專利名稱：流體控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在需要進(jìn)行流體控制的流體輸送配管中所使用的流體控制 裝置。更加詳細(xì)而言，涉及主要在半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)的設(shè)置、配管以及配 線連接容易，即便流過脈動的流體也能夠不出問題地進(jìn)行流量控制，能夠 在較大的流量范圍內(nèi)微細(xì)地進(jìn)行流量控制的流體控制裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，作為半導(dǎo)體制造工序的一個工序，使用以純水稀釋氫氟酸 等化學(xué)液而得的洗凈水對晶片表面進(jìn)行蝕刻的濕式蝕刻。有必要以高精度 對這些濕式蝕刻的洗凈水的濃度進(jìn)行管理。近年來，以純水與化學(xué)液的流 量比對洗凈水的濃度進(jìn)行管理的方法漸成主流，因此，應(yīng)用以高精度對純 水、化學(xué)液的流量進(jìn)行管理的流體控制裝置。作為流體控制裝置，有各種各樣的提案，有如圖18所示那樣的進(jìn)行將 純水溫度設(shè)為可變時的流量控制的純水流量的控制裝置301 (例如，參考 日本特開平11-161342號公報)?？刂蒲b置301，具備為了對純水流量進(jìn) 行調(diào)整而受到操作壓力的作用來調(diào)節(jié)開度的流量調(diào)節(jié)閥302;用于對供給 到流量調(diào)節(jié)岡302的操作壓力進(jìn)行調(diào)整的操作壓力調(diào)整閥303;用于對從 流量調(diào)節(jié)岡302所輸出的純水流量進(jìn)行計測的流量計測器304;用于容許 或截斷通過流量計測器304的純水的流動的開閉閥305;通過使由操作壓 力調(diào)整閥303所調(diào)整的操作壓力與流量調(diào)節(jié)閥302中的純水的輸出壓力均 衡，從而將從流量調(diào)節(jié)閥302輸出的純水流量控制為一定，其特征在于， 為了使根據(jù)流量計測器304的計測值變?yōu)橐欢?，設(shè)置控制電路，該控制電 路用于基于該計測值對從操作壓力調(diào)整閥303向流量調(diào)節(jié)閥302所供給的5操作壓力進(jìn)行反饋控制。其效果是，即便與純水的溫度變化相伴流量調(diào)節(jié)閥302中的輸出壓力變化，也會與該變化量相對應(yīng)地實時調(diào)整操作壓力， 從而調(diào)整從流量調(diào)節(jié)閥302輸出的純水流量，因此能夠高精度地將純水流 量保持為一定值。另外，作為部件設(shè)在一個箱內(nèi)的電驅(qū)動的流體控制裝置，有如圖19 所示那樣的與運送流體的流體回路串聯(lián)連接的流體控制組件306 (例如， 參照日本特開2001-242940號公報)。其構(gòu)成為，具備具有化學(xué)非活性 的流路的外殼307;與流路連接的可調(diào)節(jié)的控制閥308;與流路連接的壓力 傳感器309;位于流路內(nèi)的節(jié)流部310;控制閥308與壓力傳感器309被收 納在外殼307內(nèi)，在外殼307內(nèi)還收納有具備電驅(qū)動控制閥308的電動馬 達(dá)的驅(qū)動器311、和與控制閥308以及壓力傳感器309電連接的控制器部 312。其效果是，根據(jù)在流體回路內(nèi)所測定的壓力差和節(jié)流部310的直徑測 定流路內(nèi)的流量，基于測定的流量以反饋控制驅(qū)動控制閥308，從而能夠 高精度地決定流路內(nèi)的流量。但是，上述現(xiàn)有的純水流量的控制裝置301，使與流量調(diào)節(jié)閥302中 的純水的輸出壓力均衡，從而將從流量調(diào)節(jié)閥302所輸出的純水流量控制 為一定，因此，不適于微細(xì)地流量控制，流量范圍也不夠大，因此存在難 以用于在較大的流量范圍對流量進(jìn)行控制的用途的問題。另外，構(gòu)成要素 較多，因此在設(shè)置到半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)等時，必須分別進(jìn)行各構(gòu)成要素的 配管連接作業(yè)、電配線、空氣配管作業(yè)，存在作業(yè)復(fù)雜花費時間，并且配 管、配線繁雜可能發(fā)生錯誤的問題。另外，上述現(xiàn)有的流量控制組件306，在流入流體控制裝置中的流體 是壓力變動周期短的脈動的流體的情況下，存在的問題是雖然控制閥308 想要對脈動的流體進(jìn)行流量控制，但會產(chǎn)生振蕩而不能進(jìn)行流體控制，如 果仍然持續(xù)的話還會存在可能使驅(qū)動器311、控制閥308破損的問題。另 外，因為進(jìn)行流量控制的流量范圍并不大，所以存在難以用于在較大流量 范圍進(jìn)行流量控制的用途的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于以上那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題而做出的，其的目的在于， 提供一種在半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)等的設(shè)置、配管以及配線連接容易，即便流 過脈動的流體也能夠不出問題地進(jìn)行流量控制，能夠在較大的流量范圍內(nèi) 微細(xì)地進(jìn)行流量控制的流體控制裝置。基于附圖l至圖17對用于解決上述問題的本發(fā)明的流體控制裝置的構(gòu) 成，進(jìn)行說明。本發(fā)明的流體控制裝置，其第一特征在于，具備通過控 制用流體的壓力操作對流體的壓力進(jìn)行控制的流體控制閥4;計測流體的 流量將該流量的計測值變換為電信號并輸出的流量計測器3;和基于來自 該流量計測器3的電信號與設(shè)定流量的偏差，將用于對所述流體控制閥4 的開口面積進(jìn)行控制的指令信號，向所述流體控制閥4或者操作該流體控制閥的設(shè)備56輸出的控制部6。另外，所謂控制用流體是指例如空氣、液壓油等。另外，其笫二特征在于，還具備用于對所述流體的流動進(jìn)行開放或截斷的開閉閥61。另外，其第三特征在于，還具備開口面積能夠調(diào)節(jié)的節(jié)流閥85。 另外，其第四特征在于，所述閥4、 61、 85以及所述流量計測器3，不使用獨立的連接機構(gòu)而直接連接。所謂獨立的連接機構(gòu)是指另外的管、連接管等。另外，其第五特征在于，所述閥4、 61、 85以及所述流量計測器3， 被配設(shè)在一個底座147上。另外，其第六特征在于，所述流體控制閥4，具備主體12，其在下部中央具有開放至底部而設(shè)置的第二空隙20, 并具有與第二空隙20連通的入口流路22，在上部具有上表面開放而設(shè)置、 直徑比第二空隙20的直徑大的第一空隙21、，并具有與第一空隙21連通 的出口流路23、連通第一空隙21與第二空隙20、直徑比第一空隙21的直 徑小的連通孔24,將第二空隙20的上表面作為閥座25;閥蓋13,在內(nèi)部具有與設(shè)在側(cè)面或上表面的給氣孔28和排出孔29連通的圓筒狀的空隙26，在下端內(nèi)周面上設(shè)有臺階部27;彈簧支架14，嵌插于閥蓋13的臺階部17中并在中夾部具有貫通孔30;活塞15，在下端部具有比彈簧支架14的貫通孔30小徑的第一接合部 35并在上部設(shè)有突緣部33、能夠上下運動地嵌插在閥蓋13的空隙26內(nèi)部；彈簧16，由活塞15的突緣部33下端面和彈簧支架14的上端面所夾 持支撐；第一閥機構(gòu)體17，具有邊緣部被夾持固定在主體12和彈簧支架14之 間、以覆蓋主體12的第一空隙21的方式形成笫一閥室42、中央部形成為 厚壁的第一隔膜38;在上表面中央具有貫通彈簧支架14的貫通孔30而與 活塞15的第一接合部35接合固定的第二接合部40;在下表面中央具有貫 通主體12的連通孔24而設(shè)置的第三接合部41;第二閥機構(gòu)體18，具有位于主體的第二空隙20內(nèi)部并設(shè)置得比主 體的連通孔24大徑的閥芯43;在閥芯43上端面突出設(shè)置、并與第一閥機 構(gòu)體17的第三接合部41接合固定的第四接合部45;從閥芯"下端面突 出而設(shè)置的桿46;和從桿46下端面向徑方向延伸而設(shè)置的第二隔膜48;基板19，具有在上部中央具有突出部50，該突出部位于主體12的 下方、在其與主體12之間對第二閥機構(gòu)體18的第二隔膜48的邊緣部進(jìn)行 夾持固定，在突出部50的上端部設(shè)置切口凹部51并設(shè)置與切口凹部51 連通的呼^叉孔52;構(gòu)成為，伴隨著活塞15的上下運動，由第二閥機構(gòu)體18的閥芯43 與主體12的閥座25所形成的流體控制部53的開口面積變化。另外，本控制閥的基本構(gòu)成，是在日本特開2004-38571中所公開的。 另外，其第七特征在于，所述流體控制閥169,具備由流體的入口 流路194、出口流路201以及將入口流路194和出口流路201連通的腔室 176所構(gòu)成的主體部170;具有閥芯214和第一隔膜部186的閥部件185; 位于閥部件185的下部以及上部、與第一隔膜部186相比有效受壓面積小 的第二隔膜部187以及第三隔膜部188;閥部件185以及各隔膜部186、 l87、 188通過將各隔膜部186、 187、 188的外周部固定在主體部170上而安裝在腔室176內(nèi)，而且通過各隔膜部186、 187、 188將腔室176劃分為第一 加壓室177、第二閥室178、第一閥室179以及第二加壓室180,第一加壓 室177具有對第二隔膜部187施加時常向內(nèi)的一定的力的機構(gòu)，第一閥室 179與入口流路194連通，第二閥室178具有與閥部件185的閥芯214相 對應(yīng)的閥座199,另外分為相對閥座199位于第一隔膜部186側(cè)并通過設(shè) 置在第一隔膜部186上的連通孔211與第一閥室179連通的下部第二閥室 181和位于第二隔膜部187側(cè)并與出口流路201連通設(shè)置的上部第二閥室 182，具有通過閥部件185的上下運動而4吏閥芯214與閥座199之間的開口 面積變化從而對下部第二閥室181的流體壓力進(jìn)行控制的流體控制部217， 第二加壓室180具有對第三隔膜部189施加時常向內(nèi)的一定的力的機構(gòu)。 另夕卜，本控制閥的基本構(gòu)成，是在日本特開2004-176812中所公開的。 另外，其第八特征在于，所述節(jié)流閥85，具有主體88，在設(shè)置在上 部的閥室卯的底面形成閥座面89、并具有與設(shè)置在閥座面89的中心的連 通口 91連通的入口流路92和與閥室90連通的出口流路93;隔膜97， 一 體地設(shè)置有能夠通過閥桿的軸方向的進(jìn)退移動而插入連通口 91地從接液 面的中心垂下突出設(shè)置的第一閥芯98、可與閥座面89接觸/分離并形成在 從笫一閥芯98向徑方向分離的位置上的圓環(huán)狀凸條的第二岡芯99和從第 二閥芯99向徑方向連續(xù)形成的薄膜部100;第一閥桿114，在上部固定有 手柄119，在下部內(nèi)周面具有陰螺紋部115、在外周面具有螺距比陰螺紋部 115的螺距大的陽螺紋部116;第一閥桿支撐體121，在內(nèi)周面具有與第一 閥桿114的陽螺紋部116螺合的陰螺紋部122;第二閥桿106，在上部外周 面具有與第一閥桿114的陰螺紋部115螺合的陽螺紋107部、在下端部連 接隔膜97;隔膜壓件108，位于第一閥桿支撐體121的下方、上下移動自 如且不可旋轉(zhuǎn)地支撐第二閥桿106;和閥蓋125，將第一閥桿114和隔膜壓 件108固定。另外，本控制閥的基本構(gòu)成，是在日本特開2005-155878中所公開的。 還有，其第九特征在于，所述流量計測器3是超聲波流量計或者超聲 波式渦流流量計。9在本發(fā)明中，流體控制閥4，只要是能夠通過控制用流體的壓力操作 來進(jìn)行流體的壓力控制即可，沒有特別限制，但優(yōu)選，具有如圖2所示的 進(jìn)行流體的壓力控制的本發(fā)明的流體控制閥4、如圖13所示的進(jìn)行流體的 流量控制的本發(fā)明的流體控制閥169的構(gòu)成。它們能夠進(jìn)行穩(wěn)定的流體控 制，即便流過脈動的流體，仍能夠通過流體控制閥4、 169將壓力或者流量 穩(wěn)定在一定值，能夠僅用流體控制閥4、 169進(jìn)行流路的截斷，是緊湊的構(gòu) 造從而能夠?qū)⒘黧w控制裝置1設(shè)置得較小，因此優(yōu)選。在本發(fā)明中，流量計測器3，只要是將計測的流量變換為電信號向控 制部6輸出即可，沒有特別限定，但優(yōu)選，超聲波流量計或者超聲波式渦 流流量計。特別是在圖1、圖15所示的超聲波流量計的情況下，能夠?qū)τ?;f效小流量高精度地進(jìn)行流量測定，因此適用于微小流量的流體控制。在如 圖16所示的超聲波式渦流流量計的情況下，能夠?qū)τ诖罅髁扛呔鹊剡M(jìn)行 流量測定，因此適用于大流量的流體控制。這樣一來，4艮據(jù)流體的流量， 分別使用超聲波流量計、超聲波式渦流流量計，從而能夠進(jìn)行高精度的流 體控制。另外，本發(fā)明如圖3所示，也可以在流體控制裝置59上設(shè)置開閉閥 61。通過設(shè)置開閉閥61，能夠?qū)﹂_閉閥61進(jìn)行截斷，從而容易地進(jìn)行流 體控制裝置59的維護(hù)、修理、更換部件(以下，記為維護(hù)等)，因此優(yōu)選。 另外，如果流體控制裝置59具備開閉閥61，則在截斷流路為了維護(hù)等而 將流體控制裝置59拆卸時，能夠?qū)埩粼诹髀穬?nèi)的流體從拆卸部分泄露抑 制在最小P艮度，而且在流路內(nèi)發(fā)生問題時，能夠由開閉閥"進(jìn)行流體的緊 急截斷，因此優(yōu)選。另夕卜，開閉閥61只要具有開放或截斷流體的流動的功能即可，對其構(gòu) 造沒有特別限定，可以是手動的，也可以是空氣驅(qū)動、電驅(qū)動、磁驅(qū)動等 自動的。在是自動的情況下，可以設(shè)置控制電路，與流體控制裝置59的流 體控制閥63、流量計測器62連接，根據(jù)流體控制閥63的狀態(tài)、流量使開 閉閥61驅(qū)動，也可以使開閉閥61相對流體控制裝置59獨立地進(jìn)行驅(qū)動。 在與流體控制裝置59連接地驅(qū)動的情況下，能夠在流體控制裝置外內(nèi)進(jìn)行綜合控制，因此優(yōu)選。在相對流體控制裝置59獨立地進(jìn)行驅(qū)動的情況下， 在流體控制裝置59發(fā)生問題時通過開閉閥61緊急截斷流路的情況下，能 夠不受流體控制裝置59的問題的影響地進(jìn)行驅(qū)動，因此優(yōu)選。另外，開閉閥61的設(shè)置位置，優(yōu)選，為了維護(hù)等而設(shè)置在比其他的閥 63以及流量計測器62靠上游側(cè)的位置。而且，還可以是將多個開閉閥61 設(shè)在比其他的閥63以及流量計測器62靠上游側(cè)和下游側(cè)這兩側(cè)。此時， 通過關(guān)閉兩側(cè)的開閉閥61，使流體控制裝置59的上游側(cè)和下游側(cè)的流動 停止，從而防止流體的逆流等，在進(jìn)行維護(hù)等時可靠地防止流體的泄露， 因此優(yōu)選。本發(fā)明，如圖5所示，可以在流體控制裝置81上設(shè)置節(jié)流閥85。尤 其是在進(jìn)行壓力控制的流體控制閥84中，通過設(shè)置節(jié)流閥85，流體在流 體控制閥84中被控制為一定壓力之后通過節(jié)流閥85被調(diào)節(jié)為一定流量， 然后流出，而且通過使節(jié)流閥85的開度變化使流量變化從而能夠在較大的 流量范圍內(nèi)對流量進(jìn)行控制，因此優(yōu)選。節(jié)流閥85，只要是對流路開度進(jìn) 行可變調(diào)節(jié)并且節(jié)流流路使得流量穩(wěn)定的構(gòu)成即可，沒有特別限定，但優(yōu) 選，具有如圖6所示的本發(fā)明的節(jié)流閥85的構(gòu)成。這能夠在較大的流量范 圍內(nèi)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，能夠容易且精密地對節(jié)流閥85的微小開度進(jìn)行調(diào)節(jié)， 因此能夠在短時間進(jìn)行開度的微調(diào)節(jié)，并且是不占用高度方向的空間的緊 湊的構(gòu)造，能夠?qū)⒘黧w控制裝置81設(shè)置得較小，因此優(yōu)選。另外，在圖6中，設(shè)在節(jié)流閥85的第一閥桿114的外周面的陽螺紋部 116和設(shè)在下部內(nèi)周面的陰螺紋部115的螺距差，是陽螺紋部116的螺距 的六分之一，但優(yōu)選，將螺距差設(shè)在陽螺紋螺距的二十分之一到五分之一 的范圍。閥芯從全閉到全開得到一定范圍的升量，因此為了不使手柄119 的行程變得過大導(dǎo)致閥高變高，可以將螺距差設(shè)得比陽螺紋螺距的二十分 之一大，為了以小的指令對閥進(jìn)行高精度的調(diào)節(jié)，可以將螺距差設(shè)得比陽 螺紋螺距的五分之一小。另外，在圖7中將第一閥芯98的直線部104的外徑Di相對連通口 91 的內(nèi)徑D設(shè)定為0.97D，但優(yōu)選，將直線部104的外徑Dt相對連通口 91的內(nèi)徑D設(shè)定在0.95D^D《0.995D的范圍內(nèi)。為了使第 一 閥芯98和連通 口 91不滑動接觸，設(shè)定D《0.995D，為了順暢地進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，設(shè)定 0.95D^。另外，雖將第一閥芯98的圓錐部105的傾斜角相對軸線設(shè)定為15。， 但優(yōu)選，在12°~28°的范圍內(nèi)。為了不使閥變大地對較大流量范圍進(jìn)行調(diào) 節(jié)，設(shè)定為12。以上，為了使流量不會相對開度劇烈變化，設(shè)定在28。以下。 另外，第二閥芯99的圓環(huán)狀凸條的直徑D2相對連通口 91的內(nèi)徑D設(shè)定 為1.5D，但優(yōu)選，將第二閥芯99的圓環(huán)狀凸條的直徑D2，相對連通口 91 的內(nèi)徑D設(shè)定在1.1D￡D《2D的范圍內(nèi)。為了在第一閥芯98和第二閥芯 99之間可靠地設(shè)置環(huán)狀槽部102、在環(huán)狀槽部102得到抑制流體流動的空 間部分，設(shè)定1.1D^D2,為了抑制相對開度由第二閥芯99和閥座面89所 形成的開口面積的增加率，設(shè)定D《2D。本發(fā)明的流體控制裝置1，才艮據(jù)需要還可以設(shè)置將流入的流體的壓力 變動調(diào)整為一定壓力并流出的壓力調(diào)整閥。壓力調(diào)整閥也可以使用與流體 控制閥4、 169相同構(gòu)造的閥。本發(fā)明的流體控制裝置，如圖1、圖3、圖5、圖IO所示，相鄰的閥4、 61、 85以及流量計測器3，優(yōu)選，不使用管、連接管等的獨立的連接機構(gòu) 而直接連接。這是因為，通過將各構(gòu)成要素不使用管、連接管等而直接連 接，能夠〈吏得流體控制裝置1緊湊從而減小設(shè)置場所的空間，能夠使得設(shè) 置作業(yè)變得容易從而縮短作業(yè)時間，能夠?qū)⒘黧w控制裝置l內(nèi)的流路縮短 至必要的最短限度，因此，能夠抑制流體阻力，因此優(yōu)選。此時，閥4、 61、 85以及流量計測器3的主體，可以是使用相同的底座的構(gòu)成，也可以 是將單獨的部件夾裝用于進(jìn)行流路的密封以及流路的方向轉(zhuǎn)換的連接部件 57、 58而直接連接。在該構(gòu)成的情況下，尤其是流量計測器3的維護(hù)變得 容易，因此優(yōu)選。本發(fā)明的流體控制裝置，如圖11所示，優(yōu)選，將閥141、 143、 144 以及流量計測器142，配設(shè)于形成流路的一個底座147。這是因為，通過將 各構(gòu)成要素配設(shè)在一個底座147上，能夠使得流體控制裝置139緊湊從而減小設(shè)置場所的空間，能夠使得設(shè)置作業(yè)變得容易從而縮短作業(yè)時間，能夠?qū)⒘黧w控制裝置139內(nèi)的流路縮短至必要的最短限度，因此能夠抑制流 體阻力，而且能夠減少部件數(shù)量，因此能夠使得流體控制裝置139的組裝 變得容易，因此優(yōu)選。本發(fā)明的流量計測器3、流體控制閥4、開閉閥61、節(jié)流閥85的設(shè)置 的順序，以怎樣的順序設(shè)置都可以，沒有特別限定，但優(yōu)選，使節(jié)流閥85 位于流體控制閥4以及流量計測器3的下游側(cè)。另外，本發(fā)明的流體控制裝置，只要是需要將流體的流量以任意的值 控制為一定的用途，可以任意使用，但適用配置在半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)。在 半導(dǎo)體制造工序的前工序中，可列舉出光致抗蝕劑工序、圖形曝光工序、 蝕刻工序、平坦化工序等，在以純水和化學(xué)液的流量比對它們的洗凈水的 濃度進(jìn)行管理時，適用本發(fā)明的流體控制裝置。另外，本發(fā)明的流量計測器3、流體控制閥4、開閉閥61、節(jié)流閥85 的各部件的材質(zhì)，只要是樹脂制即可，可以是氯乙烯、聚丙烯(以下記為 PP)、聚乙烯等任何一種，特別在流體使用腐蝕性流體的情況下，優(yōu)選， 聚四氟乙烯(以下，記為PTFE)、聚偏二氟乙烯(以下，記為PVDF)、 四氟乙烯.全氟烷基乙烯基醚共聚樹脂(以下，記為PFA)等氟樹脂，只要 是氟樹脂制的就能夠用于腐蝕性流體，另外即便透過腐蝕性氣體也不必?fù)?dān) 心閥4、 61、 85以及流量計測器3的腐蝕，因此適用。本發(fā)明具有以上那樣的構(gòu)造，從而得到以下的優(yōu)異效果。(1) 通過用流體控制裝置進(jìn)行反饋控制，從而能夠使流體的流量以響 應(yīng)性良好地變?yōu)樵O(shè)定流量的方式穩(wěn)定。(2) 流體控制裝置的構(gòu)成要素沒有使用管、連接管等的獨立的連接機 構(gòu)而直接連接，因此能夠^f吏流體控制裝置變得緊湊減少設(shè)置場所的空間， 能夠使設(shè)置作業(yè)變得容易從而縮短作業(yè)時間，能夠?qū)⒘黧w控制裝置內(nèi)的流 路縮短至必要的最短限度，因此能夠抑制流體阻力。(3 )通過將流體控制制造配設(shè)在形成流路的一個底座上，能夠使流體 控制裝置變得緊湊減少設(shè)置場所的空間，能夠使設(shè)置作業(yè)變得容易從而縮短作業(yè)時間，能夠?qū)⒘黧w控制裝置內(nèi)的流路縮短至必要的最短限度，因此 能夠抑制流體阻力，而且能夠減少部件數(shù)量，所以流體控制裝置的組裝變 得容易。(4 )通過使用本發(fā)明的構(gòu)成的流體控制閥，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的流體控制， 即便流過脈動的流體也能夠通過流體控制閥使壓力或流量穩(wěn)定在 一定壓 力，能夠僅用流體控制閥進(jìn)行流路的截斷，是緊湊的構(gòu)成，因此能夠?qū)⒘?體控制裝置設(shè)置得較小。(5 )通過在流體控制裝置上設(shè)置開閉閥，能夠使開閉閥處于關(guān)閉狀態(tài)， 從而能夠流體不泄露地容易地進(jìn)行流體控制裝置的維護(hù)、修理、部件更換， 并且在流路內(nèi)發(fā)生問題時，能夠用開閉閥進(jìn)行流體的緊急截斷。(6) 通過在流體控制裝置上設(shè)置節(jié)流閥，在流體控制閥被控制為一定 壓力后，在節(jié)流閥被調(diào)節(jié)為一定流量并流出，而且能夠通過使節(jié)流閥的開 度變化，在較大的流量范圍進(jìn)行流量控制。(7) 通過使用本發(fā)明的構(gòu)成的節(jié)流閥，能夠在較大的流量范圍進(jìn)行流 量調(diào)節(jié)，而且能夠容易且精密地對節(jié)流閥的微小的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此能 夠在短時間內(nèi)進(jìn)行開度的微調(diào)節(jié)，并且是不占用高度方向上的空間的緊湊 的構(gòu)造，因此能夠?qū)⒘黧w控制裝置設(shè)定得較小。以下，能夠通過說明書附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的記載，更加充 分地理解本發(fā)明。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。 圖2是圖1的流體控制閥的放大圖。圖3是表示本發(fā)明的第二實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。 圖4是圖2的開閉閥的放大圖。圖5是表示本發(fā)明的第三實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖6是圖5的節(jié)流閥的放大圖。圖7是表示圖6的節(jié)流閥打開狀態(tài)的要部放大圖。圖8是表示圖6的節(jié)流閥關(guān)閉狀態(tài)的要部放大圖。圖9是表示圖6的節(jié)流閥半打開狀態(tài)的要部放大圖。圖10是表示本發(fā)明的第四實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖11是表示本發(fā)明的第五實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖12是表示本發(fā)明的第六實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖13是圖12的流體控制閥的放大圖。圖14是對圖13追加了其他表達(dá)的與圖13相同的圖。圖15是表示本發(fā)明的第七實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖16是表示本發(fā)明的第八實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖17是沿著圖16的A-A線的剖面圖。圖18是表示現(xiàn)有的純水流量的控制裝置的概念構(gòu)成圖。圖19是表示現(xiàn)有的流體控制組件的部分剖面圖。
具體實施方式
以下，參照附圖所示的實施例對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明，但不言 自明的是本發(fā)明并不限定于本實施例。圖l是表示本發(fā)明的第一實施例的 流體控制裝置的縱剖面圖。圖2是圖1的流體控制閥的放大圖。圖3是表 示本發(fā)明的笫二實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。圖4是圖2的開閉閥 的放大圖。圖5是表示本發(fā)明的第三實施例的流體控制裝置的縱剖面圖。 圖6是圖5的節(jié)流閥的放大圖。圖7是表示圖6的節(jié)流閥打開狀態(tài)的要部 放大圖。圖8是表示圖6的節(jié)流閥關(guān)閉狀態(tài)的要部放大圖。圖9是表示圖 6的節(jié)流閥半開狀態(tài)的要部放大圖。圖IO是表示本發(fā)明的第四實施例的流 體控制裝置的縱剖面圖。圖ll是表示本發(fā)明的第五實施例的流體控制裝置 的縱剖面圖。圖12是表示本發(fā)明的第六實施例的流體控制裝置的縱剖面 圖。圖13是圖12的流體控制閥的放大圖。圖14是對圖13追加了其他表 達(dá)的與圖13相同的圖。圖15是表示本發(fā)明的第七實施例的流體控制裝置 的縱剖面圖。圖16是表示本發(fā)明的第八實施例的流體控制裝置的縱剖面 圖。圖17是沿著圖16的A-A線的剖面圖。(實施例1 )以下，基于圖1、圖2對作為本發(fā)明的第一實施例的流體控制裝置進(jìn) 行說明。1是設(shè)置在進(jìn)行半導(dǎo)體制造的蝕刻工序的半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)的流體控 制裝置。流體控制裝置l，包括流體流入口 2、流量計測器3、流體控制 閥4、流體流出口5、控制部6，其各自的構(gòu)成如下所述。2是PFA制的流體流入口 。流體流入口 2與后記的流量計測器3的入 口流路7連通。3是對流體的流量進(jìn)行計測的流量計測器。流量計測器3具有入口 流路7、從入口流路7垂直設(shè)置的直線流路8和從直線流路8垂直設(shè)置、 與入口流路7在同一方向上平行地設(shè)置的出口流路9，在入口 、出口流路7、 9的側(cè)壁的與直線流路8的軸線相交的位置上，相互相對地配置有超聲波 振子10、 11。出口流路9與后記流體控制閥4的入口流路22連通。超聲 波振子IO、 ll被氟樹脂覆蓋，從該振子IO、 ll伸出的配線與后記控制部 6的運算部54連接。另外，流量計測器3除超聲波振子10、 ll以外都是 PFA制。另外，入口流路7與流體流入口 2通過連接部件57進(jìn)行流路的 方向轉(zhuǎn)換而直接連接，出口流路9與后記流體控制閥4的入口流路22通過 連接部件59進(jìn)行流路的方向轉(zhuǎn)換而直接連接，從而連通。4是根據(jù)操作壓力對流體壓力進(jìn)行控制的流體控制閥。流體控制閥4， 包括主體12、閥蓋13、彈簧支架14、活塞15、彈簧16、第一閥機構(gòu)體 17、第二閥機構(gòu)體18和基板19。12是PTFE制的主體，在下部中央具有開放至底部而設(shè)置的第二空隙 20，并在上部具有上面開放而設(shè)置的直徑比第二空隙20的直徑大的第一空 隙21，在側(cè)面上還設(shè)有與第二空隙20連通的入口流路22，在與入口流路 22相對的面上設(shè)有與第一空隙21連通的出口流路23，而且還設(shè)有將第一 空隙21和第二空隙20連通、具有與第一空隙21的直徑相比要小的直徑的 連通孔24。第二空隙20的上面部作為閥座25。另外，出口流路B與后記 的流體流出口 5連通。13是PVDF制的閥蓋，在內(nèi)部i殳有圓筒狀的空隙26，在下端內(nèi)周面 上設(shè)有由空隙26擴(kuò)徑而得的臺階部27，在側(cè)面設(shè)有為了向空隙26內(nèi)部供 給壓縮空氣而將空隙26與外部連通的給氣孔28、以及用于將由給氣孔28 導(dǎo)入的壓縮空氣微量地排出的作為微孔的排出孔29。另外，排出孔29，在 不需要供給壓縮空氣的情況下，也可以不設(shè)置。14是PVDF制的平面圓形狀的彈簧支架，在中央部具有貫通孔30， 大致上半部分嵌插于閥蓋13的臺階部27。在彈簧支架14的側(cè)面部設(shè)有環(huán) 狀槽31,通過安裝0形密封圈32,防止壓縮空氣從閥蓋13向外部流出。15是PVDF制的活塞，具有在上部的圓盤狀的突緣部33、從突緣 部33的中央下部呈圓柱狀地突出而設(shè)置的活塞軸34、設(shè)置在活塞軸34的 下端的由陰螺紋部構(gòu)成的第一接合部35?；钊S34的直徑設(shè)置得比彈簧 支架14的貫通孔30小，第一接合部35通過螺合與后記第一閥機構(gòu)體17 的第二接合部40接合。16是SUS制的彈簧，由活塞15的突緣部33下端面與彈簧支架14的 上端面夾持。與活塞15的上下運動相伴彈簧16伸縮，為了使此時的載荷 變化較小，優(yōu)選使用自由長度較長的。17是PTFE制的第一閥機構(gòu)體，具有第一隔膜38，其具有膜部37, 并在中央部具有厚部，該膜部具有從外周邊緣部向上方突出設(shè)置的筒狀部 36;第二接合部40，其設(shè)置在軸部39的上端部、由小徑的陽螺紋構(gòu)成， 該軸部39從第一隔膜38的中央上面突出；以及第三接合部41，其從該中 央下面突出、由形成在下端部的陰螺紋部構(gòu)成、與后記第二閥機構(gòu)體18 的第四接合部45螺合。第一隔膜38的筒狀部36，在主體12和彈簧支架 14之間被夾持固定，從而密封形成由第一隔膜38的下表面形成的第一閥 室42。另外，第一隔膜38的上表面、閥蓋13的空隙26通過0形密封圈 32被密封，從而形成充滿了壓縮空氣的氣室，該壓縮空氣是通過閥蓋13 的給氣孔28供給。18是PTFE制的第二閥機構(gòu)體，包括配設(shè)在主體12的第二空隙20 內(nèi)部、直徑比連通孔24大的閥芯43;從閥芯43上端面突出設(shè)置的軸部"；通過與設(shè)置在其上端的第三接合部41螺合而接合固定的由陽螺紋所構(gòu)成 的第四接合部45;從閥芯43下端面突出設(shè)置的桿46;第二隔膜48，其從 桿46的下端面向徑方向延伸、具有從周邊部向下方突出設(shè)置的筒狀突部 47。第二隔膜48的筒狀突部47被夾持在后記基板19的突出部50和主體 12之間，從而將由主體12的第二空隙20和第二隔膜48所形成的第二閥 室49密封。19是PVDF制的基板，在上部中央具有在其與主體12之間對第二閥 機構(gòu)體18的第二隔膜48的筒狀突部47進(jìn)行夾持固定的突出部50，在突 出部50的上端部設(shè)置切口凹部51，并且在側(cè)面設(shè)置有與切口凹部51連通 的呼吸孔52，在和閥蓋13之間通過主體12利用螺栓、螺母(沒有圖示) 進(jìn)行夾持固定。另外，在本實施例中，構(gòu)成為彈簧16設(shè)置在閥蓋13的 空隙26內(nèi)，對活塞15、第一閥機構(gòu)體17、第二閥機構(gòu)體18向上方施力， 但還可以構(gòu)成為將彈簧16設(shè)置在基板19的切口凹部51中，對活塞15、 第一閥機構(gòu)體17、第二閥機構(gòu)體18向上方施力。5是PFA制的流體流出口 。6是控制部?？刂撇?具有根據(jù)從所迷流量計測器3輸出的信號對 流量進(jìn)行運算的運算部54,和進(jìn)行反饋控制的控制器部部55。在運算部 54中，具備對發(fā)送側(cè)的超聲波振子10輸出一定周期的超聲波振動的發(fā) 送電路；接收來自接收側(cè)的超聲波振子ll的超聲波振動的接收電路；對各超聲波振動的傳播時間進(jìn)行比較的比較電路；和根據(jù)從比較電路輸出的傳播時間差對流量進(jìn)行運算的運算電路。在控制器部部55中，具有控制電路， 其控制后述的電空變換器56的操作壓力使得從運算部54輸出的流量變?yōu)?設(shè)定的流量。另外，在本實施例中是為了在其他場所進(jìn)行集中控制而將控 制部6與流體控制裝置1分別設(shè)置的構(gòu)成，但也可以與流體控制裝置1一 體地設(shè)置。56是對壓縮空氣的操作壓力進(jìn)行調(diào)整的電空變換器。電空變換器56， 為了成比例地對操作壓力進(jìn)行調(diào)整而由電驅(qū)動的電磁閥構(gòu)成，根據(jù)來自所 述控制部6的控制信號，對流體控制閥4的操作壓力進(jìn)行調(diào)整。接下來，對作為本發(fā)明的第 一 實施例的流體控制裝置的動作進(jìn)行說明。流入流體控制裝置1的流體流入口 2的流體，首先，流入流量計測器 3，在直線流路8計測流量。從相對于流體的流動位于上游側(cè)的超聲波振子 10朝向位于下游側(cè)的超聲波振子11傳播超聲波振動。將由超聲波振子11 所接收的超聲波振動轉(zhuǎn)換為電信號，向控制部6的運算部54輸出。當(dāng)超聲瞬間在運算部54內(nèi)切換接收/發(fā)送，從位于下游側(cè)的超聲波振子11向位于 上游側(cè)的超聲波振子10傳播超聲波振動。在超聲波振子10所接收的超聲 波振動，被轉(zhuǎn)換為電信號，并向控制部6內(nèi)的運算部54輸出。此時，超聲 波振動與直線流路8內(nèi)的流體的流動逆向地傳播，因此與從上游側(cè)向下游 側(cè)傳播超聲波振動時相比流體中的超聲波振動的傳播速度較慢，傳播時間 變長。所輸出的相互的電信號在運算部54內(nèi)分別計測傳播時間，根據(jù)傳播 時間差運算流量。將在運算部54所運算的流量轉(zhuǎn)換成電信號，并向控制器 部55輸出。接著，通過流量計測器3的流體流入流體控制閥4。在控制部6的控 制器部55中，根據(jù)實時計測的流量相對于任意的設(shè)定流量的偏差，向電空 轉(zhuǎn)換器56輸出信號使偏差變?yōu)榱?，電空轉(zhuǎn)換器56向流體控制閥4供給與 其相應(yīng)的操作壓力并驅(qū)動。從流體控制閥4流出的流體的流量，由在流體 控制閥4所調(diào)壓而得的壓力和流體控制閥4以后的壓力損失的關(guān)系來決定， 調(diào)壓而得的壓力越高流量就越大，相反，壓力越低流量也就越小。因此， 流體由流體控制閥4進(jìn)行控制，使得流量為設(shè)定流量地成為一定值，也就 是說使設(shè)定流量與計測流量的偏差減小為零。在此，對流體控制閥4的相對于從電空轉(zhuǎn)換器56所供給的操作壓力的 動作進(jìn)行說明(參照圖2)。對于第二閥機構(gòu)體18的閥芯43，由于由活塞 15的突緣部33和彈簧支架14夾持的彈簧16的回彈力和第一閥機構(gòu)體17 的笫一隔膜38下表面的流體壓力而作用向上方加載的力，由于第一隔膜 38上表面的操作壓力的壓力而作用向下方加載的力。更加嚴(yán)密地說，閥芯 43下表面和第二閥機構(gòu)體18的第二隔膜48上表面承受流體壓力，但是因為它們的受壓面積大致相等所以力也大致抵消。因此，第二閥機構(gòu)體18 的閥芯43，得以靜止于上述三力平衡的位置。當(dāng)使從電空變換機56所供給的操作壓力增加時下壓第一隔膜38的力 增加，從而使得在第二閥機構(gòu)體18的閥芯43與閥座25之間所形成的流體 控制部53的開口面積增加，因此能夠使第一閥室42的壓力增加。相反， 當(dāng)使操作壓力減小時流體控制部53的開口面積減小，壓力也會減小。因此， 通過對操作壓力進(jìn)行調(diào)整，能夠設(shè)定為任意的壓力。在這種狀態(tài)下，在上游側(cè)的流體壓力增加時，瞬間第一閥室42內(nèi)的壓 力也增加。于是，相比第一隔膜38的上表面從與操作壓力相關(guān)的壓縮空氣 所受到的力，第一隔膜38的下表面從流體所受到的力較大，從而第一隔膜 38向上方移動。與此相伴，閥室43的位置也向上方移動，因此在其與閥 座25之間所形成的流體控制部53的開口面積減小，從而使得第一閥室42 內(nèi)的壓力減小。最終，閥芯43的位置移動至上述三個力平衡的位置而靜止。 此時，如果彈簧16的載荷沒有較大變化，那么空隙26內(nèi)部的壓力即第一 隔膜38上表面所受的力一定，因此，第一隔膜38的下表面所受的壓力大 致一定。因此，第一隔膜38的下表面的流體壓力即第一閥室42內(nèi)的壓力， 與上游側(cè)的壓力增加之前相比與原來的壓力大致相等。在上游側(cè)的流體壓力減少時，瞬間笫一閥室42內(nèi)的壓力也減少。于是， 相比第一隔膜38的上表面從與操作壓力相關(guān)的壓縮空氣所受到的力，第一 隔膜38的下表面從流體所受到的力較小，從而第一隔膜38向下方移動。 與此相伴，閥芯43的位置也向下方移動，因此在其與閥座25之間所形成 的流體控制部53的開口面積增加，從而使得第一閥室42內(nèi)的壓力增加。 最終，閥芯43的位置移動至上述三個力平衡的位置而靜止。因此，與上游 側(cè)壓力增加的情況相同，第一閥室42內(nèi)的流體壓力，變得與原來的壓力大 致相等。通過以上的動作，流入流體控制裝置1的流體，通過流量計測器3、 流體控制閥4、控制部6， ^皮反饋控制并,皮控制在設(shè)定的流體壓力。由于成 為 一定的流體壓力從而流體流量也變得一定，控制流體的流量地使流體從計測器3即超聲波流量計，因為根據(jù)相對于流體 的流動方向的傳播時間差對流量進(jìn)行計測，所以即便是微小流量也能夠正 確地計測流量，另外，流體控制閥4由于上述構(gòu)成所以緊湊并能得到穩(wěn)定 的流體壓力控制，因此在微小流量的流體控制上發(fā)揮優(yōu)異的效果。另外， 即便流入流體控制裝置1的流體的上游側(cè)壓力變動，通過流體控制閥4的 動作，流量能夠自立地保持一定，因此即便發(fā)生泵的脈動等瞬間壓力變動 也能夠穩(wěn)定地對流量進(jìn)行控制。 (實施例2 )接下來，基于圖3、圖4對作為本發(fā)明的第二實施例的流體控制裝置 進(jìn)行說明。59是流體控制裝置。流體控制裝置59，包括流體流入口 60、開閉 閥61、流量計測器62、流體控制閥63、流體流出口64、控制部65，其各 自的構(gòu)成如下所述。61是開閉閥。開閉閥61，包括主體66、驅(qū)動部67、活塞68、隔膜 壓件69、閥芯70。66是PTEF制的主體，在軸線方向上端的中央具有閥室71，并具有與 閥室71連通的入口流路72和出口流路73，入口流路72與流體流入口 60 連通，出口流路73與流量計測器62連通。另外，在主體66的上表面的閥 室71的外側(cè)設(shè)有環(huán)狀槽74。67是PVDF制的驅(qū)動部，在內(nèi)部設(shè)有圓筒狀的汽缸部75，由螺栓-螺 母(沒有圖示)固定在所述主體66的上部。在驅(qū)動部67的側(cè)面上設(shè)有分 別與汽缸部75的上側(cè)以及下側(cè)連通的一對工作流體供給口 76、 77。68是PVDF制的活塞，以密封狀態(tài)而且在軸線方向上上下運動自如地 嵌插在驅(qū)動部67的汽缸部75內(nèi)，在底面中央垂下設(shè)有桿部78。69是PVDF制的隔膜壓件，在中央部具有活塞68的桿部78貫通的貫 通孔79， -敗夾持在主體66和驅(qū)動部67之間。70是被收納在閥室71中的PTFE制的閥芯，螺合在貫通隔膜壓件69 的貫通孔79而且從隔膜壓件69的下表面突出的所述活塞68的桿部78的前端上，與活塞68的上下運動相應(yīng)地在軸線方向上上下運動。閥芯70, 在外周具有隔膜80，隔膜80的外邊緣嵌插在主體66的環(huán)狀槽74內(nèi)，被 夾持在隔膜壓件69與主體66之間。第二實施例的其他構(gòu)成與第一實施例 相同，省略說明。接著，對作為本發(fā)明的第二實施例的流體控制裝置的動作進(jìn)行說明。流入流體控制裝置59的流體流入口 60的流體，首先流入開閉閥61。 在開閉閥61為關(guān)閉狀態(tài)的情況下，流體被開閉閥61截斷，流體不能從開 閉閥61向下游流動。由此，能夠容易地進(jìn)行流體控制裝置59內(nèi)的流量計 測器62、流體控制閥63、控制部64的維護(hù)等。另外，在流路內(nèi)發(fā)生任何 問題時，能夠通過將開閉閥61設(shè)為關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)行流體的緊急截斷，能夠 防止例如由于腐蝕性流體泄露而導(dǎo)致半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)的部件被腐蝕等的 二次災(zāi)害。另外，在開閉閥61為打開狀態(tài)的情況下，流體通過開閉閥61 而流入流量計測器62,利用流量計測器62、流體控制閥63、控制部65， 進(jìn)行反饋控制，控制成成為設(shè)定流量，然后從流體流出口 64流出。在此，對開閉閥61的動作進(jìn)行說明。當(dāng)從工作流體供給口 77作為來 自外部的工作流體注入壓縮空氣時，由壓縮空氣的壓力將活塞M向上推， 所以與之接合的桿部78也被向上方拉，與桿部78的下端部接合的閥芯70 也4皮向上方^立，閥成為打開狀態(tài)。另一方面，當(dāng)從工作流體供給口 76注入壓縮空氣時，活塞68被向下 壓，與之相伴，桿部78和與其下端部接合的閥芯70也被向下方壓，閥成 為關(guān)閉狀態(tài)。通過以上的動作，對于流入流體控制裝置59的流體流入口 60的流體， 通過使開閉閥61處于關(guān)閉狀態(tài)，能夠容易地進(jìn)行流體控制裝置59的維護(hù) 等，能夠進(jìn)行流體的緊急截斷。第二實施例的其他動作與第一實施例相同， 因此省略說明。 (實施例3)81是流體控制裝置。流體控制裝置81，包括流體流入口 82、流量 計測器83、流體控制閥84、節(jié)流閥85、流體流出口86、控制部87，其各 自的構(gòu)成如下所述。85是開口面積可調(diào)節(jié)的節(jié)流閥。節(jié)流閥85包括主體88、隔膜97、 第二閥桿106、隔膜壓件108、第一閥桿114、第一閥桿支撐體121、閥蓋 125。88是PTFE制的主體。在主體88的上部具有與后記隔膜97所形成的 大致研缽形狀的閥室90,在閥室90的底面上形成通過后記第二閥芯99的 壓接而進(jìn)行流路的全閉密封的閥座面89，并具有與設(shè)置在閥座面89的中 心的連通口 91連通的入口流路92和與閥室卯連通的出口流路93。在閥 室90的上方設(shè)有收納后記隔膜壓件108的嵌合部110的凹部95，在其底 面設(shè)有嵌合后記隔膜97的環(huán)狀卡止部101的環(huán)狀凹部94。另外，在主體 88的上部外周面，設(shè)有與后記閥蓋125螺合的陽螺紋96。另外，在本實施 例中，節(jié)流閥85的主體88，和流體控制閥84的主體設(shè)置在同一底座上。97是PTFE制的隔膜， 一體地設(shè)有在隔膜97的下部，從接液面的 中心垂下突出設(shè)置的第一閥芯98、在從第一閥芯98向徑方向分離的位置 上形成的前端是剖面圓弧狀的圓環(huán)狀凸條的第二閥芯99、從第二閥芯99 向徑方向連續(xù)形成的薄膜部100和在薄膜部100的外周、剖面為矩形狀的 環(huán)狀卡止部IOI，以及在隔膜97的上部，與后記第二閥桿106的下端部連 接的連接部103。第一閥芯98，朝向下方連續(xù)設(shè)有直線部104和圓錐部105， 在第一閥芯98和第二閥芯99之間形成有環(huán)狀槽部102。環(huán)狀槽部102，為 了抑制在其空間部的流體的流動，將全關(guān)閉時由環(huán)狀槽部102和閥座面89 所形成的空間部分的體積，設(shè)定為全關(guān)閉時由第一閥芯98的直線部104 和連通口 91所形成的空間部分的體積的二倍以上。另外，第一閥芯98的 直線部104的外徑D^相對于連通口 91的內(nèi)徑D，設(shè)定為0.97D。第一閥 芯98的圓錐部105的傾斜角相對軸線設(shè)定為15。，第二閥芯99的圓環(huán)狀 凸條的直徑D2，相對于連通口 91的內(nèi)徑D，設(shè)定為1.5D。隔膜97，在環(huán) 狀卡止部101與主體88的環(huán)狀凹部94嵌合的狀態(tài)下，^皮主體88和后記隔23膜壓件108夾持固定。106是PP制的第二閥桿。在第二閥桿106的上部外周面設(shè)有與后記第 一閥桿114的陰螺紋部115螺合的陽螺紋部107，下部外周形成為六邊形， 在下端部通過螺合連接有隔膜97的連接部103。108是PP制的隔膜壓件。在隔膜壓件108的上部設(shè)有外周為六邊形的 插入部109，在下部設(shè)有外周為六邊形的嵌合部110，在中央部外周設(shè)有突 緣部111。在隔膜壓件108的內(nèi)周設(shè)有六邊形的貫通孔112，設(shè)有從下端面 朝向貫通孔112直徑逐漸變小的圓錐部113。插入部109與后記第一閥桿 支撐體121的中空部123不可旋轉(zhuǎn)地嵌合，嵌合部110與主體88的凹部 95不可旋轉(zhuǎn)地嵌合。在貫通孔112中插通第二閥桿106,上下移動自如且 不可旋轉(zhuǎn)地支撐第二閥桿106。114是PP制的第一閥桿。在第一閥桿114的下部內(nèi)周面設(shè)有與第二閥 桿106的陽螺紋部107螺合的、螺距為1.25mm的陰螺統(tǒng)部115，在外周 面設(shè)有螺距為1.5mm的陽螺紋部116，從而形成為陽螺紋部116與陰螺紋 部115的螺距差為0.25mm，是陽螺紋部116的螺距的六分之一。在第一 閥桿114的下部外周設(shè)有在徑方向突出設(shè)置的制動部117，在上部的突起 部118上固定安裝有具有后記把持部120的手柄119。121是PP制的第一岡桿支撐體。在第一閥桿支撐體121的上部內(nèi)周面 設(shè)有與第一閥桿114的陽螺紋部116螺合的陰螺紋部l22,在下部內(nèi)周設(shè) 有將后記隔膜壓件108的插入部109不可旋轉(zhuǎn)地嵌合的六邊形的中空部 123，在下部外周設(shè)有通過后記閥蓋125所固定的突緣部l24。125是PP制的閥蓋。在閥蓋125的上部設(shè)有具有小于第一閥桿支撐體 121的突緣部124的外徑的內(nèi)徑的卡止部126，在下部內(nèi)周面設(shè)有與主體 88的陽螺紋部96螺合的陰螺玟部127。閥蓋125，在第一閥桿支撐體121 的突緣部124和隔膜壓件108的突緣部111被夾持在卡止部l26和主體88 之間的狀態(tài)下，與主體88螺合，從而能夠?qū)⒏鞑考潭?。第三實施例的?他構(gòu)成與第一實施例相同，省略說明。接著，對作為本發(fā)明的第三實施例的流體控制裝置的動作進(jìn)行說明。流入流體控制裝置81的流體流入口 82并通過流量計測器83和流體控 制閥84的流體由反饋控制被控制為一定壓力，之后，流入節(jié)流閥85。流 入節(jié)流閥85的流體，通過精密調(diào)節(jié)的開口面積，在節(jié)流閥85中械z沒定、 尋皮調(diào)節(jié)成一定流量后流出。這里，對節(jié)流閥85進(jìn)行微小開度的調(diào)節(jié)的動作進(jìn)行說明。首先，在本 實施例的節(jié)流閥85處于全關(guān)閉狀態(tài)(圖8的狀態(tài))下，從入口流路92流 入的流體，由與閥座面89壓接的第二閥芯99所截斷。當(dāng)使手柄119向打開閥的方向旋轉(zhuǎn)時，與手柄119的旋轉(zhuǎn)相伴，第一 閥桿114與上升外周面的陽螺紋部116的螺距的量相應(yīng)地上升，相反，與 第一閥桿114的內(nèi)周面的陰螺紋部115相螺合的第二閥桿106與第一閥桿 114的陰螺紋部115的螺距的量相應(yīng)地下降。但是，因為第二閥桿106以 不可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài);陂收納在隔膜壓件108的貫通孔112中，僅可在上下方向 移動，所以第二閥桿106相對于主體88，通過使與第一閥桿114聯(lián)動的手 柄119旋轉(zhuǎn)一次上升第一閥桿114外周面的陽螺紋部116與內(nèi)周面的陰螺 紋部115的螺距差量，由于在本實施例中，將第一閥桿114的陽螺紋部116 的螺距設(shè)為1.5mm，將第一閥桿114的陰螺紋部115的螺距i殳為1.25mm, 所以第二閥桿106上升0.25mm (陽螺紋部116的螺距的六分之一)。與 此相伴，由于與第二閥桿106連接的隔膜97上升，使得最初與主體88的 閥座面89壓接的第二閥芯99從閥座面89分離，第一閥芯98伴隨著隔膜 的上升而上升，節(jié)流閥85處于半打開狀態(tài)(圖9的狀態(tài))。流體從入口流 路92流入閥室90，通過出口流路93排出。接著，當(dāng)從上述節(jié)流閥85半打開狀態(tài)(圖9的狀態(tài))，進(jìn)一步將手柄 119向打開方向旋轉(zhuǎn)時，第一閥桿114的下部外周的止動部117與第一閥 桿支撐體121的頂面130壓接，使旋轉(zhuǎn)停止。與手柄119、第一閥桿114 以及第二閥桿106的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，隔膜97上升，第一閥芯98和第二岡芯99 與隔膜97的上升相伴著也上升，岡成為全打開狀態(tài)(圖6、圖7的狀態(tài))。 另外，因為第一閥芯98，即便在全打開狀態(tài)下也不會有從連通口 91脫離 的情況，所以節(jié)流閥85從全關(guān)閉到全打開進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。在上述作用中，從節(jié)流閥85全閉到全開，根據(jù)開度，由第一閥芯98 和連通口 91所形成的第一流量調(diào)節(jié)部128的開口面積Sl和由第二閥芯99 和閥座面89所形成的第二流量調(diào)節(jié)部129的開口面積S2變化，因Sl和 S2的大小關(guān)系，對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的作用各不相同。以下基于圖7至圖9， 對節(jié)流閥85的開度從全閉到全開為止的Sl和S2的關(guān)系與流量的調(diào)節(jié)的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在S1〉S2的情況下，在節(jié)流閥85的開度從全閉到微開的時候，流量 通過第二流量調(diào)節(jié)部129即S2的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。在S1〉S2的范圍內(nèi)，第 一流量調(diào)節(jié)部128，能夠利用第一閥芯98的直線部104和連通口 91將流 量調(diào)節(jié)為一定，流體在由第一流量調(diào)節(jié)部128將流量設(shè)為一定之后，在到 達(dá)第二流量調(diào)節(jié)部129之前，首先流入由環(huán)狀槽部102所形成的空間部分。 流體與環(huán)狀槽部102的底面接觸，向徑方向擴(kuò)散與第二閥芯99的內(nèi)周面接 觸，進(jìn)而改變流動的方向，到達(dá)第二流量調(diào)節(jié)部129，因此，流體的流動 在空間部分一時停滯。因此，能夠?qū)⒘黧w在空間部分抑制流動、抑制急劇 的流量的增加，以能夠由第二流量調(diào)節(jié)部129充分控制的流動到達(dá)第二流 量調(diào)節(jié)部129，在第二流量調(diào)節(jié)部129高精度地進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，因此，可 進(jìn)行節(jié)流閥85微開時的微小流量的調(diào)節(jié)。此時，將第二閥芯99的圓環(huán)狀 凸條的直徑D2，相對連通口 91的內(nèi)徑D設(shè)為1.1D^D2￡2D的范圍內(nèi)，因 此，能夠在第一閥芯98和第二閥芯99之間形成有效抑制流量的增加的環(huán) 狀槽部102，能夠利用由環(huán)狀槽部102所形成的空間部分抑制來自第一流 量調(diào)節(jié)部128的流體的流動。在S1=S2的情況下，第一流量調(diào)節(jié)部128的開口面積Sl和第二流量 調(diào)節(jié)部129的開口面積S2相同，以此時為界，對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的部分自第 二流量調(diào)節(jié)部129切換為笫一流量調(diào)節(jié)部128。即，通過S1的大小調(diào)節(jié)流 量。在S1〈S2的情況下，節(jié)流閥85的開度從微開增大至全開，在第二流 量調(diào)節(jié)部129難以進(jìn)行細(xì)小的流量調(diào)節(jié)，通過第一流量調(diào)節(jié)部128即Sl 的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。在S1〈S2的范圍內(nèi)，第一流量調(diào)節(jié)部128利用第一閥芯98的圓錐部105和連通口 91對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，對第一閥芯98的圓錐部 105，以相對節(jié)流閥85的開度開口面積Sl成比例地增加的方式加以i殳定， 因此，能夠以隨著節(jié)流閥85的開度變大流量線性地成比例增加的方式加以 調(diào)節(jié)。因此，本發(fā)明的節(jié)流閥85，在開度微小的時候通過第二流量調(diào)節(jié)部129 進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，如果增大開度，則從第二流量調(diào)節(jié)部129切換至第一流量 調(diào)節(jié)部128進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，因此，從全閉到全開，流量能夠相對于開度得 到良好的比例關(guān)系，從微小的流量到較大的流量都能夠進(jìn)行可靠的流量調(diào) 節(jié)，能夠在較大的流量范圍進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。接著，從節(jié)流閥85全開狀態(tài)使手柄119反向向關(guān)閉方向旋轉(zhuǎn)的情況下， 閥芯以與向打開方向旋轉(zhuǎn)的情況相反的動作下降，根據(jù)節(jié)流閥85的開度進(jìn) 行流量調(diào)節(jié)。在手柄119向關(guān)閉方向旋轉(zhuǎn)成為全閉的狀態(tài)時，第二岡芯99 與閥座面89線接觸，從而能夠進(jìn)行可靠的全閉密封。在節(jié)流閥85處于全 閉的狀態(tài)時，第一閥芯98時常與連通口 91不接觸，因此，沒有由于節(jié)流 閥85的長期使用而導(dǎo)致閥芯、閥座面89因磨損等而變形的情況，從而能 夠防止由于長期4吏用導(dǎo)致流量調(diào)節(jié)特性變得不穩(wěn)定的情況。通過以上的動作，流入流體控制裝置81的流體流入口 82的流體，通 過流量計測器83、流體控制閥84、節(jié)流閥85，被反饋控制，并且進(jìn)行流 量的微調(diào)節(jié)，從而微細(xì)地被控制成變?yōu)樵O(shè)定流量。另外，通過使節(jié)流閥85 的開度變化，從而使流體控制裝置81能夠在較大的流量范圍對流量進(jìn)行控 制。而且，節(jié)流閥85是能夠容易進(jìn)行微小的開度調(diào)節(jié)的構(gòu)成，因此，能夠 精密且短時間地進(jìn)行開度的微調(diào)節(jié)。 (實施例4)接著，基于圖10對作為本發(fā)明的第四實施例的流體控制裝置進(jìn)行說明。131是流體控制裝置。流體控制裝置131，包括流體流入口 132、開 閉閥133、流量計測器134、流體控制閥135、節(jié)流閥136、流體流出口 137、 控制部138。 第四實施例的各個構(gòu)成以及動作與實施例1至實施例3相同，因此省略說明。在第四實施例中，進(jìn)行反饋控制，并且利用節(jié)流閥136能 夠進(jìn)行較大流量范圍內(nèi)的微細(xì)的流量控制，利用開閉閥133能夠容易地進(jìn) 行流體控制裝置131的維護(hù)等，也能夠進(jìn)行流體的緊急截斷。這里，在實施例1至實施例4中，相鄰的閥以及流量計測器沒有使用 管、連接管而直接連接，因此使流體控制裝置變得緊湊，從而能夠減少設(shè) 置場所的空間。另外，能夠使設(shè)置作業(yè)變得容易以縮短作業(yè)時間，能夠?qū)?流體控制裝置內(nèi)的流路縮短至必要的最短限度，因此能夠抑制流體阻力。 (實施例5 )接下來，基于圖11對作為本發(fā)明的第五實施例的流體控制裝置進(jìn)行說明。139是流體控制裝置。流體控制裝置139，包括流體流入口 140、開 閉閥141、流量計測器142、流體控制閥143、節(jié)流閥144、流體流出口 145、 控制部146形成，其各自的構(gòu)成如下所述。147是流體控制裝置139的底座。底座147，單一地形成有開閉閥141、 流量計測器142、流體控制閥143、節(jié)流閥144的各自的主體。作為開閉閥 141的主體，在底座147的上部形成有閥室148、與閥室148連通的入口流 路149和出口流路150,入口流路149與流體流入口 140連通。作為流量 計測器142，具有入口流路151、從入口流路151垂直設(shè)置的直線流路 152和從直線流路152垂直設(shè)置、與入口流路151在同一方向上平行地設(shè) 置的出口流路153，在入口、出口流路151、 153的側(cè)壁的與直線流路152 的軸線相交的位置上，相互相對地配置有超聲波振子154、 155，入口流路 151與開閉閥141的出口流路150連通。作為流體控制閥143的主體，在 底座147的下部具有開放至底部而設(shè)置的第二空隙156，在上部具有上面 開放而i殳置的直徑與第二空隙156的直徑相比更大的第一空隙157,并且 設(shè)置有與第二空隙156連通的入口流路158，在與入口流路158相對的 方向上與第一空隙157連通的出口流路159，還有將第一空隙157和第二 空隙156連通的、具有與第一空隙157的直徑相比更小的直徑的連通孔 160，入口流路158與流量計測器142的出口流路153連通。作為節(jié)流閥144的主體，在底座147的上部具有大致研缽形狀的閥室161，在閥室161 的底面形成有閥座面162，具有與設(shè)置在閥座面162的中心的連通口 163 連通的入口流路164和與閥室161連通的出口流路165。在閥室161的上 方設(shè)有收納隔膜壓件166的凹部167，在其底面上設(shè)有環(huán)狀凹部168。另外， 入口流路164與流體控制閥143的出口流路159連通，出口流路165與流 體流出口145連通。笫五實施例的其他構(gòu)成，除了主體是單一形成的之外 與第四實施例相同，因此省略說明。作為本發(fā)明的第五實施例的流體控制裝置的動作，與第四實施例相同， 因此省略說明。在第五實施例中，不僅能夠進(jìn)行反饋控制，并且利用節(jié)流 閥144能夠進(jìn)行較大流量范圍內(nèi)的微細(xì)的流量控制，利用開閉閥141能夠 容易地進(jìn)行流體控制裝置139的維護(hù)等，也能夠進(jìn)行流體的緊急截斷。這里，第五實施例是將第四實施例的流體控制裝置的閥以及流量計測 器配設(shè)在形成有流路的一個底座上的構(gòu)成，但還可以是將第一實施例至第 三實施例的流體控制裝置的閥以及流量計測器配設(shè)在形成流路的 一個底座 上的構(gòu)成，進(jìn)行與各實施例相同的動作。此時，流體控制裝置配設(shè)在形成 流路的一個底座上，因此使得流體控制裝置變得緊湊，能夠減小設(shè)置場所 的空間。另外，能夠使設(shè)置作業(yè)變得容易、縮短作業(yè)時間，能夠?qū)⒘黧w控 制裝置內(nèi)的流路縮短至必要的最短限度，因此能夠抑制流體阻力，而且能 夠減少部件數(shù)量，因此能夠容易地進(jìn)行流體控制裝置的組裝。 (實施例6 )接著，基于圖12至圖14對作為本發(fā)明的第六實施例的使用其他的流 體控制閥的流體控制裝置進(jìn)行說明。169是流體控制閥。流體控制閥169包括主體部170、閥部件185、 第一隔膜部186、第二隔膜部187、第三隔膜部188、第四隔膜部l89。主體部170，具有在內(nèi)部被劃分為后記的第一加壓室177、第二閥室 178、第一閥室179以及第二加壓室180的腔室176，和用于使流體從外部 流入腔室176的入口流路194以及用于從腔室176向流體流出口 230流出 的出口流路201，從上開始被分為主體D174、主體C173、主體B172、主體A171和主體E175，將它們組裝成一體而構(gòu)成。171是位于主體部170的內(nèi)側(cè)的PTFE制的主體A,在上部設(shè)有平面 圓形的臺階部190，在臺階部l卯的中央設(shè)置有直徑比臺階部l卯小、作 為下部第一閥室183的開孔部191,在開孔部191之下連續(xù)設(shè)置有直徑比 開孔部191的直徑大的平面圓形的下部臺階部192。在主體A171的上面部 即臺階部190的邊緣部設(shè)有環(huán)狀凹槽193,另外，設(shè)有從側(cè)面與主體A171 的開孔部191連通的入口流路194。入口流路194與流量計測器231連通。172是與主體A171的上表面卡合固定的PTFE制的主體B，在上部設(shè) 有平面圓形的臺階部195，在臺階部195的中央設(shè)有直徑比臺階部195小 的作為上部第二閥室182的開孔部196。另外，在開孔部196之下連續(xù)i殳 有與開孔部196的直徑相比小徑的開口部197和與主體A171的臺階部l卯 相同直徑的平面圓形的下部臺階部198。開口部197的下端周圍成為閥座 199。在主體B172的下面部即下部臺階部198的邊緣部，在與主體A171 的環(huán)狀凹槽193相對的位置設(shè)有環(huán)狀凹槽200，另外，設(shè)有位于主體A171 的入口流路194的相反側(cè)的、從主體B172的側(cè)面與開口部196連通的出 口流路201 。出口流路201與流體流出口 230連通。173是與主體B172的上部嵌合固定的PTFE制的主體C，在中央設(shè)有 將主體C173的上下端面貫通并在上部擴(kuò)徑的平面圓形的隔膜室202，以隔 膜室202為中心設(shè)有將隔膜室202和外部連通的呼吸孔203以及在下端面 與主體B172的臺階部195嵌合的環(huán)狀突部204。174是位于主體C173的上部的PTFE制的主體D，在下部設(shè)有氣室 205，在中央設(shè)置有貫通上表面、用于從外部向氣室205導(dǎo)入壓縮空氣的給 氣孔206。另外，設(shè)有貫通側(cè)面而設(shè)置的微孔的排出孔229。另外，在壓縮 空氣的供給中并非必要的情況下，可以不設(shè)置排出孔229。175是與主體A171的底部嵌合固定的PVDF制的主體E，在中央部設(shè) 有上表面開口、成為第二加壓室180的開孔部207，在開孔部2(T7上表面 的周圍，設(shè)有與主體A171的下部臺階部192嵌合固定的環(huán)狀突部208。另 夕卜，在主體E175的側(cè)面，設(shè)有從這里連通開孔部207的小徑的呼吸孔209。以上所說明的構(gòu)成主體部170的五個主體A171、主體B172、主體 C173、主體D174和主體E175,是通過螺栓.螺母(沒有圖示)夾持固定 的。185是PTFE制的閥部件，具有第一隔膜部186，其在中央具有設(shè)為 突緣狀的厚部210，并具有貫通厚部210的連通孔211，從厚部210的外周 面向徑方向延伸設(shè)置的圓形的薄膜部212，和在薄膜部212的外周邊部在 上下方向上突出設(shè)置的環(huán)狀肋部213;設(shè)置在第一隔膜部186的上部中央 的逆研缽狀的閥芯214;相比閥芯214的上部向上方突出設(shè)置的、上端部 形成為大致半球狀的上部桿215以及相比厚部210的下端面中央部向下方 突出設(shè)置的、下端部形成為大致半球狀的下部桿216，并且它們一體地形 成。在第一隔膜部186的外周邊部所設(shè)置的環(huán)狀肋部213與在主體A171 和主體B172上所設(shè)置的兩個環(huán)狀凹槽193、 200嵌合，；故主體A171和主 體B172夾持固定。另外，在閥芯214的傾斜面和主體B172的開口部197 的下端面邊部之間所形成的空間作為流體控制部217。187是PTFE制的笫二隔膜部，在中央具有圓柱狀的厚部218，并具有 從厚部218的下端面向徑方向延伸設(shè)置的圓形的薄膜部219以及在薄膜部 219的外周邊部所設(shè)置的環(huán)狀密封部220，而且一體地形成。另外，薄膜部 219的周邊部的環(huán)狀密封部220被主體B172的上部的臺階部195和主體 C173的環(huán)狀突部204所夾持固定。另夕卜，有必要將第二隔膜部187的受壓 面積設(shè)得比第一隔膜部186的受壓面積小。188是PTFE制的笫三隔膜部，形狀與第二隔膜部187相同，上下相 反地配置。厚部221的上端面與閥部件185的下部桿216接觸，另外，薄 膜部222的周邊部的環(huán)狀密封部223被主體A171的下部臺階部192和主 體E175的環(huán)狀突部208所夾持固定。另外，有必要和上述同樣地，將第 三隔膜部188的受壓面積設(shè)得比第一隔膜部186的受壓面積小。189是第四隔膜部，在周邊部具有外徑與主體C173的隔膜室202大致 相同的圓筒形肋224，在中央具有圓柱部225，以及具有與圓筒形肋224 的下端面內(nèi)周和圓224與主體C173的隔膜室202嵌合固定，并且被夾持固定在主體B172和 主體C173之間，圓柱部225在隔膜室202中上下運動自如。另外，圓柱 部225的下部與第二隔膜部187的厚部218嵌合。227以及228是配置在主體E175的開孔部207的PVDF制的彈簧支架 和SUS制的彈簧。兩者對第三隔膜部188向內(nèi)(在圖中為向上)加壓?？芍ㄟ^以上所說明的各構(gòu)成而形成在主體部的內(nèi)部的腔室176從上 開始劃分為由第四隔膜部189以及主體D174的氣室205所形成的第一 加壓室177;由下部第二閥室181和上部第二閥室182兩者所構(gòu)成的第二 閥室178，下部第二閥室181形成在第 一隔膜部186與主體B172的下部臺 階部198之間，上部第二閥室182由第二隔膜部187與主體B172的開孔 部196所形成；由下部第一閥室183和上部第一閥室184構(gòu)成的第一閥室 179，該下部笫一閥室183由第三隔膜部188與主體A171的開孔部191形 成，該上部第一閥室184由第一隔膜部186與主體A171的臺階部l卯形 成；以及由第三隔膜部188與主體E175的開孔部207所形成的第二加壓 室180。第六實施例的其他構(gòu)成與第二實施例的相同，因此省略說明。接著，對作為本發(fā)明的第六實施例的流體控制裝置的動作進(jìn)行說明。通過流量計測器231的流體流入流體控制閥169。在控制部232中， 相對于任意的設(shè)定流量，根據(jù)與實時計測的流量的偏差，向電空轉(zhuǎn)換器233 輸出信號使得偏差變?yōu)榱?，?qū)動電空轉(zhuǎn)換器233使得其向流體控制閥169 供給相應(yīng)的操作壓力。由流體控制閥169進(jìn)行控制，使得從流體控制閥169 流出的流體，流量在設(shè)定流量變?yōu)橐欢ㄖ?，也就是說使i殳定流量與計測流 量的偏差收縮為零。在此，對流體控制閥169的針對從電空轉(zhuǎn)換器233所供給的操作壓力 的動作進(jìn)行說明。經(jīng)流體控制閥169的主體A171的入口流路l94流入第 一閥室179的流體，通過閥部件185的連通孔211而凈皮減壓，流入下部第 二閥室181。進(jìn)而，流體在從下部第二閥室181經(jīng)過流體控制部217而流 入上部第二閥室182時，由于在流體控制部217的壓力損失而被再次減壓， 從出口流路201向流體流出口 230流出。這里，因為將連通孔211的直徑設(shè)得足夠小，所以通過連通孔211前后的壓力差確定流過閥的流量。此時，觀察各隔膜部186、 187、 188因流體所受的力，可知第一隔膜 部186由于第一閥室179和下部笫二閥室181內(nèi)的流體壓力差而受到向上 的力，第二隔膜部187由于上部第二閥室182的流體壓力而受到向上的力， 第三隔膜部188由于第一閥室179內(nèi)的流體壓力而受到向下的力。這里， 因為將第一隔膜部186的受壓面積相比第二隔膜部187以及第三隔膜部 188的受壓面積設(shè)得足夠大，所以作用在第二、第三隔膜部187、 188上的 力，與作用在第一隔膜部186上的力相比幾乎可以忽略。因此，閥部件185， 從流體所受到的力，成為由第一閥室179和下部第二閥室181內(nèi)的流體壓 力差所產(chǎn)生的向上的力。另外，閥部件185，由于第一力口壓室177的加壓才幾構(gòu)而被向下加力， 同時由于第二加壓室180的加壓機構(gòu)而被向上加壓。如果將第一加壓室177 的加壓機構(gòu)的力調(diào)整得比第二加壓室180的加壓機構(gòu)的力大，則閥部件185 由各加壓機構(gòu)所的受合力為向下的力。這里，所謂第一加壓室177的加壓 機構(gòu)，是利用從電空變換器233所供給的操作壓力的機構(gòu)，所謂第二加壓 室180的加壓機構(gòu)，是利用彈簧228的回彈力的機構(gòu)。因此，閥部件185，穩(wěn)定在由各加壓機構(gòu)所產(chǎn)生的向下的合力與由第 一閥室179與下部第二閥室181內(nèi)的流體壓力差所產(chǎn)生的向上的力平衡的 位置上。即，為使由各加壓機構(gòu)所產(chǎn)生的合力和由流體壓力差所產(chǎn)生的力 平衡，通過流體控制部217的開口面積自立地對下部第二閥室l81的壓力 進(jìn)行調(diào)整。因此，第一閥室179與下部第二閥室181內(nèi)的流體壓力差一定， 將連通孔211的前后的壓差保持一定，從而將流過閥的流量保持一定。這里，流體控制閥169，使得作用在閥部件185上的各加壓機構(gòu)的合 力與由第一閥室179和下部第二閥室181的壓力差所產(chǎn)生的力平衡而動作， 所以如果對作用在閥部件185上的各加壓機構(gòu)的合力進(jìn)行調(diào)整變化，則第 一閥室179與下部第二閥室181的流體壓力差變?yōu)榕c其相應(yīng)的值。即，通 過調(diào)整由第一加壓室的加壓機構(gòu)所產(chǎn)生的向下的力即從電空變換機233所 供給的操作壓力進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)B通孔211前后的壓差進(jìn)行變更調(diào)整，33因此能夠不對閥進(jìn)行分解地將流量設(shè)定為任意的流量。另外，如果將由第一加壓室177的加壓機構(gòu)所產(chǎn)生的力調(diào)整得比由第 二加壓室180的加壓機構(gòu)所產(chǎn)生的力小，則作用在閥部件185上的合力變 得只向上，變成4吏閥部件185的閥芯214按壓主體B172的開口部197的 閥座199的形式，從而能夠?qū)⒘黧w截斷。即，如果對電空變換器233進(jìn)行 調(diào)整不施加操作壓力，則流體控制閥169變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。通過以上的動作，流入流體控制裝置的流體，以在設(shè)定流量變得一定 的方式被流體控制閥169控制，從流體流出口 230流出。還有，即便流入 流體控制裝置的流體的上游側(cè)壓力、下游側(cè)壓力變動，通過流體控制閥169 的動作，自立地將流量保持一定，因此即便發(fā)生泵的脈動等瞬間的壓力變 化，也能夠穩(wěn)定地對流量進(jìn)行控制。另外，因為流體控制閥169是不受背 壓變化的影響的構(gòu)成，所以能夠良好地用于背壓變化這樣的用途。另外， 通過操作壓力的調(diào)整，能夠?qū)⒘黧w控制閥169作為開閉閥使用，所以即使* 不另行連接流體截斷用的閥也可以。第六實施例的其他動作與第二實施例 相同，因此省略說明。 (實施例7)接著，基于圖15，對作為本發(fā)明的第七實施例的流量計測器是其他的 超聲波流量計的情況下的流體控制裝置進(jìn)行說明。234是對流體的流量進(jìn)行計測的流量計測器。流量計測器234,具有 入口流路235、從入口流路235垂直設(shè)置的第一立起流路236、與第一立起 流路236連通并與入口流路235軸線大致平行地設(shè)置的直線流路237、從 直線流路237垂直設(shè)置的第二立起流路238和與第二立起流路238連通并 與入口流路235軸線大致平行地設(shè)置的出口流路239，在第一以及第二立 起流路236、 238的側(cè)壁的與直線流路237的軸線相交的位置上，相互相對 地配置有超聲波振子240、 241。超聲波振子240、 241被氟樹脂覆蓋，從 該振子240、 241伸出的配線與后記控制部244的運算部245連接。另外， 流量計測器234除超聲波振子240、 241以外都是PFA制。入口流路235 與開閉閥242連通，出口流路239與流體控制閥243連通。第七實施例的其他構(gòu)成與第四實施例相同，因此省略iJL明。接著，對作為本發(fā)明的第七實施例的流體控制裝置的動作進(jìn)行說明。 流入流體控制裝置的流體，通過開閉閥242流入流量計測器234。流 入流量計測器234的流體，在直線流路237計測流量。從相對流體的流動 位于上游側(cè)的超聲波振子240朝向位于下游側(cè)的超聲波振子241傳播超聲 波振動。將由超聲波振子241所接收的超聲波振動轉(zhuǎn)換為電信號，向控制 部244的運算部245輸出。當(dāng)超聲波振動從上游側(cè)的超聲波振子240向下 游側(cè)的超聲波振子241傳播被接收時，瞬間在運算部245內(nèi)切換接收/發(fā)送， 從位于下游側(cè)的超聲波振子241向位于上游側(cè)的超聲波振子240傳播超聲 波振動。在超聲波振子240所接收的超聲波振動，被轉(zhuǎn)換為電信號，并向 控制部244內(nèi)的運算部245輸出。此時，超聲波振動與直線流路237內(nèi)的 流體的流動逆向傳播，因此與從上游側(cè)向下游側(cè)傳播超聲波振動時相比流 體中的超聲波振動的傳播速度較慢，因而傳播時間變長。所輸出的相互的 電信號在運算部245內(nèi)分別計測傳播時間，根據(jù)傳播時間差運算流量。將 在運算部245所運算的流量轉(zhuǎn)換成電信號，并向控制器部2"輸出。第七 實施例的其他動作與第四實施例相同，因此省略說明。 (實施例8)接著，基于圖16、圖17,對作為本發(fā)明的第八實施例的流量計測器是 超聲波式渦流流量計的情況下的流體控制裝置進(jìn)行說明。247是流量計測器。流量計測器247,具有直線流路251，該直線流路 具備入口流路248、在入口流路248內(nèi)垂直設(shè)置的產(chǎn)生卡曼渦旋的渦旋產(chǎn) 生體249和出口流路250，在直線流路251的渦4t產(chǎn)生體249的下游側(cè)的 側(cè)壁上，在與流路軸線方向垂直的位置上相互相對地配置有超聲波振子 252、 253。超聲波振子252、 253被氟樹脂覆蓋，從該振子252、 253伸出 的配線與控制部256的運算部連接。流量計測器247除超聲波振子252、 253以外都是PTFE制。入口流路248與開閉閥254連通，出口流路250 與流體控制閥255連通。第八實施例的其他構(gòu)成與第四實施例相同，因此 省略說明。接著，對本發(fā)明的第八實施例的流體控制裝置的動作進(jìn)行說明。流入流體控制裝置的流體，通過開閉閥254流入流量計測器247。流 入流量計測器247的流體，在直線流路251中計測流量。相對流過直線流 路251內(nèi)的流體，使超聲波振動從超聲波振子252向超聲波振子253傳播。 在渦旋產(chǎn)生體249的下游產(chǎn)生的卡曼渦旋，以與流體的流速成比例的周期 而產(chǎn)生，并交替產(chǎn)生渦旋方向不同的卡曼渦旋，因此，超聲波振動根據(jù)卡 曼渦旋的渦旋方向，在通過卡曼渦旋時在行進(jìn)方向上被加速、或者減速。 因此，由超聲波振子253所接收的超聲波振動，根據(jù)卡曼渦旋而改變頻率 (周期)。將由超聲波振子252、 253所發(fā)送接收的超聲波振動，轉(zhuǎn)換為電 信號，并向控制部256的運算部257輸出。在運算部257中，基于卡曼渦 旋的頻率，運算流過直線流路251的流體的流量，該卡曼渦漩的頻率是根 據(jù)從發(fā)送側(cè)的超聲波振子252所輸出的超聲波振動與從接收側(cè)的超聲波振 子253所輸出的超聲波振動的相位差而得的。將在運算部257所運算的流 量轉(zhuǎn)換為電信號，向控制器部258輸出。第八實施例的其他動作與第四實 施例相同，因此省略il明。根據(jù)以上的動作，超聲波式渦流流量計，由于流量越大越會多產(chǎn)生卡 曼渦旋，因此即便是大流量也能夠正確地進(jìn)行流量計測，在大流量的流體 控制上發(fā)揮優(yōu)異的效果。另外，關(guān)于本發(fā)明對特定的實施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但作為本領(lǐng)域 技術(shù)人員，能夠不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍以及思想地進(jìn)行各種變更、 修正等。
權(quán)利要求
1.一種流體控制裝置，其特征在于，具備通過控制用流體的壓力操作對流體的壓力進(jìn)行控制的流體控制閥；計測流體的流量、將該流量的計測值變換為電信號并輸出的流量計測器；和基于來自該流量計測器的所述電信號與設(shè)定流量的偏差，將用于對所述流體控制閥的開口面積進(jìn)行控制的指令信號，向所述流體控制閥或者操作該流體控制閥的設(shè)備輸出的控制部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體控制裝置，其特征在于， 還具備用于對所述流體的流動進(jìn)行開^t或截斷的開閉閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體控制裝置，其特征在于， 還具備開口面積能夠調(diào)節(jié)的節(jié)流閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體控制裝置，其特征在于，所述閥以及所述流量計測器，不使用獨立的連接機構(gòu)而直接連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體控制裝置，其特征在于， 所述閥以及所述流量計測器，配^:在一個底座上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體控制裝置，其特征在于， 所述流體控制閥，具備主體，其在下部中央具有開放至底部而設(shè)置的第二空隙，并具有與第 二空隙連通的入口流路，在上部具有上表面開放而設(shè)置、直徑比第二空隙 的直徑大的第一空隙，并具有與第一空隙連通的出口流路、和連通第一空 隙與第二空隙、直徑比第一空隙的直徑小的連通孔，而且將第二空隙的上 表面作為閥座；閥蓋，在內(nèi)部具有與設(shè)在側(cè)面或上表面的給氣孔和排出孔連通的圓筒 狀的空隙，在下端內(nèi)周面上設(shè)有臺階部；彈簧支架，嵌插于閥蓋的臺階部中并在中央部具有貫通孔；活塞，在下端部具有直徑比彈簧支架的貫通孔小的第一接合部、在上部設(shè)有突緣部、能夠上下運動地嵌插在閥蓋的空隙內(nèi)部；彈簧，由活塞的突緣部下端面和彈簧支架的上端面所夾持支撐；第一閥機構(gòu)體，具有笫一隔膜，該第一隔膜，邊緣部被夾持固定在主 體和彈簧支架之間、以覆蓋主體的第一空隙的方式而形成第一閥室、并將 中央部設(shè)得厚；在上表面中央具有貫通彈簧支架的貫通孔而與活塞的第一 接合部接合固定的第二接合部；并在下表面中央具有貫通主體的連通孔而 設(shè)置的第三接合部；第二閥才幾構(gòu)體，具有位于主體的第二空隙內(nèi)部、直徑比主體的連通 孔大的閥芯；在閥芯上端面突出設(shè)置、并與第一閥機構(gòu)體的第三接合部接 合固定的第四接合部；從閥芯下端面突出而設(shè)置的桿；和從桿下端面向徑 方向延伸而設(shè)置的第二隔膜；基板，在上部中央具有突出部，該突出部位于主體的下方、在其與主 體之間對笫二閥機構(gòu)體的笫二隔膜的邊緣部進(jìn)行夾持固定，在突出部的上 端部設(shè)置切口凹部并設(shè)置與切口凹部連通的呼吸孔；伴隨著活塞的上下運動，由第二閥機構(gòu)體的閥芯與主體的閥座所形成 的流體控制部的開口面積變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體控制裝置，其特征在于，所述流體控制閥，具備由流體的入口流路、出口流路以及將入口流路和出口流路連通 的腔室所構(gòu)成的主體部，具有閥芯和第一隔膜部的閥部件，和位于閥部件 的下部以及上部、與第 一 隔膜部相比有效受壓面積小的第二隔膜部以及第 三隔膜部；通過將各隔膜部的外周部固定在主體部上而將閥部件以及各隔 膜部安裝在腔室內(nèi)，而且通過各隔膜部將腔室劃分為第一加壓室、第二閥 室、第一閥室以及第二加壓室，第一加壓室具有對第二隔膜部施加時常向 內(nèi)的一定的力的才幾構(gòu)，第一閥室與入口流路連通，第二閥室具有與閥部件 的閥芯相對應(yīng)的閥座，并且分為相對閥座位于第一隔膜部側(cè)并通過設(shè)置在 第一隔膜部上的連通孔與第一閥室連通的下部第二閥室、和位于第二隔膜部側(cè)并與出口流路連通設(shè)置的上部第二閥室，具有通過閥部件的上下運動而使閥芯與閥座之間的開口面積變化從而對下部第二閥室的流體壓力進(jìn)行 控制的流體控制部，第二加壓室具有對第三隔膜部施加時常向內(nèi)的一定的 力的機構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體控制裝置，其特征在于， 所述節(jié)流閥，具有主體，在設(shè)置在上部的閥室的底面上形成有閥座面，并具有與設(shè)置在 閥座面的中心的連通口連通的入口流路和與閥室連通的出口流路；隔膜，其一體地設(shè)置有能夠通過閥桿的軸方向的進(jìn)退移動而插入連通 口地從接液面的中心垂下突出設(shè)置的第一閥芯、能夠與閥座面接觸/分離并 形成在從第一閥芯向徑方向分離的位置上的圓環(huán)狀凸條的第二閥芯和從第 二閥芯開始向徑方向連續(xù)形成的薄膜部；第一閥桿，在上部固定有手柄，在下部內(nèi)周面具有陰螺紋部、在外周 面具有螺距比陰螺紋部的螺距大的陽螺紋部；第一閥桿支撐體，在內(nèi)周面具有與第一閥桿的陽螺紋部螺合的陰螺紋部；第二閥桿，在上部外周面具有與第一閥桿的陰螺紋部螺合的陽螺紋部、 在下端部連接有隔膜；隔膜壓件，位于第一閥桿支撐體的下方、對第二閥桿上下移動自如且 不可旋轉(zhuǎn)地支撐；和閥蓋，將第一閥桿和隔膜壓件固定。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體控制裝置，其特征在于， 所述流量計測器是超聲波流量計或者超聲波式渦流流量計。
全文摘要
本發(fā)明涉及的流體控制裝置，其特征在于，具備通過控制用流體的壓力操作對流體的壓力進(jìn)行控制的流體控制閥；計測流體的流量將該流量的計測值變換為電信號并輸出的流量計測器；和基于來自該流量計測器的所述電信號與設(shè)定流量的偏差，將用于對所述流體控制閥的開口面積進(jìn)行控制的指令信號，向所述流體控制閥或者操作該流體控制閥的設(shè)備輸出的控制部。
文檔編號F16K41/00GK101248402SQ20068003063
公開日2008年8月20日 申請日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者上村忍文, 吉野研郎 申請人:旭有機材工業(yè)株式會社