WO2007023970A1 - 流体制御装置 - Google Patents

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WO2007023970A1
WO2007023970A1 PCT/JP2006/316782 JP2006316782W WO2007023970A1 WO 2007023970 A1 WO2007023970 A1 WO 2007023970A1 JP 2006316782 W JP2006316782 W JP 2006316782W WO 2007023970 A1 WO2007023970 A1 WO 2007023970A1
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WO
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valve
fluid
fluid control
diaphragm
flow rate
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/316782
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenro Yoshino
Shinobu Kamimura
Original Assignee
Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. filed Critical Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd.
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    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve

Definitions

  • the present invention relates to a fluid control device used in a fluid transportation pipe that requires fluid control. More specifically, it is easy to install mainly in semiconductor manufacturing equipment, piping and wiring connections, and even if pulsating fluid flows, the flow rate can be controlled without problems, and the flow rate is finely measured over a wide flow range. It relates to a fluid control device that can be controlled. Background art
  • wet etching in which a wafer surface is etched using cleaning water obtained by diluting a chemical solution such as hydrofluoric acid with pure water, has been used as one step of the semiconductor manufacturing process. It is said that the concentration of cleaning water for these wet etching needs to be managed with high accuracy.
  • methods for managing the concentration of cleaning water by the flow rate ratio of pure water and chemicals have become the mainstream, and fluid control devices that manage the flow rates of pure water and chemicals with high accuracy have become popular. Has been applied.
  • a pure water flow rate control device 3001 that performs flow rate control when the pure water temperature is variable as shown in FIG. 1 1 — 1 6 1 3 4 2)).
  • the configuration is as follows: a flow rate adjusting valve 30 0 2 that is adjusted in opening under the effect of operating pressure to adjust the pure water flow rate, and an operation for adjusting the operating pressure supplied to the flow rate adjusting valve 3 0 2.
  • the control circuit is provided.
  • the effect is that even if the output pressure at the flow rate adjustment valve 3 0 2 changes with the temperature change of pure water, the operation pressure is adjusted in real time according to the change, so that the flow rate adjustment Since the flow rate of pure water output from the valve 30 2 is adjusted, the pure water flow rate can be maintained at a constant value with high accuracy. .
  • a fluid control module 300 connected in-line to a fluid circuit for transferring fluid as shown in FIG.
  • the construction consists of a housing 3, 0 7 with a chemically inert flow path, an adjustable control valve 30 8 connected to the flow path, and a pressure sensor 30 connected to the flow path. 9 and a throttle 3 1 0 located in the flow path, a control valve 3 0 8 and a pressure sensor 3 0 9 are accommodated in the housing 3 0 7, and the control valve 3 0 8 is electrically driven.
  • a driver 3 1 1 having an electric motor to perform and a controller 3 1 2 electrically connected to a control valve 3 0 8 and a pressure sensor 3 0 9 are accommodated in a housing 3 0 7. there were .
  • the effect is that the flow rate in the flow path is measured from the pressure difference measured in the fluid circuit and the diameter of the throttle 3 1 0, and the control valve 3 0 8 is driven by feedback control based on the measured flow rate. Therefore, the flow rate in the flow path is highly accurate. Was something that could be determined.
  • the conventional pure water flow rate control device 30 0 1 does not balance the pure water output pressure in the flow rate control valve 30 0 2, thereby providing pure water output from the flow rate adjustment valve 3 0 2. Since the flow rate is controlled to be constant, it is not suitable for finely controlling the flow rate, and because the flow rate range is wide, it is difficult to use for applications that control the flow rate in a wide flow range. was there. In addition, because there are many components, when installing in semiconductor manufacturing equipment, etc., piping connection work, electrical wiring and air piping work must be performed for each component. The work was complicated and time consuming, and there was a problem that piping and wiring were cumbersome and could cause mistakes.
  • the conventional flow control P module 30 6 has a control valve 30 8 that controls the flow rate of the pulsating fluid when the fluid flowing into the fluid control device is a pulsating flow with a short pressure fluctuation period.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can be easily installed in a semiconductor manufacturing apparatus, piping and wiring connection, and can control the flow rate without any problems even when pulsating fluid flows. Can the flow rate be controlled finely in a wide flow range? ) To provide a fluid control device.
  • the fluid control device 1 of the present invention includes a fluid control valve 4 that controls the pressure of the fluid by controlling the pressure of the control fluid, and a flow rate that measures the flow rate of the fluid, converts the measured value of the flow rate into an electrical signal, and outputs the electrical signal.
  • the command signal for controlling the opening area of the fluid control valve 4 based on the deviation between the measuring device 3 and the electrical signal from the flow rate measuring device 3 and the set flow rate is the fluid control valve 4 or the fluid control valve.
  • a controller 6 that outputs to the device 5 6 that operates the valve.
  • the control fluid refers to, for example, air or hydraulic oil.
  • a second feature is that it further includes an on-off valve 61 for opening or shutting off the flow of fluid.
  • a third feature is that a throttle valve 8 5 having an adjustable opening area is further provided.
  • a fourth feature is that the valves 4, 61, 85 and the flow rate measuring device 3 are directly connected without using independent connecting means.
  • the independent connecting means refers to a separate tube, connecting pipe or the like. 'Also, the valve 4, 6 1, 85 and the flow rate measuring device 3 are provided as one base block 1 4 7.
  • the fifth feature is that it is.
  • the fluid control valve 4 has a second gap 20 provided in the center of the lower part and opened to the bottom, an inlet channel 22 communicating with the second gap 20 and an upper surface open to the upper part.
  • the first air gap 21 and the first air gap having a diameter larger than the diameter of the second air gap 20 and the first air gap 2.
  • the main body 1 2 has a communication hole 24 having a diameter smaller than the diameter of the first gap 21, and the upper surface of the second gap 20 is a valve seat 25.
  • a bonnet having a cylindrical air gap 26 connected to an air supply hole 28 and a discharge hole 29 on the side surface or the upper surface and a stepped portion 27 on the inner peripheral surface of the lower end.
  • the bonnet Spring receiver 14 having a through hole 30 at the center portion and inserted into the stepped portion 27 of G 1 3, and a first joint 3 '5 having a smaller diameter than the through hole 30 of the spring receiver 14 at the lower end.
  • the upper part is provided with a flange part 3 3, and the gap 1 of the ponnet 1 3 2 6 is inserted into the piston 15 so as to be movable up and down, and the flange part 3 3 of the piston 15 is attached to the lower end surface and the panel.
  • the spring 16 held and supported by the upper end surface of the receiver 14 and the peripheral portion are clamped and fixed between the main body 1 2 and the panel receiver 14 and cover the first gap 2 1 of the main body 1 2
  • the first diaphragm 3 8 forming the first valve chamber 4 2 is formed with a thick first diaphragm 3 8, and the center of the upper surface is the first joint 3 5 of the piston 15 5 and the spring receiver 14 through-hole 1st valve mechanism which has the 2nd junction part 4 0 fixed by penetrating 3 0, and the 3rd junction part 4 1 provided by penetrating the communicating hole 2 4 of the main body 12 2 in the lower surface center.
  • the valve body 4 3 is located at a larger diameter than the communication hole 2 4 of the main body, and the valve body 4 3 protrudes from the upper end surface of the valve body 4 3 and is fixed to the third joint 4 1 of the first valve mechanism 1 7.
  • the second valve mechanism 1 8 having 4 8 and the second diaphragm '4 8 located at the lower side of the main body 12 and sandwiching the peripheral portion of the second valve mechanism 1 8 between the main body 1 2
  • a base plate that has a protrusion 50 at the center of the upper part, a notch recess 51 at the upper end of the protrusion 50, and a breathing hole 52 that communicates with the notch 51 1 9 and a fluid control section 5 formed by the valve body 4 3 of the second valve mechanism 1 8 and the valve seat 2 5 of the main body 1 2 as the piston 15 moves up and down. 3 opening area changes
  • the sixth feature is that it is configured as described above.
  • the fluid control valve 1 6 9 has a fluid inlet channel 1 9 4 and an outlet flow.
  • a main body portion 1 7 0 formed by a channel 1 7 6 and a valve body 2 1 4 and a first diaphragm portion.
  • Valve member 1 8 5 having 1 8 6 and lower and upper part of valve member 1 8 5 and having a smaller effective pressure receiving area than first diaphragm portion 1 8 6
  • Second diaphragm 1 8 7 portion and third diaphragm portion 1 8 8 and valve member 1 8 5 and each diaphragm part 1 8 6, 1 8 7, '1 8 8 is each diaphragm part 1 8 6, 1 8 7, 1 8 8 is the outer peripheral part 1
  • chamber 1 7 6 can be attached to chamber 7, and each diaphragm section 1 8 6, 1 8 7, 1 8 8 makes chamber 1 7 6 the first pressurizing chamber 1 7 7
  • the second valve chamber 1 7 8, the first valve chamber 1 7 9, and the second pressurization chamber 1 80, and the first pressurization chamber 1 7 7 is always
  • valve seat surface 8 9 is formed on the bottom surface of the valve chamber 90 provided at the upper portion of the throttle valve 85, and the communication port 9 1 provided at the center of the valve seat surface 8 9
  • a main body 8 8 having an inlet flow path 9 2 that communicates with an outlet flow path 9 3 that communicates with a valve chamber 90, and a stem that can be inserted into the communication port 9 1 by moving back and forth in the axial direction.
  • the body 9 9 and the second valve body 9 9 are connected in the radial direction, and the diaphragm 9 7 is integrally formed with the thin film portion 10 0 formed continuously, and the node 1 1 9 is fixed to the upper part.
  • a first stem 1 1 4 having a female screw portion 1 1 5 on the lower inner peripheral surface and a male screw portion 1 1 6 having a pitch larger than the pitch of the female screw portion 1 1 5 on the outer peripheral surface;
  • a first stem support 1 1 having a female screw portion 1 2 2 mated with a male screw portion 1 1 6 of the first stage 1 1 4, and a female screw portion of the first stem 1 1 4 on the upper outer peripheral surface 1 1 5 5
  • the second stem 1 0 6 to which the diaphragm 9 7 is connected, and the diaphragm retainer 1 which is positioned below the first stem support body 1 2 1 and supports the first stem 10 6 vertically movable and non-rotatably 1
  • the eighth feature is that it comprises 0 8 and a hood 1 2 ⁇ for fixing the first stem 1 1 4 and the diaphragm retainer 1 0 8.
  • the ninth feature is that the flow rate measuring device 3 is an ultrasonic flow meter or an ultrasonic vortex flow meter.
  • the fluid control valve 4 is not particularly limited as long as the fluid pressure can be controlled by the pressure operation of the control fluid, but the present invention performs the fluid pressure control as shown in FIG.
  • the fluid control valve 1 69 of the present invention that controls the flow rate of the fluid as shown in FIG. This enables stable fluid control, and even if pulsating fluid flows, the fluid control valves 4 and 1 6 9 can stabilize the pressure or flow rate to a constant pressure. It is possible to shut off the flow path with only the fluid control valves 4 and 1 6 9, and this is a compact configuration, which is preferable because the fluid control device 1 can be provided small.
  • the flow rate measuring device 3 is not particularly limited as long as the measured flow rate is converted into an electrical signal and output to the control unit 6, but is preferably an ultrasonic flow meter or an ultrasonic vortex flow meter. .
  • Special ultrasonic flowmeters such as those shown in Fig. 1 and Fig. 15 are suitable for fluids with minute flow rates because they can accurately measure flow rates with minute flow rates.
  • the ultrasonic vortex flowmeter as shown in Fig. 16 is suitable for large flow rate fluid control because it can measure the flow rate with high accuracy. Thus, accurate fluid control can be performed by properly using an ultrasonic flowmeter and an ultrasonic flowmeter according to the flow rate of the body.
  • the fluid control device 59 may be provided with an on-off valve 6 1. This is because by providing the on-off valve 6 1, it is possible to easily perform maintenance, repair, and parts replacement (hereinafter referred to as maintenance etc.) of the fluid control device 59 by shutting off the on-off valve 6 1. Is preferred.
  • the fluid control device 59 is equipped with the open / close valve 61, the fluid remaining in the flow channel will be decomposed when the fluid control device 59 is disassembled for maintenance, etc. by shutting off the flow channel. Therefore, it is possible to minimize leakage from the leaked portion, and it is preferable because the fluid can be urgently shut off by the on-off valve 61 when any trouble occurs in the flow path.
  • the configuration of the on-off valve 61 is not particularly limited as long as it has a function of opening or shutting off the fluid flow, and may be manually operated, such as air drive, electric drive, magnetic drive, etc. This may be automatic.
  • a control circuit is provided and linked to the fluid control valve 6 3 of the fluid control device 5 9 and the flow rate measuring device 6 2 so that The on-off valve 61 may be driven according to the state or flow rate, or may be driven independently from the fluid control device 59.
  • the fluid control device 59 is linked and driven, it is preferable because collective control can be performed within the fluid control device 59.
  • the flow control device 59 When operated independently from the fluid control device 59, when trouble occurs in the fluid control device 59, the flow control device 59 will affect the fluid control device 59 when the flow is urgently shut off by the open / close valve 61 This is preferable because the driving can be performed without the need.
  • the on / off valve 6 1 should be installed upstream of the other valves 6 3 and the flow rate measuring device 62 in order to perform maintenance. Further, a plurality of on-off valves 61 may be provided on both the upstream side and the downstream side of the other valves 63 and the flow rate measuring device 6'2. At this time, by closing both on-off valves 6 1, the flow of the fluid control device 59 is stopped upstream and downstream, thereby preventing the backflow of the fluid, etc., and fluid leakage during maintenance etc. This is suitable for reliably preventing this. Further, according to the present invention, as shown in FIG. 5, the fluid control device 8 1 may be provided with a throttle valve 8 5.
  • the throttle valve 8 5 is provided.
  • the throttle valve 85 adjusts to a constant flow rate and flows out.
  • the flow rate can be controlled in a wide flow range by changing the flow rate by changing the opening of the throttle valve 85.
  • the throttle valve 85 is not particularly limited as long as it is configured to variably adjust the flow path opening and to stabilize the flow rate by narrowing the flow path, but the throttle of the present invention as shown in FIG. What has the structure of valve 85 is preferable. This allows the flow rate to be adjusted over a wide flow range, and the fine opening of the throttle valve 85 can be adjusted easily and precisely. Compass without taking the place of the direction This is suitable because it has a simple structure and the fluid control device 8 1 can be provided small.
  • the pitch difference between the male screw portion 1 1 6 provided on the outer peripheral surface of the first stem 1 14 of the throttle valve 85 and the female screw portion 1 15 provided on the lower inner peripheral surface is Although it is formed to be 1/6 of the pitch of the male thread 1 1 6, it is desirable that the pitch difference be in the range of 1/20 to 1/5 of the male thread pitch. Since the valve body obtains a lift amount within a certain range from fully closed to fully open, the pitch difference is set to the male screw pitch to prevent the valve height from becoming too large due to the excessively large stroke of the “1 1 9”. It is better to make it larger than 1/20 of the pitch, and it is better to make the pitch difference smaller than 1/5 of the male screw pitch in order to adjust the valve with fine accuracy.
  • the outer diameter D of the straight portion 10 4 of the first valve body 98 is set to 0.9.7 D with respect to the inner diameter D of the communication port 9 1.
  • the outer diameter D of the communication port is 0.95 D ⁇ D against the inner diameter D of the communication port 9 1! It is desirable to be within the range of ⁇ 0. 9 9 5 D. D ⁇ 0 and 9 95 5 D are good so that the first valve element 9 8 and the communication port 9 1 are not in sliding contact with each other, and 0.95 5 D. ⁇ D 1 is good in order to smoothly adjust the flow rate. .
  • the taper angle of the taper portion 105 of the first valve body 98 is within a range of force 12 ° to 28 ° set at 15 ° with respect to the axis. To adjust a wide flow range without enlarging the valve, it should be 1 ° or more, and 2 to prevent the flow rate from changing suddenly with respect to the opening.
  • the diameter 13 2 of the annular ridge of the second valve body 9 9 is set to 1.5 D with respect to the inner diameter D of the communication port 9 1.
  • the diameter 13 2 of the 9 '9 annular ridge is preferably within the range of 1.1 D ⁇ D 2 ⁇ 2 D with respect to the inner diameter D of the communication port 9 1.
  • An annular groove 1 0 2 is securely provided between the first valve body 9 8 and the second valve body 9 9 in the annular groove 1 0 2.
  • 1.1 D ⁇ D 2 is good for obtaining a space that suppresses the flow of fluid, and the rate of increase in the opening area formed by the second valve body 9 9 and the valve seat surface 8 9 with respect to the opening D 2 ⁇ 2 D is good for suppressing
  • the fluid control apparatus 1 may be provided with a pressure adjusting valve that adjusts the pressure fluctuation of the fluid flowing in to a constant pressure as required to flow out.
  • the pressure control valve may have the same structure as the fluid control valve 4, 1 6 9.
  • the fluid control device of the present invention has adjacent valves 4, 61, 85, flow rate measuring device 3, force S, tube connection pipe, etc. It is preferable that they are directly connected without using independent connecting hands. This is because each component is directly connected without using a tube or connecting pipe, making the fluid control device 1 compact, reducing the installation space and making the installation work easier. Since the time can be shortened and the flow path in the fluid control device 1 can be shortened to the minimum necessary, it is preferable because the fluid resistance can be suppressed.
  • the main body of the valves 4, 61, 85 and the flow rate measuring device 3 may have the same base block, and separate members are sealed in the flow path and in the flow direction. Direct connection may be made with connecting members 5 7 and 5 8 for conversion. This configuration is particularly suitable because the maintenance of the flow rate measuring device 3 becomes easy.
  • the fluid control apparatus of the present invention includes a valve 14. 1, 14 3, 14 4, and a flow rate measuring device 14 2, which is a single base block 14 having a channel formed therein. 7 is preferably provided. This is because each component is arranged in one base block 1 4 7, so that the fluid control device 1 3 9 can be made compact, and the installation space can be reduced. The working time can be shortened, and the flow control device 1 3 9 can be shortened to the minimum necessary. Therefore, the fluid resistance can be suppressed, and the number of parts can be reduced, so that the assembly of the fluid control device 1 3 9 ′ can be facilitated, which is preferable.
  • the order of installation of the flow rate measuring device 3, the fluid control valve 4, the on-off valve 61, and the throttle valve 8 5 of the present invention is not particularly limited, but the throttle valve 8 5 is a fluid control valve. 4 and the flow rate measuring device 3 are preferably located downstream.
  • the fluid control device of the present invention may be used for any application that requires constant control of the fluid flow rate at an arbitrary value, but may be disposed in a semiconductor manufacturing apparatus. Is preferred.
  • the M process of the semiconductor manufacturing process includes a photoresist process, a pattern exposure process, an etching process, and a flattening process. When managing the concentration of these cleaning waters with the flow rate ratio of pure water and chemicals, It is preferable to use the fluid control device of the invention. ..
  • the material of the flow meter 3, fluid control valve 4, on-off valve 61, throttle valve 85 of the present invention is made of vinyl chloride, polypropylene (hereinafter referred to as PP), if resin, Polyethylene, etc. can be used, but especially when corrosive fluid is used, polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE), polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF), tetrafluoro Fluorine resin such as ethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (hereinafter referred to as PFA) is preferable. If it is made of fluorine resin, it can be used for corrosive fluids, and corrosive gas can permeate.
  • the valve 4, 6 1, 8 5 and the flow rate measuring device 3 are not corroded, which is preferable.
  • the present invention has the structure as described above, and the following excellent effects can be obtained.
  • the fluid control device can be made compact to reduce the installation space.
  • the installation work is easy and the work time can be shortened, and the flow resistance in the fluid control device can be shortened to the minimum necessary, so that the fluid resistance can be suppressed.
  • One base with a flow path formed in the fluid control device, which is installed in the block, allows the fluid control device to be compacted, reducing the installation space and reducing the installation work. And the work time can be shortened, and the flow path in the fluid control device can be shortened to the minimum necessary, so that the fluid resistance can be suppressed and the number of parts can be reduced. Assembly can be facilitated. .
  • the fluid control device By providing an open / close valve in the fluid control device, the fluid control device can be maintained, repaired, and replaced easily without closing the open / close valve. When any trouble occurs in the flow path, the fluid can be shut off urgently with the on-off valve.
  • the fluid control valve is controlled to a constant pressure and then adjusted to a constant flow rate by the throttle valve.
  • the flow rate can be controlled in a wide flow range by changing the opening of the throttle valve.
  • the flow rate can be adjusted in a wide flow range, and the fine opening of the throttle valve can be adjusted easily and precisely.
  • the fluid control device can be made small.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the fluid control valve of FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the on-off valve of FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing an embodiment of the first ⁇ of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the throttle valve in Figure 5.
  • FIG. 7 is an enlarged view of an essential part showing the throttle valve of FIG. 6 in an open state.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a main part showing that the throttle valve in FIG. 6 is in a closed state.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the main part showing the throttle valve of FIG. 6 in a half-open state.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a longitudinal section 13 of a fluid control apparatus showing a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the fluid control valve of FIG.
  • Fig. 14 is the same diagram as Fig. 1 3 with other indications added to Fig. 1 3
  • Fig. 15 is a longitudinal sectional view of a fluid control device showing a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing an eighth embodiment of the present invention.
  • Fig. 17 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 16
  • FIG. 18 is a conceptual block diagram showing a conventional pure water flow rate control device.
  • FIG. 19 is a partial cross-sectional view showing a conventional fluid control module.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the fluid control valve of FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the opening and closing valve of FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the throttle valve of FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing the throttle valve of FIG. 6 in an open state.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the fluid control valve of FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the opening and closing valve
  • FIG. 8 is an enlarged view of the main part showing that the throttle valve in FIG. 6 is closed.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a main part showing the throttle valve of FIG. 6 in a half-open state.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the fluid control apparatus showing the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the fluid control apparatus showing the sixth embodiment of the present invention.
  • ⁇ 1 3 is the fluid shown in Fig. 1 2 It is an enlarged view of a control valve.
  • Fig. 14 is the same diagram as Fig. 13 with other indications added to Fig. 13.
  • FIG. 14 is the same diagram as Fig. 13 with other indications added to Fig. 13.
  • FIG. 14 is the same diagram as Fig. 13 with other indications added to Fig. 13.
  • FIG. 14 is the same diagram as Fig. 13 with other indications added
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a flow control device showing a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing an eighth embodiment of the present invention.
  • Fig. 17 is a cross-sectional view along the line AA in Fig. 16.
  • Fluid control device 1 is a semiconductor manufacturing that performs an etching process of semiconductor manufacturing.
  • Fluid control device 1 is a fluid control device installed in the equipment.
  • Fluid control device 1 is a fluid inlet 2, a flow meter, instrument 3, fluid control valve 4, fluid flow
  • the outlet 5 and the control unit 6 are formed as follows.
  • the fluid inlet 2 is a fluid inlet made of PFA.
  • the fluid inlet 2 communicates with the inlet channel 7 of the flow rate measuring device 3 described later. .
  • the flow meter 3 is a flow rate measuring device for measuring the flow rate of the fluid.
  • the flow meter 3 is provided in parallel with the inlet channel 7, the straight channel 8 suspended from the inlet channel 7, and the inlet channel 7 suspended from the straight channel 8.
  • the outlet flow channel 9 at the position where the inlet and outlet flow passages 7 and 9 intersect the axis of the straight flow channel 8 on the side wall.
  • the ultrasonic transducers 10 and 1 1 are arranged opposite to each other. It has been.
  • the outlet channel 9 communicates with the inlet channel 22 of the fluid control valve 4 described later.
  • the ultrasonic vibrators 10 and 11 are covered with a fluororesin, and wirings extending from the vibrators 10 and 11 are connected to a calculation unit 54 of the control unit 6 described later.
  • the ultrasonic transducers other than the ultrasonic transducers 10 and 11 of the flow meter 3 are made of PFA.
  • the inlet channel 7 and the fluid inlet 2 are directly connected via a connecting member 5 7 by changing the direction of the channel, and the outlet channel 9 and the inlet channel 2 of the fluid control valve 4 described later. Is connected to and communicated directly with the direction of the flow path through the connecting member 5 8.
  • 4 is a fluid control valve that controls the fluid pressure according to the operating pressure.
  • Fluid control valve 4 includes main body 1 2, bonnet 1 3, spring, receiver 1 4, piston 1 5, spring 1 6, first valve mechanism 1 7, second valve mechanism 1 8, base plate 1 9 Formed with.
  • the first gap 2 1 2 is the body of PTFE, and is based on the diameter of the second gap 20 that is open to the bottom center and the second gap 20 that is open to the top at the top.
  • the outlet channel 2 3 that communicates with the air gap 2 1, and the first air gap 2 1 and the second air gap 2 0 communicate with each other, and the diameter of the first air gap 2 1 is smaller.
  • the communication hole 24 having the same is provided.
  • the upper surface of the second gap 20 is a valve seat 2 5. Further, the outlet channel 23 communicates with a fluid outlet 5 described later.
  • 1 3 is a PVDF bonnet with a cylindrical gap 2.6 inside and a stepped portion with a diameter larger than the gap 26 on the inner peripheral surface of the lower end 2.
  • a gap 2 is provided on the side. 6.
  • Compressed air is supplied to the inside of the air supply hole 2 8 communicating with the gap 2 6 and the outside, and the hole discharge hole 28 for discharging a small amount of compressed air introduced from the air supply hole 28. Is provided.
  • the discharge hole 29 may not be provided if it is not necessary for supplying compressed air.
  • a planar circular panel receiver made of P V DF, having a through hole 30 at the center, and approximately the upper half of which is inserted into the stepped portion 27 of the bonnet 13.
  • An annular groove 31 is provided on the side surface of the panel receiver 14, and the 0-ring 3 2 is attached to prevent the compressed air from flowing out from the bonnet 13 to the outside.
  • a PVDF piston with a disc-shaped flange 3 3 at the top, and a piston shaft that protrudes in a cylindrical shape from the center bottom of the flange 3 3 3 4 ⁇ ⁇
  • a first joint portion 3 5 formed of a female screw portion provided at the lower end of the piston shaft 3 4.
  • the piston shaft 3 '4 is provided with a smaller diameter than the through hole 30 of the spring receiver 14, and the first joint 35 is screwed with the second joint 40 of the first valve mechanism 17 described later. It is joined by.
  • the spring 16 also expands and contracts as the 15 moves up and down, but a long free length is preferably used so that the change in load at that time is small.
  • 1 7 is a PTFE first valve mechanism, which has a membrane portion 3 7 having a cylindrical portion 3 6 projecting upward from the outer peripheral edge portion and a thick portion at the center portion.
  • the first diaphragm 3 8, the second joint portion 40 consisting of a small-diameter male screw provided at the upper end of the shaft portion 39 protruding from the central upper surface of the first diaphragm 38, and It has a third joint portion 4 1 that is threadedly engaged with a fourth joint portion 4 5 of the second valve mechanism body 18 described later, which is formed of a female thread portion that is provided so as to protrude from the central lower surface and is formed at the lower end portion.
  • the part 3 6 is clamped and fixed between the main body 1 2 and the spring receiver 1 4, so that the first valve chamber 4 that can be formed from the lower surface of the first diaphragm 3 8 2 is hermetically sealed. Also, the upper surface of the first diaphragm 3 8, the gap 2 6 of the ponnet 1 3 is sealed through the O-ring 3 2, and the compressed air supplied from the air supply holes 2 8 of the bonnet 1 3 Forms a full chamber.
  • valve 18 is a second valve mechanism body made of PTFE.
  • the valve body 4 3 is disposed in the second gap 20 of the main body 1 2 and is larger in diameter than the communication hole 24, and the valve body 4 3 A shaft part 44 projecting from the upper end surface, a fourth joint part 4 5 comprising a male thread part fixed by screwing with a third joint part 41 provided at the upper end, and a valve body 4 3 Port 4 6 protruding from the lower end surface, and Rod 4 6 Perimeter extending radially from the lower end surface And a second diaphragm 48 having a cylindrical protrusion 4 7 projecting downward from the portion.
  • the cylindrical protrusion 4 7 of the second diaphragm 48 is sandwiched between the protrusion 50 of the base plate 19 and the main body 12, which will be described later, so that the second gap 20 of the main body 12
  • the second valve chamber 4 9 formed by the two diaphragms 4 8 is sealed.
  • 1 9 is a PVDF base plate, and a protrusion 50 0 'for clamping and fixing the cylindrical protrusion 4 7 of the second diaphragm 48 of the second valve mechanism 1 8 between the main body 1 2 at the upper center. And a notch recess 51 is provided at the upper end of the protruding portion 50, and a breathing hole 52 is provided on the side surface to communicate with the notch recess 51. It is clamped with a port and nut (not shown) through the main body 1 2 '.
  • the panel 16 is provided in the gap 26 of the bonnet 13 so as to urge the piston 15, the first valve mechanism 17, and the second valve mechanism 18 upward.
  • the spring 16 is provided in the notch recess 51 of the base plate 19 so that the piston 15, the first valve mechanism 17, and the second valve mechanism 18 are urged upward. It may be configured.
  • 5 is a fluid outlet made of PFA.
  • the control unit 6 is a control unit.
  • the control unit 6 includes a calculation unit 54 that calculates the flow rate from the signal output from the flow rate measuring instrument 3, and a control unit 55 that performs feedback control.
  • the calculation unit 5 4 receives the ultrasonic vibration from the transmitting circuit that outputs a fixed period of ultrasonic vibration to the ultrasonic transducer 10 on the transmission side and from the ultrasonic transducer 1 1 on the reception side.
  • the control roll unit 5 5 has a control circuit for controlling the operation pressure of the electropneumatic converter 5 6 to be described later so that the flow rate is set with respect to the amount output from the calculation unit 5 4. Yes.
  • the control unit 6 is located at a different location.
  • the configuration is provided separately from the fluid control device 1 for centralized control, but may be provided integrally with the fluid control device 1.
  • the electropneumatic converter 5 6 is an electropneumatic converter that adjusts the operating pressure of compressed air.
  • the electropneumatic converter 5 6 is composed of an electromagnetic valve that is electrically driven to adjust the operation pressure proportionally, and adjusts the operation pressure of the fluid control valve 4 according to the control signal from the control unit 6 ′. .
  • the fluid that has flowed into the fluid inlet 2 of the fluid control device 1 first flows into the flow rate measuring device 3, and the flow rate is measured in the straight flow path 8.
  • ultrasonic vibration is propagated from the ultrasonic transducer 10 located on the upstream side to the ultrasonic transducer 1 1 located on the downstream side.
  • the ultrasonic vibration received by the ultrasonic transducer 1 1 is converted into an electric signal and output to the calculation unit 5 4 of the control unit 6.
  • the ultrasonic vibration propagates from the upstream ultrasonic transducer 10 to the downstream ultrasonic transducer 1 1 and is received-transmission and reception are instantaneously switched within the arithmetic unit 5'4.
  • the ultrasonic vibration is propagated from the ultrasonic transducer 1 1 located downstream to the ultrasonic transducer 1 0 located upstream.
  • the ultrasonic vibration received by the ultrasonic vibration hand 10 is converted into an electric signal and output to the calculation unit 54 in the control unit 6.
  • the propagation of the ultrasonic vibration in the fluid is larger than when the ultrasonic vibration is propagated from the upstream side to the downstream side.
  • Speed is slow and propagation time is long.
  • the output electrical signals are measured for propagation time in the calculation unit 54, and the flow rate is calculated from the propagation time difference.
  • the flow rate calculated by the calculation unit 5 4 is converted to an electrical signal and output to the control unit 5 5 9
  • the fluid that has passed through the flow rate measuring device 3 flows into the fluid control valve 4.
  • the control part 5 5 of the control part 6 the rear of any set flow rate
  • the signal is output to the electropneumatic converter 56 so that the deviation becomes zero based on the deviation from the flow rate measured at the same time, and the electropneumatic converter 56 supplies the corresponding operating pressure to the fluid control valve 4.
  • the flow rate of the fluid flowing out from the fluid control valve 4 is determined by the relationship between the pressure adjusted by the fluid control valve 4 and the pressure loss after the fluid control valve 4, and the adjusted pressure is The higher the flow rate, the lower the pressure, and vice versa. For this reason, the fluid is controlled by the fluid control valve 4 so that the flow rate becomes a constant value at the set flow rate, that is, the deviation between the set flow rate and the measured flow rate is converged to zero.
  • the valve body 4 3 of the first valve mechanism body 1 8 is composed of a repulsive force of the spring 16 held between the flange 3 3 of the piston 15 and the spring receiver 14, and 'the first valve mechanism body 17
  • the force that biases upward is exerted by the fluid pressure on the lower surface of the first diaphragm 38, and the force that biases downward is exerted by the pressure of the operating pressure on the upper surface of the first diaphragm 38.
  • the pressure in the first valve chamber 42 can be increased. Conversely, when the operating pressure is reduced, the opening area of the fluid control unit .53 is reduced and the pressure is also reduced. Therefore, it can be set to any pressure by adjusting the operating pressure. In this state, if the upstream fluid pressure increases, the pressure in the first valve chamber 42 also increases instantaneously.
  • the force that the upper surface of the first diaphragm 3 8 receives from the compressed air due to the operating pressure is greater than the force that the lower surface of the first diaphragm 3 8 receives from the fluid, and the first diaphragm 3 8 moves upward.
  • the position of the valve body 4 3 also moves upward, so that the opening area of the fluid control part 5 3 formed between the valve seat 2 5 and the pressure in the first valve chamber 4 2 decreases. Decrease.
  • the position of the valve body 43 moves to a position where the above three are balanced, and stops.
  • the pressure in the first valve chamber 42 decreases instantaneously. Then, the force that the lower surface of the first diaphragm 3 8 receives from the fluid is smaller than the force that the upper surface of the first diaphragm ram 3 8 receives from the compressed air due to the operating pressure, and the first diaphragm 3 8 moves downward. Moving. Along with this, the position of the valve body 4 3 also moves downward. As a result, the opening area of the fluid control part 53 formed between the valve seat 25 and the valve seat 25 increases, and the first valve chamber 42 Increase fluid pressure. Finally, the position of the valve body 4 3 moves to a position where the above three forces are balanced and stops. Therefore, the fluid pressure in the first valve chamber 42 is almost the same as the original pressure, as in the case where the upstream pressure increases.
  • the fluid flowing into the fluid control device 1 is controlled by the flow rate measuring device 3, the fluid control valve 4, and the control unit 6 to the fluid pressure set by feedback control.
  • the fluid flow rate is also constant, and the fluid flow rate is controlled by the fluid flow outlet.
  • the ultrasonic flow meter which is a flow meter 3, measures the flow rate from the difference in propagation time with respect to the flow direction of the fluid, so it can accurately measure the flow rate even with a minute flow rate, and the fluid control valve '4 is compact and stable with the above configuration As a result, the fluid pressure control can be achieved, and it has an excellent effect on the fluid control of minute flow rate.
  • the upstream pressure of the fluid flowing into the fluid control device 1 fluctuates, the flow rate is kept constant by the operation of the fluid control valve 4, so that instantaneous pressure fluctuations such as pump pulsation occur. Even if it occurs, the flow rate can be controlled stably. .
  • the fluid control device 59 is composed of a fluid inlet 60, an on-off valve 61, a flow rate measuring device 62, a fluid control valve 63, a fluid flow outlet 64, and a control unit 6.5. Yu is as follows
  • the on-off valve 61 is formed of a main body 6.6, a driving unit 67, a piston 68, a diaphragm retainer 69, and a valve #: 70.
  • valve 6 6 is a PTFE main body having a valve chamber 7 1 in the center of the upper end in the axial direction, an inlet tl channel 7 2 and an outlet channel 7 3 communicating with the valve chamber 7 1, and an inlet
  • the channel 7 2 communicates with the fluid inlet 60 and the outlet channel 7.3 communicates with the flow meter 62.
  • An annular groove 74 is provided outside the valve chamber 7 1 on the upper surface of the main body 66.
  • Reference numeral 6 7 denotes a PVDF driving portion, which is provided with a cylindrical cylinder portion 75 5 ′, and is fixed to the upper portion of the main body 66 with a porcelain nut (not shown).
  • a pair of working fluid supply ports 7 6 and 7 7 communicating with the upper side and the lower side of the cylinder part 75 are provided on the side surface of the drive part 67. It is
  • PVDF piston which is inserted into the cylinder 75 of the drive unit 6 7 in a sealed state and freely movable up and down in the axial direction, and the rod 7 8 hangs down in the center of the bottom. Is provided.
  • 6 9 is a PVDF diaphragm holder, which has a through hole 7 9 through which the rod part 78 of the piston 6 8 passes in the center, and is sandwiched between the body 6 6 and the drive part 6 7 Has been.
  • valve body 70 is a valve body made of PTFE and accommodated in the valve chamber 7 1.
  • the piston 6 8 penetrates the through hole 7 9 of the diaphragm retainer 6 9 and protrudes from the lower surface of the diaphragm retainer 6 9. It is screwed to the tip of the rod portion 78, and is moved up and down in the axial direction in accordance with the vertical movement of the piston 68.
  • the valve body 70 has a diaphragm 80 on the outer periphery, and the outer peripheral edge of the diaphragm 80 is inserted into the annular groove 74 of the main body 6 6, and between the diaphragm holder 6 9 and the main body 6 6. It is sandwiched between. Since the other structure of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the fluid that has flowed into the fluid inlet 60 of the fluid control device 59 first flows into the on-off valve 6 1.
  • the on-off valve 61 When the on-off valve 61 is closed, the fluid is blocked by the on-off valve 61, and no fluid flows downstream from the on-off valve 61. Maintenance of fluid control valve 6 3 and control unit 6 4 can be easily performed. In addition, when any trouble occurs in the flow path, the fluid can be shut off urgently by closing the on-off valve 6 1, for example, if corrosive fluid leaks out, the parts in the semiconductor manufacturing equipment Secondary disasters such as corrosion can be prevented.
  • the on-off valve 61 When the on-off valve 61 is open, the fluid is open.
  • the valve 6 1 passes through the flow meter 6 2 and flows into the flow meter 6 2, and is controlled by the flow meter 6 2, fluid control valve 6 3, and control unit 6 5 so that the flow rate is controlled to the set flow rate. Outflow from fluid outlet 64.
  • the fluid control device 8 1 is a fluid control device.
  • the fluid control device 8 1 is composed of a fluid inlet 8 2, a flow rate measuring device 8 3, a fluid control valve 8 4, a throttle valve 8 5, a fluid outlet 8 6, and a control unit 8 7. It is as follows
  • '8 5 is a throttle valve with adjustable opening area.
  • the throttle valve 8 5 is formed of a main body 8 8, a diaphragm 9 7, a second stem 10 6, a diaphragm retainer 1 0 8, a first stem 1 1 4, a first stem support 1 2 1, and a bonnet 1 2 5.
  • 8 8 is a PTFE body.
  • An upper part of the main body 8 8 has a substantially mortar-shaped valve chamber 90 formed by a diaphragm 9 7 to be described later, and the bottom surface of the valve chamber 90 has a flow path formed by pressure contact with a second valve body 9 9 to be described later.
  • a valve seat surface 8 9 that forms a fully-closed seal is formed, and an inlet flow channel 9 2 that communicates with the communication port 9 ′ 1 provided at the center of the valve seat 'surface 8 9 and an outlet flow channel that communicates with the valve chamber 90 9 3
  • an annular locking portion 1 0 1 of the post-separation membrane 9 7 is provided on the bottom surface thereof.
  • An annular recess 94 to be fitted is provided.
  • a male thread portion 96 to which a ponnet 1 2 5 described later is screwed is provided on the upper outer peripheral surface of the main body 8 8.
  • the main body 88 of the throttle valve 85 is provided in the same base block as the main body of the fluid control valve 8.4. '
  • the second valve body is an annular ridge with a circular arc at the tip formed on the
  • connection part connected to the lower end part of the second system 1 0 6 described later on the upper part of the membrane 97
  • the first valve body 9 8 is provided with a linear portion 10 4 and a tapered portion 10 5 continuously facing downward, between the first valve body 9 8 and the second valve body 9 9.
  • An annular groove portion 10 2 is formed in.
  • the volume of the space portion formed by the annular groove portion 102 and the valve seat surface 8 9 when fully closed is the first when fully closed. It is set to at least twice the volume of the space formed by the straight portion 10 4 of the valve body 9 8 and the communication port 9 1. Also, the outer diameter of the straight portion 10 4 of the first valve body 98 is relative to the inner diameter D of the communication port 9 1.
  • the taper angle of the taper section of the first valve body 98 is set at 15 ° with respect to the axis, and the annular ridge of the second valve body 9 9 is set at 0.97D.
  • the diameter D′ 2 is set to 1.5 D with respect to the inner diameter D of the communication port 91.
  • the diaphragm 9 7 is sandwiched and fixed between the main body 8 8 and the diaphragm presser 10 8 described later in a state where the annular locking portion 10 1 is fitted in the annular recess 94 of the main body 8 8.
  • 1 0 6 is a second system made of PP.
  • the upper outer peripheral surface of the first stem 106 is provided with a male screw portion 10 7 that is screwed to the female portion of the first stem 11 14 and the screw portion 115, and the lower outer periphery is formed in a hexagonal shape.
  • the connecting portion 10 3 of the diaphragm '97 is connected to the lower end portion by screwing.
  • 1.08 is a PP diaphragm holder. Even the diaphragm pusher has a hexagonal insertion part 1 0 9 in the upper part of the 10 8 and a hexagonal fitting part 1 1 0 in the lower part. A buttock 1 1 1 is provided. A hexagonal through-hole 1 1 2 is provided on the inner periphery of the diaphragm retainer 1 0.8, and a taper portion 1 13 that is reduced in diameter from the lower end surface toward the through-hole 1 1 2 is provided.
  • Insertion part 1 0 9 is non-rotatably fitted to the hollow part 1 2 3 of the first stem support body 1 2 1, which will be described later, and the fitting part 1 1 0 is moved ⁇ to the recess 9 5 of the main body 8 8 It is impossible to fit.
  • the first system 10. 6 is inserted into the through hole 1 1 2, and the first system 10 6 is supported so as to be movable up and down and not rotatable.
  • 1 1 4 is the first stem made of PP.
  • the lower inner peripheral surface of the first stem 1 1 4 has a female screw portion 1 1 5 having a pitch of 1.25 mm and a male screw portion 1 0 7 of the first stem 10 6 screwed together.
  • a handle 1 1 9 having a grip portion 1 2 0 to be described later is fixed to the upper protruding portion 1 1 8.
  • first stem support 1 '2 1 is the first stem support made of PP.
  • the upper inner peripheral surface of the first stem support 1 2 1 is provided with a female screw portion 1 2 2 that is screwed into the male screw portion 1 1 6 of the first stem 1 1 4.
  • Hexagonal hollow part 1 2 3 ' that fits the insertion part 1 0 9 of the post-diaphragm holder 10 0 9 in a non-rotatable manner is provided.
  • a fixed collar 1 2 4 is provided.
  • the first 2 5 is a PP bonnet.
  • the upper part of the bonnet 1.25 has an inner diameter smaller than the outer diameter of the flange part 1 2 4 of the first stem support body 1 2 1.
  • a locking part 1 2 6 is provided on the lower inner peripheral surface. Is provided with a female screw portion 1 2 7 to be screwed onto a male screw portion 9 6 of the main body 8 8.
  • the bonnet 1 2 5 sandwiched the flange portion 1 2 4 of the first stem support body 1 2 1 and the flange portion 1 1 1 1 of the diaphragm retainer 1 0 8 between the locking portion 1 2 6 and the main body 8 8.
  • Each part can be fixed by being screwed to the main body 88 in the state. Since the other configuration of the first embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the fluid that has flowed into the fluid inlet 8 2 of the fluid control device 8 1 and passed through the flow rate measuring device 8 3 and the fluid control valve 84 4 is controlled to a constant pressure by feedback control, and then to the throttle valve 85. Inflow.
  • the fluid that has flowed into the throttle valve 85 is set by the throttle valve 85 and adjusted to a constant flow rate by the precisely adjusted opening area.
  • the first stem 1 1 4 rises by the pitch of the external thread 1 1 6 as the handle 1 1 9 rotates.
  • the first stem 1 1 4 is screwed into the inner thread 1 1 5 of the first stem 1 1 4, and the first stem 1 0 6 is lowered by the pitch of the female thread 1 1 5 of the first stem 1 1 4.
  • the first system 106 since the first system 106 is in a non-rotatable state and is accommodated in the through hole 1 1 2 of the diaphragm retainer 10 8, it can move only in the vertical direction.
  • the external thread 1 on the first stem 1 1 4 Difference in pitch between the external thread 1 1 6 on the outer peripheral surface and the female thread 1 1 5 on the internal peripheral surface, in this embodiment the external thread 1 on the first stem 1 1 4
  • the pitch of 1 6 is 1.5 mm
  • the female threaded part of the first stem 1.1 4 is 1 2.5
  • the pitch of the 1 5 is 1.2 5 mm
  • the first stem 106 is raised by 0.25 mm (1/6 of the pitch of the male thread portion 1 1 6) by rotating 1 9 once.
  • the diaphragm 9.7 connected to the first system 106 rises, so that the second valve body 9 9 that was initially pressed against the valve seat surface 8 9 of the main body 8 8 is moved to the valve seat surface.
  • the first valve body 9 8 rises as the diaphragm rises, and the throttle valve 85 enters the cleaved state (the state in Fig. 9).
  • the fluid flows from the inlet channel 9 2 into the valve chamber 90 and passes through the outlet channel 9 3 and is discharged. .
  • the opening area S 1 of the first flow rate adjusting portion 1 2 8 formed by the first valve body 9 8 and the communication port 9 1 is determined by the opening degree until the throttle valve 85 is fully closed to fully open.
  • the opening area S 2 of the second flow rate adjustment part 1 2 9 formed by the second valve body 9 9 and the valve seat surface 8 9 changes, but the flow rate is adjusted by the magnitude relationship between S 1 and S 2 Each action is different.
  • the relationship between S 1 and S 2 and the mechanism of flow rate adjustment from fully closed to fully opened throttle valve 85 will be described below with reference to FIGS.
  • the opening of valve 8 5 is from fully closed to slightly open, and the flow rate is determined by the second flow rate adjustment unit 1 2 9 Adjusted.
  • the first flow rate adjusting unit 1 2 8 can adjust the flow rate to be constant at the linear portion 10 4 of the first valve body 98 and the communication port 9 1, After the flow rate is made constant by the first flow rate adjusting portion 1 2 8, it first flows into the space formed by the annular groove portion 1 0 2 before reaching the second flow rate adjusting portion 1 2 9.
  • the flow body hits the bottom surface of the annular groove 10 2, spreads in the radial direction, hits the inner peripheral surface of the second valve body 9 9, and further changes the flow direction to reach the flow rate adjustment sections 1 2 and 9.
  • the fluid flow is once stagnated in the space. For this reason, the flow of the fluid is suppressed in the space portion, and a rapid increase in the flow rate can be suppressed.
  • the flow can be sufficiently controlled by the second flow rate adjustment unit 1 2 9 to reach the second flow rate adjustment unit 1 2 9. Since the amount is adjusted with high precision by the two flow rate control units 1 2 9, it is possible to adjust the minute flow rate when the throttle valve 8 5 is slightly opened.
  • An annular groove 10 2 that is effective in suppressing an increase in flow rate can be formed between the first valve body 98 and the second valve body 9 9, and a space portion formed by the annular groove 1 0 2 so The flow of the fluid from the first flow rate adjusting unit 1 2 8 can be suppressed.
  • the opening area S 1 of the first flow rate adjustment unit 1 2 8 is the same as the opening area S 2 of the second flow rate adjustment unit 1 2 9 and the flow rate is adjusted at this point. Is switched from the second flow rate adjustment unit 1 2 9 to the first flow rate adjustment unit 1 2 8. In other words, the flow rate is adjusted by the magnitude of S 1 '.
  • the opening of the throttle valve 85 is from slightly open to fully open, and it is difficult to finely adjust the flow rate at the second flow rate adjustment unit 1 2 9. It is adjusted by adjusting section 1 2 8, that is, by the magnitude of S 1. Within the range of S 1 ⁇ S 2, the first flow rate adjusting part 1 2 8 adjusts the flow rate with the taper part of the first valve body 98 and the communication port 9 1. The taper part 1 0 5 of the body 9 8 is set so that the opening area S 1 increases in proportion to the opening of the throttle valve: 85. The flow rate can be adjusted to increase linearly and proportionally as it increases.
  • the throttle valve 85 of the present invention adjusts the flow rate by the second flow rate adjusting unit 1.29 when the opening is very small, and increases the opening from the second flow rate adjusting unit 1 29 to the first. Since the flow rate is adjusted by switching to the flow rate adjustment unit 1 2 8, a good proportional relationship can be obtained with respect to the opening from the fully closed position to the fully open position. The flow rate can be adjusted with certainty, and the flow rate can be adjusted over a wide flow range.
  • the valve body is lowered by the reverse action of the turning in the opening direction.
  • the flow rate is adjusted according to the opening of the throttle valve 85.
  • the handle 1 "1 9 is rotated in the closing direction to make it fully closed, the second valve body 9 9 and the valve seat surface 8 9 can be surely sealed completely by line contact.
  • the first valve body 9 8 is always connected to the communication port 9 1
  • the valve body and valve seat surface 8 9 will not be deformed due to wear, etc. due to long-term use of the throttle valve 85, and the flow control characteristics will not be stable after long-term use. Can be prevented.
  • the fluid flowing into the fluid inlet 8 2 of the fluid control device 8 1 is feedback controlled by the flow rate measuring device 8 3, the fluid control valve 8 4 and the throttle valve 8 5 and the flow rate is finely adjusted. Is finely controlled to achieve the set flow rate.
  • the opening of the throttle valve 85 the flow rate of the fluid control device 81 can be controlled in a wide flow range. Further, since the throttle valve 85 can easily adjust a minute opening, the opening can be finely adjusted in a short time.
  • Fluid control device 1.-3 1 is a fluid inflow port 1 3 2, open / close valve 1 3 3, flow meter 1.3 4, fluid control valve 1 3 5, throttle valve 1 3 6, fluid outlet 1 3 '7, formed from the control unit 1 3 8 Since the configuration and operation of each of the fourth embodiment are the same as those of Embodiments 1 to 3, description thereof will be omitted. In the fourth embodiment, feedback control is performed, and fine flow control in a wide flow range can be performed by the throttle valve 1 3 6, and the fluid control device can be easily maintained by the on-off valve 1 3 3. It is possible to perform an emergency shutoff of the fluid.
  • Example 1 to Example 4 since the adjacent valves and flow rate measuring devices are directly connected without using tubes or connecting pipes, the fluid control device is made compact to reduce the installation space. can do. In addition, installation work becomes easy and work time is shortened. ⁇ The flow resistance in the fluid control device can be shortened to the minimum necessary, so that the fluid resistance can be suppressed.
  • Fluid control device 1 3 9 is a fluid control device.
  • Fluid control device 1 3 9 has fluid inlet 1 4 0, on-off valve 1 4 1, flow meter 1 4 2, fluid control valve 1 4 3, throttle valve 1 4 4, fluid outlet 1 4 5, control Part 14 6 'is formed, and the configuration of each is as follows.
  • the base block 1 4 7 is a base block of the fluid control device 1 3 9.
  • the base block 1 4 7 has a single body of the on-off valve 1 4 1, flow rate measuring instrument 1 '4 2, fluid control valve 1 4 3, and throttle valve 1 4 4. Open / close valve 1 4 As the main body, the valve block 1 is located above the base block 1 4 7
  • the flow meter 1 4 2 includes an inlet channel 15 1, a straight channel 1 5 2 suspended from the inlet channel 1 5 1, and an inlet channel suspended from the straight channel 1 5 2.
  • Ultra # wave vibrators 1 5 4 and 1 5 5 are arranged opposite to each other at the position where they intersect with the inlet channel 1 5 1 is the outlet channel 1 of the on-off valve 1 4 1
  • the main body of the fluid control valve 1 4 3 includes a second gap 1 5 6 provided at the bottom of the base block 1 4 7 to the bottom and a second gap provided at the top at the top.
  • Inlet channel 1 5 8 having a first gap 1 5 7 having a diameter larger than the diameter of 1 5 6 and communicating with the second gap 1 5 6, and facing the inlet channel 1 5 8
  • Outlet channel 1 5 9 communicating with the first gap 1 5 7 in the direction of 1 5 7 and the second gap 1 5 6 communicate with each other, and a communication hole 1 6 0 having a diameter smaller than the diameter of the first gap 1 5 7 is provided. It is in communication with the outlet channel 1 5 3 of the flow meter 1 4 2.
  • the main body of the throttle valve 1 4 4 has a substantially mortar-shaped valve chamber 1 6 1 at the top of the base block 1 4 7, and a valve seat surface 1 6 2 is formed on the bottom surface of the valve chamber 1 6 1.
  • it has an inlet channel 1 6 4 that communicates with a communication port 16 3 provided at the center of the valve seat surface 16 2 and an outlet channel 1 65 that communicates with the valve chamber 16 1.
  • a recess 1 67 is provided for receiving the diaphragm retainer 1 6 6, and an annular recess 1 6 8 is provided on the bottom surface thereof.
  • the operation of the fluid control apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is the same as that of the fourth embodiment, the description thereof is omitted.
  • feedback control is performed, and fine flow control in a wide flow range can be performed by the throttle valve 1 4 4, and maintenance of the fluid control device 1 3 9 can be performed by the on-off valve 1 4 1. It is possible to perform an emergency shutoff of the fluid.
  • the fifth embodiment is a configuration in which the valve and the flow rate measuring device of the fluid control device of the fourth embodiment are arranged in one base block in which the flow path is formed.
  • the valve and the flow rate measuring instrument of the fluid control device of the embodiment to the third embodiment may be arranged in one base block in which the flow path is formed, and the same as in each embodiment Operation is performed.
  • the fluid control device since the fluid control device is formed with a flow path and disposed in a single base block, the fluid control device can be made compact to reduce the installation space. Also, the installation work This simplifies operation time, shortens the flow path in the fluid control device to the minimum necessary, reduces the fluid resistance, and reduces the number of parts. Assembling of the control device can be facilitated.
  • Fluid control valve 1 6 9 is a fluid control valve. Fluid control valve 1 6 9 is the main body 1 7 0, valve member 1 8 5, 1st diaphragm 1 8.6, 2nd diaphragm 1
  • the main body portion 1 70 includes a chamber 1 7 6 divided into a first pressurizing chamber 1 7 7, a second valve chamber 1 7 8, a first valve chamber 1 7.9 and a second pressurizing chamber 1 80, which will be described later.
  • body D.1 7 4 body C 1 7 3
  • body B It is divided into 1 7 2, body A 1 7 1, body E 1 75, and these are assembled together.
  • 1 7 is a PTFE main body A located inside the main body 1 ⁇ 0.
  • a flat circular step 1 90 is provided on the top, and a step in the center of the step 1 90 Opening part 1 9 1 which is smaller than 1 90 and becomes lower first valve chamber 1 8 3, and under opening part 1 9 1, the diameter of opening part 1 9 1 is larger
  • the flat circular lower step portions 1 9 2 are continuously provided.
  • An annular groove 1'93 is provided on the upper surface of the main body A1 71, i.e., the peripheral edge of the stepped portion 190, and communicated from the side surface with the opening 191 of the main body A1 71.
  • An inlet channel 1 94 is provided. The inlet channel 1 9 4 communicates with the flow meter 2 3 1.
  • 1 7 2 is a PTFE main body B which is engaged and fixed to the upper surface of the main body A 1 7 1.
  • a flat circular stepped portion 1 95 is provided on the upper portion, and the center of the stepped portion 1 9 5 is provided.
  • an opening 1 9 7 with a small diameter of the opening part 1 9 6 and a planar circular shape with the same diameter as the step part 1 9 0 of the main body A 1 7 1
  • the lower step portion 1 9 8 is continuously provided.
  • Around the lower end of the opening 1 9 7 is a valve seat 1 9 9.
  • the peripheral groove of the difference portion 1 9 8 is provided with an annular groove 2 0 0 at a position opposite to the annular groove 1 9 3 of the main body A 1 7 1.
  • Main unit A 1 7 1 ⁇ Inlet channel 1 9 4 Located on the opposite side of the main body B. 1 7 2 is provided with an outlet channel 20 1 that communicates with the opening 1 96 from the side surface.
  • the outlet channel 2 0 1 communicates with the fluid outlet 2 3 0
  • 1 7 3 is a PTFE main body C fitted and fixed to the upper part of the main body B 1 7 2.
  • a flat circular diaphragm that penetrates the upper and lower ends of the main body C 1 7 3 in the center and expands the diameter at the upper part.
  • Chamber 2 0 2 breathing hole 2 0 '3 communicating diaphragm chamber 2 0 2 and the outside, and' annular projection 'fitted at the lower end surface of stepped portion 1 9 5 of main body B 1 7 2 2 0 4 is provided around the diaphragm chamber 2 0 2.
  • 1 7 4 is a PTFE font D located in the upper part of the main body C 1 7 3.
  • the lower part is an air chamber 2 0 5 and the center is formed through the upper surface.
  • An air supply hole 2 06 is provided for introducing compressed air into the air.
  • microscopic discharge holes 2 29 provided through the side surface. The discharge hole 2 29 may not be provided if it is not necessary for supplying compressed air.
  • 1 7 5 is a PVDF main body E fitted and fixed to the bottom of the main body A 1 7 1.
  • a hole 2 0 7 is provided, and an annular protrusion 2 0 8 is provided around the upper surface of the opening 2 0 7 to be fitted and fixed to the lower step portion 1 9 2 of the main body A 1 7 1.
  • a small-diameter breathing hole 20 9 communicating with the opening 20 7 from the side surface of the main body ⁇ 1 75 is provided.
  • the five main bodies A 1 7 1., the main body B 1 7 2, the main body C 1 7 3, the main body D 1 7 4, and the main body E 1 7 5 that constitute the main body portion 1 70 'described above are port nuts ( (Not shown).
  • 1 8 5 is a valve member made of PTFE, with a thick part 2 1 0 provided in the center in a bowl shape and a communication hole 2 1 1 provided through the thick part 2 1 0, the thickness
  • the circular thin-film part 2.1 2 provided extending in the radial direction from the outer peripheral surface of the part 2 10 and the annular rib part 2 1 3 provided so as to protrude vertically on the outer peripheral flange of the thin-film part 2 12
  • a first diaphragm portion 1 8 6 having, a reverse mortar-shaped valve body 2 1 4 provided at the center of the upper portion of the first diaphragm portion 1 86 6, and protruding upward from the upper portion of the valve body 2 1 4,
  • Upper rod with upper end formed in a substantially hemispherical shape 2 1 5 and thicker portion 2 1 0 Provided to project downward from the center of the lower end surface, and lower end with a lower end formed in a substantially hemispherical shape 2 1 6 and integrally formed.
  • 1st diaphragm part 1 8 6 annular rib provided on the outer peripheral edge part 2 1 3 is the two annular grooves 1 9 3 and '2 on the body A 1 7 1 and body B.1 7.2 It is fitted to 0 0 and is clamped and fixed between the main body A 1 7 1 and the main body B 1 7 2.
  • a space formed between the inclined surface of the valve body 2 14 and the peripheral edge portion of the lower end surface of the opening portion 1 97 of the main body B 1 72 is a fluid control portion.
  • the first diaphragm portion 1 8 7 is a PTFE second diaphragm, a cylindrical thick part 2 1 8 in the center and a circular thin film part extending radially from the lower end of the thick part 2 1 8 2 19, and an annular seal portion 2 20 provided at the outer peripheral edge of the thin film portion 2 19, and are integrally formed.
  • the annular seal portion 2 2 0 at the peripheral edge of the thin film portion 2 1 9 is the main body B 1 7 2 Is sandwiched and fixed between the step portion 1 95 at the upper portion of the rim and the annular protrusion 2 0 4 of the main body C 1 7 3.
  • the second diaphragm portion 1 8 7 ⁇ The pressure receiving area needs to be smaller than that of the first diaphragm portion 1 8 6.
  • 1 8 8 is a third diaphragm part made of PTFE, and the shape is the same as that of the second diaphragm part 1 8 7, and is arranged upside down.
  • the upper end surface of the thick wall portion 2 2 1 is in contact with the lower opening 2 1 6 of the valve member 1 85, and the annular seal portion 2 2 3 at the peripheral edge of the thin film portion 2 2 2 is the main body A.
  • the lower stepped portion 1 9 2 of 1 7 1 and the annular protrusion 2 0 8 of E1 75 are sandwiched and fixed. Note that the pressure receiving area of the third diaphragm portion 1 88 needs to be smaller than that of the first diaphragm portion 1 86 as in the above case.
  • 1 8 9 is a fourth diaphragm portion, a cylindrical rib 2 2 4 having an outer diameter substantially equal to that of the diaphragm chamber 2 0 2 of the main body C 1 7 3 at the peripheral portion, and a cylindrical portion 2 2 5 at the center, and A film portion 2 2 6 is provided to connect the inner periphery of the lower end surface of the cylindrical rib 2 2 4 and the outer periphery of the upper end surface of the cylindrical portion 2 2 5.
  • the cylindrical rib 2 2 4 is fitted and fixed to the diaphragm chamber 2 0 2 of the main body C 1 7 3, and is clamped between the main body B 1 7 2 and the main body C 1 7 3, and the circular column portion 2 2 5 can move up and down in the diaphragm chamber 202.
  • the lower part of the cylindrical part 2 25 is fitted with the thick part 2 18 of the second diaphragm part 1 8 7. '
  • 2 2 7 and 2 2 8 are a P V DF spring holder and a S U S spring placed in the opening 2 0 7 of the main body E 1 7 5. Both press the third diaphragm section 1 8 8 inward (upward in the figure).
  • the chamber 1 76 formed in the main body by the above-described configuration is the first pressurizing chamber formed from the fourth diaphragm portion 1 89 and the main body D 1 7 4 air chamber 2 0 5.
  • the second valve chamber 1'7 consisting of both the upper second valve chamber 1'8 2 formed from the chamber 1 8 1, the second diaphragm portion 1 8 7 and the opening 1 9 6 of the main body B 1 7 2 8.Lower first valve chamber 1 8 3, first diaphragm portion 1 8 6, and main body A 1 7 1 formed by the third diaphragm portion 1 8 8 and the opening portion 1 9 1 of the main body A 1 7 1
  • the fluid that has passed through the flow meter 2 3 1 flows into the fluid control valve 1 6 9.
  • the control unit 2 3 2 outputs a signal to the electropneumatic converter 2 3 3 from the deviation from the flow rate measured in real time with respect to any set flow rate so that the deviation becomes a gap.
  • the devices 2 3 3 supply the operating pressure corresponding to them to the fluid control valves 1 6 9 to drive them.
  • Fluid that flows out from the fluid control valve 1 6 9 is fluid control valve 1 6 9 so that the deviation between the set flow rate and the measured flow rate converges to zero so that the flow rate becomes a constant value at the set flow rate. Controlled ..
  • the first diaphragm section 1 8 6 has the first valve chamber 1 7 9 and the lower second valve chamber 1 8 1
  • the second diaphragm part 1 8 7 is upward due to the fluid pressure inside the upper second valve chamber 1 8 2 and the third diaphragm part 1 8 8 is the first valve chamber 1 ⁇ It receives a downward force due to the fluid pressure inside.
  • the pressure receiving area of the first diaphragm portion 1 86 is set sufficiently larger than the pressure receiving areas of the second diaphragm portion 1 87 and the third diaphragm portion 1 8 8, so the second and third diaphragms
  • the force acting on the diaphragm part 1 8 7, 1 8 8 is almost negligible compared to the force acting on the first diaphragm part 1 8 6. Therefore, the force that the valve member 1 85 receives from the fluid is an upward force due to the fluid pressure difference between the first valve chamber 1 79 and the lower second valve chamber 1 81.
  • valve member 1 85 is urged downward by the pressurizing means of the first pressurizing chamber 1 77 7 and simultaneously urged upward by the pressurizing means of the second pressurizing chamber 1.80. ing. If the force of the pressurizing means in the first pressurizing chamber 1 7 7 is adjusted to be larger than the force of the pressurizing means in the second pressurizing chamber 180, the valve member 1 8 5 receives from each pressurizing means The resultant force is a downward force.
  • the pressurizing means in the first pressurizing chamber 1 7 7 is due to the operating pressure supplied from the electric converter 2 3 3, and the pressurizing means in the second pressurizing chamber 1 80 is This is due to the repulsive force of spring .2 2 8. ,
  • the valve member 1 85 is a position where the downward resultant force by each pressurizing means and the upward force due to the fluid pressure difference in the first valve chamber 1 79 and the lower second valve chamber 1 81 are balanced.
  • the pressure in the lower second valve chamber 1 8 1 is independently adjusted by the opening area of the fluid control unit 2 1 7 so that the resultant force due to each caulking means and the force due to the fluid pressure difference are balanced. So Therefore, the difference in fluid pressure between the first valve chamber 1 7 9 and the lower second valve chamber 1 8 1 is constant, and the differential pressure before and after the communication hole 2 1 1 is kept constant. The flow rate through the is always kept constant. '
  • the fluid control valve 1 6 9 has the resultant force of each pressurizing means acting on the valve member 1 8 5 and the 'force caused by the pressure difference between the first valve chamber 1 7 9 and the lower second valve chamber 1 8 1 Therefore, if the combined force of each pressurizing means acting on the valve member 1 8 5 is adjusted and changed, the fluid pressure difference between the first valve chamber 1 7 9 and the lower second valve chamber 1 8 1 will be It becomes the value corresponding to it. That is, by adjusting the downward force by the pressurizing means in the first pressurizing chamber, that is, the operating pressure supplied from the electropneumatic converter 2 3 3, the differential pressure around the communication hole 2 1 1 The flow rate can be set to any flow rate without disassembling the valve.
  • the force by the pressurizing means in the first pressurizing chamber 1 7 7 is adjusted to be smaller than the force by the pressurizing means in the second pressurizing chamber 1 8 0, the resultant force acting on the valve member 1 8 5 is only upward. Then, the valve body 2 1 4 of the valve member 1 85 is pressed against the valve seat 1 9 9 of the opening 1 9 7 of the main body B 1 7 2 ′, and the fluid can be shut off. That is, if the electropneumatic converter 2 3 3 is not adjusted to apply the operating pressure, the fluid control valve 1 69 is closed.
  • the fluid flowing into the fluid control device is controlled to be constant at the set flow rate by the fluid control valve 1 69 and flows out at the flow f main outlet 2 30. Furthermore, even if the upstream pressure or downstream pressure of the fluid flowing into the entrainment control device fluctuates, the flow rate is maintained independently by the operation of the body control valve 1 The flow rate can be controlled stably even if a general pressure fluctuation occurs.
  • the flow control valve 1 6 9 is configured not to be affected by back pressure fluctuation, it can be suitably used in applications where the back pressure varies.
  • the fluid control valve 1 6 9 can be used as an open / close valve by adjusting the operating pressure. Therefore, it is not necessary to connect a separate valve for fluid shutoff. Since the other operations of the sixth embodiment are the same as those of the second embodiment, the description thereof is omitted. '
  • 2 3 4 is a flow meter for measuring the flow rate of fluid.
  • the flow rate measuring device 2 3 4 is connected to the inlet channel 2 3 5, the first rising channel 2 3 6 suspended from the inlet channel 2 3 5, and the first rising channel 2 3 6.
  • Flow path 2 3 5 Provided substantially parallel to the axis, straight flow path 2 3 7, second rising flow path 2 3 8 suspended from straight flow path 2 3 7, and second rising flow path 2 3 8 and the inlet channel 2 3 5 and the outlet channel 2 3 9 provided substantially parallel to the axis, and the straight channel on the side walls of the first and second rising channels 2 3 6 and 2 3 8
  • Ultrasonic transducers 2 40 and 2 4 1 are arranged opposite to each other at a position intersecting with the axis of 2 3 7.
  • the ultrasonic vibrators 2 4 0 and 2 4-1 are covered with a fluororesin, and wiring extending from the vibrators 2 4 0 and 2 4 1. Is an arithmetic part 2 4 5 of the control part 2 4 4 described later. It is connected to.
  • the ultrasonic transducers 2 4 0 and '2 4 1 of the flow rate measuring device 2 3 4 are made of PFA.
  • the inlet channel 2 3 5 communicates with the on-off valve 2 4 2
  • the outlet channel 2 3 9 communicates with the fluid control valve 2 4 3. Since the other structure of the seventh embodiment is the same as that of the fourth embodiment, the description thereof is omitted.
  • the fluid flowing into the fluid control device passes through the on-off valve 2 4 2 and flows into the flow meter 2 3 4.
  • the flow rate of the fluid flowing into the flow meter 2 3 4 is measured in the straight channel 2 3 7.
  • the ultrasonic vibration propagates from the upstream ultrasonic transducer 2 4 0 to the downstream ultrasonic transducer 2 4 1 and is received, transmission and reception are instantaneously switched in the computing unit 2 4 5,
  • the ultrasonic vibration is propagated from the ultrasonic transducer 2 41 located on the downstream side toward the ultrasonic transducer 2 40 located on the upstream side.
  • the ultrasonic vibration received by the ultrasonic transducer 2440 is converted into an electrical signal and output to the calculation unit 2 45 in the control unit 2 4.
  • the ultrasonic vibration in the fluid is larger than when the ultrasonic vibration is propagated from the upper side to the downstream side.
  • the propagation speed of sonic vibration is delayed, and the propagation time becomes longer.
  • the mutual electrical signals that are output are measured for propagation time in the calculation unit 2 45 and the flow rate is calculated from the difference in propagation time.
  • the flow rate calculated by the calculation unit 2 45 is converted into an electrical signal and output to the control unit 2 4.6.
  • the other operations of the seventh embodiment are the same as those of the fourth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the flow rate measuring device 2 4 7 is a flow meter.
  • the flow rate measuring device 2 4 7 includes an inlet channel 2 4 8, a vortex generating body 2 4 9 that generates Karman vortex suspended in the inlet channel 2 4 8, and an outlet channel 2 5 0.
  • the position of the ultrasonic transducers 2 5 2 and 2 5 3 perpendicular to the channel axis direction on the downstream side wall of the vortex generator 2 4 9 of the straight channel 2 51 Are arranged opposite to each other.
  • the ultrasonic transducers 2 5 2 and 2 5 3 are covered with fluororesin, and the wiring extending from the transducers 2 5 2 and 2 5 3 is connected to the control unit 2 5 6. Connected to the calculation unit.
  • the inlet channel 2 4 8 communicates with the on-off valve 2 5 4, and the outlet channel 2 5 0 communicates with the fluid control valve 2 5 5. Since the other configuration of the eighth embodiment is the same as that of the fourth embodiment, description thereof is omitted.
  • the fluid flowing into the fluid control device passes through the valve closing 2 5 4 and flows into the flow meter 2 4 7.
  • Flow rate of the fluid flowing into the flow meter 2 4.7 is measured in the straight channel 2 5 1.
  • the ultrasonic vibration is propagated from the ultrasonic transducer 2 52 to the ultrasonic transducer 2 '5 3 to the fluid flowing in the straight flow path 2 5 1.
  • the Karman vortex generated downstream of the vortex generator 2 4 9 is generated in a cycle proportional to the flow velocity of the fluid, and Karman vortices with different vortex directions are alternately generated. Is accelerated or decelerated in the direction of travel when passing through the Karman vortex. Therefore, the frequency (period) of the ultrasonic vibration received by the ultrasonic transducer 2 5 3.
  • the ultrasonic vibrations transmitted and received by the ultrasonic transducers 2 5 2 and 2 5 3 are converted into electric signals and output to the calculation unit 2 5 7 of the control unit 2.5 6.
  • the arithmetic unit 2 5 7 calculates the phase difference between the ultrasonic vibration output from the transmitting-side ultrasonic transducer 2 52 and the ultrasonic vibration output from the receiving-side ultrasonic transducer 2 5 3. Based on the frequency of the Karman vortex obtained, the flow rate of the fluid flowing through the straight channel 2 51 is calculated.
  • the flow rate calculated by the calculation unit 2 5 7 is converted into an electric signal and output to the control unit 2 5 8. Since the other operations of the eighth embodiment are the same as those of the fourth embodiment, the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic vortex flowmeter can generate more Karman vortices as the flow rate increases. Demonstrates excellent effect in controlling the amount of fluid.

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Abstract

本発明に係る流体制御装置は、制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する流体制御弁と、流体の流量を計測し該流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器と、該流量計測器からの前記電気信号と設定流量との偏差に基づいて、前記流体制御弁の開口面積を制御するための指令信号を、前記流体制御弁または該流体制御弁を操作する機器へ出力する制御部と、を具備することを特徴としている。

Description

明 細 書 流体制御装置 技術分野
本発明は流体の制御が必要とされる流体輸送配管に使用される流 体制御装置に関するものである。 さらに詳しくは、 主として半導体 製造装置内などへの設置、 配管及び配線接続が容易であり、 脈動し た流体が流れても問題なく流量制御することができ、 幅広い流量範 囲で微細に流量を卸御する.ことができる流体制御装置に関するもの であ.る。 背景技術
従来、 半導体製造工程の一工程として、 フッ酸等の薬液を純水で 希釈した洗浄水を用いてウェハ表面をエッチングする湿式エツチン グが用いられて,いる。 これら湿式エッチングの洗浄水の濃度は高い 精度をもって管理する必要があるとされている。 近年では、 洗浄水 の濃度を、 純水と薬液の流量比で管理する方法が主流となってきて おり、 そのた.めに、 純水や薬液の流量を高い精度をもって管理する 流体制御装置が適用されている。
流体制御装置として種々提案きれているが、 図 1 8 に示されるよ うな純水温度を可変とした場合の流量制御を行う純水流量の制御装 置 3 0 1があった （例えば、 特開平 1 1 — 1 6 1 3 4 2号公報参照 ) 。 その構成は、 純水流量を調整するために操作圧の作用を受けて 開度調節される流量調整弁 3 0 2 と、 流量調整弁 3 0 2に供給され る操作圧を調整するための操作圧調整弁 3 0 3 と、 流量調整弁 3 0 2から出力される純水流量を計測するための流量計測器 3 0 4と、 流量計測器 3 0 4を通った純水の流れを許容又は遮断するための開 閉弁 3 0 5 とを備え、 操作圧調整弁' 3 0 3により調整される操作圧 と、 '流量調整弁 3 0 2 における純水の出力圧力とを均衡させるこ.と により、 流量調整弁 3 0 2から出力される純水流量を一定に制御す るようにした制御装置 3 0 1 'であって、 流量計測器 3 0 4による計 測値が一定と よるように、 その計測値に基づいて操作圧調整弁 3 0 3から流量調整弁 3 0 2に供給される操作圧をフィ一ドバック制御 するための制御回路を設けたことを特徴とするものであった。 その 効果は、 純水の温度変化に伴って流量調整弁 3 0 2における出力圧 力が変化したとしても、 その変化分に対応して操作圧がリアルタイ ムに調整されることで、 流量調整弁 3 0 2から出力される純水流量 が調整されるため、 純水流釁を高精度に一定値に保つことができる ものであった。 .
また、 部品が一つのケ一シング内に設けられた電気駆動による流 体制御装置として、 図 1 9 に示されるような流体を移送する流体回 路にインライン接続される流体制御モジュール 3 0 6があった （例 えば、 特開 2 0 0 1 — 2 4 2 9. 4 0号公報参照） 。 その構成は、 化 学的に不活性な流路を有するハウジング 3 ,0 7 と、 流路に接続され た調節可.能な制御弁 3 0 8 と、 流路に接続された圧力センサ 3 0 9 と、 流路内に位置する絞り 3 1 0 とを備え、 制御弁 3 0 8 と圧力 センサ 3 0 9がハウジング 3 0 7内に収容され、 さらに制御弁 3 0 8の駆動を電気的に行なう電動モ一夕を具備する ドライバ 3 1 1 と 、 制御弁 3 0 8及び圧力センサ 3 0 9 に電気的に接続されるコント ローラ 3 1 2がハウジング 3 0 7内に収容されているものであった 。 その効果は、 流体回路内で測定された圧力差と絞り部 3 1 0の直 径とから流路内の流量を測定し、 測定した流量に基いて制御弁 3 0 8 をフィードバック制御で駆動することで、 流路内の流量を高精度 に決定することができるものであった。
しかしながら、 前記従来の純水流量の制御装置 3 0 1は、 流量調 整弁' 3 0 2 における純水の出力圧力とを均衡させることにより、 流 量調整弁 3 0 2から出力される純水流量を一定に制御するようにし たものであるため、 微細に流量を制御させるには不向きであり、 '流 量範囲も広く ¾いため、 幅広い流量範囲で流量を制御する用途には 使いにくいという問題があった。 また、 構成要素が多く分かれてい るため、 半導体製造装置内などに設 gする際に、 各構成要素の配管 接続作業、 電気配線やエア配管作業をそ.れぞれ行なわなくてはなら ず、 作業が複雑で時間を要するとともに、 配管や配線が煩わしくミ スが起こる恐れがあるという問題があった。
また、 前記従来の流量制 Pモジュール 3 0 6は、 流体制御装置に 流入する流体が圧力変動 期の短い脈動した流れであった場合、 制 御弁 3 0 8は脈動した流体に対して流量を制御しようと作動するが 、 ハンチングを起こし流量制御ができなくなる問題があり、 このま' ま続けると ドライバ 3 1 1や制御弁 3 0 8が破損してしまうという 問題があった。 また、 流量を制御する流量範囲があまり広くないた め、 幅広い流量範囲で流量を制御する用途,には使いにくいという問 題があつた。 . 発明の開示
本発明は、 以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので あり、 半導体製造装置内などへの設置、 配管及び配線接続が容易で あり、 脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができ、 幅広い流量範囲で微細に流量を制御することができ？)流体制御装置 を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の流体制御装置の構成を図 1乃 至 1 7に基づいて説明する。 本発明の流体制御装置 1 は、 制御用流 体の圧力操作により流体の圧力を制御する流体制御弁 4と、 流体の 流量'を計測し該流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測 器 3 と、 流量計測器 3からの電気信号と設定流量との偏差に基づい て、 前記流体制御弁 4の開口面積を制御するための指令信号を、 前 記流体制御弁 4または該流体制御弁を操作する機器 5 6へ出力する 制御部 6 とを具備することを第一の特徴とする。
なお、 制御用流体とは、 例えば空 、 作動油等を言う。
また、 流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁 6 1 をさらに 具備することを第二の特徴.とする。
また、 開口面積が調節可能な絞り弁 8 5 をさ'らに具備することを 第三の特徴とする。
また、 前記弁 4、 6 1 、 8 5および前記流量計測器 3が、 独立し た接続手段を用いずに直接接続されていることを第四の特徴とする 。 独立した接続手段とは、 別体のチューブや接続管等のことを言う' また、 前記弁 4、 6 1 、 8 5および前記流量計測器 3が、 一つの ベースブロック 1 4 7 配設されているこ,とを第五の特徴とする。
また、 .前記流体制御弁 4が、 下部中央に底部まで開放して設けら れた第二の空隙 2 0 と第二の空隙 2 0に連通する入口流路 2 2 と上 部に上面が開放して設けられ第二の空隙 2 0の径よりも大きい径を 持つ第一の空隙 2 1 と第一の空隙. 2 1 に連通する出口流路 2 3 と第 一の空隙 2 1 と第二の空隙 2 0 とを連通し第一の空隙 2 1の径より も小さい径を有する連通孔 2 4とを有し、 第二の空隙 2 0の上面が 弁座 2 5 とされた本体 1 2 と、 側面あるいは上面に^けられた給気 孔 2 8 と排出孔 2 9 とに連通した円筒状の空隙 2 6 を内部に有し、 下端内周面に段差部 2 7が設けられたボンネッ ト 1 3 と、 ボンネッ ト 1 3の段差部 2 7に嵌挿され中央部に貫通孔 3 0 を有するバネ受 け 1 4と、 下端部にバネ受け 1 4の貫通孔 3 0より小径の第一接合 部 3 ' 5を有し上部に鍔部 3 3が設けられ'ポンネッ ト 1 3の空隙 2 6 内部に上下動可能に嵌挿されたピス トン 1 5 と、 ピス トン 1 5の鍔 部 3 3下端面とパネ受け 1 4の上端面で挟持支承されているバネ 1 6 と、 周縁部が本体 1 2 とパネ受け 1 4との間で挟持固定され、 本 体 1 2の第一の空隙 2 1 に蓋する形で第一の弁室 4 2を形成する中 央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム 3 8 と、 上面中央にビス トン 1 5の第一接合部 3 5にバネ受け 1 4の貫通孔 3 0 を.貫通して接合 固定される第二接合部 4 0 と、 下面中央に本体 1 2の連通孔 2 4と 貫通して設けられた第三接合部 4 1 とを有する第一弁機構体 1 7 と 、 本体の第二の空隙 2 0内部に位置し本体の連通孔 2 4より大径に 設けられた弁体 4 3 と、 弁体 4 3上端面に突出して設けられ第一弁 機構体 1 7 の第三接合部 4 1 と接合固定される第四接合部 4 5 と、 弁体 4 3下端面より突出して設けられた口ッ ド 4. ·6 と、 ロッ ド 4 6 下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム 4 8 とを 有する第二弁機構体 1 8 と、 本体 1 2の下方に位置し第二弁機構体 1 8の第二ダイヤフラム' 4 8周縁部を本体.1 2 との間で挟持固定す る突出部. 5 0.を上 ¾中央に有し、 突出部 5 0の上端部に切欠凹部 5 1が設けられると共に切欠 ΙΗί部 5 1 に連通する呼吸孔 5 2が設けら れているベースプレート 1 9 とを具備し、 ピス トン 1 5の上下動に 伴って第二弁機構体 1 8の弁体 4 3 と本体 1 2の弁座 2 5 とによつ て形成される流体制御部 5 3の開口面積が変化するように構成され ていることを第六の特徴とする。
なお、 本制御弁の基本的構成は、 特開 2 0 0 4 - 3 8 5 7 1 に開 示されているものである。
また、 前記流体制御弁 1 6 9が、 流体の入口流路 1 9 4、 出口流 路 2 0 1及び、 入口流路 1 9 4と出口流路 2 0 1が連通するチャン バ 1 7 6から形成された本体部 1 7 0 と、'弁体 2 1 4と第一ダイヤ フラム部 1 8 6を有する弁部材 1 8 5 と、 弁部材 1 8 5の下部及び 上部に位置し第一ダイヤフラム部 1 8 6より有効受圧面積が小さい 第二ダイヤフラム 1 8 7部及び第三ダイヤフラム部 1 8 8 を有し、 弁部材 1 8 5 び各ダイャフラム部 1 8 6、 1 8 7、' 1 8 8が各ダ ィャフラム部 1 8 6、 1 8 7、 1 8 8の外周部が本体部 1 7 0に固 定されることによりチャンバ 1 7 6內に取りつけられ、 かつ各ダイ ャフラム部 1 8 6、 1 8 7、 1 8 8 によつてチャンバ 1 7 6 を第一 加圧室 1 7 7、 第二弁室 1 7 8、 第一弁室 1 7 9、 及び第二加圧室 1 8 0に区分し、 第一加圧室 1 7 7は第二ダイヤフラム部 1 8 7 に 対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、 第一弁室 1 7 9 は入口流路 1' 9 4と連通しており、 第二弁室 1 7 8は、 弁部材 1 8 5の弁体 2 1 4に対応する弁座 1 9 9を有し、 また弁座 1 9 9に対 して第一ダイヤフラム部 1 8 6側に位置し第一ダイヤフラム部 1 8 6に設けられた連通孔 2 1 1 にて第一弁.室 1 7 9 と連通している下 部第二弁室 1 8 1 と、 第二ダイヤフラム部 1 8 7側に位置し出口流 路 2 0 1 と連通して設げられた上部第二弁,室 1 8 2 とに分かれて形 成され、 弁部材 1 8 5の上下動により弁体 2 1 4と弁座 1 9 9 との 間の開口面積が変化して下 第二弁室 1 8 1 の流体圧力が制御され る流体制御部 2 1 7 を有し、 第二加圧室 1 8 0は、 第三ダイヤフラ ム部 1 8 9に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有するこ とを第七の特徴とする。
なお、 本制御弁の基本的構成は、 特開 2 0 0 4— 1 7 6 8 1 2に 開示されているものである。
また、 前記絞り弁 8 5カ^ 上部に設けられた弁室 9 0の底面に弁 · 座面 8 9が形成され、 弁座面 8 9の中心に設けられた連通口 9 1 に 連通する入口流路 9 2 と弁室 9 0に連通する出口流路 9 3を有する 本体 8 8 と、.ステムの軸方向の進退移動により連通口 9 1 に挿入可 能で'接液面の中心から垂下突設された第一弁体 9 8 と弁座面 8 9 に 接離可能にされ第一弁体 9 8から径方向へ隔離した位置に形成され た円環状凸条の第二弁体 9 9 と第二弁体 9 9から径方向へ連.続して 形成された薄膜部 1 0 0 とが一体的に設けられた隔膜 9 7 と、 上部 にノ、ンドル 1 1 9が固着され下部内周面に雌ネジ部 1 1 5 と外周面 に雌ネジ部 1 1 5のピッチより大き"ピッチを有する雄ネジ部 1 1 6 を有する第一ステム 1 1 4と、 内周面に第一ステ厶 1 1 4の雄ネ ジ部 1 1 6 と螓合する雌ネジ部 1 2 2 を有する第一ステム支持体 1 1 と、 上部外周面に第一ステム 1 1 4の雌ネジ部 1 1 5に螺合さ れる雄ネジ部 1 0 7 を有し下端部に隔膜 9 7が接続される第二ステ ム 1 0 6 と、'第一ステム支持体 1 2 1の下方に位置し第ニステム 1 0 6を上下移動自在かつ回動不能に支承する隔膜押さえ 1 0 8 と、 第一ステム 1 1 4と隔膜押さえ 1 0 8 を固定するボンネッ 卜 1 2 δ とを具備することを第八の特徴とする。
なお、 本制御弁の基本的構成は、 特開 2 0 0 5— 1 5 5 8 7 8に 開示されているものであ'る。
さらに.、 前記流量計測器 3が、 超音波流量計または超音波式渦流 量計であることを第九の特 とする。
本発明において流体制御弁 4は、 制御用流体の圧力操作により流 体の圧力制御ができるものであれば特に限定されるものではないが 、 図 2に示すような流体の圧力制御を行なう本発明の流体制御弁 4 や、 図 1 3に示すような流体の流量制御を行なう本発明の流体制御 弁 1 6 9の構成を有しているものが好ましい。 これは安定した流体 制御を行なう ことができ、 脈動した流体が流れたとしても流体制御 弁 4、 1 6 9によって圧力または流量を一定圧に安定させることが でき、 流体制御弁 4、 1 6 9のみで流路の遮断を行う ことができ、. コンパク トな構成であり流体制御装蘆 1 を小さく設けることができ るた'め好適である。
本発明において流量計測器 3は、 計測した流量を電気信号に変換 して制御部 6 に出力されるものなら特に限定されないが、 超音波流 量計、 超音波式渦流量計であることが好ましい。 特 図 1や図 1 5 に示すような超音波流量計の場合、 微小流量に対して精度良く流量 測定ができるため、 微小流量の流体 ^御に好適である。 また図 1 6 に示すような超音波式渦流量計の場合、 .大流量に対して精度良く流 量測定ができるため、 大流.量の流体制御に好適である。 このように 、 ^体の流量に応じて超音波流量計と超音波式. 流量計を使い分け ることで精度の良い流体制御を行う ことができる。
また、 本発明は図 3に すように、 流体制御装置 5 9に開閉弁 6 1 を設けても良い。 これは、 開閉弁 6 1 を設けることにより， 開閉 弁 6 1 遮断することで流体制御装置 5 9のメンテナンス、 修理、 ' 部品交換 （以下、 メンテナンス等と記す） を容易に行なうことがで きるため好適である。 また、 流体制御装置 5 9に開閉弁 6 1 を備え ておけば、 流路を遮断してメンテナンス等.のために流体制御装置 5 9 を分解したときに、 流路内に残った流体が分解した部分から漏れ 出ることを最小限に抑えることができる、 さらに流路内で何らかの トラブルが発生した際に、 開閉弁 6 1で流体の緊急遮断を行なう こ とができるので好適である。
また、 開閉弁 6 1 は流体の流れを開放又は遮断する機能を有して いれば、 その構成は特に限定されるものでなく、 手動によるもので も良く、 エア駆動、 電気駆動、 磁気駆動などの自動によるものであ つても良い。 自動の場合、 制御回路を設けて流体制御装置 5 9の流 体制御弁 6 3や流量計測器 6 2 とリンクさせ、 流体制御弁 6 3の状 態や流量に応じて開閉弁 6 1 を駆動させるようにしても良く、 流体 制御装置 5 9から独立して駆動させても良い。 流体制御装置 5 9 と リンクさせて駆動させる場合、 流体制御装置 5 9内で一括制御を行 なう ことができるので好適である。 流体制御装置 5 9から独立して 駆動させる場合、 流体制御装置 5 9にトラブルが発生した際に、 開 閉弁 6 1で流 を緊急遮断させる場合に流体制御装置 5 9の卜ラブ ルに影響せずに駆動を行う ことができるため好適である。
また、 開閉弁 6 1 の設置位置は、 ンテナンス等を行うためには 他の弁 6 3および流量計測器 6 2より上流側に設置することが望ま しい。 さらに複数の開閉弁 6 1 を他の弁 6 3および流量計測器 6 ' 2 より上流側と下流側の両方に設けた構成にして.'も良い。 このとき、 両方の開閉弁 6 1 を閉止することで、 流体制御装置 5 9の上流側と 下流側の流れを止めることで流体の逆流などが防止され、 メンテナ ンス等を行うときに流体の漏れが確実に防止されるために好適であ る。 ' . ' また、 本発明は図 5に示すように、 流.体制御装置 8 1 に絞り弁 8 5 を設けても良い。 これは、 特に圧力制御を行なう流体制御弁 8 4 において、 絞り弁 8 5 設けること.により.、 流体制御弁 8 4で一定 圧に制御された後に絞り弁 8 5で一定流量に調節されて流出され、 さらに絞り弁 8 5の開度を 化させることにより流量を変化させて 幅広い流量範囲で流量を制御することができるため好適である。 絞 り弁 8 5は、 流路開度を可変調節.すると共に流路を絞って流量を安 定させる構成であれば特に限定されるものではないが、 図 6に示す ような本発明の絞り弁 8 5の構成を有しているものが好ましい。 こ れは幅広い流量範囲で流量調節を行なう ことができ、 絞り弁 8 5の 微小な開度を容易に且つ精密に調節できるので開度の微調節を短時 間で行なう ことができると共に、 高さ方向の場所をとらずにコンパ ク トな構造であり流体制御装置 8 1 を小さく設けることができるた め好適である。
また、 図 6において絞り弁 8 5の第一ステム 1 1 4の外周面に設 けられた雄ネジ部 1 1 6 と下部内周面に設けられた雌ネジ部 1 1 5 のピッチ差は、 雄ネジ部 1 1 6のピッチの 6分の 1 になるように形 成されているが、 ピッチ差は雄ネジピッチの 2 0分の 1から 5分の 1の範囲に設けるのが望ましい。 弁体は全閉から全開までに一定範 囲のリフ ト量を得るので、 ノ、ンドル" 1 1 9のス トロークが大きくな り過ぎて弁高が大きくならないようするためにピッチ差を雄ネジピ ツチの 2 0分の 1より大き.くすると良く、 弁を細かいオーダーで精 度の良い調節を行うためにピッチ差を雄ネジピ.'ツチの 5分の 1より 小さくすると良い。
また、 図 7において第一弁体 9 8の直線部 1 0 4の外径 Dェ は、 連通口 9 1 の内径 Dに対して 0. 9.7 Dで設定されているが， 直線 部 1 0 4の外径 D は連通口 9 1の内径 Dに対して 0. 9 5 D≤ D ！ ≤ 0. 9 9 5 Dの範囲内であることが望ましい。 第一弁体 9 8 と 連通口 9 1 とを摺接させないために D ≤ 0 , 9 9 5 Dが良く、 流 量調節をスムースに行う'ために 0. 9 5 D.≤D 1 が良い。
また、 第一弁体 9 8のテーパ部 1 0 5のテーパ角度は軸線に対し て 1 5 ° で設定されている力 1 2 ° 〜 2 8 ° の範囲内であること が望ましい。 弁を大きくさせずに広い流量範囲を調節する.ために 1 2 ° 以上が良く、 開度に対して流量を急激に変化させないために 2
8 ° 以下が良い。 また、 第二弁体 9 9の円環状凸条の径132 は、 連 通口 9 1の内径 Dに対して 1. 5 Dで設定されているが、 第二弁体
9 '9の円環状凸条の径132 は、 連通口 9 1 の内径 Dに対して 1. 1 D≤D 2 ≤ 2 Dの範囲内であることが望ましい。 第一弁体 9 8 と第 二弁体 9 9の間には環状溝部 1 0 2を確実に設け環状溝部 1 0 2に 流体の流れを抑制させる空間部分を得るためには 1 . 1 D≤D 2 が 良く、 開度に対して第二弁体 9 9 と弁座面 8 9 とで形成される開口 面積の増加率を抑えるために D 2 ≤ 2 Dが良い。
本発明の流体制御装置 1は、 必要に応じて流入する流体の圧力変 動を一定圧に調整して流出させる圧力調整弁を設けても良い。 圧力 調整弁は流体制御弁 4、 1 6 9 と同じ構造のものを いてもかまわ ない。
本発明の流体制御装置は、 図 1 、 fel 3、 図 5、 図 1 0に示すよう に、 隣り合う弁 4、 6 1 、 8 5および流量計測器 3力 S、 チュ一ブゃ 接続管等の独立した接続手 を用いずに直接接続されていることが 好ましい。 これは、 各構成要素がチューブや接続管を用いずに直接 接続されることにより、 流体制御装置 1 をコンパク トにして設置場 所のスペースを少なくすることができ、 設置作業が容易になり作業 時間が短縮でき、 流体制御装置 1内の流路を必要最小限に短くさせ ることができるので流体抵抗を抑えることができるため好適である 。 このとき、 弁 4、 6 1 、 8 5および流.量計測器 3の本体は、 同一 のベースブロックを用いた構成でも良く、 別個の部材を流路のシ一 ルぉ.よび流路の方向転換を行なうための接.続部材 5 7 、 5 8 を介在 させて直接接続しても良い。 この構成の場合、 特に流量計測器 3の メンテナンスが容易になるので好適である。
本発明の流体制御装置は、 図 1 1 に示すように、 弁 1 4 .1 、 1 4 3 、 1 4 4および流量計測器 1 4 2が、 流路の形成された一つのベ ースブロック 1 4 7に配設されていることが好ましい。 これは、 各 構成要素が一つのベースブロック 1 4 7 に配設されることにより、 流体制御装置 1 3 9をコンパク トにして設置場所のスペースを少な くすることができ、 設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、 流 体制御装置 1 3 9内の流路を必要最小限に短くさせることができる ので流体抵抗を抑えることができ、 さらに部品点数を少なくするこ とができるので流体制御装置 1 3 9 'の組み立てを容易にすることが できるため好適である。
本発明の流量計測器 3、 流体制御弁 4、 開閉弁 6 1、 絞り弁 8 5 の設置の順番は、 どのような順番に設けても良く特に限定されない が、 絞り弁 8 5が流体制御弁 4及び流量計測器 3の下流側に位置す ることが好ましい。
また、 本発明の流体制御装置は、 '流体の流量を任意の値で一定に 制御させる必要のある用途であれば、 いずれに使用しても良いが、 半導体製造装置内へ配置されることが好適である。 半導体製造工程 の M工程では、 フォ トレジス ト工程、 パターン露光工程、 エツチン グ工程や平坦化工程などが挙げられ、 これらの洗浄水の濃度を、 純 水と薬液の流量比で管理する際に本発明の流体制御装置を用いるこ とが好適である。 . . .
また、 本発明の流量計測器 3、 流体制御弁 4、. 開閉弁 6 1、 絞り 弁 8 5の各部品の材質は、 樹脂製であれば塩化ビニル、 ポリプロピ レン （以下、 P Pと記す） 、 ポリエチレンなどいずれでも良いが、 特に流体に腐食性流体 用いる場合はポリ.テトラフルォロエチレン (以下、 P T F Eと記す） 、 ポリビニリデンフルォロライ ド （以下 、 P V D Fと記す） 、 テトラフルォロエチレン · パーフルォロアル キルビニルエーテル共重合樹脂 （以下、 P F Aと記す） などのフッ 素樹脂であることが好ましく、 ッ素樹脂製であれば腐食性流体に 用いることができ、 また腐食性ガスが透過しても弁 4、 6 1 、 8 5 および流量計測器 3の腐食の心配がなくなるため好適である。
'本発明は以上のような構造をしており、 以下の優.れた効果が得ら れる。
( 1 ) 流体制御装置でフィードバック制御を行なう ことにより、 流 体の流量を応答性良く設定流量になるように安定させることができ る。
( 2 ) 流体制御装置の構成要素がチューブや接続管等の独立した接 続手段を用いずに直接接続されているため、 流体制御装置をコンパ ク 卜にして設置場所のスペースを少なくすることができ、 設置作業 が容易になり作業時間が短縮でき、 .流体制御装置内の流路を必要最 小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができる
( 3 ) 流体制御装置が流路の形成された一つのベース.プロックに配 設されていることにより、 流体制御装置をコンパク トにして設置場 所の.スペースを少なくすることができ、 設置作業が容易になり作業 時間が短縮でき、 流体制御装置内の流路を必要最小限に短くさせる ことができるので流体抵抗を抑えることができ、 さらに部品点数を 少なくすることができるので流体制御装置の組み立てを容易にする ことができる。.
( 4 ) 本発明の構成の流体制御弁を用い.ることにより、 安定した流 体制御を行なうことができ、 脈 ·動した流体が流れたとしても流体制 御弁によって圧力または'流量を一定圧に安定させることができ、 流 体制御弁のみ.で流路の遮断を行うことができ、 コンパク トな構成で あるため流体制御装置を小さく設けることができる。
( 5 ) 流体制御装置に開閉弁を設けることにより、 開閉弁を閉状態 にすることで流体制御装置のメンテナンス、 修理、 部品交換を、 流 体が漏れ出ることなく容易に行なう ことができると共に、 流路内で 何らかのトラブルが発生した際に、 開閉弁で流体の緊急遮断を行な うことができる。
( 6 ) 流体制御装置に絞り弁を設けることにより、 流体制御弁で一 定圧に制御された後に絞り弁で一定流量に調節されて流出され、 さ らに絞り弁の開度を変化させることにより幅広い流量範囲で流量を 制御することができる。
( 7 ) 本発明の構成の絞り弁を用いることにより、 広い流量範囲で 流量調節を行なうことができ、 さらに絞り弁の微小な開度を容易に 且つ精密に調節できるので開度の微調節を短時間で行なうことがで きると共に、 高さ方向の場所をとらずにコンパク トな構造であるた め流体制御装置を小さく設けることができる。
以下、 添付図面と本発明の好適な ;実施形態の記載から、 本発明を 一層十分に理解できるであろう。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の第一の実施例を示す流体制御装置の縦断面図で める。
図 2は、 図 1 の流体制御弁の拡大.図である。
図 3は、 本発明の第二の実施例を示す流体制御装置の縦断面図で 図 4は、 図 2の開閉弁の拡大図でめ 。
図 5は、 本発明の第≡の実施例を示す流体制御装置の縦断面図で め 。
図 6は、 図 5の絞り弁の拡大図でめる。
図 7は、 図 6 の絞り弁が開状態を.示す要部拡大図である。
図 8は、 図 6 の絞り弁が閉状態.を示す要部拡大図である。
図 9は、 図 6 の絞り弁が半開状態を示す要部拡大図である。
図 1 0は、 本発明の第四の実施例を示す流体制御装置の縦断面図 である
図 1 1は 、 本発明の第五の実施例を示す流体制御装置の縦断面図 である 図 1 2は、 本発明の第六の実施例を示す流体制御装置の縦断面 13 である
図 Ί 3は、 図 1 2の流体制御弁の拡大図である。
図 1 4は、.図 1 3 に他の表示を追加した図 1 3 と同一の図である 図 1 5は、 本発明の第七の実施例を示す流体制御装置の縦断面図 である
図 1 6は、 本発明の第八の実施例 示す流体制御装置の縦断面図 である
図 1 7は、 図 1 6の A— A線に沿う断面図である
図. 1 8は、 従来の純水流量の制御装置を示す概念構成図である。 図 1 9は、 従来の流体制御モジュールを示す部分断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して 説明するが、 本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもな い。 図 1は本発明の第一の実施例を示す流体制御装置の縦断面図で ある。 図 2は図 1の流体制御弁の拡大図で,ある。 図 3は本発明の第 二の実施.例を.示す流体制御装置の縦断面図である 図 4は図 2の開 閉弁の拡大図である。 図 5ほ本発明の第三の実施例を示す流体制御 装置の縦断面図である。 図 6は図 5の絞り弁の拡大図であ 。 図 7 は図 6の絞り弁が開状態を示す要.部拡大図である。 図 8は図 6の絞 り弁が閉状態を示す要部拡大図であ 。 図 9は図 6の絞り弁が半開 状態を示す要部拡大図である。 図 1 0は本発明の第四の実施例を示 す流体制御装置の縦断面図である。 図 1 1 は本発明 (^第五の実施例 を示す流体制御装置の縦断面図であ 。 図 1 2は本発明の第六の実 施例を示す流体制御装置の縦断面図である 。 闵 1 3は図 1 2の流体 制御弁の拡大図である。 図 1 4は図 1 3に他の表示を追加した図 1 3 と同一の図である。 図 1 5は本発明の第七の実施例を示す流体制 御装置の縦断面図である。 図 1 6は本発明の第八の実施例を示す流 体制御装置の縦断面図である。 図 1 7は図 1 6 の A— A線に沿う断 面図である。
(実施例 1 )
以下、 図 1、 図 2に基づいて本発明の第一の実施例である流体制 御装置について説明する。
1 は半導体製造のエッチング工程を行う半導体製造.装置内に設置 された流体制御装置である 流体制御装置 1 は、 流体流入口 2、 流 量計.測器 3、 流体制御弁 4、·流体流出口 5、 制御部 6から形成され 、 その各々の構成は以下の通りである。
2は P F A製の流体流入口である。 流体流入口 2は後記流量計測 器 3の入口流路 7に連通している。 .
3は流体の流量を計測する流量計測器である。 .流量計測器 3は、 ' 入口流路 7 と、 入口流路 7から垂設された直線流路 8 と、 直線流路 8から垂設され入口流路 7 と同一方向に平行して設けられた出口流 路 9 とを有し、 入口、 出'ロ流路 7 、 9の側壁の直線流路 8の軸線と 交わる位置に.、 超音波振動子 1 0 、 1 1が互いに対向して配置され ている。.出口流路 9は後記流体制御弁 4の入口流路 2 2に連通して いる。 超音波振動子 1 0 、 1 1はフッ素樹脂で覆われており、 該振 動子 1 0 、 1 1から伸びた配線は.後記制御部 6 の演算部 5 4に繋が つている。 なお、 流量計測器 3 の超音波振動子 1 0 、 1 1以外は P F A製である。 また、 入口流路 7 と流体流入口 2 とは接続部材 5 7 を介して流路の方向転換が行なわれて直接接続され、. 出口流路 9 と 後記流体制御弁 4の入口流路 2 2 とは接続部材 5 8 を介して流路の 方向転換が行なわれて直接接続されて連通している。 4は操作圧に応じて流体圧力を制御する流体制御弁である。 流体 制御弁 4は本体 1 2、 ボンネッ ト 1 3、 バネ、受け 1 4、 ピス トン 1 5、 バネ 1 6、 第一弁機構体 1 7、 第二弁機構体 1 8、 ベースプレ ート 1 9で形成される。
1 2は P T F E製の本体で'あり'、 下部中央に底部まで開放して設 けられた第二の空隙 2 0 と、 上部に上面開放して設けられた第二の 空隙 2 0の径よりも大きい径を持つ第一の空隙 2 1 を有し、 側面に は第二の空隙 2 0 と連通している入,ロ流路 2 2 と、 入口流路 2 2 と 対向する面に第一の空隙 2 1 と連通している出口流路 2 3 と、 さら に、 第一の空隙 2 1 と第二 空隙 2 0 とを連通し第一の空隙 2 1 の 径ょ.りも小さい径を有する連通孔 2 4とが設けもれている。 第二の 空隙 2 0の上面部は弁座 2 5 とされている。 また、 出口流路 2 3は 後記流体流出口 5に連通している。
1 3は P V D F製のボンネッ トで.あり、 内部に円筒状の空隙 2. 6 と下端内周面に空隙 2 6より拡径された段差部 2.マが設けられ、 側 面には空隙 2 6 .内部に圧縮空気を供給す.るために空隙 2 6 と外部と を連通する給気孔 2 8および給気孔 2 8より導入された圧縮空気を 微量に排出するための 孔の排出孔 2 9が設けられている。 なお、 排出孔 2 9は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくても かまわない。
1 4は P V D F製で平面円形状のパネ受けであり、 中央部に貫通 孔 3 0 を有し、 略上半分がボンネ.ッ 卜 1 3の段差部 2 7に嵌挿され ている。 パネ受け 1 4の側面部には環状溝 3 1が設けられ、 0—リ ング 3 2を装着することによりボンネッ ト 1 3から外部への圧縮空 気の流出を防いでいる。
1 5は P V D F製のピス トンであり、 上部に円盤状の鍔部 3 3 と 、 鍔部 3 3の中央下部より円柱状に突出して設けられたピス トン軸 3 4と、 · ピス トン軸 3 4の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一 接合部 3 5 を有する。 ピス トン軸 3 '4はバネ受け 1 4の貫通孔 3 0 より'小径に設けられており、 第一接合部 3 5は後記第一弁機構体 1 7の第二接合部 4 0 と螺合により接合されている。
1 6は S U S製のバネであり、 'ピス トン 1 5の鍔部 3 3下端面と バネ受け 1 4の上端面とで挟持されている。 ピス ト： / 1 5の上下動 にともなってバネ 1 6も伸縮するが、 そのときの荷重の変化が少な いよう、 自由長の長いものが好適に挺用される。
1 7は P T F E製の第一弁機構体であ.り、 外周縁部より上方に突 出して設けられた筒状部 3 6 を有した膜部 3 7 と肉厚部を中央部に 有す.る第一ダイヤフラム 3 8 と、 第一ダイヤフラム 3 8の中央上面 より突出して設けられた軸部 3 9の上端部に設けられた小径の雄ネ ジからなる第二接合部 4 0、 および同中央下面より突出して設けら れ下端部に形成された雌ネジ部からなる後記第二弁機構体 1 8の第 四接合部 4 5 と螺合される第三接合部 4 1 を有する。 第一ダイヤフ ラム 3 8の筒状.部 3 6は、 本体 1 2 とバネ受け 1 4との間で挟持固 定されることで、 第一ダイヤフラム 3 8下面より形成きれる第一の 弁室 4 2が密封して形成されている。 また.、 第一ダイヤフラム 3 8 上面、 ポ.ンネッ ト 1 3の空隙 2 6は〇—リング 3 2を介して密封さ れており、 ボンネッ ト 1 3の給気孔 2 8より供給される圧縮空気が 充満している気室を形成している。
1 8は P T F E製の第二弁機構体であり、 本体 1 2の第二の空隙 2 0内部に配設され連通孔 2 4より大径に設けられた弁体 4 3 と、 弁体 4 3上端面から突出して設けられた軸部 4 4と、 その上端に設 けられた第三接合部 4 1 と螺合により接合固定される雄ネジ部から なる第四接合部 4 5 と、 弁体 4 3下端面より突出して設けられた口 ッ ド 4 6 と、 ロッ ド 4 6下端面より径方向に延出して設けられ周縁 部より下方に突出して設けられた筒状突部 4 7 を有する第二ダイヤ フラム 4 8 とから構成されている。 第二ダイヤフラム 4 8の筒状突 部 4 7は後記ベースプレ一ト 1 9の突出部 5 0 と本体 1 2 との間で 挟持されることにより、 本体 1 2の第二の空隙 2 0 と第二ダイヤフ ラム 4 8 とで形成される第二の弁室 4 9 を密閉している。
1 9は P V D F製のベースプレートであり、 上部中央に第二弁機 構体 1 8 の第二ダイヤフラム 4 8 の筒状突部 4 7 を本体 1 2 との間 で挟持固定する突出部 5 0'を有し、 ^出部 5 0 の上端部に切欠凹部 5 1が設けられると共に、 側面に切欠凹部 5 1 に連.通する呼吸孔 5 2が設けられており、 ポンネッ ト 1 3 との間で本体 1 2 を通しポル ト、 .ナ.ッ ト （図示せず） にて挟持固定している'。 なお、 本実施例で はパネ 1 6がボンネッ ト 1 3の空隙 2 6内に設けてピス トン 1 5 、 第一弁機構体 1 7、 第二弁機構体 1 8を上方へ付勢するような構成 であるが、 バネ 1 6 をベースプレート 1 9の切欠凹部 5 1 に.設けて ピス トン 1 5、 第一弁機構体 1 7、 第二弁機構体 1 8 を上方へ付勢 するような構成にしても良い。
5は P F A製の流体流出口である。
6は制御部である。 制御部 6は前記流量.計測器 3から出力された 信号から流量を演算する演算部 5 4と、 フィードバック制御を行な うコントロール部 5 5を有 ύている。 演算部 5 4には、 信側の超 音波振動子 1 0に一定周期の超音波振動を出力する発信回.路と、 受 信側の超音波振動子 1 1からの)^音波振動を受信する受信回路と、 各超音波振動の伝播時間を比較する比較回路と、 比較回路から出力 された伝播時間差から流量'を演算する演算回路とを備えている。 コ ン小ロール部 5 5には、 演算部 5 4から出力された 量に対して設 定された流量になるように後記電空変換器 5 6 の操作圧を制御する 制御回路を有している。 なお、 本実施例では制御部 6は別の場所で 集中コントロールを行なうために流体制御装置 1 と別体で設けられ た構成であるが、 流体制御装置 1 と一体的に設けても良い。
5 6は圧縮空気の操作圧を調整する電空変換器である。 電空変換 器 5 6は操作圧を比例的に調整するために電気的に駆動する電磁弁 から構成され、 前記制御部 6 'からの制御信号に応じて流体制御弁 4 の操作圧を調整する。
次に、 本発明の第一の実施例である流体制御装置の作動について 説明する。
流体制御装置 1の流体流入口 2に流入した流体は、 まず流量計測 器 3に流入し、 直線流路 8で流量が計測される。 流体の流れに対し て上.流側に位置する超音波振動子 1 0から下流側に位置する超音波 振動子 1 1 に向かって超音波振動を伝播させる。 超音波振動子 1 1 で受信された超音波振動は電気信号に変換され、 制御部 6の演算部 5 4へ出力される。 超音波振動が上流側の超音波振動子 1 0から下 流側の超音波振動子 1 1へ伝播して受信されると-、 瞬時に演算部 5' 4内で送受信が.切換えられて、 下流側に.位置する超音波振動子 1 1 から上流側に位置する超音波振動子 1 0 に向かって超音波振動を伝 播させる。 超音波振動手 1 0で受信された.超音波振動は、 電気信号 に変換され、 .制御部 6内の演算部 5 4へ出力される。 このとき、 超 音波振動は直線流路 8内の流体の流れに逆らって伝播していくので 、 上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中 での超音波振動の伝播速度が遅れ.、 伝播時間が長くなる。 出力され た相互の電気信号は演算部 5 4内で伝播時間が各々計測され、 伝播 時間差から流量が演算される。 演算部 5 4で演算された流量は電気 信号に変換されてコン卜ロール部 5 5に出力される 9
次に流量計測器 3 を通過した流体は流体制御弁 4に流入する。 制 御部 6のコントロール部 5 5では、 任意の設定流量に対して、 リア ルタイムに計測された流量との偏差から、 偏差をゼロにするように 信号を電空変換器 5 6に出力し、 電空変換器 5 6はそれに応じた操 作圧を流体制御弁 4に供給し駆動させる。 流体制御弁 4から流出す る流体の流暈は、. 流体制御弁 4で調圧された圧力と、 流体制御弁 4 以降の圧力損失との関係で決定されており、 調圧された圧力が高い ほど流量は大きくなり、 逆に圧力が低いほど流量は小さくなる。 こ のため流体は、 流量を設定流量で一定値となるように、 つまり設定 流量と計測された流量の偏差がゼロ ίこ収束されるように流体制御弁 4で制御される。
ここで、 電空変換器 5 6 ら供給される操作圧に対する流体制御 弁 4の作動について説明する （図 2参照） 。 第ヒ弁機構体 1 8 の弁 体 4 3は、 ピストン 1 5の鍔部 3 3 とバネ受け 1 4とに挟持されて いるバネ 1 6の反発力と、 '第一弁機構体 1 7の第一ダイヤフラム 3 8下面の流体圧力により上方に付勢する力が働き、 第一ダイヤフラ ム 3 8上面の操作圧の圧力により下方に付勢する力が働いている。 さらに厳密には、 弁体 4 3.下面と第二弁.機構体 1 8 の第二ダイヤフ ラム 4 8上面が流体圧力を受けているが、 それらの受圧面積はほぼ 同等とさ.れているため Λはほぼ相殺されて.いる。 したがって、 第二 弁機構体 1 8.の弁体 4 3は、 前述の 3つの力が釣り合う位置にて静 止していることとなる。
電空変換機 5 6から供給される操作圧力を増加させると第一ダイ ャフラム 3 8 を押し下げる力が増加することにより、 第二弁機構体 1 8の弁体 4 3 と弁座 2 5 との間で形成される流体制御部 5 3の開 口面積が増加するため、 第一の弁室 4 2の圧力を増加させることが できる。 逆に、 操作圧力を減少させると流体制御部 .5 3の開口面積 は減少し圧力も減少する。 そのため、 操作圧力を調整することで任 意の圧力に設定することができる。 この状態で、 上流側の流体圧力が増加した場合、 瞬間的に.第一の 弁室 4 2内の圧力も増加する。 すると、 第一ダイヤフラム 3 8の上 '面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、 第一ダイヤフラム 3 8の下面が流体から受ける力のほうが大きくなり、 第一ダイヤフラ ム 3 8は上方へと移動する。 それにともなって、 弁体 4 3の位置も 上方へ移動するため、 弁座 2 5 との間で形成される流体制御部 5 3 の開口面積が減少し、 第一の弁室 4 2内の圧力を減少させる。 最終 的に、 弁体 4 3の位置が前記 3つの が釣り合う位置まで移動し静 止する。 このときバネ 1 6の荷重が大きく変わらなければ、 空隙 2 6内部の圧力、 つまり、 第一ダイヤフラム 3 8上面が受ける力は一 定であるため、 第一ダイヤフラム 3 8下面が受.'ける圧力はほぼ一定 となる。 したがって、 第一ダイヤフラム 3 8下面の流体圧力、' すな わち、 第一の弁室 4 2内の圧力は、 上流側の圧力が増加する前とほ ぼもとの圧力と同じになっている。 .
上流側の流体圧力が減少した場合、 瞬間的に第'一の弁室 4 2内の 圧力も減少する。 すると、 第一ダイヤフ.ラム 3 8の上面が操作圧に よる圧縮空気から受ける力より、 第一ダイヤフラム 3 8の下面が流 体から受ける力のほう 小さくなり、 第一ダイャフラム 3 8は下方 へと移動する。 それにともなって、 弁体 4 3の位置も下方へ移動す るため、. 弁座 2 5 との間で形成される流体制御部 5 3の開口面積が 増加し、 第一の弁室 4 2の流体圧力を増加させる。 最終的.に、 弁体 4 3の位置が前記 3つの力が釣り.合う位置まで移動し静止する。 し たがって、 上流側圧力が増加した場合と同様に、 第一の弁室 4 2内 の流体圧力はほぼもとの圧力と同じになっている。
以上の作動により、 流体制御装置 1 に流入する流体は、 流量計測 器 3、 流体制御弁 4、 制御部 6によって、 フィードバック制御され て設定された流体圧力に制御される。 一定の流体圧力になることに より流体流量も一定となり、 流体は、 流量が制御されて流体流出口
5から流出する。 流量計測器 3である超音波流量計は、 流体の流れ 方向に対する伝播時間差から流量を計測するため微小流量でも正確 に流量を計測でき、 また、 流体制御弁 '4は上記構成によりコンパク トで安定した流体圧力制御が得られるため、 微小流量の流体制御に 優れた効果を発揮する。 また、 流体制御装置 1 に流入する流体の上 流側圧力が変動しても流体制御弁 4の作動により流量は自立的に一 定に保たれるためポンプの脈動など'瞬間的な圧力変動が発生しても 安定して流量を制御することができる。.
(実施例 2 )
^に、 図 3、 図 4に基づいて本発明の第二の.'実施例である流体制 御装置について説明する。 .
5 9は流体制御装置である。 流体制御装置 5 9は、 流体流入口 6 0、 開閉弁 6 1、 流量計測器 6 2、 流体制御弁 6 3、 流体流.出口 6 4、 制御部 6 .5から形成され、 その各々の構成ゆ以下の通りである
6 1は開閉弁である。 開閉弁 6 1は本体 6 .6、 駆動部 6 7、 ピス トン 6 8、 ダイヤフラム押さえ 6 9、 弁 #: 7 0で形成される。
6 6は P T F E製の本体であり、 軸線方向上端の中央に弁室 7 1 と、 弁室 7 1 と連通した入 tl流路 7 2 と出口流路 7 3 とを有してお り、 入口流路 7 2は流体流入口 6 0 に連通し、 出口流路 7. 3は流量 計測器 6 2に連通している。 ま 、 本体 6 6の上面における弁室 7 1 の外側には環状溝 7 4が設けられている。
6 7は P V D F製の駆動部であり、 内部に円筒状のシリンダ部 7 5 'が設けられ、 前記本体 6 6の上部にポル卜 · ナッ ト （図示せず） で固定されている。 駆動部 6 7の側面にはシリンダ部 7 5の上側及 び下側にそれぞれ連通された一対の作動流体供給口 7 6 、 7 7が設 けられている。
6 8は P V D F製のピス トンであり、 駆動部 6 7 のシリ ンダ部 7 5内に密封状態且つ軸線方向に上下動自在に嵌挿されており、 底面 中央にロッ ド部 7 8が垂下して設けられている。
6 9は P V D F製のダイャフラム押さえであり、 中央部にピス ト ン 6 8のロッ ド部 7 8が貫通する貫通孔 7 9を有しており、 本体 6 6 と駆動部 6 7の間に挟持されている。
7 0は、 弁室 7 1 に収容されてい^ P T F E製の弁体であり、 ダ ィャフラム押さえ 6 9の貫通孔 7 9 を貫通し且つダイヤフラム押さ え 6 9の下面から突出した前記ピス トン 6 8のロッ ド部 7 8の先端 に螺.着されており、 ピス トン 6 8の上下動に合わせて軸線方向に上 下するようになっている。 弁体 7 0は外周にダイヤフラム 8 0 を有 しており、 ダイヤフラム 8 0の外周縁は本体 6 6の環状溝 7 4内に 嵌挿されており、 ダイヤフラム押さえ 6 9 と本体 6 6 との間に挟持 されている。 第二の実施例のその他の構成は第一の実施例と同様な ので説明を省略する。
次に、 本発明の第二の実施例である流体制御装置の作動について 説明する。
流体制御装置 5 9の流体流入口 6 0 に流入した流体は、 まず開閉 弁 6 1 に流入する。 開閉弁 6 1が閉状態の場合、 流体は開閉弁 6 1 で遮断され、 開閉弁 6 1から下流には流体が流れなくなる p これに より、 流体制御装置 5 9内の流量計測器 6 2、 流体制御弁 6 3、 制 御部 6 4のメンテナンス等を容易に行なう ことができる。 また、 流 路内で何らかのトラブルが発生した際に、 開閉弁 6 1 を閉状態にす ることで流体の緊急遮断することができ、 例えば腐食性流体が漏れ 出ることで半導体製造装置内の部品を腐食させるなどの二次災害を 防止することができる。 また開閉弁 6 1が開状態の場合、 流体は開 閉弁 6 1 を通過して流量計測器 6 2 に流入し、 流量計測器 6 2、 流 体制御弁 6 3、 制御部 6 5によって、 フィードバック制御されて設 定流量になるように制御されて流体流出口 6 4から流出される。
ここで、 開閉弁 6 1 の作動を説明する。 作動流体供給口 7 7から 外部より作動流体として圧縮空気が注入されると、 圧縮空気の圧力 でピス トン 6 8が押し上げられるためこれと接合されているロッ ド 部 7 8は上方へ引き上げられ、 ロッ ド部 7 8の下端部に接合された 弁体 7 0 も上方へ引き上げられ弁は開状態となる。
一方、 作動流体供給口 7 6から圧縮空気が注入され.ると、 ピス ト ン 6 8が押し下げられるのにともなって、 ロッ ド部 7 8 とその下端 部に.接合された弁体 7 0 も下方へ押し下げられ； 弁は閉状態となる 以上の作動により、 流体制御装置 5 9の流体流入口 6 0に流入す. る流体は、 開閉弁 6 1 を閉状態にすることにより、 流体制御装置 5 9のメンテナンス等を容易に行なう ことができ、，流体の緊急遮断を' 行なうことができる。 第二の実施例のそ.の他の作動は第一の実施例 と同様なので説明を省略する。 ■
(実施例 3 )
次に、 図 5.乃至図 9に基づいて本発明の第三の実施例である流体 制御装置について説明する。
8 1 は流体制御装置である。 流体制御装置 8 1は、 流体流入口 8 2、 流量計測器 8 3、 流体制御弁.8 4、 絞り弁 8 5、 流体流出口 8 6、 制御部 8 7から形成され、 その各々の構成は以下の通りである
• '8 5は開口面積が調節可能な絞り弁である。 絞り弁 8 5は本体 8 8、 隔膜 9 7、 第ニステム 1 0 6、 隔膜押さえ 1 0 8、 第一ステム 1 1 4、 第一ステム支持体 1 2 1、 ボンネッ ト 1 2 5で形成される 8 8は P T F E製の本体である。 本体 8 8の上部に後記隔膜 9 7 とで形成される略すり鉢形状の弁室 9 0 を有しており、 弁室 9 0の 底面には後記第二弁体 9 9の圧接によって流路の全閉シールを行う 弁座面 8 9が形成され、 弁座'面 8 9 の中心に設けられた連通口 9' 1 に連通する入口流路 9 2 と弁室 9 0に連通する出口流路 9 3 を有し ている。 弁室 9 0 の上方には後記隔膜押さえ 1 0 8の嵌合部 1 1 0 を受容する凹部 9 5が設けられていて、 その底面には後記隔膜 9 7 の環状係止部 1 0 1が嵌合する環状凹部 9 4が設けられている。 ま た本体 8 8の上部外周面に.は、 後記ポンネッ ト 1 2 5が螺着される 雄ネジ部 9 6が設けられている。 なお、 本実施.'例では絞り弁 8 5の 本体 8 8は、 流体制御弁 8 .4の本体と同一のベースブロックに設け られている。'
9 7は P T F E製の隔膜であり、 .隔膜 9 7の下部に接液面の中心 から垂下突設された第一弁体 9 8 と、 第一弁体 9 8から径方向へ隔 離した位置に形成された先端が断面円弧.状の円環状凸条の第二弁体
9 9 と、 第二弁体 9 9かち径方向へ連続して形成された薄膜部 1 0 0 と、 薄膜部 1 0 0の外周に断面矩形状の,環状係止部 1 0 1 と、 隔 膜 9 7の上部に後記第ニステム 1 0 6の下端部に接続される接続部
1 0 3がー体的に設けられている。 第一弁体 9 8は、 下方に向かつ て直線部 1 0 4とテーパ部 1 0 5 とが連続して設けられて.おり、 第 一弁体 9 8 と第二弁体 9 9の間には環状溝部 1 0 2が形成されてい る。 環状溝部 1 0 2は、 その空間部で流体の流れを抑制させるため に、 全閉時に環状溝部 1 0 2 と弁座面 8 9 とで形成される空間部分 の体積が、 全閉時に第一弁体 9 8 の直線部 1 0 4と連通口 9 1 とで 形成される空間部分の体積の 2倍以上に設定される。 また、 第一弁 体 9 8の直線部 1 0 4の外径 は、 連通口 9 1の内径 Dに対して 0 . 9 7 Dで設定され、 第一弁体 9 8のテ一パ部 1 0 5のテーパ角 度は軸線に対して 1 5 ° で設定され、 第二弁体 9 9の円環状凸条の 径 D '2 は、 連通口 9 1 の内径 Dに対して 1 . 5 Dで設定されている 。 隔膜 9 7は、 環状係止部 1 0 1 を本体 8 8の環状凹部 9 4に嵌合 された状態で本体 8 8 と後記隔膜押さえ 1 0 8 とで挟持固定される
1 0 6は P P製の第ニステムである。 第ニステム 1 0 6の上部外 周面には後記第一ステム 1 1 4の雌 、ジ部 1 1 5に螺合される雄ネ ジ部 1 0 7が設けられ、 下部外周は六角形状に形成さ.れ、 下端部に は隔膜' 9 7の接続部 1 0 3が螺着により接続されている。
1. 0 8は P P製の隔膜押さえである。 隔膜押.'さえ 1 0 8の上部に は外周が六角形状の揷入部 1 0 9が、 下部には外周が六角形状の嵌 合部 1 1 0がそれぞれ設けられており、 中央部外周には鍔部 1 1 1 が設けられている。 隔膜押さえ 1 0. 8の内周には六角形状の貫通孔 1 1 2が設けられ、 下端面から貫通孔 1 1 2に向かって縮径するデ ーパ部 1 1 3が設けられている。 挿入部.1 0 9は後記第一ステム支 持体 1 2 1 ·の中空部 1 2 3に回動不能に嵌合され、 嵌合部 1 1 0は 本体 8 8の凹部 9 5に Θ動不能に嵌合され.る。 貫通孔 1 1 2には第 ニステム 1 0. 6 を挿通させ、 第ニステム 1 0 6 を上下移動自在かつ 回動不能に支承している。
1 1 4は P P製の第一ステムである。 第一ステム 1 1 4の下部内 周面には第ニステム 1 0 6の雄ネ.ジ部 1 0 7が螺合するピツチが 1 . 2 5 m mの雌ネジ部 1 1 5 と、 外周面にはピッチが 1 . 5 m mの 雄ネジ部 1 1 6が設けられており、 雄ネジ部 1 1 6 と雌ネジ部 1 1 5のピッチ差は 0 . 2 5 m mであり、 雄ネジ部 1 1 6のピッチの 6 分の 1 になるように形成されている。 第一ステム 1 1 4の下部外周 には径方向に突出して設けられたス トッパ一部 1 1 7が設けられ、 上部の突起部 1 1 8 には後記把持部 1 2 0を有するハンドル 1 1 9 が固着されている。
1 ' 2 1 は P P製の第一ステム支持体である。 第一ステム支持体 1 2 1 の上部内周面には第一ステム 1 1 4の雄ネジ部 1 1 6に螺合さ れる雌ネジ部 1 2 2が設けられており、 下部内周には後記隔膜押さ え 1 0 8の揷入部 1 0 9を回動不能に嵌合する六角形状の中空部 1 2 3 'が設けられており、 下部外周には後記ボンネッ ト 1 2 5によつ て固定される鍔部 1 2 4が設けられている。
1 2 5は P P製のボンネッ トである。 ボンネッ ト 1 . 2 5の上部に は第一ステム支持体 1 2 1 .の鍔部 1 2 4の外径より小さい内径を有 する.係止部 1 2 6が設けられ、 下部内周面には本体 8 8の雄ネジ部 9 6 に螺着される雌ネジ部 1 2 7が設けられている。 ボンネッ ト 1 2 5は、 第一ステム支持体 1 2 1 の鍔部 1 2 4と隔膜押さえ 1 0 8 の鍔部 1 1 1 を、 係止部 1 2 6 と本体 8 8の間で挟持した状態で本 体 8 8に螺着していることで各部品を固定することができる。 第兰 の実施例のその他の構成は第一の実施例.と同様なので説明を省略す る。
次に、 本発明の第三の実施例である流体制御装置の作動について 説明する。 .
流体制御装置 8 1 の流体流入口 8 2に流入し、 流量計測器 8 3 と 流体制御弁 8 4を通過した流体はフィードバック制御によ .り一定圧 に制御された後、 絞り弁 8 5に流.入する。 絞り弁 8 5に流入した流 体は、 精密に調節された開口面積によって、 絞り弁 8 5で設定され て一定流量に調節されて流出される。
ここで絞り弁 8 5が微小な開度の調節を行なう作動について説明 する。 まず、 本実施例の絞り弁 8 5が全閉状態 （図 8の状態） にお いて、 入口流路 9 2から流入してきた流体は、 弁座面 8 9に圧接さ れた第二弁体 9 9によって閉止される。
ハンドル 1 1 9 を弁が開放する方向に回 1|させると、 ハンドル 1 1 9の回動に伴なつて第一ステム 1 1 4が外周面の雄ネジ部 1 1 6 のピッチ分だけ上昇し、 逆に第一ステム 1 1 4の内.周面の雌ネジ部 1 1 5に螺合された第ニステム 1 0 6は第一ステム 1 1 4の雌ネジ 部 1 1 5のピッチ分だけ下降する。 .ただし、 第ニステム 1 0 6は回 動不能の状態で隔膜押さえ 1 0 8の貫通孔 1 1 2に収容されており 上下方向のみに移動可能であるため.、 第ニステム 1 0 6は本体 8 8 に対して第一ステム 1 1 4外周面の雄ネジ部 1 1 6 と内周面の雌ネ ジ部 1 1 5のピッチ差分、 本実施例では第一ステム 1 1 4の雄ネジ 部 1. 1 6のピッチが 1 . 5 m m、 第一ステム 1 .1 4の雌ネジ部 1 1 5のピッチが 1 . 2 5 m mにしているので、 第一ステム 1 1 4に連 動したハンドル 1 1 9 を 1回転させることによって第ニステム 1 0 6は 0 . 2 5 m m (雄ネジ部 1 1 6のピッチの 6分の 1 ) 上昇する 。 これに伴って、 第ニステム 1 0 6 と接続された隔膜 9. 7が上昇す ることで最初に本体 8 8の弁座面 8 9に圧接されていた第二弁体 9 9が弁座面 8 9から離間し、 第一弁体 9 8は隔膜の上昇に伴なつて 上昇し、 絞り弁 8 5が丰開状態となる （図.9の状態） 。 流体は入口 流路 9 2.から.弁室 9 0へと流れ込み、 出口流路 9 3 を通過して排出 される。.
次に上記絞り弁 8 5が半開状態 （図 9 の状態） から、 さらにハン ドル 1 1 9 を開方向に回動させると第一ステム 1 1 4の下部外周の ス トッパー部 1 1 7が第一ステム支持体 1 2 1 の天井面 1 3 0に圧 接して回動は停止される。 ハンドル 1 1 9、 第一ステム 1 1 4およ び第ニステム 1 0 6の回動と連動して隔膜 9 7が上昇し、 第一弁体 9 8 と第二弁体 9 9は隔膜 9 7の上昇に伴なつて上昇し、 弁は全開 状態となる （図 6、 図 7の状態） 。 なお、 第一弁体 9 8は、 全開状 態でも連通口 9 1から抜けることはないので、 絞り弁 8 5は全閉か ら全開まで流量調節が行われる。
上記作用において、 絞り弁 8 5が全閉から全開に至るまで、 開度 によって第一弁体 9 8 と連通口 9 1 とで形成される第一流量調節部 1 2 8の開口面積 S 1 と、 第二弁体 9 9 と弁座面.8 9 とで形成され る第二流量調節部 1 2 9の開口面積 S 2は変化するが、 S 1 と S 2 の大小関係によって流量を調節する作用がそれぞれ異なる。 以下に 絞り弁 8 5の開度の全閉から全開に るまでの S 1 と S 2の関係と 流量の調節の仕組みを図 7乃至図 9に基づいて説明する。
S 1 > S 2の場合、 絞り.弁 8 5の開度は全閉から微開の時であり 、 流量は第二流量調節部 1 2 9によって、 つま.'り S 2の大小によつ て調節される。 S 1 > S 2の範囲内では、 第一流量調節部 1 2 8は 、 第一弁体 9 8の直線部 1 0 4と連通口 9 1で流量を一定に調節す ることができ、 流体は第一流量調節部 1 2 8 によって流量を一定に された後、 第二流量調節部 1 2 9に至る前にまず環状溝部 1 0 2に より形成される空間部分に流れ込む。 流.体は環状溝部 1 0 2の底面 に当たり、 径方向へ広がって第二弁体 9 9の内周面に当たり、 さら に流れの向きを変えて蕖ニ流量調節部 1 2 , 9に至るため、 空間部分 で流体の流れが一旦停滞される。 そのため流体は、 空間部分で流れ が抑制されて急激な流量の増加を抑えることができ、 第二流量調節 部 1 2 9で十分制御可能な流れで第二流量調節部 1 2 9に至り、 第 二流量調節部 1 2 9で精度良く ^量が調節されるため、 絞り弁 8 5 が微開時の微小流量の調節が可能となる。 このとき、 第二弁体 9 9 の円環状凸条の径1 2 は、 連通口 9 1の内径 Dに対して 1 . 1 D≤ D 2 ≤ 2 Dの範囲内で設けられているため、 流量の増加を抑制する のに効果的な環状溝部 1 0 2を第一弁体 9 8 と第二弁体 9 9の間に 形成することができ、 環状溝部 1 0 2により形成される空間部分で 第一流量調節部 1 2 8からの流体の流れを抑制することができる。
S 1 = S 2 の場合、 第一流量調節部 1 2 8 の開口面積 S 1 と第二 流量調節部 1 2 9の開口面積 S 2が同一となり、 この時点を境に流 量を調節する部分が第二流量調節部 1 2 9から第一流量調節部 1 2 8へと切り替わる。 つまり S 1 の大小によって流量は調節される'。
S 1 < S 2の場合、 絞り弁 8 5の開度は微開から大きく して全開 に至るまでであり、， 第二流量調節部 1 2 9では細かい流量調節が困 難となり、 第一流量調節部 1 2 8によって、 つまり S 1 の大小によ つて調節される。 S 1 < S 2の範囲内では、 第一流量調節部 1 2 8 は第一弁体 9 8のテーパ部.1 0 5 と連通口 9 1で流量を調節してお り、 .第一弁体 9 8のテ一パ部 1 0 5は、 絞り弁: 8 5の開度に対して 開口面積 S 1が比例して増加するように設定されているため、 絞り 弁 8 5の開度を大きくするにつれて流量は線形に比例して増加する ように調節することができる。
このことから、 本発明の絞り弁 8 5は、 開度が微小なときには第 二流量調節部 1 . 2 9によって流量調節を行い、 開度を大きくすると 第二流量調節部 1 2 9から第一流量調節部 1 2 8に切り替わって流 量調節を行うので、 全閉'から全開に至るま.で開度に対して流量が良 好な比例関係を得ることができ、 微小な流量から大きな流量まで確 実な流量の調節が可能となり、 幅広い流量範囲で流量調節を行う こ とができる。
次に、 絞り弁 8 5が全開状態か,らハンドル 1 1 9 を逆に閉方向に 回動させた場合は、 開方向に回動させた場合とは逆の作動で弁体が 降下し、 絞り弁 8 5の開度に応じて流量調節が行われる。 ハンドル 1 "1 9 を閉方向に回動させて全閉状態にした時には第二弁体 9 9 と 弁座面 8 9 とが線接触によって確実な全閉シールを行う ことができ る。 絞り弁 8 5が全閉状態のとき、 第一弁体 9 8は常に連通口 9 1 とは非接触であるため、 絞り弁 8 5 の長期的な使用により、 弁体や 弁座面 8 9が摩耗などによって変形することがなく、 長期間の使用 によって流量調節特性が安定できなくなることを防止できる。
以上の作動により、 流体制御装置 8 1の流体流入口 8 2に流入す る流体は、 流量計測器 8 3、 流体制御弁 8 4、 絞り弁 8 5 によって 、 フィードバック制御されると共に流量の微調節が行なわれること により設定流量になるように微細に制御される。 また絞り弁 8 5 の 開度を変化させることにより、 流体 御装置 8 1 を幅広い流量範囲 で流量を制御することができる。 さらに、 絞り弁 8 5は微小な開度 の調節を容易に行なう ことができる構成であるため、 開度の微調節 を精密且つ短時間で行なうことができる。
(実施例 4 )
次に、 図 1 0に基づいて本発明の第四の実施例である流体制御装 置について説明する。
1 3 1 は流体制御装置である。 流体制御装置 1. -3 1 は、 流体流入' 口 1 3 2、 開閉弁 1 3 3、 流量計測器 1 .3 4、 流体制御弁 1 3 5、 絞り弁 1 3 6、 流体流出口 1 3' 7、 制御部 1 3 8から形成されてい る。 第四の実施例の各々'の構成および作動.は実施例.1乃至実施例 3 と同様なので説明を省略する。 第四の実施例では、 フィードバック 制御が行なわれると共に、 絞り弁 1 3 6により幅広い流量範囲での 微細な流量制御ができ、 開閉弁 1 3 3により流体制御装置.1 3 1 の メンテナンス等を容易に行なう こ.とができ、 流体の緊急遮断を行な う ことができる。
ここで、 実施例 1乃至実施例 4において、 隣り合う弁および流量 計測器がチューブや接続管を用いずに直接接続されているため、 流 体制御装置をコンパク トにして設置場所のスペースを少なくするこ とができる。 また、 設置作業が容易になり作業時間が短縮すること ができ、 · 流体制御装置内の流路を必要最小限に短くさせることがで きるので流体抵抗を抑えることができる。
(実施例 5 )
次に、 図 1 1 に基づいて本発明の第五の実施例の流体制御装置に ついて説明する。
1 3 9は流体制御装置である。 流体制御装置 1 3 9は、 流体流入 口 1 4 0、 開閉弁 1 4 1、 流量計測器 1 4 2、 流体制御弁 1 4 3 、 絞り弁 1 4 4、， 流体流出口 1 4 5、 制御部 1 4 6から'形成され、 そ の各々の構成は以下の通りである。
1 4 7は流体制御装置 1 3 9 のベースブロックである。 ベースブ 口ック 1 4 7は、 開閉弁 1 4 1、 流量計測器 1 '4 2、 流体制御弁 1 4 3、 絞り弁 1 4 4のそれぞれの本体が単一に形成されている。 開 閉弁 1 4 1の本体としては、 ベースブロック 1 4 7の上部に弁室 1
4 8 と、 弁室 1 4 8 と連通した入口流路 1 4 9 と出口流路 1 5 0.と が形成されており、 入口流路 1 4 9は流体流入口 1 4 0.に連通して いる。 流量計測器 1 4 2 としては、 入口涛路 1 5 1 と、 入口流路 1 5 1から垂設された直線流路 1 5 2 と、 直線流路 1 5 2から垂設さ れ入口流路 1 5 1 と同一方向に平行して設.けられた出口流路 1 5 3 とを有し.、 入口、 出口流路 1 5 1 、 1 5 3の側壁の直線流路 1 5 2 の軸線と交わる位置に、 超 #波振動子 1 5 4、 1 5 5が互いに対向 して配置されており、 入口流路 1 5 1 は開閉弁 1 4 1 の出口流路 1
5 0に連通している。 流体制御弁.1 4 3の本体としては、 ベースブ ロック 1 4 7の下部に底部まで開放して設けられた第二の空隙 1 5 6 と、 上部に上面開放して設けられた第二の空隙 1 5 6の径よりも 大きい径を持つ第一の空隙 1 5 7を有し、 第二の空隙 1 5 6 と連通 している入口流路 1 5 8 と、 入口流路 1 5 8 と対向する方向に第一 の空隙 1 5 7 と連通している出口流路 1 5 9、 さらに、 第一の空隙 1 5 7 と第二の空隙 1 5 6 とを連通し第一の空隙 1 5 7の径よりも 小さい径を有する連通孔 1 6 0 とが設けられており、 入口流路 1 5 ' 8は流量計測器 1 4 2の出口流路 1 5 3に連通している。 絞り弁 1 4 4の本体としては、 ベースブロック 1 4 7の上部に略すり鉢形状 の弁室 1 6 1 を有しており、 弁室 1 6 1の底面には弁座面 1 6 2が 形成され、 弁座面 1 6 2の中心に設けられた連通口 1 6 3 に連通す る入口流路 1 6 4と弁室 1 6 1 に連通する出口流路 1 6 5を有して いる。 弁室 1 6 1 の上方には隔膜押 え 1 6 6 を受容する凹部 1 6 7が設けられていて、 その底面には環状凹部 1 6 8 .が設けられてい る。 また、 入口流路 1 6 4 .は流体制御弁 1 4 3の出口流路 1 5 9 に 連通し、 出口流路 1 6 5は流体流出口 1 4 5 と.'連通している。 第五 の実施例のその他の構成は、 本体が単一で形成されている以外は第 四の実施例と同様なので説明を省略する。
本発明の第五の実施例である流体制御装置の作動は、 第四の実施 例と同様なので説明を省略する。 第五の実施例では、 フィードバヅ ク制御が行なわれると共に、 絞り弁 1 4 4により幅広い流量範囲で の微細な流量制御ができ、 開閉弁 1 4 1 により流体制御装置 1 3 9 のメンテナンス等を容 に行なう ことができ、 流体の緊急遮断を行 なう ことができる。
ここで第五の実施例は、 第四の実施例の流体制御装置の弁および 流量計測器が流路の形成された一つのベースブロックに配.設されて いる構成であるが、 第一の実施^乃至第三の実施例の流体制御装置 の弁および流量計測器が流路の形成された一つのベ一スブロックに 配設されている構成であっても良く、 各実施例と同様の作動が行な われる。 このとき、 流体制御装置が流路の形成され,た一つのベース ブロックに配設されているため、 流体制御装置をコンパク トにして 設置場所のスペースを少なくすることができる。 また、 設置作業が 容易になり作業時間が短縮でき、 流体制御装置内の流路を必要最小 限に短.くさせることができるので流体抵抗を抑えることができ、 さ らに部品点数を少なくすることができるので流体制御装置の組み立 てを容易にすることができる。
(実施例 6 )
次に、 図 1 2乃至図 1 4に基づいて本発明の第六の実施例である 他の流体制御弁を用いた流体制御装置について説明する。
1 6 9は流体制御弁である。 流体.制御弁 1 6 9は本体部 1 7 0、 弁部材 1 8 5、 第一ダイヤフラム部 1 8.6、 第二ダイヤフラム部 1
8 7、 第三ダイヤフラム部.1 8 8、 第四ダイヤフラム部 1 8 9で形 成さ.れる。
本体部 1 7 0は、 内部に後記第一加圧室 1 7 7、 第二弁室 1 7 8 、 第一弁室 1 7.9及び第二加圧室 1 8 0 に区切られるチャンバ 1 7 6 と、 流体が外部からチャンバ 1 7 6へ流入するための入口流路 1
9 4及びチャンバ 1 7 6から流体流出口 2 3 0へ-と流出するため 出口流路 2 0 1.とを有し、 上から本体 D.1 7 4、 本体 C 1 7 3、 本 体 B 1 7 2、 本体 A 1 7 1、 本体 E l 7 5に分かれており、 これら を一体に組みつけて構 されている。
1 7 1.は本体部 1 Ί 0の内側に位置する P T F E製の本体 Aであ り、 上部に平面円形状の段差部 1 9 0が設けられ、 段差部 1 9 0の 中央には段差部 1 9 0より小径で、 下部第一弁室 1 8 3 となる開孔 部 1 9 1が、 また、 開孔部 1 9 1.の下には開孔部 1 9 1の径ょり大 径の平面円形状の下部段差部 1 9 2が連続して設けられている。 本 体 A 1 7 1の上面部、 すなわち段差部 1 9 0の周縁部には環状凹溝 1 '9 3が設けられ、 また、 側面から本体 A 1 7 1の開孔部 1 9 1 に 連通する入口流路 1 9 4が設けられている。 入口流路 1 9 4は流量 計測器 2 3 1 に連通している。 1 7 2は本体 A 1 7 1の上面に係合固定されている P T F E製の 本体 Bであり、 上部に平面円形状の段差部 1 9 5が設けられ、 段差 部 1 9 5の中央には段差部 1 9 5より小径の上部第二弁室 1 8 2 と なる開孔部 1 9 6が設けられている。 また、 開孔部. 1 9 6の下には 開孔部 1 9 6の径ょり小径の開口部 1 9 7 と、 本体 A 1 7 1 の段差 部 1 9 0 と同じ径の平面円形状の下部段差部 1 9 8が連続して設け られている。 開口部 1 9 7の下端周囲は弁座 1 9 9 となっている。 本体 B 1 7 2 の下面部すなわち下部. 差部 1 9 8の周縁部には本体 A 1 7 1 の環状凹溝 1 9 3 と相対する位置に環状凹溝 2 0 0が設け られ、 また、 本体 A 1 7 1 ©入口流路 1 9 4と反対側に位置する本 体 B. 1 7 2 の側面から開孔部 1 9 6 に連通する出口流路 2 0 1が設 けられている。 出口流路 2 0 1は流体流出口 2 3 0に連通している
1 7 3は本体 B 1 7 2の上部に嵌合固定されている P T F E製の 本体 Cであり、. 中央に本体 C 1 7 3の上下端面を貫通し上部で拡径 した平面円形状のダイヤフラム室 2 0 2 .と、 ダイヤフラム室 2 0 2 と外部とを連通する呼吸孔 2 0' 3、 及び下端面に本体 B 1 7 2 の段 差部 1 9 5に嵌合される'環状突部 2 0 4がダイヤフラム室 2 0 2 を 中心として設けられている。
1 7 4は本体 C 1 7 3の上部に位置する P T F E製の字体 Dであ り、 下部に気室 2 0 5と、 中央に上面を貫通して設けられ、 外部か ら気室 2 0 5へと圧縮空気を導入.するための給気孔 2 0 6が設けら れている。 また、 側面を貫通して設けられる微孔の排出孔 2 2 9が 設けられている。 なお、 排出孔 2 2 9は圧縮空気の供給において必 要ない場合は設けなくてもかまわない。
1 7 5は本体 A 1 7 1の底部に嵌合固定される P V D F製の本体 Eであり、 中央部には上面に開口した、 第二加圧室 1 8 0 となる開 孔部 2 0 7が設けられ、 開孔部 2 0 7上面の周囲には、 本体 A 1 7 1の下部段差部 1 9 2に嵌合固定される環状突部 2 0 8が設けられ ている。 また、 本体 Ε 1 7 5の側面には、 そこから開孔部 2 0 7 に 連通する小径の呼吸孔 2 0 9が設けられている。
以上説明した本体部 1 7 0'を構成する 5つの本体 A 1 7 1.、 本体 B 1 7 2、 本体 C 1 7 3、 本体 D 1 7 4、 本体 E 1 7 5はポルト . ナッ ト （図示せず） で挟持固定されている。
1 8 5は P T F E製の弁部材であ'り、 中央に鍔状に設けられた肉 厚部 2 1 0 と肉厚部 2 1 0 を貫通して設けられた連通孔 2 1 1、 肉 厚部 2 1 0の外周面から径.方向に延出して設けられた円形状の薄膜 部 2.1 2及び薄膜部 2 1 2の外周緣部に上下に突出して設けられた 環状リブ部 2 1 3 を有する第一ダイヤフラム部 1 8 6 と、 第一ダイ ャフラム部 1 8 6の上部中央に設けられ逆すり鉢状の弁体 2 1 4と 、 弁体 2 1 4の上部より上方に突出して設けられ、 上端部が略半球 状に形成された上部ロッ ド 2 1 5び肉厚部 2 1 0下端面中央部より 下方に突出して設けられ、 下端部が略半.球状に形成された下部口ッ ド 2 1 6有し、 かつ、 一体的に形成されている。 第一ダイヤフラム 部 1 8 6の外周縁部に設けられた環状リブ.部 2 1 3は本体 A 1 7 1 と本体 B.1 7. 2 に設けられた両環状凹溝 1 9 3、 ' 2 0 0に嵌合され 、 本体 A 1 7 1 と本体 B 1 7 2に挟持固定されている。 また、 弁体 2 1 4の傾斜面と本体 B 1 7 2の開口部 1 9 7の下端面周縁部との 間に形成される空間は流体制御部.2 1 7 になっている。
1 8 7は P T F E製の第二ダイヤフラム部であり、 中央に円柱状 の肉厚部 2 1 8 と肉厚部 2 1 8の下端面から径方向に延出して設け られた円形状の薄膜部 2 1 9、 及び薄膜部 2 1 9の外周縁部に設け られた環状シール部 2 2 0 を有し、 かつ一体的に形成されている。 また、 薄膜部 2 1 9の周縁部の環状シール部 2 2 0は本体 B 1 7 2 の上部の段差部 1 9 5 と、 本体 C 1 7 3の環状突部 2 0 4とに挟持 固定されている。 なお、 第二ダイヤフラム部 1 8 7 ©受圧面積は、 第一ダイヤフラム部 1 8 6 のそれよりも小さく設ける必要がある。
1 8 8は P T F E製の第三ダイヤフラム部で、 形状は第二ダイヤ フラム部 1 8 7 と同一になっており、 上下逆にして配置されている 。 肉厚部 2 2 1 の上端面は弁部材 1 8 5の下部口ッ ド 2 1 6 と接触 しており、 また、 薄膜部 2 2 2の周縁部の環状シール部 2 2 3は本 体 A 1 7 1 の下部段差部 1 9 2 と本 ¾: E 1 7 5の環状突部 2 0 8 と に挟持固定されている。 なお、 第三ダイヤフラム部 1 8 8の受圧面 積も上記と同様に第一ダイヤフラム部 1 8 6のそれよりも小さく設 ける必要がある。
1 8 9は第四ダイヤフラム部であり、 周縁部に外径が本体 C 1 7 3のダイヤフラム室 2 0 2 と略同径の円筒形リブ 2 2 4と、 中央に 円柱部 2 2 5、 及び円筒形リブ 2 2 4の下端面内周と円柱部 2 2 5 の上端面外周とをつないで設けられた膜部 2 2 6 を有する。 円筒形 リブ 2 2 4は本体 C 1 7 3 のダイヤフラム室 2 0 2に嵌合固定され るとともに、 本体 B 1 7 2 と本体 C 1 7 3 の間で挟持 ¾定され、 円 柱部 2 2 5はダイヤフ ム室 2 0 2の中で,上下動自在となっている 。 また、 .円柱部 2 2 5の下部は、 第二ダイヤフラム部 1 8 7.の肉厚 部 2 1 8が嵌合されている。'
2 2 7および 2 2 8は本体 E 1 7 5の開孔部 2 0 7 に配.置された P V D F製のバネ受けと S U S製のバネである。 両者は第三ダイヤ フラム部 1 8 8 を内向き （図では上向き） に加圧している。
以上説明した各構成により本体部の内部に形成されたチ ンバ 1 7 6は上から、 第四ダイヤフラム部 1 8 9及び本体 D 1 7 4気室 2 0 5から形成された第一加圧室 1 7 7、 第一ダイヤフラム部 1 8 6 と本体 B 1 7 2の下部段差部 1 9 8 との間に形成された下部第二弁 室 1 8 1 と第二ダイヤフラム部 1 8 7 と本体 B 1 7 2の開孔部 1 9 6 とから形成された上部第二弁室 1 '8 2の両者からなる第二弁室 1 ' 7 8、 第三ダイヤフラム部 1 8 8 と本体 A 1 7 1 の開孔部 1 9 1 と で形成された下部第一弁室 1 8 3 と第一ダイヤフラム部 1 8 6 と本 体 A 1 7 1の段差部 1 9 0 とで形成された上部第一弁室 1 8 .4から なる第一弁室 1 7 9、 及び第三ダイヤフラム部 1 8 g と本体E 1 7 5の開孔部 2 0 7 とで形成された第二加圧室 1 8 0に区分されてい ることがわかる。 第六の実施例のそわ他の構成は第二の実施例と同 様なので説明を省略する。
次に、 本発明の第六の実 ¾例である流体制御装置の作動について 説明する。
流量計測器 2 3 1 を通過レた流体は流体制御弁 1 6 9 に流入する 。 制御部 2 3 2では任意の設定流量に対して、 リアルタイムに計測 された流量との偏差から、 偏差をゼ.口にするように信号を電空変換 器 2 3 3に出力し、 電空変換器 2 3 3はそれに応じた操作圧を流体 制御弁 1 6 9に供給し駆動させる。 流体制御弁 1 6 9から流出する 流体は、 流量を設定流量で一定値となるように、 つま 0設定流量と 計測された流量の偏差がゼロに収束されるように流体制御弁 1 6 9 で制御される.。
ここで、 電空変換器 2 3 3から供給される操作圧に対する流体制 御弁 1 6 9の作動について説明する。 流体制御弁 1 6 9の本体 A 1 7 1 の入口流路 1 9 4より第一弁室 1 7 9 に流入した流体は、 弁部 材 1 8 5の連通孔 2 1 1 を通ることで減圧され下部第二弁室 1 8 1 に流入する。 さらに、 流体は、 下部第二弁室 1 8 1から流体制御部 1 7 を通り上部第二弁室 1 8 2に流入する際に流伴制御部 2 1 7 での圧力損失により再度減圧され出口流路 2 0 1から流体流出口 2 3 0へ流出する。 ここで、 連通孔 2 1 1の直径は充分小さく設けて あるため、 弁を流れる流量は連通孔 2 1 1前後の圧力差によって決 まっている。.
このとき、 各ダイヤフラム部 1 8 6 、 1 8 7 、 1 8 8が流体から 受ける力を見ると、 第一ダイヤフラム部 1 8 6は第一弁室 1 7 9 と 下部第二弁室 1 8 1内の流体'圧力差により上方向の、 第二ダイャフ ラム部 1 8 7は上部第二弁室 1 8 2の流体圧力により上方向の、 第 三ダイヤフラム部 1 8 8は第一弁室 1 Ί 9内の流体圧力により下方 向の力を受けている。 ここで、 第一^ィャフラム部 1 8 6の受圧面 積は、 第二ダイャフラム部 1 8 7及び第三ダイャフラム部 1 8 8の 受圧面積よりも充分大きく設けてあるため、 第二、 第三ダイヤフラ ム部. 1 8 7 、 1 8 8に働く力は、 第一ダイヤフラム部 1 8 6に働く 力に比べてほとんど無視することができる。 したがって、 弁部材 1 8 5が、 流体から受ける力は、 第一弁室 1 7 9 と下部第二弁室 1 8 1内の流体圧力差による上方向の力となる。
また、 弁部材 1 8 5は、 第一加圧室 1 7 7の加汪手段により下方 へ付勢されており、 同時に第二加圧室 1 .8 0の加圧手段により上方 へ付勢されている。 第一加圧室 1 7 7の加圧手段の力を第二加圧室 1 8 0の加圧手段の力より大きく調整して,おけば、 弁部材 1 8 5が 各加圧手段から受ける合力は下方向の力となる。 ここで第一加圧室 1 7 7の加圧手段とは、 電^変換機 2 3 3から供給される操作圧に よるものであり、 第二加圧室 1 8 0の加圧手段とは、 バネ.2 2 8の 反発力によるものである。 ，
したがって、 弁部材 1 8 5は、 各加圧手段による下方向の合力と 、 第一弁室 1 7 9 と下部第二弁室 1 8 1内の流体圧力差による上方 向の力とが釣り合う位置に安定する。 つまり、 各加氐手段による合 力と流体圧力差による力が釣り合うように、 下部第二弁室 1 8 1の 圧力が流体制御部 2 1 7の開口面積により 自立的に調整される。 そ のため、 第一弁室 1 7 9 と下部第二弁室 1 8 1 内の流体圧力差は一 定となり、 連通孔 2 1 1の前後の差圧は一定と保たれることにより '、 弁を流れる流量は常に一定に保たれる。 '
ここで、 流体制御弁 1 6 9は、 弁部材 1 8 5に働く各加圧手段の 合力と、 第一弁室 1 7 9 と下部第二弁室 1 8 1 との圧力差による'力 とが釣り合って作動するため、 弁部材 1 8 5に働く各加圧手段の合 力を調整変更すれば、 第一弁室 1 7 9 と下部第二弁室 1 8 1 との流 体圧力差はそれに対応した値となる。 つまり第一加圧室の加圧手段 による下方向への力、 すなわち電空変換機 2 3 3から供給される操 作圧力を調整することによ.り、 連通孔 2 1 1前後の差圧を変更調整 する.ことができるため、 バルブを分解すること.'なく流量を任意の流 量に設定することができる。
また、 第一加圧室 1 7 7 の加圧手段による力を第二加圧室 1 8 0 の加圧手段による力より小さく調整すれば、 弁部材 1 8 5に働く合 力は上方向のみとなり、 弁部材 1 8 5の弁体 2 1 4を本体 B 1 7 2' の開口部 1 9 7 の弁座 1 9 9に押圧する.かたちとなり、 流体を遮断 することができる。 すなわち、 '電空変換器 2 3 3 を調整して操作圧 をかけなければ流体制御弁 1 6 9は閉塞状,態となる。
以上の作動により、 流体制御装置に流入する流体は、 流体制御弁 1 6 9により設定流霉で一定になるように制御されて流 f本流出口 2 3 0で流出される。 さらに、 流伴制御装置に流入する流体の上流側 圧力や下流側圧力が変動しても流.体制御弁 1 6 9の作動により流量 は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動 が発生しても安定して流量を制御することができる。 また、 流体制 御弁 1 6 9は背圧変動の影響を受けない構成であるため、 背圧が変 動するような用途において好適に使用することができる。 また、 操 作圧の調整により流体制御弁 1 6 9は開閉弁として使用することが できるため、 別途流体遮断用のバルブを接続しなくても良い。 第六 の実施例のその他の作動は第二の実施例と同様なので説明を省略す る。 '
(実施例 7 )
次に、 図 1 5に基づいて本発明の第七の実施例である流量計測器 が他の超音波 量計である場合の流体制御装置について説明する。
2 3 4は流体の流量を計測する流量計測器である。 流量計測器 2 3 4は、 入口流路 2 3 5 と、 入口流路 2 3 5から垂設された第一立 上り流路 2 3 6 と、 第一立上り流路 2 3 6に連通し入口流路 2 3 5 軸線に略平行に設けられた.直線流路 2 3 7 と、 直線流路 2 3 7から 垂設された第二立上り流路 2 3 8 と、 第二立上り流路 2 3 8に連通 し入口流路 2 3 5軸線に略平行に設けられた出口流路 2 3 9 とを有 し、 第一、 第二立上り流路 2 3 6 、 2 3 8の側壁の直線流路 2 3 7 の軸線と交わる位置に、 超音波振動子 2 4 0 、 2 4 1が互いに対向 して配 gされている。 超音波振動子 2 4 0 、 2 4—1 はフッ素樹脂で 覆われており、 .該振動子 2 4 0 、 2 4 1 .から伸びた配線は後記制御 部 2 4 4の演算部 2 4 5に繋がっている。 なお、 流量計測器 2 3 4 の超音波振動子 2 4 0 、 ' 2 4 1以外は P F. A製である。 入口流路 2 3 5は開閉弁 2 4 2に連通し、 出口流路 2 3 9は流体制御弁 2 4 3 に連通する。 第七の実施例のその他の構成は第四の実施例と同様で あるので説明を省略する。
次に、 本発明の第七の実施例である流体制御装置の作動について 説明する。
流体制御装置に流入した流体は、 開閉弁 2 4 2を通過して流量計 測器 2 3 4に流入する。 流量計測器 2 3 4に流入し 流体は、 直線 流路 2 3 7で流量が計測される。 流体の流れに対して上流側に位置 する超音波振動子 2 4 0から下流側に位置する超音波振動子 2 4 1 に向かって超音波振動を伝播させる。 超音波振動子 2 4 1で.受信さ れた超音波振動は電気信号に変換され、 制御部 2 4 4の演算部 2 4 5へ'出力される。 超音波振動が上流側の超音波振動子 2 4 0から下 流側の超音波振動子 2 4 1へ伝播して受信されると、 瞬時に演算部 2 4 5内で送受信が切換えられて、 下流側に位置する超音波振動子 2 4 1から上流側に位置する超音波振動子 2 4 0に向かって超音波 振動を伝播させる。 超音波振動子 2 4 0で受信された超音波振動は 、 電気信号に変換され、 制御部 2 4 内の演算部 2 4 5へ出力され る。 このとき、 超音波振動は直線流路 2 3 7内の流体の流れに逆ら つて伝播していくので、 上 側から下流側へ超音波振動を伝播させ るときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、 伝播時間 が長くなる。 出力された相互の電気信号は演算部 2 4 5内で伝播時 間が各々計測され、 伝播時間差から流量が演算される。 演算部 2 4 5で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部 2 4. 6 に出力される。. 第七の実施例のその他の作動は、 .第四の実施例と同 様であるので説明を省略する。
(実施例 8 )
次に、 図 1 6、 図 1 7'に基づいて本発明.の第八の実施例である流 量計測器が超音波式渦流量計である場合の流体制御装置について説 明する。.
2 4 7は流量計測器である。 流量計測器 2 4 7は、 入口流路 2 4 8 と、 入口流路 2 4 8内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発 生体 2 4 9 と、 出口流路 2 5 0 とを備える直線流路 2 5 1 を有し、 直線流路 2 5 1の渦発生体 2 4 9の下流側の側壁に、 超音波振動子 2 5 2 、 2 5 3が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配 置されている。 超音波振動子 2 5 2 、 2 5 3はフッ素樹脂で覆われ ており、 該振動子 2 5 2 、 2 5 3から伸びた配線は制御部 2 5 6 の 演算部に繋がっている。 流量計測器 2 4 7の超音波振動子 2 5 2 、 - 2 5 3以外は P T F E製である。 入口流路 2 4 8は開閉弁 2 5 4に 連通し、 出口流路 2 5 0は流体制御弁 2 5 5に連通する。 第八の実 施例のその他の構成は第四の実施例と同様であるので説明を省略す る。
次に、 本発明の第八の実施例である流体制御装置の作動について 説明.する。
流体制御装置に流入した流体は、； 閉弁 2 5 4を通過して流量計 測器 2 4 7 に流入する。 流量計測器 2 4. 7 に流入し.た流体は、 直線 流路 2 5 1で流量が計測される。 直線流路 2 5 1 内を流れる流体に 対して超音波振動子 2 5 2から超音波振動子 2 . '5 3に向かって超音 波振動を伝播させる。 渦発生体 2 4 9の下流に発生するカルマン渦 は、 流体の流速に比例した周期で発生し、 渦巻き方向が異なるカル マン渦が交互に発生するため、 超音波振動はカルマン渦の渦巻き方 向によってカルマン渦を通過する際に進行方向に加速、.または減速 される。 そのため、 超音波振動子 2 5 3 .で受信される超音波振動は 、 カルマン渦によって周波数 （周期） が変動する。 超音波振動子 2 5 2 、 2 5 3で送受信きれた超音波振動は.、.電気信号に変換され、 制御部 2. 5 6.の演算部 2 5 7へ出力される。 演算部 2 5 7では、 送 信側の超音波振動子 2 5 2から出力された超音波振動と受信側の超 音波振動子 2 5 3から出力された超音波振動との位相差か.ら得られ たカルマン渦の周波数に基づ.いて.直線流路 2 5 1 を流れる流体の流 量が演算される。 演算部 2 5 7で演算された流量は電気信号に変換 されてコン卜ロール部 2 5 8に出力される。 第八の実施例のその他 の作動は、 第四の実施例と同様であるので説明を省略する。
以上の作動により、 超音波式渦流量計は、 流量が大きいほどカル マン渦は多く発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、 大流 量の流体制御に優れた効果を発揮する。
なお、 本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが 、 当業者であれば、 本発明の請求の範囲及び思想から逸脱すること なく、 様々な変更、 修正等が可能である。

Claims

1 . 制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する流体制御 弁と、
流体の流量を計測し該流量の計測値を電気信号に変換し出力する 流量計測器と、'
該流量計測器からの前請記電気信号と設定流量との偏差に基づいて 、 前記流体制御弁の開口面積を制御 tるための指令信号を、 前記流 体制御弁または該流体制御弁を操作する機器へ出力する制御部と、 を具備することを特徴とする流体制御装置。
2 , 前記流体の流れを開放又は遮断するためめ開閉弁をさらに具 囲
備することを特徴とする'請求項 1 に記載の流体制御装置。
3 . 開口面積が調節可能な絞り弁をさらに具備することを特徴と する請求項 2に記載の流体制御装置。
4 . 前記弁および前記流量計測器が、 独立した接続手段を用いず に直接接続されていることを特徴とする請求項 3に記載の流体制御 装置。 .
5 . 前記弁および前記'流量計測器が、 ー のベースブロックに配 設されて.いる.ことを特徴とする請求項 4に記載の流体制御装置。
6 . 前記流体制御弁が、
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙と第二の空隙 に連通する入口流路と上部に上面.が開放して設けられ第二の空隙の 径よりも大きい径を持つ第一の空隙と第一の空隙に連通する出口流 路と第一の空隙と第二の空隙とを連通し第一の空隙の径よりも小さ ぃ径を有する連通孔とを有し、
第二の空隙の上面が弁座とされた本体と、
側面あるいは上面に設けられた給気孔と排出孔とに連通した円筒 状の空隙を内部に有し、 下端内周面に段差部が設けられたボンネッ 卜と、
ボンネッ 卜の段差部に嵌挿され中央部に貫通孔を有するバネ受け と、 下端部にバネ受けの貫通孔ょり小径の第一接合部を有し上部に 鍔部が設けられボンネッ トの空隙内部に上下動可能に嵌挿さ.れたピ ス 卜ンと、
ピス トンの鍔部下端面とパネ受けの上端面で挟持支承されている バネと、
周縁部が本体とパネ受けとの間で挟持.固定され、 本体の第一の空 隙に蓋する形で第一の弁室を形成する中央部が肉厚とされた第一ダ ィャフラムと、 上面中央にピス トンの第一接合部にパネ受けの貫通 孔を貫通して接合固定される第二接合部と、 下面中央に本体の連通 孔と貫通して設けられた第三接合部とを有する第一弁機構体と、 本体の第二の空隙内部に位置し本体の連通孔ょり大径に設けられ た弁体と、 弁体上端'面に突出して設けられ第一弁機構体の第三接合 部と接合固定される第四接合部と、 弁体下端面より突出して設けら れたロッ ドと、 ロッ ド下端面より径方向に延出して設けられた第二 ダイヤフラムとを有する'第二弁機構体と、 . .
本体の下方に位置し第二弁機構体の第二ダイヤフラム周縁部を本 体との間で挟持固定する突 部を上部中央に有し、 突出 の上端部 に切欠凹部が設けられると共に切欠凹部に連通する呼吸孔が設けら れているベースプレートと、 を具備し、
ピス トンの上下動に伴って第二弁機構体の弁体と本体の弁座とに よって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成され ていることを特徴とする請求項 4に記載の流体制御 置。
7 . 前記流体制御弁が、
流体の入口流路、 出口流路及び、 入口流路と出口流路が連通する チャンバから形成された本体部と、 弁体と第一ダイヤフラム部を有 する弁部材と、 弁部材の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部 より有効受圧面積が小さい第二ダイャフラム部及び第三ダイャフラ ム部を有し、 弁部材及び各ダイヤフラム部が各ダイヤフラム部の外 周部が本体部に固定されることによりチヤンバ内に取りつけられ、 かつ各ダイヤフラム部によってチャンバを第一加圧室、 第二弁室、 第一弁室、 及び第二加圧室に区分し、 第一加圧室は第二ダイヤフラ ム部に対して常時内向きの一定の力 加える手段を有し、 第一弁室 は入口流路と連通しており、 第二弁室は.、 弁部材の弁体に対応する 弁座を有し、 また弁座に対して第一ダイヤフラム部側に位置し第一 ダイヤフラム部に設けられた連通孔にて第一弁室と連通している下 部第二弁室と、 第二ダイヤフラム部側に位置し出口流路と連通して 設けられた上部第二弁室どに分かれて形成され、 弁部材の上下動に より弁体と弁座との間の開口面積が変化して下部第二弁室の流体圧 力が制御される流体制御部を有し、 第二加圧室は； 第三ダイヤフラ' ム部に対して常時内向きの一定の力を加える手段'を有することを特 徴とする請求項 4に記載の流体.制御装置。
8 . 前記絞り弁が、
上部に設けられた弁室の底面に弁座面が形成され、 弁座面の中心 に設けられた連通'口に連通ずる入口流路と弁室に連通する出口流路 を有する本体と、
ステムの軸方向の進退移動により連通口に挿入可能で接液面の中 心から垂下突設された第一弁体と弁座面に接離可能にされ第一弁体 から径方向へ隔離した位置に形成された円環状凸条の第二弁体と第 二弁体から径方向へ連続して形成された薄膜部とがー体的に設けら れた隔膜と、
上部にハンドルが固着され下部内周面に雌ネジ部と外周面に雌ネ ジ部のピッチより大きいピッチを有する雄ネジ部を有する第一ステ ムと、
内'周面に第一ステムの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を有する第一 ステム支持体と、
上部外周面に第一ステムの雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を有し 下端部に隔膜 接続される第ニステムと、
第一ステム支持体の下方に位置し第ニステムを上下移動自在かつ 回動不能に支承する隔膜押さえと、 粲ーステムと隔膜押さえを固定 するボンネッ 卜とを具備することを特徴.とする請求項 4に記載の流 体制御装置。
9 , 前記流量計測器が、 超音波流量計または超音波式渦流量計で あることを特徴とする請求項 4に記載の流体制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105065749A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 无锡乐华自动化科技有限公司 一种活塞式流速控制阀的调速方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007058352A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流体制御装置
US20070204913A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. Fluid mixing system
US20070204914A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. Fluid mixing system
JP5250875B2 (ja) * 2009-10-20 2013-07-31 Ｓｍｃ株式会社 フローコントローラ
JP5528090B2 (ja) * 2009-12-21 2014-06-25 旭有機材工業株式会社 配管装置
CN102169350A (zh) * 2010-02-25 2011-08-31 北京中冶华润科技发展有限公司 一种流体传感器
AU2011221621B2 (en) * 2010-03-05 2015-11-19 Consensum As Breathing sensing device
JP5806840B2 (ja) * 2011-04-18 2015-11-10 株式会社ミヤワキ 混合弁装置
US20150277447A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Bray International, Inc. Pressure Independent Control Valve for Small Diameter Flow, Energy Use and/or Transfer
CN106662883B (zh) * 2014-09-01 2020-11-10 日立金属株式会社 质量流量控制装置
JP6488091B2 (ja) * 2014-09-25 2019-03-20 水ｉｎｇ株式会社 ダイヤフラム弁、軸封装置、および弁体保持部
JP6651323B2 (ja) * 2015-10-02 2020-02-19 サーパス工業株式会社 流量調整装置
JP6632901B2 (ja) * 2016-02-03 2020-01-22 サーパス工業株式会社 流量調整装置
CN105749787B (zh) * 2016-04-09 2018-02-16 江苏长新电工机械集团有限公司 一种搅拌粉碎混合机
US10422438B2 (en) * 2017-04-19 2019-09-24 Fisher Controls International Llc Electro-pneumatic converters and related methods
CN110686860B (zh) * 2019-09-20 2021-08-06 天津大学 一种可模拟等幅变频振荡管流的实验装置
DE102019008017A1 (de) * 2019-11-19 2021-05-20 Vat Holding Ag Gaseinlassventil für Vakuumprozesskammern
JP2021134808A (ja) * 2020-02-25 2021-09-13 東京エレクトロン株式会社 バルブ装置
JP2023037929A (ja) * 2021-09-06 2023-03-16 アドバンス電気工業株式会社 ダイアフラム弁

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02257205A (ja) * 1989-03-29 1990-10-18 Stec Kk マスフローコントローラ
JPH05172599A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Tokico Ltd 渦流量計
JPH11154022A (ja) * 1997-04-08 1999-06-08 Hitachi Metals Ltd マスフローコントローラ及びその運転制御方法
JPH11265217A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Omi Tadahiro 圧力式流量制御装置
JP2002276845A (ja) * 2001-03-15 2002-09-25 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 調節弁
JP2003280745A (ja) * 2002-03-25 2003-10-02 Stec Inc マスフローコントローラ
JP2004038571A (ja) * 2002-07-03 2004-02-05 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流体制御弁
JP2004176812A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 定流量弁
JP2005155878A (ja) * 2003-11-28 2005-06-16 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流量調節弁
JP2005196401A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Toflo Corporation Kk 流量制御弁及び流量制御装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09303609A (ja) * 1996-05-21 1997-11-28 Toshiba Corp 流量制御弁及びこれを用いた流量制御システム
US6062246A (en) * 1997-04-08 2000-05-16 Hitachi Metals Ltd. Mass flow controller and operating method thereof
JP2000207013A (ja) * 1999-01-14 2000-07-28 Toshiba Corp プロセス計測制御システム保守点検装置
US6578435B2 (en) * 1999-11-23 2003-06-17 Nt International, Inc. Chemically inert flow control with non-contaminating body
JP4471541B2 (ja) * 2001-07-18 2010-06-02 旭有機材工業株式会社 定圧レギュレータ
JP4102564B2 (ja) * 2001-12-28 2008-06-18 忠弘 大見 改良型圧力式流量制御装置
JP3801570B2 (ja) * 2003-02-24 2006-07-26 Ｓｍｃ株式会社 流量制御装置
JP4298476B2 (ja) * 2003-11-14 2009-07-22 株式会社フジキン 流体制御装置
US7117104B2 (en) * 2004-06-28 2006-10-03 Celerity, Inc. Ultrasonic liquid flow controller
JP4461329B2 (ja) * 2004-08-31 2010-05-12 旭有機材工業株式会社 流体制御装置
JP2007058352A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流体制御装置
US20070204914A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. Fluid mixing system
US20070204912A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. Fluid mixing system
US20070204913A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. Fluid mixing system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02257205A (ja) * 1989-03-29 1990-10-18 Stec Kk マスフローコントローラ
JPH05172599A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Tokico Ltd 渦流量計
JPH11154022A (ja) * 1997-04-08 1999-06-08 Hitachi Metals Ltd マスフローコントローラ及びその運転制御方法
JPH11265217A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Omi Tadahiro 圧力式流量制御装置
JP2002276845A (ja) * 2001-03-15 2002-09-25 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 調節弁
JP2003280745A (ja) * 2002-03-25 2003-10-02 Stec Inc マスフローコントローラ
JP2004038571A (ja) * 2002-07-03 2004-02-05 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流体制御弁
JP2004176812A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 定流量弁
JP2005155878A (ja) * 2003-11-28 2005-06-16 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流量調節弁
JP2005196401A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Toflo Corporation Kk 流量制御弁及び流量制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105065749A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 无锡乐华自动化科技有限公司 一种活塞式流速控制阀的调速方法

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Publication number Publication date
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