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    关 键 词:
    流体 控制 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN200680030256.0

    申请日:

    2006.08.21

    公开号:

    CN101243368A

    公开日:

    2008.08.13

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):G05D 7/06申请日:20060821授权公告日:20110112终止日期:20130821|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: G05D7/06; F16K1/32; F16K7/06; F16K7/07; F16K31/04; F16K41/12 主分类号: G05D7/06
    申请人: 旭有机材工业株式会社
    发明人: 吉野研郎; 山本崇
    地址: 日本宫崎县
    优先权: 2005.8.22 JP 240448/2005
    专利代理机构: 北京市中咨律师事务所 代理人: 段承恩;陈海红
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200680030256.0

    授权公告号:

    |||101243368B||||||

    法律状态公告日:

    2014.10.22|||2011.01.12|||2008.10.08|||2008.08.13

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明所涉及的流体控制装置,其特征在于,具备:通过使流道的开口面积变化来对流体的流量进行控制的流体控制阀;对流体的流量进行计测并将该流量的计测值变换为电信号并输出的流量计测器;和控制部,其基于来自该流量计测器的所述电信号与设定流量的偏差,将用于对所述流体控制阀的开口面积进行控制的指令信号,向所述流体控制阀或者操作该流体控制阀的设备输出。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种流体控制装置,其特征在于,具备:
    通过使流道的开口面积变化来对流体的流量进行控制的流体控制阀;
    对流体的流量进行计测并将该流量的计测值变换为电信号并输出的流量计测器;和
    控制部,其基于来自该流量计测器的所述电信号与设定流量的偏差,将用于对所述流体控制阀的开口面积进行控制的指令信号,向所述流体控制阀或者操作该流体控制阀的设备输出。

    2.  根据权利要求1所述的流体控制装置,其特征在于,还具备用于将所述流体的流动开放或截断的开闭阀。

    3.  根据权利要求2所述的流体控制装置,其特征在于,还具备使流体的压力变动衰减的压力调整阀。

    4.  根据权利要求3所述的流体控制装置,其特征在于,所述阀以及所述流量计测器,不使用独立的连接机构而直接连接。

    5.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,所述阀以及所述流量计测器,被配设在一个基础部件上。

    6.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,所述流体控制阀:
    将主体、气缸和阀盖固定为一体,所述主体在上部具有阀室和分别与阀室连通的入口流道以及出口流道、在阀室底部中央设有连通有入口流道的开口部,所述气缸在底部中央设有贯通孔,在侧面设有呼吸口,并夹持固定主体和第一隔板,所述阀盖在上部设有工作流体连通口,并夹持固定气缸和第二隔板的边缘部;第一隔板将台肩部、位于台肩部之上并嵌合固定在后述的杆的下部的安装部、位于台肩部之下并固定有后述阀体的接合部、从台肩部向径向方向延伸的薄膜部、与薄膜部连接的厚壁部以及设在厚壁部的边缘部上的密封部形成为一体,在接合部固定有伴随后述杆的上下运动而在阀室的开口部出入的阀体;另一方面,第二隔板具有中央孔,将其周边的厚壁部、从厚壁部向径向方向延伸的薄膜部以及设在薄膜部的边缘部上的密封部形成为一体,通过隔板压件贯通中央孔而夹持固定在位于杆的上部的台肩部上,所述杆在底部固定有第一隔板的安装部;另外,杆,其下方部以游嵌的状态被配置在气缸底部的贯通孔内,而且被以防止了向径向方向移动的状态嵌合在气缸的段差部与杆的台肩部下表面之间的弹簧所支撑。

    7.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,所述流体控制阀,包括流量限制部,其具备:
    具有上部阀盖和内包于下部阀盖的马达部的电气式驱动部;具有通过与马达部的轴连接的轴杆而上下运动的阀体的隔板;和具有分别与通过隔板而从电气式驱动部分离的阀室连通的入口流道以及出口流道的主体。

    8.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,所述流体控制阀,具备:
    由弹性体构成的管体;具有内部气缸部并在上部接合了气缸盖的气缸主体;可在气缸部内周面上上下运动而且以密封状态滑接而且具有以在密封状态下贯通设置在气缸主体下表面中央的贯通孔的方式从中央垂下而设置的连接部的活塞;固定在活塞的连接部的下端部、被收纳于在气缸主体的底面上与流道轴线方向垂直地设置的长圆状切缝内的夹压件;接合固定在气缸主体的下端面上、在流道轴线上设有收纳管体的第一槽并在第一槽的两端部上比第一槽更深地设有收纳连结体座的第二槽的主体;在一端具有与主体的第二槽嵌合的嵌合部、在另一端内部具有连结体承窝而且具有收纳管体的贯通孔的一对连结体座;和一对空气口,其设在气缸主体周侧面上,分别与由气缸部底面以及内周面与活塞下端面包围而形成的第一空间部和由气缸盖下端面与气缸部内部周面与活塞上表面包围的第二空间部连通。

    9.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,所述流体控制阀,具备:
    具有上部阀盖和内包于下部阀盖的马达部的电气式驱动部;通过与马达部的轴连接的轴杆而上下运动的夹压件;由弹性体构成的管体;和接合固定在下部阀盖的下端面上、在流道轴线上收纳管体的槽。

    10.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,
    所述压力调整阀,具备:
    主体,具有在下部中央开放至底部地设置的第二空隙、与第二空隙连通的入口流道、在上部上表面开放地设置并具有与第二空隙相比更大的直径的第一空隙、与第一空隙连通的出口流道、和将第一空隙与第二空隙连通并具有与第一空隙相比小的直径的连通孔,并将第二空隙的上表面作为阀座;
    阀盖,在内部具有与设在侧面或上表面的给气孔和排出孔连通的圆筒状的空隙,在下端内周面上设有段差部;
    弹簧座,嵌插于阀盖的段差部并在中央部具有贯通孔;
    活塞,在下端部具有直径比弹簧座的贯通孔小的第一接合部,在上部设有突缘部、可上下运动地嵌插在阀盖的空隙内部;
    弹簧,由活塞的凸缘部下端面和弹簧座的上端面夹持支撑;
    第一阀机构体,具有:边缘部被夹持固定在主体和弹簧座之间、以覆盖主体的第一空隙的形式将形成第一阀室的中央部形成为厚壁的第一隔板;在上表面中央贯通弹簧座的贯通孔而接合固定在活塞的第一接合部上的第二接合部;和在下表面中央贯通主体的连通孔地设置的第三接合部;
    第二阀机构体,具有:位于主体的第二空隙内部并设置得直径比主体的连通孔大的阀体;突出设置在阀体上端面、并与第一阀机构体的第三接合部接合固定的第四接合部;从阀体下端面突出地设置的杆;和从杆下端面向径向方向延伸地设置的第二隔板;和
    基础部件,在上部中央具有位于主体的下方并将第二阀机构体的第二隔板的边缘部夹持固定在其与主体之间的突出部,在突出部的上端部设置有切口凹部并设置有与切口凹部连通的呼吸孔;
    并且构成为,伴随着活塞的上下运动,由第二阀机构体的阀体与主体的阀座所形成的流体控制部的开口面积变化。

    11.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,
    所述压力调整阀,包括:在内部具有第一阀室、设置在第一阀室的上部的段差部以及与第一阀室连通的入口流道的主体;具有第二阀室和与其连通的出口流道并与主体上部接合的盖体;边缘部与第一阀室的上部边缘部接合的第一隔板;边缘部被主体和盖体所夹持的第二隔板;与设在第一以及第二隔板的中央的两环状接合部相接合并在轴方向上移动自如的套筒;和固定在第一阀室的底部并在其与套筒的下端之间形成流体控制部的塞子;另外,具有由主体的段差部的内周面与第一以及第二隔板所包围的气室,第二隔板的受压面积形成得比第一隔板的受压面积大,在主体上设有与所述气室连通的空气供给。

    12.  根据权利要求4所述的流体控制装置,其特征在于,所述流量计测器,是超声波流量计或者超声波式涡旋流量计。

    说明书

    说明书流体控制装置
    技术领域
    本发明涉及在必须进行流体控制的流体输送配管中所使用的流体控制装置。更加详细而言,主要涉及容易设置、配管以及布线连接在半导体制造装置内,即便流过脉动的流体也能够不出问题地进行流量控制,能够在较大的流量范围内稳定地、高精度地进行流量控制的流体控制装置。
    背景技术
    一直以来,作为半导体制造工序的一个工序,使用以纯水稀释氟酸等的药液而成的清洗水对晶片表面进行蚀刻的湿式蚀刻。必须以高精度对这些湿式蚀刻的清洗水的浓度进行管理。近年来,以纯水与药液的流量比对清洗水的浓度进行管理的方法渐成主流,因此,应用以高精度对纯水、药液的流量进行管理的流体控制装置。
    作为流体控制装置,有各种各样的提案,有如图19所示那样的进行将纯水温度设为可变时的流量控制的纯水流量的控制装置301(例如,参考特开平11-161342号公报)??刂谱爸?01,其结构为,具备:用于对纯水流量进行调整从而受到操作压力的作用而调节开度的流量调节阀302,用于对向流量调节阀302供给的操作压力进行调整的操作压力调整阀303,用于对从流量调节阀302所输出的纯水流量进行计测的流量计测器304,和用于容许或截断通过流量计测器304的纯水的流动的开闭阀305;通过使由操作压力调整阀303所调整的操作压力与流量调节阀302中的纯水的输出压力均衡,从而将从流量调节阀302输出的纯水流量控制为一定;其特征在于:设置有用于以使由流量计测器304计测的计测值变为一定的方式、基于该计测值对从操作压力调整阀303向流量调节阀302供给的操作压力进行反馈控制的控制回路。其效果是:即便流量调节阀302中的输出压力伴随纯水的温度变化而变化,但与该变化量相对应,操作压力被实时调整,从而从流量调节阀302输出的纯水流量得到调整,因此能够高精度地将纯水流量保持为一定值。
    另外,作为部件设在一个箱体内的电驱动流体控制装置,有如图20所示那样的与运送流体的流体回路直通连接的流体控制???06(例如,参照特开2001-242940号公报)。其结构为,具备:具有化学惰性的流道的外壳307,与流道连接的可调节的控制阀308,与流道连接的压力传感器309,和位于流道内的节流部310;控制阀308与压力传感器309被收纳在外壳307内,进而在外壳307内收纳有:具备电气地进行控制阀308的驱动的电动马达的驱动器311,和与控制阀308以及压力传感器309电连接的控制器312。其效果是:根据在流体回路内所测定的压力差和节流部310的直径测定流道内的流量,基于测定的流量以反馈控制驱动控制阀308,从而能够高精度地决定流道内的流量。
    但是,上述现有的纯水流量的控制装置301,是通过使流量调节阀302中的纯水的输出压力均衡、从而将从流量调节阀302所输出的纯水流量控制为一定的,因此,不能用于微细地控制流量,流量范围也不够大,因此存在难以用于在较大的流量范围对流量进行控制的用途的问题。另外,构成要素分为多个,因此在设置到半导体制造装置内等时,必须分别进行各构成要素的配管连接作业、电气布线、空气配管作业,存在作业复杂花费时间,并且配管、布线繁杂可能发生错误的问题。
    另外,对于上述现有的流量控制???06,在流入流体控制装置中的流体是压力变动周期短的脉动流体的情况下,控制阀308工作以对脉动的流体进行流量控制,但存在发生波动、不能进行流量控制的问题,如果仍然持续的话,还存在可能使驱动器311、控制阀308破损的问题。另外,因为进行流量控制的流量范围并不大,所以存在难以用于在较大流量范围对流量进行控制的用途的问题。
    发明内容
    本发明是鉴于以上那样的现有技术的问题而做出的,其的目的在于,提供一种容易设置、配管以及布线连接在半导体制造装置内等,即便流过脉动的流体也能够不出问题地进行流量控制,能够在较大的流量范围内稳定且高精度地控制流量的流体控制装置。
    如果基于附图对用于解决上述问题的本发明的流体控制装置的结构进行说明,其第一特征在于,具备:通过使流道的开口面积变化来控制流体的压力的流体控制阀4;计测流体的流量、将该流量的计测值变换为电信号并输出的流量计测器3;和控制部6,其基于来自该流量计测器的所述电信号与设定流量的偏差,将用于对所述流体控制阀的开口面积进行控制的指令信号,向所述流体控制阀或者操作该流体控制阀的设备输出。
    另外,其第二特征在于,还具备用于将所述流体的流动开放或截断的开闭阀61。
    另外,其第三特征在于,还具备用于使所述流体的压力变动衰减的压力调整阀83。
    另外,其第四特征在于,所述阀4、61、83以及所述流量计测器3,不使用独立的连接机构而直接连接。所谓独立的连接机构是指另外的管、连接管等。
    另外,其第五特征在于,所述阀4、61、83以及所述流量计测器3,被配设在一个基础部件上。
    另外,其第六特征在于,所述流体控制阀85:将主体、气缸和阀盖固定为一体,所述主体在上部具有阀室和分别与阀室连通的入口流道以及出口流道、在阀室底部中央设有连通有入口流道的开口部,所述气缸在底部中央设有贯通孔,在侧面设有呼吸口,并夹持固定主体和第一隔板,所述阀盖在上部设有工作流体连通口,并夹持固定气缸和第二隔板的边缘部;第一隔板将台肩部、位于台肩部之上并嵌合固定在后述的杆的下部的安装部、位于台肩部之下并固定有后述阀体的接合部、从台肩部向径向方向延伸的薄膜部、与薄膜部连接的厚壁部以及设在厚壁部的边缘部上的密封部形成为一体,在接合部固定有伴随后述杆的上下运动而在阀室的开口部出入的阀体;另一方面,第二隔板具有中央孔,将其周边的厚壁部、从厚壁部向径向方向延伸的薄膜部以及设在薄膜部的边缘部上的密封部形成为一体,通过隔板压件贯通中央孔而夹持固定在位于杆的上部的台肩部上,所述杆在底部固定有第一隔板的安装部;另外,杆,其下方部以游嵌的状态被配置在气缸底部的贯通孔内,而且被以防止了向径向方向移动的状态嵌合在气缸的段差部与杆的台肩部下表面之间的弹簧所支撑。
    另外,本控制阀的基本构成,是在特愿2004-252754中所公开的。
    另外,其第七特征在于,所述流体控制阀5,包括流量限制部,其具备:具有上部阀盖和内包于下部阀盖的马达部的电气式驱动部;具有通过与马达部的轴连接的轴杆而上下运动的阀体的隔板;和具有分别与通过隔板而从电气式驱动部分离的阀室连通的入口流道以及出口流道的主体。
    另外,本控制阀的基本构成,是在特愿2004-252821中所公开的。
    另外,其第八特征在于,所述流体控制阀175,具备:由弹性体构成的管体;具有内部气缸部并在上部接合了气缸盖的气缸主体;可在气缸部内周面上上下运动而且以密封状态滑接而且具有以在密封状态下贯通设置在气缸主体下表面中央的贯通孔的方式从中央垂下而设置的连接部的活塞;固定在活塞的连接部的下端部、被收纳于在气缸主体的底面上与流道轴线方向垂直地设置的长圆状切缝内的夹压件;接合固定在气缸主体的下端面上、在流道轴线上设有收纳管体的第一槽并在第一槽的两端部上比第一槽更深地设有收纳连结体座的第二槽的主体;在一端具有与主体的第二槽嵌合的嵌合部、在另一端内部具有连结体承窝而且具有收纳管体的贯通孔的一对连结体座;和一对空气口,其设在气缸主体周侧面上,分别与由气缸部底面以及内周面与活塞下端面包围而形成的第一空间部和由气缸盖下端面与气缸部内部周面与活塞上表面包围的第二空间部连通。
    另外,本控制阀的基本构成,是在特愿2002-174352中所公开的。
    另外,其第九特征在于,所述流体控制阀185,具备:具有上部阀盖和内包于下部阀盖的马达部的电气式驱动部;通过与马达部的轴连接的轴杆而上下运动的夹压件;由弹性体构成的管体;和接合固定在下部阀盖的下端面上、在流道轴线上收纳管体的槽。
    另外,本控制阀的基本构成,是在特愿2004-252821中所公开的。
    另外,其第十特征在于,所述压力调整阀83,具备:
    主体,具有在下部中央开放至底部地设置的第二空隙、与第二空隙连通的入口流道、在上部上表面开放地设置并具有与第二空隙相比更大的直径的第一空隙、与第一空隙连通的出口流道、和将第一空隙与第二空隙连通并具有与第一空隙相比小的直径的连通孔,并将第二空隙的上表面作为阀座;
    阀盖,在内部具有与设在侧面或上表面的给气孔和排出孔连通的圆筒状的空隙,在下端内周面上设有段差部;
    弹簧座,嵌插于阀盖的段差部并在中央部具有贯通孔;
    活塞,在下端部具有直径比弹簧座的贯通孔小的第一接合部,在上部设有突缘部、可上下运动地嵌插在阀盖的空隙内部;
    弹簧,由活塞的凸缘部下端面和弹簧座的上端面夹持支撑;
    第一阀机构体,具有:边缘部被夹持固定在主体和弹簧座之间、以覆盖主体的第一空隙的形式将形成第一阀室的中央部形成为厚壁的第一隔板;在上表面中央贯通弹簧座的贯通孔而接合固定在活塞的第一接合部上的第二接合部;和在下表面中央贯通主体的连通孔地设置的第三接合部;
    第二阀机构体,具有:位于主体的第二空隙内部并设置得直径比主体的连通孔大的阀体;突出设置在阀体上端面、并与第一阀机构体的第三接合部接合固定的第四接合部;从阀体下端面突出地设置的杆;和从杆下端面向径向方向延伸地设置的第二隔板;
    基础部件,在上部中央具有位于主体的下方并将第二阀机构体的第二隔板的边缘部夹持固定在其与主体之间的突出部,在突出部的上端部设置有切口凹部并设置有与切口凹部连通的呼吸孔;和
    并且构成为,伴随着活塞的上下运动,由第二阀机构体的阀体与主体的阀座所形成的流体控制部的开口面积变化。
    另外,本控制阀的基本构成,是在特愿2004-38571中所公开的。
    另外,其第十一特征在于,所述压力调整阀111,包括:在内部具有第一阀室、设置在第一阀室的上部的段差部以及与第一阀室连通的入口流道的主体;具有第二阀室和与其连通的出口流道并与主体上部接合的盖体;边缘部与第一阀室的上部边缘部接合的第一隔板;边缘部被主体和盖体所夹持的第二隔板;与设在第一以及第二隔板的中央的两环状接合部相接合并在轴方向上移动自如的套筒;和固定在第一阀室的底部并在其与套筒的下端之间形成流体控制部的塞子;另外,具有由主体的段差部的内周面与第一以及第二隔板所包围的气室,第二隔板的受压面积形成得比第一隔板的受压面积大,在主体上设有与所述气室连通的空气供给。
    另外,本控制阀的基本构成,是在特愿2003-29848中所公开的。
    还有,其第十二特征在于,所述流量计测器3,是超声波流量计或者超声波式涡旋流量计。
    在本发明中,流体控制阀4,只要是能够通过使流道的开口面积变化来进行流量控制即可,没有特别限制,但优选具有如图2所示的进行流体的流量控制的本发明的流体控制阀4、如图10所示的进行流体的流量控制的本发明的流体控制阀135、如图12所示的进行流体的流量控制的本发明的流体控制阀175、如图15所示的进行流体的流量控制的本发明的流体控制阀185的构造。这样能够进行稳定的流体控制,能够仅用流体控制阀4、135、175、185进行流道的截断,构造紧凑,能够将流体控制装置1设置得较小,因此优选。
    在本发明中,流量计测器3,只要是将计测的流量变换为电信号并向控制部6输出即可,没有特别限定,但优选为超声波流量计或者超声波式涡旋流量计。特别是在图1、图16所示的超声波流量计的情况下,能够对微小流量高精度地进行流量测定,因此适于用于微小流量的流体控制。另外,在如图18所示的超声波式涡旋流量计的情况下,能够对大流量高精度地进行流量测定,因此适于用于大流量的流体控制。这样一来,根据流体的流量,分别使用超声波流量计和超声波式涡旋流量计,从而能够进行高精度的流体控制。
    另外,本发明也可以如图3所示,在流体控制装置59上设置开闭阀61。通过设置开闭阀61对开闭阀61进行截断,由此能够容易地进行流体控制装置59的维护、修理、部件更换(以下,记为维护等),因此优选。另外,如果流体控制装置59具备开闭阀61,则在截断流道、为了维护等而将流体控制装置59拆卸时,能够将残留在流道内的流体从拆卸部分泄露抑制在最短限度,而且当在流道内发生任何故障时,能够由开闭阀61进行流体的紧急截断,因此优选。
    另外,开闭阀61只要具有开放或截断流体的流动的功能即可,对其构造没有特别限定,可以是手动的,也可以是空气驱动、电驱动、磁驱动等的自动的。在自动的情况下,可以设置控制电路,将流体控制装置59的流体控制阀63、流量计测器62和开闭阀61连接,根据流体控制阀63的状态、流量使开闭阀61驱动,也可以使开闭阀61相对流体控制装置59独立地进行驱动。在与流体控制装置59连接进行驱动的情况下,能够在流体控制装置59内进行综合控制,因此优选。在相对流体控制装置59独立地进行驱动的情况下,在流体控制装置59发生故障时,在通过开闭阀61紧急截断流道的情况下,能够不受流体控制装置59的故障的影响地进行驱动,因此优选。
    另外,开闭阀61的设置位置,为了进行维护等,优选设置在比其他的阀63以及流量计测器62靠上游侧的位置。而且,还可以是将开闭阀61设在比其他的阀63以及流量计测器62靠上游侧和下游侧的两侧。此时,通过关闭两侧的开闭阀61,使流体控制装置59的上游侧和下游侧的流动停止,从而防止流体的逆流等,在进行维护等时可靠地防止流体的泄漏,因此优选。
    本发明,也可以如图5所示,在流体控制装置81上设置压力调整阀83。压力调整阀83只要是将流入的流体的压力调整为一定压力而流出即可,没有特别限定,但优选具有如图6所示那样的本发明的压力调整阀83的结构。其构造紧凑,而且即便流入的流体是压力变动周期较快的脉动流体,也能够利用压力调整阀83将压力稳定为一定压力,能够防止由于脉动的影响从而不能稳定地进行流体控制的情况,因此优选。
    本发明的流体控制装置,优选如图1、图3、图5、图7所示,不使用管、连接管等的独立连接机构而一个以上的阀以及流量计测器直接连接。由于各构成要素不使用管、连接管而直接连接,所以能够使流体控制装置变得紧凑而减少设置场所的空间,能够使设置作业变得容易从而缩短作业时间,能够将流体控制装置内的流道缩短至所需的最短限度,因此能够抑制流体阻力,所以优选。此时,一个以上的阀以及流量计测器的主体,可以是使用同一基础部件的结构,还可以经由用于进行流道的密封以及流道的方向转换的连接部件57、58而将其他的部件直接连接。在这种结构的情况下,特别是流量计测器3的维护变得容易,因此优选。
    本发明的流体控制装置,优选如图8所示,将阀140、141、143以及流量计测器142设置在形成流道的一个基础部件146上。由于被设置在一个基础部件146上,能够使流体控制装置138变得紧凑而减少设置场所的空间,能够使设置作业变得容易而缩短作业时间,能够将流体控制装置138内的流道缩短至所需的最短限度,因此能够抑制流体阻力,而且能够减少部件数量,因此能够容易地进行流体控制装置138的组装,所以优选。
    本发明的流量计测器、流体控制阀、开闭阀、压力调整阀的设置的顺序是什么样的顺序均可,没有特别限定,但优选使压力调整阀位于流体控制阀以及流量计测器的上游侧。因为,在流体有压力脉动的情况下,优选在初始阶段使该脉动衰减。另外,还优选使流体控制阀位于流量计测器的上游侧。因为,能够对最终阶段的正规流量进行计测。
    另外,本发明的流体控制装置,只要是需要将流体的流量在任意的值下控制为一定的用途,可以任意使用,但优选配置在半导体制造装置内。在半导体制造工序的前段工序中,可列举光致抗蚀剂工序、图形曝光工序、蚀刻工序、平坦化工序等,在通过纯水和药液的流量比对以上工序中的清洗水的浓度进行管理时,优选本发明的流体控制装置。
    另外,本发明的流量计测器、流体控制阀、开闭阀、压力调整阀的各部件的材质,只要是树脂制即可,可以是氯化乙烯、聚丙烯(以下记为PP)、聚乙烯等任何一种,特别在流体使用腐蚀性流体的情况下,优选为聚四氟乙烯(以下,记为PTFE)、聚偏二氟乙烯(以下,记为PVDF)、四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂(以下,记为PFA)等含氟树脂,在为含氟树脂制时,能够用于腐蚀性流体,另外即便流过腐蚀性气体也不必担心阀以及流量计测器的腐蚀,因此优选。
    本发明具有以上那样的构造,从而能够得到以下的优异效果。
    (1)通过用流体控制装置进行反馈控制,能够使流体的流量响应性良好地变为设定流量,使其稳定。
    (2)流体控制装置的构成要素没有使用管、连接管等的独立的连接机构而直接连接,因此能够使流体控制装置变得紧凑而减少设置场所的空间,能够使设置作业变得容易从而缩短作业时间,能够将流体控制装置内的流道缩短至所需的最短限度,因此能够抑制流体阻力。
    (3)通过将流体控制装置配设在形成流道的一个基础部件上,能够使流体控制装置变得紧凑而减少设置场所的空间,能够使设置作业变得容易从而缩短作业时间,能够将流体控制装置内的流道缩短至所需的最短限度,因此能够抑制流体阻力,而且能够减少部件数量,所以能够使流体控制装置的组装变得容易。
    (4)通过使用本发明的结构的流体控制阀,能够进行稳定的流体控制,即便流过脉动的流体也能够通过流体控制阀使压力或流量稳定为一定压力,仅用流体控制阀就能够进行流道的截断,结构紧凑,因此能够将流体控制装置设置得较小。
    (5)由于在流体控制装置上设置开闭阀,所以能够通过使开闭阀变为关闭状态而不使流体泄露地容易地进行流体控制装置的维护、修理、部件更换,并且在流道内发生任何故障时,用开闭阀能够进行流体的紧急截断。
    (6)通过在流体控制装置上设置压力调整阀,即便流过脉动的流体也能够通过压力调整阀使该脉动衰减。
    以下,通过说明书附图和本发明的优选实施方式的记载,能够更加充分地理解本发明。
    附图说明
    图1是表示本发明的第一实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图2是图1的流体控制阀的扩大图。
    图3是表示本发明的第二实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图4是图3的开闭阀的扩大图。
    图5是表示本发明的第三实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图6是图5的压力调整阀的扩大图。
    图7是表示本发明的第四实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图8是表示本发明的第五实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图9是表示本发明的第六实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图10是图9的流体控制阀的扩大图。
    图11是表示本发明的第七实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图12是图11的流体控制阀的扩大图。
    图13是图11的压力调整阀的扩大图。
    图14是表示本发明的第八实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图15是图14的流体控制阀的扩大图。
    图16是表示本发明的第九实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图17是表示本发明的第十实施例的流体控制装置的纵剖视图。
    图18是沿图17的A-A线的剖视图。
    图19是表示现有的纯水流量的控制装置的概念构成图。
    图20是表示现有的流体控制??榈牟糠制适油?。
    具体实施方式
    以下,关于本发明的实施方式,参照附图所示的实施例进行说明,但不言而喻的是,本发明并不限定于本实施例。图1是表示本发明的第一实施例的流体控制装置的纵剖视图。图2是图1的流体控制阀的扩大图。图3是表示本发明的第二实施例的流体控制装置的纵剖视图。图4是图3的开闭阀的扩大图。图5是表示本发明的第三实施例的流体控制装置的纵剖视图。图6是图5的压力调整阀的扩大图。图7是表示本发明的第四实施例的流体控制装置的纵剖视图。图8是表示本发明的第五实施例的流体控制装置的纵剖视图。图9是表示本发明的第六实施例的流体控制装置的纵剖视图。图10是图9的流体控制阀的扩大图。图11是表示本发明的第七实施例的流体控制装置的纵剖视图。图12是图11的流体控制阀的扩大图。图13是图11的压力调整阀的扩大图。图14是表示本发明的第八实施例的流体控制装置的纵剖视图。图15是图14的流体控制阀的扩大图。图16是表示本发明的第九实施例的流体控制装置的纵剖视图。图17是表示本发明的第十实施例的流体控制装置的纵剖视图。图18是沿图17的A-A线的剖视图。
    (实施例1)
    以下,基于图1、图2,对本发明的第一实施例即流体控制装置进行说明。
    1是设置在进行半导体制造的蚀刻工序的半导体制造装置内的流体控制装置。流体控制装置1,由流体流入口2、流量计测器3、流体控制阀4、流体流出口5、控制部6形成,其各自的结构如下所述。
    2是PFA制的流体流入口。流体流入口2与后述的流量计测器3的入口流道7连通。
    3是对流体的流量进行计测的流量计测器。流量计测器3,具有:入口流道7、从入口流道7垂直设置的直线流道8和从直线流量8垂直设置并与入口流道在同一方向上平行地设置的出口流道9,在入口、出口流道7、9的侧壁上的与直线流道8的轴线相交的位置上,相互相对地配置有超声波振子10、11。出口流道9与后述流体控制阀4的入口流道24连通。超声波振子10、11被含氟树脂覆盖,从该振子10、11伸出的布线与后述控制部6的运算部54连接。另外,流量计测器3除超声波振子10、11以外都是PFA制。另外,入口流道7与流体流入口2通过连接部件57进行流道的方向转换从而直接连接,出口流道9与后述流体控制阀4的入口流道24通过连接部件58进行流道的方向转换从而直接连接并连通。
    如图2所示,4是通过使流道的开口面积变化而对流体的流量进行控制的流体控制阀(空气式针阀)。流体控制阀4,由下述部件构成:主体14、气缸15、阀盖16、第一隔板17、阀体18、第二隔板19、杆20、隔板压件21、弹簧22。
    14是聚四氟乙烯(以下,记为PTFE)制的主体,在上部设有圆筒状的阀室23,在下部设有与该阀室23连通的入口流道24以及出口流道25。在阀室底部中央设有与出口流道25相连的开口部26,在开口部26的周边部设有与入口流道24相连的开口部27??诓?7的横截面形状为圆形,但是在为了在较大范围内对流量进行控制而将开口部26设得较大的情况下,优选在以设在阀室底部中央的开口部26为中心的周边部将其形成为大致月牙状。在主体14的上表面设有与第一隔板17的密封部嵌合的环状槽43。
    15是聚氯乙烯(以下,记为PVC)制的气缸,在底部中央具有贯通孔28,在底部内表面具有段差部48,在侧面上设有呼吸口29。气缸15,夹持固定主体1和第一隔板17的边缘部,并夹持固定阀盖16和第二隔板19的边缘部。设在气缸15的侧面上的呼吸口29,是为了在流体变为气体透过第一隔板17时将该气体排出而设置的。
    16是PVC制的阀盖,在上部设有导入压缩空气的工作流体连通口30以及排气口31。在本实施例中,工作流体连通口30设在阀盖16的上部,但还可以设在侧面。另外,当在压缩空气的供给中没有必要的情况下,也可以不设置排气口31。另外,在周侧部的下部设有与第二隔板19的密封部40嵌合的环状槽44。以上所说明的主体14、气缸15以及阀盖16,由螺栓、螺母(没有图示)固定为一体。
    17是PTFE制的第一隔板,以台肩部32为中心在台肩部32之上的位置一体地而且突出地设置有与杆20相嵌合固定的安装部33,另外在之下的位置一体地而且突出地设置有固定有阀体18的接合部45,另外在从台肩部32向径向方向延伸的部分上设置有薄膜部34、与薄膜部34连接的厚壁部35,在厚壁部35的边缘部上设有密封部36,它们形成为一体。薄膜部34的膜厚设为厚壁部35的厚度的1/10左右。杆20与安装部33的固定方法不仅限于嵌合,还可以是螺合,也可以是粘结。接合部45与阀体18的固定优选为螺合。位于第一隔板17的外边缘部的密封部36形成为在轴线方向上剖面为L字状,通过O形圈49与主体14的环状槽43嵌合,并被按压并夹持固定于设置在气缸15的底部的环状突部41。
    18是PTFE制的阀体,螺合固定于设在第一隔板19的下部的接合部45。阀体18并不限定于本实施例那样的形状,根据所希望的流量特性,也可以是球状阀体、圆锥形状阀体。而且,为了在极力降低了滑动阻力的状态下进行完全关闭,优选使用具有外周肋的阀体。
    19是乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(以下,记为EPDM)制的第二隔板,具有中央孔37,其周边的厚壁部38、厚壁部上部的环状突部41、从厚壁部38向径向方向延伸的薄膜部39以及设置在薄膜部39的边缘部的密封部40形成为一体,通过隔板压件21贯通中央孔37而夹持固定在位于杆19的上部的台肩部42上,所述杆19在底部固定有第一隔板17的安装部33。在本实施例中,材质使用EPDM制,还可以是含氟的橡胶或者PTFE制。
    20是PVC制的杆,在上部设有扩径的台肩部42。在台肩部42的中央螺合有隔板压件21的接合部47,夹持固定第二隔板19。下方部以游嵌状态配置在气缸15底部的贯通孔28内,在下端部固定有第一隔板17的安装部33。另外,在杆20的台肩部42的下表面与气缸15的段差部20之间嵌合有弹簧22。
    21是PVC制的隔板压件,在下表面中央设有通过螺合与杆20连接的接合部47。另外,在下端面上设有与第二隔板19的环状突部41嵌合的环状槽46。
    22是SUS制的弹簧,以阻止了径向方向的移动的状态嵌合并支撑在杆20的台肩部42的下表面与气缸15的段差部48之间。另外,一直向上方对台肩部42的下表面加载。弹簧22的整个表面被含氟橡胶覆盖。另外,能够根据流体控制阀的口径、使用压力范围改变弹性系数来适当使用弹簧22,还可以使用多根。
    再次回到图1,5是PFA制的流体流出口。6是控制部??刂撇?具有:根据从流量计测器3输出的信号对流量进行运算的运算部54,和进行反馈控制的控制器55。在运算部54中,具备:向发送侧的超声波振子10输出一定频率的超声波振动的发送电路,接收来自接收侧的超声波振子11的超声波振动的接收电路,对各超声波振动的传播时间进行比较的比较电路,和根据从比较电路输出的传播时间差对流量进行运算的运算电路。在控制器55中,具有以变为相对于从运算部54输出的流量设定的流量的方式控制后述的电空变换器56、操作控制用空气的压力的控制电路。另外,在本发明中,为了在其他场所进行集中控制,控制部6为与流体控制装置1分别设置的结构,但也可以与流体控制装置1设置为一体。
    56是对压缩空气的操作压力进行调整的电空变换器。电空变换器56,为了成比例地对操作压力进行调整而由电驱动的电磁阀构成,根据来自所述控制部6的控制信号,对用于控制流体控制阀4的空气的操作压力进行调整。
    接下来,对作为本发明的第一实施例的流体控制装置的动作进行说明。
    流入流体控制装置1的流体流入口2的流体,首先流入流量计测器3,在直线流道8计测流量。相对流体的流动,从位于上游侧的超声波振子10朝向位于下游侧的超声波振子11传播超声波振动。由超声波振子11所接收的超声波振动被转换为电信号,向控制部6的运算部54输出。在超声波振动从上游侧的超声波振子10向下游侧的超声波振子11传播从而被接收时,瞬间在运算部54内切换接收/发送,从位于下游侧的超声波振子11向位于上游侧的超声波振子10传播超声波振动。由超声波振子10所接收的超声波振动,被转换为电信号,向控制部6内的运算部54输出。此时,超声波振动与直线流道8内的流体的流动逆向传播,因此与使超声波振动从上游侧向下游侧传播时相比流体中的超声波振动的传播速度较慢,传播时间变长。所输出的相互的电信号在运算部54内分别计测传播时间,根据传播时间差运算流量。在运算部54运算的流量被转换成电信号,向控制器55输出。
    接着,通过了流量计测器3的流体流入流体控制阀4。在控制器55中,根据实时计测的流量相对任意的设定流量的偏差,向电空转换器56输出使偏差变为零的信号,电空转换器56向流体控制阀4供给具有与其相应的操作压力的控制用空气对其进行驱动。由流体控制阀4进行控制,使得从流体控制阀4流出的流体的流量变成设定流量,也就是说使设定流量与计测流量的偏差收缩为零。
    在此,一边参照图2,对流体控制阀4的针对从电空转换器56供给的操作压力的动作进行说明。
    流体控制阀4,在从设在阀盖16的上部的工作流体连通口30供给的压缩空气为零的状态即打开状态时,流体的流量为最大。此时,在阀体18中,由于嵌合在气缸15的段差部48与杆20的台肩部42的下表面之间的弹簧22的加载力,与杆20的上部接合的隔板压件21的上部静止在与阀盖15的底面接触的位置。
    在该状态下,如果提高从工作流体连通口30供给的压缩空气的压力,则密封部40通过与阀盖16嵌合的第二隔板19的薄膜部39和阀盖16将阀盖16的内部密闭,因此,压缩空气将隔板压件21和第二隔板19向下方按压,通过杆20和第一隔板17将阀体18插入开口部26之间。在此,如果将从工作流体连通口30供给的压缩空气的压力设为一定,则阀体18静止在弹簧22的加载力与第一隔板17的薄膜部34的下表面和阀体18的下表面从流体所受到的压力平衡的位置。因此,开口部26由于插入的阀体18从而开口面积减小,因此流体的流量也减少。
    如果进一步提高从工作流体连通口30供给的压缩空气的压力,则阀体18被进一步向向下按压,最终与开口部26接触,变成完全关闭状态(图2的状态)。
    另外,在将压缩空气排出时,在密封部40的通过与阀盖16嵌合的第二隔板19的薄膜部39和阀盖16密闭的阀盖16的内部,压力降低,弹簧22的加载力一方变大,向上推杆20。由于杆上升,通过第一隔板17固定的阀体18也上升,流体控制阀变成关闭状态。
    通过以上的动作,流入流体控制装置1的流体流入口2的流体以在设定流量下变得一定的方式得到控制,从流体流出口5流出。另外,流体控制阀4通过以上结构能够进行紧凑且稳定的流量调节。
    通过以上的动作,流入流体控制装置1的流体,通过流量计测器3、流体控制阀4、控制部6进行反馈控制,被控制为设定的流量。作为流量计测器3的超声波流量计,因为根据超声波相对于流体的流动方向的传播时间差对流量进行计测,所以即便是微小流量也能够正确地计测流量,另外,由于流体控制阀4通过上述结构能够得到紧凑的稳定的流体压力控制,因此在微小流量的流体控制上发挥优异的效果。
    (实施例2)
    接下来,基于图3、图4对本发明的第二实施例即流体控制装置进行说明。
    如图3所示,流体控制装置59,由流体流入口60、开闭阀61、流量计测器62、流体控制阀63、流体流出口64、控制部65构成,其各自的结构如下所述。
    如图4所示,开闭阀61由主体66、驱动部67、活塞68、隔板压件69、阀体70形成。
    66是PTEF制的主体,在轴线方向上端的中央具有阀室71、与阀室71连通的入口流道72和出口流道73,入口流道72与流体流入口60连通,出口流道73与流量计测器62连通。另外,在主体66的上表面的阀室71的外侧设有环状槽74。
    67是PVDF制的驱动部,在内部设有圆筒状的气缸部75,由螺栓·螺母(没有图示)固定在所述主体66的上部。在驱动部67的侧面上设有分别与气缸部75的上侧以及下侧连通的一对工作流体供给口76、77。
    68是PVDF制的活塞,以密封状态而且在轴线方向上上下运动自如地嵌插在驱动部67的气缸75内,在底面中央垂下设有杆部78。
    69是PVDF制的隔板压件,在中央部具有活塞68的杆部78贯通的贯通孔79,并被夹持在主体66和驱动部67之间。
    70是被收纳在阀室71中的PTFE制的阀体,螺合在贯通隔板压件69的贯通孔79而且从隔板压件69的下表面突出的所述活塞68的杆部78的前端上,与活塞68的上下运动相配合而在轴线方向上上下运动。阀体70在外周具有隔板80,隔板80的外边缘嵌插在主体66的环状槽74内,并被夹持在隔板压件69与主体66之间。第二实施例的其他结构与第一实施例相同,省略说明。
    接着,对本发明的第二实施例即流体控制装置的动作进行说明。
    流入流体控制装置59的流体流入口60的流体,首先流入开闭阀61。在开闭阀61为关闭状态的情况下,流体被开闭阀61截断,流体不能从开闭阀61向下游流动。由此,能够容易地进行流体控制装置59内的流量计测器62、流体控制阀63、控制部65的维护等。另外,当在流道内发生任何故障时,通过将开闭阀61设为关闭状态,能够进行流体的紧急截断,能够防止例如由于腐蚀性流体泄露而导致半导体制造装置内的部件被腐蚀等的二次灾害。另外,在开闭阀61为打开状态的情况下,流体在开闭阀61中通过而流入流量计测器62,并通过流量计测器62、流体控制阀63、控制部65进行反馈控制,被控制为设定流量,然后从流体流出口64流出。
    在此,对开闭阀61的动作进行说明。在通过工作流体供给口77从外部注入压缩空气作为工作流体时,因为由压缩空气的压力将活塞68向上推所以与之接合的杆78也被向上方拉,与杆部78的下端部接合的阀体70也被向上方拉,阀变为打开状态。
    另一方面,在从工作流体供给口76注入压缩空气时,活塞68被向下压,与之相伴,杆部78和与其下端部接合的阀体70也被向下方压,阀变为关闭状态。
    通过以上的动作,流入流体控制装置59的流体流入口60的流体,使开闭阀61处于关闭状态,从而能够容易地进行流体控制装置59的维护等,能够进行流体的紧急截断。第二实施例的其他动作与第一实施例相同,因此省略说明。
    (实施例3)
    接下来,基于图5以及图6对本发明的第三实施例即流体控制装置进行说明。
    如图5所示,流体控制装置81,由流体流入口82、压力调整阀83、流量计测器84、流体控制阀85、流体流出口86、控制部87构成,其各自的结构如下所述。
    如图6所示,83是使流体的压力变动衰减的压力调整阀。
    压力调整阀83,由主体12w、阀盖13w、弹簧座14w、活塞15w、弹簧16w、第一阀机构体17w、第二阀机构体18w和基础部件19w形成。
    12w是PTEF制的主体,具有在下部中央开放至底部地设置的第二空隙20w、和在上部开放至上表面地设置并具有与第二空隙20w相比更大的直径的第一空隙21w,在侧面上设有与第二空隙20w连通的入口流道22w,在与入口流道22w相对的面上设有与第一空隙21w连通的出口流道23w,还设有将第一空隙21w与第二空隙20w相连通并具有与第一空隙21w相比小的直径的连通孔24w。另外,出口流道23w与流量计测器84连通。
    阀盖13w是PVDF制的阀盖,在内部设有圆筒状的空隙26w,在下端内周面上设有比空隙26w直径大的段差部27w,在侧面上设有用于向空隙26w内部供给压缩空气而将空隙26w与外部连通的给气孔28w以及用于将从给气孔28w导入的压缩空气微量排出的微小的排出孔29w。另外,当在压缩空气的供给中没有必要情况下,也可以不设排出孔29w。
    14w是PVDF制的俯视圆形状的弹簧座,在中央部具有贯通孔30w,大致上半部分嵌插在阀盖13w的段差部27w上。在弹簧座14w的侧面部上设有环状槽31w,通过安装O形圈32w来防止压缩空气从阀盖13w向外部流出。
    15w是PVDF制的活塞,具有:在上部的圆盘状的凸缘部33w,从凸缘部33w的中央下部圆柱状地突出而设置的活塞轴34w,和由设在活塞轴34w的下端的阴螺纹部构成的第一接合部35w?;钊?4w形成得直径比弹簧座14w的贯通孔30w小,第一接合部35w通过螺合而与后述第一阀机构体17w的第二接合部40w接合。
    16w是SUS制的弹簧,被活塞15的凸缘部33w的下端面与弹簧座14w的上端面夹持。与活塞15的上下运动相伴,弹簧16也伸缩,为了使此时的载荷变化减小,适合使用自由长度较长的弹簧。
    17w是PTFE制的第一阀机构体,具有:第一隔板38w,其在中央部具有膜部37w和厚壁部,所述膜部具有从外周边缘部向上方突出地设置的筒状部36w;第二接合部40w,其设在从第一隔板38w的中央上表面突出地设置的轴部39w的上端部,由小径的阳螺纹构成;以及第三接合部41w,其从该中央下面突出地设置,由形成在下端部上的阴螺纹部构成,与后述的第二阀机构体18w的第四接合部45w螺合。第一隔板38w的筒状部36w,被夹持固定在主体12w和弹簧座14w之间,从而密封形成由第一隔板38w的下表面形成的第一阀室42w。另外,第一隔板38w的上表面、阀盖13w的空隙26w通过O形圈32w被密封,形成充满了从阀盖13w的给气孔28w供给的压缩空气的气室。
    18w是PTFE制的第二阀机构体,由下述部件构成:配设在主体12w的第二空隙20w内部并设得比连通孔24w直径大的阀体43w;从阀体43w上端面突出地设置的轴部44w;通过螺合而与设在其上端的第三接合部41w接合固定的由阳螺纹部构成的第四接合部45w;从阀体43下端面突出地设置的杆46w;和从杆46w下端面向径向方向延伸地设置并具有从周边部向下方突出地设置的筒状突部47w的第二隔板48w。第二隔板48w的筒状突部47w被夹持在后述的基础部件19w的突出部50w和主体12w之间,由此将由主体12w的第二间隙20w和第二隔板48w形成的第二阀室49w密封。
    19w是PVDF制的基础部件,在上部中央具有将第二阀机构体18w的第二隔板48w的筒状突部47w夹持固定在其与主体12w之间的突出部50w,在突出部50w的上端部设有切口凹部51w,并且在侧面上设有与切口凹部51w连通的呼吸孔52w,在其与阀盖13w之间利用通过主体12w的螺栓、螺母(没有图示)夹持固定。另外,在本实施例中,弹簧16w的结构为:设在阀盖13w的空隙26w内,对活塞15w、第一阀机构体17w、第二阀机构体18w向上方加载;但也可以构成为:将弹簧16w设在基础部件19w的切口凹部51中,对活塞15w、第一阀机构体17w、第二阀机构体18w向上方加载。第三实施例的其他结构与第一实施例相同,因此省略说明。
    这里,对压力调整阀83的与从电空转换器(没有图示)所供给的操作压相对的动作进行说明(参照图6)。
    第二阀机构体18w的阀体43w,由于被活塞15w的凸缘部33w与弹簧座14w夹持的弹簧16w的反作用力和第一阀机构体17w的第一隔板38w下表面的流体压力,作用有向上方加载的力,由于第一隔板38w上表面的操作压力的压力,作用有向下方加载的力。更严密地说,虽然阀体43的下表面和第二阀机构体18w的第二隔板48w的上表面受到流体压力,但它们的受压面积设为大致相等,因此力被大致抵消。因此,第二阀机构体18w的阀体43w,静止在上述3个力平衡的位置。
    如果使从电空转换机供给的操作压力增加,则将第一隔板38w向下压的力增大,从而在第二阀机构体18w的阀体43w与阀座25w之间所形成的流体控制部53w的开口面积增加,因此能够使第一阀室42w的压力增加。相反,如果使操作压力减小,则流体控制部53w的开口面积减小,压力也降低。因此,通过对操作压力进行调整,能够设定为任意的压力。
    在这种状态下,在上游侧的流体压力增加时,瞬间第一阀室42w内的压力也增加。于是,相比第一隔板38w的上表面从提供操作压力的压缩空气所受到的力,第一隔板38w的下表面从流体所受到的力较大,第一隔板38w向上方移动。与此相伴,阀室43w的位置也向上方移动,因此在其与阀座25w之间所形成的流体控制部53w的开口面积减小,从而使得第一阀室42w内的压力减小。最终,阀体43w的位置移动至上述3个力平衡的位置静止。此时,如果弹簧16w的载荷没有变大,那么空隙26w内部的压力即第一隔板38w的上表面所受的力一定,因此,第一隔板38w的下表面所受的压力大致一定。因此,第一隔板38w的下表面的流体压力即第一阀室42w内的压力,在上游侧的压力增加之前,就变得与原来的压力大致相等。
    在上游侧的流体压力减少时,瞬间第一阀室42w内的压力也减少。于是,相比第一隔板38w的上表面从提供操作压力的压缩空气所受到的力,第一隔板38w的下表面从流体所受到的力较小,第一隔板38w向下方移动。与此相伴,阀室43w的位置也向下方移动,因此在其与阀座25w之间所形成的流体控制部53w的开口面积增加,从而使得第一阀室42w的流体压力增加。最终,阀体43w的位置移动至上述3个力平衡的位置静止。此时,与上游侧压力增加的情况相同,第一阀室42w内的流体压力变得与原来的压力大致相等。
    接着,对本发明的第三实施例即流体控制装置81的动作进行说明。
    流入流体控制装置81的流体,利用流量计测器84、流体控制阀85、控制部87进行反馈控制,控制为设定流量。流量计测器84即超声波流量计,根据超声波相对流体的流动方向的传播时间差对流量进行计测因此即便是微小流量也能够正确地计测流量,另外,流体控制阀85是上述结构,因此能够得到紧凑且稳定的流量控制,因此在微小流量的流体控制上发挥优异的效果。另外,即便流入流体控制装置81的流体的上游侧压力产生脉动也通过压力调整阀83的作用使该脉动衰减,因此,即便发生泵的脉动等瞬间的压力变动,也能够稳定并高精度地计测而且控制流量。
    通过以上的动作,流入流体控制装置81的流体流入口82的流体,利用压力调整阀83、流量计测器84、流体控制阀85进行反馈控制,从而稳定且高精度地控制为设定流量。
    (实施例4)
    接下来,基于图7对本发明的第四实施例即流体控制装置进行说明。
    90是流体控制装置。流体控制装置90,由流体流入口91、开闭阀92、压力调整阀93、流量计测器94、流体控制阀95、流体流出口96、控制部97构成。第四实施例的各自的结构以及动作与实施例1至实施例3相同,因此省略说明。在第四实施例中,进行反馈控制,并且通过压力调整阀93、即便流过脉动的流体也能没有问题地进行流量控制,通过开闭阀92、能够容易地进行流体控制装置90的维护等,也能够进行流体的紧急截断。
    这里,在实施例1至实施例4中,阀以及流量计测器没有使用管、连接管而直接连接,因此能够使流体控制装置变得紧凑从而减少设置场所的空间。另外,设置作业变得容易,能够缩短作业时间,能够将流体控制装置内的流道缩短至所需的最短限度,因此能够抑制流体阻力。
    (实施例5)
    接下来,基于图8对本发明的第五实施例的流体控制装置进行说明。
    138是流体控制装置。流体控制装置138,由流体流入口139、开闭阀140、压力调整阀141、流量计测器142、流体控制阀143、流体流出口144、控制部145、基础部件146形成,其各自的结构如下所述。
    146是流体控制装置138的基础部件。在基础部件146上,单一地形成有开闭阀140、压力调整阀141、流量计测器142、流体控制阀143的各自的主体。作为开闭阀140的主体,在基础部件146的上部形成有阀室147、与阀室147连通的入口流道148和出口流道149,入口流道148与流体流入口139连通。
    而且,与开闭阀140相邻配设有压力调整阀141??辗?40的出口流道149与压力调整阀141的入口流道152连通。
    作为压力调整阀141的主体,在基础部件146的下部具有开放至底部地设置的第二空隙150,在上部具有上表面开放地设置的具有比第二空隙150的直径更大的直径的第一空隙151,并设有:与第二空隙150连通的入口流道152,在与入口流道152相对的方向上设有与第一空隙151连通的出口流道153,还设有将第一空隙151与第二空隙150连通并具有比第一空隙151的直径小的直径的连通孔154,出口流道153与流量计测器142的入口流道155连通。
    作为流量计测器142,具有:入口流道155,从入口流道155垂直设置的直线流道156,和从直线流量156垂直设置、与入口流道155在同一方向上平行地设置的出口流道157;在入口、出口流道155、157的侧壁上的与直线流道156的轴线相交的位置上,相互相对地配置有超声波振子158、159,入口流道155与压力调整阀141的出口流道153连通。
    作为流体控制阀143的主体,在基础部件146的上部具有大致研钵形状的阀室160,在阀室160的底部中央形成有与入口流道163连通的开口部162,在阀室160上形成有与出口流道164连通的开口部161。另外,入口流道163与流量计测器142的出口流道157连通,出口流道164与流体流出口144连通。第五实施例的其他结构,除了主体是单一形成的之外与第四实施例相同,因此省略说明。
    本发明的第五实施例即流体控制装置的动作,与第四实施例相同,因此省略说明。在第五实施例中,进行反馈控制,并且通过压力调整阀141、即便流过脉动的流体也能没有问题地进行流量控制,通过开闭阀140、能够容易地进行流体控制装置138的维护等,能够进行流体的紧急截断。
    这里,第五实施例是将第四实施例的流体控制装置的阀以及流量计测器设在形成有流道的一个基础部件上的结构,但也可以是将第一实施例至第三实施例的流体控制装置的阀以及流量计测器设在形成流道的一个基础部件上的结构,进行与各实施例相同的动作。此时,流体控制装置配设在形成流道的一个基础部件上,因此使得流体控制装置变得紧凑,能够减小设置场所的空间。另外,能够使设置作业变得容易以缩短作业时间,能够将流体控制装置内的流道缩短至所需的最短限度,因此能够抑制流体阻力,而且能够减少部件数量,因此能够使流体控制装置的组装容易。
    (实施例6)
    接着,基于图9以及图10,对使用本发明的第六实施例即其他的流体控制阀的流体控制装置130进行说明。
    135是由后述电气式驱动部22x控制阀开口面积的流体控制阀。流体控制阀135,由:主体19x、隔板20x、阀体21x和电气式驱动部22x。
    19x是PTFE制的主体,在上部设有大致研钵形状的阀室23x,以分别与阀室23x连通的方式设有入口流道24x以及出口流道25x,在阀室23x的底部形成有通过后述的阀体21x的压力接触而将流道截断的阀座26x,在底部中央形成有通过后述阀体21x上下运动从而对流量进行控制的开口部27x。入口流道24x与所述流量计测器134的出口流道157w连通,出口流道25x与流体流出口136连通。另外,在主体19x的上表面设有与后述隔板20x的环状密封部31x嵌合的环状凹部28x。
    20x是PTFE制的隔板,在中央设有设为突缘状的厚壁部29x和从厚壁部29x的外周面向径向方向延伸而设置的圆形状的薄膜部30x,在薄膜部30x的外周边缘部设有在轴线方向上剖面为L字状的环状密封部31x,环状密封部31x与所述主体19x的环状凹部28x嵌合。在厚壁部29x的下方设有与后述阀体21x螺合的接合部32x,在厚壁部29x上方设有与连接于后述马达部37x的轴的轴杆43x螺合的安装部33x。
    21x是PTFE制的阀体,与所述隔板20x的接合部32x螺合。另外,在阀体21x上设有向下方缩径的圆锥部34x。
    22x是使阀体21x上下运动的电气式驱动部。电气式驱动部22x由下部阀盖35x、上部阀盖36x形成,设有马达部37x以及齿轮等。
    35x是PVDF制的下部阀盖,设有向上方开口的凹部38x,在凹部38x底部中央设有贯通孔39x。在下部阀盖35x的下表面上设有与隔板20x的环状密封部31x嵌合的嵌合部40x,通过所述主体19x和下部阀盖35x将所述隔板20x夹持固定。
    36x是PVDF制的上部阀盖,设有向下方开口的凹部41x,将下部阀盖35x与上部阀盖36x接合,通过两凹部38x、41x形成收纳部42,并设置有后述马达部37x。
    37x是设置在收纳部42x中的马达部。马达部37x具有步进马达,在马达部37x的下部设有与马达的轴连接的轴杆43x。轴杆43x位于所述下部阀盖35x的贯通孔39x,在轴杆43x的下部设有与所述隔板20x的安装部33x螺合的连接部44x。
    流体控制阀135的主体19x与电气式驱动部22x的下部阀盖35x、上部阀盖36x,通过螺栓·螺母(没有图示)接合。
    接着,对本控制装置的作用进行说明。通过流量计测器134的流体流入流体控制阀135。在控制部137,根据实时计测的流量相对于任意的设定流量的偏差,向电气式驱动部22x输出使偏差变为零的信号,电气式驱动部22x根据该信号,驱动流体控制阀135的阀体21x。通过流体控制阀135进行控制,使得从流体控制阀135流出的流体的流量变为设定流量,即使设定流量与计测流量的偏差收缩为零。
    在此,对由来自电气式驱动部22x的动力传递进行的流体控制阀135的动作进行说明。流体控制阀135中,在电气式驱动部22x的马达部37x使轴杆43x上下运动时,阀体21x通过轴杆43x和隔板20x而上下运动,由开口部27x和插入开口部27x内的阀体21x的圆锥部34x使开口面积变化,从而能够对流过流体控制阀135的流体的流量进行调整。另外,操作电气式驱动部22x使阀体21x向下方驱动,使阀体21x落在阀座26x上,从而阀体21x将开口部27x关闭,能够将流体截断。
    通过以上的动作,流入流体控制装置130的流体流入口131的流体,被控制为在设定流量下保持一定,从流体流出口136流出。另外,流体控制阀135通过上述结构变得紧凑并能够得到稳定的流量控制,因此在微小流量的流体控制上发挥优异的效果。电气式驱动部22x,具有电气性地驱动的马达部37x,马达部37x能够容易地进行细微的驱动控制,因此能够根据来自控制部137的信号进行响应性良好的稳定的流量控制。第六实施例的其他结构与第二实施例相同,因此省略说明。
    (实施例7)
    接着,参照图11至图13,对本发明的第七实施例即流体控制装置的动作,进行说明。
    如图12所示,175是根据操作压力对流量进行控制的空气式套筒节流阀即流体控制阀。流体控制阀175,由管体14y、气缸15y、活塞16y、夹压件17y、主体18y、连结体座19y和连结体20y形成。
    14y是内部流过流体的由含氟橡胶和硅酮橡胶的复合体制成的管体。管体14y通过层叠多层例如含浸有硅酮橡胶的PTFE片从而形成为目标厚度。另外,在本实施方式中,管体14y的材质是含氟橡胶和硅酮橡胶的复合体,但也可以是EPDM、硅酮橡胶、含氟橡胶以及它们的复合体等的弹性体,没有特别限定。
    15y是PVDF制的气缸主体。气缸主体15y,具有带有圆筒状空间的气缸21y,在上端部通过O形圈螺合有圆盘状的气缸盖22y。在气缸主体15y的下表面中央部,连续设有后述活塞16y的连结部29y贯通的贯通孔23y,和收纳后述的夹压件17y的长圆状切缝24y。另外,在气缸主体15y的周侧面上,在将由气缸部21y的内周面以及底面与后述活塞16y的下端面所形成的第一空间25y,和由气缸部21y的内周面、气缸盖22y的下端面与后述活塞16y的上端面所形成的第二空间部26y,分别设有与后述电空转换器62y连通的空气口27y、28y。
    16y是PVDF制的活塞。在活塞16y上以圆盘状在周侧面上安装有O形圈,可上下运动而且以密封状态嵌合在气缸部21y的内周面上。另外,从活塞16y的中央下垂设有连接部29y,其以密封状态贯通设在所述气缸主体15y的下表面中央部的贯通孔23y,在其前端部上固定有后述夹压件17y。另外,在本实施方式中,通过拧紧在贯通连接部29y而设置的固定螺栓30y的前端部上而将后述夹压件17y固定。另外,夹压件17y的固定方法,也可以是将连接部29形成为棒状而拧紧、粘结或焊接在其前端部等,没有特别限定。
    17y是PVDF制的夹压件,将对管体14y进行按压的部分的剖面形成为鱼糕(かまぼこ)状。另外,夹压件17y,以与流道轴线垂直的方式被固定在活塞16y的连接部29y上,在阀打开时,被收纳在气缸主体15y的长圆状切缝24y内。
    18y是通过螺栓·螺母等(没有图示)接合固定在气缸主体15y的下端面上的PVDF制的主体。在主体18y的流道轴线上设有收纳管体14y的剖面为矩形的槽31y。另外,在槽31y的两端部,比槽31y更深地设有收纳后述连结体座19y的嵌合部34y的槽32y,还在槽32y内部设有对设置于后述连结体座19y的嵌合部34y前端的防脱用凸部35y进行收纳的凹槽33y。
    19y是设置在主体18y的两端的PVDF制的连结体座。在连结体座19y的一端部形成有与设在主体18y的两端的槽32y嵌合的剖面为矩形的嵌合部34y,还在嵌合部34y的前端底部设有与设在主体18y的槽32y上的凹槽33y嵌合的防脱用凸部35y。另一方面,在另一端部上设有收纳后述连结体20y的六角形的凸缘部43y的剖面形状相同的承窝36y,在其外周面上设有阳螺纹部37y。在位于阳螺纹部37y和嵌合部34y之间的外周面上设有具有与嵌合部34y的对角线长度大致相同的直径的环状的凸缘部38y。凸缘部38y与气缸主体15y以及主体18y接触,防止连结体座19y向两主体的内部移动。在连结体座19y的内部,在嵌合部34y上设有具有与管体14y的外径大致相同直径的贯通孔39y,另外与其相连,设有与通过承窝36y的后述连结体20y的插入部42y嵌合并被扩径的直径与管体14y的外径大体相同的贯通孔40y。因此,在连结体座19y的内周面上形成有段差部41y。通过该段差部41y将管体14y夹持固定在连结体座19y内。
    20y是PTFE制的连结体。在连结体20y的一端部设有外径形成得比管体14y的内径大、管体14y扩径插入的插入部42y。在连结体20y的外周中央部设有相比两端部扩径、剖面为六边形的凸缘部43y。连结体20y使凸缘部43y与连结体座19y的承窝36y嵌合,通过将与凸缘部43y卡合的盖螺母44螺合在设在连结体座19y的外周的阳螺纹部37y上,从而以不会转动的方式固定嵌合在连结体座19y上。这里,设置在主体18y的两端部的一方的连结体20y的内部形成入口流道45y,与所述流量计测器174的出口流道179连通。另外,另一方的连结体20y的内部形成出口流道46y,成为后述流体流出口176。
    接着,通过流量计测器174的流体流入流体控制阀175。在控制器177中,根据实时计测的流量相对任意的设定流量的偏差,向电空转换器178输出使偏差变为零的信号,电空转换器178向流体控制阀175供给具有与其相应的操作压力的控制用空气,对其驱动。由流体控制阀175进行控制,使得从流体控制阀175流出的流体的流量变为设定流量,也就是说使设定流量与计测流量的偏差收缩为零。
    这里,对流体控制阀175的针对从电空转换器178所供给的操作压力的动作进行说明。
    在从空气口28y向第二空间部26y供给压缩的空气的情况下,第一空间部25y内的压缩空气被从空气口27y排出,由于该空气压力,活塞16y开始下降,与之相伴,通过从活塞16y下垂设置的连接部29y,夹压件17y也下降。在从空气口27y向第一空间部25y供给压缩的空气的情况下,第二空间部26y内的压缩空气被从空气口28y排出,由于该空气压力,活塞16y开始上升,与之相伴,通过从活塞16y下垂设置的连接部29y,夹压件17y也上升。与活塞16y的上下运动相伴,夹压件17y也会上下运动,因此夹压件17y使管体14y的开口面积变化,能够调整流过流体控制阀175的流体的流量。另外,当从空气口28y向第二空间部26y供给压缩空气时,活塞16y的下端面到达气缸部21y的底面,活塞16y以及夹压件17y的下降停止,从而能够关闭管体14y,截断流体。
    通过以上的动作,流入流体控制装置179的流体流入口171的流体,被控制为在设定流量下保持一定,从流体流出口176流出。另外,流体控制阀175,通过上述结构能够进行紧凑且稳定的流量控制,因为阀的滑动部分与流道分开构成,所以能够防止在流道内发生污垢、粒子,因为流道为直线性,没有滞留部分,所以即便用于输送泥浆的管路中,因为泥浆难以固着在对流量进行控制的位置,所以能够维持稳定的流体控制。
    另一方面,如图13所示,111是将流入的流体压力调整为一定压力使其流出的压力调整阀。压力调整阀111,由主体114、盖体115、第一隔板116、第二隔板117和塞子118形成。
    114是PVDF制的主体,具有大致圆筒状,在其侧面上设有与设在主体114的内部的第一阀室120连通的入口流道113和与后述气室119连通的空气供给口121,在第一阀室120的上部边缘具有与后述第一隔板116的环状突部127接合的接合部122。另外,入口流道113与开闭阀172连通。进而,在第一阀室120的上部设有与后述第一以及第二隔板116、117一起形成后述气室119的段差部123。
    115是PVDF制的盖体,在内部具有第二阀室124,在外周侧面具有与第二阀室124连通的出口流道112,与主体114的上端部接合。另外,出口流道112与流量计测器174连通。在下端部的第二阀室124的边缘部设有与后述第二隔板117的环状突部130w嵌合的环状槽部125。
    116是PTFE制的第一隔板,形成为环状,在中央部设有向后述第二隔板117侧突出而形成的环状接合部126,在环状接合部126的内周面螺合有套筒128。另外,在外周边缘部设有环状突部127,环状突部127与设在主体114的内部的接合部122接合。
    117是PTFE制的第二隔板,在中央部设有环状接合部129,在外周边缘部设有环状突部130w?;纷赐徊?30w与盖体115的环状槽部125嵌合,而且由主体114和盖体115夹持。另外,第二隔板117的受压面积形成得相比所述第一隔板116要大很多。第一以及第二隔板116、117,通过与套筒128螺合而一体化。
    塞子118,通过螺合等固定在主体114的第一阀室120的底部。塞子118的前端设置成:在其与套筒128的下端面之间形成有流体控制部131w,与套筒128的上下运动相伴,流体控制部131w的开口面积变化,将第二阀室124内部的压力即二次侧的流体压力保持一定。
    119是由主体114的段差部123以及第一、第二隔板116、117三者包围而形成的气室。从空气供给口1221向气室119的内部注入压缩空气,被一直保持为一定的压力。
    接着,对压力调整阀111的作用进行说明。
    流体首先流入压力调整阀111的入口流道113。压力调整阀111,向气室119供给压缩空气从而赋予一定的内部压力,第一隔板116受到由第一阀室120的内部的压力即一次侧的流体压力所产生的向上的力和由气室119内部的压力所产生的向下的力。另一方面,第二隔板117受到由第二阀室124内部的压力即二次侧的流体压力所产生的向下的力和由气室119内部的压力所产生的向上的力,由这四个力的平衡来决定与第一以及第二隔板116、117接合的套筒128的位置。在套筒128和塞子118之间形成有流体控制部131w,通过其面积对二次侧的流体压力进行控制。
    在该状态下,在一次侧的流体压力上升时,二次侧的流体压力以及流量也暂时地增大。此时,由于流体压力,在第一隔板116上作用有向上的力,在第二隔板117上作用有向下的力,但由于将第二隔板117的受压面积设计得相比第一隔板116大很多,因此向下的力变得较大,结果是,将套筒128向下方按压。由此,流体控制部131w的开口面积减小,二次侧的流体压力瞬时降低到原来的压力,再次保持气室119的内部压力与流体压力所产生的力的平衡。
    另一方面,在一次侧的流体压力降低时,二次侧的流体压力以及流量也暂时地降低。此时,在第一以及第二隔板116、117上,由于气室119的内部压力而分别作用有向下以及向上的力,即便在这种情况下,也是第二隔板117的受压面积大,因此向上的力一方处于优势,因而将套筒128的位置向上方推压。由此,流体控制部131w的开口面积增大,二次侧的流体压力也瞬时上升到原来的压力,再次保持气室119的内部压力与流体压力所产生的力的平衡,也保持原来的流量。
    通过以上的动作,即便压力调整阀111的一次侧的流体压力增减,套筒128的位置也瞬时变化,一直将二次侧的压力保持一定。因此,即便流入的流体产生脉动,从出口流道112流入流量计测器174的也是该脉动被衰减的流体。因此,流量控制阀175,即便在流入的流体是压力变动周期较短的脉动的流体的情况下,也能够不发生波动地进行稳定的流体控制。另外,压力调整阀111部件数量少拆卸组装容易。
    本实施例的压力调整阀111,流道构造简单,是流体难以滞留的构造,因此即便流体中流过泥浆,泥浆也不易固着,能够稳定地将流入的流体的压力保持为一定。另外,在流体是泥浆的情况下,要定期地流过纯水进行清洗流道内的作业,通过在压力调整阀11中流过纯水,将少量附着在管路的内壁上的泥浆完全清洗。因此,即便流体是泥浆也可长期使用。第七实施例的其他结构与第四实施例相同,因此省略说明。
    (实施例8)
    接着,参照图14以及图15,对本发明的第八实施例即流体控制装置的动作进行说明。
    185是通过后述电气式驱动部86w可变化阀开度的流体控制阀。流体控制阀185,由电气式驱动部86w、主体87w、管体88w和接续部89w形成。
    87w是PTFE制的主体,在主体87w的流道轴线方向上设有收纳后述管体88w的剖面矩形的槽90w。
    88w是由PTFE片和硅酮橡胶的复合体制成的管体,在主体87w内形成有流道。
    89w是PTFE制的接续部,包括:与主体87w的槽90和后述电气式驱动部86w下部阀盖95w的底部卡合并固定在下部阀盖95w与主体87w的各自两侧侧面上的连结体座91w;与连结体座91w卡合并与管体88w接续的连结体92w;和通过将连结体92w螺合在连结体座91w的外周面上而固定在连结体座91w上的盖螺母93w。这里,设置在主体87w的两端部上的一方的连结体92w的内部形成为入口流道101,与所述流量计测器184的出口流道188连通。另外,另一方的连结体92w的内部形成为出口流道102,成为流体流出口186。
    86w是使夹压件94w上下运动的电气式驱动部。电气式驱动部86w下部阀盖95w和上部阀盖96w形成,设有马达部97w以及齿轮等。
    95w是PVDF制的下部阀盖,设有向上表面开口的凹部98,在凹部98的底部中央设有贯通孔99。另外,在下部阀盖95w的下端面中央以贯通孔99为中心设有长圆状的切缝100。
    96w是PVDF制的上部阀盖,设有向下面开口的凹部103,将下部阀盖95w与上部阀盖96w接合,由两凹部98、103形成收纳部104,并设置有后述的马达部97w。
    97w是设置在收纳部104的马达部。马达部97w具有步进马达,在马达部97w的下部设有与马达的轴连接的轴杆105。轴杆105位于所述下部阀盖95w的贯通孔99,在轴杆105的下部连接有夹压件94w,通过马达部97w的驱动使轴杆105上下运动,夹压件94w与管体88w压力接触或从管体88w分离。
    94w是将按压管体88w的部分形成为剖面为鱼糕状的夹压件,以与管体88w垂直的方式固定在轴杆105上,在阀完全打开时,被收纳在设在下部阀盖95w的下端面上的长圆状的切缝100内。
    流体控制阀185的主体87w、电气式驱动部86w的下部阀盖95w和上部阀盖96w,通过螺栓·螺母(没有图示)而接合。
    接着,通过流量计测器184的流体流入流体控制阀185。在控制器187中,根据实时计测的流量相对任意的设定流量的偏差,向电气式驱动部86w输出使偏差变为零的信号,电气式驱动部86w根据该信号,驱动流体控制阀185的夹压件94w。由流体控制阀185进行控制,使得从流体控制阀185流出的流体的流量变为设定流量,也就是说使设定流量与计测流量的偏差收缩为零。
    在此,对由来自电气式驱动部86w的动力传递进行的流体控制阀185的动作进行说明。流体控制阀185中,在电气式驱动部86w的马达部97w使轴杆105上下运动时,设在轴杆105下部的夹压件94w上下运动,夹压件94w使管体88w变形,使管体88w的流道的开口面积变化,从而能够对流过流体控制阀185的流体的流量进行调整。另外,当向上方驱动轴杆105时,设在轴杆105下部的夹压件94w上升,夹压件94w的上端部到达设在下部阀盖95w的下端部的长圆状的切缝的上端面,轴杆105以及夹压件94w的上升停止,变为完全打开状态。进而,当向下方驱动轴杆105时,夹压件94w下降,按压管体88w,关闭流道,从而变为完全关闭状态。
    通过以上的动作,流入流体控制装置180的流体流入口181的流体,由流体控制阀控制,从流体流出口186流出设定流量。本实施例的流体控制阀是套筒节流阀的构造,因此即便用在输送泥浆的管路中,也不会妨碍流体控制装置180的动作,泥浆也不会在各配管内杜塞,因此能够长时间使用泥浆。第八实施例的其他结构与第二实施例相同,因此省略说明。
    (实施例9)
    接着,基于图16,对本发明的第九实施例即流量计测器是其他的超声波流量计的情况下的流体控制装置190进行说明。
    234是对流体的流量进行计测的流量计测器。流量计测器234,具有:入口流道235、从入口流道235垂直设置的第一立起流道236、与第一立起流道236连通并与入口流道235轴线大致平行地设置的直线流道237、从直线流道237垂直设置的第二立起流道238和与第二立起流道238连通并与入口流道235轴线大致平行地设置的出口流道239,在第一、第二立起流道236、238的侧壁的与直线流道237的轴线相交的位置上,相互相对地配置有超声波振子240、241。超声波振子240、241被含氟树脂覆盖,从该振子240、241伸出的布线与后述控制部244的运算部245连接。另外,流量计测器234除超声波振子240、241以外都是PFA制。入口流道235与压力调整阀242连通,出口流道239与后述流体控制阀243连通。第九实施例的其他结构与第四实施例相同,因此省略说明。
    接着,对本发明的第九实施例即流体控制装置190的动作进行说明。
    流入流体控制装置的流体通过压力调整阀242流入流量计测器234。流入流量计测器234的流体在直线流道237计测流量。相对流体的流动,从位于上游侧的超声波振子240朝向位于下游侧的超声波振子241传播超声波振动。由超声波振子241所接收的超声波振动被转换为电信号,向控制部244的运算部245输出。在超声波振动从上游侧的超声波振子240向下游侧的超声波振子241传播从而被接收时,瞬间在运算部245内切换接收发送,从位于下游侧的超声波振子241向位于上游侧的超声波振子240传播超声波振动。由超声波振子240所接收的超声波振动,被转换为电信号,向控制部244内的运算部245输出。此时,超声波振动与直线流道237内的流体的流动逆向传播,因此与使超声波振动从上游侧向下游侧传播时相比流体中的超声波振动的传播速度较慢,传播时间变长。所输出的相互的电信号在运算部245内分别计测传播时间,根据传播时间差运算流量。在运算部245所运算的流量被转换成电信号,向控制器246输出。第九实施例的其他动作与第四实施例相同,因此省略说明。
    (实施例10)
    接着,基于图17以及图18,对本发明的第十实施例即流量计测器是超声波式涡旋流量计的情况下的流体控制装置200进行说明。
    247是流量计测器。流量计测器247,具有包括入口流道248、在入口流道248内垂直设置的产生卡门涡旋的涡旋产生体249和出口流道250的直线流道251,在直线流道251的涡旋产生体249的下游侧的侧壁上,在与流道轴线方向垂直的位置上相互相对地配置有超声波振子252、253。超声波振子252、253被含氟树脂覆盖,从该振子252、253伸出的布线与控制部256的运算部连接。流量计测器247除超声波振子252、253以外都是PTFE制。入口流道248与开闭阀254连通,出口流道250与流体控制阀255连通。第十实施例的其他结构与第四实施例相同,因此省略说明。
    接着,对本发明的第十实施例即流体控制装置的动作进行说明。
    流入流体控制装置的流体通过压力调整阀254流入流量计测器247。流入流量计测器247的流体在直线流道251中计测流量。相对流过直线流道251内的流体,使超声波振动从超声波振子252向超声波振子253传播。在涡旋产生体249的下游所产生的卡门涡旋,以与流体的流速成比例的周期而产生,交替产生涡旋方向不同的卡门涡旋,因此超声波振动根据卡门涡旋的涡旋方向,在通过涡旋时在行进方向上被加速、或者减速。因此,由超声波振子253所接收的超声波振动,根据卡门涡旋而改变频率(周期)。由超声波振子252、253所发送接收的超声波振动被转换为电信号,向控制部256的运算部257输出。在运算部257中,基于根据从发送侧的超声波振子252输出的超声波振动与从接收侧的超声波振子253输出的超声波振动的相位差而得的卡门涡旋的频率,运算流过直线流道251的流体的流量。由运算部257所运算的流量被转换为电信号,向控制器258输出。第十实施例的其他动作与第四实施例相同,因此省略说明。
    根据以上的动作,超声波式涡旋流量计,流量越大越会多发卡门涡旋,因此即便是大流量也能够正确地计测流量,在大流量的流体控制上发挥优异的效果。
    另外,基于特定的实施方式对本发明进行了详细描述,但作为本领域技术人员,可以在不脱离本发明的权利要求的范围以及思想的情况下进行各种变更、修正等。

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