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技術 流量制御装置

出願人 株式会社フジキン
発明者 平井暢森崎和之平田薫西野功二池田信一
出願日 2017年2月23日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2018-503086
公開日 2018年12月27日 (2年2ヶ月経過) 公開番号 WO2017-150331
状態 未査定
技術分野 流量の制御
主要キーワード 本体凹 雌螺子孔 ガスケットリング 自己弾性 膨張条件 シーリングガスケット 部分縦断正面図 拡張室内
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年12月27日)のものです。
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図面 (12)

課題・解決手段

本発明に係る流量制御装置は、制御弁と、前記制御弁の下流側に設けられた第1流路と、第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられた拡張室と、を有し、前記第2流路は、前記第1流路の延長上と異なる位置に設けられている。

概要

背景

従来、図11に示すように、ガス入口2aとガス出口2bとを連通する流路2が形成された本体ブロック3と、流路2に介在された絞り部ORと、絞り部ORの上流部で流路2に介在された制御弁4と、制御弁4と絞り部ORとの間で流路2内の圧力を検出する第1圧力検出器5aと、第1圧力検出器5aの検出値に基づいて所定流量となるように制御弁4を制御するコントローラ6と、を備える流量制御装置圧力式流量制御装置とも呼ばれる。)が知られている(特許文献1等)。

この制御は、絞り部ORの上流圧力(P1)と下流圧力(P2)との間に(P1/P2)≧約2の所謂臨界膨張条件が保持されていると、オリフィス等の絞り部ORを流通するガスGの流量(Q)がQ=KP1(Kは定数)の関係となる原理を利用する。

この原理に基づき、第1圧力検出器5aで検出される上流圧力(P1)が所定圧力となるように、制御弁4を高精度でフィードバック制御することにより、絞り部ORを通過する流量(Q)を高精度で所定流量に制御することができる。制御弁4には、高精度で制御可能な圧電駆動式制御弁やソレノイドバルブ等が用いられる。

非臨界膨張条件下では、流量Qc=K2P2m(P1−P2)n(K2は流体の種類と流体温度に依存する比例係数指数m、nは実際の流量から導出された値)の関係が成立する。絞り部ORの下流側に別途設けた第2圧力検出器(図示せず。)によって下流圧力(P2)が検出される。非臨界膨張条件下では、非臨界膨張条件下で成立する前記関係式を用いて、絞り部OR上流側の第1圧力検出器5aの出力と絞り部OR下流側の前記第2圧力検出器の出力とから演算により流量を求めることができ、流量制御装置は、求めた流量が設定流量と同じになるように制御弁の開閉度を制御する(特許文献2等)。

しかしながら、この種の流量制御装置の上流に配置される圧力調整弁(図示せず。)等の影響により、流路2を流れるガスGの圧力が周期的に振動し、第1圧力検出器5aの検出圧力ハンチング脈動)を生じることがある。検出圧力のハンチングは、流量の制御を不安定にする。

従来、このようなハンチングを抑えるために、ソフト的な対応策と、機械的な対応策が知られている。ソフト的な対応策は、例えば、流量制御装置のコントローラの演算に用いられる係数を変更してハンチングを押えるように最適制御する(例えば特許文献3等)。しかしながら、ソフト的な対応策は変更する係数の最適値を導出することが容易でない。

機械的な対応策として、例えば、金属メッシュプレートオリフィスプレート等の整流作用を有する整流板を流路内に介在させてガスを整流する技術、或いは流路の途中に流路断面積を拡大するチャンバを形成することにより圧力変動を吸収する技術が知られている(例えば特許文献4〜6等)。

概要

本発明に係る流量制御装置は、制御弁と、前記制御弁の下流側に設けられた第1流路と、第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられた拡張室と、を有し、前記第2流路は、前記第1流路の延長上と異なる位置に設けられている。

目的

本発明は、大流量で且つ装置の小型化の要請に応じつつ流路内のハンチングを抑制し得る流量制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

制御弁と、前記制御弁の下流側に設けられた第1流路と、第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられた拡張室と、を有し、前記第2流路は、前記第1流路の延長上と異なる位置に設けられている、流量制御装置

請求項2

制御弁と、前記制御弁の下流側に設けられた第1流路と、第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられた拡張室と、前記拡張室内に配設された整流板と、を有する流量制御装置。

請求項3

前記第2流路に絞り部が設けられている、請求項1又は2記載の流量制御装置。

請求項4

前記制御弁と前記絞り部との間に第1圧力検出器が設けられている、請求項3に記載の流量制御装置。

請求項5

前記第1圧力検出器が、前記第2流路上で絞り部より上流に設けられている、請求項4に記載の流量制御装置。

請求項6

前記絞り部下流側で前記第2流路内の圧力を検出するための第2圧力検出器を更に有する、請求項5に記載の流量制御装置。

請求項7

前記第1流路及び前記第2流路が形成された本体ブロックを更に有し、前記拡張室は、前記本体ブロックに形成された本体凹部と、前記本体凹部を閉鎖するよう前記本体ブロックに取り付けられた蓋体によって形成されている、請求項1又は2に記載の流量制御装置。

請求項8

前記蓋体は、前記拡張室の容積を増加するための蓋体凹部が形成されている、請求項7に記載の流量制御装置。

請求項9

前記本体ブロックと前記蓋体とがメタルシーリングガスケットを介して接合されている、請求項8に記載の流量制御装置。

請求項10

前記本体凹部の周囲に前記蓋体を収容するための座繰り部が形成されている、請求項9に記載の流量制御装置。

請求項11

前記蓋体は、前記蓋体を前記本体ブロックに固定するボルトのための座繰り穴が前記蓋体凹部の周囲に形成されている、請求項10に記載の流量制御装置。

請求項12

前記拡張室内に整流板が配設されている、請求項1に記載の流量制御装置。

請求項13

前記拡張室に前記第1流路が開口する上流側開口と前記拡張室に前記第2流路が開口する下流側開口との間であって前記上流側開口から所定間隙を介して前記整流板を保持する整流板保持体が、前記拡張室内に設けられる、請求項2又は12に記載の流量制御装置。

請求項14

前記整流板保持体は管状体周壁に開口部を有し、前記開口部が前記拡張室の前記下流側開口に臨むように配設されている、請求項13に記載の流量制御装置。

請求項15

前記拡張室は、前記本体ブロックに形成された本体凹部と、前記本体ブロックに形成された前記本体凹部を閉鎖するよう前記本体ブロックに取り付けられた蓋体によって形成され、前記整流板保持体は前記蓋体に固定されている、請求項13に記載の流量制御装置。

請求項16

前記整流板が前記整流板保持体に溶接されて固定されていることを特徴とする請求項13に記載の流量制御装置。

請求項17

前記整流板が金属メッシュで形成されている、請求項2又は12に記載の流量制御装置。

技術分野

0001

本発明は、流量制御装置に関する。

背景技術

0002

従来、図11に示すように、ガス入口2aとガス出口2bとを連通する流路2が形成された本体ブロック3と、流路2に介在された絞り部ORと、絞り部ORの上流部で流路2に介在された制御弁4と、制御弁4と絞り部ORとの間で流路2内の圧力を検出する第1圧力検出器5aと、第1圧力検出器5aの検出値に基づいて所定流量となるように制御弁4を制御するコントローラ6と、を備える流量制御装置(圧力式流量制御装置とも呼ばれる。)が知られている(特許文献1等)。

0003

この制御は、絞り部ORの上流圧力(P1)と下流圧力(P2)との間に(P1/P2)≧約2の所謂臨界膨張条件が保持されていると、オリフィス等の絞り部ORを流通するガスGの流量(Q)がQ=KP1(Kは定数)の関係となる原理を利用する。

0004

この原理に基づき、第1圧力検出器5aで検出される上流圧力(P1)が所定圧力となるように、制御弁4を高精度でフィードバック制御することにより、絞り部ORを通過する流量(Q)を高精度で所定流量に制御することができる。制御弁4には、高精度で制御可能な圧電駆動式制御弁やソレノイドバルブ等が用いられる。

0005

非臨界膨張条件下では、流量Qc=K2P2m(P1−P2)n(K2は流体の種類と流体温度に依存する比例係数指数m、nは実際の流量から導出された値)の関係が成立する。絞り部ORの下流側に別途設けた第2圧力検出器(図示せず。)によって下流圧力(P2)が検出される。非臨界膨張条件下では、非臨界膨張条件下で成立する前記関係式を用いて、絞り部OR上流側の第1圧力検出器5aの出力と絞り部OR下流側の前記第2圧力検出器の出力とから演算により流量を求めることができ、流量制御装置は、求めた流量が設定流量と同じになるように制御弁の開閉度を制御する(特許文献2等)。

0006

しかしながら、この種の流量制御装置の上流に配置される圧力調整弁(図示せず。)等の影響により、流路2を流れるガスGの圧力が周期的に振動し、第1圧力検出器5aの検出圧力ハンチング脈動)を生じることがある。検出圧力のハンチングは、流量の制御を不安定にする。

0007

従来、このようなハンチングを抑えるために、ソフト的な対応策と、機械的な対応策が知られている。ソフト的な対応策は、例えば、流量制御装置のコントローラの演算に用いられる係数を変更してハンチングを押えるように最適制御する(例えば特許文献3等)。しかしながら、ソフト的な対応策は変更する係数の最適値を導出することが容易でない。

0008

機械的な対応策として、例えば、金属メッシュプレートオリフィスプレート等の整流作用を有する整流板を流路内に介在させてガスを整流する技術、或いは流路の途中に流路断面積を拡大するチャンバを形成することにより圧力変動を吸収する技術が知られている(例えば特許文献4〜6等)。

先行技術

0009

特開2003−120832号公報
特開2010−218571号公報
特開2015−158755号公報
特開2005−24080号公報
特開2011−80822号公報
特開平8−135881号公報

発明が解決しようとする課題

0010

流路の途中にチャンバを構成する技術は、従来から知られているが、いずれも既設配管の途中に設けられる構造であり、それによって配管輸送中に発生する流体の圧力変動を抑えることを前提としている。また、配管の途中に設ける構造であるため、通常はチャンバの入口と出口とが同一軸線上に構成される。そのため、圧力変動を伴う流体がチャンバ内に入ると、流量が少ない場合は、チャンバに入った流体がチャンバ全体に拡散するため、圧力変動を抑えることが出来るが、大流量の流体がチャンバに入る場合、チャンバに拡散する前にチャンバ出口に到達してしまうため、流体の圧力変動の全てを抑えることが出来ない。大流量の流体の圧力変動でも抑制できるよう、チャンバの大きさを広げることも考えられるが、近年、半導体製造装置は小型化が進められているため、流量制御装置内に大きな容量を確保することが難しい。また、流量制御装置の上流側にチャンバを設けることで、上流からの流体に含まれる圧力変動を抑えることはできるが、流量制御装置内にある制御弁等も流体に圧力変動を発生させる要因の1つになるため、流量制御装置の外部にチャンバを設けるだけでは不十分である。

0011

また、制御弁4と絞り部ORとの間の圧力振動を抑えるために、整流板を取り付けることが考えられる。しかし、図11の流路2に金属メッシュ等の整流板を介在させると圧力損失が増す。これは、整流板を構成するメッシュなどにより、流路の断面積が小さくなることで、流体に抵抗を与えることになり、圧力損失が発生するという問題が生じる。

0012

また、メンテナンス時に金属メッシュ等の整流板を取り換える場合、ガス出口2bに接続されている配管等のパーツ(図示せず)や、オリフィスプレート等で形成される絞り部OR等を取外し、分解しなければならず、手間がかかる。また、組立時に、流路内に薄板の整流板を挿入し装着する際、整流板が流路内で傾くなどして挿入しにくい場合もある。

0013

そこで、本発明は、大流量で且つ装置の小型化の要請に応じつつ流路内のハンチングを抑制し得る流量制御装置を提供することを主たる目的とする。本発明は更に、メンテナンス性及び組立性を向上し得る流量制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

上記目的を達成するため、本発明に係る流量制御装置の第1の態様は、制御弁と、前記制御弁の下流側に設けられた第1流路と、第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられた拡張室と、を有し、前記第2流路は、前記第1流路の延長上と異なる位置に設けられている。

0015

また、本発明に係る流量制御装置の第2の態様は、制御弁と、前記制御弁の下流側に設けられた第1流路と、第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられた拡張室と、前記拡張室内に配設された整流板と、を有する。

0016

また、本発明に係る流量制御装置の第3の態様では、前記第1の態様又は前記第2の態様において、前記第2流路に絞り部が設けられる。

0017

また、本発明に係る流量制御装置の第4の態様では、前記第3の態様において、前記制御弁と前記絞り部との間に第1圧力検出器が設けられる。

0018

本発明に係る流量制御装置の第5の態様では、前記第4の態様において、前記第1圧力検出器が、前記第2流路上で絞り部より上流に設けられる。

0019

本発明に係る流量制御装置の第6の態様では、前記第5の態様において、前記絞り部下流側で前記第2流路内の圧力を検出するための第2圧力検出器を更に有する。

0020

本発明に係る流量制御装置の第7の態様では、前記第1の態様又は前記第2の態様において、前記第1流路及び前記第2流路が形成された本体ブロックを更に設けられ、前記拡張室が、前記本体ブロックに形成された本体凹部と、前記本体ブロックに形成された前記本体凹部を閉鎖するよう前記本体ブロックに取り付けられた蓋体によって形成される。

0021

本発明に係る流量制御装置の第8の態様では、前記第7の態様において、前記蓋体は、前記拡張室の容積を増加するための蓋体凹部が形成される。

0022

本発明に係る流量制御装置の第9の態様では、前記第8の態様において、前記本体ブロックと前記蓋体とは、メタルシーリングガスケットを介して接合される。

0023

本発明に係る流量制御装置の第10の態様では、前記第9の態様において、前記本体凹部の周囲に前記蓋体を収容するための座繰り部が形成される。

0024

本発明に係る流量制御装置の第11の態様では、前記第10の態様において、前記蓋体は、前記蓋体を前記本体ブロックに固定するボルトのための座繰り穴が前記蓋体凹部の周囲に形成される。

0025

本発明に係る流量制御装置の第12の態様では、前記第1の態様において、前記拡張室内には、整流板が配設される。

0026

本発明に係る流量制御装置の第13の態様では、前記第2の態様又は前記第12の態様において、前記拡張室に前記第1流路が開口する上流側開口と前記拡張室に前記第2流路が開口する下流側開口との間であって前記上流側開口から所定間隙を介して前記整流板を保持する整流板保持体が、前記拡張室内に設けられる。

0027

本発明に係る流量制御装置の第14の態様では、前記第13の態様において、前記整流板保持体が管状体周壁に開口部を有し、前記開口部が前記拡張室の下流側開口に臨むように配設される。

0028

本発明に係る流量制御装置の第15の態様では、前記第13の態様において、前記拡張室が、前記本体ブロックに形成された本体凹部と、前記本体ブロックに形成された前記本体凹部を閉鎖するよう前記本体ブロックに取り付けられた蓋体によって形成され、前記整流板保持体が前記蓋体に固定される。

0029

本発明に係る流量制御装置の第16の態様では、前記第13の態様において、前記整流板が、前記整流板保持体に溶接されて固定される。

0030

本発明に係る流量制御装置の第17の態様では、前記第2の態様又は前記12の態様において、前記整流板が、金属メッシュで形成され得る。

発明の効果

0031

本発明によれば、流量制御装置内で圧力振動を発生させる制御弁の下流側に拡張室を配置することにより、流量制御装置の上流側および前記制御弁で発生した圧力振動をまとめて低減させることができる。

0032

また、前記第1流路を通じて前記拡張室に流入した流体は前記構成の第2流路を通じて前記拡張室から流出することにより、前記拡張室に流入した流体は、流入方向と同方向に流出することがないので、大流量であっても拡張室で拡散した後に拡散室から流出することとなり、拡散室による圧力変動抑制効果を確保できる。

0033

また、前記拡張室の容積を増加するための蓋体凹部を蓋体に形成することにより、蓋体の剛性を高めて前記本体凹部を閉鎖する際のシール性能を確保しつつ、拡張室の容積を増加させることができる。

0034

さらに、前記本体凹部の周囲に形成した座繰り部に、前記蓋体凹部を形成した前記蓋体を収容することにより、蓋体の剛性を高めてシール性能を確保しつつ拡張室の容積を増加させるとともに、本体ブロックから蓋体がはみ出す寸法を抑え、流量制御装置の寸法増加を抑えることができる。

0035

さらに、拡張室に整流板を配置することにより、整流板の面積を広げて圧力損失の増加を防ぎつつ、圧力振動を低減させることができる。

0036

また、拡張室を本体ブロックに形成された本体凹部と該本体凹部を閉鎖する蓋体とによって形成するとともに、拡張室内に収容した整流板保持体により整流板を所定位置に保持する構成により、本体ブロックから蓋体を取り外すことで、整流板を本体ブロックから取り外すことができる。そのため、ガス出口に接続された配管パーツや絞り部等を取り外さなくても、整流板の交換目詰まりの除去等のメンテナンスが容易にできる。また、薄い整流板を組み込む際にも、整流板保持体上に載せた状態で本体凹部に挿入することができ、組み立てやすい。

図面の簡単な説明

0037

図1は、本発明に係る流量制御装置の第1実施形態を示す要部縦断正面図である。
図2は、本発明に係る流量制御装置の第2実施形態を示す要部縦断正面図である。
図3は、本発明に係る流量制御装置の第3実施形態を示す要部縦断正面図である。
図4は、図3の流量制御装置の内部構成要素の一部を分解して示す斜視図である。
図5は、本発明に係る流量制御装置の第4実施形態を示す要部縦断正面図である。
図6は、図5の流量制御装置の内部構成要素の一部を示す斜視図である。
本発明に係る流量制御装置の構成要素である整流板の一実施形態を示す平面図である。
図8は、比較例の流量出力モニターしたグラフである。
図9は、本発明に係る流量制御装置の実施例1の流量出力をモニターしたグラフである。
図10は、本発明に係る流量制御装置の実施例2の流量出力をモニターしたグラフである。
図11は、従来の流量制御装置を示す部分縦断正面図である。

0038

本発明の実施形態について、以下に図1図10を参照して説明する。なお、従来技術を含め、全図及び全実施形態を通じ、同一又は類似の構成部分には同符号を付した。

0039

先ず、本発明に係る流量制御装置の第1実施形態について、図1を参照して説明する。

0040

第1実施形態の流量制御装置1は、ガス入口2a、ガス出口2b、ガス入口2aに連通する入口側流路2c、入口側流路2cに接続された第1流路2d、及びガス出口2bに連通する第2流路2eを有する本体ブロック3と、本体ブロック3に固定されるとともに入口側流路2cと第1流路2dとの間に介在され入口側流路2c及び第1流路2dに接続された制御弁4と、制御弁4の下流で第2流路2eに介在された絞り部ORと、制御弁4と絞り部ORとの間の圧力を検出する第1圧力検出器5aと、第1圧力検出器5aの検出値に基づいて所定流量となるように制御弁4を制御するコントローラ6と、第1流路2dと第2流路2eとの間で本体ブロック3の内部に形成され、制御弁4と第1圧力検出器5aとの間の流路断面積を拡張する拡張室7と、を備えている。

0041

拡張室7は、制御弁4から延びる第1流路2dが開口する上流側開口7aと、第2流路2eが開口する下流側開口7bとを有する。第2流路2eは、第1流路2dの延長上とは異なる位置に設けられている。「第1流路2dの延長上」の理解容易のため、第1流路2dを仮想的に延長した場合の仮想線VLを一点鎖線で示している。そのため、第2流路2eと第1流路2dとは、拡張室7を挟んで、同一軸線上にない。従って、下流側開口7bは、拡張室7を挟んで上流側開口7aと対向しない位置に形成されている。

0042

上記のように流量制御装置内で圧力振動を発生させる制御弁4より下流に拡張室7を配置することにより、圧力式流体制御装置1よりも上流側および制御弁4で発生した圧力振動をまとめて低減させることができる。

0043

また、上流側開口7aを通じて拡張室7に流入した流体が、第1流路2dの延長上とは異なる位置に設けられた下流側開口7bから流出する構成としたことにより、拡張室7に流入した流体は、拡張室7からストレートに抜け出ることができないので、大流量であっても拡張室7内で拡散した後に拡散室7から流出することとなり、拡散室7による圧力変動抑制効果を確保し得る。

0044

本体ブロック3はステンレス鋼等で形成されている。図示例の制御弁4は、第1流路2dに形成された弁座9に当離座する金属ダイヤフラム弁体10と、金属ダイヤフラム弁体10を押圧する弁棒11と、弁棒11を駆動させる駆動部12とを有している。駆動部12は、ソレノイド圧電素子油圧、或いは空気圧等を駆動源とすることができる。図1は、駆動部12が駆動状態にあって弁棒11によって金属ダイヤフラム弁体10が押され、金属ダイヤフラム弁体10が弁座9に当座し、第1流路2dを閉じている状態を示している。駆動部12が非駆動状態になると、内蔵されたバネ等(図示せず。)により弁棒11が図の上方へ持ち上げられ、金属ダイヤフラム弁体10が自己弾性力により原形復帰して弁座9から離座し、第1流路2dが開通する。

0045

蓋体13の内側に蓋体凹部13aが形成されている。蓋体凹部13aにより拡張室7の容積が更に拡大される。蓋体13は、本体ブロック3の本体凹部3b周囲に形成された座繰り部3b1に収容されている。

0046

蓋体13には、座繰り穴13bが形成されている。この座繰り穴13bにボルト14を通し、ボルト14を本体ブロック3に形成された雌螺子孔螺締することにより、蓋体13が本体ブロック3に固定されている。ボルト14は、六角穴付きボルトとすることができる。蓋体13と本体ブロック3との間には、メタルシーリングガスケット15が介在されている。

0047

この種の流量制御装置は小型化が求められており、上記のように蓋体13に蓋体凹部13aを形成して拡張室7の一部とすることにより、より広い拡張室7を確保しつつも、本体ブロック3の寸法増加を抑えることができる。また、蓋体13は、メタルシーリングガスケット15による高いシール性能を確保するため、一定の厚みを確保して剛性を高める必要があるが、蓋体凹部13aを形成していない部分で所望の厚みを確保することができる。また、蓋体13に座繰り穴13bを形成してボルト14のヘッド埋没させることで、寸法拡大を抑えることができる。

0048

図2は、本発明に係る流量制御装置の第2実施形態を示している。第2実施形態の流量制御装置1は、絞り部ORの下流側で第2流路2e内の圧力を検出するための第2圧力検出器5bを備える点が上記第1実施形態と主として異なる。第2圧力検出器5bを設けることにより、非臨界膨張条件下においても流量を制御することが可能となる。なお、図2に示された本体ブロック3は、3つのブロック要素を連結して構成されており、ケーシング20が本体ブロック3に固定されている。

0049

次に、本発明に係る流量制御装置の第3実施形態について、図3及び図4を参照して説明する。

0050

第3実施形態の流量制御装置は、拡張室7内に、整流板8、整流板8を保持する整流板保持体18、スペーサリング16、及びガスケットリング17が配設されている点が上記第1実施形態と異なる。

0051

整流板8は、細孔による流動抵抗を利用してガス流速分布偏流)の均一化及び乱れ減衰を図ることができる板状部材であり、金属メッシュ、多孔板ハニカム構造体等により形成することができる。

0052

整流板8は、ステンレス製のスペーサリング16と、樹脂製のガスケットリング17とにより挟まれている。スペーサリング16とガスケットリング17とに挟まれた整流板8は、整流板保持体18によって、下流側開口7bより上方位置であって上流側開口7aの下方に所定間隙Xを介して保持されている。ガスケットリング17は、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)で形成されているが、他のガスケット材料でもよい。図示例ではスペーサリング16を設けているが、本体凹部3bの底面に段差を形成することによりスペーサリング16に代えることもできる。

0053

整流板保持体18は、管状体の周壁に開口部18a(図4)が形成されている。拡張室7と拡張室7の下流の第2流路2eとが連通するように、開口部18aが拡張室7の下流側開口7bに臨むように配設されている。開口部18aは、拡張室7下流側の第2流路2eの流路断面積と同じかそれより広い開口面積を有することができる。

0054

整流板保持体18と蓋板13との間に、環状のガスケット19が介在されている。ガスケット19に形成された環状凹部19aに、整流板保持体18の下端部が嵌入されている。

0055

また、整流板8は、厚みを0.1〜0.5mmとすることが好ましい。整流板8の厚みが0.5mmを越えると、圧力損失が大きくなり、圧力振動が所要範囲を超えるからである。

0056

上記第3実施形態の流量制御装置によれば、拡張室7に整流板8を配置したことにより、圧力損失の増加を防ぎつつ、圧力振動を低減させることができる。また、蓋体13に立設した整流板保持体18により整流板8を所定位置に保持する構成により、整流板8を本体ブロック3の底から取り外すことができる。そのため、ガス出口2bに接続された配管パーツや絞り部OR等を取り外さなくても、整流板8の交換、目詰まりの除去等のメンテナンスが容易にできる。また、薄い整流板8を組み込む際にも、整流板保持体18上に載せて本体凹部3bに下方から挿入することもでき、組み立てやすい。

0057

次に本発明に係る流量制御装置の第4実施形態について、図5及び図6を参照して説明する。第4実施形態では、整流板保持体18が、蓋体13に、溶接、一体成形、又は他の手段により固定されている。整流板保持体18は、円筒の周面に開口部18aを切り欠き形成した形状を有している。

0058

また、整流板8は、整流板保持体18の上面に、溶接によって固定されている。図示例の整流板8は、線経0.04mmのステンレスワイヤ平織りにして230メッシュにした金属メッシュであり、空隙率は約40%である。第4実施形態のその他の構成は、上記第3実施形態と同様である。

0059

第4実施形態の流量制御装置は、整流板8を交換する場合は蓋体13及び整流板保持体18も同時に交換することになるが、交換時の作業性が向上し、組立時の作業性も向上する。また、全てを金属製パーツとすることができ、プロセスガスへのコンタミネーション混入しにくい。

0060

上記第1〜第4実施形態においては蓋体13を本体ブロック3の底面に設ける例を示したが、蓋体13は本体ブロック3の側面に設けるように構成することも可能である。

0061

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。但し、本発明は、各例によって、限定されるものではない。

0062

実施例1は、図1に示す構成の流量制御装置を用いた。実施例2は、図3に示す流量制御装置を用いた。実施例2の整流板として、図7に示す形状の、孔径1mm、孔数37個、ピッチ2mm、厚さ0.5mm、開口率22.7%のステンレス製の整流板を使用した。実施例1、2において、制御弁4の弁座9から絞り部OR迄の流路の内容積は約5ccであった。

0063

比較例は、図11に示す圧力式流量製制御装置を用いた。比較例において、制御弁4の弁座9から絞り部OR迄の流路の内容積は0.6ccであった。

0064

実施例、比較例ともに、絞り部ORは、オリフィス径1.52mm、厚さ1.0mmのオリフィスプレートを使用した。

0065

実施例1、実施例2、及び比較例について、下流側を真空引きし、制御弁4を開いた状態で、供給圧ゲージ圧力500kPaで、設定流量をフルスケール(100%)流量レンジの50リットル/分で窒素ガスを流し、第1圧力検出器5aの検出圧力をモニターし、圧力振動を5秒間計測した。

0066

図8は、比較例の、設定入力FCS-IN)に対する流量出力(FCS-OUT)をモニターしたグラフである。図9は、実施例1の、設定流量の設定入力(FCS-IN)に対する流量出力(FCS-OUT)をモニターしたグラフである。図10は、実施例2の、設定流量の設定入力(FCS-IN)に対する流量出力(FCS-OUT)をモニターしたグラフである。

実施例

0067

流量制御装置は、第1圧力検出器5aの検出圧力に基づいて流量を演算しており、演算した流量を出力することができる。また、検出圧力の圧力振動は、検出圧力に基づいて演算された流量にハンチングとして現れる。図8図10のグラフから、其々の流量において、圧力振動に起因する流量出力ハンチングに対する、拡張室及び整流板による減衰効果が認められる。

0068

1流量制御装置
2aガス入口
2b ガス出口
2c入口側流路
2d 第1流路
2e 第2流路
3本体ブロック
3b本体凹部
3b1座繰り部
4制御弁
5a 第1圧力検出器
5b 第2圧力検出器
6コントローラ
7拡張室
7a上流側開口
7b下流側開口
8整流板
13蓋体
13a 蓋体凹部
13b 座繰り穴
OR絞り部

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