JP7516155B2 - Fluid Control Device - Google Patents
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Description
本発明は、ガス等の流体の流量や圧力を制御する流体制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid control device that controls the flow rate and pressure of a fluid such as gas.
例えば半導体製造プロセスにおいてガスの流量を制御するためにマスフローコントローラが用いられる。従来のマスフローコントローラには、内部流路が形成されたブロックに圧力センサや制御バルブ等の流体制御機器が取り付けられたものがある。複数のマスフローコントローラをコンパクトに並列させるため、前述したブロックは長手方向に所定幅で延びる細長い直方体形状をなしている(特許文献1参照)。 For example, mass flow controllers are used to control the flow rate of gas in semiconductor manufacturing processes. Some conventional mass flow controllers have fluid control devices such as pressure sensors and control valves attached to a block in which an internal flow path is formed. In order to compactly arrange multiple mass flow controllers side by side, the block has an elongated rectangular parallelepiped shape that extends in the longitudinal direction by a predetermined width (see Patent Document 1).
より具体的には、ブロックの幅寸法は規格によって例えば10mmに定められている。また、ブロックの長手方向と平行な一面である取付面には、このブロックの幅寸法とほぼ同じ幅寸法を有する複数の流体制御機器が長手方向に並べて取り付けられる。 More specifically, the width of the block is set by standards to, for example, 10 mm. In addition, a number of fluid control devices, each with a width roughly equal to the width of the block, are attached in a line in the longitudinal direction to the mounting surface, which is a surface parallel to the longitudinal direction of the block.
ところで、近年マスフローコントローラはコンパクトに構成されているだけでなく、従来よりもさらに大流量を流せることが求められている。マスフローコントローラの最大流量は、制御バルブが流す事ができる流量でほぼ制限される。このため、例えば特許文献2に示されるようにブロック内に幅方向に対して並列に内部流路を2本形成しておき、それぞれの内部流路に制御バルブを設けて流せる流量を約2倍にすることが考えられる。 In recent years, however, mass flow controllers are not only required to be compact, but also to be capable of handling a larger flow rate than before. The maximum flow rate of a mass flow controller is almost limited by the flow rate that the control valve can handle. For this reason, as shown in Patent Document 2, for example, it is conceivable to form two internal flow paths in parallel in the width direction within a block, and provide a control valve in each internal flow path to roughly double the flow rate that can be handled.
しかしながら、上記のような構成では最大流量は大きくできるものの、ブロックの幅方向に対して制御バルブ等の流体制御機器を2つ並べなくてはならず、マスフローコントローラをさらにコンパクトにすることは難しくなる。 However, although the above configuration can increase the maximum flow rate, it is necessary to line up two fluid control devices such as control valves in the width direction of the block, making it difficult to make the mass flow controller more compact.
本発明は上述したような問題を一挙に解決するためになされたものであり、幅寸法を小さく保ちながら、最大流量を従来よりも大きくできる流体制御装置を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve all of the above problems at once, and aims to provide a fluid control device that can increase the maximum flow rate compared to conventional devices while keeping the width dimension small.
すなわち、本発明に係る流体制御装置は、長手方向に沿って所定幅で延びるブロックと、前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、前記ブロックにおいて前記第1制御バルブよりも下流側に取り付けられた第2制御バルブと、を備え、前記内部流路が、前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、を備え、前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されていることを特徴とする。 That is, the fluid control device according to the present invention comprises a block extending in a longitudinal direction with a predetermined width, an internal flow path formed in the block and extending in the longitudinal direction, a first control valve attached to the block, and a second control valve attached to the block downstream of the first control valve, the internal flow path comprising a first outlet flow path connected to a first outlet through which fluid flows out of the first control valve, and a second inlet flow path connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve, and is characterized in that the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point when the block is seen through in the width direction.
このようなものであれば、前記第1制御バルブと前記第2制御バルブを長手方向に沿って並べて配置して、前記ブロックの幅寸法を小さくするとともに、各制御バルブから流出する流体を合流させて流すことができる。このため、流体制御装置の幅寸法をコンパクトにしながら、2つの制御バルブを用いることで最大流量は従来の約2倍にできる。 In this way, the first control valve and the second control valve can be arranged side by side along the longitudinal direction, reducing the width of the block and allowing the fluids flowing out of each control valve to merge and flow. Therefore, by using two control valves, the maximum flow rate can be approximately doubled compared to the conventional method while keeping the width of the fluid control device compact.
前記ブロックの幅寸法が小さくても、前記第1流出流路と前記第2流入流路とを前記ブロック内で干渉しないようにねじれの位置に配置しやすくするには、前記ブロックが、流体制御機器が取り付けられる取付面と、前記取付面に対して所定量だけ突出した突出部と、を具備し、前記第1制御バルブ、又は、前記第2制御バルブのいずれか一方が、前記取付面に取り付けられるものであればよい。 Even if the width dimension of the block is small, in order to easily arrange the first outflow passage and the second inflow passage in a twisted position without interfering with each other within the block, the block needs to have a mounting surface on which a fluid control device is mounted and a protrusion that protrudes a predetermined amount from the mounting surface, and either the first control valve or the second control valve can be mounted on the mounting surface.
前記ブロック内に形成される内部流路の長さをできるだけ短くして、内部容積を小さくし、制御の応答性を良くするには、前記第2制御バルブが、前記突出部に設けられたものであればよい。このようなものであれば、前記ブロックの端面又は取付面の対面から流体が導入される場合に、上流側にある前記第1制御バルブに流体を流入させるための流路の長さを短くしやすい。 To shorten the length of the internal flow passage formed in the block as much as possible, reduce the internal volume, and improve control responsiveness, the second control valve may be provided on the protruding portion. In this case, when fluid is introduced from the end face or the opposite side to the mounting face of the block, it is easy to shorten the length of the flow passage for flowing the fluid into the first control valve located upstream.
前記ブロックの幅寸法を小さくしながら、前記第1流出流路と前記第2流入流路をねじれの位置に配置させてやすくするための別の態様としては、前記第1制御バルブが、前記ブロックの表面に対して接触する第1接触面が形成された第1バルブブロックを具備し、前記第1バルブブロックに流体が流入する第1流入口、及び、前記第1バルブブロックから流体が流出する前記第1流出口が前記第1接触面に開口しており、前記第2制御バルブが、前記ブロックの表面に対して接触する第2接触面が形成された第2バルブブロックを具備し、前記第2バルブブロックに流体が流入する前記第2流入口、及び、前記第2バルブブロックから流体が流出する第2流出口が前記第2接触面に開口するものであればよい。このようなものであれば、各制御バルブの全体を前記ブロックの外側に配置して、ブロック内に各制御バルブの一部を収容するための凹部等を形成しなくてもよい。この結果、前記ブロック内に内部流路を形成するためのスペースを確保しやすくなり、前記第1流出流路と前記第2流入流路の配置の自由度を高めることができる。 As another aspect for facilitating the arrangement of the first outlet flow passage and the second inlet flow passage in a twisted position while reducing the width dimension of the block, the first control valve includes a first valve block having a first contact surface that contacts the surface of the block, the first inlet through which the fluid flows into the first valve block, and the first outlet through which the fluid flows out of the first valve block open on the first contact surface, and the second control valve includes a second valve block having a second contact surface that contacts the surface of the block, and the second inlet through which the fluid flows into the second valve block, and the second outlet through which the fluid flows out of the second valve block open on the second contact surface. In this case, it is not necessary to arrange the entire control valves outside the block and form recesses or the like for accommodating parts of the control valves within the block. As a result, it is easier to secure space for forming internal flow passages within the block, and the degree of freedom in arranging the first outlet flow passage and the second inlet flow passage can be increased.
前記ブロックの幅寸法を最も小さくしても、コンパクトでありながら大流量を実現できる具体的な構成例としては、前記第1制御バルブ及び前記第2制御バルブが、前記ブロックと同じ幅寸法を有するものが挙げられる。 A specific example of a configuration that can achieve a large flow rate while remaining compact even when the width dimension of the block is minimized is one in which the first control valve and the second control valve have the same width dimension as the block.
前記第1制御バルブ及び前記第2制御バルブを通過した流体の全体の流量を正確に所望の値となるように制御できるようにするには、前記内部流路が、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブを通過した流体が合流して流れる合流後流路と、前記第2制御バルブから流体が流出する第2流出口と、前記合流後流路との間を接続する第2流出流路と、をさらに備え、前記第1流出流路の下流側が前記合流後流路に接続されており、前記合流後流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、前記流量センサが測定する流量に少なくとも基づいて、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの少なくとも一方を制御する流体制御器をさらに備えたであればよい。 In order to accurately control the total flow rate of the fluid that has passed through the first control valve and the second control valve to a desired value, the internal flow path may further include a post-junction flow path through which the fluid that has passed through the first control valve or the second control valve joins and flows, a second outlet port through which the fluid flows out of the second control valve, and a second outlet flow path that connects the post-junction flow path, the downstream side of the first outlet flow path is connected to the post-junction flow path, and the device may further include a flow sensor that measures the flow rate of the fluid flowing through the post-junction flow path, and a fluid controller that controls at least one of the first control valve or the second control valve based at least on the flow rate measured by the flow sensor.
各制御バルブにより全体として所望の流量を実現するための別の態様としては、前記内部流路が、前記第1制御バルブに流体が流入する第1流入口に接続される第1流入流路と、下流側が前記第1流入流路及び前記第2流入流路に接続される分岐前流路と、をさらに備え、前記分岐前流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、前記流量センサが測定する流量に少なくとも基づいて、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの少なくとも一方を制御する流体制御器をさらに備えたものが挙げられる。 Another aspect for achieving a desired overall flow rate with each control valve is one in which the internal flow path further comprises a first inlet flow path connected to a first inlet through which fluid flows into the first control valve, and a pre-branch flow path whose downstream side is connected to the first inlet flow path and the second inlet flow path, and further comprises a flow sensor that measures the flow rate of fluid flowing through the pre-branch flow path, and a fluid controller that controls at least one of the first control valve or the second control valve based at least on the flow rate measured by the flow sensor.
前記第1制御バルブと前記第2制御バルブによる流体の制御がお互いに干渉して制御性能が低下するのを防ぎつつ、所望の大流量を正確に実現できるようにするには、前記流体制御器が、設定流量の所定倍だけ小さい分担目標流量が流れるように前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブのいずれか一方の開度を制御する開度制御部と、前記設定流量と、前記流量センサが測定する流量との偏差が小さくなるように、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの他方を制御する流量フィードバック制御部と、を備えたものであればよい。 In order to accurately achieve the desired large flow rate while preventing the control of the fluid by the first control valve and the second control valve from interfering with each other and degrading control performance, the fluid controller may include an opening control unit that controls the opening of either the first control valve or the second control valve so that a shared target flow rate that is a predetermined multiple smaller than the set flow rate flows, and a flow feedback control unit that controls the other of the first control valve or the second control valve so that the deviation between the set flow rate and the flow rate measured by the flow sensor is small.
例えば供給圧の変動があった場合でも、前記開度制御部の制御により前記分担目標流量に近い流量が一方の制御バルブで実現され、流量フィードバック制御される他方の制御バルブへの負担を低減できるようにするには、前記開度制御部が、前記第1制御バルブの上流側の圧力に基づいて、分担目標流量に相当する目標開度を算出する目標開度算出部と、前記目標開度に相当する電圧を前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの他方に印加する電圧制御部と、を備えたものであればよい。 For example, in order to enable one control valve to achieve a flow rate close to the shared target flow rate through the control of the aperture control unit even when there is a fluctuation in supply pressure, and to reduce the burden on the other control valve that is flow rate feedback controlled, the aperture control unit may include a target aperture calculation unit that calculates a target aperture corresponding to the shared target flow rate based on the pressure upstream of the first control valve, and a voltage control unit that applies a voltage corresponding to the target aperture to the other of the first control valve or the second control valve.
前記第1制御バルブと前記第2制御バルブの双方でほぼ同じ流量が実現され、結果として流体制御装置全体では従来の2倍程度の最大流量を可能にするには、前記分担目標流量が前記設定流量の1/2倍に設定されていればよい。 To achieve approximately the same flow rate in both the first control valve and the second control valve, and thus enable a maximum flow rate of approximately twice the conventional rate for the entire fluid control device, the shared target flow rate may be set to 1/2 the set flow rate.
簡単な制御則で各制御バルブにより全体として所望の流量が得られるようにするには、前記流体制御器が、前記第1制御バルブの開度と、前記第2制御バルブの開度が同期するように制御する同期制御部を備えたものであればよい。 To achieve the desired overall flow rate from each control valve using a simple control law, the fluid controller needs to be equipped with a synchronization control unit that controls the opening of the first control valve and the opening of the second control valve so that they are synchronized.
前記第1制御バルブと前記第2制御バルブの両方が同じように動作するようにして制御則を簡素化しつつ、外乱があっても流体制御装置から出力される流量が設定流量で保たれるようにするには、前記第1制御バルブと前記第2制御バルブが同型のものであり、前記同期制御部が、前記流量センサで測定される流量との偏差が小さくなるように、前記第1制御バルブ及び前記第2制御バルブのそれぞれに同一の電圧を印加するものであればよい。 To simplify the control law by making both the first and second control valves operate in the same way, while maintaining the flow rate output from the fluid control device at a set flow rate even in the presence of disturbances, the first and second control valves should be of the same type, and the synchronization control unit should apply the same voltage to each of the first and second control valves so as to reduce the deviation from the flow rate measured by the flow sensor.
通常時においては前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブのいずれか一方による流量制御を行うようにしておき、流量制御を行っている制御バルブに異常が発生した場合でも別の制御バルブに流量制御が切り替わることで異常から自己復帰できるようにするには、前記流体制御器が、設定流量と、前記流量センサが測定する流量との偏差が小さくなるように、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブのいずれか一方を制御する流量フィードバック制御部と、前記第1制御バルブ、又は、前記第2制御バルブにおける異常を検知するバルブ異常検知部と、前記バルブ異常検知部が、前記流量フィードバック制御部によって制御されている前記第1制御バルブ、又は、前記第2制御バルブの異常を検知した場合に、前記前記流量フィードバック制御部の制御対象となる制御バルブを切り替えさせる制御対象切替部と、を備えたものであればよい。 In order to normally perform flow control using either the first control valve or the second control valve, and to enable self-recovery from an abnormality in the control valve performing flow control by switching flow control to another control valve, the fluid controller may include a flow feedback control unit that controls either the first control valve or the second control valve so that the deviation between the set flow rate and the flow rate measured by the flow sensor is small, a valve abnormality detection unit that detects an abnormality in the first control valve or the second control valve, and a control target switching unit that switches the control valve to be controlled by the flow feedback control unit when the valve abnormality detection unit detects an abnormality in the first control valve or the second control valve controlled by the flow feedback control unit.
このようなものであれば、例えばオペレータが特殊な復帰操作や修復操作等を行わなくても流量制御を行っている制御バルブに異常が発生した場合には自動的に別の制御バルブが切り替えられて、流量制御を継続できる。したがって、このような流体制御装置であれば片方の制御バルブが故障したとしても自己復帰、自己修復が可能となり、流量制御の信頼性を向上させることができる。また、例えば前記第1制御バルブ及び前記第2制御バルブがノーマルオープンタイプのものであれば、最初に流量制御を行っていた制御バルブに故障したとしても、その制御バルブは全開状態となり、制御が切り替えられた制御バルブによる流量制御の妨げにはなりにくい。 With such a system, if an abnormality occurs in the control valve controlling the flow rate, another control valve is automatically switched over to continue flow rate control, without the operator having to perform any special resetting or repairing operations. Therefore, with such a fluid control device, even if one of the control valves breaks down, self-recovery and self-repair are possible, improving the reliability of flow rate control. Furthermore, for example, if the first control valve and the second control valve are of the normally open type, even if the control valve that initially controlled the flow rate breaks down, that control valve will be in a fully open state, and will not be likely to interfere with flow rate control by the control valve to which control has been switched.
各制御バルブに故障等が生じていない通常時には、前記流量センサで測定される測定点と、制御バルブによる流量の制御点との間の距離を短くして、応答性を良くするには、前記流量フィードバック制御部が、初期状態では前記第2制御バルブを制御しており、前記バルブ異常検知部が、前記第2制御バルブに異常を検知した場合に、前記制御対象切替部は、前記流量フィードバック制御部の制御対象を前記第1制御バルブに切り替えさせるように構成されたものであればよい。 In order to shorten the distance between the measurement point measured by the flow sensor and the control point of the flow rate by the control valve during normal operation when there is no failure or the like in each control valve and improve responsiveness, the flow rate feedback control unit may be configured to control the second control valve in the initial state, and when the valve abnormality detection unit detects an abnormality in the second control valve, the control target switching unit may be configured to switch the control target of the flow rate feedback control unit to the first control valve.
各制御バルブにおける異常を検知するための具体的な構成例としては、前記バルブ異常検知部が、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブに印加されている電圧に基づいて、絶縁状態の異常を検知するように構成されたものが挙げられる。 A specific example of a configuration for detecting an abnormality in each control valve is one in which the valve abnormality detection unit is configured to detect an abnormality in the insulation state based on the voltage applied to the first control valve or the second control valve.
各制御バルブにおける異常を検知するための別の構成例としては、前記バルブ異常検知部が、前記設定流量と前記流量センサで測定される流量との偏差の絶対値に基づいて、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの異常を検知するように構成されたものが挙げられる。 Another example of a configuration for detecting an abnormality in each control valve is one in which the valve abnormality detection unit is configured to detect an abnormality in the first control valve or the second control valve based on the absolute value of the deviation between the set flow rate and the flow rate measured by the flow sensor.
このように本発明に係る流体制御装置によれば、前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されているので、前記第1制御バルブと前記第2制御バルブを前記ブロックの長手方向に並べて配置し、前記ブロックの幅寸法を小さくしながら、各制御バルブを通過した流体を前記合流後流路で合流させることができる。この結果、流体制御装置をコンパクトに構成しながら、従来よりも最大流量は大きくできる。 In this way, according to the fluid control device of the present invention, when the block is viewed in the width direction, the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point, so that the first control valve and the second control valve can be arranged side by side in the longitudinal direction of the block, and the width dimension of the block can be reduced while the fluids that have passed through each control valve can be merged in the post-merged flow path. As a result, the maximum flow rate can be increased compared to conventional methods while the fluid control device is configured compactly.
第1実施形態の流体制御装置100について図1乃至図3を参照しながら説明する。 The first embodiment of the fluid control device 100 will be described with reference to Figures 1 to 3.
この流体制御装置100は、例えば半導体製造プロセスにおいて、流体として各種ガスをチャンバに所望の設定流量で供給するために用いられる。また、複数の流体制御装置100を幅方向に複数並列に並べてガス供給システムが構成される。 This fluid control device 100 is used, for example, in a semiconductor manufacturing process to supply various gases as fluids to a chamber at a desired set flow rate. In addition, a gas supply system is formed by arranging multiple fluid control devices 100 in parallel in the width direction.
図1及び図2に示すように流体制御装置100は、長手方向を有し、一端部から他端部に向かってガスが流れる内部流路Lが形成されたブロックBと、ブロックBに対して取り付けられた第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2と、第1制御バルブV1又は第2制御バルブV2を通過し、合流した後のガスの流量を測定する圧力式の流量センサFMと、流量センサFMの測定値に基づいて第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2を制御する流体制御器CBと、を備えている。各部について詳述する。 As shown in Figures 1 and 2, the fluid control device 100 includes a block B having a longitudinal direction and an internal flow path L through which gas flows from one end to the other end, a first control valve V1 and a second control valve V2 attached to the block B, a pressure-type flow sensor FM that measures the flow rate of gas that passes through the first control valve V1 or the second control valve V2 and merges, and a fluid controller CB that controls the first control valve V1 and the second control valve V2 based on the measurement value of the flow sensor FM. Each part will be described in detail.
図1に示すようにブロックBは、細長い直方体の1つの側面の中央部に直方体形状の突出部B1が形成されたものである。この突出部B1のある側面が流体制御機器である第1制御バルブV1、及び、流量センサFMを構成する第1圧力センサP1、第2圧力センサP2が取り付けられる取付面ASとして設定してある。また、突出部B1には第2制御バルブV2が設けられる。すなわち、内部流路Lに対して上流側から順番に第1制御バルブV1、第2制御バルブV2、第1圧力センサP1、第2圧力センサP2がブロックBに対して取り付けられている。図1(b)に示されるようにブロックBは一定の幅寸法を有しており、第1制御バルブV1、第2制御バルブV2、第1圧力センサP1、第2圧力センサP2もブロックBの幅寸法と略同じ寸法を有している。 As shown in FIG. 1, block B is an elongated rectangular parallelepiped with a rectangular parallelepiped-shaped protrusion B1 formed in the center of one side of the block. The side with protrusion B1 is set as a mounting surface AS on which the first control valve V1, which is a fluid control device, and the first pressure sensor P1 and the second pressure sensor P2 constituting the flow sensor FM are mounted. The second control valve V2 is also provided on protrusion B1. That is, the first control valve V1, the second control valve V2, the first pressure sensor P1, and the second pressure sensor P2 are mounted on block B in order from the upstream side with respect to the internal flow path L. As shown in FIG. 1(b), block B has a certain width, and the first control valve V1, the second control valve V2, the first pressure sensor P1, and the second pressure sensor P2 also have approximately the same width as block B.
第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2は同種、同型の例えばピエゾバルブであって、取付面AS又は突出部B1に形成された中空円筒状の凹部に、弁座及び弁体からなる円筒状の弁構造体が挿入され、弁体を駆動するピエゾアクチュエータはその外側に突出するように設けられる。弁構造体の下面側に形成されている流入口からガスが制御バルブ内へと流入し、弁体と弁座との隙間を通過したガスは弁構造体の側面に形成されている流出口から下流側へと流れる。以下の説明では、第1制御バルブV1の流入口及び流出口は第1流入口11及び第1流出口12と呼称し、第2制御バルブV2の流入口及び流出口は第2流入口21及び第2流出口22と呼称する。 The first control valve V1 and the second control valve V2 are the same type, for example, piezo valves, in which a cylindrical valve structure consisting of a valve seat and a valve body is inserted into a hollow cylindrical recess formed in the mounting surface AS or the protruding portion B1, and a piezo actuator for driving the valve body is provided so as to protrude outward. Gas flows into the control valve from an inlet formed on the underside of the valve structure, and gas that passes through the gap between the valve body and the valve seat flows downstream from an outlet formed on the side of the valve structure. In the following description, the inlet and outlet of the first control valve V1 are referred to as the first inlet 11 and the first outlet 12, and the inlet and outlet of the second control valve V2 are referred to as the second inlet 21 and the second outlet 22.
第1圧力センサP1及び第2圧力センサP2は、同種、同型のものであり、取付面ASに取り付けられる直方体形状をなす固定部と、固定部の上側において扁平な円盤状をなす本体部とからなる。本体部の内部には圧力の感圧面が取付面ASに対して垂直となるように設けられている。また、第1圧力センサP1は、固定部の下面によって取付面ASに形成された凹部内に収容された流体抵抗である層流素子Rを押さえつけて固定する。この層流創始は微小流路が形成された層流素子板を複数積層したものであり、層流素子板の間をガスが通過することで層流素子Rの前後に差圧を発生させる。層流素子Rの中央部に層流素子板間を通過する前のガスを第1圧力センサP1内に導くための貫通穴が設けられており、第1圧力センサP1は層流素子Rの上流側の圧力を測定する。また、第2圧力センサP2は層流素子Rを通過した後のガスの圧力を測定する。 The first pressure sensor P1 and the second pressure sensor P2 are of the same type and shape, and consist of a rectangular parallelepiped fixed part attached to the mounting surface AS, and a flat disk-shaped main body part on the upper side of the fixed part. Inside the main body part, a pressure-sensitive surface is provided so as to be perpendicular to the mounting surface AS. The first pressure sensor P1 presses and fixes the laminar flow element R, which is a fluid resistance housed in a recess formed in the mounting surface AS, by the lower surface of the fixed part. This laminar flow generator is a stack of multiple laminar flow element plates with microchannels formed therein, and a pressure difference is generated between the front and rear of the laminar flow element R by gas passing between the laminar flow element plates. A through hole is provided in the center of the laminar flow element R to guide the gas before passing between the laminar flow element plates into the first pressure sensor P1, and the first pressure sensor P1 measures the pressure upstream of the laminar flow element R. The second pressure sensor P2 measures the pressure of the gas after passing through the laminar flow element R.
また、ブロックBにおいて取付面ASの対向面である底面には、内部流路Lにガスが導入される導入ポートCIPと、第1制御バルブV1又は第2制御バルブV2を通過したガスが内部流路Lから外部へと導出される導出ポートCOPと、が形成されている。 In addition, on the bottom surface of block B, which is the surface opposite the mounting surface AS, there is an inlet port CIP through which gas is introduced into the internal flow path L, and an outlet port COP through which gas that has passed through the first control valve V1 or the second control valve V2 is discharged from the internal flow path L to the outside.
内部流路LにおいてブロックBの一端側に形成されている部分は2つの並列な流路として形成されている。並列な各流路にはそれぞれ第1制御バルブV1と第2制御バルブV2が設けられている。また、内部流路LにおいてブロックBの他端側に形成されている部分は、第1制御バルブV1又は第2制御バルブV2を通過したガスが合流する1つの合流後流路CLとして形成されている。 The portion of the internal flow path L formed on one end side of the block B is formed as two parallel flow paths. A first control valve V1 and a second control valve V2 are provided in each of the parallel flow paths. In addition, the portion of the internal flow path L formed on the other end side of the block B is formed as a single post-merged flow path CL where gas that has passed through the first control valve V1 or the second control valve V2 merges.
すなわち、1つのブロックBに対して各流体制御機器を取り付けることで図3に示すような流体回路が形成される。より具体的には内部流路Lは、図1及び図3に示すように、導入ポートCIPから流体が流入する分岐前流路BBLと、分岐前流路BBLの下流端にある分岐点BPから分岐し、第1制御バルブV1の第1流入口11との間を接続する第1流入流路SL1と、分岐前流路BBLの下流端にある分岐点BPから分岐し、第2制御バルブV2の第2流入口21に終端部が接続される第2流入流路SL2と、第1制御バルブV1の第1流出口12と合流後流路CLの上流端である合流点CPとの間を接続する第1流出流路EL1と、第2制御バルブV2の第2流出口22と合流後流路CLの上流端である合流点CPとの間を接続する第2流出流路EL2と、をさらに備えている。ここで、第2流入流路SL2と第1流出流路EL1とはブロックB内においてそれぞれねじれの位置にある。 That is, by attaching each fluid control device to one block B, a fluid circuit as shown in Fig. 3 is formed. More specifically, as shown in Figs. 1 and 3, the internal flow path L further includes a pre-branch flow path BBL into which a fluid flows from an introduction port CIP, a first inflow flow path SL1 that branches from a branch point BP at the downstream end of the pre-branch flow path BBL and connects to the first inflow port 11 of the first control valve V1, a second inflow flow path SL2 that branches from a branch point BP at the downstream end of the pre-branch flow path BBL and has an end connected to the second inflow port 21 of the second control valve V2, a first outflow flow path EL1 that connects between the first outflow port 12 of the first control valve V1 and the junction point CP that is the upstream end of the junction flow path CL, and a second outflow flow path EL2 that connects between the second outflow port 22 of the second control valve V2 and the junction point CP that is the upstream end of the junction flow path CL. Here, the second inflow flow path SL2 and the first outflow flow path EL1 are each in a twisted position within block B.
図1(a)に示すようにブロックBを幅方向に沿って透視した場合、第2流入流路SL2と、第1流出流路EL1は1点で重なるように配置されている。すなわち、第1流出流路EL1と第2流入流路SL2の一部は幅方向に沿って視た場合に、十字をなすように配置されている。より具体的には、第1流入流路SL1はブロックBにおいて幅方向の中央部に形成されているが、第2流入流路SL2は幅方向の中央部から紙面奥方向へと斜めに進行している。また、第2制御バルブV2は突出部B1上に設けられているので、第2流入流路SL2は図1(a)における紙面奥方向に進行しながら、合わせてブロックBの底面側から取付面AS側へと進行している。言い換えると、第2流入流路SL2の流れ方向はブロックB内を紙面斜め奥方向へと進行している。 When the block B is viewed in the width direction as shown in FIG. 1(a), the second inflow flow path SL2 and the first outflow flow path EL1 are arranged so as to overlap at one point. That is, when viewed in the width direction, the first outflow flow path EL1 and a part of the second inflow flow path SL2 are arranged so as to form a cross. More specifically, the first inflow flow path SL1 is formed in the center of the block B in the width direction, while the second inflow flow path SL2 advances obliquely from the center of the width direction toward the depth of the paper. In addition, since the second control valve V2 is provided on the protruding portion B1, the second inflow flow path SL2 advances in the depth direction of the paper in FIG. 1(a), and also advances from the bottom side of the block B to the mounting surface AS side. In other words, the flow direction of the second inflow flow path SL2 advances in the block B in the diagonal depth direction of the paper.
また、第1流出流路EL1はブロックBの図1(a)における紙面手前側から幅方向の中央部に向かって進行するとともに、取付面AS側から底面側に進行して第2流出流路EL2とともに層流素子Rの上流側にある合流流路の先端部に至る。 The first outlet flow passage EL1 advances from the front side of the page in FIG. 1(a) of block B toward the center in the width direction, and advances from the mounting surface AS side toward the bottom side, and together with the second outlet flow passage EL2, reaches the tip of the merging flow passage upstream of the laminar flow element R.
次に流体制御器CBについて図2を参照しながら説明する。 Next, the fluid controller CB will be explained with reference to Figure 2.
流体制御器CBは、CPU、メモリ、I/Oチャネル、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、その他アナログ乃至デジタル回路から構成された制御回路である。流体制御器CBはメモリに格納されているプログラムがCPUにより実行され、各種機器が協業することにより、少なくとも図2に示すように開度制御部2、流量算出部3、流量フィードバック制御部4としての機能を発揮する。本実施形態の流体制御器CBは、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2においてそれぞれ同じ程度の流量が通過し、合流後流路CLにおいてユーザにより設定される設定流量とほぼ同じ流量が流れるように第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2を制御する。つまり、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2からほぼ同じ量のガスを流すことで、1つの制御バルブしかない場合と比較して約2倍の最大流量を実現できるようにしてある。以下に各部の詳細について説明する。 The fluid controller CB is a control circuit composed of a CPU, memory, an I/O channel, an A/D converter, a D/A converter, and other analog or digital circuits. The fluid controller CB performs the functions of at least the opening control unit 2, the flow rate calculation unit 3, and the flow rate feedback control unit 4 as shown in FIG. 2 by executing a program stored in the memory by the CPU and cooperating with various devices. The fluid controller CB of this embodiment controls the first control valve V1 and the second control valve V2 so that the same flow rate passes through the first control valve V1 and the second control valve V2, and the flow rate after merging is approximately the same as the set flow rate set by the user in the flow path CL. In other words, by flowing approximately the same amount of gas from the first control valve V1 and the second control valve V2, it is possible to achieve a maximum flow rate that is approximately twice as high as when there is only one control valve. Details of each part are explained below.
開度制御部2は、設定流量と、流体制御装置100の導入ポートCIPに接続されている流路に設けられた図示しない供給圧センサで測定されるガスの供給圧とに基づいて、第1制御バルブV1の開度を制御する。すなわち、開度制御部2は、第1制御バルブV1を通過するガスの流量が設定流量の1/2倍となるように開度を制御する。ここで、開度制御部2には流量センサFMで測定される合流後流路CLを流れるガスの流量である合流後流量はフィードバックされない。 The opening control unit 2 controls the opening of the first control valve V1 based on the set flow rate and the gas supply pressure measured by a supply pressure sensor (not shown) provided in the flow path connected to the inlet port CIP of the fluid control device 100. In other words, the opening control unit 2 controls the opening so that the flow rate of gas passing through the first control valve V1 is 1/2 the set flow rate. Here, the post-confluence flow rate, which is the flow rate of gas flowing through the post-confluence flow path CL measured by the flow sensor FM, is not fed back to the opening control unit 2.
より具体的には開度制御部2は、設定流量と供給圧とに基づいて第1制御バルブV1の目標開度を算出する目標開度算出部21と、目標開度算出部21で算出された目標開度に相当する電圧を第1制御バルブV1に印加する電圧制御部22と、を備えている。 More specifically, the opening control unit 2 includes a target opening calculation unit 21 that calculates the target opening of the first control valve V1 based on the set flow rate and the supply pressure, and a voltage control unit 22 that applies a voltage corresponding to the target opening calculated by the target opening calculation unit 21 to the first control valve V1.
目標開度算出部21は、第1制御バルブV1のコンダクタンスに関する情報を保持しており、このコンダクタンスから現在の供給圧において設定流量の1/2の流量を実現できる目標開度を算出する。 The target opening calculation unit 21 holds information about the conductance of the first control valve V1, and calculates the target opening from this conductance to achieve a flow rate of 1/2 the set flow rate at the current supply pressure.
電圧制御部22は、第1制御バルブV1の電圧―開度特性に関する情報を保持しており、目標開度に対応する電圧を第1制御バルブV1に印加する。 The voltage control unit 22 holds information regarding the voltage-opening characteristics of the first control valve V1, and applies a voltage corresponding to the target opening to the first control valve V1.
このように第1制御バルブV1の制御では、第1制御バルブV1により実現される流量に関する情報はフィードバックされておらず、供給圧と設定流量に基づいて流量については開ループ制御が行われる。したがって、第1制御バルブV1から出力されるガスの流量は設定流量の1/2に近い値となるが、流量誤差は補正されずに保たれたままとなる。 In this way, when controlling the first control valve V1, information regarding the flow rate achieved by the first control valve V1 is not fed back, and open-loop control of the flow rate is performed based on the supply pressure and the set flow rate. Therefore, the flow rate of the gas output from the first control valve V1 is close to half the set flow rate, but the flow rate error remains uncorrected.
流量算出部3は、第1圧力センサP1で測定される第1圧力と、第2圧力センサP2で測定される第2圧力に基づいて、合流後流路CLを流れるガスの流量である合流後流量を算出する。流量算出部3で使用される流量の算出式は例えば第1圧力と第2圧力の差圧や、第1圧力の二乗と第2圧力の二乗の差に基づく既知のものが使用される。 The flow rate calculation unit 3 calculates the post-junction flow rate, which is the flow rate of gas flowing through the post-junction flow path CL, based on the first pressure measured by the first pressure sensor P1 and the second pressure measured by the second pressure sensor P2. The flow rate calculation formula used by the flow rate calculation unit 3 is a known formula based on, for example, the differential pressure between the first pressure and the second pressure, or the difference between the square of the first pressure and the square of the second pressure.
流量フィードバック制御部4は、設定流量と流量算出部3で算出される合流後流量との偏差が小さくなるように第2制御バルブV2の開度を流量フィードバック制御する。すなわち、第1制御バルブV1で実現される流量の誤差と、第2制御バルブV2で実現される流量の誤差の両方を第2制御バルブV2の制御によって小さくなるように構成されている。 The flow rate feedback control unit 4 performs flow rate feedback control of the opening of the second control valve V2 so as to reduce the deviation between the set flow rate and the post-merged flow rate calculated by the flow rate calculation unit 3. In other words, it is configured so that both the error in the flow rate realized by the first control valve V1 and the error in the flow rate realized by the second control valve V2 are reduced by controlling the second control valve V2.
このように構成された流体制御装置100であれば、ブロックB内に形成されている第1制御バルブV1からガスが流出する第1流出流路EL1と第2制御バルブV2にガスを流入させる第2流入流路SL2がねじれの位置に配置されているとともに、幅方向に沿って視た場合に1点で重なるように配置されているので、第1流出流路EL1と第1制御バルブV1と第2制御バルブV2を長手方向に沿って並べて配置して、前記ブロックBの幅寸法を小さくしつつ、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2から流出する流体を合流後流路CLに流すことができる。このため、流体制御装置100の幅寸法をコンパクトにしながら、2つの制御バルブを用いることで最大流量は従来の約2倍にできる。 In the fluid control device 100 configured in this manner, the first outlet flow passage EL1 through which gas flows out from the first control valve V1 formed in the block B and the second inlet flow passage SL2 through which gas flows into the second control valve V2 are arranged in a twisted position and are arranged to overlap at one point when viewed along the width direction, so that the first outlet flow passage EL1, the first control valve V1, and the second control valve V2 can be arranged side by side along the longitudinal direction to reduce the width dimension of the block B while allowing the fluid flowing out of the first control valve V1 and the second control valve V2 to flow into the confluence flow passage CL. Therefore, by using two control valves while keeping the width dimension of the fluid control device 100 compact, the maximum flow rate can be approximately doubled compared to the conventional method.
また、流体制御器CBによって第1制御バルブV1は供給圧に基づいて開度が制御されて、流量については開ループで制御される。また、第2制御バルブV2は流量センサFMで測定される合流後流量がフィードバックされて、流量について閉ループで制御される。このように第2制御バルブV2のみに流量フィードバック制御が行われるので各制御バルブ同士が相互に制御が干渉しあうのを防ぐことができる。 The opening of the first control valve V1 is controlled by the fluid controller CB based on the supply pressure, and the flow rate is controlled in an open loop. The second control valve V2 is controlled in a closed loop by feeding back the post-merged flow rate measured by the flow sensor FM. In this way, flow rate feedback control is performed only on the second control valve V2, so it is possible to prevent the control valves from interfering with each other.
さらに、第1制御バルブV1は設定流量の1/2倍に相当する流量を流すように開度が制御されるので、第1制御バルブV1と第2制御バルブV2を通過するガスの流量はほぼ同じ値にできる。したがって、1つの制御バルブによりガスの流量を制御している場合と比較して、最大流量を約2倍に正確に制御することが可能となる。 Furthermore, because the opening of the first control valve V1 is controlled to allow a flow rate equivalent to 1/2 the set flow rate, the flow rates of gas passing through the first control valve V1 and the second control valve V2 can be made approximately the same value. Therefore, compared to when the gas flow rate is controlled by a single control valve, it is possible to accurately control the maximum flow rate to approximately twice as high.
次に本発明の第2実施形態における流体制御装置100について図4を参照しながら説明する。なお、第1実施形態において説明した部材に対応する部材には同じ符号を付すこととする。 Next, a fluid control device 100 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. Note that the same reference numerals will be used to designate members corresponding to those described in the first embodiment.
第2実施形態の流体制御装置100は、ブロックB内には第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2の弁体及び弁座等の挿入されておらず、それぞれが別々に分離する構造として構成されている。 In the second embodiment of the fluid control device 100, the valve bodies and valve seats of the first control valve V1 and the second control valve V2 are not inserted into the block B, and each is configured to be separate and independent.
具体的には、第1制御バルブV1は弁体や弁座が内部に形成された第1バルブブロックVB1を備えており、この第1バルブブロックVB1の下面がブロックBの取付面ASに対して取り付けられて、内部流路Lと連通するように構成されている。すなわち、第1バルブブロックVB1は、下面に形成された接続面CSに、内部に流体であるガスが流入する第1流入口11と内部からガスが流出する第1流出口12が開口させてある。このため、取付面ASに対して接続面CSを接触させることにより、図4(a)に示すように取付面ASに開口する第1流入流路SL1の下流端開口と第1流入口11とが連通し、取付面ASに開口する第1流出流路EL1の上流端開口と第1流出口12とが連通する。図4(b)に示すように第1流出口12は、第1流入口11の中心に対して幅方向にずらして配置されており、ブロックB内を斜めに延びる第1流出流路EL2と接続される。 Specifically, the first control valve V1 includes a first valve block VB1 in which a valve body and a valve seat are formed, and the lower surface of the first valve block VB1 is attached to the mounting surface AS of the block B, and is configured to communicate with the internal flow path L. That is, the first valve block VB1 has a connection surface CS formed on the lower surface thereof, through which a first inlet 11 through which gas, which is a fluid, flows into the interior and a first outlet 12 through which gas flows out from the interior. Therefore, by bringing the connection surface CS into contact with the mounting surface AS, as shown in FIG. 4(a), the downstream end opening of the first inlet 11 of the first inflow flow path SL1 that opens on the mounting surface AS is communicated with the first inlet 11, and the upstream end opening of the first outflow flow path EL1 that opens on the mounting surface AS is communicated with the first outlet 12. As shown in FIG. 4(b), the first outlet 12 is positioned offset in the width direction from the center of the first inlet 11 and is connected to the first outlet flow path EL2 that extends obliquely within the block B.
また、第2制御バルブV2も第1制御バルブV1と同様の構造を有している。第2制御バルブV2は、弁体や弁座が内部に形成された第2バルブブロックVB2を備えており、この第2バルブブロックVB2の下面がブロックBの取付面ASに対して取り付けられて、内部流路Lと連通するように構成されている。すなわち、第2バルブブロックVB2は、下面に形成された接続面CSに、内部に流体であるガスが流入する第2流入口21と内部からガスが流出する第2流出口22が開口させてある。このため、取付面ASに対して接続面CSを接触させることにより、図4(a)に示すように取付面ASに開口する第2流入流路SL2の下流端開口と第2流入口21とが連通し、取付面ASに開口する第2流出流路EL2の上流端開口と第1流出口22とが連通する。図4(b)に示すように第2流出口22は、第1流出口12の中心に対して幅方向に中央側へずらして配置されている。この第2流出口22に接続される第2流出流路EL2は、ブロックBの高さ方向に伸びており、第1流出流路12に対して交差するように形成されている。 The second control valve V2 also has a structure similar to that of the first control valve V1. The second control valve V2 is equipped with a second valve block VB2 in which a valve body and a valve seat are formed inside, and the lower surface of the second valve block VB2 is attached to the mounting surface AS of the block B, and is configured to communicate with the internal flow path L. That is, the second valve block VB2 has a second inlet 21 through which gas, which is a fluid, flows into the inside and a second outlet 22 through which gas flows out from the inside, which are opened on the connection surface CS formed on the lower surface. Therefore, by contacting the connection surface CS with the mounting surface AS, as shown in FIG. 4(a), the downstream end opening of the second inlet 21 of the second inlet flow path SL2 opening on the mounting surface AS is communicated with the second inlet 21, and the upstream end opening of the second outlet flow path EL2 opening on the mounting surface AS is communicated with the first outlet 22. As shown in FIG. 4(b), the second outlet 22 is arranged shifted toward the center in the width direction with respect to the center of the first outlet 12. The second outlet flow path EL2 connected to this second outlet 22 extends in the height direction of the block B and is formed so as to intersect with the first outlet flow path 12.
第2流入流路SL2は、ブロックBの中央部から幅方向奥側へと斜めに延びており、幅方向手前側へと斜めに延びる第1流出流路EL2とねじれの位置に配置されるようにしてある。また、図4(a)に示すようにブロックBを幅方向に透視した場合に、第1流出流路EL1と第2流入流路SL2は1点で重なるように構成されている。 The second inflow flow path SL2 extends obliquely from the center of the block B toward the rear in the width direction, and is arranged in a twisted position with the first outflow flow path EL2, which extends obliquely toward the front in the width direction. In addition, when the block B is seen through in the width direction as shown in FIG. 4(a), the first outflow flow path EL1 and the second inflow flow path SL2 are configured to overlap at one point.
このように構成された第2実施形態の流体制御装置100であれば、ブロックBの取付面ASに対して第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2の一部を内部に収容するための凹部を形成する必要がなく、各制御バルブV1、V2の全体をブロックBの外側に配置し、分離した状態にできる。したがって、ブロックB内において第1流入流路SL1、第2流入流路SL2、第1流出流路EL1、第2流出流路EL2を形成できるスペースを大きくとることができる。このため、シンプルな形状であっても第1流出流路EL1と第2流入流路SL2とをねじれの位置に配置しやすくしやすい。 With the fluid control device 100 of the second embodiment configured in this manner, there is no need to form a recess in the mounting surface AS of the block B to accommodate a portion of the first control valve V1 and the second control valve V2 inside, and each control valve V1, V2 can be arranged in its entirety outside the block B in a separated state. Therefore, a large space can be secured within the block B in which the first inflow passage SL1, the second inflow passage SL2, the first outflow passage EL1, and the second outflow passage EL2 can be formed. For this reason, even with a simple shape, it is easy to arrange the first outflow passage EL1 and the second inflow passage SL2 in a twisted position.
次に本発明の第3実施形態における流体制御装置100について図5を参照しながら説明する。なお、第1実施形態において説明した部材に対応する部材には同じ符号を付すこととする。 Next, a fluid control device 100 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. Note that the same reference numerals will be used to designate members corresponding to those described in the first embodiment.
第3実施形態の流体制御装置100は、流体制御器CBの構成が第1実施形態とことなっている。すなわち、第1実施形態の流体制御器CBは第1制御バルブV1と第2制御バルブV2をそれぞれ異なる制御則で独立に制御していたが、第3実施形態の流体制御器CBは、第1制御バルブV1と第2制御バルブV2の開度を同期させて変化させる。 The fluid control device 100 of the third embodiment differs from that of the first embodiment in the configuration of the fluid controller CB. That is, while the fluid controller CB of the first embodiment controls the first control valve V1 and the second control valve V2 independently with different control laws, the fluid controller CB of the third embodiment changes the opening degree of the first control valve V1 and the second control valve V2 in synchronization.
具体的には流体制御器CBは、第1制御バルブV1の開度と、第2制御バルブV2の開度が同期するように制御する同期制御部5を備えている。 Specifically, the fluid controller CB is equipped with a synchronization control unit 5 that controls the opening degree of the first control valve V1 and the opening degree of the second control valve V2 to be synchronized.
同期制御部5は、流量センサFMで測定される合流後流量との偏差が小さくなるように、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2のそれぞれに同一の電圧を印加する。ここで、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2は同種、同型のものであるので、同一の電圧を印加すればほぼ同じ開度となる。また、同期制御部5は設定流量と測定される流量の偏差に応じて各制御バルブV1に印加する電圧を変化させるが、各時刻において印加されている電圧の値はほぼ同じ値になるように構成されている。すなわち、同期制御部5に対して第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2は例えば並列に接続されており、それぞれに印加される電圧値は常に同じ値となるように構成されている。また、同期制御部5は供給圧に応じて印加する電圧の大きさについても補正するように構成されている。 The synchronization control unit 5 applies the same voltage to each of the first control valve V1 and the second control valve V2 so that the deviation from the post-merged flow rate measured by the flow sensor FM is small. Here, since the first control valve V1 and the second control valve V2 are of the same type and model, applying the same voltage will result in approximately the same opening. The synchronization control unit 5 also changes the voltage applied to each control valve V1 depending on the deviation between the set flow rate and the measured flow rate, and is configured so that the value of the voltage applied at each time is approximately the same value. In other words, the first control valve V1 and the second control valve V2 are connected in parallel to the synchronization control unit 5, for example, and the voltage value applied to each is configured to always be the same value. The synchronization control unit 5 is also configured to correct the magnitude of the voltage applied depending on the supply pressure.
このような第3実施形態の流体制御装置100であれば、簡単な制御則でありながら、各制御バルブV1及びV2に偏りなくガスを流すことができ、大流量を精度よく実現できる。 The fluid control device 100 of the third embodiment has a simple control law, yet can flow gas evenly through each of the control valves V1 and V2, achieving a large flow rate with high precision.
次に本発明の第4実施形態における流体制御装置100について図6を参照しながら説明する。なお、第1実施形態において説明した部材に対応する部材には同じ符号を付すこととする。 Next, a fluid control device 100 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. Note that the same reference numerals will be used to designate members corresponding to those described in the first embodiment.
第4実施形態の流体制御装置100は、各制御バルブV1、V2の上流側にある分岐前流路BBL上に流量センサFMが設けられているとともに、流量センサFMが圧力式ではなく、熱式の流量センサを用いている。この流量センサFMは、分岐前流路BBLに設けられた流体抵抗Rと、流体抵抗RをバイパスするU字状の細管TPと、細管TPの外側に巻回された第1コイルC1と、第1コイルC1の下流側に設けられ、細管TPの外側に巻回された第2コイルC2と、を備えている。流体制御器CBは、例えば各コイルC1、C2の温度が一定に保たれるようにそれぞれ電圧を印加し、各コイルC1、C2に印加されている電圧の差に基づいて流量が算出される。 In the fourth embodiment of the fluid control device 100, a flow sensor FM is provided on the pre-branch flow path BBL upstream of each control valve V1, V2, and the flow sensor FM is a thermal flow sensor rather than a pressure type. This flow sensor FM includes a fluid resistance R provided on the pre-branch flow path BBL, a U-shaped thin tube TP that bypasses the fluid resistance R, a first coil C1 wound around the outside of the thin tube TP, and a second coil C2 provided downstream of the first coil C1 and wound around the outside of the thin tube TP. The fluid controller CB applies a voltage to each of the coils C1, C2 so that the temperature of each coil is kept constant, and the flow rate is calculated based on the difference in the voltage applied to each coil C1, C2.
このような第4実施形態の流体制御装置100であっても、第1実施形態の流体制御装置100とほぼ同様の効果を享受することができる。 Even with this fourth embodiment of the fluid control device 100, it is possible to enjoy substantially the same effects as the fluid control device 100 of the first embodiment.
次に本発明の第5実施形態における流体制御装置100について図7及び図8を参照しながら説明する。なお、第1実施形態において説明した部材に対応する部材には同じ符号を付すこととする。 Next, a fluid control device 100 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 7 and 8. Note that the same reference numerals will be used to designate members corresponding to those described in the first embodiment.
第5実施形態の流体制御装置100は、第1制御バルブV1又は第2制御バルブV2のいずれか一方に故障等が発生したとしても、流量制御が自動的に継続されるものである。すなわち、この流体制御装置100は流量制御に関して自己復帰、自己修復機能を有するものである。 The fluid control device 100 of the fifth embodiment automatically continues flow control even if a failure occurs in either the first control valve V1 or the second control valve V2. In other words, this fluid control device 100 has a self-recovery and self-repair function for flow control.
具体的にはこの流体制御装置100における第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2はノーマルオープンタイプのバルブとして構成されている。言い換えると、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2は、電圧が印加されていない場合やピエゾアクチュエータにおいて絶縁破壊が発生した場合には全開の状態となるように構成されたものである。加えて、第1制御バルブV1及び第2制御バルブV2は同型の制御バルブであり、ほぼ同じ制御特性を有している。 Specifically, the first control valve V1 and the second control valve V2 in this fluid control device 100 are configured as normally open type valves. In other words, the first control valve V1 and the second control valve V2 are configured to be in a fully open state when no voltage is applied or when insulation breakdown occurs in the piezoelectric actuator. In addition, the first control valve V1 and the second control valve V2 are the same type of control valve and have approximately the same control characteristics.
また、流体制御器CBは図7に示すように通常時には第2制御バルブV2のみで流量制御を行うとともに、図8に示すように異常発生時には第1制御バルブV1のみによる流量制御に自動的に切り替わるように構成されている。すなわち、通常時においては第2制御バルブV2の開度が適宜変更されるのに対して、第1制御バルブV2は例えば全開の状態に保たれる。 Furthermore, as shown in FIG. 7, the fluid controller CB is configured to normally control the flow rate using only the second control valve V2, and to automatically switch to flow rate control using only the first control valve V1 when an abnormality occurs, as shown in FIG. 8. In other words, while the opening of the second control valve V2 is changed as appropriate during normal operation, the first control valve V2 is maintained, for example, in a fully open state.
具体的には流体制御器CBは、流量算出部3、流量フィードバック制御部4、バルブ異常検知部6、流量制御切替部7、としての機能を発揮するように構成されている。 Specifically, the fluid controller CB is configured to function as a flow rate calculation unit 3, a flow rate feedback control unit 4, a valve abnormality detection unit 6, and a flow rate control switching unit 7.
流量算出部3は第1実施形態と同様の構成であるため説明を省略する。流量フィードバック制御部4は、基本的な制御則は第1実施形態と同様であるが、流量制御切替部7により制御対象となる制御バルブが切り替えられる。また、この実施形態では流量フィードバック制御部4は、通常時には第2制御バルブV2を制御し、異常発生時には第1制御バルブV1を制御する。 The flow rate calculation unit 3 has the same configuration as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted. The flow rate feedback control unit 4 has the same basic control rules as in the first embodiment, but the control valve to be controlled is switched by the flow rate control switching unit 7. In this embodiment, the flow rate feedback control unit 4 normally controls the second control valve V2, and when an abnormality occurs, controls the first control valve V1.
バルブ異常検知部6は、通常時においては流量フィードバック制御部4による制御対象となっている第2制御バルブV2を少なくともモニタリングしている。すなわち、バルブ異常検知部6は、第2制御バルブV2に印加されている電圧の値をモニタリングするとともに、流量フィードバック制御部4で算出される設定流量と合流後流量との偏差の絶対値についてもモニタリングしている。バルブ異常検知部6は、例えば第2制御バルブV2に印加されている電圧が所定値以下となった場合には、ピエゾアクチュエータに絶縁破壊が生じていると判定する。また、バルブ異常検知部6は、前述した偏差の絶対値が所定値以上となり、その状態が所定期間維持された場合には、第2制御バルブV2の異常のために流量制御が行えないと判定する。 The valve abnormality detection unit 6 normally monitors at least the second control valve V2, which is the subject of control by the flow rate feedback control unit 4. That is, the valve abnormality detection unit 6 monitors the value of the voltage applied to the second control valve V2, and also monitors the absolute value of the deviation between the set flow rate calculated by the flow rate feedback control unit 4 and the post-merged flow rate. For example, if the voltage applied to the second control valve V2 falls below a predetermined value, the valve abnormality detection unit 6 determines that insulation breakdown has occurred in the piezo actuator. In addition, if the absolute value of the deviation described above exceeds a predetermined value and this state is maintained for a predetermined period of time, the valve abnormality detection unit 6 determines that flow rate control cannot be performed due to an abnormality in the second control valve V2.
流量制御切替部7は、バルブ異常検知部6が第2バルブV2の異常を検知した場合には、図8に示すように第2制御バルブV2から第1制御バルブV1による流量制御に切り替える。すなわち、流量フィードバック制御部4によって第1制御バルブV1にのみ電圧が印加され、流量制御が継続される。また、電圧が印加されなくなった第2制御バルブV2はノーマルオープンタイプであるので、全開の状態が維持される。 When the valve abnormality detection unit 6 detects an abnormality in the second valve V2, the flow control switching unit 7 switches the flow control from the second control valve V2 to the first control valve V1 as shown in FIG. 8. That is, the flow feedback control unit 4 applies voltage only to the first control valve V1, and flow control continues. In addition, since the second control valve V2 to which voltage is no longer applied is a normally open type, it remains fully open.
このように第5実施形態の流体制御装置100であれば、第2制御バルブV2単独での流量制御中に当該第2制御バルブV2に異常が検知された場合には、自動的に第1制御バルブV2での流量制御に切り替えることができる。したがって、第2制御バルブV2の異常によって流量制御が継続できなくなり、設定流量を維持できなくなっても、第1制御バルブV1による流量制御が開始されて設定流量に自己復帰させることができる。 In this way, with the fluid control device 100 of the fifth embodiment, if an abnormality is detected in the second control valve V2 while flow control is being performed solely by the second control valve V2, flow control can be automatically switched to flow control by the first control valve V2. Therefore, even if the flow control cannot be continued due to an abnormality in the second control valve V2 and the set flow rate cannot be maintained, flow control by the first control valve V1 is started, and the flow rate can be automatically restored to the set flow rate.
また、第1制御バルブV1による流量制御が開始されてからは、第2制御バルブV2は全開状態で維持されるので、第2制御バルブV2自体による流路抵抗は最小化できる。したがって、第1制御バルブV1による流量制御は、第2制御バルブV2とほぼ同等の条件で行うことができ、流量制御精度等を一定に保つ事が可能となる。 In addition, since the second control valve V2 is maintained in a fully open state after flow control by the first control valve V1 has begun, the flow resistance by the second control valve V2 itself can be minimized. Therefore, flow control by the first control valve V1 can be performed under conditions almost equivalent to those of the second control valve V2, making it possible to maintain constant flow control accuracy, etc.
その他の実施形態について説明する。 Other embodiments will be described.
ブロックは取付面に対して突出する突出部を備えていないものであってもよい。すなわち、第1制御バルブと第2制御バルブがそれぞれ同じ高さの取付面上に取り付けられていてもよい。このような場合でも第1流出流路と第2流入流路とがねじれの位置となり、幅方向に沿って視た場合に1点で交差するように配置すればよい。 The block may not have a protruding portion that protrudes from the mounting surface. In other words, the first control valve and the second control valve may be mounted on mounting surfaces at the same height. Even in this case, the first outlet flow passage and the second inlet flow passage are in a twisted position, and are arranged so that they intersect at one point when viewed along the width direction.
また、突出部の設けられる位置は前記実施形態に示したものに限られない。例えば第1制御バルブが設けられる位置に突出部を設けて、第2制御バルブよりも第1制御バルブがブロックにおいて高い位置に配置されるようにしてもよい。 The position at which the protrusion is provided is not limited to that shown in the above embodiment. For example, a protrusion may be provided at the position where the first control valve is provided, so that the first control valve is positioned higher in the block than the second control valve.
流量センサについては圧力式の流量センサに限られるものではなく、熱式や超音波式等のその他の測定原理に基づくものであっても構わない。また、内部流路を流れる流体はガスだけでなく、液体であっても構わない。 The flow sensor is not limited to a pressure type flow sensor, but may be based on other measurement principles such as a thermal type or ultrasonic type. Also, the fluid flowing through the internal flow path may be a liquid, not just a gas.
開度制御部が制御対象とする制御バルブは第1制御バルブに限られず、第2制御バルブであってもよい。このような場合には、流量フィードバック制御部が第1制御バルブを制御するように構成すればよい。加えて、開度制御部において用いられる圧力は供給圧に限られない。例えば圧力式の流量センサを構成する第1圧力センサで測定される第1圧力に基づいて開度制御部が第1制御バルブ又は第2制御バルブの開度を制御するものであってもよい。 The control valve controlled by the aperture control unit is not limited to the first control valve, but may be the second control valve. In such a case, the flow rate feedback control unit may be configured to control the first control valve. In addition, the pressure used in the aperture control unit is not limited to the supply pressure. For example, the aperture control unit may control the aperture of the first control valve or the second control valve based on a first pressure measured by a first pressure sensor constituting a pressure-type flow sensor.
開度制御部は、設定流量の1/2倍の流量を実現するように動作するものに限られない。例えば設定流量の所定倍だけ小さい流量を実現するように第1制御バルブ又は第2制御バルブを制御するものであってもよい。 The opening control unit is not limited to one that operates to achieve a flow rate that is 1/2 the set flow rate. For example, it may be one that controls the first control valve or the second control valve to achieve a flow rate that is a predetermined multiple smaller than the set flow rate.
流体制御装置は、流量を制御するものに限られず、圧力を制御するものであってもよい。本発明に係る流体制御装置であれば圧力を制御する場合でも最大流量を従来よりも大きくできる。 The fluid control device is not limited to one that controls the flow rate, but may also control the pressure. With the fluid control device according to the present invention, the maximum flow rate can be made larger than before, even when controlling the pressure.
第2流入流路は第1流入流路から分岐するものに限られず、導入ポートと第2流入口との間を接続するように形成されてもよい。また、導入ポートは2つ設けられていて、第1流入流路と第2流入流路がそれぞれ別々の流体供給源から流体の供給を受けるようにしてもよい。 The second inflow passage is not limited to branching off from the first inflow passage, and may be formed to connect between the introduction port and the second inlet. In addition, two introduction ports may be provided, and the first inflow passage and the second inflow passage may each receive fluid from a separate fluid supply source.
第5実施形態では、通常時には第2制御バルブのみで流量制御を行い、異常が検知されてからは第1制御バルブのみで流量制御を行うように構成されていたが、通常時に第1制御バルブのみで流量制御を行って、異常が検知されてからは第2制御バルブのみで流量制御を行うように構成してもよい。また、通常時において流量制御を行っていない制御バルブについては、切り替え後すぐに動作できるように動作維持電圧を印加してもよい。また、通常時に流量制御を行っていない制御バルブについては例えば圧力制御を行わせておき、異常が検知されてからは流量制御を行うように構成してもよい。 In the fifth embodiment, the flow rate is controlled only by the second control valve under normal circumstances, and only by the first control valve after an abnormality is detected. However, the flow rate may be controlled only by the first control valve under normal circumstances, and only by the second control valve after an abnormality is detected. In addition, for control valves that do not normally perform flow rate control, an operating maintenance voltage may be applied so that they can operate immediately after switching. In addition, for control valves that do not normally perform flow rate control, for example, they may be configured to perform pressure control, and to perform flow rate control after an abnormality is detected.
加えて、第5実施形態の流体制御装置は、第1制御バルブ及び第2制御バルブの両方がノーマルオープンタイプとして構成されたものに限られず、第1制御バルブ及び第2制御バルブが、電圧が印加されていない場合には全閉状態に保たれるノーマルクローズタイプとして構成されたものであってもよい。また、第1制御バルブ又は第2制御バルブの一方がノーマルオープンタイプで他方がノーマルクローズタイプとして構成しても構わない。これらのように構成された場合でも、流量制御を行っていた制御バルブにおいて異常が発生した場合には自動的に別の制御バルブでの流量制御を継続できる。したがって、第5実施形態で説明したのと同様に流量制御について自己復帰、自己修復機能を実現できる。 In addition, the fluid control device of the fifth embodiment is not limited to one in which both the first control valve and the second control valve are configured as a normally open type, and the first control valve and the second control valve may be configured as a normally closed type in which they are kept fully closed when no voltage is applied. Also, one of the first control valve or the second control valve may be configured as a normally open type and the other as a normally closed type. Even in such a configuration, if an abnormality occurs in the control valve that was performing flow control, flow control can be automatically continued with another control valve. Therefore, a self-recovery and self-repair function for flow control can be realized in the same way as described in the fifth embodiment.
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や、各実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。 In addition, various modifications of the embodiments and combinations of parts of each embodiment may be made without going against the spirit of the present invention.
100・・・流体制御装置
V1 ・・・第1制御バルブ
V2 ・・・第2制御バルブ
SL1・・・第1流入流路
SL2・・・第2流入流路
EL1・・・第1流出流路
EL2・・・第2流出流路
FM ・・・流量センサ
CB ・・・流体制御器
2 ・・・開度制御部
21 ・・・目標開度算出部
22 ・・・電圧制御部
3 ・・・流量算出部
4 ・・・流量フィードバック制御部
5 ・・・同期制御部
6 ・・・バルブ異常検知部
7 ・・・流量制御切替部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Fluid control device V1... First control valve V2... Second control valve SL1... First inflow passage SL2... Second inflow passage EL1... First outflow passage EL2... Second outflow passage FM... Flow rate sensor CB... Fluid controller 2... Opening control section 21... Target opening calculation section 22... Voltage control section 3... Flow rate calculation section 4... Flow rate feedback control section 5... Synchronization control section 6... Valve abnormality detection section 7... Flow rate control switching section
Claims (16)
前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、
前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、
前記第1制御バルブと並列に接続された第2制御バルブと、を備え、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブに流体が流入する第1流入口に接続される第1流入流路と、
前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、
前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、
前記第2制御バルブから流体が流出する第2流出口に接続される第2流出流路とを有し、
前記第1流入流路及び前記第2流入流路の上流側に設けられている分岐前流路の分岐点から前記第1流入流路及び前記第2流入流路に分岐し、前記第1流出流路及び前記第2流出流路は、前記第1流出流路及び前記第2流出流路の下流側に設けられている合流後流路の合流点に合流しており、
前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されている流体制御装置。 A block extending in a longitudinal direction with a predetermined width;
an internal flow passage formed within the block and extending along the longitudinal direction;
a first control valve attached to the block;
a second control valve connected in parallel with the first control valve;
The internal flow path is
a first inlet passage connected to a first inlet through which a fluid flows into the first control valve;
a first outlet passage connected to a first outlet port through which fluid flows out of the first control valve;
a second inlet passage connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve;
a second outlet passage connected to a second outlet port through which fluid flows out of the second control valve;
a pre-branch flow path provided upstream of the first inflow flow path and the second inflow flow path branches into the first inflow flow path and the second inflow flow path from a branch point, and the first outflow flow path and the second outflow flow path merge into a post-junction flow path provided downstream of the first outflow flow path and the second outflow flow path,
The fluid control device, when viewed through the block in a width direction, has the first outlet flow passage and the second inlet flow passage arranged to overlap at one point.
前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、
前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、
前記第1制御バルブと並列に接続された第2制御バルブと、を備え、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、
前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、を備え、
前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されており、
前記ブロックが、
流体制御機器が取り付けられる取付面と、
前記取付面に対して所定量だけ突出した突出部と、を具備し、
前記第1制御バルブ、又は、前記第2制御バルブの少なくとも一方が、前記取付面に取り付けられる流体制御装置。 A block extending in a longitudinal direction with a predetermined width;
an internal flow passage formed within the block and extending along the longitudinal direction;
a first control valve attached to the block;
a second control valve connected in parallel with the first control valve;
The internal flow path is
a first outlet passage connected to a first outlet port through which fluid flows out of the first control valve;
a second inlet passage connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve;
When the block is seen through in a width direction, the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point,
The block is
a mounting surface on which the fluid control device is mounted;
a protruding portion protruding from the mounting surface by a predetermined amount,
At least one of the first control valve and the second control valve is attached to the mounting surface.
前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、
前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、
前記第1制御バルブと並列に接続された第2制御バルブと、を備え、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、
前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、を備え、
前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されており、
前記第1制御バルブが、前記ブロックの表面に対して接触する第1接触面が形成された第1バルブブロックを具備し、前記第1バルブブロックに流体が流入する第1流入口、及び、前記第1バルブブロックから流体が流出する前記第1流出口が前記第1接触面に開口しており、
前記第2制御バルブが、前記ブロックの表面に対して接触する第2接触面が形成された第2バルブブロックを具備し、前記第2バルブブロックに流体が流入する前記第2流入口、及び、前記第2バルブブロックから流体が流出する第2流出口が前記第2接触面に開口する流体制御装置。 A block extending in a longitudinal direction with a predetermined width;
an internal flow passage formed within the block and extending along the longitudinal direction;
a first control valve attached to the block;
a second control valve connected in parallel with the first control valve;
The internal flow path is
a first outlet passage connected to a first outlet port through which fluid flows out of the first control valve;
a second inlet passage connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve;
When the block is seen through in a width direction, the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point,
the first control valve includes a first valve block having a first contact surface that contacts a surface of the block, and a first inlet through which fluid flows into the first valve block and a first outlet through which fluid flows out of the first valve block are open on the first contact surface;
the second control valve comprises a second valve block having a second contact surface that contacts a surface of the block, and the second inlet through which fluid flows into the second valve block and the second outlet through which fluid flows out of the second valve block open on the second contact surface.
前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、
前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、
前記第1制御バルブと並列に接続された第2制御バルブと、を備え、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、
前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、を備え、
前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されており、
前記第1制御バルブ及び前記第2制御バルブが、前記ブロックと同じ幅寸法を有する流体制御装置。 A block extending in a longitudinal direction with a predetermined width;
an internal flow passage formed within the block and extending along the longitudinal direction;
a first control valve attached to the block;
a second control valve connected in parallel with the first control valve;
The internal flow path is
a first outlet passage connected to a first outlet port through which fluid flows out of the first control valve;
a second inlet passage connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve;
When the block is seen through in a width direction, the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point,
The fluid control device, wherein the first control valve and the second control valve have the same width dimension as the block.
前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、
前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、
前記第1制御バルブと並列に接続された第2制御バルブと、を備え、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、
前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、を備え、
前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されており、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブを通過した流体が合流して流れる合流後流路と、
前記第2制御バルブから流体が流出する第2流出口と、前記合流後流路との間を接続する第2流出流路と、をさらに備え、前記第1流出流路の下流側が前記合流後流路に接続されており、
前記合流後流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、
前記流量センサが測定する流量に少なくとも基づいて、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの少なくとも一方を制御する流体制御器をさらに備えた流体制御装置。 A block extending in a longitudinal direction with a predetermined width;
an internal flow passage formed within the block and extending along the longitudinal direction;
a first control valve attached to the block;
a second control valve connected in parallel with the first control valve;
The internal flow path is
a first outlet passage connected to a first outlet port through which fluid flows out of the first control valve;
a second inlet passage connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve;
When the block is seen through in a width direction, the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point,
The internal flow path is
a post-junction flow path in which the fluids that have passed through the first control valve or the second control valve join and flow;
a second outlet flow passage connecting a second outlet port through which fluid flows out of the second control valve and the post-junction flow passage, and a downstream side of the first outlet flow passage is connected to the post-junction flow passage,
a flow rate sensor for measuring a flow rate of the fluid flowing through the post-junction flow path;
The fluid control device further comprises a fluid controller that controls at least one of the first control valve or the second control valve based at least on the flow rate measured by the flow sensor.
前記ブロック内に形成され、前記長手方向に沿って延びる内部流路と、
前記ブロックに取り付けられた第1制御バルブと、
前記第1制御バルブと並列に接続された第2制御バルブと、を備え、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブから流体が流出する第1流出口に接続される第1流出流路と、
前記第2制御バルブに流体が流入する第2流入口に接続される第2流入流路と、を備え、
前記ブロックを幅方向に沿って透視した場合に、前記第1流出流路と前記第2流入流路とが、1点で重なるように配置されており、
前記内部流路が、
前記第1制御バルブに流体が流入する第1流入口に接続される第1流入流路と、
下流側が前記第1流入流路及び前記第2流入流路に接続される分岐前流路と、をさらに備え、
前記分岐前流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、
前記流量センサが測定する流量に少なくとも基づいて、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの少なくとも一方を制御する流体制御器をさらに備えた流体制御装置。 A block extending in a longitudinal direction with a predetermined width;
an internal flow passage formed within the block and extending along the longitudinal direction;
a first control valve attached to the block;
a second control valve connected in parallel with the first control valve;
The internal flow path is
a first outlet passage connected to a first outlet port through which fluid flows out of the first control valve;
a second inlet passage connected to a second inlet through which fluid flows into the second control valve;
When the block is seen through in a width direction, the first outlet flow path and the second inlet flow path are arranged to overlap at one point,
The internal flow path is
a first inlet passage connected to a first inlet through which a fluid flows into the first control valve;
A pre-branch flow path, the downstream side of which is connected to the first inlet flow path and the second inlet flow path,
a flow rate sensor for measuring a flow rate of a fluid flowing through the pre-branch flow path;
The fluid control device further comprises a fluid controller that controls at least one of the first control valve or the second control valve based at least on the flow rate measured by the flow sensor.
設定流量の所定倍だけ小さい分担目標流量が流れるように前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブのいずれか一方の開度を制御する開度制御部と、
前記設定流量と、前記流量センサが測定する流量との偏差が小さくなるように、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの他方を制御する流量フィードバック制御部と、を備えた請求項6又は7記載の流体制御装置。 The fluid controller,
an opening control unit that controls the opening of either the first control valve or the second control valve so that a shared target flow rate that is a predetermined multiple of a set flow rate flows;
8. The fluid control device according to claim 6 or 7, further comprising a flow rate feedback control section that controls the other of the first control valve or the second control valve so as to reduce a deviation between the set flow rate and the flow rate measured by the flow sensor.
前記第1制御バルブの上流側の圧力に基づいて、前記分担目標流量に相当する目標開度を算出する目標開度算出部と、
前記目標開度に相当する電圧を前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの他方に印加する電圧制御部と、を備えた請求項8記載の流体制御装置。 The opening control unit,
a target opening calculation unit that calculates a target opening corresponding to the allocated target flow rate based on a pressure on the upstream side of the first control valve;
9. The fluid control device according to claim 8, further comprising a voltage control unit that applies a voltage corresponding to the target opening to the other of the first control valve and the second control valve.
前記第1制御バルブの開度と、前記第2制御バルブの開度が同期するように制御する同期制御部を備えた請求項6又は7記載の流体制御装置。 The fluid controller,
8. The fluid control device according to claim 6, further comprising a synchronization control section that controls the opening degree of the first control valve and the opening degree of the second control valve so as to be synchronized with each other.
前記同期制御部が、前記流量センサで測定される流量との偏差が小さくなるように、前記第1制御バルブ及び前記第2制御バルブのそれぞれに同一の電圧を印加する請求項11記載の流体制御装置。 the first control valve and the second control valve are of the same type,
The fluid control device according to claim 11, wherein the synchronization control unit applies the same voltage to each of the first control valve and the second control valve so as to reduce a deviation from the flow rate measured by the flow rate sensor.
設定流量と、前記流量センサが測定する流量との偏差が小さくなるように、前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブのいずれか一方を制御する流量フィードバック制御部と、
前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブにおける異常を検知するバルブ異常検知部と、
前記バルブ異常検知部が、前記流量フィードバック制御部によって制御されている前記第1制御バルブ又は前記第2制御バルブの異常を検知した場合に、前記流量フィードバック制御部の制御対象となる制御バルブを切り替えさせる制御対象切替部と、を備えた請求項6記載の流体制御装置。 The fluid controller,
a flow rate feedback control unit that controls either the first control valve or the second control valve so as to reduce a deviation between a set flow rate and a flow rate measured by the flow rate sensor;
a valve abnormality detection unit that detects an abnormality in the first control valve or the second control valve;
7. The fluid control device according to claim 6, further comprising: a control target switching unit that switches the control valve to be controlled by the flow rate feedback control unit when the valve abnormality detection unit detects an abnormality in the first control valve or the second control valve controlled by the flow rate feedback control unit.
前記バルブ異常検知部が、前記第2制御バルブに異常を検知した場合に、前記制御対象切替部は、前記流量フィードバック制御部の制御対象を前記第1制御バルブに切り替えさせるように構成された請求項13記載の流体制御装置。 the flow rate feedback control unit controls the second control valve in an initial state,
14. The fluid control device according to claim 13, wherein when the valve abnormality detection unit detects an abnormality in the second control valve, the control target switching unit switches the control target of the flow rate feedback control unit to the first control valve.
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