JP2006072460A - Fluid controller - Google Patents
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Abstract
Description
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、流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こる心配のない流体制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid control device used in a fluid transportation pipe that requires fluid control. More particularly, the present invention relates to a fluid control device that is easy to install in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, piping and wiring connection, and that does not cause corrosion even when a corrosive fluid is used as the fluid.
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ッ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。 Conventionally, 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, is used as one step of a semiconductor manufacturing process. It is said that the concentration of cleaning water for these wet etching needs to be managed with high accuracy. In recent years, the method of managing the concentration of cleaning water by the flow rate ratio of pure water and chemical liquid has become the mainstream, and therefore, a fluid control device that manages the flow volume of pure water or chemical liquid with high accuracy has been applied. Yes.
流体制御装置として種々提案されているが、図5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101があった(例えば、特許文献1参照)。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102と、流量調整弁102に供給される操作圧を調整するための操作圧調整弁103と、流量調整弁102から出力される純水流量を計測するための流量計測器104と、流量計測器104を通った純水の流れを許容又は遮断するための開閉弁105とを備え、操作圧調整弁103により調整される操作圧と、流量調整弁102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102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101であって、流量計測器104による計測値が一定となるように、その計測値に基づいて操作圧調整弁103から流量調整弁102に供給される操作圧をフィー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102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102から出力される純水流量が調整されるため、純水流量を高精度に一定値に保つことができるものであった。
Various fluid control devices have been proposed, but there has been a pure water flow
また、流体制御を行うモジュールとして、図6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106があった(例えば、特許文献2参照)。その構成は、化学的に不活性な流路を有するハウジング107と、流路に接続された調節可能な制御弁108と、流路に接続された圧力センサ109と、流路内に位置する絞り部110とを備え、制御弁108と圧力センサ109とがハウジング107内に収容され、さらに制御弁108の駆動を行う機械的、電気的、または空気的な構成を有するドライバ111と、制御弁108及び圧力センサ109に電気的に接続されるコントローラ112とがハウジング107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110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108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。
Further, as a module for performing fluid control, there has been a
しかしながら、前記従来の純水流量の制御装置101は、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置する際に、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、配管接続時にチューブや継手などを介して接続されるため接続部分による圧力損失が生じてしまい、この圧力損失が流量計側に影響して流量の測定誤差が大きくなり、正確な流量による制御が困難になるという問題があった。さらに、流量計測器104内にはその構成上腐食される恐れのある部品が使用されるため流体に腐食性流体を使用した場合、腐食性ガスの透過により流量計測器104内の部品が腐食する問題があった。
However, since the conventional pure water flow
また、前記従来の流量制御モジュール106は、流体に腐食性流体を使用した場合、透過した腐食性ガスが流量制御モジュール106内に充満すると、コントローラ112やドライバ111を腐食してしまい、流量計測や流量制御の作動に影響して正確な流量制御ができなくなったり、最悪の場合では破損したりする恐れがあった。このとき、モジュールの故障原因がコントローラ112やドライバ111の腐食によるものであっても、各部品が一体となることを前提として設計された流量制御モジュール106は部品ごとに修理や交換するのは困難であるため、モジュール自体を交換することになり破損修理に対するコストが高くなってしまうという問題があった。また、流体制御装置に流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであった場合、制御弁108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111や制御弁108が破損してしまうという問題があった。
Further, when a corrosive fluid is used as the fluid, the conventional
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、配管接続による圧力損失を低減し、各モジュールの配置変更を容易に行なうもので、また流体に腐食性流体を使用しても腐食が起こることがなく、流入する流体が脈動していても流量の制御が可能な流体制御装置を提供することを目的とする。 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 or the like, connected to piping and wiring, reduces pressure loss due to piping connection, and each module. To provide a fluid control device that can control the flow rate even when a corrosive fluid is used and no corrosion occurs even if a corrosive fluid is used. With the goal.
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、図2に基づいて説明すると、
超音波を流体中に発信する超音波振動子12と超音波振動子12から発信した超音波を受信し信号を流量計アンプ部64に出力する超音波振動子13とを有する流量計センサ部4と、操作圧により流体の圧力を制御する圧力制御弁5とを具備し、流量計センサ部4と圧力制御弁5とが、流体流入口3と流体流出口6とを有する1つのケーシング2内に接続されて設置されてなることを第1の特徴とする。
The configuration of the fluid control device of the present invention for solving the above problems will be described with reference to FIGS.
A flowmeter sensor unit 4 including an ultrasonic transducer 12 that transmits ultrasonic waves into a fluid and an ultrasonic transducer 13 that receives ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer 12 and outputs signals to the
流量計センサ部4と圧力制御弁5とが1つのケーシング(2)に設置されてなるバルブモジュール1と、
流量計センサ部4の信号によって流量を演算する流量計アンプ部64と、圧力制御弁5の操作圧を調整する電空変換器66と、流量計アンプ部64で演算された流量値に基づいて操作圧を調整しフィードバック制御するための制御部65とが1つのケーシング63内に設置してなる電装モジュール62とを備え、
前記バルブモジュール1と前記電装モジュール62とが別体で構成される、例えば、それぞれが独立したケーシングで構成されることを第2の特徴とする。
A
Based on the flow rate value calculated by the flow
A second feature is that the
また、圧力制御弁5が、
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙22と、第二の空隙22に連通する入口流路24と、上部に上面が開放して設けられ第二の空隙22の径よりも大きい径を有する第一の空隙23と、第一の空隙23に連通する出口流路25と、第一の空隙23と第二の空隙22とを連通し第一の空隙23の径よりも小さい径を有する連通孔26とを有し、第二の空隙22の上面が弁座27とされた本体14と、
側面あるいは上面に設けられた給気孔30と排出孔31とに連通した円筒状の空隙28を内部に有し、下端内周面に段差部29が設けられたボンネット15と、
ボンネット15の段差部29に嵌挿され中央部に貫通孔32を有するバネ受け16と、 下端部にバネ受け16の貫通孔32よりも小径の第一接合部37を有し、上部に鍔部35が設けられボンネット15の空隙28内部に上下動可能に嵌挿されたピストン17と、
ピストン17の鍔部35の下端面とバネ受け16の上端面で挟持支承されているバネ18と、
周縁部が本体14とバネ受け16との間で挟持固定され、本体14の第一の空隙23に蓋する形で第一の弁室44を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム40と、上面中央にピストン17の第一接合部37にバネ受け16の貫通孔32を貫通して接合固定される第二接合部42と、下面中央に本体14の連通孔26と貫通して設けられた第三接合部43とを有する第一弁機構体19と、
本体14の第二の空隙22内部に位置し本体14の連通孔26よりも大径に設けられた弁体45と、弁体45上端面に突出して設けられ第一弁機構体19の第三接合部43と接合固定される第四接合部47と、弁体45下端面より突出して設けられたロッド48と、ロッド48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50とを有する第二弁機構体20と、
本体14の下方に位置し第二弁機構体20の第二ダイヤフラム50周縁部を本体14との間で挟持固定する突出部52を上部中央に有し、突出部52の上端部に切欠凹部53が設けられると共に切欠凹部53に連通する呼吸孔54が設けられているベースプレート21とを具備し、
ピストン17の上下動に伴って第二弁機構体20の弁体45と本体14の弁座27とによって形成される流体制御部55の開口面積が変化するように構成されたことを第3の特徴とする。
The
The
A
A
A
A first diaphragm in which a peripheral portion is sandwiched and fixed between the
A
A projecting
The third configuration is that the opening area of the
また、バルブモジュール1の流量計センサ部4と前記電装モジュール62の流量計アンプ部64とを接続するケーブル70、71が、コネクタ59、60、67、68を介して流量計センサ部4及び/または流量計アンプ部64と脱着可能に設けられていることを第4の特徴とする。
Also,
また、バルブモジュール1のケーシング2にコネクタボックス56が設けられ、コネクタボックス56に圧力制御弁5の排出孔31と連通する吸気孔57と、ケーシング2の外部と連通する排気孔58とが設けられていることを第5の特徴とする。
In addition, a
また、流量計センサ部4は、流体流入口3に連通する入口流路7と、入口流路7から垂設された第一立上り流路8と、第一立上り流路8に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられた直線流路9と、直線流路9から垂設された第二立上り流路10と、第二立上り流路10に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられ圧力制御弁5の入口流路24に連通する出口流路11とが連続して設けられ、第一、第二立上り流路8、10の側壁の直線流路9の軸線と交わる位置に、超音波振動子12、13が互いに対向して配置された流量計センサ部4であり、
流量計アンプ部64は、超音波振動子12、13がケーブル70、71を介して接続される流量計アンプ部64であり、
前記流量計センサ部4と前記流量計アンプ部64とが流量計測器を構成し、
前記流量計測器が、超音波振動子12、13の送受信を交互に切り替えて超音波振動子12、13間の超音波伝搬時間差を測定することにより直線流路9を流れる流体の流量を演算するように構成された超音波流量計であることを第6の特徴とする。
In addition, the flowmeter sensor unit 4 includes an inlet channel 7 that communicates with the fluid inlet 3, a first rising channel 8 that is suspended from the inlet channel 7, and an inlet flow that communicates with the first rising channel 8. A
The flow
The flow meter sensor unit 4 and the flow
The flow rate measuring device calculates the flow rate of the fluid flowing through the
また、流量計センサ部74は、流体流入口3に連通する入口流路77と、入口流路77内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体78と、出口流路79とを備える直線流路80とが連続して設けられ、直線流路80の渦発生体78の下流側の側壁に、超音波振動子81、82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た流量計センサ部74であり、
流量計アンプ部86は、超音波振動子81、82がケーブル92、93を介して接続される流量計アンプ部86であり、
前記流量計センサ部74と前記流量計アンプ部86とが流量計測器を構成し、
前記流量計測器が、渦発生体78の下流に発生するカルマン渦の発生周波数を超音波振動子81が送信した信号と超音波振動子82が受信した信号との位相差によって流量を演算するように構成された超音波式渦流量計であることを第7の特徴とする。
Further, the flow
The flow
The flow
The flow rate measuring device calculates the flow rate based on the phase difference between the signal transmitted by the
さらに、電装モジュール62のケーシング63は、ケーシング63内に充填された気体を排出するために設けられた排出口73が形成されていることを第8の特徴とする。
Further, the casing 63 of the
本発明においては、少なくとも流量計センサ部4と、圧力制御弁5とが1つのケーシング2内に接続されてなる構成であれば良い。これは流量計センサ部4と圧力制御弁5とが一体化されることで流量制御装置をコンパクトに設けることができ、配管接続が容易となるとともに、継手などによる接続部分が減少されるので接続部分による圧力損失を低減することができる。また、圧力制御弁は流体を一定圧に制御することができるため、流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであったとしても、ハンチングを起こすことなく安定した圧力制御を行なうことができ、流量計センサ部4との組み合わせにより、圧力制御弁5から流出する流体の流量は、圧力制御弁5で調圧された圧力と、圧力制御弁5以降の圧力損失との関係で決定され、流量を設定流量で一定値となるよう圧力制御弁5で制御されるため好適である。
In the present invention, at least the flowmeter sensor unit 4 and the
本発明において圧力制御弁5は、操作圧により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、本発明の圧力制御弁5の構成を有しているものが好ましい。これはボンネット15の空隙28内部に給気孔30から圧縮空気が常時供給され、排出孔31から常に排出されているため、流体に腐食性流体を使用した場合、空隙28内部に腐食性ガスが透過したとしても、給気孔30から排出孔31への空気の流れに乗って排出されていくことになり、空隙28内部にたまりにくい。そのため、圧力制御弁5の部品のうち腐食の可能性があるバネ18の腐食が防止され、腐食を防止用のコーティングなどを行う必要がなく安価に製造することができる。加えて、コーティングによるバネ定数の変化も起こらないため、個体差を小さく保つことができ歩留まりを向上させることができる。さらにコンパクトな構造であり、安定した流体圧力制御が得られるため好適である。
In the present invention, the
また、本発明においてバルブモジュール1の流量計センサ部4と電装モジュール62の流量計アンプ部64とはケーブル70、71で直接接続してもよいが、流量計センサ部4に繋がったコネクタ59、60および流量計アンプ部64に繋がったコネクタ67、68を介して流量計センサ部4と流量計アンプ部64とをケーブル70、71で接続することが好ましい。このときコネクタは流量計センサ部4に繋がったコネクタ59、60のみ設けてもよく、流量計アンプ部64に繋がったコネクタ67、68のみ設けてもよく、両方設けてもかまわない。コネクタを介して接続することにより、流体制御装置の配線接続がコネクタを接続するのみになり容易にかつ短時間で行なうことができるとともに、脱着可能なので配線接続を外すことも容易となるため各モジュールの配置を容易に変更できるため好適である。
In the present invention, the flow meter sensor unit 4 of the
また、本発明のバルブモジュール1のケーシング2にはコネクタボックス56を設けてもよい。圧力制御弁5の排出孔31から排出される不活性ガスや空気がコネクタボックス56の吸気孔57からコネクタボックス56内に供給され、排気孔58から排出されることで、流体に腐食性流体を使用した場合に腐食性ガスがコネクタボックス56内に透過したとしても、吸気孔57から排気孔58への空気の流れに乗って排出されていくことになり、コネクタボックス56内部にたまりにくい。これにより、腐食の可能性のあるコネクタ59、60の腐食が防止されるため好適である。
Further, a
また、本発明の流量計センサ部4と流量計アンプ部64とで構成される流量計測器は、計測した流量を電気信号に変換して制御部65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く、特に本発明の超音波流量計、超音波式渦流量計の構成を有しているものがより好ましい。本発明の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、微小流量の流体制御に好適である。また本発明の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、流体の流量に応じて超音波流量計と超音波式渦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。
In addition, the flow rate measuring device configured by the flow meter sensor unit 4 and the flow
また、本発明のケーシング2、流体流入口3、超音波振動子12、13を除いた流量計センサ部4、圧力制御弁5の各部品、流体流出口6、電装モジュール62のケーシング63の材質は、樹脂製であれば塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、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を用いる場合はポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)、ポリビニリデンフルオロライド(以下、PVDFと記す)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(以下、PFAと記す)などのフッ素樹脂であることが好ましく、フッ素樹脂製であれば腐食性ガスが透過しても各部品の腐食の心配がない。
In addition, the
また、本発明のバルブモジュール1は、流体流入口3、流量計センサ部4、圧力制御弁5、流体流出口6が設置されているが、腐食の恐れのない構成のものであれば開閉弁、温度計など他の配管部材を設けてもかまわない。また電装モジュール62も、流量計アンプ部64、制御部65、電空変換器66が設置されているが、他の電装部品を設けてもかまわない。
Further, the
本発明は以上のような構造を有しており、以下の優れた効果が得られる。
(1)流量計センサ部と圧力制御弁とが1つのケーシング内に接続されているため、流量制御装置をコンパクトに設けることができ、配管接続が容易となるとともに、継手などによる接続部分が減少されるので接続部分による圧力損失を低減することができ、流入する流体が圧力変動周期の速い脈動した流れであったとしても、ハンチングを起こすことなく安定した圧力制御を行うことができる。
(2)バルブモジュールと電装モジュールとが2つに分かれて構成されていることにより、流体に腐食性流体を使用した場合に腐食性ガスが透過したとしても、腐食の恐れのある部品を有する電装モジュールは、腐食性流体が流れるバルブモジュールから隔離できるため腐食することがない。
(3)流体制御を行なう各部品が、バルブモジュールと電装モジュールとにそれぞれ設置されて2つに分かれて構成され、コネクタを介して脱着可能に配線接続されることにより、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短時間に行なうことができるとともに、外すことも容易であり、各モジュールの配置の変更も容易に行なえる。
(4)本発明の構成の圧力制御弁を用いることにより、コンパクトな構造で安定した流体圧力制御ができるとともに、空隙内部の圧縮空気を常に排出しているため、透過した腐食性ガスによりバネが腐食されることなく、バネのコーティングなどの対策が不要となり安価に製造することができる。
(5)本発明の構成の超音波流量計を用いることにより、微小流量の流体が流れているときに正確で安定した流体制御を行なうことができる。
(6)本発明の構成の超音波式渦流量計を用いることにより、大きな流量の流体が流れているときに正確で安定した流体制御を行なうことができる。
The present invention has the structure as described above, and the following excellent effects are obtained.
(1) Since the flow meter sensor unit and the pressure control valve are connected in one casing, the flow control device can be provided in a compact manner, piping connection is facilitated, and the number of connecting parts such as joints is reduced. Therefore, pressure loss due to the connecting portion can be reduced, and stable pressure control can be performed without causing hunting even if the inflowing fluid is a pulsating flow having a fast pressure fluctuation period.
(2) Since the valve module and the electrical module are divided into two parts, even if a corrosive gas permeates when a corrosive fluid is used as the fluid, the electrical equipment has components that may corrode. The module does not corrode because it can be isolated from the valve module through which the corrosive fluid flows.
(3) Each component that performs fluid control is installed in a valve module and an electrical module, and is divided into two parts. The parts are detachably connected via connectors so that they can be connected to a semiconductor manufacturing apparatus. Installation, piping and wiring connection are easy and can be performed in a short time, and can be easily removed, and the arrangement of each module can be easily changed.
(4) By using the pressure control valve of the configuration of the present invention, the fluid pressure can be controlled stably with a compact structure, and the compressed air inside the gap is always discharged, so the spring is caused by the permeated corrosive gas. Without being corroded, it is not necessary to take measures such as coating of a spring, and it can be manufactured at low cost.
(5) By using the ultrasonic flowmeter of the configuration of the present invention, accurate and stable fluid control can be performed when a minute flow rate of fluid is flowing.
(6) By using the ultrasonic vortex flowmeter having the configuration of the present invention, accurate and stable fluid control can be performed when a large flow rate of fluid is flowing.
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施形態を参照して説明するが、本発明が本実施形態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形態を示す流体制御装置の縦断面図である。図2は図1の圧力制御弁の要部拡大図である。図3は本発明の第二の実施形態を示す流体制御装置の縦断面図である。図4は図3のA−A断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments. 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 a main part of the pressure control valve of FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fluid control apparatus showing a second embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
以下、図1、図2に基づいて本発明の第一の実施形態である流体制御装置について説明する。 Hereinafter, the fluid control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
1はバルブモジュールである。バルブモジュール1は、ケーシング2、流体流入口3、流量計センサ部4、圧力制御弁5、流体流出口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PVDF製のケーシングである。ケーシング2内には、ケーシング2の底面に流量計センサ部4と圧力制御弁5とがボルト、ナット(図示せず)にて固定されており、流体流入口3、流量計センサ部4、圧力制御弁5、流体流出口6の順で連続して接続された状態で設置されている。また、ケーシング2には後記コネクタボックス56が設けられており、コネクタボックス56は、吸気孔57からの不活性ガスや空気が供給され、排気孔58から排気されるように形成されている。なお、流量計センサ部4と圧力制御弁5とは順を逆にしてもかまわない。
2 is a PVDF casing. In the
3はPTFE製の流体流入口である。流体流入口3は後記流量計センサ部4の入口流路7に連通している。 3 is a PTFE fluid inlet. The fluid inflow port 3 communicates with an inlet channel 7 of a flow meter sensor unit 4 which will be described later.
4は流体の流量を計測する流量計センサ部である。流量計センサ部4は、流体流入口3に連通する入口流路7と、入口流路7から垂設された第一立上り流路8と、第一立上り流路8に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられた直線流路9と、直線流路9から垂設された第二立上り流路10と、第二立上り流路10に連通し入口流路7の軸線に略平行に設けられた出口流路11とを有し、第一、第二立上り流路8、10の側壁の直線流路9の軸線と交わる位置に、超音波振動子12、13が互いに対向して配置されている。超音波振動子12、13はフッ素樹脂で覆われており、該振動子12、13から伸びた配線は後記コネクタボックス56内のコネクタ59、60に繋がっている。なお、流量計センサ部4の超音波振動子12、13以外はPFA製である。
Reference numeral 4 denotes a flowmeter sensor unit that measures the flow rate of the fluid. The flowmeter sensor unit 4 includes an inlet channel 7 that communicates with the fluid inlet 3, a first rising channel 8 that is suspended from the inlet channel 7, and an inlet channel 7 that communicates with the first rising channel 8. A
5は操作圧に応じて流体圧力を制御する圧力制御弁である。圧力制御弁5は本体14、ボンネット15、バネ受け16、ピストン17、バネ18、第一弁機構体19、第二弁機構体20、ベースプレート21で形成される。
A
14はPTFE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22と、上部に上面開放して設けられた第二の空隙22の径よりも大きい径を有する第一の空隙23とを有し、側面には第二の空隙22と連通している入口流路24と、入口流路24と対向する面に第一の空隙23と連通している出口流路25とを有し、さらに、第一の空隙23と第二の空隙22とを連通し第一の空隙23の径よりも小さい径を有する連通孔26とが設けられている。第二の空隙22の上面部は弁座27とされている。また、入口流路24は前記流量計センサ部4の出口流路11に連通し、出口流路25は後記流体流出口6に連通している。
15はPVDF製のボンネットであり、内部に円筒状の空隙28と下端内周面に空隙28よりも拡径された段差部29が設けられ、側面には空隙28内部に圧縮された不活性ガスや空気を供給するために空隙28と外部とを連通する給気孔30および給気孔30より導入された不活性ガスや空気を微量に排出するための微孔の排出孔31が設けられている。
15 is a PVDF bonnet, which is provided with a
16はPVDF製で平面円形状のバネ受けであり、中央部に貫通孔32を有し、略上半分がボンネット15の段差部29に嵌挿されている。バネ受け16の側面部には環状溝33が設けられ、O−リング34を装着することにより、ボンネット15の排出孔31からの不活性ガスや空気の排出を除く、ボンネット15からの外部への不活性ガスや空気の流出を防いでいる。
A flat
17はPVDF製のピストンであり、上部に円盤状の鍔部35と、鍔部35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36と、ピストン軸36の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部37とを有する。ピストン軸36はバネ受け16の貫通孔32よりも小径に設けられており、第一接合部37は後記第一弁機構体19の第二接合部42と螺合により接合されている。
18はSUS製のバネであり、ピストン17の鍔部35の下端面とバネ受け16の上端面とで挟持されている。ピストン17の上下動にともなってバネ18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使用される。
19はPTFE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38を有した膜部39と肉厚部を中央部に有する第一ダイヤフラム40と、第一ダイヤフラム40の中央上面より突出して設けられた軸部41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42、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20の第四接合部47と螺合される第三接合部43を有する。第一ダイヤフラム40の筒状部38が、本体14とバネ受け16との間で挟持固定されることで、第一ダイヤフラム40の下面に形成される第一の弁室44は、本体14の入口流路24からの流体が第一の弁室44からボンネット15の空隙28へ流出することがないように形成されている。また、Oーリング34によりボンネット15の空隙28に供給される圧縮された不活性ガスや空気は第一の弁室44へ流出することはなく、第一ダイヤフラム40の上面、ボンネット15の空隙28は、ボンネット15の給気孔30より供給される圧縮された不活性ガスや空気が充満している気室を形成している。
20はPTFE製の第二弁機構体であり、本体14の第二の空隙22内部に配設され連通孔26よりも大径に設けられた弁体45と、弁体45の上端面から突出して設けられた軸部46と、その上端に設けられた第三接合部43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47と、弁体45の下端面より突出して設けられたロッド48と、ロッド48の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49を有する第二ダイヤフラム50とから構成されている。第二ダイヤフラム50の筒状突部49が後記ベースプレート21の突出部52と本体14との間で挟持固定されることにより、本体14の第二の空隙22と第二ダイヤフラム50とで形成される第二弁室51は、本体14の入口流路24からの流体が第二弁室51からベースプレート21の切欠凹部53へ流出することがないように形成されている。
21はPVDF製のベースプレートであり、上部中央に第二弁機構体20の第二ダイヤフラム50の筒状突部49を本体14との間で挟持固定する突出部52を有し、突出部52の上端部に切欠凹部53が設けられると共に、側面に切欠凹部53に連通する呼吸孔54が設けられており、ボンネット15との間で本体14を通しボルト、ナット(図示せず)にて挟持固定している。
6はPTFE製の流体流出口である。 6 is a PTFE fluid outlet.
56はケーシング2に設けられたPVDF製のコネクタボックスである。コネクタボックス56は、ケーシング2内に連通する吸気孔57と、ケーシング2外に連通する排気孔58が設けられ、吸気孔57はチューブを介して前記圧力制御弁5の排出孔31と接続されている。コネクタボックス56は、吸気孔57からの圧縮された不活性ガスや空気が供給され、排気孔58から排気されるように形成されている。コネクタボックス56内には超音波振動子12、13から伸びた配線に繋がったコネクタ59、60が配置され、コネクタ59、60は後記電装モジュール62の流量計アンプ部64から伸びた配線と接続されたケーブル70、71のコネクタにそれぞれ脱着可能に接続されている。
A
また、ケーシング2には、圧力制御弁5の給気孔30に伸びる配管に繋がったエアコネクタ61が、接続部分がケーシング2外表面から突出するように固着されている。
Further, an
62は電装モジュールである。電装モジュール62は、ケーシング63、流量計アンプ部64、制御部65、電空変換器66から形成され、その各々の構成は以下の通りである。
62 is an electrical module. The
63はPVDF製のケーシングである。ケーシング63内に流量計アンプ部64、制御部65、電空変換器66が設置されている。また、ケーシング63は外部から不活性ガスや空気が電空変換器66へ供給されており、ケーシング63に排出口73が設けられ、電空変換器66からケーシング63内に圧縮空気が供給されている。ケーシング63は、電空変換器66からケーシング63内に供給された圧縮空気が排出口73から排出されるように形成されている。
63 is a PVDF casing. A flow
64は流量計アンプ部である。流量計アンプ部64は前記流量計センサ部4から出力された信号から流量を演算する演算部を有している。演算部には、送信側の超音波振動子12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13からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の伝搬時間を比較する比較回路と、比較回路から出力された伝搬時間差から流量を演算する演算回路とを備えている。
65は制御部である。制御部65は流量計アンプ部64から出力された流量に対して、設定された流量になるようにフィードバック制御して、後記電空変換器66の操作圧を制御する制御回路を有している。
66は不活性ガスや空気の操作圧を調整する電空変換器である。電空変換器66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65からの制御信号に応じて圧力制御弁5の操作圧を調整する。
66 is an electropneumatic converter that adjusts the operating pressure of the inert gas or air. The
また、ケーシング63には、流量計アンプ部64から伸びた配線に繋がったコネクタ67、68が、接続部分がケーシング63外表面から突出するように固着されている。同様に、電空変換器66から伸びた配管に繋がったエアコネクタ69が、接続部分がケーシング63外表面から突出するように固着されている。
In addition,
バルブモジュール1と電装モジュール62とは、ケーブル70、71のコネクタを各モジュール1、62の各々のコネクタ59、60、67、68にそれぞれ脱着可能に接続させ、チューブ72を各モジュール1、62の各々のエアコネクタ61、69に脱着可能に接続させることで、2つに分かれて構成される。なお、本発明のケーブルは2本であるが1本にまとめてもよく、この場合コネクタも各モジュール1、62に1個ずつ設けられる。
The
次に、本発明の第一の実施形態である流体制御装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
バルブモジュール1の流体流入口3から流入した流体は、まず流量計センサ部4に流入する。
流量計センサ部4に流入した流体は、直線流路9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12から下流側に位置する超音波振動子13に向かって超音波振動を伝搬させる。超音波振動子13で受信された超音波振動は電気信号に変換され、流量計アンプ部64の演算部へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子12から下流側の超音波振動子13へ伝搬して受信されると、瞬時に演算部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13から上流側に位置する超音波振動子12に向かって超音波振動を伝搬させる。超音波振動子12で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、流量計アンプ部64の演算部へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路9内の流体の流れに逆らって伝搬していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝搬させるときに比べて流体中での超音波振動の伝搬速度が遅れ、伝搬時間が長くなる。出力された相互の電気信号は流量計アンプ部64の演算部内で伝搬時間が各々計測され、伝搬時間差から流量が演算される。流量計アンプ部64で演算された流量は電気信号に変換されて制御部65に出力される。
The fluid flowing in from the fluid inlet 3 of the
The flow rate of the fluid that has flowed into the flowmeter sensor unit 4 is measured by the
次に流量計センサ部4を通過した流体は圧力制御弁5に流入する。制御部65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66に出力し、電空変換器66はそれに応じた操作圧を圧力制御弁5に供給し駆動させる。圧力制御弁5から流出する流体の流量は、圧力制御弁5で調圧された圧力と、圧力制御弁5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に収束されるように圧力制御弁5で制御される。
Next, the fluid that has passed through the flow meter sensor unit 4 flows into the
ここで、電空変換器66から供給される操作圧に対する圧力制御弁5の作動について説明する。第二弁機構体20の弁体45は、ピストン17の鍔部35とバネ受け16とに挟持されているバネ18の反発力と、第一弁機構体19の第一ダイヤフラム40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40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45下面と第二弁機構体20の第二ダイヤフラム50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力はほぼ相殺されている。したがって、第二弁機構体20の弁体45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。
Here, the operation of the
ここで、電空変換機66から供給される操作圧力を増加させると第一ダイヤフラム40を押し下げる力が増加することにより、第二弁機構体20の弁体45と弁座27との間で形成される流体制御部55の開口面積が増加するため、第一の弁室44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55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。
Here, when the operating pressure supplied from the
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44内の圧力も増加する。すると、第一ダイヤフラム40の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力よりも、第一ダイヤフラム40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40は上方へと移動する。それにともなって、弁体45の位置も上方へ移動するため、弁座27との間で形成される流体制御部55の開口面積が減少し、第一の弁室44内の圧力を減少させる。最終的に、弁体45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。このときバネ18の荷重が大きく変わらなければ、空隙28内部の圧力、つまり、第一ダイヤフラム40上面が受ける力は一定であるため、第一ダイヤフラム40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40下面の流体圧力、すなわち、第一の弁室44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。
In this state, when the upstream fluid pressure increases, the pressure in the
上流側の流体圧力が減少した場合、瞬間的に第一の弁室44内の圧力も減少する。すると、第一ダイヤフラム40の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力よりも、第一ダイヤフラム40の下面が流体から受ける力のほうが小さくなり、第一ダイヤフラム40は下方へと移動する。それにともなって、弁体45の位置も下方へ移動するため、弁座27との間で形成される流体制御部55の開口面積が増加し、第一の弁室44の流体圧力を増加させる。最終的に、弁体45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44内の流体圧力はほぼもとの圧力と同じになっている。
When the upstream fluid pressure decreases, the pressure in the
以上の作動により、バルブモジュール1の流体流入口3に流入する流体は、設定流量で一定になるように制御され、流体流出口6から流出される。この流量計センサ部4および流量計アンプ部64からなる超音波流量計は、流体の流れ方向に対する伝搬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、また圧力制御弁5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。さらに、バルブモジュール1の流体流入口3に流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力制御弁5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、バルブモジュール1の各部品は、ケーシング内で一体的に設けられているため、接続部分の圧力損失が最低限に抑えられ、より誤差の少ない流量計測が可能である。
With the above operation, the fluid flowing into the fluid inlet 3 of the
次に本発明の第一の実施形態である流体制御装置の流体が腐食性流体の場合、バルブモジュール内に腐食性ガスが透過した時の作用を説明する。 Next, when the fluid of the fluid control device according to the first embodiment of the present invention is a corrosive fluid, an operation when corrosive gas permeates into the valve module will be described.
本発明の流体制御装置は、バルブモジュール1と電装モジュール62との2つに分かれて構成されている。バルブモジュール1内の各部品は、腐食に強いフッ素樹脂製であるため腐食の心配がなく、超音波振動子12、13もフッ素樹脂で覆われているので腐食を防止することができる。また、バルブモジュール1内で腐食の可能性がある部分は圧力制御弁5のバネ18とコネクタ59、60であるが、バネ18が設けられている圧力制御弁5の空隙28内部は、給気孔30から供給される圧縮空気が排出孔31から常に排出しており、さらにコネクタ59、60が配置されているコネクタボックス56内部は、排出孔31から排出され吸気孔57から供給される圧縮空気が排気孔58から常にケーシング2の外へ排出しているため、透過した腐食性ガスは空気の流れに乗って排出されることになり、空隙28やコネクタボックス56内に溜まりにくくなり、腐食を防止することができる。
The fluid control device of the present invention is configured by being divided into two parts, a
一方、電装モジュール62は腐食すると流量計測や流体制御に影響する部品が配置されているが、バルブモジュール1と分かれて構成されているため、腐食性ガスが影響してこない位置に設置することで電装モジュール62内の部品の腐食を防止することができる。さらに、電装モジュール62のケーシング63内部は、電空変換器66からケーシング63内に供給される圧縮空気が排出口73から常に排出させることにより電装モジュール62が腐食性ガスの影響を受ける位置に設置されたとしても、透過した腐食性ガスは空気の流れに乗って排出されることになり、ケーシング63内に溜まりにくくなり、電装モジュール62の各部品の腐食を防止することができる。
On the other hand, the
次に、本発明の第一の実施形態である流体制御装置を半導体製造装置内に設置する手順について説明する。 Next, a procedure for installing the fluid control apparatus according to the first embodiment of the present invention in the semiconductor manufacturing apparatus will be described.
まずバルブモジュール1を半導体製造装置内の管路の所定位置に配置し、流体流入口3、流体流出口6を管路の配管と接続させ、バルブモジュール1を半導体製造装置内に固定する。そして電装モジュール62を半導体製造装置内の管路から離れた所定の位置に設置する。次にケーブル70、71の一方のコネクタをバルブモジュール1のコネクタボックス56内に入れてコネクタ59、60接続し、ケーブル70、71のもう一方のコネクタを電装モジュール62のコネクタ67、68に接続する。続いてチューブ72の一方をバルブモジュール1のエアコネクタ61に差し込んで接続し、チューブ72のもう一方を電装モジュール62のエアコネクタ69に差し込んで接続する。以上の手順により、半導体製造装置内への設置が非常に容易に行なうことができ、配線とエア配管の接続もコネクタを接続するのみとなり容易にかつ短時間で行なうことができる。また本発明の構成であれば、流体制御装置の一部が破損した場合でも交換作業が容易である。さらに、複数の流体制御装置を設置する場合、コントロールボックス内に各電装モジュールをまとめて設置することにより、本発明の流体制御装置の一括管理も可能となる。
First, the
以下、図3、図4に基づいて本発明の第二の実施形態である流体制御装置について説明する。 Hereinafter, a fluid control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
74はバルブモジュール75のケーシング76内に設置された流量計センサ部である。流量計センサ部74は、入口流路77と、入口流路77内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体78と、出口流路79とを備える直線流路80を有し、直線流路80の渦発生体78の下流側の側壁に、超音波振動子81、82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81、82はフッ素樹脂で覆われており、該振動子81、82から伸びた配線は、コネクタボックス83内のコネクタ84、85に繋がっている。第一の実施形態と同様に、コネクタボックス83は、自身の吸気孔からの圧縮された不活性ガスや空気が供給され、排気孔から排気されるように形成されている。流量計センサ部74の超音波振動子81、82以外はPTFE製である。
86は電装モジュール88のケーシング89内に配置された流量計アンプ部である。流量計アンプ部86は、カルマン渦の発生周期(周波数)から流路を流れる流体の流速を求め、流体の流量を演算する演算部が設けられている。演算部は、送信側の超音波振動子81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82からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の位相を比較する比較回路と、比較回路から出力されたカルマン渦検出信号を積算して流量を演算する演算回路とを有する。また、ケーシング89には、流量計アンプ部86から伸びた配線に繋がったコネクタ90、91が、接続部分がケーシング89の外表面から突出するように固着されている。
バルブモジュール75と電装モジュール88は、ケーブル92、93のコネクタを各モジュール75、88の各々のコネクタ84、85、90、91にそれぞれ脱着可能に接続させることで、2つに分かれて構成される。第二の実施形態のその他の構成は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
次に、本発明の第二の実施形態である流体制御装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
バルブモジュール75に流入した流体は、まず流量計センサ部74に流入する。流量計センサ部74に流入した流体は、直線流路80で流量が計測される。直線流路80内を流れる流体に対して超音波振動子81から超音波振動子82に向かって超音波振動を伝搬させる。渦発生体78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82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81、82で送受信された超音波振動は、電気信号に変換され、流量計アンプ部86の演算部へ出力される。流量計アンプ部86の演算部では、送信側の超音波振動子81から出力された超音波振動と受信側の超音波振動子82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80を流れる流体の流量が演算される。流量計アンプ部86で演算された流量は電気信号に変換されて制御部87に出力される。第二の実施形態の他の部分の作動は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The fluid that has flowed into the
また、第二の実施形態に使用した流体が腐食性流体の場合のバルブモジュール内に腐食性ガスが透過した時の作用と、第二の実施形態の流体制御装置を半導体製造装置内に設置する手順については、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。この流量計センサ部74および流量計アンプ部86からなる超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は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。
Further, when the fluid used in the second embodiment is a corrosive fluid, the action when the corrosive gas permeates into the valve module and the fluid control device of the second embodiment are installed in the semiconductor manufacturing apparatus. Since the procedure is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. The ultrasonic vortex flow meter comprising the flow
1 バルブモジュール
2 ケーシング
3 流体流入口
4 流量計センサ部
5 圧力制御弁
6 流体流出口
7 入口流路
8 第一立上り流路
9 直線流路
10 第二立上り流路
11 出口流路
12 超音波振動子
13 超音波振動子
14 本体
15 ボンネット
16 バネ受け
17 ピストン
18 バネ
19 第一弁機構体
20 第二弁機構体
21 ベースプレート
30 給気孔
31 排出孔
56 コネクタボックス
57 吸気孔
58 排気孔
59 コネクタ
60 コネクタ
61 エアコネクタ
62 電装モジュール
63 ケーシング
64 流量計アンプ部
65 制御部
66 電空変換器
67 コネクタ
68 コネクタ
69 エアコネクタ
70 ケーブル
71 ケーブル
72 チューブ
73 排出口
74 流量計センサ部
75 バルブモジュール
76 ケーシング
77 入口流路
78 渦発生体
79 出口流路
80 直線流路
81 超音波振動子
82 超音波振動子
83 コネクタボックス
84 コネクタ
85 コネクタ
86 流量計アンプ部
87 制御部
88 電装モジュール
89 ケーシング
90 コネクタ
91 コネクタ
92 ケーブル
93 ケーブル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ことを特徴とする流体制御装置。 An ultrasonic transducer (12) for transmitting ultrasonic waves into a fluid, and an ultrasonic transducer (13) for receiving ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer (12) and outputting signals to the flow meter amplifier unit (64) And a pressure control valve (5) for controlling the pressure of the fluid by operating pressure, and at least the flow meter sensor part (4) and the pressure control valve (5) Connected and installed in one casing (2) having a fluid inlet (3) and a fluid outlet (6),
A fluid control device.
流量計センサ部(4)の信号によって流量を演算する流量計アンプ部(64)と、圧力制御弁(5)の操作圧を調整する電空変換器(66)と、流量計アンプ部(64)で演算された流量値に基づいて操作圧を調整しフィードバック制御するための制御部(65)とが1つのケーシング(63)内に設置してなる電装モジュール(62)とを備え、
前記バルブモジュール(1)と前記電装モジュール(62)とが別体で構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の流体制御装置。 A valve module (1) in which the flow meter sensor unit (4) and the pressure control valve (5) are installed in one casing (2);
A flow meter amplifier unit (64) for calculating a flow rate based on a signal from the flow meter sensor unit (4), an electropneumatic converter (66) for adjusting an operation pressure of the pressure control valve (5), and a flow meter amplifier unit (64 And a control unit (65) for adjusting the operation pressure based on the flow rate value calculated in (1) and performing feedback control, and an electrical module (62) installed in one casing (63),
The valve module (1) and the electrical module (62) are configured separately.
The fluid control apparatus according to claim 1.
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙(22)と、第二の空隙(22)に連通する入口流路(24)と、上部に上面が開放して設けられ第二の空隙(22)の径よりも大きい径を有する第一の空隙(23)と、第一の空隙(23)に連通する出口流路(25)と、第一の空隙(23)と第二の空隙(22)とを連通し第一の空隙(23)の径よりも小さい径を有する連通孔(26)とを有し、第二の空隙(22)の上面が弁座(27)とされた本体(14)と、
円筒状の空隙(28)を内部に有し、下端内周面に段差部(29)が設けられたボンネット(15)と、
ボンネット(15)の側面あるいは上面に設けられた、上記円筒状の空隙(28)内に加圧された気体を供給する給気孔(30)と、
ボンネット(15)の段差部(29)に嵌挿され中央部に貫通孔(32)を有するバネ受け(16)と、
下端部にバネ受け(16)の貫通孔(32)よりも小径の第一接合部(37)を有し、上部に鍔部(35)が設けられボンネット(15)の空隙(28)内部に上下動可能に嵌挿されたピストン(17)と、
ピストン(17)の鍔部(35)の下端面とバネ受け(16)の上端面で挟持支承されているバネ(18)と、
周縁部が本体(14)とバネ受け(16)との間で挟持固定され、本体(14)の第一の空隙(23)に蓋する形で第一の弁室(44)を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム(40)と、上面中央にピストン(17)の第一接合部(37)にバネ受け(16)の貫通孔(32)を貫通して接合固定される第二接合部(42)と、下面中央に本体(14)の連通孔(26)を貫通して設けられた第三接合部(43)とを有する第一弁機構体(19)と、
本体(14)の第二の空隙(22)内部に位置し本体(14)の連通孔(26)よりも大径に設けられた弁体(45)と、弁体(45)上端面に突出して設けられ第一弁機構体(19)の第三接合部(43)と接合固定される第四接合部(47)と、弁体(45)下端面より突出して設けられたロッド(48)と、ロッド(48)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(50)とを有する第二弁機構体(20)と、
本体(14)の下方に位置し、第二弁機構体(20)の第二ダイヤフラム(50)周縁部を本体(14)との間で挟持固定する突出部(52)を上部中央に有し、突出部(52)の上端部に切欠凹部(53)が設けられると共に切欠凹部(53)に連通する呼吸孔(54)が設けられているベースプレート(21)とを具備し、
ピストン(17)の上下動に伴って第二弁機構体(20)の弁体(45)と本体(14)の弁座(27)とによって形成される流体制御部(55)の開口面積が変化するように構成された、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の流体制御装置。 The pressure control valve (5)
A second gap (22) provided open to the bottom in the center of the lower part, an inlet channel (24) communicating with the second gap (22), and an upper face provided open on the upper part. A first gap (23) having a diameter larger than the diameter of the gap (22), an outlet channel (25) communicating with the first gap (23), the first gap (23) and the second gap It has a communication hole (26) that communicates with the gap (22) and has a diameter smaller than the diameter of the first gap (23), and the upper surface of the second gap (22) serves as a valve seat (27). Main body (14),
A bonnet (15) having a cylindrical gap (28) therein and having a step (29) on the inner peripheral surface of the lower end;
An air supply hole (30) provided in a side surface or an upper surface of the bonnet (15) for supplying a pressurized gas into the cylindrical gap (28);
A spring receiver (16) fitted into the step (29) of the bonnet (15) and having a through hole (32) in the center;
The lower end portion has a first joint portion (37) having a diameter smaller than that of the through hole (32) of the spring receiver (16), and a flange portion (35) is provided at the upper portion inside the gap (28) of the bonnet (15). A piston (17) inserted in a vertically movable manner;
A spring (18) clamped and supported by the lower end surface of the flange (35) of the piston (17) and the upper end surface of the spring receiver (16);
The center where the peripheral portion is sandwiched and fixed between the main body (14) and the spring receiver (16), and forms the first valve chamber (44) so as to cover the first gap (23) of the main body (14). The first diaphragm (40) having a thickened portion and the first joint (37) of the piston (17) through the through hole (32) of the spring receiver (16) are joined and fixed to the center of the upper surface. A first valve mechanism (19) having a second joint (42) and a third joint (43) provided through the communication hole (26) of the main body (14) in the center of the lower surface;
A valve body (45) located inside the second gap (22) of the main body (14) and having a larger diameter than the communication hole (26) of the main body (14), and protruding to the upper end surface of the valve body (45) A fourth joint part (47) which is joined and fixed to the third joint part (43) of the first valve mechanism (19), and a rod (48) which projects from the lower end surface of the valve body (45). And a second valve mechanism (20) having a second diaphragm (50) provided to extend radially from the lower end surface of the rod (48),
A protrusion (52) located at the lower center of the main body (14) and sandwiching and fixing the peripheral edge of the second diaphragm (50) of the second valve mechanism (20) with the main body (14) is provided at the upper center. A base plate (21) provided with a notch recess (53) at the upper end of the protrusion (52) and a breathing hole (54) communicating with the notch recess (53);
The opening area of the fluid control unit (55) formed by the valve body (45) of the second valve mechanism (20) and the valve seat (27) of the main body (14) as the piston (17) moves up and down. Configured to change,
The fluid control apparatus according to claim 1, wherein the fluid control apparatus is configured as described above.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 Cables (70, 71) for connecting the flow meter sensor unit (4) of the valve module (1) and the flow meter amplifier unit (64) of the electrical module (62) are connectors (59, 60, 67, 68). The flow meter sensor unit (4) and / or the flow meter amplifier unit (64) are detachably provided via the
The fluid control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluid control device is characterized in that:
該排出孔(31)が前記バルブモジュール(1)のケーシング(2)に設けられたコネクタボックス(56)の吸気孔(57)に連通され、コネクタボックス(56)にケーシング(2)の外部と連通する排気孔(58)が設けられている、
ことを特徴とする請求項4に記載の流体制御装置。 A discharge hole (31) for discharging gas from the inside of the cylindrical gap (28) is provided on a side surface or an upper surface of the bonnet (15) of the pressure control valve (5),
The discharge hole (31) communicates with an intake hole (57) of a connector box (56) provided in the casing (2) of the valve module (1), and the connector box (56) is connected to the outside of the casing (2). An exhaust hole (58) that communicates is provided,
The fluid control apparatus according to claim 4.
前記流量計アンプ部(64)は、超音波振動子(12、13)がケーブル(70、71)を介して接続される流量計アンプ部(64)であり、
前記流量計センサ部(4)と前記流量計アンプ部(64)とが、超音波振動子(12、13)の送受信を交互に切り替えて超音波振動子(12、13)間の超音波伝搬時間差を測定することにより直線流路(9)を流れる流体の流量を演算する超音波流量計を構成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 The flowmeter sensor unit (4) includes an inlet channel (7) communicating with the fluid inlet (3), a first rising channel (8) suspended from the inlet channel (7), and a first A straight channel (9) provided in communication with the rising channel (8) and substantially parallel to the axis of the inlet channel (7), and a second rising channel (10) suspended from the straight channel (9). ) And an outlet channel (11) that communicates with the second rising channel (10) and communicates with the inlet channel (24) of the pressure control valve (5) provided substantially parallel to the axis of the inlet channel (7). Are arranged continuously, and the ultrasonic transducers (12, 13) are opposed to each other at a position intersecting with the axis of the straight flow path (9) on the side walls of the first and second rising flow paths (8, 10). The flow meter sensor unit (4) arranged
The flow meter amplifier unit (64) is a flow meter amplifier unit (64) to which ultrasonic transducers (12, 13) are connected via cables (70, 71).
The flow meter sensor unit (4) and the flow meter amplifier unit (64) alternately switch the transmission / reception of the ultrasonic transducers (12, 13) to transmit ultrasonic waves between the ultrasonic transducers (12, 13). Constituting an ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate of the fluid flowing through the straight flow path (9) by measuring the time difference;
The fluid control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluid control device is configured as described above.
前記流量計アンプ部(86)は、各超音波振動子(81、82)がケーブル(92、93)を介して接続される流量計アンプ部(86)であり、
前記流量計センサ部(74)と前記流量計アンプ部(86)とが、渦発生体(78)の下流に発生するカルマン渦の発生周波数を超音波振動子(81)が送信した信号と超音波振動子(82)が受信した信号との位相差によって流量を演算する超音波式渦流量計を構成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 The flow meter sensor unit (74) includes an inlet channel (77) communicating with the fluid inlet (3) and a vortex generator (78) that generates Karman vortices suspended in the inlet channel (77). And a straight flow path (80) including an outlet flow path (79) are continuously provided, and each ultrasonic transducer is provided on the downstream side wall of the vortex generator (78) of the straight flow path (80). (81, 82) is a flow meter sensor unit (74) disposed opposite to each other at a position orthogonal to the flow path axis direction;
The flow meter amplifier unit (86) is a flow meter amplifier unit (86) to which each ultrasonic transducer (81, 82) is connected via a cable (92, 93).
The flow meter sensor unit (74) and the flow meter amplifier unit (86) are superposed on the signal transmitted by the ultrasonic transducer (81) and the frequency of the Karman vortex generated downstream of the vortex generator (78). Constituting an ultrasonic vortex flowmeter for calculating the flow rate according to the phase difference with the signal received by the acoustic transducer (82);
The fluid control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluid control device is configured as described above.
ことを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか一つの請求項に記載の流体制御装置。 The casing (63) of the electrical module (62) has a discharge port (73) provided for discharging the gas filled in the casing (63).
The fluid control device according to any one of claims 2 to 7, wherein the fluid control device is characterized in that:
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2004252092A JP2006072460A (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Fluid controller |
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2004
- 2004-08-31 JP JP2004252092A patent/JP2006072460A/en active Pending
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Legal Events
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