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JP4874576B2 - Flow control system - Google Patents
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JP4874576B2 - Flow control system - Google Patents

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Description

本発明は、たとえば半導体製造装置のウエハ洗浄ラインにおける微小流量の薬液注入量制御等に適用される流量計を用いた流量制御システムに関するものである。   The present invention relates to a flow rate control system using a flow meter that is applied to, for example, control of a chemical flow rate at a minute flow rate in a wafer cleaning line of a semiconductor manufacturing apparatus.

従来より、流路内を流れる液体の流量を測定するため、流体回路内にインライン接続される流量計が広く使用されている。このような流量計においては、流路内の適所にオリフィス、ベンチュリー・ノズル、あるいはピトー管等を設置する構成とし、その絞りにより生じる差圧から流量を測定する差圧式が知られている。このような差圧式の流量計は、通常液体の流れが乱流となる領域で使用されているので、流速が大となって絞り機構でキャビテーションを生じやすい。
また、上述した差圧式の流量計においては、圧力損失の問題に加えて、加工精度の確保にコストが嵩むという問題があるため、たとえば流路内に開口するスリットを設けた一対のプローブを設けておき、両プローブ内に流入する流体の差圧を検出するように構成したものが提案されている。この差圧式流量計は、動圧計測原理に従う流量計であって、計測精度が向上するとともに、構造が簡単で安価に製造できるとされる。(たとえば、特許文献1参照)
特開平11−316144号公報
Conventionally, in order to measure the flow rate of a liquid flowing in a flow path, a flow meter connected in-line in a fluid circuit has been widely used. In such a flow meter, a differential pressure type is known in which an orifice, a venturi nozzle, a pitot tube, or the like is installed at an appropriate position in a flow path, and a flow rate is measured from a differential pressure generated by the restriction. Since such a differential pressure type flow meter is normally used in a region where the flow of liquid becomes turbulent, the flow velocity becomes large and cavitation is likely to occur in the throttle mechanism.
In addition to the pressure loss problem, the differential pressure type flow meter described above has a problem of increasing the cost of ensuring processing accuracy. For example, a pair of probes provided with slits opened in the flow path are provided. A configuration has been proposed in which a differential pressure between fluids flowing into both probes is detected. This differential pressure type flow meter is a flow meter according to the dynamic pressure measurement principle, and it is said that the measurement accuracy is improved and the structure is simple and can be manufactured at low cost. (For example, see Patent Document 1)
JP 11-316144 A

ところで、上述した従来の差圧式流量計は、出口側が大気開放となる流体流路に設置した場合、オリフィスにより絞った下流側(2次側)に気泡が発生するという問題を有している。発生した気泡は2次側に設置した圧力センサに滞留しやすく、ある程度溜まった後にまとまって流れるために、このような気泡の発生は、特に微小流量域の流量測定精度に悪影響を及ぼすだけでなく、たとえば流体流路が半導体製造装置のウエハ洗浄ラインの場合、差圧式流量計で発生した気泡を含んだ洗浄液がウエハ上に落下することにより、製品が悪影響を受けるという問題も生じてくる。このような気泡の発生を防止するため、現状のウエハ洗浄ライン等においては、差圧式流量計のオリフィスにバックプレッシャをかけて対処しているのが実情である。なお、ここでの微小流量は、おおよそ1lit./min.以下とする。   By the way, the conventional differential pressure type flow meter described above has a problem that bubbles are generated on the downstream side (secondary side) constricted by the orifice when the outlet side is installed in a fluid flow path that is open to the atmosphere. The generated bubbles are likely to stay in the pressure sensor installed on the secondary side and flow together after being accumulated to some extent. Therefore, the generation of such bubbles not only adversely affects the flow rate measurement accuracy in the minute flow rate range. For example, when the fluid flow path is a wafer cleaning line of a semiconductor manufacturing apparatus, a problem arises in that the product is adversely affected by the cleaning liquid containing bubbles generated by the differential pressure flow meter dropping on the wafer. In order to prevent the generation of such bubbles, in the current wafer cleaning line or the like, the actual situation is that a back pressure is applied to the orifice of the differential pressure type flow meter. The minute flow rate here is approximately 1 lit./min. Or less.

また、一般に、流路に接続される各種装置は、ブロック状のボディに穴を設けて、この穴を流路の一部として利用している。流路が屈曲している場合には、一度の穴明け加工によって流路全体を作成することはできないので、このような場合には、ボディに対して流路の各直線部分に沿って複数の穴を形成し、これらの穴の開口部のうち、不要な開口部(流路の入口及び出口以外の開口部)をプラグ等を用いて埋め戻すことで、ボディに流路の入口から出口まで通じる穴を形成している。
しかし、このような構成のボディでは、穴の埋め戻し部分で本来必要な流路以外にも空間が形成されるため、この部分に流体の滞留が生じやすかった。
In general, various devices connected to the flow path have a hole in a block-like body, and the hole is used as a part of the flow path. When the flow path is bent, the entire flow path cannot be created by a single drilling process. In such a case, a plurality of flow paths are formed along each linear portion of the flow path with respect to the body. By forming a hole and refilling unnecessary openings (openings other than the inlet and outlet of the flow path) of these holes using plugs, etc., from the inlet to the outlet of the flow path in the body A hole leading to it is formed.
However, in the body having such a configuration, a space is formed in addition to the originally required flow path at the hole backfilling portion, so that fluid stays easily in this portion.

このような背景から、気泡の発生を防止または抑制することが可能であり、しかも、微小流量域における十分な測定精度を確保でき、かつ流体や気泡の滞留が生じにくい流量計の開発が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気泡の発生を防止または抑制して微小流量域における優れた測定精度の流量測定が可能となり、かつ流体や気泡の滞留が生じにくい流量計を用いた流量制御システムを提供することにある。
From such a background, it is desired to develop a flow meter that can prevent or suppress the generation of bubbles and that can ensure sufficient measurement accuracy in a minute flow rate range and is less likely to cause retention of fluid or bubbles. .
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to prevent or suppress the generation of bubbles, enabling flow measurement with excellent measurement accuracy in a minute flow rate range, An object of the present invention is to provide a flow rate control system using a flow meter in which bubbles do not easily stay.

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の参考例に係る流量計は、出口環境が一定圧力の流体流路を流れる液体の微小流量を測定する流量計であって、前記流体流路の出口側端部に接続され、前記流体流路よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部と、前記流体流路の出口近傍に設置して前記流量測定管路部の上流側で前記液体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出した流体圧力から流量を算出する圧力/流量変換手段と、を具備して構成したことを特徴とするものである。
また、本発明の参考例の流量計においては、前記出口環境の一定圧力が大気開放による大気圧であることが好ましい。
なお、上記の流量測定管路部については、その出口位置を圧力検出手段より高く設定することにより、流量の測定値を安定させることができる。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A flow meter according to a reference example of the present invention is a flow meter that measures a minute flow rate of a liquid flowing in a fluid flow path whose outlet environment is a constant pressure, and is connected to an outlet side end portion of the fluid flow path. A flow rate measurement pipe section having a predetermined length with a flow passage cross-sectional area smaller than that of the flow path and having a constant pressure at the outlet environment, and an upstream of the flow measurement pipe section installed near the outlet of the fluid flow path. The pressure detection means for detecting the pressure of the liquid on the side and the pressure / flow rate conversion means for calculating the flow rate from the fluid pressure detected by the pressure detection means are provided.
Moreover, in the flow meter of the reference example of the present invention , it is preferable that the constant pressure in the outlet environment is atmospheric pressure due to release to the atmosphere.
In addition, about the said flow-measurement pipe line part, the measured value of flow volume can be stabilized by setting the exit position higher than a pressure detection means.

上述した本発明の参考例の流量計によれば、流体流路の出口側端部に接続され、流体流路よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部と、流体流路の出口近傍に設置して流量測定管路部の上流側で前記液体の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段で検出した流体圧力から流量を算出する圧力/流量変換手段と、を具備して構成したので、所定長さの流量測定管路部により流路断面積を絞ることで差圧が生じるため、この差圧に基づいて流量を算出することができる差圧式の流量計となる。また、本発明の参考例の流量測定管路部は、絞りの直後に流路断面積が急激に拡大するようなことはなく、しかも所定長さの整流区間を備えているので、気泡の発生が大幅に低減されるとともに、発生した流体も整流区間で消滅しやすいので、出口まで到達して流体とともに流出する気泡の量を大幅に低減することができる。
なお、出口環境を大気開放の大気圧とすれば、流出した気泡が大気に拡散して消滅することとなる。
According to the above-described flowmeter of the reference example of the present invention , the predetermined length is connected to the outlet side end portion of the fluid flow channel, and the flow channel cross-sectional area is set smaller than the fluid flow channel and the outlet environment is set to a constant pressure. A flow rate measuring pipe section, a pressure detecting means installed near the outlet of the fluid flow path to detect the pressure of the liquid on the upstream side of the flow measuring pipe section, and a flow rate from the fluid pressure detected by the pressure detecting means. Since the pressure / flow rate conversion means for calculation is provided, a differential pressure is generated by narrowing the cross-sectional area of the flow rate by a predetermined length of the flow rate measurement conduit, and the flow rate is calculated based on this differential pressure. It becomes a differential pressure type flow meter that can do. In addition, the flow rate measurement pipe part of the reference example of the present invention does not cause a sudden increase in the cross-sectional area of the flow path immediately after throttling, and has a rectifying section of a predetermined length, so that bubbles are generated. Since the generated fluid is easily lost in the rectifying section, the amount of bubbles that reach the outlet and flow out with the fluid can be greatly reduced.
If the exit environment is an atmospheric pressure that is open to the atmosphere, the bubbles that have flowed out diffuse into the atmosphere and disappear.

上述した流量測定管路部は、たとえば1ml/min.程度の微小流量を層流状態として精度よく測定するためには、管長Lを50cm〜3m程度とし、内径dを2mm以下とするのが好ましい。また、より好ましい流量測定管路部の内径dは1mm以下であり、最適な内径dは0.5mm以下となる。
また、流量測定管路部の素材としては、細長い流路を形成できるものであれば特に限定する必要はないが、半導体製造装置に適用する場合は、耐薬品性から熱可塑性樹脂のPFA、PTFEやPEEK(ピーク)と呼ばれるエンジニアリングプラスチックを採用するのが好ましく、機械的強度、耐熱性及び耐薬品性に優れているため測定誤差の原因となる熱変形等を防止することができる。
そして、上記の流量計は、微小流量の測定精度が高く、しかも気泡の発生を最小限に抑えることができるため、特に半導体製造装置の洗浄ラインにおいて、純水に微小流量の薬液を混合する場合の薬液流量制御に好適である。
The above-described flow rate measurement pipe line section preferably has a tube length L of about 50 cm to 3 m and an inner diameter d of 2 mm or less in order to accurately measure a minute flow rate of about 1 ml / min. . Further, the inner diameter d of the flow rate measuring pipe section is more preferably 1 mm or less, and the optimum inner diameter d is 0.5 mm or less.
In addition, the material for the flow rate measurement pipe line portion is not particularly limited as long as it can form a long and narrow flow path. However, when applied to a semiconductor manufacturing apparatus, PFA, PTFE of thermoplastic resin is used because of chemical resistance. It is preferable to employ an engineering plastic called PEEK (peak), and since it is excellent in mechanical strength, heat resistance and chemical resistance, it can prevent thermal deformation that causes measurement errors.
And since the above flow meter has high measurement accuracy of minute flow rate and can minimize the generation of bubbles, especially when mixing chemical solution with minute flow rate in pure water in the cleaning line of semiconductor manufacturing equipment It is suitable for the chemical liquid flow rate control.

また、本発明に係る流量制御システムは、流量制御弁と、上記した本発明の参考例に記載の流量計と、一面側に前記流量制御弁と前記流量計とが設けられるとともに内部に前記流量制御弁と前記流量計とを接続する流体流路が設けられるブロック状のボディとを有し、前記流体流路が、前記一面の前記流量制御弁が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量計の設置される領域に向う第1傾斜流路と、前記一面の前記流量計が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量制御弁の設置される領域に向かうとともに前記第1傾斜流路の先端に接続される第2傾斜流路とを有していることを特徴とするものである。 Further, the flow control system according to the present invention includes a flow control valve, the flow meter described in the reference example of the present invention, the flow control valve and the flow meter on one side, and the flow rate inside. A block-shaped body provided with a fluid flow path connecting the control valve and the flow meter, and the fluid flow path from the region where the flow control valve on one surface is installed toward the inside of the body The first inclined flow path gradually toward the area where the flow meter is installed, and gradually toward the area where the flow control valve is installed as it goes from the area where the flow meter on the one surface is installed to the inside of the body. It has the 2nd inclined flow path connected to the front-end | tip of a 1st inclined flow path, It is characterized by the above-mentioned.

このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁と本発明の参考例に記載の流量計とが、同一のボディを共有する構成とされている。すなわち、この流量制御システムでは、流量制御弁と流量計とが一体化されているので、取り扱いが容易である。
これら流量制御弁と流量計とは、ボディの一面側に設けられていて、ボディ内に設けられた流体流路によって接続されている。
In the flow control system configured as described above, the flow control valve and the flow meter described in the reference example of the present invention are configured to share the same body. That is, in this flow control system, since the flow control valve and the flow meter are integrated, handling is easy.
The flow rate control valve and the flow meter are provided on one side of the body and are connected by a fluid flow path provided in the body.

流体流路において、流量制御弁と流量計とを接続する領域は、ボディの一面に対して傾斜する第1傾斜流路と第2傾斜流路とによって構成された、略V字形状をなしている。
すなわち、流体流路において、流量制御弁と流量計とを接続する領域は、ボディに対してその一面側から設けられた二つの傾斜穴によって構成されており、流体流路の形状が単純となり、流体流路内に流体の滞留が生じにくい。
また、このように、流体流路において流量制御弁と流量計とを接続する領域が、二つの傾斜穴を形成することによって作成されており、また穴の埋め戻しが不要であるので、ボディの加工が最小限で済み、製造が容易である。
In the fluid flow path, a region connecting the flow control valve and the flow meter has a substantially V-shape formed by a first inclined flow path and a second inclined flow path that are inclined with respect to one surface of the body. Yes.
That is, in the fluid flow path, the region connecting the flow control valve and the flow meter is configured by two inclined holes provided from one side of the body, and the shape of the fluid flow path becomes simple. It is difficult for fluid to stay in the fluid flow path.
Also, in this way, the region connecting the flow control valve and the flow meter in the fluid flow path is created by forming two inclined holes, and no backfilling of the holes is necessary, so the body Processing is minimal and easy to manufacture.

この流量制御システムにおいて、前記流体流路の少なくとも一部は、入口側よりも出口側上方に位置するように傾斜していてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、流体流路の少なくとも一部が、入口側よりも出口側が上方に位置するように傾斜しているので、この領域内で発生した気泡またはこの領域内に流入した気泡には、自身の浮力が流体流路の出口側に向けて作用する。
このため、流体流路内を流れる流体の流量がごくわずかな場合にも、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなり、流体流路内で気泡が滞留しにくくなる。
In this flow control system, at least a part of the fluid flow path may be inclined so as to be positioned above the inlet side than the inlet side.
In the flow rate control system configured as described above, at least a part of the fluid flow path is inclined so that the outlet side is positioned higher than the inlet side. The buoyancy of the bubble that has flowed in acts on the outlet side of the fluid flow path.
For this reason, even when the flow rate of the fluid flowing in the fluid flow path is very small, the bubbles easily move to the outlet side of the fluid flow path, and the bubbles are less likely to stay in the fluid flow path.

また、上記流量制御システムにおいて、上面に前記ボディが載置される台座を有しており、該台座の上面は、前記流体流路の入口側から前記流体流路の出口側に向うにつれて漸次上方に向う傾斜面とされていてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、台座の上面が傾斜面とされているので、この台座上に載置されるボディは、台座がない状態に比べて、流体流路の出口側の位置が高くなる。
これにより、ボディ内の流体流路のうち、入口側と出口側との高さが等しい領域においては出口側の位置が高くなり、入口側が出口側よりも高い領域では、入口側と出口側との高差が少なくなり、いずれの領域においても、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなって、気泡が滞留しにくくなる。
The flow rate control system further includes a pedestal on which the body is placed on an upper surface, and the upper surface of the pedestal gradually rises from the inlet side of the fluid channel toward the outlet side of the fluid channel. It may be made into the inclined surface which faces.
In the flow control system configured as described above, since the upper surface of the pedestal is inclined, the body placed on the pedestal is positioned on the outlet side of the fluid flow path as compared to the state without the pedestal. Becomes higher.
Thus, in the fluid flow path in the body, the position of the outlet side is high in the region where the height of the inlet side and the outlet side is equal, and in the region where the inlet side is higher than the outlet side, the inlet side and the outlet side In any region, the bubbles easily move to the outlet side of the fluid flow path, and the bubbles are less likely to stay.

また、上記流量制御システムにおいて、前記流量制御弁が、前記ボディに取り付けられるモータと、該モータの回転軸に対して、ネジ部を介して接続される弁体とを有しており、前記モータに位置決め基準面が設けられ、前記ボディに前記モータを固定する固定部材が設けられ、該固定部材が、前記モータの前記位置決め基準面を受けて前記回転軸の位置と向きとのうちの少なくともいずれか一方を前記弁体の駆動に適した状態にして前記モータを位置決めする位置決め面を有していてもよい。   In the above flow control system, the flow control valve includes a motor attached to the body, and a valve body connected to a rotation shaft of the motor via a screw portion, and the motor A positioning reference surface is provided on the body, and a fixing member for fixing the motor to the body is provided. The fixing member receives the positioning reference surface of the motor and receives at least one of the position and orientation of the rotating shaft. You may have the positioning surface which positions the said motor in the state suitable for the drive of the said valve body.

このような流量制御システムでは、ボディに設けられた固定部材の位置決め面に対してモータの位置決め基準面を当接させることで、モータの回転軸の位置または向き、もしくは位置と向きとの双方が弁体の駆動に適した状態となるので、ボディに対するモータの位置調整作業または向きの調整作業、もしくは位置調整作業と向きの調整作業との双方が不要となる。
このため、この流量制御システムは、製造時やメンテナンス時において組立作業者の技術レベルによらずに高精度な組み付けを容易かつ迅速に行うことができ、生産性、作業性に優れるとともに、製品ごと、またはメンテナンス作業ごとの組立精度のばらつきを低減して、流量制御弁としての性能を高水準に保つことができる。
In such a flow rate control system, the positioning reference surface of the motor is brought into contact with the positioning surface of the fixing member provided on the body, so that the position or orientation of the rotation shaft of the motor, or both the position and orientation are determined. Since the valve body is in a state suitable for driving, the position adjustment work or the direction adjustment work of the motor with respect to the body, or both the position adjustment work and the direction adjustment work are unnecessary.
For this reason, this flow control system can easily and quickly perform high-precision assembly at the time of manufacturing and maintenance, regardless of the technical level of the assembly operator, and is excellent in productivity and workability. Or, variation in assembly accuracy for each maintenance operation can be reduced, and the performance as a flow control valve can be maintained at a high level.

ここで、位置決め基準面は、一つ以上の曲面、もしくは、少なくとも一つの面が他の面とは異なる方向に向けられた複数の平面によって構成することができる。位置決め基準面が曲面である場合には、位置決め面はこの曲面と同じ曲率でかつ曲率の向きが逆向きとなる曲面によって構成される。位置決め基準面が複数の平面である場合には、位置決め面も各位置決め基準面に対応する複数の平面によって構成される。   Here, the positioning reference surface can be composed of one or more curved surfaces, or a plurality of planes in which at least one surface is directed in a direction different from the other surfaces. When the positioning reference surface is a curved surface, the positioning surface is configured by a curved surface having the same curvature as that of the curved surface and the direction of the curvature is reversed. When the positioning reference surface is a plurality of flat surfaces, the positioning surface is also constituted by a plurality of flat surfaces corresponding to the positioning reference surfaces.

また、この位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムにおいて、流量制御弁の前記モータの前記位置決め基準面が前記回転軸に平行な筒状面または筒状内面をなし、前記固定部材の前記位置決め面が、前記弁体の駆動方向に平行かつ前記位置決め基準面と同形状の筒状内面または筒状面をなしていて、前記位置決め面が前記位置決め基準面を受けた状態では前記回転軸の位置と向きとが位置決めされる構成としてもよい。   Further, in the flow rate control system having the positioning reference surface and the positioning surface, the positioning reference surface of the motor of the flow control valve forms a cylindrical surface or a cylindrical inner surface parallel to the rotation axis, and the positioning of the fixing member is performed. When the surface is parallel to the driving direction of the valve body and forms a cylindrical inner surface or a cylindrical surface having the same shape as the positioning reference surface, the position of the rotary shaft is determined when the positioning surface receives the positioning reference surface. And orientation may be positioned.

この流量制御システムでは、流量制御弁のモータの位置決め基準面が筒状面である場合には、固定部材の位置決め面は位置決め基準面と略同形状の筒状内面とされ、モータの位置決め基準面を固定部材の位置決め面の内周側に挿入してモータと固定部材とを係合させることで、ボディに対するモータの位置と向きとの双方について位置決めが行われる。
また、この流量制御システムでは、流量制御弁のモータの位置決め基準面が筒状内面である場合には、固定部材の位置決め面は位置決め基準面と略同形状の筒状面とされ、固定部材の位置決め面をモータの位置決め基準面の内周側に挿入してモータと固定部材とを係合させることで、ボディに対するモータの位置と向きとの双方について位置決めが行われる。
In this flow control system, when the positioning reference surface of the motor of the flow control valve is a cylindrical surface, the positioning surface of the fixing member is a cylindrical inner surface substantially the same shape as the positioning reference surface. Is inserted into the inner peripheral side of the positioning surface of the fixing member and the motor and the fixing member are engaged with each other, thereby positioning the motor with respect to both the position and the direction of the motor.
In this flow control system, when the positioning reference surface of the motor of the flow control valve is a cylindrical inner surface, the positioning surface of the fixing member is a cylindrical surface substantially the same shape as the positioning reference surface. By positioning the positioning surface on the inner peripheral side of the positioning reference surface of the motor and engaging the motor and the fixing member, positioning is performed for both the position and orientation of the motor with respect to the body.

すなわち、この流量制御システムは、流量制御弁のモータと固定部材とがいわゆるインローによって結合されるので、モータと固定部材とを接続するだけで、ボディに対するモータの位置と向きとの双方について位置決めを行うことができ、製造が容易である。   That is, in this flow control system, the motor of the flow control valve and the fixed member are coupled by a so-called inlay, so that the position and orientation of the motor with respect to the body can be positioned simply by connecting the motor and the fixed member. It can be done and is easy to manufacture.

また、上記の位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムは、流量制御弁が、予め設定した動作範囲内での前記弁体の移動を許容しつつ前記動作範囲の端部に到達した前記弁体を受けて前記動作範囲外への移動を規制するストッパを有していてもよい。
この流量制御システムでは、弁体の動作範囲が予め定められており、弁体が動作範囲の端部(動作範囲と動作範囲外との境界)に達すると、ストッパによって弁体が受けられて、それ以上の弁体の移動が規制されるので、ネジ部の噛み込み等の問題が確実に防止される。
なお、この流量制御弁では、予め設定した動作範囲が、弁体の実質的な可動範囲となる。
Further, the flow rate control system having the positioning reference surface and the positioning surface is configured so that the flow rate control valve reaches the end of the operating range while allowing the valve body to move within a preset operating range. You may have a stopper which receives a body and controls the movement outside the said operation range.
In this flow control system, the operating range of the valve body is predetermined, and when the valve body reaches the end of the operating range (boundary between the operating range and the outside of the operating range), the valve body is received by the stopper, Since further movement of the valve body is restricted, problems such as biting of the threaded portion are surely prevented.
In this flow control valve, the preset operating range is the substantial movable range of the valve body.

また、上記の位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムは、前記モータの動作を制御する制御装置を有しており、該制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第1駆動トルクで動作させ、前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第1駆動トルクよりも大きい第2駆動トルクで動作させる構成とされていてもよい。   Further, the flow rate control system having the positioning reference surface and the positioning surface has a control device that controls the operation of the motor, and the control device has at least the valve body in the vicinity of the end of its movable range. When moving toward the end, the motor is operated with the first driving torque, and when the valve body is separated from the end of the movable range, the motor is larger than the first driving torque. It may be configured to operate with the second driving torque.

このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体を可動範囲の端部から離間させるにあたって、モータの動作を制御する制御装置が、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際の駆動トルク(第1駆動トルク)よりも大きい第2駆動トルクでモータを動作させる。
これにより、この流量制御システムでは、流量制御弁の弁体が可動範囲の端部まで移動した際にネジ部の噛み込みが生じたとしても、この噛み込みを容易に解消することができる。
In the flow control system configured as described above, when the valve body of the flow control valve is separated from the end of the movable range, the control device that controls the operation of the motor moves the valve body to the end of the movable range. The motor is operated with a second driving torque larger than the driving torque (first driving torque).
As a result, in this flow control system, even if the screw portion is caught when the valve body of the flow control valve moves to the end of the movable range, this biting can be easily eliminated.

ここで、モータの駆動トルクは、モータに入力される駆動電流の大きさに比例する。
そこで、制御装置を、弁体を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータの駆動電流の出力制限値を第1制限値に設定し、弁体を可動範囲の端部から離間させる際には出力制限値を第1制限値よりも大きい第2制限値に設定する構成とすることで、弁体を可動範囲の端部から離間させる際のモータの駆動トルクを、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際のモータの駆動トルクよりも大きくすることができる。
Here, the driving torque of the motor is proportional to the magnitude of the driving current input to the motor.
Therefore, when the control device moves the valve body to the end of the movable range, the motor drive current output limit value is set to the first limit value, and when the valve body is moved away from the end of the movable range. Is configured to set the output limit value to a second limit value that is larger than the first limit value, so that the driving torque of the motor when the valve body is separated from the end of the movable range, the valve body is moved to the movable range. The driving torque of the motor when moving to the end of the motor can be made larger.

また、モータは、一般的に、回転軸の回転が低速であるほど回転軸を駆動するトルクが増大する。
そこで、制御装置を、弁体を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータの回転軸を第1回転速度で回転させ、弁体を可動範囲の端部から離間させる際には第1回転速度よりも低速の第2回転速度で回転させる構成とすることで、弁体を可動範囲の端部から離間させる際のモータの駆動トルクを、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際のモータの駆動トルクよりも大きくすることができる。
In general, the motor has a higher torque for driving the rotating shaft as the rotating shaft rotates at a lower speed.
Therefore, when the control device moves the valve body to the end of the movable range, the rotating shaft of the motor is rotated at the first rotational speed, and when the valve body is separated from the end of the movable range, the first rotation is performed. When the valve body is moved from the end of the movable range to the end of the movable range by moving the valve body to the end of the movable range by adopting a configuration that rotates at a second rotational speed lower than the speed. The driving torque of the motor can be made larger.

また、上記の位置決め基準面及び位置決め面を有する流量制御システムは、流量制御弁の前記弁体がニードルバルブのニードルを構成しており、前記モータが、入力されたパルス信号のパルス数に比例した角度だけ前記回転軸を回転させるステッピングモータとされており、前記モータの動作を制御して前記弁体の位置制御を行う制御装置が設けられ、該制御装置は、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を、前記弁体がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度回転させるだけのパルス数のパルス信号を前記モータに入力し、前記回転軸が停止した位置で前記弁体が前記可動範囲の前記他端に位置していると判定して、以降は前記可動範囲内で前記弁体の位置制御を行う構成とされていてもよい。   In the flow rate control system having the positioning reference surface and the positioning surface, the valve body of the flow rate control valve constitutes a needle of a needle valve, and the motor is proportional to the number of pulses of the input pulse signal. It is a stepping motor that rotates the rotation shaft by an angle, and is provided with a control device that controls the position of the valve body by controlling the operation of the motor. A pulse signal having a pulse number sufficient to rotate the rotary shaft at an angle necessary for the valve body to move from one end of the movable range to the other end is input to the motor, and the rotary shaft is stopped at the position where the rotary shaft is stopped. The valve body may be determined to be positioned at the other end of the movable range, and thereafter, the position of the valve body may be controlled within the movable range.

この流量制御システムでは、流量制御弁の弁体の位置を、ロータリーエンコーダを用いて特定する代わりに、電源投入時等の適宜時期に、弁体を一旦可動範囲の他端に移動させてその位置校正を行い、これ以降にモータに入力されたパルス信号のパルス数に基づいて位置校正後の回転軸の回転量を得て、この回転量の情報に基づいて可動範囲の他端からの弁体の変位量を求めて、現在の弁体の位置を特定する。   In this flow control system, instead of specifying the position of the valve body of the flow control valve using a rotary encoder, the valve body is temporarily moved to the other end of the movable range at an appropriate time such as when the power is turned on. After calibration, obtain the amount of rotation of the rotating shaft after position calibration based on the number of pulses of the pulse signal input to the motor, and then the valve body from the other end of the movable range based on the information on the amount of rotation. Is determined, and the current position of the valve body is specified.

具体的には、本発明にかかる流量制御システムでは、制御装置が、流量制御弁の弁体の位置校正にあたって、弁体がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度(この角度は流量制御弁の設計情報から得られる)だけモータの回転軸を回転させるよう、所定パルス数のパルス信号をモータに入力する。
これにより、回転軸の回転が終了した時点では、弁体は、位置校正作業の開始時点における位置(初期位置)によらず、可動範囲の他端に位置することになる。なお、弁体の位置校正開始時点で弁体が可動範囲の一端以外に位置している場合には、回転軸がモータに入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度だけ回転する前に、弁体が可動範囲の他端に到着してそれ以上移動できなくなるので、以降は残りのパルス数によらず、回転軸が回転しない。
Specifically, in the flow rate control system according to the present invention, when the control device calibrates the position of the valve body of the flow rate control valve, the angle required for the valve body to move from one end of the movable range to the other end (this A pulse signal having a predetermined number of pulses is input to the motor so that the rotation shaft of the motor is rotated by an angle (obtained from design information of the flow control valve).
As a result, when the rotation of the rotating shaft is completed, the valve element is positioned at the other end of the movable range regardless of the position (initial position) at the start of the position calibration operation. If the valve body is located at a position other than one end of the movable range at the time of starting position calibration of the valve body, before the rotating shaft rotates by an angle corresponding to all pulses of the pulse signal input to the motor. Since the valve element arrives at the other end of the movable range and cannot move any more, the rotating shaft does not rotate thereafter regardless of the number of remaining pulses.

このように弁体を可動範囲の他端に位置させた以降は、制御装置は、弁体が可動範囲の他端に位置していると判断して、可動範囲内で弁体の位置制御が行われる。
可動範囲内では、モータに入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度で回転軸が回転するので、パルス信号のパルス数と弁体の位置との間に一定の関係が成立する。
これにより、この流量制御システムでは、流量制御弁の弁体を、一旦可動範囲の他端に位置させたのちは、以降にモータに入力したパルス信号のパルス数に基づいて弁体の位置を特定することが可能となり、ロータリーエンコーダを用いずに、弁体の位置を正確に把握することができる。
After the valve body is positioned at the other end of the movable range in this way, the control device determines that the valve body is positioned at the other end of the movable range, and the position control of the valve body is performed within the movable range. Done.
Within the movable range, the rotation shaft rotates at an angle corresponding to all the pulses of the pulse signal input to the motor, so that a certain relationship is established between the number of pulses of the pulse signal and the position of the valve element.
Thus, in this flow control system, after the valve body of the flow control valve is once positioned at the other end of the movable range, the position of the valve body is specified based on the number of pulses of the pulse signal input to the motor thereafter. Therefore, the position of the valve body can be accurately grasped without using a rotary encoder.

ここで、この制御装置は、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を前記弁体が前記可動範囲のうちの開放側に向けて移動する向きに回転させる構成とされていてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体の位置校正にあたって、ニードルバルブのニードルを構成する弁体が、可動範囲のうちの開放側、すなわちニードルバルブを構成する他の部材との干渉を避ける方向に向けて移動させられるので、弁体の位置校正を繰り返しても、弁体やニードルバルブ本体に損耗が生じにくい。
Here, the control device may be configured to rotate the rotating shaft in a direction in which the valve body moves toward an open side of the movable range when the position of the valve body is calibrated.
In the flow rate control system configured as described above, when the position of the valve body of the flow rate control valve is calibrated, the valve body constituting the needle of the needle valve is the open side of the movable range, that is, another member constituting the needle valve. Therefore, even if the position calibration of the valve body is repeated, the valve body and the needle valve body are less likely to be worn.

上記の弁体の位置校正を行う流量制御システムにおいて、前記制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第1駆動トルクで動作させ、前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第1駆動トルクよりも大きい第2駆動トルクで動作させる構成とされていてもよい。   In the flow rate control system for calibrating the position of the valve body, the control device causes the motor to perform a first driving torque when the valve body moves toward the end portion in the vicinity of the end portion of the movable range. When the valve body is separated from the end of the movable range, the motor may be operated with a second driving torque larger than the first driving torque.

このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体を可動範囲の端部から離間させるにあたって、モータの動作を制御する制御装置が、弁体をその可動範囲の端部まで移動させる際の駆動トルク(第1駆動トルク)よりも大きい第2駆動トルクでモータを動作させる。
これにより、この流量制御弁では、弁体が可動範囲の端部まで移動した際にネジ部の噛み込みが生じたとしても、この噛み込みを容易に解消することができる。
In the flow control system configured as described above, when the valve body of the flow control valve is separated from the end of the movable range, the control device that controls the operation of the motor moves the valve body to the end of the movable range. The motor is operated with a second driving torque larger than the driving torque (first driving torque).
As a result, in this flow control valve, even if the screw portion is bitten when the valve element moves to the end of the movable range, this biting can be easily eliminated.

上記した本発明の流量制御システムにおいて、前記モータのモータ本体外部に、前記回転軸に加わるスラスト荷重を受けるスラスト軸受を設けてもよい。
このように構成される流量制御システムでは、流量制御弁の弁体が流体の圧力を受けた際に弁体及びネジ部を介して回転軸に伝達されたスラスト荷重が、モータ本体外部に設けられたスラスト軸受によって受けられて、モータ本体に逃がされるので、モータ内の回転軸の支持構造に加わる負担が軽減され、長期にわたってモータの性能を維持することができる。
In the above-described flow rate control system of the present invention, a thrust bearing that receives a thrust load applied to the rotating shaft may be provided outside the motor body of the motor.
In the flow control system configured as described above, the thrust load transmitted to the rotary shaft via the valve body and the screw portion when the valve body of the flow control valve receives fluid pressure is provided outside the motor body. Therefore, the load applied to the support structure of the rotating shaft in the motor is reduced, and the performance of the motor can be maintained over a long period of time.

上述した本発明の参考例の流量計によれば、所定長さの流量測定管路部により流路断面積を絞ることで差圧を生じさせ、この差圧に基づいて流量を算出する差圧式の流量計としたので、流路断面積の急激な拡大部がないことに加えて、層流状態の流れとする所定長さの整流区間を備えていることにより、出口まで到達して流体とともに流出する気泡の量が大幅に低減して高精度の流量測定が可能となる。すなわち、層流状態の流れとすることでキャビテーションに起因する泡の発生を防止または抑制し、微小流量域における優れた測定精度の流量測定が可能な流量計を提供するという顕著な効果が得られる。また、万が一泡が発生した場合であっても、流量測定管路部には泡が滞留するような場所(段差部等)はない。なお、発明者らの実験によれば、1ml/min.程度の微小流量域においても、±10%の誤差範囲内で流量測定できることが確認されている。
また、本発明の参考例の流量計は気泡の発生が低減されているので、これを半導体製造装置の洗浄ラインにおける薬液注入量の制御に適用すれば、洗浄水に含まれた気泡による製品(ウエハ等)への悪影響が改善されて不良品の発生を低減し、歩留まりを大幅に向上させるという顕著な効果が得られる。
According to the above-described flowmeter of the reference example of the present invention, a differential pressure is generated by narrowing the flow path cross-sectional area by a flow measuring pipe portion having a predetermined length, and the flow rate is calculated based on the differential pressure. In addition to the fact that there is no sudden expansion of the cross-sectional area of the flow path, it has a rectifying section of a predetermined length that is a laminar flow, so that it reaches the outlet and together with the fluid The amount of bubbles that flow out is greatly reduced, enabling highly accurate flow rate measurement. In other words, the laminar flow can prevent or suppress the generation of bubbles due to cavitation, and can provide a remarkable effect of providing a flowmeter capable of measuring a flow rate with excellent measurement accuracy in a minute flow rate range. . Further, even if bubbles are generated, there is no place (a stepped portion or the like) where the bubbles stay in the flow rate measuring pipe portion. According to experiments by the inventors, it has been confirmed that the flow rate can be measured within an error range of ± 10% even in a minute flow rate region of about 1 ml / min.
In addition, since the generation of bubbles is reduced in the flow meter of the reference example of the present invention, if this is applied to control of the chemical injection amount in the cleaning line of the semiconductor manufacturing apparatus, the product ( The adverse effect on the wafer and the like) is improved, the occurrence of defective products is reduced, and the remarkable effect of greatly improving the yield is obtained.

また、本発明にかかる流量制御システムによれば、流量制御弁の弁体を駆動するネジ部の噛み込み等の問題が確実に防止される。
また、本発明にかかる流量制御システムによれば、高価なロータリーエンコーダを用いずに、流量制御弁の弁体の位置を正確に把握することができる。
In addition, according to the flow control system of the present invention, problems such as biting of the screw portion that drives the valve body of the flow control valve are reliably prevented.
Further, according to the flow control system of the present invention, the position of the valve body of the flow control valve can be accurately grasped without using an expensive rotary encoder.

参考例
以下、本発明の参考例に係る流量計を図面に基づいて説明する。
図1は、本参考例に係る流量計の構成図である。この流量計10は、出口を大気開放とした流体流路1を流れる液体の微小流量を測定するもので、流体流路1の出口側となる端部1aの近傍には、開度を調整して流体流量を制御する流量制御弁2と、液体の圧力を検出する圧力検出手段となる圧力センサ3とが設けられている。この圧力センサ3で検出した流体圧力は、圧力/流量変換手段となる圧力検出制御部(以下、「制御部」と呼ぶ)4に入力される。なお、ここで採用する圧力センサ3は、流体圧力を検出できれば特に限定されることはないが、たとえばピエゾ式圧力センサや静電容量式圧力センサが好ましい。
[ Reference example ]
Hereinafter, a flow meter according to a reference example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a flow meter according to this reference example . This flow meter 10 measures the minute flow rate of the liquid flowing through the fluid flow path 1 with the outlet open to the atmosphere, and the opening is adjusted in the vicinity of the end portion 1a on the outlet side of the fluid flow path 1. A flow rate control valve 2 for controlling the fluid flow rate and a pressure sensor 3 serving as a pressure detection means for detecting the pressure of the liquid are provided. The fluid pressure detected by the pressure sensor 3 is input to a pressure detection control unit (hereinafter referred to as “control unit”) 4 serving as a pressure / flow rate conversion unit. The pressure sensor 3 employed here is not particularly limited as long as the fluid pressure can be detected. For example, a piezoelectric pressure sensor or a capacitance pressure sensor is preferable.

制御部4では、圧力センサ3の検出値に応じて流体の流量を算出し、この算出流量と予め定めた設定流量との差に応じて流量制御弁2の開度制御信号を出力する。すなわち、流量制御弁2を遠隔操作が可能な自動制御弁とすれば、本発明の参考例の流量計10との組み合わせにより、制御部4が出力する開度制御信号に応じて流量制御を行う微小流量制御システムの構築が可能となる。
そして、流体流路1の出口側となる端部1aには、流体流路1よりも流路断面積を小さく設定して出口側を大気開放とした所定長さLの流量測定管路部(以下、「管路部」と呼ぶ)5が接続されている。この管路部5は、流路断面積を絞ることで差圧を生じさせる機能を有している。この差圧は、管路部5の上流側(1次側)圧力となる圧力センサ3の検出値と、大気開放により一定となる既定値の大気圧との差を算出して得られる。
The control unit 4 calculates the flow rate of the fluid according to the detection value of the pressure sensor 3, and outputs an opening degree control signal of the flow rate control valve 2 according to the difference between the calculated flow rate and a predetermined set flow rate. That is, if the flow control valve 2 is an automatic control valve that can be operated remotely, the flow control is performed in accordance with the opening control signal output from the control unit 4 in combination with the flow meter 10 of the reference example of the present invention. A minute flow control system can be constructed.
The end portion 1a on the outlet side of the fluid flow channel 1 is set to a flow rate measuring pipe section (a predetermined length L) in which the flow channel cross-sectional area is set smaller than that of the fluid flow channel 1 and the outlet side is open to the atmosphere. (Hereinafter referred to as “pipe section”) 5 is connected. The pipe line part 5 has a function of generating a differential pressure by reducing the cross-sectional area of the flow path. This differential pressure is obtained by calculating the difference between the detected value of the pressure sensor 3 which is the upstream (primary) pressure of the pipe section 5 and the predetermined atmospheric pressure which becomes constant when the air is released to the atmosphere.

上述した構成の流量計10では、流量制御弁2の開度に応じて変化する流量は、所定長さLを有する管路部5で絞られることにより生じた圧力損失と、流体流路1より流路断面積が小さい内径dを所定長さLだけ流れることで生じた比較的大きな圧力損失とにより流れの圧力が低下し、その出口圧力が大気圧とバランスする値となる。従って、制御部4では、圧力センサ3で検出した上流側の流体圧力と下流側の大気圧との間に生じる差圧に基づいて、予め記憶している差圧と流量との相関関係から流路1及び管路部5を流れる液体流量を算出することができる。なお、管路部5の内径dは、測定する流量範囲等の諸条件を考慮して、液体の流れが層流となるように設定すればよい。   In the flow meter 10 having the above-described configuration, the flow rate that changes in accordance with the opening degree of the flow control valve 2 is reduced by the pressure loss caused by being throttled by the pipe line portion 5 having the predetermined length L, and the fluid flow path 1. Due to the relatively large pressure loss caused by flowing the inner diameter d having a small flow path cross-sectional area by a predetermined length L, the pressure of the flow decreases, and the outlet pressure becomes a value that balances with the atmospheric pressure. Therefore, the control unit 4 calculates the flow rate based on the correlation between the differential pressure and the flow rate stored in advance based on the differential pressure generated between the upstream fluid pressure detected by the pressure sensor 3 and the downstream atmospheric pressure. The flow rate of the liquid flowing through the path 1 and the pipe line part 5 can be calculated. The inner diameter d of the pipe section 5 may be set so that the liquid flow becomes a laminar flow in consideration of various conditions such as a flow rate range to be measured.

また、管路部5は所定長さLの整流区間となる流路を備えているので、この間を流れる液体は、流体流路1から管路部5に絞られて流路断面積が減少したことに起因する流れの乱れを解消することができる。さらに、管路部5による絞りは、従来技術のオリフィスによる絞りと異なり、下流側の流路断面積が大気開放の出口まで変動しないので、換言すれば、オリフィス下流側のように流路断面積が急激に増加することがないため、キャビテーション等に起因した気泡の発生を防止または抑制することができる。なお、絞りにより比較的少ない気泡が発生した場合でも、整流区間が設けられていることにより気泡の量は低減され、さらには、整流区間内に滞留するようなことはなく、大気開放の出口から流出して大気に拡散するようにして消滅する。   Moreover, since the pipe line part 5 is provided with the flow path used as the rectification | straightening area of the predetermined length L, the liquid which flows between this was restrict | squeezed from the fluid flow path 1 to the pipe line part 5, and the flow-path cross-sectional area decreased. The turbulence of the flow caused by this can be eliminated. Further, unlike the restriction by the orifice of the prior art, the restriction by the pipe section 5 does not change the flow passage cross-sectional area on the downstream side to the outlet to the atmosphere, so in other words, the flow passage cross-sectional area as in the downstream of the orifice. Does not increase rapidly, it is possible to prevent or suppress the generation of bubbles due to cavitation or the like. Even when relatively few bubbles are generated by the restriction, the amount of bubbles is reduced by providing the rectifying section, and further, the amount of bubbles is not retained in the rectifying section, and the air is released from the outlet. It disappears as it flows out and diffuses into the atmosphere.

ここで、管路部5の出口5aは、圧力センサ3で圧力検出を行う位置(圧力測定点)と水平にするなど特に限定するものではないが、流量測定の測定値をより一層安定させるためには、圧力測定点よりも高い位置となるように、たとえば紙面で右上がりとなるよう流れ方向において上向き傾斜に設定することが最も好ましい。
これは、圧力測定点には出口5aまでの流体流れにより生じる圧力損失と高低差によるヘッド圧力とを加算したバックプレッシャーとが作用するので、出口5a側を高く設定することにより、液体を押し出す力及びバックプレッシャーの力は、互いに反対方向へ作用することとなるので、その釣り合いを適宜調整することにより、安定した流量制御が可能になる。
なお、弁の開度調整では通常大気圧より圧力を下げることはできないので、出口5aの位置を圧力測定点より低く設定すると微小流量域(具体的には、管路部に発生する圧力損失<ヘッド圧力差)では制御ができず、従って、流量は不安定になりやすい。
Here, the outlet 5a of the pipe line part 5 is not particularly limited to be horizontal with the position (pressure measurement point) where the pressure sensor 3 performs pressure detection, but in order to further stabilize the measurement value of the flow rate measurement. For example, it is most preferable to set an upward slope in the flow direction so that the position is higher than the pressure measurement point, for example, ascending to the right on the paper surface.
This is because a pressure loss caused by the fluid flow up to the outlet 5a and a back pressure obtained by adding the head pressure due to the height difference act on the pressure measurement point, so that the force for pushing out the liquid by setting the outlet 5a side high. Further, since the force of the back pressure acts in the opposite direction, the flow rate can be stably controlled by appropriately adjusting the balance.
In addition, since the pressure cannot be lowered from the atmospheric pressure by adjusting the opening of the valve, if the position of the outlet 5a is set lower than the pressure measurement point, a minute flow rate range (specifically, pressure loss generated in the pipeline portion < The head pressure difference) cannot be controlled, and therefore the flow rate tends to become unstable.

このように、管路部5により差圧を形成する構成とした流量計10は、差圧算出用の二次側(下流側)圧力を測定する必要がないため、圧力センサ3の数を従来の2個より少ない1個に減らしてコストの削減が可能となる。また、気泡発生が問題となる二次側の圧力は一定圧力の大気圧を利用できるため圧力測定が不要となり、従って、気泡の影響による圧力値の変動がなくなるので、誤差の少ない正確な流量測定が可能となる。
このため、液体の流量が微小であっても、誤差の少ない正確な流量測定が可能となり、たとえば1ml/min.程度の非常に微小な液体流量を±10%の誤差範囲内で測定することも可能になる。
As described above, the flow meter 10 configured to form the differential pressure by the pipe line portion 5 does not need to measure the secondary side (downstream side) pressure for differential pressure calculation. The cost can be reduced by reducing the number to one less than two. In addition, since the pressure on the secondary side where bubble generation is a problem can be used, it is not necessary to measure the pressure because the atmospheric pressure is constant. Therefore, the pressure value does not fluctuate due to the influence of bubbles. Is possible.
For this reason, even if the liquid flow rate is very small, it is possible to accurately measure the flow rate with little error. For example, a very small liquid flow rate of about 1 ml / min. Can be measured within an error range of ± 10%. It becomes possible.

また、上述した管路部5は、たとえば1ml/min.程度の微小流量を層流状態として精度よく測定するためには、所定の管長Lを50cm〜3m程度とし、内径dを2mm以下とするのが好ましい。また、正確な流量測定をする上でより好ましい内径dは1mm以下であり、さらに、正確な流量測定に最適な内径dは0.5mm以下となる。
また、流量測定管路部の素材としては、金属管やプラスチック製の管を採用可能であるが、より好ましい素材としては、熱可塑性樹脂のPEEK(ピーク)と呼ばれるエンジニアリングプラスチックを採用するとよい。このPEEKは、機械的強度、耐熱性及び耐薬品性に優れているため、測定誤差の原因となる熱変形等による内径dの変動等を防止することができる。
Further, in order to accurately measure a minute flow rate of, for example, about 1 ml / min. In the laminar flow state, the above-described pipe line portion 5 has a predetermined tube length L of about 50 cm to 3 m and an inner diameter d of 2 mm or less. Is preferred. Further, the inner diameter d that is more preferable for accurate flow measurement is 1 mm or less, and the optimum inner diameter d for accurate flow measurement is 0.5 mm or less.
In addition, a metal pipe or a plastic pipe can be adopted as the material for the flow rate measuring pipe section. However, as a more preferable material, an engineering plastic called PEEK (peak) of a thermoplastic resin may be adopted. Since this PEEK is excellent in mechanical strength, heat resistance and chemical resistance, it is possible to prevent fluctuations in the inner diameter d due to thermal deformation or the like causing measurement errors.

ここで、上述した本発明の参考例の流量計10について、圧力センサ3の圧力検出値と実際の流量との関係を図2に示す構成の実験装置で実験した結果を図3に示す。なお、図2に示す実験装置において、上述した流量計10と同様の構成部材には同じ符号を付してある。
この実験では、流体流路1を流す液体21として水を使用する。この液体(水)は密閉したタンク22内に貯蔵され、その液面上から気体(窒素ガス:N2)23により加圧して、端部が液中に開口する流体流路1に押し出す方式を採用している。加圧用の気体23は圧力容器内に貯蔵され、圧力コントローラ24を介して所定圧力に調整した後、気体流路25を通ってタンク22内に供給される。なお、流量制御弁2としては、モータ駆動ニードルバルブを使用している。
Here, FIG. 3 shows the results of experiments on the relationship between the pressure detection value of the pressure sensor 3 and the actual flow rate of the flow meter 10 of the reference example of the present invention described above using the experimental apparatus configured as shown in FIG. In the experimental apparatus shown in FIG. 2, the same components as those of the flow meter 10 described above are denoted by the same reference numerals.
In this experiment, water is used as the liquid 21 flowing through the fluid flow path 1. This liquid (water) is stored in a sealed tank 22, pressurized from above the liquid surface with a gas (nitrogen gas: N 2) 23, and pushed out to the fluid flow path 1 whose end opens into the liquid. is doing. The pressurizing gas 23 is stored in a pressure vessel, adjusted to a predetermined pressure via a pressure controller 24, and then supplied into the tank 22 through a gas flow path 25. As the flow rate control valve 2, a motor driven needle valve is used.

一方、流量計10の管路部5から流出した流体流量については、電子天秤26上に載置した上部開口の容器27で受け、その重量変化を測定して体積に換算する。なお、液体が水であることから、1gを1mlとして体積変化を求めることで単位時間あたりの流量としている。
ここで、実験の諸条件を以下に示す。
1)使用液体 水
2)水温 23℃
3)気温 21℃
4)一次圧力(流量制御弁2の上流側圧力) 100kPa
5)流体流路配管(一次側配管) 1/4インチ(呼称)
6)流量測定管路部(二次側配管)材質 PTFE
7)流量測定管路部(二次側配管)径 3Φ(外径)/0.5Φ(内径)
8)流量測定管路部(二次側配管)長さ 3m
9)流量制御弁の閉時圧力 −0.75kPa
(流量測定管路部5の出口5aが下向きに折曲され、使用液体が管路部内に残留している場合)
On the other hand, the fluid flow rate flowing out from the pipe line part 5 of the flow meter 10 is received by the container 27 having an upper opening placed on the electronic balance 26, and its weight change is measured and converted into a volume. Since the liquid is water, the flow rate per unit time is obtained by determining the volume change with 1 g as 1 ml.
Here, various conditions of the experiment are shown below.
1) Liquid used Water 2) Water temperature 23 ° C
3) Air temperature 21 ℃
4) Primary pressure (upstream pressure of flow control valve 2) 100 kPa
5) Fluid flow pipe (primary pipe) 1/4 inch (name)
6) Material for flow rate measurement (secondary piping) PTFE
7) Flow rate measuring pipe (secondary pipe) diameter 3Φ (outer diameter) /0.5Φ (inner diameter)
8) Flow rate measuring pipe (secondary pipe) length 3m
9) Pressure when the flow control valve is closed -0.75kPa
(When the outlet 5a of the flow rate measurement pipe part 5 is bent downward, and the liquid used remains in the pipe part)

上記の実験装置及び条件で、以下の手順で実験を行った。
実験開始前の準備として、タンク22に液体(水)21を所定量満たして密閉するとともに、気体(N2)23の供給系統を接続する。このとき、流量制御弁は全閉とする。この状態から圧力コントローラ24を操作し、所定圧力の気体23をタンク22内に供給してタンク22の内部を加圧する。
次に、流量制御弁2を開くと、気体23に加圧された液体21が流体流路1及び流量制御弁2を通って流れる。このとき、圧力センサ3の検出値が所定の設定圧力となるようにして、圧力検出値の入力を受けた圧力検出制御部4が流量制御弁2の開度制御を行う。こうして設定圧力に落ち着いた状態とした後、容器27に流下する液体21の重量変化を電子天秤26で測定した結果に基づいて流量を算出する。
The experiment was performed by the following procedure using the above experimental apparatus and conditions.
As preparation before the start of the experiment, the tank 22 is filled with a predetermined amount of liquid (water) 21 and sealed, and a supply system of gas (N2) 23 is connected. At this time, the flow control valve is fully closed. From this state, the pressure controller 24 is operated to supply a gas 23 having a predetermined pressure into the tank 22 to pressurize the inside of the tank 22.
Next, when the flow control valve 2 is opened, the liquid 21 pressurized to the gas 23 flows through the fluid flow path 1 and the flow control valve 2. At this time, the pressure detection control unit 4 receiving the input of the pressure detection value controls the opening degree of the flow control valve 2 so that the detection value of the pressure sensor 3 becomes a predetermined set pressure. The flow rate is calculated based on the result of measuring the weight change of the liquid 21 flowing down into the container 27 with the electronic balance 26 after setting the pressure to the set pressure.

このようにして順次設定圧力を変えて得られた実験結果を図3に示す。この場合の流量範囲(2〜10ml/min.)においては、算出されるレイノルズ数より管路部5内の流れが層流であることが分かる。なお、ここでの圧力(横軸)は、上述した流量制御弁2の閉時圧力(−0.75kPa)を基準(0点)とした増加圧力であり、2.5kPa毎に設定圧力を変化させた場合の流量を得て縦軸に示してある。
この実験結果によれば、圧力と流量との関係が右上がりの直線となるので、圧力センサ3で圧力を検出すれば、この実験結果の直線から流量を容易に算出することができる。すなわち、本発明の参考例の流量計10では、上述した実験により図3のような特性を求め、この特性を予め制御部4に記憶させておくことにより、圧力センサ3の測定値から液体の流量を精度よく算出することができる。なお、流量制御弁2については、流量制御システムの構築には必須となるが、流量計としての機能だけを望む場合には手動の開閉弁としたり、あるいは省略することも可能である。
The experimental results obtained by sequentially changing the set pressure in this way are shown in FIG. In this case, in the flow rate range (2 to 10 ml / min.), It can be seen from the calculated Reynolds number that the flow in the pipe section 5 is a laminar flow. Note that the pressure (horizontal axis) here is an increased pressure based on the closing pressure (−0.75 kPa) of the flow control valve 2 described above as a reference (0 point), and the set pressure changes every 2.5 kPa. The flow rate is shown on the vertical axis.
According to this experimental result, the relationship between the pressure and the flow rate is a straight line that rises to the right. Therefore, if the pressure is detected by the pressure sensor 3, the flow rate can be easily calculated from the straight line of the experimental result. That is, in the flow meter 10 of the reference example of the present invention, the characteristics as shown in FIG. The flow rate can be calculated with high accuracy. The flow control valve 2 is indispensable for the construction of the flow control system, but if only the function as a flow meter is desired, it can be a manual on-off valve or can be omitted.

ところで、上記の流量計10は、微小流量の測定精度が高く、しかも気泡の発生を最小限に抑えることができるため、特に半導体製造装置の洗浄ラインにおいて、純水に微小流量の薬液を混合する場合の薬液流量制御に好適である。この流量計10が半導体製造装置の洗浄ラインに適用された場合には、流体流路1を流れる液体は純水に混合される薬液となる。薬液の具体例をあげると、たとえば硫酸、フッ化水素酸(フッ酸)及び過酸化水素水等があり、これらの薬品をそれぞれ所定の微小流量で流して純水に混合した洗浄水をウエハに流下させて洗浄が行われる。
この場合、純水を流す洗浄液主ラインが液体(薬液)の出口環境となり、この出口環境は、所定の一定圧力に保持されている。従って、管路部5を接続して薬液を注入する純水の流れは、予め定めた一定圧力の流れであるから、上述した大気開放の場合と同様に、1個の圧力センサ3のみで流量測定を行うことができる。すなわち、圧力センサ3の検出値と所定圧力との差から差圧を算出してもよいし、より正確に差圧を算出するためには、上述した実験と同様に、流量制御弁2の全閉時圧力を基準として圧力センサ3の検出値との差圧を算出してもよい。
By the way, the flow meter 10 described above has high measurement accuracy of a minute flow rate and can suppress the generation of bubbles to a minimum. Therefore, particularly in a cleaning line of a semiconductor manufacturing apparatus, a minute flow chemical solution is mixed with pure water. It is suitable for the chemical liquid flow rate control. When this flow meter 10 is applied to a cleaning line of a semiconductor manufacturing apparatus, the liquid flowing through the fluid flow path 1 becomes a chemical solution mixed with pure water. Specific examples of the chemical solution include sulfuric acid, hydrofluoric acid (hydrofluoric acid), hydrogen peroxide water, and the like. The cleaning water mixed with pure water by flowing these chemicals at a predetermined minute flow rate is applied to the wafer. Washing is performed by flowing down.
In this case, the cleaning liquid main line through which pure water flows is an exit environment for liquid (chemical solution), and this exit environment is maintained at a predetermined constant pressure. Therefore, since the flow of pure water for injecting the chemical liquid by connecting the pipe line portion 5 is a predetermined constant pressure flow, the flow rate is determined by only one pressure sensor 3 as in the case of opening to the atmosphere. Measurements can be made. That is, the differential pressure may be calculated from the difference between the detected value of the pressure sensor 3 and the predetermined pressure, or in order to calculate the differential pressure more accurately, as in the above-described experiment, all of the flow control valve 2 is calculated. The differential pressure from the detected value of the pressure sensor 3 may be calculated based on the closing pressure.

このように、本発明の参考例の流量計10を半導体製造装置のウエハ洗浄ラインに採用すれば、微小流量の薬液注入量を正確に制御することができるだけでなく、気泡の発生や滞留した気泡の流出もほとんどないので、気泡を含む洗浄水がウエハ上に流下して製品に悪影響を及ぼすことを防止または抑制することができる。従って、半導体製造装置における不良品の発生を低減し、歩留まりを向上させることができる。 As described above, when the flow meter 10 of the reference example of the present invention is employed in the wafer cleaning line of the semiconductor manufacturing apparatus, not only can the amount of chemical flow injected at a minute flow rate be accurately controlled, but also the generation of bubbles and the accumulated bubbles. Therefore, it is possible to prevent or suppress the cleaning water containing bubbles from flowing down onto the wafer and adversely affecting the product. Therefore, the generation of defective products in the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced and the yield can be improved.

上述したように、本発明の参考例の流量計10は、所定長さLを有する流量測定管路部5内に液体を流して流路断面積を絞り、圧力センサ3で検出する圧力値との間に差圧を生じさせ、この差圧に基づいて流量を算出するようにしたので、層流状態となって流れる微小流量の流量測定を高精度で行うことができる。また、本発明の参考例の流量測定管路部5は、所定長さLの整流区間を備えているので、気泡の発生を抑制することができるだけでなく、発生した少量の気泡が滞留した後にまとまって流出するようなこともない。
そして、上記の流量計は、微小流量の測定精度が高く、しかも気泡の発生を最小限に抑えることができるため、特に半導体製造装置の洗浄ラインにおいて、純水に微小流量の薬液を混合する場合の薬液流量制御に好適である。また、たとえば過酸化水素水のように、飽和蒸気圧の関係で自ら発泡する液体の流量測定に使用する場合であっても、流量計10の通過による気泡の発生は他の液体と同様に抑制される。
As described above, the flow meter 10 according to the reference example of the present invention is configured to flow a liquid through the flow rate measurement pipe portion 5 having a predetermined length L to reduce the flow path cross-sectional area and detect the pressure value detected by the pressure sensor 3. Since a differential pressure is generated during this period, and the flow rate is calculated based on this differential pressure, the flow rate of a minute flow rate that flows in a laminar flow state can be measured with high accuracy. Moreover, since the flow rate measurement pipe part 5 of the reference example of the present invention includes a rectifying section having a predetermined length L, not only can the generation of bubbles be suppressed, but also after a small amount of generated bubbles has accumulated. There is no such thing as a collective outflow.
And since the above flow meter has high measurement accuracy of minute flow rate and can minimize the generation of bubbles, especially when mixing chemical solution with minute flow rate in pure water in the cleaning line of semiconductor manufacturing equipment It is suitable for the chemical liquid flow rate control. Moreover, even when used for measuring the flow rate of a liquid that foams itself due to the saturation vapor pressure, such as hydrogen peroxide, for example, the generation of bubbles due to the passage of the flow meter 10 is suppressed in the same manner as other liquids. Is done.

また、配管流路や流量計等において圧力損失が大きくなると1次側に高い圧力を要求されることになるため、ポンプや圧縮機の能力(性能)を高める必要が生じ、かつ、流路及び機器類の耐圧強度やシール性能にも高度な仕様が要求されるため、結果的にコストアップの要因となる。このため、通常は圧力損失のない流量計が理想とされる。しかし、上述した本発明の参考例の流量計10は、ユースポイント近傍での使用を前提(大気開放や出口圧力が十分に低い状態)としているので、圧力損失が問題とはならず、流路断面積を流体流路1から管路部5に絞ることで積極的に圧力損失を発生させたほうが微小流量に対する圧力値の測定レベルを高くすることができ、より高精度な測定が可能になる。 In addition, when pressure loss increases in a piping flow path, a flow meter, etc., a high pressure is required on the primary side. Therefore, it is necessary to increase the performance (performance) of the pump and the compressor, and the flow path and Since advanced specifications are required for the pressure resistance strength and sealing performance of the equipment, the cost increases as a result. For this reason, a flow meter with no pressure loss is usually ideal. However, since the flow meter 10 of the reference example of the present invention described above is premised on use near the use point (atmospheric release or outlet pressure is sufficiently low), pressure loss does not become a problem, and the flow path If the pressure loss is positively generated by narrowing the cross-sectional area from the fluid flow path 1 to the pipe line section 5, the measurement level of the pressure value with respect to the minute flow rate can be increased, and more accurate measurement is possible. .

[第実施形態]
以下、本発明による流量制御システムの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図4に示すように、本実施形態にかかる流量制御システム100は、参考例に示した流量計10において、流量制御弁2の代わりに流量制御弁110を用い、この流量制御弁110と前記の流量計3とを、内部に流体流路101が設けられるブロック状のボディ112の一面側(本実施形態では上面側)に設けたことを主たる特徴とするものである。
以下、参考例で示した流量計10と同様または同一の構成については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
First Embodiment
Hereinafter, an embodiment of a flow control system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 4, the flow rate control system 100 according to the present embodiment uses a flow rate control valve 110 instead of the flow rate control valve 2 in the flow meter 10 shown in the reference example . The main feature is that the flow meter 3 is provided on one surface side (in this embodiment, the upper surface side) of the block-shaped body 112 in which the fluid flow path 101 is provided.
Hereinafter, the same or the same configuration as the flow meter 10 shown in the reference example is indicated by the same reference numeral, and detailed description thereof is omitted.

流量制御弁110は、駆動部111と、前記のボディ112と、ベース113(台座)と、ダイヤフラムニードル(弁体)114とを主たる要素として構成されたものである。
駆動部111は、モータ115と、カップリング116と、スライダ117と、ストッパ118と、パッキン119と、ダイヤフラムカバー120と、スプリング(付勢手段)121、カバーフランジ122と、カバー123とを備えたものである。
The flow control valve 110 is constituted by a drive unit 111, the body 112, a base 113 (pedestal), and a diaphragm needle (valve element) 114 as main elements.
The drive unit 111 includes a motor 115, a coupling 116, a slider 117, a stopper 118, a packing 119, a diaphragm cover 120, a spring (biasing means) 121, a cover flange 122, and a cover 123. Is.

モータ115は、例えば、ステッピングモータからなり、このモータ115の下面中央部には、下方に突出するとともにケーブル129を介して供給された電力により正逆回転させられる回転軸115aが設けられている。回転軸115aの一部には平坦な座面115bが形成されており、この座面115bには後述する六角穴付止メネジ130の先端面が当接するようになっている。
図5に示すように、カップリング116は、その中央部に回転軸115aを受け入れる凹部116aが形成されているとともに、その下端部から下方に向かって突出する凸部116bが形成された、断面視略T字状を有する円筒形の部材である。また、凸部116bの外表面には雄ネジ部116cが形成されており、後述するスライダ117の雌ネジ部117aと螺合するようになっている。
The motor 115 is composed of, for example, a stepping motor, and a rotating shaft 115 a that protrudes downward and is rotated forward and backward by electric power supplied via the cable 129 is provided at the center of the lower surface of the motor 115. A flat seat surface 115b is formed on a part of the rotating shaft 115a, and a front end surface of a hexagon socket head set screw 130 described later comes into contact with the seat surface 115b.
As shown in FIG. 5, the coupling 116 is formed with a concave portion 116 a that receives the rotation shaft 115 a at the center thereof, and a convex portion 116 b that protrudes downward from the lower end portion thereof. A cylindrical member having a substantially T-shape. Further, a male screw portion 116c is formed on the outer surface of the convex portion 116b, and is screwed with a female screw portion 117a of the slider 117 described later.

カップリング116の凹部116aを形成する側壁には、六角穴付止メネジ130を受け入れる貫通穴116dが設けられており、この貫通穴116dの表面には、六角穴付止メネジ130の表面に形成された雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が形成されている。そして、六角穴付止メネジ130の雄ネジ部が貫通穴116dの雌ネジ部と螺合するとともに、六角穴付止メネジ130の先端面が回転軸115aの座面115bと当接するように、六角穴付止メネジ130が貫通穴116dにねじ込まれることにより、カップリング116がモータ115の回転軸115aに固定されるようになっている。   A through hole 116d for receiving the hexagon socket set screw 130 is provided on the side wall of the coupling 116 that forms the recess 116a. The surface of the through hole 116d is formed on the surface of the hexagon socket set screw 130. A female screw portion that is screwed with the male screw portion is formed. The male screw portion of the hexagon socket head set screw 130 is screwed with the female screw portion of the through hole 116d, and the hexagon socket head set screw 130 is in contact with the seat surface 115b of the rotating shaft 115a. The coupling 116 is fixed to the rotating shaft 115a of the motor 115 by screwing the hole set screw 130 into the through hole 116d.

スライダ117は、モータ115の下端面から下方に延びるモータシャフト131に沿って昇降するもので、その両端部(図において左右の端部)117bには、モータシャフト131の外周面と接する内周面を有する二股部(図示せず)が設けられている。
スライダ117の上側中央部には、カップリング116の凸部116bを受け入れる第1の凹部117cが形成されているとともに、その表面には、凸部16bの雄ネジ部116cと螺合する雌ネジ部117aが形成されている。また、この雌ネジ部117aの半径方向外側には、周方向にわたって平面視輪状の凹溝117dが設けられており、スプリング121の一端面(図において下側の端面)が収容されるようになっている。
The slider 117 moves up and down along the motor shaft 131 extending downward from the lower end surface of the motor 115, and an inner peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the motor shaft 131 at both ends (left and right end portions in the drawing) 117 b. A bifurcated portion (not shown) is provided.
The upper central portion of the slider 117, the first recess 117c for receiving the convex portion 116b is formed of the coupling 116, and on the surface thereof, to a male threaded portion 116c and the screwing protrusion 1 1 6b female A threaded portion 117a is formed. Further, a concave groove 117d having a ring shape in a plan view is provided on the outer side in the radial direction of the female screw portion 117a in the circumferential direction so that one end surface (the lower end surface in the drawing) of the spring 121 is accommodated. ing.

一方、スライダ117の下側中央部には、ストッパ118の凸部118aを受け入れる第2の凹部117eが形成されているとともに、その表面には、凸部118aの雄ネジ部118bと螺合する雌ネジ部117fが形成されている。
このように構成されたスライダ117は、モータ115の回転軸115aとともに回転するカップリング116により、モータシャフト131に沿って昇降するようになっている。
なお、モータシャフト131は、ネジ132を介してカバーフランジ122に固定されている。
On the other hand, a second concave portion 117e that receives the convex portion 118a of the stopper 118 is formed in the lower center portion of the slider 117, and a female screw portion 118b that engages with the male screw portion 118b of the convex portion 118a is formed on the surface thereof. A threaded portion 117f is formed.
The slider 117 configured as described above is moved up and down along the motor shaft 131 by the coupling 116 that rotates together with the rotating shaft 115 a of the motor 115.
The motor shaft 131 is fixed to the cover flange 122 via a screw 132.

ストッパ118は、その中央部にダイヤフラムニードル114の中央部を受け入れる凹部118cが形成されているとともに、その上端部から上方に向かって突出する凸部118aが形成された、断面視略T字状を有する円筒形の部材である。また、凸部118aの外表面には雄ネジ部118bが形成されており、スライダ117の雌ネジ部117fと螺合するようになっている。
すなわち、ストッパ118は、その凸部118aがスライダ117の第2の凹部117eにねじ込まれることによりスライダ117に固定され、スライダ117とともに昇降するようになっている。
なお、ストッパ118の凸部118aをスライダ117の第2の凹部117eにねじ込む際にはパッキン119の内周端部がストッパ118とスライダ117との間に挟み込まれて固定されるようになっている。
The stopper 118 has a substantially T-shape in sectional view, in which a concave portion 118c for receiving the central portion of the diaphragm needle 114 is formed at the central portion, and a convex portion 118a that protrudes upward from the upper end portion is formed. It is a cylindrical member having. Further, a male screw portion 118b is formed on the outer surface of the convex portion 118a, and is screwed with the female screw portion 117f of the slider 117.
That is, the stopper 118 is fixed to the slider 117 when the convex portion 118 a is screwed into the second concave portion 117 e of the slider 117, and moves up and down together with the slider 117.
When the convex portion 118a of the stopper 118 is screwed into the second concave portion 117e of the slider 117, the inner peripheral end portion of the packing 119 is sandwiched between the stopper 118 and the slider 117 and fixed. .

パッキン119は、その中央部にストッパ118の凸部118aが貫通する丸穴を有する平面視ドーナツ状の部材であり、例えば、フッ素ゴム(FKM)から作られたものである。このパッキン119は、その内周端部がストッパ118とスライダ117との間に挟み込まれるとともに、その外周端部がダイヤフラムカバー120とカバーフランジ122との間に挟み込まれることにより固定されている。
なお、これらダイヤフラムカバー120およびカバーフランジ122は、ナベ小ネジ133を介してボディ112およびベース113に固定されている(図4参照)。
The packing 119 is a donut-shaped member in plan view having a round hole through which the convex portion 118a of the stopper 118 passes at the center thereof, and is made of, for example, fluorine rubber (FKM). The packing 119 is fixed by sandwiching the inner peripheral end portion between the stopper 118 and the slider 117 and sandwiching the outer peripheral end portion between the diaphragm cover 120 and the cover flange 122.
The diaphragm cover 120 and the cover flange 122 are fixed to the body 112 and the base 113 through a pan head screw 133 (see FIG. 4).

ダイヤフラムカバー120は、その中央部にストッパ118の凹部118cを形成する側壁の外周面を案内する貫通穴120aを有し、かつその上面中央部に窪み部120bを有するとともに、その上面と下面とを連通する連通路120cを有するものである。
また、ダイヤフラムカバー120の下面には、ダイヤフラムニードル114の外周端部に上方に向かって輪状に形成された凸部114aを収容する凹溝120dが設けられている。
The diaphragm cover 120 has a through hole 120a that guides the outer peripheral surface of the side wall that forms the recess 118c of the stopper 118 at the center, and has a recess 120b at the center of the upper surface, and has an upper surface and a lower surface. It has the communicating path 120c which connects.
In addition, a concave groove 120 d is provided on the lower surface of the diaphragm cover 120 to accommodate a convex portion 114 a formed in a ring shape upward at the outer peripheral end portion of the diaphragm needle 114.

スプリング121は、モータ115の下端面に設けられたバネ受け134と、スライダ117の凹溝117dとの間に配置されるとともに、スライダ117を常に下方(カバーフランジ122の方)に付勢する圧縮コイルバネであり、これによりスライダ117の雌ネジ部117aとカップリング116の雄ネジ部116cとのバックラッシュが低減される(あるいは消滅する)ようになっている。   The spring 121 is disposed between a spring receiver 134 provided on the lower end surface of the motor 115 and the concave groove 117d of the slider 117, and is a compression that constantly biases the slider 117 downward (toward the cover flange 122). This is a coil spring, so that backlash between the female threaded portion 117a of the slider 117 and the male threaded portion 116c of the coupling 116 is reduced (or eliminated).

カバーフランジ122は、その中央部にスライダ117の第1の凹部117cを形成する側壁の外周面を案内する貫通穴122aを有するとともに、その下面とダイヤフラムカバー120の上面とでパッキン119の外周端部を挟み込むように構成されたものである。また、カバーフランジ122の下端部にはネジ132の頭部を収容する凹所122bが設けられている。   The cover flange 122 has a through hole 122a that guides the outer peripheral surface of the side wall that forms the first recess 117c of the slider 117 at the center, and the outer peripheral end of the packing 119 between the lower surface and the upper surface of the diaphragm cover 120. It is comprised so that may be inserted | pinched. In addition, a recess 122 b that houses the head of the screw 132 is provided at the lower end of the cover flange 122.

図4に示すように、カバー123は、ボディ112の上方に接して配置されるとともに、その内部に上述した駆動部11を収容するものである。また、カバー123とケーブル129との間にはケーブルパッキン135が設けられており、かつカバー123とボディ112およびダイヤフラムカバー120との間にはOリング136が設けられている。これらケーブルパッキン135およびOリング136は、例えば、フッ素ゴム(FKM)から作られたものである。   As shown in FIG. 4, the cover 123 is disposed in contact with the upper portion of the body 112 and accommodates the above-described driving unit 11 therein. A cable packing 135 is provided between the cover 123 and the cable 129, and an O-ring 136 is provided between the cover 123, the body 112, and the diaphragm cover 120. The cable packing 135 and the O-ring 136 are made of, for example, fluoro rubber (FKM).

ボディ112は、略直方体ブロック状に形成されたものであり、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(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体)等のフッ素樹脂材料からなるものである。
また、ボディ112の一側面(図において左側の面)には流体入口部141が設けられており、流体入口部141の反対側に位置する他側面(図において右側の面)には流体出口部142が設けられている。
The body 112 is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape, such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), etc. It consists of a fluororesin material.
Further, a fluid inlet portion 141 is provided on one side surface (left side surface in the drawing) of the body 112, and a fluid outlet portion is provided on the other side surface (right side surface in the drawing) located on the opposite side of the fluid inlet portion 141. 142 is provided.

図4及び図5に示すように、ボディ112の上面には、その一側面側に、流体入口部141と連通するポート143が設けられており、他側面側には、流体出口部142と連通するポート144が設けられている。これらポート143,144は、ボディ112内に設けられた接続路145を介して接続されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the upper surface of the body 112 is provided with a port 143 that communicates with the fluid inlet portion 141 on one side surface thereof, and communicates with the fluid outlet portion 142 on the other side surface side. Port 144 is provided. These ports 143 and 144 are connected via a connection path 145 provided in the body 112.

ポート143は、ダイヤフラムニードル114が閉じている状態(図において実線で示す状態)でダイヤフラムニードル114のニードル部114bを受け入れるニードル収容部143aと、同じくダイヤフラムニードル114が閉じている状態でダイヤフラムニードル114のダイヤフラム部114cの下面と接するダイヤフラム収容部143bとを有するものである。   The port 143 includes a needle housing portion 143a that receives the needle portion 114b of the diaphragm needle 114 when the diaphragm needle 114 is closed (shown by a solid line in the drawing), and the diaphragm needle 114 that is closed when the diaphragm needle 114 is closed. The diaphragm housing portion 143b is in contact with the lower surface of the diaphragm portion 114c.

ニードル収容部143aは平面視円形を呈する凹所からなり、その底面は水平面を形成しているとともに、その中央部には流体入口部141と連通する流体入口141aが形成されている。本実施形態では、流体入口部141とポート143とは、流体入口部141から流体入口141aの直下まで略水平に延びる水平部と、水平部から略垂直上方に延びる垂直部とからなる第1流路141bによって接続されている。
また、ダイヤフラム収容部143bはニードル収容部143aの半径方向外側で、かつニードル収容部143aの底面よりも上方に形成されているとともに、半径方向内側から半径方向外側に向かって漸次その深さが浅くなるように形成された、平面視ドーナツ状を呈するすり鉢状の空間である。さらに、ダイヤフラム収容部143bには、接続路145と連通する流体出口143cが形成されている。
そして、ボディ112の上面には、ダイヤフラムニードル114の外周端部に下方に向かって輪状に形成された凸部114dを収容する凹溝112aが設けられている。
The needle accommodating portion 143a is formed of a recess having a circular shape in plan view, and the bottom surface forms a horizontal plane, and a fluid inlet 141a communicating with the fluid inlet portion 141 is formed at the center thereof. In the present embodiment, the fluid inlet portion 141 and the port 143 are a first flow composed of a horizontal portion extending substantially horizontally from the fluid inlet portion 141 to directly below the fluid inlet 141a and a vertical portion extending substantially vertically upward from the horizontal portion. They are connected by a path 141b.
The diaphragm housing portion 143b is formed radially outside the needle housing portion 143a and above the bottom surface of the needle housing portion 143a, and gradually decreases in depth from the radially inner side toward the radially outer side. This is a mortar-like space that is formed to have a donut shape in plan view. Further, a fluid outlet 143c communicating with the connection path 145 is formed in the diaphragm housing portion 143b.
On the upper surface of the body 112, a concave groove 112a is provided in the outer peripheral end of the diaphragm needle 114 to accommodate a convex portion 114d formed in a ring shape downward.

ポート144は、ボディ112の上面に開口した凹部からなるものであって、その底面には、ボディ112の一側面側に、接続路145と連通する流体入口144aが形成されており、他側面側には、流体出口部142と連通する流体出口142aが形成されている。本実施形態では、ポート144と流体出口部142とは、流体出口142aから略垂直下方に延びる垂直部と、垂直部の下端から流体出口部142まで略水平に延びる水平部とからなる第2流路142bによって接続されている。
ポート144は、内部に圧力センサ3のセンサ本体3aを受け入れることで、センサ本体3aとの間に流体流路1の一部を構成するものである。すなわち、本実施形態では、圧力センサ3は、ポート144とセンサ本体3aとの間の領域における流体の圧力を測定する構成とされている。
The port 144 is formed of a recess opened on the upper surface of the body 112, and a fluid inlet 144a communicating with the connection path 145 is formed on one side surface of the body 112 on the bottom surface thereof. A fluid outlet 142 a communicating with the fluid outlet 142 is formed. In the present embodiment, the port 144 and the fluid outlet 142 are a second flow composed of a vertical part extending substantially vertically downward from the fluid outlet 142a and a horizontal part extending substantially horizontally from the lower end of the vertical part to the fluid outlet 142. They are connected by a path 142b.
The port 144 constitutes a part of the fluid flow path 1 between itself and the sensor main body 3a by receiving the sensor main body 3a of the pressure sensor 3 therein. That is, in this embodiment, the pressure sensor 3 is configured to measure the pressure of the fluid in the region between the port 144 and the sensor main body 3a.

ボディ112の上面には、ボート144に収納されたセンサ本体3aを覆うセンサホルダ3bが取り付けられている。
センサホルダ3bは、下部がボディ112の上面のポート144の周縁部を気密、液密に覆う円盤形状をなしている。
ここで、センサ本体3aは、その信号線がセンサホルダ3bを通じてセンサホルダ3bの上面側に引き出されて、制御部4につながるケーブル129aと接続されている。
センサホルダ3bの上部には、センサ本体3aの信号線とケーブル129aとの接続部を覆う保護カバー3cが設けられている。
A sensor holder 3 b that covers the sensor body 3 a housed in the boat 144 is attached to the upper surface of the body 112.
The lower part of the sensor holder 3b has a disc shape that covers the peripheral edge of the port 144 on the upper surface of the body 112 in an airtight and liquid tight manner.
Here, the sensor main body 3 a is connected to a cable 129 a connected to the control unit 4 with its signal line drawn out to the upper surface side of the sensor holder 3 b through the sensor holder 3 b.
A protective cover 3c is provided on the upper part of the sensor holder 3b to cover the connection portion between the signal line of the sensor main body 3a and the cable 129a.

これらポート143,144を接続する接続路145は、ポート143の流体出口143cからボディ内部(下面側)に向うにつれて漸次ポート144側に向う第1傾斜流路145aと、ポート144の流体入口144aからボディ112の下面側に向うにつれて漸次ポート143側に向うとともに第1傾斜流路144の下端に接続される第2傾斜流路145bとを有している。   The connection path 145 for connecting the ports 143 and 144 includes a first inclined channel 145a that gradually moves toward the port 144 side from the fluid outlet 143c of the port 143 toward the inside of the body (lower surface side), and a fluid inlet 144a of the port 144. A second inclined flow path 145b that gradually goes to the port 143 side and is connected to the lower end of the first inclined flow path 144 as it goes to the lower surface side of the body 112 is provided.

ボディ112の別の側面(図4において紙面奥側の面)には、図示しない排出口が設けられているとともに、ボディ112の別の側面側には、この排出口とダイヤフラムカバー120に形成された連通路120cと連通する排出路(図示せず)が設けられている。また、この排出路内にはダックビルが配置されている。このダックビルは、例えば、フッ素ゴム(FKM)から作られた、いわゆる逆止弁である。
ベース113は、ボディ112の下面に当接して配置される板状の部材であり、その下端部にはナベ小ネジ133の頭部を収容する凹所113aが設けられている。
A discharge port (not shown) is provided on another side surface of the body 112 (the back surface in FIG. 4), and the discharge port and the diaphragm cover 120 are formed on another side surface of the body 112. A discharge passage (not shown) communicating with the communication passage 120c is provided. In addition, a duck bill is arranged in the discharge path. This duckbill is a so-called check valve made of, for example, fluoro rubber (FKM).
The base 113 is a plate-like member disposed in contact with the lower surface of the body 112, and a recess 113 a that accommodates the head of the pan head screw 133 is provided at the lower end portion thereof.

ベース113は、その上面113aにボディ112が固定的に載置されるものであって、この上面113aは、ボディ112の一側面側から他側面側に向うにつれて(すなわちボディ112内の流体流路の入口側から出口側に向うにつれて)漸次上方に向う傾斜面とされている。   The base 113 is configured such that the body 112 is fixedly mounted on the upper surface 113a, and the upper surface 113a increases from one side of the body 112 toward the other side (that is, the fluid flow path in the body 112). (In the direction from the entrance side to the exit side), the slope is gradually inclined upward.

本実施形態のように構成された流量制御システム100によれば、流量制御弁110と圧力センサ3とが、同一のボディ112を共有する構成とされている。すなわち、この流量制御システム100では、流量制御弁110と圧力センサ3とが一体化されているので、取り扱いが容易である。   According to the flow control system 100 configured as in the present embodiment, the flow control valve 110 and the pressure sensor 3 share the same body 112. That is, in this flow control system 100, since the flow control valve 110 and the pressure sensor 3 are integrated, handling is easy.

また、これら流量制御弁110と圧力センサ3とは、ボディ112の上面側に設けられていて、ボディ112内に設けられた流体流路によって接続されている。
ボディ112内の流体流路において、流量制御弁110と圧力センサ3とを接続する領域(接続路145)は、ボディ112の一面に対して傾斜する第1傾斜流路145aと第2傾斜流路145bとによって構成された、略V字形状をなしている。
すなわち、ボディ112内の流体流路において、流量制御弁110と圧力センサ3とを接続する領域は、ボディ112に対してその上面側から設けられた二つの傾斜穴によって構成されており、流体流路の形状が単純となり、流体流路内に流体の滞留が生じにくい。
また、このように、ボディ112内の流体流路において流量制御弁110と圧力センサ3とを接続する領域が、二つの傾斜穴を形成することによって作成されており、また穴の埋め戻しが不要であるので、ボディ112の加工が最小限で済み、製造が容易である。
Further, the flow control valve 110 and the pressure sensor 3 are provided on the upper surface side of the body 112 and are connected by a fluid flow path provided in the body 112.
In the fluid flow path in the body 112, a region (connection path 145) connecting the flow control valve 110 and the pressure sensor 3 is a first inclined flow path 145a and a second inclined flow path that are inclined with respect to one surface of the body 112. 145b, and is substantially V-shaped.
That is, in the fluid flow path in the body 112, the region connecting the flow control valve 110 and the pressure sensor 3 is configured by two inclined holes provided from the upper surface side of the body 112. The shape of the path becomes simple, and it is difficult for fluid to stay in the fluid flow path.
Further, in this way, the region connecting the flow control valve 110 and the pressure sensor 3 in the fluid flow path in the body 112 is created by forming two inclined holes, and no backfilling of the holes is required. Therefore, the processing of the body 112 is minimized, and the manufacturing is easy.

また、この流量制御システム100において、ベース113のボディ112が載置される上面は、流体流路の入口側から流体流路の出口側に向うにつれて漸次上方に向う傾斜面とされている。
これにより、このベース113に載置されるボディ112内の流体流路を構成する第1流路141bの水平部及び第2流路142bの水平部は、出口側の位置が入口側の位置よりも高くなり、第1傾斜流路145aは、入口側と出口側との高低差が少なくなる。
このため、第1、第2流路141b、142bの水平部内で発生した気泡、またはこれら水平部内に流入した気泡には、自身の浮力が流体流路の出口側に向けて作用するので、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなって、気泡が滞留しにくくなる。
In this flow control system 100, the upper surface of the base 113 on which the body 112 is placed is an inclined surface that gradually goes upward from the inlet side of the fluid channel toward the outlet side of the fluid channel.
As a result, the horizontal part of the first flow path 141b and the horizontal part of the second flow path 142b constituting the fluid flow path in the body 112 placed on the base 113 are positioned at the outlet side from the position on the inlet side. The height of the first inclined flow path 145a decreases between the inlet side and the outlet side.
For this reason, the bubbles generated in the horizontal portions of the first and second flow paths 141b and 142b, or the bubbles flowing into the horizontal portions, have their buoyancy acting toward the outlet side of the fluid flow path. Becomes easier to move to the outlet side of the fluid flow path, and bubbles are less likely to stay.

また、ボディ112内の流体流路のうち、高い第1傾斜流路145aでは、入口側と出口側との高低差が少なくなるので、流体流路内を流通する流体によって気泡が出口側に移動しやすくなって、流体流路内で気泡が滞留しにくくなる。
このため、流体流路内を流れる流体の流量がごくわずかな場合にも、気泡が流体流路の出口側に移動しやすくなり、流体流路内で気泡が滞留しにくくなる。
Moreover, in the high first inclined flow path 145a among the fluid flow paths in the body 112, the height difference between the inlet side and the outlet side is reduced, so that the bubbles move to the outlet side by the fluid flowing in the fluid flow path. This makes it easier for bubbles to stay in the fluid flow path.
For this reason, even when the flow rate of the fluid flowing in the fluid flow path is very small, the bubbles easily move to the outlet side of the fluid flow path, and the bubbles are less likely to stay in the fluid flow path.

なお、ベース113の上面113aの水平面に対する傾斜角度θは90°以下の任意の角度とすることができ、この傾斜角度θを大きくするほど、気泡の排出効果が高くなる。
ここで、本実施形態のようにベース113の上面113aを傾斜面とする代わりに、ボディ112内の流体流路の各部について、出口側が入口側よりも高くしたり、設計上出口側を入口側よりも下方に設定せざるを得ない領域について、出口側と入口側の高低差を最小にするように設計することで、同様の効果を得ることができる。
In addition, the inclination angle θ with respect to the horizontal plane of the upper surface 113a of the base 113 can be an arbitrary angle of 90 ° or less. The larger the inclination angle θ, the higher the bubble discharging effect.
Here, instead of using the upper surface 113a of the base 113 as an inclined surface as in the present embodiment, the outlet side of each part of the fluid flow path in the body 112 is made higher than the inlet side, or the outlet side is designed to be the inlet side. The same effect can be obtained by designing the area that must be set lower than the above in order to minimize the height difference between the outlet side and the inlet side.

また、本実施形態のように構成された流量制御システム100によれば、使用者が流量制御弁110のモータ115を操作して、モータ115の回転軸115aを一方向(例えば、図4を上方から見て時計方向)に回転させていくと、この回転軸115aとともにカップリング116も一方向に回転する。カップリング116が回転すると、カップリング116の雄ネジ部116cとスライダの雌ネジ部117aとを介して連結されたスライダ117がモータシャフト131に沿って上方へ移動する(上昇する)。スライダ117が上昇すると、ストッパ118を介してスライダ117に連結されたダイヤフラムニードル114のニードル部114bおよびダイヤフラム部114cが、全開状態(図5において二点鎖線で示す状態)に向かって一緒に上昇する。ニードル部114bが上昇することにより、流体入口141aとニードル部114bとの間に隙間ができ、バルブが開状態(オープン)となってポート143内に流体が流入してくるとともに、ポート143内を満たした流体が順次流体出口143cを通って流体出口部142の方へ流れ出すこととなる。
なお、流体の流量を減らしたい場合や、バルブ自体を閉じたい場合には、モータ115を操作して、モータ115の回転軸115aを他方向(例えば、図4を上方から見て反時計方向)に回転させていけばよい。
Further, according to the flow control system 100 configured as in the present embodiment, the user operates the motor 115 of the flow control valve 110 so that the rotating shaft 115a of the motor 115 moves in one direction (for example, FIG. When it is rotated clockwise (as viewed from the side), the coupling 116 rotates in one direction together with the rotating shaft 115a. When the coupling 116 rotates, the slider 117 coupled via the male threaded portion 116c of the coupling 116 and the female threaded portion 117a of the slider moves upward (increases) along the motor shaft 131. When the slider 117 rises, the needle portion 114b and the diaphragm portion 114c of the diaphragm needle 114 connected to the slider 117 via the stopper 118 rise together toward the fully open state (the state indicated by the two-dot chain line in FIG. 5). . As the needle portion 114b rises, a gap is created between the fluid inlet 141a and the needle portion 114b, the valve is opened (open), and the fluid flows into the port 143, and the inside of the port 143 The filled fluid sequentially flows out toward the fluid outlet portion 142 through the fluid outlet 143c.
When it is desired to reduce the fluid flow rate or to close the valve itself, the motor 115 is operated to move the rotating shaft 115a of the motor 115 in the other direction (for example, counterclockwise as viewed from above in FIG. 4). You can rotate it.

このように構成された本実施形態による流量制御弁110によれば、スプリング121によりスライダ117に常に下向き(ダイヤフラムニードル114のニードル部114bが閉じる方向)の付勢力が加わるようになり、スライダ117の雌ネジ部117aとカップリング116の雄ネジ部116cとのバックラッシュが低減される(あるいは消滅する)ようになっているので、流量にヒステリシスが出てしまうのを防止(あるいはなくす)ことができる。
図7(a)は、本実施形態による流量制御弁110を閉じた状態から回転軸115aを開く方向に3回転させて全開状態とした後、回転軸115aを閉じる方向に回転させていったときの流量を回転軸115aの回転角度毎に測定したグラフであり、グラフ中の×印は閉じた状態から開いていくときの測定値、グラフ中の△印は開いた状態から閉じていくときの測定値を示している。
図7(b)は、スライダ117に下向きの付勢力を与えるスプリング121を具備していない流量制御弁を閉じた状態から回転軸115aを開く方向に3回転させて全開状態とした後、回転軸115aを閉じる方向に回転させて、図7(a)と同様の測定を行った結果を示すグラフであり、グラフ中の*印は閉じた状態から開いていくときの測定値、グラフ中の●印は開いた状態から閉じていくときの測定値を示している。
このように、スプリング121によりスライダ117に常に下向きの付勢力が加わるようにした流量制御弁110によれば、バルブの開閉による流量差、すなわち、流量のヒステリシスを大幅に低減あるいはほとんどなくすことができる。
According to the flow control valve 110 according to the present embodiment configured as described above, the spring 121 always applies a downward biasing force (in the direction in which the needle portion 114b of the diaphragm needle 114 is closed) to the slider 117. Since the backlash between the female screw portion 117a and the male screw portion 116c of the coupling 116 is reduced (or eliminated), it is possible to prevent (or eliminate) the occurrence of hysteresis in the flow rate. .
FIG. 7A shows a state in which the rotary shaft 115a is rotated in the closing direction after the flow rate control valve 110 according to the present embodiment is closed from the closed state by rotating the rotary shaft 115a three times in the opening direction. Is a graph in which the flow rate is measured for each rotation angle of the rotating shaft 115a, where the x mark in the graph is a measured value when opening from the closed state, and the Δ mark in the graph is when closing from the open state. The measured value is shown.
FIG. 7B shows a state in which the flow control valve that does not include the spring 121 that applies the downward biasing force to the slider 117 is rotated from the closed state to the fully opened state by rotating the rotary shaft 115a three times in the opening direction. It is a graph which shows the result of having rotated 115a in the closing direction, and having performed the same measurement as Fig.7 (a), the * mark in a graph is a measured value when opening from a closed state, and ● in a graph The mark indicates the measured value when closing from the open state.
Thus, according to the flow control valve 110 in which the downward biasing force is always applied to the slider 117 by the spring 121, the flow rate difference due to opening and closing of the valve, that is, the flow rate hysteresis can be greatly reduced or eliminated. .

また、流体出口143cがポート143の上方、すなわち、流体入口141aよりも上方に設けられているので、ポート143内における気泡の発生を低減あるいはほとんどなくすことができる。
さらに、ダイヤフラムニードル114の外周端部には、上方に向かって凸部114aが設けられ、下方に向かって凸部114dが設けられているとともに、これら凸部114a,114dがそれぞれ、ダイヤフラムカバー120の凹溝120d、ボディ112の凹溝112aにそれぞれ密着して収容されるようになっているので、ダイヤフラムニードル114の下方から上方への(液状)流体の流通を防止することができる。
Further, since the fluid outlet 143c is provided above the port 143, that is, above the fluid inlet 141a, generation of bubbles in the port 143 can be reduced or almost eliminated.
Further, a convex portion 114a is provided upward at the outer peripheral end of the diaphragm needle 114, and a convex portion 114d is provided downward. These convex portions 114a and 114d are respectively provided on the diaphragm cover 120. Since the concave groove 120d and the concave groove 112a of the body 112 are received in close contact with each other, the flow of the (liquid) fluid from the lower side to the upper side of the diaphragm needle 114 can be prevented.

さらにまた、スライダ117とストッパ118との間にその内周端部が挟み込まれ、かつダイヤフラムカバー120とカバーフランジ122との間にその外周端部が挟み込まれる、パッキン119が設けられているので、パッキン119の一面側(図において下側)と他面側(図において上側)、すなわち、ダイヤフラムニードル114側とモータ115側とを完全分離することができて、モータ115が納められている空間内に、気化した(液状あるいはガス状)流体(例えば、フッ酸などの薬液)が浸入することを確実に防止することができる。   Furthermore, since a packing 119 is provided in which the inner peripheral end is sandwiched between the slider 117 and the stopper 118 and the outer peripheral end is sandwiched between the diaphragm cover 120 and the cover flange 122. One side (the lower side in the figure) of the packing 119 and the other side (the upper side in the figure), that is, the diaphragm needle 114 side and the motor 115 side can be completely separated, and in the space in which the motor 115 is housed. In addition, it is possible to reliably prevent the vaporized (liquid or gaseous) fluid (for example, a chemical solution such as hydrofluoric acid) from entering.

さらにまた、ボディ112には、流量制御弁110の外側と連通する連通路120cが設けられているため、パッキン119の一面側に溜まってしまったガス状流体(フッ酸、塩酸、硝酸などの薬液が気化したガス)を速やかに外部へ排出することができ、ダイヤフラムニードル114の動きを妨げるのを防止することができる。また、連通路120cが呼吸口となり、ダイヤフラムニードル114の動きを、スムーズにすることができる。   Furthermore, since the body 112 is provided with a communication passage 120c communicating with the outside of the flow control valve 110, a gaseous fluid (chemical solution such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc.) accumulated on one surface side of the packing 119 is provided. Gas) can be quickly discharged to the outside, and the movement of the diaphragm needle 114 can be prevented from being hindered. Further, the communication passage 120c serves as a breathing port, and the movement of the diaphragm needle 114 can be made smooth.

[第実施形態]
本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図6を用いて説明する。
本実施形態における流量制御システムは、第実施形態に示した流量制御システム100において、流量制御弁110の代わりに、流量制御弁150を用いたことを主たる特徴とするものである。流量制御弁150は、スプリング121の代わりにスプリング51が設けられているという点で前述した第実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
[ Second Embodiment]
Another embodiment of the flow control system according to the present invention will be described with reference to FIG.
The flow control system in the present embodiment is mainly characterized in that the flow control valve 150 is used instead of the flow control valve 110 in the flow control system 100 shown in the first embodiment. The flow control valve 150 is different from that of the first embodiment described above in that a spring 51 is provided instead of the spring 121. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment mentioned above.

本実施形態におけるスプリング51は、スライダ117とカバーフランジ122との間に設けられた圧縮コイルバネであり、スライダ117を常に上方(モータ115の方)に付勢するものである。これによりスライダ117の雌ネジ部117aとカップリング116の雄ネジ部116cとのバックラッシュが低減される(あるいは消滅する)ようになっている。   The spring 51 in this embodiment is a compression coil spring provided between the slider 117 and the cover flange 122, and always urges the slider 117 upward (toward the motor 115). As a result, backlash between the female threaded portion 117a of the slider 117 and the male threaded portion 116c of the coupling 116 is reduced (or eliminated).

このように構成された本実施形態による流量制御弁150によれば、ポート143内を通過する流体がダイヤフラムニードル114に及ぼす力の方向と、スプリング51がスライダ117を付勢する方向とが一致するため、流体の圧力差による雌ネジ部117aと雄ネジ部116cとのバックラッシュの変動を略なくすことができるので、バルブの開閉による流量差、すなわち、流量のヒステリシスを略なくすことができる。
その他の効果については前述した第実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
According to the flow control valve 150 according to the present embodiment configured as described above, the direction of the force that the fluid passing through the port 143 exerts on the diaphragm needle 114 coincides with the direction in which the spring 51 urges the slider 117. Therefore, the fluctuation of the backlash between the female screw portion 117a and the male screw portion 116c due to the pressure difference of the fluid can be substantially eliminated, so that the flow rate difference due to opening and closing of the valve, that is, the flow rate hysteresis can be substantially eliminated.
Since other effects are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted here.

なお、上述した第、第実施形態では、カップリング116を介して回転軸115aとスライダ117とを連結するようにしているが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、回転軸115aの外表面に直接雄ネジ部を設けるようにして、カップリング116をなくすようにすることもできる。
これによりモータ115とスライダ117との間の距離を短くすることができて、流量制御弁110,150の長手方向長さ(縦方向の長さ)を短くすることができ、バルブの小型化を図ることができる。
In the first and second embodiments described above, the rotating shaft 115a and the slider 117 are connected via the coupling 116, but the present invention is not limited to such a configuration. It is also possible to eliminate the coupling 116 by providing a male screw portion directly on the outer surface of the rotating shaft 115a.
As a result, the distance between the motor 115 and the slider 117 can be shortened, the longitudinal lengths (lengths in the longitudinal direction) of the flow control valves 110 and 150 can be shortened, and the valve can be downsized. Can be planned.

[第実施形態]
以下、本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図8及び図9を参照しながら説明する。
本実施形態に示す流量制御システムは、第実施形態に示した流量制御システムにおいて、流量制御弁150の代わりに、流量制御弁160を用いたことを主たる特徴とするものである。流量制御弁160は、第実施形態に示す流量制御弁150において、ボディ112に対するモータ115の取付構造を変更したことを主たる特徴とするものである。以下、第実施形態に示す流量制御弁150と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
本実施形態に示す流量制御弁160では、モータ115をボディ112に固定する固定部材として、ダイヤフラムカバー120、カバーフランジ122、及びモータシャフト131の代わりに、これらの一部構成を変更した、ダイヤフラムカバー170、カバーフランジ172、及びハウジング181が用いられている。
[ Third Embodiment]
Hereinafter, another embodiment of the flow control system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The flow control system shown in the present embodiment is mainly characterized in that the flow control valve 160 is used instead of the flow control valve 150 in the flow control system shown in the second embodiment. The flow control valve 160 is mainly characterized in that in the flow control valve 150 shown in the second embodiment, the mounting structure of the motor 115 with respect to the body 112 is changed. Hereinafter, members that are the same as or the same as those of the flow control valve 150 shown in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the flow control valve 160 shown in the present embodiment, as a fixing member for fixing the motor 115 to the body 112, instead of the diaphragm cover 120, the cover flange 122, and the motor shaft 131, a diaphragm cover in which a part of the configuration is changed. 170, a cover flange 172, and a housing 181 are used.

本実施形態では、モータ115の下端には、回転軸115aと同軸にして下面115cから下方に突出する円柱部162が設けられており、円柱部162の外周面が第1位置決め基準面163とされている。
また、モータ115の下面115cは、回転軸115aと略直交する平面とされている。
ハウジング181は、内部にモータ115の回転軸115aが挿通されて内部でのスライダ117の上下変位を許容する略円筒形状の部材である。
In the present embodiment, the lower end of the motor 115 is provided with a cylindrical portion 162 that is coaxial with the rotating shaft 115a and protrudes downward from the lower surface 115c, and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 162 is the first positioning reference surface 163. ing.
The lower surface 115c of the motor 115 is a plane that is substantially orthogonal to the rotating shaft 115a.
The housing 181 is a substantially cylindrical member into which the rotating shaft 115a of the motor 115 is inserted and allows the slider 117 to be displaced vertically.

ハウジング181には、上端に、モータ115の円柱部162が挿入される内フランジ182が設けられており、下端には、下端面から下方に向けて突出する円環状の突条183が設けられている。本実施形態では、内フランジ182及び突条183は、ハウジング181の軸線と同軸とされている。
内フランジ182の内周面は、その内径がモータ115の円柱部162の外径とほぼ同径の円筒内面形状とされており、この内周面が、モータ115の第1位置決め基準面163を受けてモータ115を内フランジ182の軸線と同軸となるように位置決めする第1位置決め面186とされている。
また、突条183の内周面は、第1位置決め面186と同軸の円筒内面形状をなす第2位置決め基準面187とされている。
An inner flange 182 into which the cylindrical portion 162 of the motor 115 is inserted is provided at the upper end of the housing 181, and an annular ridge 183 that protrudes downward from the lower end surface is provided at the lower end. Yes. In the present embodiment, the inner flange 182 and the protrusion 183 are coaxial with the axis of the housing 181.
The inner peripheral surface of the inner flange 182 has a cylindrical inner surface shape whose inner diameter is substantially the same as the outer diameter of the cylindrical portion 162 of the motor 115, and this inner peripheral surface defines the first positioning reference surface 163 of the motor 115. The first positioning surface 186 for positioning the motor 115 so as to be coaxial with the axis of the inner flange 182 is formed.
Further, the inner peripheral surface of the protrusion 183 is a second positioning reference surface 187 having a cylindrical inner surface coaxial with the first positioning surface 186.

カバーフランジ172には、その上面に、上方に突出する円柱部173が貫通穴122aと同軸にして設けられており、下面には、下方に突出する円環状の突条174が設けられている。
円柱部173は、ハウジング181の突条183の内周側に挿入されるものであって、その外周面は、ハウジング181の突条183の内径とほぼ同径の円筒面をなしており、この外周面が、ハウジング181の第2位置決め基準面187を受けてハウジング181を貫通穴122aと同軸となるように位置決めする円筒形状の第2位置決め面175とされている。
ここで、カバーフランジ172の上面において、円柱部173の外周側に位置する円環状部は、貫通穴122aと略直交する平面とされている。
また、突条174の内周面は、第2位置決め面175と同軸の円筒内面形状をなす第3位置決め基準面176とされており、突条174の先端面(下端面)は、貫通穴122aと略直交する平面とされている。
The cover flange 172 is provided with a cylindrical portion 173 protruding upward on the upper surface thereof coaxially with the through hole 122a, and an annular protrusion 174 protruding downward on the lower surface.
The cylindrical portion 173 is inserted on the inner peripheral side of the protrusion 183 of the housing 181, and the outer peripheral surface thereof forms a cylindrical surface having substantially the same diameter as the inner diameter of the protrusion 183 of the housing 181. The outer peripheral surface is a cylindrical second positioning surface 175 that receives the second positioning reference surface 187 of the housing 181 and positions the housing 181 so as to be coaxial with the through hole 122a.
Here, on the upper surface of the cover flange 172, the annular portion located on the outer peripheral side of the columnar portion 173 is a plane substantially orthogonal to the through hole 122a.
Further, the inner peripheral surface of the protrusion 174 is a third positioning reference surface 176 having a cylindrical inner surface coaxial with the second positioning surface 175, and the front end surface (lower end surface) of the protrusion 174 is a through hole 122a. The plane is substantially perpendicular to the plane.

ダイヤフラムカバー170には、その上面に、上方に突出する円柱部177が貫通穴120aと同軸にして設けられている。
円柱部177は、カバーフランジ172の突条174の内周側に挿入されるものであって、その外周面は、カバーフランジ172の突条174の内径とほぼ同径の円筒面をなしており、この外周面が、カバーフランジ172の第3位置決め基準面176を受けてカバーフランジ172を貫通穴120aと同軸となるように位置決めする第3位置決め面179とされている。
The diaphragm cover 170 is provided with a cylindrical portion 177 protruding upward on the upper surface thereof so as to be coaxial with the through hole 120a.
The cylindrical portion 177 is inserted on the inner peripheral side of the ridge 174 of the cover flange 172, and the outer peripheral surface thereof forms a cylindrical surface having the same diameter as the inner diameter of the ridge 174 of the cover flange 172. The outer peripheral surface is a third positioning surface 179 that receives the third positioning reference surface 176 of the cover flange 172 and positions the cover flange 172 so as to be coaxial with the through hole 120a.

ここで、ダイヤフラムカバー170の上面において、円柱部177の外周側に位置する円環状部は、貫通穴120aと略直交する平面とされている。
なお、ダイヤフラムカバー170の外周面は、ボディ112に装着されるカバー123の内面によって受けられて、貫通穴120aがダイヤフラムニードル114と同軸になるように位置決めされている。
Here, on the upper surface of the diaphragm cover 170, the annular portion located on the outer peripheral side of the cylindrical portion 177 is a plane substantially orthogonal to the through hole 120a.
The outer peripheral surface of the diaphragm cover 170 is received by the inner surface of the cover 123 attached to the body 112, and is positioned so that the through hole 120a is coaxial with the diaphragm needle 114.

また、カバーフランジ172の上面には、モータ115の回転軸115aの軸線に略平行にしてガイドピン184が設置されており、スライダ117は、二股部の内周面が、モータシャフト131の外周面の代わりに、ガイドピン184の外周面に接するようになっていて、これによって回転軸115aとスライダ117との供回りが防止されている。
このガイドピン184の上端には、スライダ117の上面に張り出して、スライダ117の上面を受けるストッパ185が設けられている。
ストッパ185は、モータ115の回転軸115aを回転させてスライダ117を上昇させた際に、スライダ117がカップリング116の凸部116bの付け根に当接する前にスライダ117を受けて、それ以上のスライダ117の上昇を規制するものである。
A guide pin 184 is installed on the upper surface of the cover flange 172 so as to be substantially parallel to the axis of the rotating shaft 115 a of the motor 115. The slider 117 has an inner peripheral surface of the bifurcated portion and an outer peripheral surface of the motor shaft 131. Instead of this, the guide pin 184 is in contact with the outer peripheral surface, thereby preventing the rotating shaft 115a and the slider 117 from rotating.
A stopper 185 is provided at the upper end of the guide pin 184 so as to protrude from the upper surface of the slider 117 and receive the upper surface of the slider 117.
The stopper 185 receives the slider 117 before the slider 117 comes into contact with the base of the convex portion 116b of the coupling 116 when the slider 117 is lifted by rotating the rotating shaft 115a of the motor 115, and the slider 117 or more. The increase of 117 is regulated.

このように構成された流量制御弁160では、ボディ112に対するモータ115の組付けの際に、モータ115の円柱部162をハウジング181の内フランジ182に挿入することで、モータ115の第1位置決め基準面163がハウジング181の第1位置決め面186によって受けられて、モータ115の回転軸115aが、ハウジング181の内フランジ182の軸線及び突条183と同軸となる。
この状態で、ハウジング181の突条183の内周側に、カバーフランジ172の円柱部173を挿入することで、ハウジング181の第2位置決め基準面187がカバーフランジ172の第2位置決め面175によって受けられて、ハウジング181の突条183がカバーフランジ172の円柱部173、突条174、及び貫通穴122aと同軸となる。すなわち、モータ115の回転軸115aが、カバーフランジ172の円柱部173、突条174、及び貫通穴122aと同軸となる。
In the flow control valve 160 configured as described above, the first positioning reference of the motor 115 is obtained by inserting the cylindrical portion 162 of the motor 115 into the inner flange 182 of the housing 181 when the motor 115 is assembled to the body 112. The surface 163 is received by the first positioning surface 186 of the housing 181, and the rotation shaft 115 a of the motor 115 is coaxial with the axis of the inner flange 182 of the housing 181 and the protrusion 183.
In this state, the cylindrical portion 173 of the cover flange 172 is inserted into the inner peripheral side of the protrusion 183 of the housing 181 so that the second positioning reference surface 187 of the housing 181 is received by the second positioning surface 175 of the cover flange 172. Thus, the protrusion 183 of the housing 181 is coaxial with the cylindrical portion 173, the protrusion 174, and the through hole 122a of the cover flange 172. That is, the rotating shaft 115a of the motor 115 is coaxial with the cylindrical portion 173, the protrusion 174, and the through hole 122a of the cover flange 172.

この状態で、カバーフランジ172の突条174の内周側に、ダイヤフラムカバー170の円柱部177を挿入することで、カバーフランジ172の第3位置決め基準面176がダイヤフラムカバー170の第3位置決め面179によって受けられて、カバーフランジ172の突条174がダイヤフラムカバー170の円柱部177及び貫通穴120aと同軸となる。すなわち、モータ115の回転軸115aが、ダイヤフラムカバー170の円柱部177及び貫通穴120aと同軸となる。
ダイヤフラムカバー170は、ボディ112に対して、貫通穴120aがダイヤフラムニードル114と同軸になるように位置決めされるので、モータ115の回転軸115aも、ダイヤフラムニードル114と同軸となる。
In this state, the columnar portion 177 of the diaphragm cover 170 is inserted into the inner peripheral side of the protrusion 174 of the cover flange 172 so that the third positioning reference surface 176 of the cover flange 172 becomes the third positioning surface 179 of the diaphragm cover 170. The protrusion 174 of the cover flange 172 is coaxial with the cylindrical portion 177 and the through hole 120a of the diaphragm cover 170. That is, the rotating shaft 115a of the motor 115 is coaxial with the cylindrical portion 177 and the through hole 120a of the diaphragm cover 170.
Since the diaphragm cover 170 is positioned with respect to the body 112 such that the through hole 120a is coaxial with the diaphragm needle 114, the rotating shaft 115a of the motor 115 is also coaxial with the diaphragm needle 114.

このように、本実施形態に示す流量制御弁160では、モータ115、ハウジング181、カバーフランジ172、及びダイヤフラムカバー170が、それぞれいわゆるインローによって結合されるので、これらの部材を接続するだけで、ボディ112に対するモータ115の位置と向きとの双方について位置決めされて、ダイヤフラムニードル114の駆動に適した状態となるので、ボディ112に対するモータ115の位置調整作業及び向きの調整作業が不要となる。
このため、この流量制御弁160は、製造時やメンテナンス時において組立作業者の技術レベルによらずに高精度な組み付けを容易かつ迅速に行うことができるので、生産性、作業性に優れるとともに、製品ごと、またはメンテナンス作業ごとの組立精度のばらつきを低減して、流量制御弁としての性能を高水準に保つことができる。
As described above, in the flow control valve 160 shown in the present embodiment, the motor 115, the housing 181, the cover flange 172, and the diaphragm cover 170 are joined together by so-called inlays, so that by simply connecting these members, Since both the position and orientation of the motor 115 with respect to 112 are positioned and are in a state suitable for driving the diaphragm needle 114, position adjustment work and orientation adjustment work of the motor 115 with respect to the body 112 become unnecessary.
For this reason, the flow control valve 160 can be easily and quickly assembled with high accuracy regardless of the technical level of the assembly operator at the time of manufacture and maintenance, and thus has excellent productivity and workability. Variations in assembly accuracy for each product or each maintenance operation can be reduced, and the performance as a flow control valve can be maintained at a high level.

ここで、上記の各位置決め基準面は、上記のような筒状面や筒状内面に限らず、一つ以上の曲面、もしくは、少なくとも一つの面が他の面とは異なる方向に向けられた複数の平面によって構成することができる。位置決め基準面が曲面である場合には、対応する位置決め面はこの曲面と同じ曲率でかつ曲率の向きが逆向きとなる曲面によって構成される。
モータや固定部材に設けられた位置決め基準面が複数の平面である場合には、これに結合される部材の位置決め面も各位置決め基準面に対応する複数の平面によって構成される。
Here, each positioning reference surface is not limited to the cylindrical surface or the cylindrical inner surface as described above, but one or more curved surfaces, or at least one surface is directed in a direction different from the other surfaces. It can be constituted by a plurality of planes. When the positioning reference surface is a curved surface, the corresponding positioning surface is configured by a curved surface having the same curvature as the curved surface and the direction of the curvature being opposite.
When the positioning reference surfaces provided on the motor and the fixed member are a plurality of planes, the positioning surfaces of the members coupled thereto are also constituted by a plurality of planes corresponding to the positioning reference surfaces.

また、この流量制御弁160では、スライダ117の供回りを防止するガイドピン184にストッパ185が設けられているので、スライダ117を上昇させる際にスライダ117とカップリング116の凸部116bの付け根との干渉が防止されて、これらの噛み込み等の問題が確実に防止され、常に良好な動作を行うことができる。
なお、本実施形態の特徴的な構成は、第実施形態に示した流量制御弁150に限らず、第実施形態に示した流量制御弁110に適用することができる。
Further, in this flow control valve 160, since the stopper 185 is provided on the guide pin 184 that prevents the slider 117 from rotating, when the slider 117 is lifted, the root of the convex portion 116b of the slider 117 and the coupling 116 is provided. Interference is prevented, problems such as these bites are reliably prevented, and a satisfactory operation can always be performed.
The characteristic configuration of the present embodiment can be applied not only to the flow control valve 150 shown in the second embodiment but also to the flow control valve 110 shown in the first embodiment.

[第実施形態]
以下、本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図10を参照しながら説明する。
本実施形態に示す流量制御システムは、第実施形態に示した流量制御システムにおいて、流量制御弁160の代わりに、流量制御弁190を用いたことを主たる特徴とするものである。
流量制御弁190は、第実施形態に示す流量制御弁160において、モータ115のモータ本体15d外部に、回転軸115aに加わるスラスト荷重を受けるスラスト軸受191を設けたことを主たる特徴とするものである。以下、第実施形態に示す流量制御弁150と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
[ Fourth Embodiment]
Hereinafter, another embodiment of the flow control system according to the present invention will be described with reference to FIG.
The flow control system shown in the present embodiment is mainly characterized in that the flow control valve 190 is used instead of the flow control valve 160 in the flow control system shown in the third embodiment.
The flow control valve 190 is mainly characterized in that, in the flow control valve 160 shown in the third embodiment, a thrust bearing 191 that receives a thrust load applied to the rotating shaft 115a is provided outside the motor body 15d of the motor 115. is there. Hereinafter, the same or identical members as those of the flow control valve 150 shown in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、モータ115の円柱部162の下面とカップリング116の上面との間にスラスト軸受191を設けている。
このように構成される流量制御弁190では、ダイヤフラムニードル114が流体の圧力を受けた際に、本来はダイヤフラムニードル114、スライダ117、及びカップリング116を介して回転軸115aに伝達されるはずのスラスト荷重が、モータ本体15d外部に設けられたスラスト軸受191によって受けられて、モータ本体15dに逃がされるので、モータ115内の回転軸115aの支持構造に加わる負担が軽減され、長期にわたってモータ115の性能を維持することができる。
なお、本実施形態の特徴的な構成は、第実施形態に示した流量制御弁160に限らず、第実施形態に示した流量制御弁110や第実施形態に示した流量制御弁150に適用することができる。
In the present embodiment, a thrust bearing 191 is provided between the lower surface of the cylindrical portion 162 of the motor 115 and the upper surface of the coupling 116.
In the flow control valve 190 configured as described above, when the diaphragm needle 114 receives fluid pressure, it should be transmitted to the rotary shaft 115a through the diaphragm needle 114, the slider 117, and the coupling 116. The thrust load is received by the thrust bearing 191 provided outside the motor main body 15d and released to the motor main body 15d. Therefore, the load applied to the support structure of the rotating shaft 115a in the motor 115 is reduced, and the motor 115 can be used for a long time. The performance can be maintained.
The characteristic configuration of this embodiment is not limited to the flow control valve 160 shown in the third embodiment, but the flow control valve 110 shown in the first embodiment and the flow control valve 150 shown in the second embodiment. Can be applied to.

[第実施形態]
以下、本発明による流量制御システムの他の実施形態を、図11及び図12を参照しながら説明する。
本実施形態に示す流量制御システムは、第、第、第、第実施形態のいずれかに示した流量制御システムにおいて、流量制御弁として、流量制御弁201を用いたことを主たる特徴とするものである。
流量制御弁201は、第、第、第、第実施形態のいずれかに示す流量制御弁において、モータ115をステッピングモータとするとともに、モータ115の動作を制御する制御装置202を設けたことを主たる特徴とするものである。
制御装置202は、ダイヤフラムニードル114の位置校正にあたって、モータ115の回転軸115aを、ダイヤフラムニードル114がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度回転させるだけのパルス数のパルス信号をモータ115に入力し、回転軸115aが停止した位置でダイヤフラムニードル114が可動範囲の前記他端に位置していると判定して、以降は可動範囲内でダイヤフラムニードル114の位置制御を行う構成とされている。
[ Fifth Embodiment]
Hereinafter, another embodiment of the flow control system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
The flow control system shown in this embodiment is mainly characterized in that the flow control valve 201 is used as the flow control valve in the flow control system shown in any of the first , second , third , and fourth embodiments. It is what.
The flow control valve 201 is a flow control valve shown in any one of the first , second , third , and fourth embodiments. The motor 115 is a stepping motor and a control device 202 that controls the operation of the motor 115 is provided. Is the main feature.
When the position of the diaphragm needle 114 is calibrated, the control device 202 has a pulse signal with the number of pulses sufficient to rotate the rotation shaft 115a of the motor 115 at an angle necessary for the diaphragm needle 114 to move from one end of the movable range to the other end. Is input to the motor 115, and it is determined that the diaphragm needle 114 is located at the other end of the movable range at the position where the rotating shaft 115a is stopped. Thereafter, the position of the diaphragm needle 114 is controlled within the movable range. It is said that.

具体的には、制御装置202は、ダイヤフラムニードル114の位置校正にあたって、ダイヤフラムニードル114がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度(この角度は流量制御弁201の設計情報から得られる)だけモータ115の回転軸115aを回転させるよう、所定パルス数のパルス信号をモータ115に入力する。
本実施形態では、図12に示すように、制御装置202は、ダイヤフラムニードル114の位置校正にあたって、回転軸115aをダイヤフラムニードル114が可動範囲のうちの開放側(図4、図5、図6、図8及び図10における上方)に向けて移動する向きに回転させて、ダイヤフラムニードル114を全開位置まで移動させる。
Specifically, the controller 202 calibrates the position of the diaphragm needle 114 so that the angle necessary for the diaphragm needle 114 to move from one end to the other end of the movable range (this angle is determined from the design information of the flow control valve 201). A pulse signal having a predetermined number of pulses is input to the motor 115 so that the rotation shaft 115a of the motor 115 is rotated as much as possible.
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the controller 202 calibrates the position of the diaphragm needle 114, the rotating shaft 115 a on the open side of the movable range of the diaphragm needle 114 (FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6). The diaphragm needle 114 is moved to the fully open position by rotating in the direction of movement toward the upper side in FIGS.

これにより、回転軸115aの回転が終了した時点では、ダイヤフラムニードル114は、位置校正作業の開始時点における位置(初期位置)によらず、可動範囲の他端に位置することになる。なお、ダイヤフラムニードル114の位置校正開始時点でダイヤフラムニードル114が可動範囲の一端以外に位置している場合には、回転軸115aがモータ115に入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度だけ回転する前に、ダイヤフラムニードル114が可動範囲の他端に到着してそれ以上移動できなくなるので、以降は残りのパルス数によらず、回転軸115aが回転しない。   Thereby, when the rotation of the rotating shaft 115a is completed, the diaphragm needle 114 is positioned at the other end of the movable range regardless of the position (initial position) at the start of the position calibration operation. When the diaphragm needle 114 is located at a position other than one end of the movable range at the time of starting the position calibration of the diaphragm needle 114, the rotation shaft 115a has an angle corresponding to all the pulses of the pulse signal input to the motor 115. Before the rotation, the diaphragm needle 114 arrives at the other end of the movable range and cannot move any further, and thereafter, the rotating shaft 115a does not rotate regardless of the remaining number of pulses.

このようにダイヤフラムニードル114を可動範囲の他端に位置させた以降は、制御装置202は、ダイヤフラムニードル114が可動範囲の他端に位置していると判断して、可動範囲内でダイヤフラムニードル114の位置制御が行われる。
本実施形態では、制御装置202は、回転軸115aが停止したのちに、ダイヤフラムニードル114を可動範囲の一端(全閉位置)まで移動させるだけのパルス数のパルス信号をモータ115に入力し、回転軸115aが停止した位置を、ダイヤフラムニードル114の位置制御の原点とし、以降はダイヤフラムニードル114を予め設定した動作範囲内に移動させて、必要な制御を行う。
After the diaphragm needle 114 is positioned at the other end of the movable range in this manner, the control device 202 determines that the diaphragm needle 114 is positioned at the other end of the movable range, and the diaphragm needle 114 is within the movable range. Position control is performed.
In the present embodiment, the control device 202 inputs a pulse signal having a pulse number sufficient to move the diaphragm needle 114 to one end (fully closed position) of the movable range after the rotating shaft 115a stops, and rotates the motor 115. The position where the shaft 115a is stopped is set as the origin of position control of the diaphragm needle 114, and thereafter, the diaphragm needle 114 is moved within a preset operation range to perform necessary control.

ダイヤフラムニードル114が可動範囲内にある場合には、モータ115に入力されたパルス信号の全てのパルスに対応する角度で回転軸が回転するので、パルス信号のパルス数とダイヤフラムニードル114の位置との間に一定の関係が成立する。
これにより、本実施形態の流量制御弁201では、一旦ダイヤフラムニードル114を可動範囲の他端に位置させたのちは、以降にモータ115に入力したパルス信号のパルス数に基づいてダイヤフラムニードル114の位置を特定することが可能となり、ロータリーエンコーダを用いずに、ダイヤフラムニードル114の位置を正確に把握することができる。
When the diaphragm needle 114 is within the movable range, the rotation shaft rotates at an angle corresponding to all the pulses of the pulse signal input to the motor 115, so that the number of pulses of the pulse signal and the position of the diaphragm needle 114 are A certain relationship is established between them.
Thereby, in the flow control valve 201 of the present embodiment, once the diaphragm needle 114 is positioned at the other end of the movable range, the position of the diaphragm needle 114 is determined based on the number of pulses of the pulse signal input to the motor 115 thereafter. Thus, the position of the diaphragm needle 114 can be accurately grasped without using a rotary encoder.

さらに、本実施形態では、ダイヤフラムニードル114の位置校正にあたって、ダイヤフラムニードル114が、可動範囲のうちの開放側、すなわち流量制御弁201のニードル収容部143aとの干渉を避ける方向に向けて移動させられるので、ダイヤフラムニードル114の位置校正を繰り返しても、ダイヤフラムニードル114及びボディ112に損耗が生じにくい。   Further, in the present embodiment, when the position of the diaphragm needle 114 is calibrated, the diaphragm needle 114 is moved toward the open side of the movable range, that is, in a direction that avoids interference with the needle accommodating portion 143a of the flow control valve 201. Therefore, even if the position calibration of the diaphragm needle 114 is repeated, the diaphragm needle 114 and the body 112 are hardly damaged.

ここで、本実施形態に示す技術を、第または第実施形態に示す流量制御弁に適用した場合には、制御装置202を、少なくともダイヤフラムニードル114がその可動範囲の端部近傍で端部に向って移動する場合にはモータ115の回転軸115aを第1駆動トルクで回転させ、ダイヤフラムニードル114が可動範囲の端部から離間する場合には、モータ115の回転軸115aを第1駆動トルクよりも大きい第2駆動トルクで回転させる構成としてもよい。 Here, when the technique shown in the present embodiment is applied to the flow rate control valve shown in the first or second embodiment, the control device 202 is connected to the end portion at least near the end of the movable range of the diaphragm needle 114. When the diaphragm needle 114 moves away from the end of the movable range, the rotating shaft 115a of the motor 115 is moved to the first driving torque. It is good also as a structure rotated with a 2nd driving torque larger than this.

この場合には、ダイヤフラムニードル114を可動範囲の端部から離間させるにあたって、モータ115の動作を制御する制御装置202が、ダイヤフラムニードル114をその可動範囲の端部まで移動させる際の駆動トルク(第1駆動トルク)よりも大きい第2駆動トルクでモータ115を動作させる。
これにより、この流量制御弁では、ダイヤフラムニードル114が可動範囲の端部まで移動した際にネジ部の噛み込みが生じたとしても、この噛み込みを容易に解消することができる。
In this case, when the diaphragm needle 114 is moved away from the end of the movable range, the control device 202 that controls the operation of the motor 115 drives the driving torque (first torque when moving the diaphragm needle 114 to the end of the movable range. The motor 115 is operated with a second driving torque larger than (one driving torque).
Thereby, in this flow control valve, even if the screw portion is caught when the diaphragm needle 114 moves to the end of the movable range, this biting can be easily eliminated.

モータ115の駆動力は、モータ115に供給される駆動電流に比例する。
そこで、制御装置202を、ダイヤフラムニードル114を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータ115の駆動電流の出力制限値を第1制限値V1に設定し、ダイヤフラムニードル114を可動範囲の端部から離間させる際には出力制限値を第1制限値V1よりも大きい第2制限値V2に設定する構成とすることで、上記の制御を実現することができる。
The driving force of the motor 115 is proportional to the driving current supplied to the motor 115.
Therefore, when the control device 202 moves the diaphragm needle 114 to the end of the movable range, the output limit value of the drive current of the motor 115 is set to the first limit value V1, and the diaphragm needle 114 is moved to the end of the movable range. The control described above can be realized by setting the output limit value to the second limit value V2 that is larger than the first limit value V1 when separating from the first limit value.

また、モータ115は、回転軸115aの回転が低速であるほど回転軸115aを駆動するトルクが増大する。
そこで、制御装置202を、ダイヤフラムニードル114を可動範囲の端部まで移動させる際にはモータ115の回転軸115aを第1回転速度R1で回転させ、ダイヤフラムニードル114を可動範囲の端部から離間させる際には第1回転速度R1よりも低速の第2回転速度R2で回転させる構成とすることで、上記の制御を実現することができる。
Further, the motor 115 increases the torque for driving the rotating shaft 115a as the rotating shaft 115a rotates at a lower speed.
Therefore, when the control device 202 moves the diaphragm needle 114 to the end of the movable range, the rotating shaft 115a of the motor 115 is rotated at the first rotation speed R1, and the diaphragm needle 114 is separated from the end of the movable range. In some cases, the above-described control can be realized by rotating at a second rotation speed R2 lower than the first rotation speed R1.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.

本発明の参考例に係る流量計を示す構成図である。It is a block diagram showing a flowmeter according to a reference example of the present invention. 本発明の参考例に係る流量計の実験装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the experimental apparatus of the flowmeter which concerns on the reference example of this invention. 図2の実験装置で得られた事件結果のグラフである。It is a graph of the case result obtained with the experimental apparatus of FIG. 本発明の第実施形態に係る流量制御システムを示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the flow control system concerning a 1st embodiment of the present invention. 図4の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 本発明の第実施形態に係る流量制御システムの流量制御弁を示す図であって、図5と同様の図である。It is a figure which shows the flow control valve of the flow control system which concerns on 2nd Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure similar to FIG. モータの回転軸の回転角度と流量との関係を示すグラフであって、(a)は図4および図5に示す流量制御弁を用いて測定した測定結果、(b)は従来の流量制御弁を用いて測定した測定結果である。It is a graph which shows the relationship between the rotation angle of the rotating shaft of a motor, and flow volume, Comprising: (a) is the measurement result measured using the flow control valve shown in FIG.4 and FIG.5, (b) is the conventional flow control valve. It is the measurement result measured using. 本発明の第実施形態にかかる流量制御システムの流量制御弁を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the flow control valve of the flow control system concerning 3rd Embodiment of this invention. 図7の一部拡大図である。FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 7. 本発明の第実施形態に係る流量制御システムの流量制御弁を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the flow control valve of the flow control system which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第実施形態に係る流量制御システムの流量制御弁を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the flow control valve of the flow control system which concerns on 5th Embodiment of this invention. 図11に示す流量制御弁の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the flow control valve shown in FIG.

1 流体流路
1a 端部
2 流量制御弁
3 圧力センサ(圧力検出手段)
4 圧力検出制御部(圧力/流量変換手段)
5 流量測定管路部
10 流量計
100 流量制御システム
110 流量制御弁
112 ボディ
113 ベース(台座)
114 ダイヤフラムニードル(弁体)
115 モータ
115a 回転軸
115d モータ本体
116c 雄ネジ部
117a 雌ネジ部
119 パッキン
121 スプリング(付勢手段)
123 カバー
141 流体入口
142 流体出口
145a 第1傾斜流路
145b 第2傾斜流路
150 流量制御弁
151 スプリング(付勢手段)
160 流量制御弁
163 第一位置決め基準面
170 ダイヤフラムカバー(固定部材)
172 カバーフランジ(固定部材)
175 第二位置決め面
176 第三位置決め基準面
179 第三位置決め面
180 ハウジング(固定部材)
186 第一位置決め面
187 第二位置決め基準面
190 流量制御弁
191 スラスト軸受
201 流量制御弁
202 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid flow path 1a End 2 Flow control valve 3 Pressure sensor (pressure detection means)
4 Pressure detection control unit (pressure / flow rate conversion means)
5 Flow Measurement Pipeline 10 Flowmeter 100 Flow Control System 110 Flow Control Valve 112 Body 113 Base (Pedestal)
114 Diaphragm needle (valve)
115 Motor 115a Rotating shaft 115d Motor body 116c Male thread part 117a Female thread part 119 Packing 121 Spring (biasing means)
123 Cover 141 Fluid inlet 142 Fluid outlet 145a First inclined channel 145b Second inclined channel 150 Flow rate control valve 151 Spring (biasing means)
160 Flow control valve 163 First positioning reference surface 170 Diaphragm cover (fixing member)
172 Cover flange (fixing member)
175 Second positioning surface 176 Third positioning reference surface 179 Third positioning surface 180 Housing (fixing member)
186 First positioning surface 187 Second positioning reference surface 190 Flow rate control valve 191 Thrust bearing 201 Flow rate control valve 202 Control device

Claims (11)

出口環境が一定圧力の流体流路を流れる液体の微小流量を測定する流量計であって、前記流体流路の出口側端部に接続され、前記流体流路よりも流路断面積を小さく設定して出口環境を一定圧力とした所定長さの流量測定管路部と、前記流体流路の出口近傍に設置して前記流量測定管路部の上流側で前記液体の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段で検出した流体圧力から流量を算出する圧力/流量変換手段と、を具備する流量計と、
流量制御弁と、
一面側に該流量制御弁と前記流量計とが設けられるとともに内部に前記流量制御弁と前記流量計とを接続する流体流路が設けられるブロック状のボディと、を有し、
前記流体流路が、前記一面の前記流量制御弁が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量計の設置される領域に向う第1傾斜流路と、
前記一面の前記流量計が設置される領域から前記ボディ内部に向うにつれて漸次前記流量制御弁の設置される領域に向うとともに前記第1傾斜流路の先端に接続される第2傾斜流路とを有し、
上面に前記ボディが載置される台座を有しており、
該台座の上面は、前記流体流路の入口側から前記流体流路の出口側に、向うにつれて漸次上方に向う傾斜面とされていることを特徴とする流量制御システム
A flowmeter for measuring a minute flow rate of a liquid flowing through a fluid flow path having a constant pressure in an outlet environment, connected to the outlet side end of the fluid flow path, and having a flow channel cross-sectional area smaller than the fluid flow path And a pressure detection unit configured to detect the pressure of the liquid upstream of the flow rate measurement pipe unit by being installed in the vicinity of the outlet of the fluid flow channel and a predetermined length of the flow rate measurement pipe unit with the outlet environment as a constant pressure. means, a flow meter for ingredients Bei pressure / flow rate conversion means, a for calculating the flow rate from the fluid pressure detected by said pressure detecting means,
A flow control valve;
A block-like body in which the flow control valve and the flow meter are provided on one side and a fluid flow path for connecting the flow control valve and the flow meter is provided inside;
A first inclined channel that gradually moves from the region where the flow control valve on the one surface is installed toward the inside of the body toward the region where the flow meter is installed;
A second inclined channel that gradually goes from the region where the flow meter on the one surface is installed toward the inside of the body toward the region where the flow control valve is installed and is connected to the tip of the first inclined channel; Have
It has a pedestal on which the body is placed on the upper surface,
The flow rate control system according to claim 1, wherein the upper surface of the pedestal has an inclined surface that gradually goes upward as it goes from the inlet side of the fluid channel to the outlet side of the fluid channel .
前記流量計は、前記出口環境の一定圧力が大気開放による大気圧であることを特徴とする請求項1に記載の流量制御システム The flow rate control system according to claim 1, wherein the flow meter has a constant pressure in the outlet environment that is an atmospheric pressure due to release to the atmosphere. 前記流体流路の少なくとも一部は、入口側よりも出口側が上方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項1または2に記載の流量制御システム。 3. The flow rate control system according to claim 1, wherein at least a part of the fluid flow path is inclined so that an outlet side is positioned higher than an inlet side. 4. 前記流量制御弁が、前記ボディに取り付けられるモータと、
該モータの回転軸に対して、ネジ部を介して接続される弁体とを有しており、
前記モータに位置決め基準面が設けられ、
前記ボディに前記モータを固定する固定部材が設けられ、
該固定部材が、前記モータの前記位置決め基準面を受けて前記回転軸の位置と向きとのうちの少なくともいずれか一方を前記弁体の駆動に適した状態にして前記モータを位置決めする位置決め面を有していることを特徴とする請求項からのいずれかに記載の流量制御システム。
The flow control valve, a motor attached to the body;
A valve body connected via a screw portion to the rotating shaft of the motor;
A positioning reference surface is provided on the motor,
A fixing member for fixing the motor to the body is provided,
A positioning surface that receives the positioning reference surface of the motor and positions the motor so that at least one of the position and orientation of the rotating shaft is suitable for driving the valve body; It has, The flow control system in any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
前記モータの前記位置決め基準面が前記回転軸に平行な筒状面または筒状内面をなし、
前記固定部材の前記位置決め面が、前記弁体の駆動方向に平行かつ前記位置決め基準面と同形状の筒状内面または筒状面をなしていて、前記位置決め面が前記位置決め基準面を受けた状態では前記回転軸の位置と向きとが位置決めされることを特徴とする請求項記載の流量制御システム。
The positioning reference surface of the motor is a cylindrical surface or a cylindrical inner surface parallel to the rotation axis;
The positioning surface of the fixing member forms a cylindrical inner surface or a cylindrical surface that is parallel to the driving direction of the valve body and has the same shape as the positioning reference surface, and the positioning surface receives the positioning reference surface The flow rate control system according to claim 4 , wherein the position and orientation of the rotating shaft are positioned.
予め設定した動作範囲内での前記弁体の移動を許容しつつ前記動作範囲の端部に到達した前記弁体を受けて前記動作範囲外への移動を規制するストッパを有していることを特徴とする請求項またはに記載の流量制御システム。 Having a stopper that receives the valve element that has reached the end of the operating range while restricting the movement of the valve element within a preset operating range and restricts the movement out of the operating range. The flow rate control system according to claim 4 or 5 , characterized by the above. 前記モータの動作を制御する制御装置を有しており、
該制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第1駆動トルクで動作させ、
前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第1駆動トルクよりも大きい第2駆動トルクで動作させることを特徴とする請求項またはに記載の流量制御システム。
A control device for controlling the operation of the motor;
The control device operates the motor with the first driving torque at least when the valve body moves toward the end in the vicinity of the end of the movable range,
When the valve body is spaced from the end of the movable range, the flow rate control as claimed in claim 4 or 5, characterized in that for operating the motor at a greater second drive torque than the first drive torque system.
前記弁体がニードルバルブのニードルを構成しており、
前記モータが、入力されたパルス信号のパルス数に比例した角度だけ前記回転軸を回転させるステッピングモータとされており、
前記モータの動作を制御して前記弁体の位置制御を行う制御装置が設けられ、
該制御装置は、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を、前記弁体がその可動範囲の一端から他端まで移動するのに必要な角度回転させるだけのパルス数のパルス信号を前記モータに入力し、
前記回転軸が停止した位置で前記弁体が前記可動範囲の前記他端に位置していると判定して、以降は前記可動範囲内で前記弁体の位置制御を行うことを特徴とする請求項からのいずれかに記載の流量制御システム。
The valve body constitutes a needle of a needle valve;
The motor is a stepping motor that rotates the rotating shaft by an angle proportional to the number of pulses of the input pulse signal;
A controller for controlling the position of the valve body by controlling the operation of the motor is provided;
When the position of the valve body is calibrated, the control device outputs a pulse signal having a pulse number sufficient to rotate the rotary shaft at an angle necessary for the valve body to move from one end to the other end of the movable range. Enter
It is determined that the valve body is located at the other end of the movable range at a position where the rotation shaft is stopped, and thereafter, the position control of the valve body is performed within the movable range. Item 7. The flow control system according to any one of Items 4 to 6 .
前記制御装置が、前記弁体の位置校正にあたって、前記回転軸を前記弁体が前記可動範囲のうちの開放側に向けて移動する向きに回転させることを特徴とする請求項8に記載の流量制御システム。 9. The flow rate according to claim 8, wherein the control device rotates the rotating shaft in a direction in which the valve body moves toward an open side of the movable range when the position of the valve body is calibrated. Control system. 前記制御装置は、少なくとも前記弁体がその可動範囲の端部近傍で該端部に向って移動する場合には前記モータを第1駆動トルクで動作させ、
前記弁体が前記可動範囲の端部から離間する場合には、前記モータを前記第1駆動トルクよりも大きい第2駆動トルクで動作させることを特徴とする請求項またはに記載の流量制御システム。
The control device operates the motor with the first driving torque when at least the valve body moves toward the end in the vicinity of the end of the movable range,
When the valve body is spaced from the end of the movable range, the flow rate control as claimed in claim 8 or 9, characterized in that for operating said motor at a second drive torque greater than the first driving torque system.
前記モータのモータ本体外部に、前記回転軸に加わるスラスト荷重を受けるスラスト軸受を設けたことを特徴とする請求項から1のいずれかに記載の流量制御システム。 Flow control system according to claim 4 1 0, characterized in that the motor body outside of the motor, provided with a thrust bearing which receives the thrust load applied to the rotating shaft.
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