0023] 請求項 2のガスケット型オリフィスは、両側の端面をシール面とする短円筒型のオリ フィスベース（38d)の片側近傍の内部に内方へ突出する鍔部（38d )を形成し、当
1
該鍔部（38d )の外側面へオリフィス穴を設けた薄板状のオリフィスプレート（38c)を
1
全周に亘つてレーザ溶接固定したことを発明の基本構成とするものである。
[0024] 請求項 3の発明の圧力式流量制御装置は、コントロール弁と圧力検出器とオリフィ スと流量演算回路と演算制御回路とを備えた圧力式流量制御装置 (A)において、前 記オリフィスを請求項 1又は請求項 2に記載のガスケット型オリフィスとしたことを発明 の基本構成とするものである。
[0025] 請求項 4の発明は、請求項 3の圧力式流量制御装置において、圧力式流量制御装 置 (A)を形成するコントロール弁のバルブボディ (23)を、流体流通路 (40a)を有す る入口側ブロック (40)と弁座 (2b)を備えた中央ブロック (41)と出口側流体通路 (42 a)を備えた出口側ブロック (42)とを気密状に連結する構成としたものである。
[0026] 請求項 5の発明は、請求項 4の圧力式流量制御装置において、圧力式流量制御装 置 (A)を構成するオリフィスの設置場所をコントロール弁の中央ブロック (41)の流体 出口側と出口側取付用ブロック (42)の流体入口側との間に設けるようにしたもので ある。
[0027] 請求項 6の発明のオリフィス交換型圧力式流量制御装置は、流体供給用配管の接 続部を備えた入口側取付用ブロック 39と流体取出用配管の接続部を備えた出口側 取付用ブロック 43との間に圧力式流量制御装置 Aのコントロール弁 2のバルブボディ 23を配設し、当該バルブボディ 23の流体入口側と前記入口側取付用ブロック 39の 流体出口側とを、並びに前記バルブボディ 23の流体出口側と前記出口側取付用ブ ロック 43の流体入口側とを、夫々解離可能に気密状に連結することにより、前記コン トロール弁 2を通して気体が流通する流路を形成すると共に、前記バルブボディ 23の 出口側に設けたガスケット型オリフィス挿入孔 42cと出口側取付用ブロック 43の流体 入口側に設けたガスケット型オリフィス挿入孔 43bとの間に、圧力式流量制御装置 A のガスケット型オリフィス 38を着脱自在に挿着する構成としたことを発明の基本構成 とするちのである。
[0028] 請求項 7の発明は、請求項 6のオリフィス交換型圧力式流量制御装置において、圧 力式流量制御装置 Aを形成するコントロール弁 2のバルブボディ 23を、流体流通路 4 Oaを有する入口側ブロック 40と弁座 2bを備えた中央ブロック 41と出口側流体通路 4 2aを備えた出口側ブロック 42とを気密状に連結する構成としたものである。
[0029] 請求項 8の発明は、請求項 7のオリフィス交換型圧力式流量制御装置において、中 央ブロック 41に圧力式流量制御装置 Aの圧力検出器 6を挿着する圧力検出器挿入 孔 41eを設けた構成としたものである。
発明の効果
[0030] 本発明請求項 1に係るガスケット型オリフィス 38は、オリフィスプレート 38cを両オリ フィスベース 38a、 38b間に気密状に嵌合密接させる構成としているため、極く薄い 金属プレート或いは金属皮膜であっても、変形等を生ずることなしに両オリフィスべ一 ス 38a、 38b間に挟持することができる。
その結果、より高精度なオリフィス穴を有するオリフィスプレート 38cの使用が可能に なると共に、両オリフィスベースの外側端をシール面として利用することにより、オリフ イス 38そのものをガスケットとして緊密に管路等へ締込み固定することができる。
[0031] 請求項 2のガスケット型オリフィス 38では、オリフィスプレート 38cの全周を鍔部 38d
1 の外側面へレーザ溶接する構成としているため、請求項 1の場合と同様に、オリフィス プレート 38cに殆ど加熱変形が発生せず、高精度なオリフィス穴を有するガスケット型 オリフィス 38の製作が可能となる。
[0032] 本発明の請求項 3に係る圧力式流量制御装置にあっては、請求項 1又は請求項 2 のガスケット型オリフィス 38を使用しているため、オリフィス 38そのものの高精度化を 図れると共に、オリフィス 38の取付けにおける気密性の確保や変形防止がほぼ完全 に達成可能となる。
[0033] 本発明の請求項 6のオリフィス変換型圧力式流量制御装置においては、オリフィス の交換が極めて容易に行えると共に、オリフィス 38の取付けにおける気密性の確保 や変形防止が略完全に行えるため、高精度な流量制御が行える。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]オリフィス可変型圧力式流量制御装置の要部を断面した正面図である。
[図 2]本発明で使用をする第 1実施例に係るガスケット型オリフィスの断面概要図であ る。
[図 3]図 2のガスケット型オリフィスの製造方法の説明図である。
圆 4]本発明で使用する第 2実施例に係るガスケット型オリフィスの断面概要図である
[図 5]ガスケット型オリフィスの取換の説明図である。
圆 6]ガスケット型オリフィス取換後の流量制御精度の補正の説明図である。
[図 7]従前の圧力式流量制御装置の構成説明図である。
圆 8]従前のオリフィス交換型圧力式流量制御装置の一例を示す断面概要図である 符号の説明
Aはオリフィス交換型圧力式流量制御装置
1は制御部
2はコントロール弁
2aは弁体
2bは弁座
6は圧力検出器
23はバルブボディ
36はガスケット型フィルタ
37はガスケット
38はガスケット型オリフィス
38aはオリフィスベース（1)
38aは嵌合用突部
1
38aは外周面
2
38a上端面
3
38bはオリフィスベース（2)
38bは嵌合用凹部
1
38bは内周面
2
38bは下端面 38cはオリフィスプレート
38dはオリフィスベース
38dは鳄部
1
39は入口側取付用ブロック
39aは流体通路
40〖ま人口佃 jブロック
40aは流体通路
40bはリーク検査孔
40cはガスケット揷入孔
41は中央ブロック
4 laは入口側流体通路
41bは出口側流体通路
41cは弁体挿入孔
4 Idはガスケット揷入孔
41eは圧力検出器揷入孔
42〖ま出口彻 jブロック
42aは流体通路
42bはリーク検査孔
42cはガスケット型オリフィス挿入孔
43は出口側取付用ブロック
43aは流体通路
43bはガスケット型オリフィス挿入孔
44は圧力検出器の固定具
45は圧力検出器の固定用ボルト
発明を実施するための最良の形態
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図 1は、本願発明の請求項 6に係るオリフィス可変型圧力式流量制御装置 Aの要部 を縦断した正面図であり、図 1において 1は制御部、 2はコントロール弁、 2aはコント口 ール弁 2の弁体、 2bは弁座、 23はバルブボディ、 35はガスケット、 36はガスケット型 フィルタ、 6は圧力検出器、 37はガスケット、 38はガスケット型オリフィスである。
[0037] 前記バルブボディ 23は、入口側ブロック 40と中央ブロック 41と出口側ブロック 42と の 3部材カも組立て形成されている。また、入口側取付用ブロック 39と入口側ブロッ ク 40は、ガスケット 35を介して固定用ボルト（図示省略）により連結されている。
[0038] 前記入口側ブロック 40と中央ブロック 41とはガスケット型フィルタ 36を介して固定用 ボルト（図示省略）により連結されている。
また、前記中央ブロック 41と出口側ブロック 42とはガスケット 37を介して固定用ボ ルト（図示省略）により連結されている。更に、前記出口側ブロック 42と出口側取付用 ブロック 43とは、ガスケット型オリフィス 38を介して固定用ボルト（図示省略）により気 密状に且つ解離自在に連結固定されて 、る。
[0039] 前記各ブロック 39〜43は、何れも SUS316L— P (Wメルト）材により形成されてお り、入口側取付用ブロック 39には流入側配管用継手（図示省略)、流体通路 39a及 び固定用ボルトのねじ込み孔（図示省略)等が形成されて ヽる。
また、前記入口側ブロック 40には、流体通路 40a、固定用ボルト揷通孔（図示省略
)、リーク検査孔 40b、ガスケット挿入孔 40c等が形成されている。
更に、中央ブロック 41には、入口側流体通路 41a、出口側流体通路 41b、弁座 2b を備えた弁体 2aの挿入孔 41c、ガスケット挿入孔 41d、圧力検出器挿入孔 41e、固 定用ボルトねじ込み孔（図示省略)等が形成されて!、る。
[0040] 前記出口側ブロック 42には、出口側流体通路 42a、リーク検査孔 42b、流体出口 側に位置するオリフィスガスケット挿入孔 42c、固定用ボルト揷通孔（図示省略)等が 形成されている。
前記出口側取付用ブロック 43は、出口側配管用継手（図示省略)、流体通路 43a 及び固定用ボルトのねじ込み孔（図示省略)を備えており、前記入口側取付用ブロッ ク 39とほぼ同じ形態に構成されている。但し、流体入口側にガスケット型オリフィス 38 の揷入孔 43cが形成されている点力 前記入口側取付用ブロック 39と異なっている。
[0041] 尚、図 1において、 44は圧力検出器の固定具、 45は圧力検出器の固定用ボルトで ある。 [0042] 図 2は、本発明の請求項 1に係るガスケット型オリフィスの一例を示す断面概要図で あり、所謂圧入方式により製作されたものである。
即ち、当該ガスケット型オリフィス 38は、オリフィスベース（1) 38aとオリフィスベース（
2) 38bとの間に所望のオリフィス径 φを備えた円形オリフィスプレート 38cを介設し、 図 3に示す如く推力約 90Nのプレス機により、オリフィスベース 38aをオリフィスベース
38b内へ圧入して両者を気密状に一体ィ匕固着することにより形成されている。
尚、ガスケット型オリフィス 38を構成する主要部材は全て SUS316L— LM (Wメル ト)材により形成されている。
[0043] 又、当該ガスケット型オリフィス 38は、本願発明の請求項 3に係る圧力式流量制御 装置及び本願発明の請求項 6に係るオリフィス変換型圧力式流量制御装置におい て、夫々使用されるものである。
[0044] 即ち、オリフィスベース 38aは、図 2及び図 3に示す如くディスク状体の下端面に嵌 合用の突部 38aを形成したものであり、その外周面 38aが他方のディスク状体のオリ
1 2
フィスベース 38bの上端面に形成した嵌合用凹部 38bの内壁面 38bと気密状に密
1 2
接することにより、両者の端面間にオリフィスプレート 38cが気密状に挿着保持される 尚、組立てられたガスケット型オリフィス 38のリング状の上端面 38a及びリング状の
3
下端面 38bは、夫々ブロック 42、 43間のシール用ガスケットのシール面としての機
3
能を果たすものであることは勿論である。
[0045] 図 4は、本発明の請求項 2に係るガスケット型オリフィス、 38を示すものである。
当該ガスケット型オリフィス 38は、オリフィスベース 38dの内部の片側に設けた鍔部 38dの外側面へ、オリフィスプレート 38cをレーザ溶接 W (全周）することにより形成さ
1
れており、円筒形のオリフィスベース 38dの上端面と下端面が夫々シール面となるも のである。
尚、オリフィスベース 38dは SUS316L—LM (Wメルト）材により形成されており、ま た、オリフィスプレート 38cはベース 38dと同質又はその他の Ni—Cr合金が使用され ており、中央に所定の内径 φのオリフィス穴が設けられている。
[0046] 次に、ガスケット型オリフィス 38の取換え（又は交換）について説明する。 ガスの制御流量やガス種等の変更により、ガスケット型オリフィス 38を取り替えする 必要が生じた場合には、先ず、図 5に示す如ぐ入口側ブロック 40と入口側取付用ブ ロック (入口側ベースブロック） 39とを連結する固定用ボルト（図示省略 ·4本)及び出 口側ブロック 42と出口側取付用ブロック（出口側ベースブロック) 43とを連結する固 定用ボルト（図示省略 ·4本)を取り外す。
[0047] 次に、新たなガスケット型オリフィス 38を前記出口側ブロック 42のガスケット挿入孔 42c内へ揷着し、その後両ブロック 40、 42を夫々現状の通りに各取付用ブロック 39、 43へ夫々固定する。
[0048] この時、ガス入口側配管及びガス出口側配管は、何れも入口側取付用ブロック 39 及び出口側取付用ブロック 43の各接続用継手へ連結されており、且つ両ブロック 39 、 43は一切移動をさせないため、ガスケットオリフィス 38の交換に際して、配管系統 を取り外ししたりする必要は全くない。
[0049] 前記ガスケット型オリフィス 38の交換が完了すれば、新たな設定流量と制御流量と の関係を調整し、例えば図 6に示すようにスパン誤差 A Qが所定の値 (例えば、 ± 5 %F. S. )を越える場合や、或いはスパン誤差 A Qを所定値 (例えば ± 1%F. S)以 下に保持しなければならないような場合には、当該交換後のガスケット型オリフィス 38 に固有の定数 Kに関するデータをオリフィスデータリーダ（図示省略)を介して制御部 Aへ登録し、当該交換後のガスケット型オリフィス 38に固有の定数 Kに関するデータ を用いて、流量スパン誤差 A Qや流量直線性誤差 (図示省略)を補正し、スパン誤差 Δ Q等を所定値以下となるように補正する。
産業上の利用可能性
[0050] 本発明は、オリフィスを用いる流体設備やオリフィスを用いて流体の流量制御を行う 構成の流体流量制御装置の全てに適用可能なものであり、半導体製造や化学産業 、薬品産業、食品産業等の分野に於いて主に利用されるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 嵌合用突部（38a )を備えたオリフィスベース（38a)と嵌合用凹部（38b )を備えた
1 1 オリフィスベース（38b)とを組合せ、両者の端面間にオリフィスプレート（38c)を気密 状に揷着すると共に、両オリフィスベース（38a)、（38b)の両端面（38a )、（38b )を
3 3 ガスケットのシール面としたことを特徴とするガスケット型オリフィス
[2] 両側の端面をシール面とする短円筒型のオリフィスベース（38d)の片側近傍の内 部に内方へ突出する鍔部（38d )を形成し、当該鍔部（38d )の外側面へオリフィス
1 1
穴を設けた薄板状のオリフィスプレート（38c)を全周に亘つてレーザ溶接固定したこ とを特徴とするガスケット型オリフィス。
[3] コントロール弁と圧力検出器とオリフィスと流量演算回路と演算制御回路とを備えた 圧力式流量制御装置 (A)において、前記オリフィスを請求項 1又は請求項 2に記載 のガスケット型オリフィスとしたことを特徴とする圧力式流量制御装置。
[4] 圧力式流量制御装置 (A)を形成するコントロール弁のバルブボディ (23)を、流体 流通路 (40a)を有する入口側ブロック (40)と弁座 (2b)を備えた中央ブロック（41)と 出口側流体通路 (42a)を備えた出口側ブロック (42)とを気密状に連結する構成とし た請求項 3に記載の圧力式流量制御装置。
[5] 圧力式流量制御装置 (A)を構成するオリフィスの設置場所をコントロール弁の中央 ブロック (41)の流体出口側と出口側取付用ブロック (42)の流体入口側との間に設 けるようにしたことを特徴とする請求項 4に記載の圧力式流量制御装置。
[6] 流体供給用配管の接続部を備えた入口側取付用ブロック (39)と流体取出用配管 の接続部を備えた出口側取付用ブロック (43)との間に圧力式流量制御装置 (A)の コントロール弁のバルブボディ (23)を配設し、当該バルブボディ (23)の流体入口側 と前記入口側取付用ブロック（39)の流体出口側とを、並びに前記バルブボディ (23 )の流体出口側と前記出口側取付用ブロック (43)の流体入口側とを、夫々解離可能 に気密状に連結することにより、前記コントロール弁を通して気体が流通する流路を 形成すると共に、前記バルブボディ（23)の出口側に設けたガスケット型オリフィス挿 入孔 (42c)と出口側取付用ブロック (43)の流体入口側に設けたガスケット型オリフィ ス挿入孔 (43b)との間に、圧力式流量制御装置 (A)のガスケット型オリフィス (38)を 着脱自在に挿着する構成としたことを特徴とするオリフィス交換型圧力式流量制御装 置。
[7] 圧力式流量制御装置 (A)を形成するコントロール弁のバルブボディ (23)を、流体 流通路 (40a)を有する入口側ブロック (40)と弁座 (2b)を備えた中央ブロック（41)と 出口側流体通路 (42a)を備えた出口側ブロック (42)とを気密状に連結する構成とし た請求項 6に記載のオリフィス交換型圧力式流量制御装置。
[8] 中央ブロック (41)に圧力式流量制御装置 (A)の圧力検出器 (6)を挿着する圧力 検出器挿入孔 (41e)を設けた構成とした請求項 7に記載のオリフィス交換型圧力式 流量制御装置。
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