JP4854350B2 - Fluid mixing device - Google Patents
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Description
本発明は2ライン以上の流体を任意の比率で混合させる流体輸送配管に使用される流体混合装置に関するものである。さらに詳しくは、フィードバック制御を行わない少なくとも一つの供給ラインの実流量とフィードバック制御を行う少なくとも一つの他の供給ラインの実流量の実比率が設定比率で一定になるように他の供給ラインの流体を制御することで各ラインの流体を任意の比率で混合させると共に、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易であり、脈動した流体が流れても問題なく流体制御を行うことができる流体混合装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid mixing device used in a fluid transport pipe for mixing two or more lines of fluid at an arbitrary ratio. More specifically, the fluids of other supply lines are set so that the actual ratio between the actual flow rate of at least one supply line not performing feedback control and the actual flow rate of at least one other supply line performing feedback control is constant at a set ratio. By controlling the flow, the fluid in each line can be mixed at an arbitrary ratio, and it can be installed in a narrow space with a compact configuration, and piping and wiring connection in installation is easy, and there is no problem even if pulsating fluid flows The present invention relates to a fluid mixing device capable of performing fluid control.
従来、半導体製造工程の一工程として、フッ酸等の薬液を純水で希釈した洗浄水を用いてウェハ表面をエッチングする湿式エッチングが用いられている。これら湿式エッチングの洗浄水の濃度は高い精度をもって管理する必要があるとされている。近年では、洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する方法が主流となってきており、そのために、純水や薬液の流量を高い精度をもって管理する流体混合装置が適用されている。 Conventionally, wet etching, in which a wafer surface is etched using cleaning water obtained by diluting a chemical solution such as hydrofluoric acid with pure water, is used as one step of a semiconductor manufacturing process. It is said that the concentration of cleaning water for these wet etching needs to be managed with high accuracy. In recent years, the method of managing the concentration of cleaning water by the flow rate ratio of pure water and chemical liquid has become the mainstream, and for this reason, fluid mixing devices that manage the flow volume of pure water and chemical liquid with high accuracy have been applied. Yes.
流体混合装置として種々提案されているが、図33に示される多系統流量制御装置及びその制御方法があった(例えば、特許文献1参照)。その構成は、複数の流体流入系統601をそれぞれ流量調整する複数のアクチュエータ602に対して、それぞれ、操作信号を出力して制御することで合流流体流量が目標流量となるように制御する流量制御装置において、前記流量制御装置は、前記複数のアクチュエータ602のうちの1つを除いた他のアクチュエータ602b〜602nに流量が略一定となるように操作信号を出力し、前記複数のアクチュエータ602のうちの1つに合流流体流量が目標値となるように操作信号を出力するように構成したものであった。このとき、各々独立した複数の流体流入系統601から合流して流入する合流流体流量を制御する流量制御装置において、各流体流入系統601の検出流量の合算値と目標値との偏差からフィードバック演算して調節信号を出力する演算手段603と、前記演算手段603の調節信号が上下限の値となった場合に流体流入系統601を1系統選択すると共に、他のアクチュエータ602b〜602nから前記選択された1系統のアクチュエータ602aに切替えて前記調節信号を操作信号として出力する制御系統判定手段604を有するものであった。
Although various proposals have been made as fluid mixing devices, there has been a multi-system flow rate control device and a control method thereof shown in FIG. 33 (see, for example, Patent Document 1). The configuration is a flow rate control device that controls the combined fluid flow rate to be the target flow rate by controlling each of the plurality of actuators 602 that respectively adjust the flow rate of the multiple fluid inflow systems 601 by outputting an operation signal. The flow control device outputs an operation signal to the
しかしながら、前記従来の多系統流量制御装置及びその制御方法は、各流体流入系統601の流量の合計を目標流量にするものであり、各々の流体流入系統601が単独で制御されないため、少なくとも二つの流体を任意の比率に混合するための制御を行うことはできない。また、各流体流入系統601に脈動した流体が流れた場合、安定した流体制御が行えなくなる問題や、流量範囲を広くとれない構成なので幅広い流量範囲で流量を制御する用途には使いにくいという問題があった。また、制御装置の構成要素が多く分かれているため制御装置自体が大きくなり設置に場所をとる問題や、各構成要素は部材ごとに分かれており、配管接続作業、電気配線やエア配管作業をそれぞれ行なわなくてはならず、作業が複雑で時間を要し、配管や配線が煩わしくミスが起こる恐れがあるという問題があった。 However, the conventional multi-system flow rate control device and its control method are intended to set the total flow rate of each fluid inflow system 601 to the target flow rate, and each fluid inflow system 601 is not controlled independently, so at least two There is no control to mix the fluid in any ratio. In addition, when a pulsating fluid flows in each fluid inflow system 601, there is a problem that stable fluid control cannot be performed, and a problem that it is difficult to use for controlling the flow rate in a wide flow rate range because the flow rate range cannot be widened. there were. In addition, there are many components of the control device, so the control device itself becomes large and takes up space for installation, and each component is divided by member, and piping connection work, electrical wiring and air piping work are each There is a problem that the work is complicated and time-consuming, and the piping and wiring are troublesome and a mistake may occur.
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、主としてフィードバック制御を行わない少なくとも一つの供給ラインの実流量とフィードバック制御を行う少なくとも一つの他の供給ラインの実流量の実比率が設定比率で一定になるように他の供給ラインの流体を制御することで各ラインの流体を任意の比率で混合させると共に、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易であり、脈動した流体が流れても問題なく流体制御を行うことができる流体混合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and mainly the actual flow rate of at least one supply line that does not perform feedback control and the actual flow rate of at least one other supply line that performs feedback control. By controlling the fluid in the other supply lines so that the actual ratio is constant at the set ratio, the fluid in each line can be mixed at an arbitrary ratio, and can be installed in a narrow space with a compact configuration. It is an object of the present invention to provide a fluid mixing device that can be easily connected to piping and wiring and can perform fluid control without problems even when a pulsating fluid flows.
上記課題を解決するために請求項1に記載の流体混合装置は、少なくとも2つの供給ラインに流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、前記供給ラインの少なくとも一つの供給ラインが、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する第一流量計測器を具備し、前記供給ラインの少なくとも一つの他の供給ラインが、流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁と、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する第二流量計測器とを具備し、該第一流量計測器の実流量の計測値と該第二流量計測器の実流量の計測値との実比率と、設定流量の比率との偏差に基づいて、該第二流体制御弁の開口面積を制御するための指令信号を、該第二流体制御弁または該第二流体制御弁を操作する機器に出力する制御部とを具備し、
各々の前記供給ラインの中の任意の一つの供給ラインの最上流側に接続される開閉弁が設けられた主ラインと、他の供給ラインの最上流側に接続される開閉弁が設けられた少なくとも一つの他のラインとを具備し、主ラインの開閉弁の上流側と他のラインの開閉弁の下流側とが開閉弁を介して連通されてなるフラッシング装置を具備してなる。
In order to solve the above-mentioned problem, the fluid mixing device according to
A main line provided with an open / close valve connected to the uppermost stream side of any one of the supply lines and an open / close valve connected to the uppermost stream side of another supply line were provided. And a flushing device in which the upstream side of the on-off valve of the main line and the downstream side of the on-off valve of the other line are communicated with each other via the on-off valve.
また、請求項2の発明では、各々の前記供給ラインが、流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁を少なくとも1つさらに具備する。
In the invention of
また、請求項3の発明では、前記第二流量計測器を有する前記供給ラインが、流体の圧力変動を減衰させる圧力調整弁を少なくとも1つさらに具備する。 According to a third aspect of the present invention, the supply line having the second flow rate measuring device further includes at least one pressure regulating valve that attenuates a fluid pressure fluctuation.
また、請求項4の発明では、前記第一流量計測器を有する供給ラインが、制御用流体の圧力操作により流体の圧力を制御する第一流体制御弁を少なくとも1つさらに具備する。 According to a fourth aspect of the present invention, the supply line having the first flow rate measuring device further includes at least one first fluid control valve that controls the pressure of the fluid by the pressure operation of the control fluid.
また、請求項5の発明では、前記第一流量計測器を有する供給ラインが、開口面積を変化させることにより流体の流量が調節可能な絞り弁を少なくとも1つさらに具備する。 According to a fifth aspect of the present invention, the supply line having the first flow rate measuring device further includes at least one throttle valve capable of adjusting the flow rate of the fluid by changing the opening area.
また、請求項6の発明では、各々の前記供給ラインの最下流側に、該供給ラインの合流部を有する。 According to a sixth aspect of the present invention, the supply line has a merging portion on the most downstream side of each of the supply lines.
また、請求項7の発明では、前記合流部直前の該供給ラインに、開閉弁がそれぞれ配置されてなる。
In the invention of
また、請求項8の発明では、前記合流部が、該供給ラインを一つの流路に合流させるマニホールド弁とされる。
In the invention according to
また、請求項9の発明では、前記各種弁および前記流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されている。 In the invention of claim 9, the various valves and the flow rate measuring device are directly connected without using independent connecting means.
また、請求項10の発明では、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのベースブロックに配設されている。
In the invention of
また、請求項11の発明では、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのケーシング内に収納配設されている。
In the invention of
また、請求項12の発明では、前記第二流体制御弁が、上部に弁室と、弁室に各々が連通している入口流路および出口流路とを有し、弁室底部中央に入口流路が連通している開口部が設けられた本体と、底部中央に貫通孔と、側面に呼吸口が設けられ、本体と第一ダイヤフラムを挟持固定しているシリンダーおよび上部に作動流体連通口が設けられ、シリンダーと第二ダイヤフラムの周縁部を挟持固定しているボンネットが一体的に固定されており、第一ダイヤフラムは肩部と、肩部の上に位置し後記ロッドの下部に嵌合固定される取り付け部、肩部の下に位置し後記弁体が固定される接合部、肩部から径方向に延出した薄膜部、薄膜部に続く厚肉部および厚肉部の周縁部に設けられたシール部が一体的に形成され、接合部には弁室の開口部に後記ロッドの上下動に伴って出入りする弁体が固定されており、一方、第二ダイヤフラムは中央穴を有し、その周辺の厚肉部と、厚肉部から径方向に延出した薄膜部および薄膜部の周縁部に設けられたシール部が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラムの取り付け部が固定されているロッドの上部に位置する肩部にダイヤフラム押えにより中央穴を貫通して挟持固定されており、また、ロッドは、その下方部がシリンダー底部の貫通孔内に遊嵌状態に配置され、かつ、シリンダーの段差部とロッドの肩部下面との間に径方向への移動が防止された状態で嵌合されたスプリングで支承されている。 In the twelfth aspect of the present invention, the second fluid control valve has a valve chamber at the top, an inlet channel and an outlet channel each communicating with the valve chamber, and an inlet at the center of the bottom of the valve chamber. A main body with an opening through which the flow path communicates, a through hole at the bottom center, a breathing port at the side, and a cylinder that holds and fixes the main body and the first diaphragm and a working fluid communication port at the top The bonnet that clamps and fixes the peripheral edge of the cylinder and the second diaphragm is fixed integrally, and the first diaphragm is located on the shoulder and above the shoulder and fits below the rod At the attachment part to be fixed, the joint part where the valve body is fixed below the shoulder part, the thin film part extending radially from the shoulder part, the thick part following the thin film part and the peripheral part of the thick part The provided seal part is integrally formed, and the opening of the valve chamber is formed at the joint part The valve element that goes in and out as the rod moves up and down is fixed. On the other hand, the second diaphragm has a central hole, a thick part around it, and a thin film part that extends radially from the thick part. And a seal portion provided at the periphery of the thin film portion is integrally formed, and the center portion is penetrated through the center hole by a diaphragm presser at the shoulder portion located at the top of the rod to which the attachment portion of the first diaphragm is fixed to the bottom portion. The rod is clamped and fixed, and the lower part of the rod is loosely fitted in the through hole in the bottom of the cylinder, and the rod moves in the radial direction between the stepped part of the cylinder and the lower surface of the shoulder part of the rod. It is supported by a spring that is fitted in a state that is prevented.
また、請求項13の発明では、前記第二流体制御弁が、上部ボンネットと下部ボンネットに内包されたモータ部とを有する電気式駆動部と、モータ部の軸に連結されたステムにより上下動される弁体を有するダイヤフラムと、ダイヤフラムによって電気式駆動部から隔離された弁室に各々連通する入口流路及び出口流路を有する本体とを具備する流量制御部からなる。
In the invention of
また、請求項14の発明では、前記第二流体制御弁が、弾性体からなる管体と、内部シリンダー部を有し上部にシリンダーカバーが一体的に設けられたシリンダー本体と、シリンダー部内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体下面中央に設けられた貫通孔を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部を有するピストンと、ピストンの連結部の下端部に固定されシリンダー本体の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット内に収納される挟圧子と、シリンダー本体の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体を受容する第1の溝と第1の溝の両端部にさらに連結体受けを受容する第2の溝が第1の溝よりも深く設けられた本体と、一端に本体の第2の溝と嵌合する嵌合部を有し他端内部に連結体受口を有しさらに管体を受容する貫通孔を有する一対の連結体受けと、シリンダー本体周側面に設けられ、シリンダー部底面及び内周面とピストン下端面とで囲まれて形成された第一空間部と、シリンダー部天井面及び内周面とピストン上面とで囲まれた第二空間部とにそれぞれ連通されるエアー口を具備する。 In the fourteenth aspect of the invention, the second fluid control valve includes a tubular body made of an elastic body, a cylinder body having an internal cylinder portion and a cylinder cover integrally provided on the upper portion, and an inner peripheral surface of the cylinder portion. A piston having a connecting portion that is vertically slidable and slidably contacted in a sealed state and that is suspended from the center so as to pass through a through hole provided in the center of the lower surface of the cylinder body in a sealed state, and a connecting portion of the piston A pincer that is fixed to the lower end and is accommodated in an elliptical slit provided on the bottom surface of the cylinder body at right angles to the flow path axis, and is joined and fixed to the lower end surface of the cylinder body. A main body in which a second groove for receiving a connector receiver is further provided deeper than the first groove at both ends of the first groove, and a second groove of the main body at one end Has a fitting part to fit inside the other end A pair of connecting body receivers having a body receiving opening and a through-hole for receiving a tubular body, provided on the circumferential side surface of the cylinder body, and surrounded by a bottom surface and an inner circumferential surface of the cylinder portion and a lower end surface of the piston. In addition, air ports communicated with the first space portion and the second space portion surrounded by the ceiling surface and inner peripheral surface of the cylinder portion and the upper surface of the piston.
また、請求項15の発明では、前記第二流体制御弁が、上部ボンネットと下部ボンネットに内包されたモータ部とを有する電気式駆動部と、モータ部の軸に連結されたステムにより上下動される挟圧子と、弾性体からなる管体と、下部ボンネットの下端面に接合固定され、流路軸線上に管体を受容する溝とを具備する。 In the fifteenth aspect of the invention, the second fluid control valve is moved up and down by an electric drive unit having an upper bonnet and a motor unit contained in the lower bonnet, and a stem connected to the shaft of the motor unit. And a tube made of an elastic body, and a groove that is bonded and fixed to the lower end surface of the lower bonnet and that receives the tube on the flow path axis.
また、請求項16の発明では、前記第一流体制御弁が、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙と第二の空隙に連通する入口流路と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙の径よりも大きい径を持つ第一の空隙と第一の空隙に連通する出口流路と第一の空隙と第二の空隙とを連通し第一の空隙の径よりも小さい径を有する連通孔とを有し、第二の空隙の上面が弁座とされた本体と、側面あるいは上面に設けられた給気孔と排出孔とに連通した円筒状の空隙を内部に有し、下端内周面に段差部が設けられたボンネットと、ボンネットの段差部に嵌挿され中央部に貫通孔を有するバネ受けと、下端部にバネ受けの貫通孔より小径の第一接合部を有し上部に鍔部が設けられボンネットの空隙内部に上下動可能に嵌挿されたピストンと、ピストンの鍔部下端面とバネ受けの上端面で挟持支承されているバネと、周縁部が本体とバネ受けとの間で挟持固定され、本体の第一の空隙に蓋する形で第一の弁室を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラムと、上面中央にピストンの第一接合部にバネ受けの貫通孔を貫通して接合固定される第二接合部と、下面中央に本体の連通孔と貫通して設けられた第三接合部とを有する第一弁機構体と、本体の第二の空隙内部に位置し本体の連通孔より大径に設けられた弁体と、弁体上端面に突出して設けられ第一弁機構体の第三接合部と接合固定される第四接合部と、弁体下端面より突出して設けられたロッドと、ロッド下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラムとを有する第二弁機構体と、本体の下方に位置し第二弁機構体の第二ダイヤフラム周縁部を本体との間で挟持固定する突出部を上部中央に有し、突出部の上端部に切欠凹部が設けられると共に切欠凹部に連通する呼吸孔が設けられているベースプレートとを具備し、ピストンの上下動に伴って第二弁機構体の弁体と本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成されている。 According to a sixteenth aspect of the present invention, the first fluid control valve has a second gap provided in the center of the lower part and opened to the bottom, an inlet channel communicating with the second gap, and an upper face opened to the upper part. The first gap having a diameter larger than the diameter of the second gap, the outlet channel communicating with the first gap, the first gap, and the second gap are communicated with each other. A cylindrical hole communicating with a main body having a valve hole on the upper surface of the second air gap, and a supply hole and a discharge hole provided on the side surface or the upper surface. A bonnet having a stepped portion at the inner peripheral surface of the lower end, a spring receiver fitted into the stepped portion of the bonnet and having a through hole at the center, and a first smaller diameter than the through hole of the spring receiver at the lower end A piston that has a joint and is provided with a flange on the top, and is fitted in the gap of the bonnet so as to be movable up and down; The first valve is configured such that the spring sandwiched and supported by the bottom end surface of the collar and the upper end surface of the spring receiver, and the peripheral edge portion are sandwiched and fixed between the main body and the spring receiver and cover the first gap of the main body. A first diaphragm having a thick central portion forming a chamber, a second joint portion that is joined and fixed to the first joint portion of the piston through the through hole of the spring receiver at the center of the upper surface, and a main body at the center of the lower surface A first valve mechanism having a communication hole and a third joint provided therethrough, a valve body located inside the second gap of the main body and having a larger diameter than the communication hole of the main body, and a valve A fourth joint that protrudes from the upper end surface of the body and is fixed to the third joint of the first valve mechanism, a rod that protrudes from the lower end surface of the valve body, and extends radially from the lower end surface of the rod. A second valve mechanism having a second diaphragm provided out, and a second valve mechanism located below the main body A base plate having a protrusion at the center of the upper portion of the second diaphragm, and a breathing hole communicating with the notch recess. And the opening area of the fluid control unit formed by the valve body of the second valve mechanism and the valve seat of the main body changes with the vertical movement of the piston.
また、請求項17の発明では、前記第一流体制御弁が、流体の入口流路、出口流路及び、入口流路と出口流路が連通するチャンバから形成された本体部と、弁体と第一ダイヤフラム部を有する弁部材と、弁部材の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部より有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム部及び第三ダイヤフラム部を有し、弁部材及び各ダイヤフラム部が各ダイヤフラム部の外周部が本体部に固定されることによりチャンバ内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部によってチャンバを第一加圧室、第二弁室、第一弁室、及び第二加圧室に区分し、第一加圧室は第二ダイヤフラム部に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、第一弁室は入口流路と連通しており、第二弁室は、弁部材の弁体に対応する弁座を有し、また弁座に対して第一ダイヤフラム部側に位置し第一ダイヤフラム部に設けられた連通孔にて第一弁室と連通している下部第二弁室と、第二ダイヤフラム部側に位置し出口流路と連通して設けられた上部第二弁室とに分かれて形成され、弁部材の上下動により弁体と弁座との間の開口面積が変化して下部第二弁室の流体圧力が制御される流体制御部を有し、第二加圧室は、第三ダイヤフラム部に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有する。 In the invention of claim 17 , the first fluid control valve includes a fluid inlet channel, an outlet channel, a main body formed from a chamber in which the inlet channel and the outlet channel communicate with each other, a valve body, A valve member having a first diaphragm portion; a second diaphragm portion and a third diaphragm portion located at the lower and upper portions of the valve member and having an effective pressure receiving area smaller than that of the first diaphragm portion; and each of the valve member and each diaphragm portion. The outer peripheral part of the diaphragm part is fixed to the main body part, and the diaphragm part is installed in the chamber, and the diaphragm part is made into the first pressurizing chamber, the second valve chamber, the first valve chamber, and the second pressurizing chamber. The first pressurizing chamber has means for constantly applying a constant inward force to the second diaphragm portion, the first valve chamber communicates with the inlet flow path, and the second valve chamber is A valve seat corresponding to the valve body of the valve member; A lower second valve chamber that is located on the first diaphragm portion side and communicates with the first valve chamber through a communication hole provided in the first diaphragm portion, and an outlet channel located on the second diaphragm portion side It is divided into an upper second valve chamber provided in communication with the valve, and the opening area between the valve element and the valve seat is changed by the vertical movement of the valve member to control the fluid pressure in the lower second valve chamber The second pressurizing chamber has means for constantly applying a constant inward force to the third diaphragm portion.
また、請求項18の発明では、前記圧力調整弁が、第一流体制御弁と同じ構成である。
In the invention of
また、請求項19の発明では、前記圧力調整弁が、内部に第一弁室、第一弁室の上部に設けられた段差部及び第一弁室と連通する入口流路を有する本体と、第二弁室とそれに連通する出口流路とを有し本体上部に接合される蓋体と、周縁部が第一弁室の上部周縁部に接合された第一ダイヤフラムと、周縁部が本体と蓋体とによって挟持された第二ダイヤフラムと、第一及び第二ダイヤフラムの中央に設けられた両環状接合部に接合され軸方向に移動自在となっているスリーブと、第一弁室の底部に固定されスリーブの下端との間に流体制御部を形成しているプラグとからなり、また本体の段差部の内周面と第一及び第二ダイヤフラムとに包囲された気室を有し、第二ダイヤフラムの受圧面積が第一ダイヤフラムの受圧面積より大きく構成され、前記気室に連通するエア供給口が本体に設けられている。
Further, in the invention of
また、請求項20の発明では、前記絞り弁が、上部に設けられた弁室の底面に弁座面が形成され、弁座面の中心に設けられた連通口に連通する入口流路と弁室に連通する出口流路を有する本体と、ステムの軸方向の進退移動により連通口に挿入可能で接液面の中心から垂下突設された第一弁体と弁座面に接離可能にされ第一弁体から径方向へ隔離した位置に形成された円環状凸条の第二弁体と第二弁体から径方向へ連続して形成された薄膜部とが一体的に設けられた隔膜と、上部にハンドルが固着され下部内周面に雌ネジ部と外周面に雌ネジ部のピッチより大きいピッチを有する雄ネジ部を有する第一ステムと、内周面に第一ステムの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を有する第一ステム支持体と、上部外周面に第一ステムの雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を有し下端部に隔膜が接続される第二ステムと、第一ステム支持体の下方に位置し第二ステムを上下移動自在かつ回動不能に支承する隔膜押さえと、第一ステムと隔膜押さえを固定するボンネットとを具備する。
In the invention of
また、請求項21の発明では、前記流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計または質量流量計とされている。
In the invention of
また、請求項22の発明では、少なくとも2つの供給ラインに流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、フッ化水素酸または塩酸並びに純水の2種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が1に対して純水が10〜200の比率で混合される。
The invention according to
また、請求項23の発明では、少なくとも3つの供給ラインに流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、アンモニア水または塩酸、過酸化水素水並びに純水の3種の流体が、アンモニア水または塩酸が1〜3に対して、過酸化水素水が1〜5、純水が10〜200の比率で混合される。
The invention according to
また、請求項24の発明では、少なくとも3つの供給ラインに流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム及び純水の3種の流体が、フッ化水素酸が1に対して、フッ化アンモニウムが7〜10、純水が50〜100の比率で混合される。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided a fluid mixing device that mixes at least three fluids flowing through at least three supply lines at an arbitrary ratio, and the three kinds of fluids include hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and pure water. The hydrofluoric acid is mixed in a ratio of 1 to 10 for ammonium fluoride and 50 to 100 for pure water.
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
(1)フィードバック制御を行わない少なくとも一つの供給ラインの実流量と、フィードバック制御を行う少なくとも一つの他の供給ラインの実流量の実比率が、設定比率で一定になるように、フィードバック制御を行わない供給ラインの流量に応じてフィードバック制御を行う供給ラインの流量を制御するため、各々の供給ラインを流れる流体を任意の比率で混合させることができると共に、流量の比率の設定値を変えることで自動的に流体を任意の比率で混合させることができる。
(2)第二流体計測器を有する供給ラインに本発明の第二流体制御弁を用いると、広い流量範囲にわたり流体を所望の流量に調節することができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
(3)供給ラインに開閉弁を設けると、開閉弁を閉状態にすることで流体混合装置のメンテナンス等を、流体が漏れ出ることなく容易に行なうことができると共に、流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁で流体の緊急遮断を行なうことができる。
(4)第二流体計測器を有する供給ラインに圧力調整弁を設けると、脈動した流体が流れたとしても圧力調整弁によって該脈動を減衰させ、圧力を一定圧に安定させることができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
(5)第一流体計測器を有する供給ラインに本発明の第一流体制御弁を用いると、脈動した流体が流れたとしても第一流体制御弁によって圧力または流量を一定圧に安定させることができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
(6)第一流体計測器を有する供給ラインに本発明の絞り弁を用いると、広い流量範囲で流量調節を行なうことができ、さらに絞り弁の微小な開度を容易に且つ精密に調節できるので流量の微調節を短時間で行なうことができると共に、高さ方向の場所をとらずにコンパクトな構造であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
(7)合流部直前の供給ラインに、開閉弁をそれぞれ配置すると、単独の供給ラインでの流体の供給や、各々の供給ラインから流体を選んで混合することができる。また合流部にマニホールド弁を設けると、さらに流体混合装置をコンパクトに形成することができる。
(8)各々の供給ラインの最上流側にフラッシング装置を配置すると、フラッシング装置の操作により、第一供給ラインに流れる流体で他の供給ラインをフラッシングでき、容易に洗浄を行うことができる。
(9)流体混合装置の各種弁および流量計測器を直接接続すると、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路が必要最小限に短くなり流体抵抗を抑えることができる。
(10)流体混合装置を流路の形成された一つのベースブロックに設けると、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、部品点数を少ないので流体混合装置の組み立てを容易にすることができ、流体混合装置内の流路が必要最小限に短くなり流体抵抗を抑えることができる。
(11)流体混合装置が一つのケーシング内に設置すると、設置作業の作業時間が短縮でき、各弁および流量計測器がケーシングにより保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで、不慣れな利用者が流体混合装置を分解することを防ぐため、分解による不具合が生じることを防止することができる。
The present invention has the structure as described above, and the following excellent effects can be obtained.
(1) The feedback control is performed so that the actual ratio of the actual flow rate of at least one supply line that does not perform feedback control and the actual flow rate of at least one other supply line that performs feedback control is constant at the set ratio. In order to control the flow rate of the supply line that performs feedback control according to the flow rate of the supply line that is not, it is possible to mix the fluid flowing through each supply line at an arbitrary ratio, and by changing the setting value of the flow rate ratio The fluid can be automatically mixed at an arbitrary ratio.
(2) When the second fluid control valve of the present invention is used in the supply line having the second fluid measuring instrument, the fluid can be adjusted to a desired flow rate over a wide flow rate range, and the fluid mixing device has a compact configuration. Can be provided small.
(3) When an on-off valve is provided in the supply line, maintenance of the fluid mixing device can be easily performed without causing the fluid to leak by closing the on-off valve, and there is some trouble in the flow path. When this occurs, an emergency shutoff of the fluid can be performed with an on-off valve.
(4) When a pressure adjusting valve is provided in the supply line having the second fluid measuring instrument, even if pulsating fluid flows, the pressure adjusting valve can attenuate the pulsation and stabilize the pressure at a constant pressure. Therefore, the fluid mixing device can be provided small.
(5) When the first fluid control valve of the present invention is used in a supply line having a first fluid measuring instrument, even if pulsating fluid flows, the pressure or flow rate can be stabilized at a constant pressure by the first fluid control valve. In addition, since the structure is compact, the fluid mixing device can be provided small.
(6) When the throttle valve of the present invention is used in the supply line having the first fluid meter, the flow rate can be adjusted in a wide flow range, and the minute opening of the throttle valve can be easily and precisely adjusted. Therefore, fine adjustment of the flow rate can be performed in a short time, and the fluid mixing device can be provided small because of a compact structure without taking a place in the height direction.
(7) If an on-off valve is arranged in the supply line immediately before the merging portion, fluid can be supplied from a single supply line or fluid can be selected and mixed from each supply line. If a manifold valve is provided at the junction, the fluid mixing device can be made more compact.
(8) When the flushing device is arranged on the most upstream side of each supply line, the other supply lines can be flushed with the fluid flowing through the first supply line by the operation of the flushing device, and cleaning can be easily performed.
(9) By directly connecting the various valves and flow rate measuring device of the fluid mixing device, the fluid mixing device can be made compact and the installation space can be reduced, the installation work can be facilitated and the work time can be shortened. The flow path in the apparatus is shortened to the minimum necessary, and the fluid resistance can be suppressed.
(10) When the fluid mixing device is provided in one base block having a flow path, the fluid mixing device can be made compact and the installation space can be reduced, and the installation work can be facilitated and the work time can be shortened. Since the number of parts is small, the assembly of the fluid mixing device can be facilitated, and the flow path in the fluid mixing device can be shortened to the minimum necessary and the fluid resistance can be suppressed.
(11) When the fluid mixing device is installed in one casing, the installation work time can be shortened, each valve and the flow rate measuring device are protected by the casing, and the fluid mixing device is made into a black box, which is inexperienced. Therefore, it is possible to prevent a trouble caused by the decomposition from occurring.
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the examples.
以下、図1乃至図3に基づいて本発明の第一の実施例である流体混合装置について説明する。 Hereinafter, a fluid mixing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン1と第二供給ライン2から形成されている。第一供給ライン1は第一流量計測器3が接続され、第二供給ライン2は第二流量計測器4、第二流体制御弁5の順で接続され制御部6が設けられている。第一、第二供給ライン1、2の最下流側には、該供給ライン1、2の合流部10が設けられている。また、第一流量計測器3および第二流量計測器4の各々の超音波振動子(図示せず)から伸びた配線は制御部6の演算部7に繋がっている。その各々の構成は以下の通りである。
The fluid mixing device is formed from two supply lines, a
3、4は流体の流量を計測する超音波流量計である第一、第二流量計測器である。第一、第二流量計測器3、4は同じ構成であり、入口流路371と、入口流路371から垂設された直線流路372と、直線流路372から垂設され入口流路371と同一方向に平行して設けられた出口流路373とを有し、入口、出口流路371、373の側壁の直線流路372の軸線と交わる位置に、超音波振動子374、375が互いに対向して配置されている。超音波振動子374、375はフッ素樹脂で覆われており、第一流量計測器3および第二流量計測器4の各々の該振動子374、375から伸びた配線は後記制御部6の演算部7に繋がっている。なお、第一、第二流量計測器3、4の超音波振動子374、375以外はPFA製である。
5は操作圧に応じて流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁(空気式ニードル弁)である。第二流体制御弁5は本体301、シリンダー302、ボンネット303、第一ダイヤフラム304、弁体305、第二ダイヤフラム306、ロッド307、ダイヤフラム押え308、スプリング309で構成される。
301はPTFE製の本体であり、上部に円筒状の弁室310が設けられており、その弁室310に連通して入口流路311及び出口流路312が各々下部に設けられている。弁室底部中央には出口流路312に繋がる開口部313が、開口部313の周辺部には入口流路311に繋がる開口部314が設けられている。開口部314の横断面形状は円形であるが、流量を広範囲に亘って制御するために開口部313を大きくした場合は、弁室底部中央に設けられた開口部313を中心とした周辺部に略三日月状に形成されることが望ましい。本体301の上面には第一ダイヤフラム304のシール部が嵌合される環状溝330が設けられている。
A
302はPVC製のシリンダーであり、底部中央に貫通孔315と底部内面に段差部335を有し、側面に呼吸口316が設けられている。シリンダー302は、本体1と第一ダイヤフラム304の周縁部を挟持固定し、ボンネット303と第二ダイヤフラム306の周縁部を挟持固定している。シリンダー302の側面に設けられた呼吸口316は、流体がガスとなって第一ダイヤフラム304を透過した場合に、そのガスを排出するために設けられている。
303はPVC製のボンネットであり、上部に圧縮空気を導入する作動流体連通口317及び排気口318が設けられている。本実施例では作動流体連通口317はボンネット303の上部に設けられているが、側面に設けても良い。なお、排気口318は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。また周側部の下部には第二ダイヤフラム306のシール部327が嵌合される環状溝331が設けられている。以上説明した本体301、シリンダー302およびボンネット303はボルト、ナット(図示せず)によって一体的に固定されている。
303 is a bonnet made of PVC, and is provided with a working
304はPTFE製の第一ダイヤフラムであり、肩部319を中心に肩部319の上の位置にロッド307に嵌合固定される取り付け部320が、また、下の位置には弁体305が固定される接合部332が一体的にかつ突出して設けられており、また肩部319から径方向に延出した部分には薄膜部321と、薄膜部321に続く厚肉部322および厚肉部322の周縁部にシール部323が設けられており、これらは一体的に形成されている。薄膜部321の膜厚は厚肉部322の厚さの1/10程度にされている。ロッド307と取り付け部320の固定の方法は嵌合だけでなく螺合でも接着でもよい。接合部332と弁体305の固定は螺合が好ましい。第一ダイヤフラム304の外周縁部に位置するシール部323は軸線方向に断面L字状に形成されており、O−リング336を介して本体301の環状溝330に嵌合され、シリンダー302の底部に設けられた環状突部328に押圧されて挟持固定されている。
305はPTFE製の弁体であり、第一ダイヤフラム306の下部に設けられた接合部332に螺合固定されている。弁体305は本実施例のような形状に限らず所望の流量特性に応じて、球状弁体や円錐形状弁体でも良い。さらには摺動抵抗を極力少なくした状態で全閉を行う為には外周リブ付き弁体が好適に用いられる。
306はエチレンプロピレンジエン共重合体(以下、EPDMと記す)製の第二ダイヤフラムであり、中央穴324を有し、その周辺の厚肉部325、厚肉部の上部には環状突部328、厚肉部325から径方向に延出した薄膜部326および薄膜部326の周縁部に設けられたシール部327が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム304の取り付け部320が固定されているロッド307の上部に位置する肩部329にダイヤフラム押え308により中央穴324を貫通して挟持固定されている。本実施例では材質がEPDM製を用いているが、フッ素系のゴムまたはPTFE製でも良い。
306 is a second diaphragm made of an ethylene propylene diene copolymer (hereinafter referred to as EPDM), has a
307はPVC製のロッドであり、上部には拡径された肩部329が設けられている。肩部329の中央にはダイヤフラム押え308の接合部334が螺合され、第二ダイヤフラム306を挟持固定している。下方部はシリンダー302底部の貫通孔315内に遊嵌状態に配置され、下端部には第一ダイヤフラム304の取り付け部320が固定されている。また、ロッド307の肩部329の下面とシリンダー302の段差部335との間にはスプリング309が嵌合されている。
308はPVC製のダイヤフラム押えであり、下面中央にはロッド307と螺合にて接続される接合部334が設けられている。また、下面には第二ダイヤフラム306の環状突部328と嵌合される環状溝333が設けられている。
309はSUS製のスプリングであり、ロッド307の肩部329の下面とシリンダー302の段差部335との間に径方向への移動が阻止された状態で嵌合され支承されている。また、肩部329の下面を常に上方へ付勢している。スプリング309の全表面はフッ素系樹脂で被覆されている。尚、スプリング309は流体制御弁の口径や使用圧力範囲によってバネ定数を変えて適宜使用でき、複数本使用してもよい。
6は制御部である。制御部6は第一供給ライン1の第一流量計測器3および第二供給ライン2の第二流量計測器4から出力された信号から各々の実流量を演算する演算部7と、フィードバック制御を行なうコントロール部8を有している。演算部7には、第一流量計測器3および第二流量計測器4の送信側の超音波振動子374に一定周期の超音波振動を各々出力する発信回路と、受信側の超音波振動子375からの超音波振動を各々受信する受信回路と、各超音波振動の伝搬時間を各々比較する比較回路と、比較回路から出力された伝搬時間差から第一供給ライン1と第二供給ライン2の流量を各々演算する演算回路とを備えている。コントロール部8には、演算部7から出力された第一供給ライン1の実流量と第二供給ライン2の実流量の実比率が、設定比率になるように後記電空変換器9の操作圧を制御する制御回路を有している。なお、本実施例では制御部6は別の場所で集中コントロールを行なうために流体混合装置と別体で設けられた構成であるが、流体混合装置と一体的に設けても良い。
9は制御部6内に配置されている圧縮空気の操作圧を調整する電空変換器である。電空変換器9は操作圧を比例的に調整するために電気的に駆動する電磁弁から構成され、前記制御部6からの制御信号に応じて第二流体制御弁5の操作圧を調整する。なお、電空変換器9は、制御部6内に配置せずに別体で配置してもかまわない。
Reference numeral 9 denotes an electropneumatic converter that adjusts the operating pressure of the compressed air disposed in the
次に、本発明の第一の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン1に純水を流入させ、第二供給ライン2にフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化水素酸=10:1になるように混合する。まず、第一供給ライン1に流入した純水は、流量計測器3で実流量が計測され、第二供給ライン2に流入したフッ化水素酸は、流量計測器4で実流量が計測される。純水とフッ化水素酸の流量の実比率が、設定比率である10:1になるように、すなわち第一供給ライン1の純水の実流量に応じて第二供給ライン2の最下流のフッ化水素酸の流量が1/10になるように制御部6で第二流体制御弁5の操作圧を制御し、第二流体制御弁5で第二供給ライン2のフッ化水素酸の流量が制御される。第一供給ライン1の純水と、第二供給ライン2で流量が制御されたフッ化水素酸は合流部10で合流して10:1の比率で混合される。混合された混合流体(希フッ酸)は基板の洗浄装置の処理工程で使用され、洗浄装置内で混合流体により基板の酸化膜除去が行なわれる。
Here, pure water is introduced into the
次に、第一、第二流量計測器3、4、第二流体制御弁5、制御部6のそれぞれの作動について、図1乃至図3を参照しながら説明する。
Next, the operations of the first and second flow
第一供給ライン1において、第一流量計測器3に流入した純水は、直線流路372で流量が計測される。純水の流れに対して上流側に位置する超音波振動子374から下流側に位置する超音波振動子375に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子375で受信された超音波振動は電気信号に変換され、制御部6の演算部7へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子374から下流側の超音波振動子375へ伝播して受信されると、瞬時に演算部7内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波振動子375から上流側に位置する超音波振動子374に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子374で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部6内の演算部7へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路372内の純水の流れに逆らって伝播していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、伝播時間が長くなる。出力された相互の電気信号は演算部7内で伝播時間が各々計測され、伝播時間差から流量が演算される。第一流量計測器3を通過した純水は合流部10へ流れる。
In the
第二供給ライン2において、第二流量計測器4に流入したフッ化水素酸は、第一流量計測器3と同様に第二流量計測器4で流量が計測され、演算部7で流量が演算される。演算部7で演算された第一供給ライン1の純水と第二供給ライン2のフッ化水素酸の各々の流量は、電気信号に変換されてコントロール部8に出力される。
In the
次に第二流量計測器4を通過したフッ化水素酸は第二流体制御弁5に流入する。制御部6のコントロール部8では、任意に設定された第一供給ライン1と第二供給ライン2の流量の比率の設定値10:1に対して、リアルタイムに計測された第一供給ライン1および第二供給ライン2の流量の比率の実測値との偏差から、偏差をゼロにするように信号を電空変換器9に出力し、電空変換器9はそれに応じた操作圧を第二流体制御弁5に供給し駆動させる。ここで第一供給ライン1では純水の流体制御が行われないので、実際には第二供給ライン2のフッ化水素酸が第一供給ライン1の純水の流量に対して1/10になるように制御される。第二流体制御弁5から流出するフッ化水素酸の流量は、第二流体制御弁5で調圧された圧力と、第二流体制御弁5以降の圧力損失との関係で決定されており、調圧された圧力が高いほど流量は大きくなり、逆に圧力が低いほど流量は小さくなる。このためフッ化水素酸は、純水の流量に対して常に1/10になるように、つまり流量の比率の設定値と計測された第一供給ライン1と第二供給ライン2の流量の比率の実測値の偏差がゼロに収束されるように第二流体制御弁5で制御される。
Next, the hydrofluoric acid that has passed through the second flow rate measuring device 4 flows into the second
ここで、電空変換器9から供給される操作圧に対する第二流体制御弁5の流体(純水又はフッ化水素酸)に対する作動について説明する(図3参照)。
Here, the action | operation with respect to the fluid (pure water or hydrofluoric acid) of the 2nd
第二流体制御弁5は、ボンネット303の上部に設けられた作動流体連通口317から供給される圧縮空気がゼロの状態、すなわち開状態のとき、流体の流量が最大となる。この時、弁体305はシリンダー302の段差部335とロッド307の肩部329の下面との間に嵌合されたスプリング309の付勢力により、ロッド307の上部に接合されているダイヤフラム押え308の上部が、ボンネット302の底面に接する位置で静止している。
The second
この状態において、作動流体連通口317から供給される圧縮空気の圧力を高くしていくと、シール部327がボンネット303に嵌合されている第二ダイヤフラム306の薄膜部326とボンネット303によってボンネット303の内部は密閉されているため、圧縮空気はダイヤフラム押え308と第二ダイヤフラム306を下方に押し下げ、ロッド307と第一ダイヤフラム304を介して弁体305が開口部313の間に挿入されていく。ここで、作動流体連通口317から供給される圧縮空気の圧力を一定にすると弁体305は、スプリング309の付勢力と第一ダイヤフラム304の薄膜部321の下面と弁体305の下面が流体から受ける圧力と釣り合う位置にて静止する。したがって、開口部313は挿入される弁体305により開口面積が減少するため、流体の流量も減少する。
In this state, when the pressure of the compressed air supplied from the working
さらに作動流体連通口317から供給される圧縮空気の圧力を高くしていくと、弁体305はさらに押し下げられ、終には開口部313と接触し全閉状態となる(図3の状態)。
When the pressure of the compressed air supplied from the working
また、圧縮空気を排出していくと、シール部327がボンネット303に嵌合されている第二ダイヤフラム306の薄膜部326とボンネット303によって密閉されているボンネット303の内部は圧力が下がり、スプリング309の付勢力の方が大きくなりロッド307を押し上げる。ロッドが上昇することにより、第一ダイヤフラム304を介して固定されている弁体305も上昇し、第二流体制御弁は開状態となる。
Further, when the compressed air is discharged, the pressure in the
これにより、第二流体制御弁5を用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁5は上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができる。
Thereby, the fluid which flows through the supply line of the fluid mixing apparatus by using the second
以上の作動により、流体混合装置の第一供給ライン1に流入する純水は第一流量計測器3で流量が計測され、第二供給ライン2に流入するフッ化水素酸は第二流量計測器4、第二流体制御弁5、制御部6によって、フィードバック制御により各々の供給ラインの流量の実比率を、応答性良く設定比率になるように制御されて合流部10で合流し、設定比率で混合されて流出される。つまり常に一定の濃度でフッ化水素酸と純水を混合させることができる。また、制御部6の設定比率を変えることで、第二供給ライン2に流れるフッ化水素酸の流量を自動的に変化させ、任意の比率で混合させることができる。
With the above operation, the flow rate of the pure water flowing into the
次に、図4、図5に基づいて本発明の第二の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン11と第二供給ライン12から形成されている。第一供給ライン11は第一流量計測器13が接続され、第二供給ライン12は開閉弁14、第二流量計測器15、第二流体制御弁16の順で接続され制御部17が設けられている。第一、第二供給ライン11、12の最下流側には、該供給ライン11、12の合流部18が設けられている。また、第一流量計測器13および第二流量計測器15の各々の超音波振動子(図示せず)から伸びた配線は制御部17の演算部(図示せず)に繋がっている。その各々の構成は以下の通りである。
The fluid mixing device is formed from two supply lines, a
14は開閉弁である。開閉弁14は本体101、駆動部102、ピストン103、ダイヤフラム押さえ104、弁体105で形成される。
101はPTFE製の本体であり、軸線方向上端の中央に弁室106と、弁室106と連通した入口流路107と出口流路108とを有しており、入口流路107は各供給ライン16、17の流入口に連通し、出口流路108は流量計測器31と圧力調整弁35に連通している。また、本体101の上面における弁室106の外側には環状溝109が設けられている。
A PTFE
102はPVDF製の駆動部であり、内部に円筒状のシリンダ部110が設けられ、前記本体101の上部にボルト・ナット(図示せず)で固定されている。駆動部102の側面にはシリンダ部110の上側及び下側にそれぞれ連通された一対の作動流体供給口111、112が設けられている。
103はPVDF製のピストンであり、駆動部102のシリンダ部110内に密封状態且つ軸線方向に上下動自在に嵌挿されており、底面中央にロッド部113が垂下して設けられている。
104はPVDF製のダイヤフラム押さえであり、中央部にピストン103のロッド部113が貫通する貫通孔114を有しており、本体101と駆動部102の間に挟持されている。
A
105は弁室106に収容されているPTFE製の弁体であり、ダイヤフラム押さえ104の貫通孔114を貫通し且つダイヤフラム押さえ104の下面から突出した前記ピストン103のロッド部113の先端に螺着されており、ピストン103の上下動に合わせて軸線方向に上下するようになっている。弁体105は外周にダイヤフラム115を有しており、ダイヤフラム115の外周縁は本体101の環状溝109内に嵌挿されており、ダイヤフラム押さえ104と本体101との間に挟持さている。第二の実施例のその他の構成は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第二の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
開閉弁14の作動は、作動流体供給口112から外部より作動流体として圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力でピストン103が押し上げられるためこれと接合されているロッド部113は上方へ引き上げられ、ロッド部113の下端部に接合された弁体105も上方へ引き上げられ弁は開状態となる。
The operation of the on-off
一方、作動流体供給口111から圧縮空気が注入されると、ピストン103が押し下げられるのにともなって、ロッド部113とその下端部に接合された弁体105も下方へ押し下げられ、弁は閉状態となる。第二の実施例のその他の作動は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
On the other hand, when compressed air is injected from the working
以上の作動により、各供給ラインに開閉弁14を設けることにより開閉弁14を閉状態にすると流体は開閉弁14で遮断されるため、各供給ラインの第一、第二流量計測器13、15、第二流体制御弁16、制御部17のメンテナンス等を容易に行なうことができる。また、流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁14を閉状態にすることで流体の緊急遮断することができ、例えば腐食性流体が漏れ出ることで半導体製造装置内の部品を腐食させるなどの二次災害を防止することができる。第二の実施例のその他の作動は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
With the above operation, when the on-off
次に、図6、図7に基づいて本発明の第三の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン19と第二供給ライン20から形成されている。第一供給ライン19は第一流量計測器21が接続され、第二供給ライン20は開閉弁22、圧力調整弁23、第二流量計測器24、第二流体制御弁25の順で接続され制御部26が設けられている。第一、第二供給ライン19、20の最下流側には、該供給ライン19、20の合流部27が設けられている。また、第一流量計測器21および第二流量計測器23の各々の超音波振動子(図示せず)から伸びた配線は制御部26の演算部(図示せず)に繋がっている。その各々の構成は以下の通りである。
The fluid mixing device is formed from two supply lines, a
23は操作圧に応じて流体圧力を制御する圧力調整弁である。圧力調整弁23は本体201、ボンネット202、バネ受け203、ピストン204、バネ205、第一弁機構体206、第二弁機構体207、ベースプレート208で形成される。
201はPTFE製の本体であり、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙209と、上部に上面開放して設けられた第二の空隙209の径よりも大きい径を持つ第一の空隙210を有し、側面には第二の空隙209と連通している入口流路211と、入口流路211と対向する面に第一の空隙210と連通している出口流路212と、さらに、第一の空隙210と第二の空隙209とを連通し第一の空隙210の径よりも小さい径を有する連通孔213とが設けられている。第二の空隙209の上面部は弁座214とされている。
202はPVDF製のボンネットであり、内部に円筒状の空隙215と下端内周面に空隙215より拡径された段差部216が設けられ、側面には空隙215内部に圧縮空気を供給するために空隙215と外部とを連通する給気孔217および給気孔217より導入された圧縮空気を微量に排出するための微孔の排出孔218が設けられている。なお、排出孔218は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。
202 is a PVDF bonnet, in which a
203はPVDF製で平面円形状のバネ受けであり、中央部に貫通孔219を有し、略上半分がボンネット202の段差部216に嵌挿されている。バネ受け203の側面部には環状溝220が設けられ、O−リング221を装着することによりボンネット202から外部への圧縮空気の流出を防いでいる。
203 is a flat circular spring receiver made of PVDF, has a through
204はPVDF製のピストンであり、上部に円盤状の鍔部222と、鍔部222の中央下部より円柱状に突出して設けられたピストン軸223と、ピストン軸223の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部224を有する。ピストン軸223はバネ受け203の貫通孔219より小径に設けられており、第一接合部224は後記第一弁機構体206の第二接合部229と螺合により接合されている。
205はSUS製のバネであり、ピストン204の鍔部222下端面とバネ受け203の上端面とで挟持されている。ピストン204の上下動にともなってバネ205も伸縮するが、そのときの荷重の変化が少ないよう、自由長の長いものが好適に使用される。
206はPTFE製の第一弁機構体であり、外周縁部より上方に突出して設けられた筒状部225を有した膜部226と肉厚部を中央部に有する第一ダイヤフラム227と、第一ダイヤフラム227の中央上面より突出して設けられた軸部228の上端部に設けられた小径の雄ネジからなる第二接合部229、および同中央下面より突出して設けられ下端部に形成された雌ネジ部からなる後記第二弁機構体207の第四接合部234と螺合される第三接合部230を有する。第一ダイヤフラム227の筒状部225は、本体201とバネ受け203との間で挟持固定されることで、第一ダイヤフラム227下面より形成される第一の弁室231が密封して形成されている。また、第一ダイヤフラム227上面、ボンネット202の空隙215はO−リング221を介して密封されており、ボンネット202の給気孔217より供給される圧縮空気が充満している気室を形成している。
207はPTFE製の第二弁機構体であり、本体201の第二の空隙209内部に配設され連通孔213より大径に設けられた弁体232と、弁体232上端面から突出して設けられた軸部233と、その上端に設けられた第三接合部230と螺合により接合固定される雄ネジ部からなる第四接合部234と、弁体232下端面より突出して設けられたロッド235と、ロッド235下端面より径方向に延出して設けられ周縁部より下方に突出して設けられた筒状突部236を有する第二ダイヤフラム237とから構成されている。第二ダイヤフラム237の筒状突部236は後記ベースプレート208の突出部239と本体201との間で挟持されることにより、本体201の第二の空隙209と第二ダイヤフラム237とで形成される第二の弁室238を密閉している。
208はPVDF製のベースプレートであり、上部中央に第二弁機構体207の第二ダイヤフラム237の筒状突部236を本体201との間で挟持固定する突出部239を有し、突出部239の上端部に切欠凹部240が設けられると共に、側面に切欠凹部240に連通する呼吸孔241が設けられており、ボンネット202との間で本体201を通しボルト、ナット(図示せず)にて挟持固定している。なお、本実施例ではバネ205がボンネット202の空隙215内に設けてピストン204、第一弁機構体206、第二弁機構体207を上方へ付勢するような構成であるが、バネ205をベースプレート208の切欠凹部240に設けてピストン204、第一弁機構体206、第二弁機構体207を上方へ付勢するような構成にしても良い。第三の実施例のその他の構成は第二の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第三の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described.
電空変換器(図示せず)から供給される操作圧に対する圧力調整弁23の作動は以下の通りである。第二弁機構体207の弁体232は、ピストン204の鍔部222とバネ受け203とに挟持されているバネ205の反発力と、第一弁機構体206の第一ダイヤフラム227下面の流体圧力により上方に付勢する力が働き、第一ダイヤフラム227上面の操作圧の圧力により下方に付勢する力が働いている。さらに厳密には、弁体232下面と第二弁機構体207の第二ダイヤフラム237上面が流体圧力を受けているが、それらの受圧面積はほぼ同等とされているため力はほぼ相殺されている。したがって、第二弁機構体207の弁体232は、前述の3つの力が釣り合う位置にて静止していることとなる。
The operation of the
電空変換機から供給される操作圧力を増加させると第一ダイヤフラム227を押し下げる力が増加することにより、第二弁機構体207の弁体232と弁座214との間で形成される流体制御部242の開口面積が増加するため、第一の弁室231の圧力を増加させることができる。逆に、操作圧力を減少させると流体制御部242の開口面積は減少し圧力も減少する。そのため、操作圧力を調整することで任意の圧力に設定することができる。
When the operating pressure supplied from the electropneumatic converter is increased, the force that pushes down the
この状態で、上流側の流体圧力が増加した場合、瞬間的に第一の弁室231内の圧力も増加する。すると、第一ダイヤフラム227の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム227の下面が流体から受ける力のほうが大きくなり、第一ダイヤフラム227は上方へと移動する。それにともなって、弁体232の位置も上方へ移動するため、弁座214との間で形成される流体制御部242の開口面積が減少し、第一の弁室231内の圧力を減少させる。最終的に、弁体232の位置が前記3つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。このときバネ205の荷重が大きく変わらなければ、空隙215内部の圧力、つまり、第一ダイヤフラム227上面が受ける力は一定であるため、第一ダイヤフラム227下面が受ける圧力はほぼ一定となる。したがって、第一ダイヤフラム227下面の流体圧力、すなわち、第一の弁室231内の圧力は、上流側の圧力が増加する前とほぼもとの圧力と同じになっている。
In this state, when the upstream fluid pressure increases, the pressure in the
上流側の流体圧力が減少した場合、瞬間的に第一の弁室231内の圧力も減少する。すると、第一ダイヤフラム227の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム227の下面が流体から受ける力のほうが小さくなり、第一ダイヤフラム227は下方へと移動する。それにともなって、弁体232の位置も下方へ移動するため、弁座214との間で形成される流体制御部242の開口面積が増加し、第一の弁室231の流体圧力を増加させる。最終的に、弁体232の位置が前記3つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。したがって、上流側圧力が増加した場合と同様に、第一の弁室231内の流体圧力はほぼもとの圧力と同じになっている。
When the upstream fluid pressure decreases, the pressure in the
これにより、圧力調整弁23によって一定の流体圧力されるため、流体混合装置の供給ラインに流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力調整弁23の作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても、脈動の影響で計測値が読み取りにくくなるのを防止し、安定した流体制御を行なうことができる。第三の実施例のその他の作動は第二の実施例と同様なので説明を省略する。
As a result, a constant fluid pressure is applied by the
次に、図8乃至図12に基づいて本発明の第四の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン28と第二供給ライン29から形成されている。第一供給ライン28は開閉弁30、第一流量計測器31、第一流体制御弁32、絞り弁33の順で接続され、第二供給ライン29は開閉弁34、圧力調整弁35、第二流量計測器36、第二流体制御弁37の順で接続され制御部38が設けられている。第一、第二供給ライン28、29の最下流側には、該供給ライン28、29の合流部39が設けられている。また、第一流量計測器31および第二流量計測器36の各々の超音波振動子(図示せず)から伸びた配線は制御部38の演算部(図示せず)に繋がっている。
The fluid mixing device is formed by two supply lines, a
第一供給ライン28の第一流体制御弁32の構成は、第二供給ライン29の圧力調整弁35と同様の構成であり、圧力調整弁35の構成は図7の圧力調整弁と同様の構成であるので説明を省略する。第一流体制御弁32の駆動は制御部38とは接続しておらず、他の制御用空気供給制御装置(図示せず)に接続されてフィードバック制御ではない流体制御が行われる。
The configuration of the first
33は開口面積が調節可能な絞り弁である。絞り弁は本体251、隔膜260、第二ステム269、隔膜押さえ271、第一ステム277、第一ステム支持体282、ボンネット286で形成される。
251はPTFE製の本体である。本体251の上部に後記隔膜260とで形成される略すり鉢形状の弁室253を有しており、弁室253の底面には後記第二弁体262の圧接によって流路の全閉シールを行う弁座面252が形成され、弁座面252の中心に設けられた連通口254に連通する入口流路255と弁室253に連通する出口流路256を有している。弁室253の上方には後記隔膜押さえ271の嵌合部273を受容する凹部258が設けられていて、その底面には後記隔膜260の環状係止部264が嵌合する環状凹部257が設けられている。また本体251の上部外周面には、後記ボンネット286が螺着される雄ネジ部259が設けられている。
260はPTFE製の隔膜であり、隔膜260の下部に接液面の中心から垂下突設された第一弁体261と、第一弁体261から径方向へ隔離した位置に形成された先端が断面円弧状の円環状凸条の第二弁体262と、第二弁体262から径方向へ連続して形成された薄膜部263と、薄膜部263の外周に断面矩形状の環状係止部264と、隔膜260の上部に後記第二ステム269の下端部に接続される接続部266が一体的に設けられている。第一弁体261は、下方に向かって直線部267とテーパ部268とが連続して設けられており、第一弁体261と第二弁体262の間には環状溝部265が形成されている。環状溝部265は、その空間部で流体の流れを抑制させるために、全閉時に環状溝部265と弁座面252とで形成される空間部分の体積が、全閉時に第一弁体261の直線部267と連通口254とで形成される空間部分の体積の2倍以上に設定される。また、図3に示すように、第一弁体261の直線部267の外径D1は、連通口254の内径Dに対して0.97Dで設定され、第一弁体261のテーパ部268のテーパ角度は軸線に対して15°で設定され、第二弁体262の円環状凸条の径D2は、連通口254の内径Dに対して1.5Dで設定されている。隔膜260は、環状係止部264を本体251の環状凹部257に嵌合された状態で本体251と後記隔膜押さえ271とで挟持固定される。
269はPP製の第二ステムである。第二ステム269の上部外周面には後記第一ステム277の雌ネジ部278に螺合される雄ネジ部270が設けられ、下部外周は六角形状に形成され、下端部には隔膜260の接続部266が螺着により接続されている。
271はPP製の隔膜押さえである。隔膜押さえ271の上部には外周が六角形状の挿入部272が、下部には外周が六角形状の嵌合部273がそれぞれ設けられており、中央部外周には鍔部274が設けられている。隔膜押さえ271の内周には六角形状の貫通孔275が設けられ、下端面から貫通孔275に向かって縮径するテーパ部276が設けられている。挿入部272は後記第一ステム支持体282の中空部284に回動不能に嵌合され、嵌合部273は本体251の凹部258に回動不能に嵌合される。貫通孔275には第二ステム269を挿通させ、第二ステム269を上下移動自在かつ回動不能に支承している。
277はPP製の第一ステムである。第一ステム277の下部内周面には第二ステム269の雄ネジ部270が螺合するピッチが1.25mmの雌ネジ部278と、外周面にはピッチが1.5mmの雄ネジ部279が設けられており、雄ネジ部279と雌ネジ部278のピッチ差は0.25mmであり、雄ネジ部279のピッチの6分の1になるように形成されている。第一ステム277の下部外周には径方向に突出して設けられたストッパー部280が設けられ、上部にはハンドル281が固着されている。
277 is a first stem made of PP. A
282はPP製の第一ステム支持体である。第一ステム支持体282の上部内周面には第一ステム277の雄ネジ部279に螺合される雌ネジ部283が設けられており、下部内周には後記隔膜押さえ271の挿入部272を回動不能に嵌合する六角形状の中空部284が設けられており、下部外周には後記ボンネット286によって固定される鍔部285が設けられている。
286はPP製のボンネットである。ボンネット286の上部には第一ステム支持体282の鍔部285の外径より小さい内径を有する係止部287が設けられ、下部内周面には本体251の雄ネジ部259に螺着される雌ネジ部288が設けられている。ボンネット286は、第一ステム支持体282の鍔部285と隔膜押さえ271の鍔部274を、係止部287と本体251の間で挟持した状態で本体251に螺着していることで各部品を固定することができる。第三の実施例のその他の構成は第二の実施例と同様なので説明を省略する。本実施例の第一供給ライン28の他の弁および流量計測器の構成およびその他の構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第四の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
第一供給ライン28に流れる流体は、第一流量計測器31で流量が計測され、電気信号に変換されて、制御部38の演算部(図示せず)へ出力される。第一流量計測器31を通過した流体は、第一流体制御弁32に流入する。第一流体制御弁32では、制御用空気供給制御装置(図示せず)からの制御用空気の操作圧に応じて流体の圧力が一定に制御される。第一流体制御弁32を通過した流体は、絞り弁33に流入する。絞り弁33では、微小な開度を変化することにより流量の微調節が行なわれる。このため、第一供給ライン28の最下流側の流体は一定流量で安定する。
The flow rate of the fluid flowing through the
ここで、第一供給ライン28の第一流体制御弁32に供給する制御用空気の操作圧は、制御用空気供給制御装置(図示せず)で行なわれるが、第一流体制御弁32の制御方法は、手動または開ループ制御することにより制御される。なお、手動とは、操作者が、流体の特性を表すパラメータ(例えば、流量、圧力等)を監視しながら、流体が該パラメータ目標値(設定流量あるいは設定圧力等)になるよう、制御用空気供給制御装置等を操作して、制御用空気の操作圧を手動により制御することを言う。また、開ループ制御とは、入力信号(流体の特性を表すパラメータ)と出力信号(該パラメータ目標値に関連付けられた制御用空気の操作圧)との関係を予めマップ化しておき、計測装置(図示せず)からの入力信号に基づき、出力信号を制御用空気供給制御装置へ送信し、制御用空気の操作圧を自動的に制御することを言う。
Here, the operation pressure of the control air supplied to the first
開ループ制御式の場合、コントロール部(図示せず)では、流体の所期設定圧力に関連付けられた制御用空気の操作圧と流量のマップに基づき、指令信号を電空変換器(図示せず)に出力し、電空変換器はそれに応じた制御用空気の操作圧を第一流体制御弁32に供給し駆動させる。手動制御の場合、操作者が、表示部を監視しながら、流体が設定圧力になるよう、制御用空気供給制御装置等(図示せず)を操作して、制御用空気の操作圧を手動により制御する。
In the case of an open loop control type, a control unit (not shown) sends a command signal to an electropneumatic converter (not shown) based on a map of operating pressure and flow rate of control air associated with a predetermined set pressure of the fluid. The electropneumatic converter supplies the operating pressure of the control air corresponding thereto to the first
絞り弁33が微小な開度の調節を行なう作動は、まず、本実施例の絞り弁33が全閉状態(図11の状態)において、入口流路255から流入してきた流体は、弁座面252に圧接された第二弁体262によって閉止される。
The operation of adjusting the opening degree of the
ハンドル281を弁が開放する方向に回動させると、ハンドル281の回動に伴なって第一ステム277が外周面の雄ネジ部279のピッチ分だけ上昇し、逆に第一ステム277の内周面の雌ネジ部278に螺合された第二ステム269は第一ステム277の雌ネジ部278のピッチ分だけ下降する。ただし、第二ステム269は回動不能の状態で隔膜押さえ271の貫通孔275に収容されており上下方向のみに移動可能であるため、第二ステム269は本体251に対して第一ステム277外周面の雄ネジ部279と内周面の雌ネジ部278のピッチ差分、本実施例では第一ステム277の雄ネジ部279のピッチが1.5mm、第一ステム277の雌ネジ部278のピッチが1.25mmにしているので、第一ステム277に連動したハンドル281を1回転させることによって第二ステム269は0.25mm(雄ネジ部279のピッチの6分の1)上昇する。これに伴って、第二ステム269と接続された隔膜260が上昇することで最初に本体251の弁座面252に圧接されていた第二弁体262が弁座面252から離間し、第一弁体261は隔膜の上昇に伴なって上昇し、絞り弁25が半開状態となる(図12の状態)。流体は入口流路255から弁室253へと流れ込み、出口流路256を通過して排出される。
When the
次に上記絞り弁25が半開状態(図12の状態)から、さらにハンドル281を開方向に回動させると第一ステム277の下部外周のストッパー部280が第一ステム支持体282の天井面に圧接して回動は停止される。ハンドル281、第一ステム277および第二ステム269の回動と連動して隔膜260が上昇し、第一弁体261と第二弁体262は隔膜260の上昇に伴なって上昇し、弁は全開状態となる(図10の状態)。なお、第一弁体261は、全開状態でも連通口254から抜けることはないので、絞り弁25は全閉から全開まで流量調節が行われる。
Next, when the
上記作用において、絞り弁25が全閉から全開に至るまで、開度によって第一弁体261と連通口254とで形成される第一流量調節部289の開口面積S1と、第二弁体262と弁座面252とで形成される第二流量調節部290の開口面積S2は変化するが、S1とS2の大小関係によって流量を調節する作用がそれぞれ異なる。以下に絞り弁25の開度の全閉から全開に至るまでのS1とS2の関係と流量の調節の仕組みを図8乃至図10に基づいて説明する。
In the above operation, the opening area S1 of the first flow
S1>S2の場合、絞り弁25の開度は全閉から微開の時であり、流量は第二流量調節部290によって、つまりS2の大小によって調節される。S1>S2の範囲内では、第一流量調節部289は、第一弁体261の直線部267と連通口254で流量を一定に調節することができ、流体は第一流量調節部289によって流量を一定にされた後、第二流量調節部290に至る前にまず環状溝部265により形成される空間部分に流れ込む。流体は環状溝部265の底面に当たり、径方向へ広がって第二弁体262の内周面に当たり、さらに流れの向きを変えて第二流量調節部290に至るため、空間部分で流体の流れが一旦停滞される。そのため流体は、空間部分で流れが抑制されて急激な流量の増加を抑えることができ、第二流量調節部290で十分制御可能な流れで第二流量調節部290に至り、第二流量調節部290で精度良く流量が調節されるため、絞り弁25が微開時の微小流量の調節が可能となる。このとき、第二弁体262の円環状凸条の径D2は、連通口254の内径Dに対して1.1D≦D2≦2Dの範囲内で設けられているため、流量の増加を抑制するのに効果的な環状溝部265を第一弁体261と第二弁体262の間に形成することができ、環状溝部265により形成される空間部分で第一流量調節部289からの流体の流れを抑制することができる。
In the case of S1> S2, the opening degree of the
S1=S2の場合、第一流量調節部289の開口面積S1と第二流量調節部290の開口面積S2が同一となり、この時点を境に流量を調節する部分が第二流量調節部290から第一流量調節部289へと切り替わる。つまりS1の大小によって流量は調節される。
In the case of S1 = S2, the opening area S1 of the first flow
S1<S2の場合、絞り弁25の開度は微開から大きくして全開に至るまでであり、第二流量調節部290では細かい流量調節が困難となり、第一流量調節部289によって、つまりS1の大小によって調節される。S1<S2の範囲内では、第一流量調節部289は第一弁体261のテーパ部268と連通口254で流量を調節しており、第一弁体261のテーパ部268は、絞り弁25の開度に対して開口面積S1が比例して増加するように設定されているため、絞り弁25の開度を大きくするにつれて流量は線形に比例して増加するように調節することができる。
In the case of S1 <S2, the opening of the
このことから、本発明の絞り弁25は、開度が微小なときには第二流量調節部290によって流量調節を行い、開度を大きくすると第二流量調節部290から第一流量調節部289に切り替わって流量調節を行うので、全閉から全開に至るまで開度に対して流量が良好な比例関係を得ることができ、微小な流量から大きな流量まで確実な流量の調節が可能となり、幅広い流量範囲で流量調節を行うことができる。
Therefore, the
次に、絞り弁25が全開状態からハンドル281を逆に閉方向に回動させた場合は、開方向に回動させた場合とは逆の作動で弁体が降下し、絞り弁25の開度に応じて流量調節が行われる。ハンドル281を閉方向に回動させて全閉状態にした時には第二弁体262と弁座面252とが線接触によって確実な全閉シールを行うことができる。絞り弁25が全閉状態のとき、第一弁体261は常に連通口254とは非接触であるため、絞り弁25の長期的な使用により、弁体や弁座面252が摩耗などによって変形することがなく、長期間の使用によって流量調節特性が安定できなくなることを防止できる。本実施例の第二供給ライン29の作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
Next, when the
以上の作動により、第一供給ライン28を流れる流体は第一流体制御弁32で一定圧力になるように制御されることで流量が一定となり、絞り弁33でさらに流量の微調整が行われる。第二供給ライン29では、第一供給ライン28の流量に応じてフィードバック制御で第二供給ライン29の流量の制御が行われる。また、各々の供給ラインに脈動した流体が流れても安定して流体制御を行うことができる。このため、第一供給ライン28の流量が安定すると第二供給ライン29の流量の制御が容易となり、第一流体制御弁32にかかる負荷を低減でき、各々の供給ラインで流体制御を行えるので広い範囲で混合比率を設定して流体を混合することができる。また絞り弁25の開度を変化させることにより、各供給ラインを幅広い流量範囲で流量を制御することができる。さらに、絞り弁25は微小な開度の調節を容易に行なうことができる構成であるため、開度の微調節を精密且つ短時間で行なうことができる。
As a result of the above operation, the fluid flowing through the
次に、図13に基づいて本発明の第五の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例の流体混合装置は、第四の実施例において、第一供給ライン28aの合流部39a直前には開閉弁40が設けられ、第二供給ライン29aの合流部39a直前には開閉弁41が設けられた構成である。開閉弁40、41は図5で示される構成であり、各供給ラインの構成は第四の実施例と同様なので説明を省略する。
In the fluid mixing device of the present embodiment, in the fourth embodiment, an opening / closing
次に、本発明の第五の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン28aに純水を流入させ、第二供給ライン29aにフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化水素酸=10:1になるように混合する。開閉弁40、41が開状態のとき、第一供給ライン28aの流量に応じて第二供給ライン29aで流量が制御された純水及びフッ化水素酸は合流部39aで合流し、設定比率(第一供給ライン28aと第二供給ライン29aの流量の比率が10:1)で混合されて流出される。混合された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。開閉弁40が開状態で開閉弁41が閉状態のとき、第一供給ライン28aで制御された純水のみが流出される。開閉弁40が閉状態で開閉弁41が開状態のとき、第二供給ライン29aで制御されたフッ化水素酸のみが流出される。各供給ラインの作動は第四の実施例と同様なので説明を省略する。
Here, pure water is introduced into the
以上の作動により、合流部39a直前に開閉弁40、41を設けることにより、第一供給ライン28aの純水、第二供給ライン29aのフッ化水素酸、純水及びフッ化水素酸の混合流体を選んで供給することができ、また各々任意の流量で流出させることができる。
By the above operation, the opening /
次に、図14、図15に基づいて本発明の第六の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例の流体混合装置は、第四の実施例において、第一、第二供給ライン28b、29bの合流部にマニホールド弁42が設けられた構成である。各構成は以下の通りである。
In the fourth embodiment, the fluid mixing apparatus of the present embodiment has a configuration in which a
42はマニホールド弁である。マニホールド弁42は本体501、第一弁体510、第二弁体511、駆動部512、513で形成される。
501は本体であり、本体501の上部には連結流路502によって連通されている円筒状の第一弁室503と、第二弁室504が設けられている。第一弁室503の底部中央には第一連通口505が設けられ、第一連通口505には第一供給ライン27bに連通する第一流路507が設けられている。第二弁室504の底部中央には第二連通口506が設けられ、第二連通口506には第二供給ライン28bに連通する第二流路508が設けられている。また第一弁室503にはマニホールド弁42内で混合された流体が流出する分岐流路509が連通して設けられている。第一流路507と第二流路508は平行に本体501の同じ側面に設けられ、分岐流路509は該流路507、508に対して直交する方向に設けられている。
510は第一連通口505を開放、遮断を行う第一弁体であり、第一弁室503に収容されている。511は第二連通口506を開放、遮断を行う第二弁体であり、第二弁室504に収容されている。512は第一弁体510の開閉動作を行う駆動部であり、513は第二弁体511の開閉動作を行う駆動部である。駆動部512、513の構成は、図5の開閉弁の駆動部102と同じ構成であるので説明を省略する。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第六の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン28bに純水を流入させ、第二供給ライン29bにフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化水素酸=10:1になるように混合するマニホールド弁42の駆動部512で第一弁体510を上昇させて第一連通口505を開状態とし、駆動部513で第二弁体511を上昇させて第二連通口506が開状態にした場合(図15の状態)、第一供給ライン28bで制御された純水は第一流路507を通って第一弁室503に流入し、第一供給ライン28bの流量に応じて第二供給ライン29bで制御されたフッ化水素酸は第二流路508を通って第二弁室504に流入し、第二弁室504で純水およびフッ化水素酸は合流し、設定比率(第一供給ライン28bと第二供給ライン29bの流量の比率が10:1)で混合されて分岐流路509から流出される。混合された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。
Here, the pure water is introduced into the
同様に駆動部512、513を駆動させて、第一連通口505を開状態、第二連通口506を閉状態にした場合、第二供給ライン29bは閉止されて流れずに、第一供給ライン28bで制御された純水は第一流路507、第一弁室503、第二弁室504を通って分岐流路509から流出される。
Similarly, when the
同様に駆動部512、513を駆動させて、第一連通口505を閉状態、第二連通口506を開状態にした場合、第一供給ライン27bは閉止されて流れずに、第二供給ライン28bで制御されたフッ化水素酸は第二流路508、第二弁室504を通って分岐流路509から流出される。各供給ラインの作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
Similarly, when the
以上の作動により、マニホールド弁42を設けることにより、第一供給ライン28bの純水、第二供給ライン29bのフッ化水素酸、純水及びフッ化水素酸の混合流体を選んで供給することができ、また各々任意の流量で流出させることができる。また、上記構成により流体混合装置をコンパクトに合流部での流路の切換を行うことができる。
With the above operation, the
次に、図16乃至図18に基づいて本発明の第七の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例の流体混合装置は、第四の実施例において、第一、第二供給ライン28c、29cの最上流側にフラッシング装置43が設けられた構成である。フラッシング装置43の構成は以下の通りである。
In the fourth embodiment, the fluid mixing apparatus of the present embodiment has a configuration in which a
43は二つの供給ラインを有する装置の最上流側に設置されたフラッシング装置である。フラッシング装置43は、流路が形成された本体531と、流路の開閉を行う駆動部A532、駆動部B533、駆動部C534とで形成されている。その各々の構成は以下の通りである。
43 is a flushing device installed on the most upstream side of the device having two supply lines. The
531はPTFE製の本体である。本体531の上部には略すり鉢形状の弁室A535と弁室B536が設けられ、本体531の下部には弁室C537が設けられており、弁室B536と弁室C537は本体531の上部と下部に略同一軸線上に配置されるように設けられている。弁室A535の底面には後記弁体A550の圧接によって流路の全閉シールを行う弁座が形成され、弁座の中心に設けられた連通口に連通する入口流路A538と弁室A535に連通する出口流路A539を有している。弁室B536および弁室C537も、弁室A535と同様に底面に弁座が形成され、弁室B536にそれぞれ連通する入口流路B540と出口流路B541、弁室C537にそれぞれ連通する入口流路C542と出口流路C543が設けられている。
また、本体531の一方の側の側面には第一流入口544と第二流入口545が設けられ、他方の側の側面には第一流出口546と第二流出口547が設けられている。第一流入口544に連通する流路は、第一分岐部548で二つの流路に分かれ、入口流路A538と入口流路C542とにそれぞれ連通する流路が形成されている。第一流出口546に連通する流路は、出口流路A539に連通している。第二流入口545に連通する流路は、入口流路B540に連通している。第二流出口547に連通する流路は、第二分岐部549で二つの流路に分かれ、出口流路B541と出口流路C543とにそれぞれ連通する流路が形成されている。また、第一流出口546は第一供給ライン28cに連通し、第二流出口547は第二供給ライン29cに連通する。
Further, a
このとき、第一流入口544から入口流路A538、弁室A535、出口流路A539を通って第一流出口546に連通して形成される流路を主ラインである第一ラインと称し、第二流入口545から入口流路B540、弁室B536、出口流路B541を通って第二流出口547に連通して形成される流路を第二ラインと称し、第一分岐部548から入口流路C542、弁室C537、出口流路C543を通って第二分岐部549に連通して形成される流路を連結ラインと称する。
At this time, the flow path formed in communication from the
532、533、534はPVDF製の駆動部A、B、Cである。駆動部A532、駆動部B533、駆動部C534には弁室A535、弁室B536、弁室C537の弁座に圧接離間することで弁の開閉を行う弁体A550、弁体B551、弁体C552が設けられている。該駆動部532、533、534の構成は、図5の開閉弁の駆動部102と同じ構成であるので説明を省略する。
ここで、図16における開閉弁535aは図17、図18における弁室A535と駆動部A532の弁体A550によって形成される部分にあたり、開閉弁536aは弁室B536と駆動部B533の弁体B551によって形成される部分にあたり、開閉弁537aは弁室C537と駆動部C534の弁体C552によって形成される部分にあたる。各供給ラインの構成は第四の実施例と同様なので説明を省略する。
Here, the on-off
次に、本発明の第七の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン28cに純水を流入させ、第二供給ライン29cに塩酸を流入させ、純水:塩酸=20:1になるように混合する。通常モードにおいては、弁体A550と弁体B551を上方へ引き上げて弁室A535と弁室B536を開状態とし、弁体C552を下方(図では上方)へ押し下げて弁室C537を閉状態とする(図18の状態)。このとき第一ラインと第二ラインに各々独立して純水および塩酸が流れるようになる。ここで第一流入口544に純水を流入させ、第二流入口545に塩酸を流入させると、第一流入口544に流入した純水は入口流路A538、弁室A535、出口流路A539を通過して第一流出口546から第一供給ライン28cに流入し、第二流入口545に流入した塩酸は入口流路B540、弁室B536、出口流路B541を通過して第二流出口547から第二供給ライン29cに流入することになる。各供給ラインの作用は第四の実施例と同様であるので説明を省略する。このとき、第一供給ライン28cの流量に応じて第二供給ライン29cが制御され、第一供給ライン28cと第二供給ライン29cは20:1の流量比率で混合されて流出される。流出された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。
Here, pure water is introduced into the
フラッシングモードにおいては、弁体A550と弁体B551を下方へ押し下げて弁室A535と弁室B536を閉状態とし、弁体C552を上方へ引き上げて弁室C537を開状態とする。このとき第一ラインと第二ラインが連結ラインによって繋がり、第一流入口544から第二流出口547に流れる流路が形成される。ここで第一供給ライン28cに流れる純水が、第一流入口544から第一分岐部548、入口流路C542、弁室C537、出口流路C543、第二分岐部549を通過して、第二流出口547から第二供給ライン29cに流れることができ、純水が流し続けられることにより第二供給ライン29cを純水でフラッシングして第二供給ライン29c内の洗浄を行うことができる。
In the flushing mode, the valve body A550 and the valve body B551 are pushed downward to close the valve chamber A535 and the valve chamber B536, and the valve body C552 is lifted upward to open the valve chamber C537. At this time, the first line and the second line are connected by the connecting line, and a flow path that flows from the
以上の作動により、本実施例のフラッシング装置43を設けることにより、通常モードとフラッシングモードを容易に選択でき、フラッシングモードにより各供給ラインをフラッシングすることで洗浄を行うことができる。また、本実施例のフラッシング装置43は本体531である一つのベースブロックに流路が形成されることにより、フラッシング装置43を一つの部材として設けることができ、フラッシング装置43の流路を配管などで設ける必要がないので部品点数が少なくて済み、フラッシング装置43をよりコンパクトに形成でき、流路が短くできるので流体抵抗を抑えることができる。
By providing the
次に、図19、図20に基づいて本発明の第八の実施例の流体混合装置について説明する。 Next, based on FIG. 19, FIG. 20, the fluid mixing apparatus of the 8th Example of this invention is demonstrated.
本実施例の流体混合装置は、第四の実施例において(図8参照)、第一供給ライン28の第一流量計測器31と第一流体制御弁32の位置を逆にして、開閉弁30、第一流体制御弁32、第一流量計測器31、絞り弁33の順にして形成した装置である。第一流量計測器31と第一流体制御弁32の位置を逆にしたのは、隣り合う弁同士を一つのベースブロックに配設し易くするためであり、位置を逆にしてもフィードバック制御を問題なく行うことができる。各構成は以下の通りである。これにより、第一、第二供給ライン28d、29dの開閉弁30d、34d、第一流体制御弁32dおよび圧力調整弁35dが一つのベースブロック44に配設され、絞り弁33dと第二流体制御弁37dが一つのベースブロック45に配設され、第一、第二流量計測器31d、36dが各ベースブロック44、45にそれぞれ接続部材46、47、48、49を介在させて接続されている。これは別体のチューブや管を用いない場合の直接接続する方法である。各構成は以下の通りである。
In the fourth embodiment (see FIG. 8), the fluid mixing apparatus of the present embodiment reverses the positions of the first flow
44は第一、第二供給ライン28d、29dの開閉弁30d、34d、第一流体制御弁32dおよび圧力調整弁35dが配設されたベースブロックである。ベースブロック45には、第一供給ライン28dの開閉弁30d、第一流体制御弁32dの流路と、第二供給ライン29dの開閉弁34d、圧力調整弁35dの流路が、この順でそれぞれ連通して形成されている。
44 is a base block in which the on-off
45は第一、第二供給ライン28d、29dの絞り弁33dおよび第二流体制御弁37dが配設されたベースブロックである。ベースブロック45には第一供給ライン28dの絞り弁33dの流路と、第二供給ライン29dの第二流体制御弁37dの流路がそれぞれ形成されている。また、第一供給ライン28dの絞り弁33dの出口流路は、第二供給ライン29dの第二流体制御弁37dの出口流路と連通して合流部39dを形成し、合流部39dから流出口50に連通している。なお、合流部39dはベースブロック45内に設けずに、ベースブロック45の各供給ラインから流出した流路を合流するようにしても良い。
46、47、48、49は流路の方向転換を行う接続部材である。第一流体制御弁32dおよび圧力調整弁35dの出口流路から接続部材46、48を介して流路の方向転換が行なわれて第一、第二流量計測器31d、36dの入口流路に各々直接接続され、第一、第二流量計測器31d、36dの出口流路から接続部材47、49を介して流路の方向転換が行なわれて絞り弁33dおよび第二流体制御弁37dの入口流路に各々直接接続されて連通している。各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第四の実施例と同様なので説明を省略する。
46, 47, 48, and 49 are connecting members that change the direction of the flow path. The direction of the flow path is changed from the outlet flow paths of the first
次に、図21、図22に基づいて本発明の第九の実施例の流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例の流体混合装置は、第四の実施例において(図8参照)、第一供給ライン28の第一流量計測器31と第一流体制御弁32の位置を逆にして、開閉弁30、第一流体制御弁32、第一流量計測器31、絞り弁33の順にして形成した装置である。各構成は以下の通りである。
In the fourth embodiment (see FIG. 8), the fluid mixing apparatus of the present embodiment reverses the positions of the first flow
51は第一、第二供給ライン28e、29eの開閉弁30e、34e、第一、第二流量計測器31e、36e、絞り弁33e、圧力調整弁35e、第一流体制御弁32e、第二流体制御弁37eが配設されたベースブロックである。ベースブロック51には第一供給ライン28eの開閉弁30e、第一流体制御弁32e、第一流量計測器31eおよび絞り弁33eの流路と、第二供給ライン29eの開閉弁34e、圧力調整弁35e、第二流量計測器36eおよび第二流体制御弁37eの流路が、この順でそれぞれ連通して形成されている。また、第一供給ライン28eの絞り弁33eの出口流路は、第二供給ライン29eの第二流体制御弁37eの出口流路と連通して合流部39eを形成し、合流部39eから流出口52に連通する。なお、合流部39eはベースブロック51内に設けずに、ベースブロック51の各供給ラインから流出した流路を合流するようにしても良い。各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第四の実施例と同様なので説明を省略する。
51, on-off
これにより、流体混合装置が流路の形成された一つのベースブロック51に配設されているため、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができる。また、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を短くさせることで流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体混合装置の組み立てを容易にすることができる。
Thereby, since the fluid mixing apparatus is disposed in one
次に、図23に基づいて本発明の第十の実施例の流体混合装置について説明する。なお、本実施例では図23で示した第二供給ライン側の縦断面図のみで説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, only the longitudinal sectional view on the second supply line side shown in FIG. 23 will be described.
本実施例の流体混合装置は、第四の実施例において、第一、第二供給ライン29fの開閉弁34f、流量計測器36f、第二流体制御弁37f、圧力調整弁35fが一つのケーシング53内に収納配設されている。各構成は以下の通りである。
In the fluid mixing device of the present embodiment, in the fourth embodiment, the
53はPVDF製のケーシングである。ケーシング53内には、ケーシング53の底面に開閉弁34f、圧力調整弁35f、流量計測器36f、流体制御弁37fがこの順でボルト、ナット(図示せず)にて固定されている。また、制御部は流量計測器36fの上方にケーシング53の上部に固定設置されている。本実施例の弁および流量計測器の接続構造は実施例7と同様であり、各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
53 is a PVDF casing. In the
これにより、流体混合装置が一つのケーシング53内に設置されて流体混合装置が一つのモジュールとなるため、設置が容易になり、設置作業の作業時間が短縮でき、各部品がケーシングによって保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで安易に流体混合装置を分解させることを防ぎ、不慣れな利用者が流体混合装置を分解することにより不具合が生じることを防止することができる。
Thereby, since the fluid mixing apparatus is installed in one
次に、図24に基づいて本発明の第十一の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第二流体制御弁5が、他の流体制御弁である本実施例の第二流体制御弁5aである場合で説明する。また、本実施例の制御部(図示せず)は、第一の実施例の制御部6において、電空変換器9を設けずに、コントロール部8から出力された信号を第二流体制御弁5aの電気式駆動部344に伝達し、電気式駆動部344のモータ部359を作動させる構成である。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the second
5aは、後記電気式駆動部344により流路の開口面積を変化させ流体の流量を制御する第二流体制御弁(電気式ニードル弁)である。第二流体制御弁5aは、本体341、ダイヤフラム342、弁体343、電気式駆動部344で形成される。
5a is a second fluid control valve (electric needle valve) that controls the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path by the
341はPTFE製の本体であり、上部に略すり鉢形状の弁室345が設けられており、弁室345に各々連通するように入口流路346および出口流路347が設けられ、弁室345の底面には後記弁体343の圧接によって流路を遮断する弁座348が形成され、底部中央には後記弁体343が上下動することにより流量を制御する開口部349が形成されている。また、本体341の上面には後記ダイヤフラム342の環状シール部353が嵌合される環状凹部350が設けられている。
342はPTFE製のダイヤフラムであり、中央に鍔状に設けられた肉厚部351と肉厚部351の外周面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部352及び薄膜部352の外周縁部には軸線方向に断面L字状の環状シール部353が設けられており、環状シール部353は前記本体341の環状凹部350に嵌合される。肉厚部351の下方には後記弁体343に螺着される接合部354が設けられており、肉厚部351上方には後記モータ部359の軸に連結されたステム365と螺着される取付部355が設けられている。
343はPTFE製の弁体であり、前記ダイヤフラム342の接合部354に螺着されている。また、弁体343は下方に向かって縮径するテーパ部356が設けられている。
344は弁体343を上下動させる電気式駆動部である。電気式駆動部344は下部ボンネット357、上部ボンネット358で形成され、モータ部359及びギア等が設けられている。
357はPVDF製の下部ボンネットであり、上方に開口された凹部360が設けられ、凹部360底部中央には貫通孔361が設けられている。下部ボンネット357の下面にはダイヤフラム342の環状シール部353が嵌合される嵌合部362が設けられ、前記本体341と下部ボンネット357により前記ダイヤフラム342が挟持固定されている。
A PVDF
358はPVDF製の上部ボンネットであり、下方に開口された凹部363が設けられ、下部ボンネット357と上部ボンネット358を接合して両凹部360、363により格納部364が形成され後記モータ部359が設置されている。
358 is an upper bonnet made of PVDF, which is provided with a recessed
359は格納部364に設置されたモータ部である。モータ部359はステッピングモーターを有し、モータ部359下部にはモータの軸に連結されたステム365が設けられている。ステム365は前記下部ボンネット357の貫通孔361に位置し、ステム365の下部には前記ダイヤフラム342の取付部355と螺合される接続部366が設けられている。
第二流体制御弁5aの本体341と、電気式駆動部344の下部ボンネット357と上部ボンネット358は、ボルト・ナット(図示せず)によって接合されている。
The
次に、本発明の第十一の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the eleventh embodiment of the present invention will be described.
電気式駆動部344からの伝達による第二流体制御弁5aの作動は以下の通りである。第二流体制御弁5aは、電気式駆動部344のモータ部359がステム365を上下動させると、ステム365とダイヤフラム342を介して弁体343が上下動され、開口部349と開口部349内へ挿入される弁体343のテーパ部356とで開口面積を変化させることにより、第二流体制御弁5aを流れる流体の流量を調整することができる。また、電気駆動部344を操作して弁体343を下方向へ駆動させ、弁体343を弁座348に着座させることにより弁体343は開口部349を閉止し、流体を遮断することができる。
The operation of the second fluid control valve 5a by the transmission from the
これにより、第二流体制御弁5aを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁5aは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができる。電気式駆動部344は、電気的に駆動するモータ部359を有しており、モータ部359は細かな駆動制御が容易に行なえるため、制御部からの信号に応じて応答性の良い安定した流量制御を行なうことができ、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
Thus, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the second fluid control valve 5a. Further, the second fluid control valve 5a can perform a compact and stable flow rate adjustment by the above configuration. The
次に、図25に基づいて本発明の第十二の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第二流体制御弁5が、他の流体制御弁である本実施例の第二流体制御弁5bである場合で説明する。
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the second
5bは操作圧に応じて流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁(空気式ピンチ弁)である。第二流体制御弁5bは管体401、シリンダー本体402、ピストン403、挟圧子404、本体405、連結体受け406、連結体407で形成される。
5b is a second fluid control valve (pneumatic pinch valve) that controls the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path according to the operating pressure. The second
401は内部を流体が流れるフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体からなる管体である。管体401は例えばシリコンゴムが含浸されたPTFEシートを何層も積層することにより目的とする肉厚に形成されたものである。なお、本実施形態では管体401の材質はフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体になっているがEPDM、シリコンゴム、フッ素ゴム及びこれらの複合体などの弾性体でも良く特に限定されるものではない。
402はPVDF製のシリンダー本体である。シリンダー本体402は、円筒状空間を持つシリンダー部408を有し、上端部に円盤状のシリンダーカバー409がOリングを介して螺合されている。シリンダー本体402の下面中央部には、後記ピストン403の連結部416が貫通する貫通孔410と、後記挟圧子404を収納する長円状スリット411が連続して設けられている。また、シリンダー本体402の周側面には、シリンダー部408の内周面及び底面と後記ピストン403の下端面とで形成される第一空間部412と、シリンダー部408の内周面とシリンダー部408の天井面と後記ピストン403の上端面とで形成される第二空間部413とに、それぞれ圧縮空気を導入するエアー口414、415が設けられている。
403はPVDF製のピストンである。ピストン403は円盤状で周側面にOリングが装着され、シリンダー部408の内周面に上下動可能且つ密封状態に嵌合されている。またピストン403の中央より垂下して連結部416が設けられ、前記シリンダー本体402の下面中央部に設けられた貫通孔410を密封状態で貫通しており、その先端部に後記挟圧子404が固定されている。なお、本実施形態では連結部416を貫通して設けられた固定ボルト417の先端部に螺着によって後記挟圧子404が固定されている。また、挟圧子404の固定方法は、連結部416を棒状に形成しその先端部に螺着、接着あるいは溶接などでも良く、特に限定されるものではない。
404はPVDF製の挟圧子であり、管体401を押圧する部分の断面がかまぼこ状に形成されている。また、挟圧子404は、流路軸線と直交するようにピストン403の連結部416に固定されており、バルブ開時にはシリンダー本体402の長円状スリット411内に収納されている。
404 is a pinch made of PVDF, and the cross section of the portion that presses the
405はシリンダー本体402下端面にボルト・ナットなど(図示せず)で接合固定されるPVDF製の本体である。本体405の流路軸線上には管体401を受容する断面矩形状の溝418が設けられている。また、溝418の両端部には後記連結体受け406の嵌合部421を受容する溝419が溝418より深く設けられ、さらに溝419内部には後記連結体受け406の嵌合部421先端に設けられた抜け防止用凸部422を受容する凹溝420が設けられている。
406は本体405の両端に設置されたPVDF製の連結体受けである。連結体受け406の一端部に本体405の両端に設けられた溝419に嵌合される断面矩形状の嵌合部421が形成され、さらに嵌合部421の先端底部には本体405の溝419に設けられた凹溝420に嵌合される抜け防止用凸部422が設けられている。一方、他端部には後記連結体407の六角形の鍔部430を受容する断面同形の受口423が設けられ、その外周面には雄ネジ部424が設けられている。雄ネジ部424と嵌合部421との間に位置する外周面には嵌合部421の対角線長と略同一の直径を有する環状の鍔部425が設けられている。鍔部425はシリンダー本体402及び本体405と接触し、連結体受け406が両本体の内部へ移動することを防止している。連結体受け406の内部では、嵌合部421に管体401の外径と略同径を有する貫通孔426が設けられ、またそれに連続して、受口423に通じる後記連結体407の挿入部429に嵌合拡径された管体401の外径と略同径の貫通孔427が設けられている。したがって、連結体受け406の内周面には段差部428が形成されている。この段差部428で管体401が連結体受け406内に挟持固定される。
407はPTFE製の連結体である。連結体407の一端部には外径が管体401の内径よりも大きく形成され、管体401が拡径して挿入される挿入部429が設けられている。連結体407の外周中央部には両端部よりも拡径して断面六角形状の鍔部430が設けられている。連結体407は鍔部430を連結体受け406の受口423に嵌合させ、鍔部430と係合させたキャップナット431を連結体受け406の外周に設けられた雄ネジ部424に螺合させることにより回動しないように連結体受け406に嵌合固定される。ここで、本体405の両端部に設置された一方の連結体407の内部は入口流路432が形成され、他方の連結体407の内部は出口流路433が形成されている。
次に、本発明の第十二の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the twelfth embodiment of the present invention will be described.
電空変換器(図示せず)から供給される操作圧に対する第二流体制御弁5bの作動は以下の通りである。エアー口415から第二空間部413へ圧縮された空気を供給した場合、第一空間部412内の圧縮された空気はエアー口414から排出され、該空気圧により、ピストン403が下降し始め、それに伴ってピストン403より垂下して設けられた連結部416を介して挟圧子404も下降する。エアー口414から第一空間部412圧縮された空気を供給した場合、第二空間部413内の圧縮された空気はエアー口415から排出され、該空気圧により、ピストン403が上昇し始め、それに伴ってピストン403より垂下して設けられた連結部416を介して挟圧子404が上昇する。ピストン403の上下動に伴って挟圧子404も上下動されることにより、挟圧子404が管体401の開口面積を変化させ、第二流体制御弁5bを流れる流体の流量を調整することができる。また、エアー口415から第二空間部413へ圧縮された空気を供給すると、ピストン403下端面がシリンダー部408底面に到達しピストン403及び挟圧子404の下降は止まることで管体401を閉止し、流体を遮断することができる。
The operation of the second
これにより、第二流体制御弁5bを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁5bは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができでき、弁の摺動部分が流路と分かれて構成されているため流路内にコンタミやパーティクルを発生することを防止でき、流路が直線的で滞留する部分がないため、スラリーを輸送するラインに使用しても流量を制御する箇所にスラリーが固着しにくいので安定した流体制御を維持することができる。
Accordingly, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the second
次に、図26に基づいて本発明の第十三の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第二流体制御弁5が、他の流体制御弁である本実施例の第二流体制御弁5cである場合で説明する。また、本実施例の制御部(図示せず)は、第一の実施例の制御部6において、電空変換器9を設けずに、コントロール部8から出力された信号を第二流体制御弁5cの電気式駆動部441に伝達し、電気式駆動部441のモータ部452を作動させる構成である。
Next, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the second
5cは、後記電気式駆動部441により流路の開口面積を変化させ流体の流量を制御する第二流体制御弁である。第二流体制御弁5cは電気式駆動部441、本体442、管体443、接続部444で形成される。
442はPTFE製の本体であり、本体442の流路軸線上には後記管体443を受容する断面矩形状の溝445が設けられている。
443はPTFEシートとシリコンゴムの複合体からなる管体であり、本体442内に流路を形成している。
444はPTFE製の接続部であり、本体442の溝445と後記電気式駆動部441下部ボンネット450の底部に係合して下部ボンネット450と本体442の各両側側面に固定される連結体受け446と、連結体受け446と係合し、管体443と接続される連結体447と、連結体447を連結体受け446の外周面に螺合することにより連結体受け446固定しているキャップナット448とから形成されている。ここで、本体442の両端部に設置された一方の連結体447の内部は入口流路456が形成され、他方の連結体447の内部は出口流路457が形成されている。
441は挟圧子449を上下動させる電気式駆動部である。電気式駆動部441は下部ボンネット450、上部ボンネット451で形成され、モータ部452及びギア等が設けられている。
450はPVDF製の下部ボンネットであり、上面に開口された凹部453が設けられ、凹部453底部中央には貫通孔454が設けられている。また下部ボンネット450下端面中央には貫通孔454を中心にして長円状のスリット455が設けられている。
451はPVDF製の上部ボンネットであり、下面に開口された凹部458が設けられ、下部ボンネット450と上部ボンネット451を接合して両凹部453、458により格納部459が形成され後記モータ部452が設置されている。
452は格納部459に設置されたモータ部である。モータ部452はステッピングモーターを有し、モータ部452下部にはモータの軸に連結されたステム460が設けられている。ステム460は前記下部ボンネット450の貫通孔454に位置し、ステム460の下部には挟圧子449が接続されていて、モータ部452の駆動によりステム460を上下動させ、挟圧子449が管体443を圧接しまたは管体443から離間する。
449は管体443を押圧する部分が断面かまぼこ状に形成された挟圧子であり、管体443と直交するようにステム460に固定されており、弁全開時には下部ボンネット450下端面に設けられた長円状のスリット455内に収納されるようになっている。
第二流体制御弁5cの本体442と、電気式駆動部441の下部ボンネット450と上部ボンネット451は、ボルト・ナット(図示せず)によって接合されている。
The
次に、本発明の第十三の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the thirteenth embodiment of the present invention will be described.
電気式駆動部441からの伝達による第二流体制御弁5cの作動は以下の通りである。電気式駆動部441のモータ部452がステム460を上下動させると、ステム460下部に設けられた挟圧子449が上下動され、挟圧子449が管体443を変形させ、管体443の流路の開口面積を変化させることにより、流量制御弁5cを流れる流体の流量を調整することができる。また、ステム460を上方へ駆動させると、ステム460下部に設けられた挟圧子449が上昇し、挟圧子449の上端部が下部ボンネット450の下端部に設けられた長円状のスリットの上端面に到達してステム460および挟圧子449の上昇は止まり全開状態となる。さらに、ステム460を下方へ駆動させると、挟圧子449が下降し管体443を押圧して流路を閉止し全閉状態になる。
The operation of the second
これにより、第二流体制御弁5cを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また第二流体制御弁5cは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができでき、弁の摺動部分が流路と分かれて構成されているため流路内にコンタミやパーティクルを発生することを防止でき、流路が直線的で滞留する部分がないため、スラリーを輸送するラインに使用しても流量を制御する箇所にスラリーが固着しにくいので安定した流体制御を維持することができる。電気式駆動部441は、電気的に駆動するモータ部452を有しており、モータ部452は細かな駆動制御が容易に行なえるため、制御部からの信号に応じて応答性の良い安定した流量制御を行なうことができ、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
Thereby, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the second
次に、図27、図28に基づいて本発明の第十四の実施例について説明する。ここでは第四の実施例の第一流体制御弁32が、他の流体制御弁である本実施例の第一流体制御弁32aである場合で説明する。
Next, a fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the case where the first
32aは第一流体制御弁である。第一流体制御弁32aは本体部121、弁部材136、第一ダイヤフラム部137、第二ダイヤフラム部138、第三ダイヤフラム部139、第四ダイヤフラム部140で形成される。
32a is a first fluid control valve. The first
本体部121は、内部に後記第一加圧室128、第二弁室129、第一弁室130及び第二加圧室131に区切られるチャンバ127と、流体が外部からチャンバ127へ流入するための入口流路145及びチャンバ127から流出するための出口流路152とを有し、上から本体D125、本体C124、本体B123、本体A122、本体E126に分かれており、これらを一体に組みつけて構成されている。
The
122は本体部121の内側に位置するPTFE製の本体Aであり、上部に平面円形状の段差部141が設けられ、段差部141の中央には段差部141より小径で、下部第一弁室134となる開孔部142が、また、開孔部142の下には開孔部142の径より大径の平面円形状の下部段差部143が連続して設けられている。本体A122の上面部、すなわち段差部141の周縁部には環状凹溝144が設けられ、また、側面から本体A122の開孔部142に連通する入口流路145が設けられている。
123は本体A122の上面に係合固定されているPTFE製の本体Bであり、上部に平面円形状の段差部146が設けられ、段差部146の中央には段差部146より小径の上部第二弁室133となる開孔部147が設けられている。また、開孔部147の下には開孔部147の径より小径の開口部148と、本体A122の段差部141と同じ径の平面円形状の下部段差部149が連続して設けられている。開口部148の下端周囲は弁座150となっている。本体B123の下面部すなわち下部段差部149の周縁部には本体A122の環状凹溝144と相対する位置に環状凹溝151が設けられ、また、本体A122の入口流路145と反対側に位置する本体B123の側面から開孔部147に連通する出口流路152が設けられている。
123 is a PTFE main body B which is engaged and fixed to the upper surface of the main body A122. A flat circular stepped
124は本体B123の上部に嵌合固定されているPTFE製の本体Cであり、中央に本体C124の上下端面を貫通し上部で拡径した平面円形状のダイヤフラム室153と、ダイヤフラム室153と外部とを連通する呼吸孔154、及び下端面に本体B123の段差部146に嵌合される環状突部155がダイヤフラム室153を中心として設けられている。
A PTFE main body C is fitted and fixed to the upper portion of the main body B123. A flat
125は本体C124の上部に位置するPTFE製の本体Dであり、下部に気室156と、中央に上面を貫通して設けられ、外部から気室156へと圧縮空気を導入するための給気孔157が設けられている。また、側面を貫通して設けられる微孔の排出孔180が設けられている。なお、排出孔180は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。
126は本体A122の底部に嵌合固定されるPVDF製の本体Eであり、中央部には上面に開口した、第二加圧室131となる開孔部158が設けられ、開孔部158上面の周囲には、本体A122の下部段差部143に嵌合固定される環状突部159が設けられている。また、本体E126の側面には、そこから開孔部158に連通する小径の呼吸孔160が設けられている。
126 is a PVDF main body E that is fitted and fixed to the bottom of the main body A122. The central portion is provided with an
以上説明した本体部121を構成する5つの本体A122、本体B123、本体C124、本体D125、本体E126はボルト・ナット(図示せず)で挟持固定されている。
The five main bodies A122, main body B123, main body C124, main body D125, and main body E126 constituting the
136はPTFE製の弁部材であり、中央に鍔状に設けられた肉厚部161と肉厚部161を貫通して設けられた連通孔162、肉厚部161の外周面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部163及び薄膜部163の外周縁部に上下に突出して設けられた環状リブ部164を有する第一ダイヤフラム部137と、第一ダイヤフラム部137の上部中央に設けられ逆すり鉢状の弁体165と、弁体165の上部より上方に突出して設けられ、上端部が略半球状に形成された上部ロッド166び肉厚部161下端面中央部より下方に突出して設けられ、下端部が略半球状に形成された下部ロッド167有し、かつ、一体的に形成されている。第一ダイヤフラム部137の外周縁部に設けられた環状リブ部164は本体A122と本体B123に設けられた両環状凹溝144、151に嵌合され、本体A122と本体B123に挟持固定されている。また、弁体165の傾斜面と本体B123の開口部148の下端面周縁部との間に形成される空間は流体制御部168になっている。
138はPTFE製の第二ダイヤフラム部であり、中央に円柱状の肉厚部169と肉厚部169の下端面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部170、及び薄膜部170の外周縁部に設けられた環状シール部171を有し、かつ一体的に形成されている。また、薄膜部170の周縁部の環状シール部171は本体B123の上部の段差部146と、本体C124の環状突部155とに挟持固定されている。なお、第二ダイヤフラム部138の受圧面積は、第一ダイヤフラム部137のそれよりも小さく設ける必要がある。
139はPTFE製の第三ダイヤフラム部で、形状は第二ダイヤフラム部138と同一になっており、上下逆にして配置されている。肉厚部172の上端面は弁部材136の下部ロッド167と接触しており、また、薄膜部173の周縁部の環状シール部174は本体A122の下部段差部143と本体E126の環状突部159とに挟持固定されている。なお、第三ダイヤフラム部139の受圧面積も上記と同様に第一ダイヤフラム部137のそれよりも小さく設ける必要がある。
140は第四ダイヤフラム部であり、周縁部に外径が本体C124のダイヤフラム室153と略同径の円筒形リブ175と、中央に円柱部176、及び円筒形リブ175の下端面内周と円柱部176の上端面外周とをつないで設けられた膜部177を有する。円筒形リブ175は本体C124のダイヤフラム室153に嵌合固定されるとともに、本体B123と本体C124の間で挟持固定され、円柱部176はダイヤフラム室153の中で上下動自在となっている。また、円柱部176の下部は、第二ダイヤフラム部138の肉厚部169が嵌合されている。
178および179は本体E126の開孔部158に配置されたPVDF製のバネ受けとSUS製のバネである。両者は第三ダイヤフラム部139を内向き(図では上向き)に加圧している。
以上説明した各構成により本体部121の内部に形成されたチャンバ127は上から、第四ダイヤフラム部140及び本体D125気室156から形成された第一加圧室128、第一ダイヤフラム部137と本体B123の下部段差部149との間に形成された下部第二弁室132と第二ダイヤフラム部138と本体B123の開孔部147とから形成された上部第二弁室133の両者からなる第二弁室129、第三ダイヤフラム部139と本体A122の開孔部142とで形成された下部第一弁室134と第一ダイヤフラム部137と本体A122の段差部141とで形成された上部第一弁室135からなる第一弁室130、及び第三ダイヤフラム部139と本体E126の開孔部158とで形成された第二加圧室131に区分されていることがわかる。
From the top, the
次に、本発明の第十四の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the fourteenth embodiment of the present invention will be described.
電空変換器(図示せず)から供給される操作圧に対する第一流体制御弁32aの作動は以下の通りである。第一流体制御弁32aの本体A122の入口流路145より第一弁室130に流入した流体は、弁部材136の連通孔162を通ることで減圧され下部第二弁室132に流入する。さらに、流体は、下部第二弁室132から流体制御部168を通り上部第二弁室133に流入する際に流体制御部168での圧力損失により再度減圧され出口流路152から流出する。ここで、連通孔162の直径は充分小さく設けてあるため、弁を流れる流量は連通孔162前後の圧力差によって決まっている。
The operation of the first
このとき、各ダイヤフラム部137、138、139が流体から受ける力を見ると、第一ダイヤフラム部137は第一弁室130と下部第二弁室132内の流体圧力差により上方向の、第二ダイヤフラム部138は上部第二弁室133の流体圧力により上方向の、第三ダイヤフラム部139は第一弁室130内の流体圧力により下方向の力を受けている。ここで、第一ダイヤフラム部137の受圧面積は、第二ダイヤフラム部138及び第三ダイヤフラム部139の受圧面積よりも充分大きく設けてあるため、第二、第三ダイヤフラム部138、139に働く力は、第一ダイヤフラム部137に働く力に比べてほとんど無視することができる。したがって、弁部材136が、流体から受ける力は、第一弁室130と下部第二弁室132内の流体圧力差による上方向の力となる。
At this time, when the force that each
また、弁部材136は、第一加圧室128の加圧手段により下方へ付勢されており、同時に第二加圧室131の加圧手段により上方へ付勢されている。第一加圧室128の加圧手段の力を第二加圧室131の加圧手段の力より大きく調整しておけば、弁部材136が各加圧手段から受ける合力は下方向の力となる。ここで第一加圧室128の加圧手段とは、電空変換器から供給される操作圧によるものであり、第二加圧室131の加圧手段とは、バネ179の反発力によるものである。
Further, the
したがって、弁部材136は、各加圧手段による下方向の合力と、第一弁室130と下部第二弁室132内の流体圧力差による上方向の力とが釣り合う位置に安定する。つまり、各加圧手段による合力と流体圧力差による力が釣り合うように、下部第二弁室132の圧力が流体制御部168の開口面積により自立的に調整される。そのため、第一弁室130と下部第二弁室132内の流体圧力差は一定となり、連通孔162の前後の差圧は一定と保たれることにより、弁を流れる流量は常に一定に保たれる。
Therefore, the
ここで、第一流体制御弁32aは、弁部材136に働く各加圧手段の合力と、第一弁室130と下部第二弁室132との圧力差による力とが釣り合って作動するため、弁部材136に働く各加圧手段の合力を調整変更すれば、第一弁室130と下部第二弁室132との流体圧力差はそれに対応した値となる。つまり第一加圧室の加圧手段による下方向への力、すなわち電空変換器から供給される操作圧力を調整することにより、連通孔162前後の差圧を変更調整することができるため、バルブを分解することなく流量を任意の流量に設定することができる。
Here, since the first
また、第一加圧室128の加圧手段による力を第二加圧室131の加圧手段による力より小さく調整すれば、弁部材136に働く合力は上方向のみとなり、弁部材136の弁体165を本体B123の開口部148の弁座150に押圧するかたちとなり、流体を遮断することができる。すなわち、電空変換器を調整して操作圧をかけなければ第一流体制御弁32aは閉塞状態となる。
Further, if the force by the pressurizing means of the
これにより、第一流体制御弁32aを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は設定流量で一定になるように制御されされる。さらに、供給ラインに流入する流体の上流側圧力や下流側圧力が変動しても第一流体制御弁32aの作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても安定して流量を制御することができる。また、第一流体制御弁32aは背圧変動の影響を受けない構成であるため、背圧が変動するような用途において好適に使用することができる。また、操作圧の調整により第一流体制御弁32aは開閉弁としても使用することができる。
Thus, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the first
次に、図29に基づいて本発明の第十五の実施例について説明する。ここでは第三の実施例の圧力調整弁23が、他の圧力調整弁である本実施例の圧力調整弁23aである場合で説明する。
Next, a fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the
23aは流入する流体圧力を一定圧に調整されて流出させる圧力調整弁である。圧力調整弁23aは、本体473、蓋体474、第一ダイヤフラム475、第二ダイヤフラム476、プラグ477とで形成される。
Reference numeral 23a denotes a pressure adjusting valve that adjusts the inflowing fluid pressure to a constant pressure and causes it to flow out. The pressure regulating valve 23 a is formed by a
473はPVDF製の本体であり、略円筒状を有しており、その側面には本体473の内部に設けられた第一弁室479と連通する入口流路472と後記気室478と連通するエア供給口480とが設けられており、第一弁室479の上部周縁には後記第一ダイヤフラム475の環状突部486が接合される接合部481を有している。また第一弁室479の上部には後記第一及び第二ダイヤフラム475、476と共に後記気室478を形成する段差部482が設けられている。
473 is a main body made of PVDF and has a substantially cylindrical shape, and its side surface communicates with an
474はPVDF製の蓋体であり、内部に第二弁室483を有し外周側面には第二弁室483と連通する出口流路471を有し、本体473の上端部に接合されている。下端部の第二弁室483の周縁部には後記第二ダイヤフラム476の環状突部489が嵌合される環状溝部484が設けられている。
475はPTFE製の第一ダイヤフラムであり、ドーナツ状に形成されており、中央部には後記第二ダイヤフラム476側に突出して形成された環状接合部485が設けられており、環状接合部485の内周面にはスリーブ487が螺着されている。また、外周縁部には環状突部486が設けられており、環状突部486は本体473の内部に設けられた接合部481に接合されている。
475 is a first diaphragm made of PTFE, which is formed in a donut shape, and an annular joint 485 formed to protrude toward the
476はPTFE製の第二ダイヤフラムであり、中央部には環状接合部488、外周縁部には環状突部489が設けられている。環状突部489は蓋体474の環状溝部484に嵌合され且つ、本体473と蓋体474とによって挟持されている。なお、第二ダイヤフラム476の受圧面積は前記第一ダイヤフラム475よりも十分に大きくなるように形成されている。第一及び第二ダイヤフラム475、476は、スリーブ487と螺着されることによって一体化している。
A
プラグ477は、本体473の第一弁室479の底部に螺着等により固定されている。プラグ477の先端は、スリーブ487の下端面との間で流体制御部490を形成しており、スリーブ487の上下動にともなって流体制御部490の開口面積が変化し、第二弁室483内部の圧力すなわち、二次側の流体圧力を一定に保つように設計されている。
The
478は本体473の段差部482及び第一、第二ダイヤフラム475、476の三者で囲まれて形成された気室である。気室478の内部にはエア供給口480から圧縮された空気が注入され、常に一定の圧力に保たれている。
次に、本発明の第十五の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the fifteenth embodiment of the present invention will be described.
圧力調整弁23aは、気室478に圧縮された空気が供給されて一定の内圧がかけられており、第一ダイヤフラム475が第一弁室479内部の圧力、すなわち一次側の流体圧力による上向きの力と、気室478内部の圧力による下向きの力を受けている。一方、第二ダイヤフラム476は第二弁室483内部の圧力すなわち二次側の流体圧力による下向きの力と、気室478内部の圧力による上向きの力を受けており、これら4つの力の釣り合いによって第一及び第二のダイヤフラム475、476と接合されているスリーブ487の位置が決定されている。スリーブ487はプラグ477との間に流体制御部490を形成しており、その面積によって二次側の流体圧力を制御している。
The pressure regulating valve 23a is supplied with compressed air to the
この状態において一次側の流体圧力が上昇した場合、一時的に二次側の流体圧力及び流量も増大する。このとき流体圧力により第一ダイヤフラム475には上向きの力、第二のダイヤフラム476には下向きの力が働くが、第二ダイヤフラム476の受圧面積は第一ダイヤフラム475に比べ十分に大きく設計されているため、下向きの力の方が大きくなり、結果としてスリーブ487を下方へ押し下げることとなる。これによって、流体制御部490の開口面積は減少し、二次側の流体圧力は瞬時にもとの圧力まで低下し、再び気室478の内圧と流体圧力による力の釣り合いが保たれる。
When the primary fluid pressure rises in this state, the secondary fluid pressure and flow rate also temporarily increase. At this time, an upward force is applied to the
一方、一次側の流体圧力が低下した場合、一時的に二次側の流体圧力及び流量も低下する。このとき第一及び第二のダイヤフラム475、476には、気室478の内圧によってそれぞれ下向き及び上向きの力が働くが、この場合でも受圧面積は第二ダイヤフラム476の方が大きいため、上向きの力のほうが優勢となって、スリーブ487の位置を上方へ押し上げることとなる。これによって、流体制御部490の開口面積は増大し、二次側の流体圧力は瞬時に元の圧力まで上昇し、再び気室478の内圧と流体圧力による力の釣り合いが保たれ、元の流量も保たれる。
On the other hand, when the primary side fluid pressure decreases, the secondary side fluid pressure and flow rate also temporarily decrease. At this time, downward force and upward force are applied to the first and
これにより、圧力調整弁23aを用いることで流体混合装置の供給ラインに流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力調整弁23aの作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても、脈動の影響で計測値が読み取りにくくなるのを防止し、安定した流体制御を行なうことができる。また、流路の構造が簡単であり流体が滞留しにくい構成であるため、流体にスラリーを流してもスラリーが固着しにくく、安定して流入する流体の圧力を一定に保つことができ、スラリーが固着しにくい第十二の実施例や第十三の実施例のピンチ弁と併用することにより、供給ラインはスラリーの固着で詰まることなく使用でき、仮にラインの内壁に僅かにスラリーが付着しても、定期的に純水を流して流路内を洗浄する作業を行なうことでスラリーはきれいに洗浄される。また、圧力調整弁23aは、部品点数が少なく分解や組み立てが容易である。 As a result, even if the upstream pressure of the fluid flowing into the supply line of the fluid mixing device fluctuates by using the pressure regulating valve 23a, the flow rate is independently maintained constant by the operation of the pressure regulating valve 23a. Even if instantaneous pressure fluctuations such as pulsation occur, it is possible to prevent the measurement value from being difficult to read due to the influence of pulsation, and to perform stable fluid control. In addition, since the structure of the flow path is simple and the fluid does not easily stay in the slurry, the slurry is difficult to adhere even if the slurry is flowed to the fluid, and the pressure of the fluid flowing in stably can be kept constant. By using together with the pinch valve of the twelfth embodiment and the thirteenth embodiment, the supply line can be used without clogging due to the sticking of the slurry, and the slurry slightly adheres to the inner wall of the line. However, the slurry is cleaned cleanly by performing an operation of periodically flowing pure water and cleaning the inside of the flow path. Further, the pressure regulating valve 23a has a small number of parts and can be easily disassembled and assembled.
次に、図30に基づいて本発明の第十六の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第一、第二流量計測器3、4が、他の超音波流量計である本実施例の流量計測器3aである場合で説明する。
Next, a sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the first and second flow
3aは流体の流量を計測する流量計測器である。流量計測器3aは、入口流路381と、入口流路381から垂設された第一立上り流路382と、第一立上り流路382に連通し入口流路381軸線に略平行に設けられた直線流路383と、直線流路383から垂設された第二立上り流路384と、第二立上り流路384に連通し入口流路381軸線に略平行に設けられた出口流路385とを有し、第一、第二立上り流路382、384の側壁の直線流路383の軸線と交わる位置に、超音波振動子386、387が互いに対向して配置されている。超音波振動子386、387はフッ素樹脂で覆われており、該振動子386、387から伸びた配線は制御部(図示せず)の演算部(図示せず)に繋がっている。なお、流量計測器3aの超音波振動子386、387以外はPFA製である。
3a is a flow rate measuring device for measuring the flow rate of the fluid. The flow rate measuring device 3a is provided substantially parallel to the axis of the
次に、本発明の第十六の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the sixteenth embodiment of the present invention will be described.
流体計測器3aに流入した流体は、直線流路383で流量が計測される。流体の流れに対して上流側に位置する超音波振動子386から下流側に位置する超音波振動子387に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子387で受信された超音波振動は電気信号に変換され、制御部(図示せず)の演算部(図示せず)へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子386から下流側の超音波振動子387へ伝播して受信されると、瞬時に演算部内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波振動子387から上流側に位置する超音波振動子386に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子386で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部内の演算部へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路383内の流体の流れに逆らって伝播していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、伝播時間が長くなる。出力された相互の電気信号は演算部内で伝播時間が各々計測され、伝播時間差から流量が演算される。演算部で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部(図示せず)に出力される。
The flow rate of the fluid that has flowed into the fluid measuring instrument 3a is measured in the
これにより、超音波流量計である流量計測器3aは、流体の流れ方向に対する伝播時間差から流量を計測するため、微小流量でも正確に流量を計測できる。 Thereby, since the flow rate measuring device 3a which is an ultrasonic flowmeter measures a flow rate from the propagation time difference with respect to the flow direction of the fluid, the flow rate can be accurately measured even with a minute flow rate.
次に、図31に基づいて本発明の第十七の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の第一、第二流量計測器3、4が、超音波式渦流量計である本実施例の流量計測器3bである場合で説明する。
Next, a seventeenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the first and second flow
3bは流体の流量を計測する流量計測器である。流量計測器3bは、入口流路391と、入口流路391内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体392と、出口流路393とを備える直線流路394を有し、直線流路394の渦発生体392の下流側の側壁に、超音波振動子395、396が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置されている。超音波振動子395、396はフッ素樹脂で覆われており、該振動子395、396から伸びた配線は制御部(図示せず)の演算部(図示せず)に繋がっている。流量計測器3bの超音波振動子395、396以外はPTFE製である。
3b is a flow rate measuring device for measuring the flow rate of the fluid. The flow rate measuring device 3b includes a
次に、本発明の第十七の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the seventeenth embodiment of the present invention will be described.
流体計測器3bに流入した流体は、直線流路394で流量が計測される。直線流路394内を流れる流体に対して超音波振動子395から超音波振動子396に向かって超音波振動を伝播させる。渦発生体392の下流に発生するカルマン渦は、流体の流速に比例した周期で発生し、渦巻き方向が異なるカルマン渦が交互に発生するため、超音波振動はカルマン渦の渦巻き方向によってカルマン渦を通過する際に進行方向に加速、または減速される。そのため、超音波振動子396で受信される超音波振動は、カルマン渦によって周波数(周期)が変動する。超音波振動子395、396で送受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部(図示せず)の演算部(図示せず)へ出力される。演算部では、送信側の超音波振動子395から出力された超音波振動と受信側の超音波振動子396から出力された超音波振動との位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて直線流路394を流れる流体の流量が演算される。演算部で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部(図示せず)に出力される。
The flow rate of the fluid flowing into the fluid measuring instrument 3b is measured by the
これにより、超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は多く発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、大流量の流体制御に優れた効果を発揮する。 As a result, the ultrasonic vortex flowmeter produces more Karman vortices as the flow rate increases, and therefore can accurately measure the flow rate even at a large flow rate, and exhibits an excellent effect in controlling a large flow rate fluid.
実施例十六、実施例十七の作動により、超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、大流量の流体制御に優れた効果を発揮する。 By operating the sixteenth and seventeenth examples, the ultrasonic vortex flowmeter can measure the flow rate accurately even at a large flow rate because the Karman vortex is generated as the flow rate is larger, and is excellent in controlling fluid at a large flow rate. Demonstrate.
次に、3つの供給ラインを有する本発明の第十八の実施例について説明する。 Next, an eighteenth embodiment of the present invention having three supply lines will be described.
流体混合装置は三つの供給ライン、すなわち第一供給ライン55と第二供給ライン56と第三供給ライン57から形成されている(図32参照)。第一供給ライン55は開閉弁58、第一流量計測器59、第一流体制御弁60、絞り弁61の順で接続され、第二供給ライン56は開閉弁62、圧力調整弁63、第二流量計測器64、第二流体制御弁65の順で接続され制御部66が設けられ、第三供給ライン57は開閉弁67、圧力調整弁68、第三流量計測器69、第三流体制御弁70の順で接続され制御部71が設けられている。第一、第二、第三供給ライン55、56、57の最下流側には、該供給ラインの合流部72が設けられている。また、第一流量計測器59および第二流量計測器64の各々の超音波振動子(図示せず)から伸びた配線は制御部66の演算部(図示せず)に繋がり、第一流量計測器59および第三流量計測器69の各々の超音波振動子(図示せず)から伸びた配線は制御部71の演算部(図示せず)に繋がっている。第一供給ライン55の構成は第四の実施例の第一供給ライン28と、第二、第三供給ライン56、57の構成は第四の実施例の第二供給ライン29と同様なので説明を省略する。
The fluid mixing device is formed by three supply lines, that is, a
次に、本発明の第十八の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the eighteenth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン55に純水を流入させ、第二供給ライン56に過酸化水素水を流入させ、第三供給ライン57にアンモニア水を流入させ、純水:過酸化水素水:アンモニア水=50:2:1になるように混合する。第一供給ライン55に流入した純水は第一供給ライン55で流量が制御され、第二供給ライン56に流入した過酸化水素水は第一供給ライン55の純水の実流量に応じて第二供給ライン56の最下流の過酸化水素水の流量が2/50になるように制御され、第三供給ライン57に流入したアンモニア水は第一供給ライン55の純水の実流量に応じて第三供給ライン57の最下流のアンモニア水の流量が1/50になるように制御され、合流部72で合流して設定比率(第一供給ライン55と第二供給ライン56と第三供給ライン57の流量の比率が50:2:1)で混合されて混合流体(アンモニア過水)が流出される。
Here, pure water flows into the
同様に、本実施例において第三供給ラインにアンモニア水ではなく塩酸を流入させ、純水:過酸化水素水:塩酸=20:1:1になるように混合する場合についても、設定比率で混合されて混合流体(塩酸過水)が流出される。 Similarly, in the present embodiment, hydrochloric acid is introduced into the third supply line instead of ammonia water, and mixing is performed at a set ratio when pure water: hydrogen peroxide solution: hydrochloric acid = 20: 1: 1. As a result, the mixed fluid (hydrochloric acid-overwater) flows out.
流出された各々の混合流体(アンモニア過水、塩酸過水)は、基板の洗浄装置の処理工程で使用される。洗浄装置内では、まず基板をアンモニア過水により異物除去の処理を行なった後、純水でリンスし、次に基板を塩酸過水により金属除去の処理を行なった後、純水でリンスし、基板を希フッ酸(実施例1記載の混合流体)により酸化膜除去の処理を行なった後、純水でリンスし、最後に基板が乾燥されるという工程が行われる。このとき、本発明の流体混合装置で混合した混合流体を各々の工程の薬液として洗浄槽内に導入することで、薬液を常に一定の混合比率で供給することができ、基板の洗浄処理が安定して行なわれる。 Each of the mixed fluids (ammonia overwater, hydrochloric acid overwater) that has flowed out is used in the processing step of the substrate cleaning apparatus. In the cleaning apparatus, first, the substrate is treated for removing foreign substances with ammonia overwater, then rinsed with pure water, and then the substrate is treated for removal of metal with hydrochloric acid overwater, followed by rinsing with pure water, After the substrate is treated for removing the oxide film with dilute hydrofluoric acid (mixed fluid described in Example 1), the substrate is rinsed with pure water and finally the substrate is dried. At this time, by introducing the mixed fluid mixed by the fluid mixing apparatus of the present invention into the cleaning tank as a chemical solution in each step, the chemical solution can be always supplied at a constant mixing ratio, and the substrate cleaning process is stable. It is done.
次に、3つの供給ラインを有する本発明の第十九の実施例について説明する。 Next, a nineteenth embodiment of the present invention having three supply lines will be described.
本実施例の流体混合装置は、第十八の実施例と同様なので説明を省略する(図32参照)。次に、本発明の第十九の実施例の作動について説明する。 Since the fluid mixing apparatus of the present embodiment is the same as that of the eighteenth embodiment, the description thereof is omitted (see FIG. 32). Next, the operation of the nineteenth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン55に純水を流入させ、第二供給ライン56にフッ化アンモニウムを流入させ、第三供給ライン57にフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化アンモニウム:フッ化水素酸=50:2:1になるように混合する。第一供給ライン55に流入した純水は第一供給ライン55で流量が制御され、第二供給ライン56に流入したフッ化アンモニウムは第一供給ライン55の純水の実流量に応じて第二供給ライン56の最下流のフッ化アンモニウムの流量が2/50になるように制御され、第三供給ライン57に流入したフッ化水素酸は第一供給ライン55の純水の実流量に応じて第三供給ライン57の最下流のフッ化水素酸の流量が1/50になるように制御され、合流部72で合流して設定比率(第一供給ライン55と第二供給ライン56と第三供給ライン57の流量の比率が50:2:1)で混合されて流出される。流出された混合流体は基板のエッチング装置の処理工程で使用され、エッチング装置内で混合流体により基板の酸化膜エッチングが行なわれる。
Here, pure water flows into the
本発明の第一、第五、第六、第七、第十八、第十九の実施例の比率で各々の流体を混合した混合流体は、半導体製造工程の前工程における基板の表面処理などを行なう際の薬液として好適に使用され、各々の流体とその混合比率は本発明の範囲内であれば半導体製造工程の前工程における各種処理に適した混合流体を得ることができる。 The mixed fluid obtained by mixing the fluids in the ratios of the first, fifth, sixth, seventh, eighteenth, and nineteenth embodiments of the present invention is the surface treatment of the substrate in the previous process of the semiconductor manufacturing process, etc. As long as each of the fluids and their mixing ratio are within the scope of the present invention, mixed fluids suitable for various processes in the pre-process of the semiconductor manufacturing process can be obtained.
本発明は、フィードバック制御を行わない少なくとも一つの供給ラインの実流量と、フィードバック制御を行う少なくとも一つの他の供給ラインの実流量の実比率が、設定比率で一定になるように、フィードバック制御を行わない供給ラインの流量に応じてフィードバック制御を行う供給ラインの流量を制御するため、各々の供給ラインを流れる流体を任意の比率で混合させることができ、各供給ラインの全てにフィードバック制御回路を設けなくて良いので流体混合装置が安価となり、部品点数が少なくなり配線が簡単になるので流体混合装置の製作が容易となる。 The present invention performs feedback control so that the actual ratio between the actual flow rate of at least one supply line that does not perform feedback control and the actual flow rate of at least one other supply line that performs feedback control is constant at a set ratio. In order to control the flow rate of the supply line that performs feedback control according to the flow rate of the supply line that is not performed, the fluid flowing through each supply line can be mixed at an arbitrary ratio, and a feedback control circuit is provided for all of each supply line. Since it is not necessary to provide the fluid mixing device, the cost of the fluid mixing device is reduced, the number of parts is reduced, and the wiring is simplified, so that the fluid mixing device can be easily manufactured.
本発明において第二流体制御弁5は、流路の開口面積を変化させることにより流量制御ができるものであれば特に限定されるものではないが、図3に示すような流体の流量制御を行なう空気式ニードル弁である本発明の第二流体制御弁5の構成を有しているものや、図24に示すような流体の流量制御を行なう電気式ニードル弁である本発明の第二流体制御弁5aの構成を有しているものや、図25に示すような流体の流量制御を行なう空気式ピンチ弁である本発明の第二流体制御弁5bの構成を有しているものや、図26に示すような流体の流量制御を行なう電気式ピンチ弁である本発明の第二流体制御弁5cの構成を有しているものが好ましい。これは安定した流体制御を行なうことができ、第二流体制御弁5、5a、5b、5cのみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
In the present invention, the second
また、本発明は図4に示すように、流体混合装置の供給ライン12に開閉弁14を設けても良い。これは、開閉弁14を設けることにより、開閉弁14を遮断することで流体混合装置のメンテナンス等(修理、部品交換)を容易に行なうことができるため好適である。また、流体混合装置に開閉弁14を備えておけば、流路を遮断してメンテナンス等のために流体混合装置を分解したときに、流路内に残った流体が分解した部分から漏れ出ることを最小限に抑えることができる、さらに流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁14で流体の緊急遮断を行なうことができるので好適である。
In the present invention, as shown in FIG. 4, an on-off
また、開閉弁14は流体の流れを開放又は遮断する機能を有していれば、その構成は特に限定されるものでなく、手動によるものでも良く、エア駆動、電気駆動、磁気駆動などの自動によるものであっても良い。自動の場合、制御回路を設けて流量計測器13、15とリンクさせ計測値に応じて開閉弁14を駆動させるようにしても良く、流体混合装置から独立して駆動させても良い。流体混合装置とリンクさせて駆動させる場合、流体混合装置内で一括制御を行なうことができるので好適である。流体混合装置から独立して駆動させる場合、流体混合装置にトラブルが発生した際に、開閉弁14で流路を緊急遮断させる場合に流体混合装置のトラブルに影響せずに駆動を行うことができるため好適である。
Further, the configuration of the on-off
また、開閉弁14の設置位置は、メンテナンス等を行うためには他の弁および流量計測器より上流側に設置することが望ましい。また、開閉弁18、22は、各供給ライン11、12のうち任意のラインにのみ設けても良く、全てのラインに設けても良い。
Further, the installation position of the on-off
本発明は図6に示すように、流体混合装置の第二流量計測器24を有する第二供給ライン20に圧力調整弁23を設けても良い。圧力調整弁23は流入する流体の圧力を一定圧に調整して流出させるものであれば特に限定されるものではないが、図7に示すような本発明の圧力調整弁23の構成を有しているものが好ましい。これはコンパクトな構造であり、且つ流入した流体が圧力変動周期の早い脈動した流れであっても、圧力調整弁23によって圧力を一定圧に安定させることができ、これにより脈動の影響で流体の計測値が読み取りにくくなることを防止することができるため好適である。また、特に流体がスラリーなどの固着し易い流体の場合、図29に示すような本発明の圧力調整弁23aの構成を有しているものが好ましい。これは流路の構造が簡単であり流体が滞留しにくい構成であるため、流体にスラリーを流してもスラリーが固着しにくいため好適である。
In the present invention, as shown in FIG. 6, a
本発明は図8に示すように、第一流量計測器3を有する第一供給ライン28に、フィードバック制御を行わない制御用空気供給制御装置(図示せず)により制御される第一流体制御弁32を設けても良い。これは、第一流体制御弁32で流体を安定させることで、より精度の良い比率で流体の混合を行うことができ、フィードバック制御を行う流体制御弁5にかかる負荷を低減できるので好適である。第一流体制御弁32は、制御用流体の操作圧により圧力制御ができるものであれば特に限定されるものではないが、図7に示すような流体の圧力制御を行なう本発明の第一流体制御弁32や、図27に示すような流体の流量制御を行なう本発明の第一流体制御弁32aの構成を有しているものが好ましい。なお、制御用流体とは、例えば作動空気、作動油等を言う。これは安定した流体制御を行なうことができ、脈動した流体が流れたとしても第一流体制御弁32、32aによって圧力または流量を一定圧に安定させることができ、第一流体制御弁32、32aのみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
In the present invention, as shown in FIG. 8, a first fluid control valve controlled by a control air supply control device (not shown) that does not perform feedback control on the
本発明は図8に示すように、第一流量計測器31を有する第一供給ライン28に絞り弁33を設けても良い。絞り弁33は、開口面積が調節可能であり流路を絞って流量を安定させる構成であれば特に限定されるものではないが、図9に示すような本発明の絞り弁33の構成を有しているものが好ましい。これは幅広い流量範囲で流量調節を行なうことができ、絞り弁33の微小な開度を容易に且つ精密に調節できるので開度の微調節を短時間で行なうことができると共に、高さ方向の場所を取らずにコンパクトな構造であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
In the present invention, as shown in FIG. 8, a
また、図9において絞り弁33の第一ステム277の外周面に設けられた雄ネジ部279と下部内周面に設けられた雌ネジ部278のピッチ差は、雄ネジ部279のピッチの6分の1になるように形成されているが、ピッチ差は、雄ネジピッチの20分の1から5分の1の範囲に設けるのが望ましい。弁体は全閉から全開までに一定範囲のリフト量を得るので、ハンドル281のストロークが大きくなり過ぎて弁高が大きくならないようするためにピッチ差を雄ネジピッチの20分の1より大きくすると良く、弁を細かいオーダーで精度の良い調節を行うためにピッチ差を雄ネジピッチの5分の1より小さくすると良い。
In FIG. 9, the pitch difference between the
また、図10において第一弁体261の直線部267の外径D1は、連通口254の内径Dに対して0.97Dで設定されているが、直線部267の外径D1は連通口254の内径Dに対して0.95D≦D1≦0.995Dの範囲内であることが望ましい。第一弁体261と連通口254とを摺接させないためにD1≦0.995Dが良く、流量調節をスムースに行うために0.95D≦D1が良い。
Further, in FIG. 10, the outer diameter D 1 of the
また、第一弁体261のテーパ部268のテーパ角度は軸線に対して15°で設定されているが、12°〜28°の範囲内であることが望ましい。弁を大きくさせずに広い流量範囲を調節ずるために12°以上が良く、開度に対して流量を急激に変化させないために28°以下が良い。また、第二弁体262の円環状凸条の径D2は、連通口254の内径Dに対して1.5Dで設定されているが、第二弁体262の円環状凸条の径D2は、連通口254の内径Dに対して1.1D≦D2≦2Dの範囲内であることが望ましい。第一弁体261と第二弁体262の間には環状溝部265を確実に設け環状溝部265に流体の流れを抑制させる空間部分を得るためには1.1D≦D2が良く、開度に対して第二弁体262と弁座面252とで形成される開口面積の増加率を抑えるためにD2≦2Dが良い。
Further, the taper angle of the
本発明において流量計測器3、4は、計測した流量を電気信号に変換して制御部6に出力されるものなら特に限定されず、流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計、質量流量計などが好ましい。特に図2や図30に示すような超音波流量計の場合、微小流量に対して精度良く流量測定ができるため、微小流量の流体制御に好適である。また図31に示すような超音波式渦流量計の場合、大流量に対して精度良く流量測定ができるため、大流量の流体制御に好適である。このように、流体の流量に応じて超音波流量計と超音波式渦流量計を使い分けることで精度の良い流体制御を行うことができる。また、本実施例では制御部6各供給ラインにそれぞれ個別に設けられているが、一箇所に集中させて設けても良い。
In the present invention, the flow
各々の供給ライン1、2の最下流側には、各供給ライン1、2の合流部10を有することにより、各供給ライン1、2を流れる流体の混合が行われる。また、図13で示すように、合流部39a直前の各供給ライン28a、29aには開閉弁40、41がそれぞれ配置されていることが好ましい。これは、各々の供給ライン28a、29aにおいて単独の供給ラインでの供給や、各供給ライン28a、29aから流体を選んで混合することができ、各々任意の流量で流出させることができると共に、各供給ライン28a、29aのメンテナンス等を行なうときに、開閉弁40、41を閉状態にすることで流体の逆流などが防止され、メンテナンス等を行うときに流体の漏れが確実に防止されるために好適である。また、図14で示すように合流部がマニホールド弁42であることが好ましい。これは前記合流部39a直前の供給ライン28a、29aに開閉弁40、41を配置した場合と同様の効果が得られると共に、流体混合装置をコンパクトに形成できるため好適である。また、複数の供給ラインを設けて、開閉弁40、41やマニホールド弁42を開閉することにより、各供給ラインのうち一部の流体を選んで混合することもでき、各供給ラインの流量の設定を変化させることで自由に流体とその混合比率を設定することができるので好適である。なお、各供給ライン28a、29aとマニホールド弁42は、独立した接続手段を用いずに直接接続されても良く、一つのベースブロックに配設されても良く、これにより流体混合装置をよりコンパクトに形成できるため好適である。また、合流部10より下流に弁や計測器などを設けても良く、特に限定されない。
By having the merging
また、図16で示すように、各々の供給ラインの最上流側には、本発明のフラッシング装置43を設けることが好ましい。これにより任意の一つの供給ライン28cに流入する流体を洗浄に用いることができる。例えば図16でフラッシング装置43の開閉弁535a、536aを閉止させ、開閉弁537aを開放させることで他の供給ライン29cに任意の一つの供給ライン28cに流れる純水を流すことができ、他の供給ライン29cを純水でフラッシングして洗浄を行うことができるため好適である。好適である。また、本発明のフラッシング装置43は弁を用いて配設されたものなら構成は特に限定されないが、流路の形成された一つのベースブロックに弁が配設してなる構成であることが好ましく、特に図17、図18で示すように流路が形成された一つのベースブロックである本体531に弁体550、551、552の開閉駆動を行う駆動部532、533、534を本体531の上部と下部にそれぞれ設けられた構成であることがより好ましい。これは、開閉弁を集積させてフラッシング装置43をコンパクトに設けることができ、さらに流体混合装置をコンパクトに設けることができるため好適である。
Moreover, as shown in FIG. 16, it is preferable to provide the
本発明の実施例では供給ラインは二本の場合であるが、供給ラインは二本以上設けても良い。このときの各々の供給ラインは、一つのフィードバック制御を行わない供給ラインと複数のフィードバック制御を行う供給ラインからなり、複数のフィードバック制御を行う各々の供給ラインの実流量とフィードバック制御を行わない供給ラインの実流量の実比率が、各々設定比率になるように制御されることが基本であり、本発明の流体混合装置によって常に一定の比率で混合された流体を供給することができる。またフィードバック制御を行わない複数の供給ラインに同じ流体を流すのであれば、複数のフィードバック制御を行わない供給ラインと、該供給ラインの実流量の任意のラインの合計に対して各々一定の比率になるように流量を制御する複数のフィードバック制御を行う供給ラインで構成しても良く、複数のフィードバック制御を行わない供給ラインは任意の供給ラインを選んで使用しても良い。また、二本以上の供給ラインを合流させた後に他の供給ラインと合流させる構成にしても良い。また、複数の供給ラインを設けて、各供給ラインの最下流側に設けられた開閉弁やマニホールド弁を開閉することにより、混合する流体を選ぶこともでき、各供給ラインの流量の設定を変化させることで自由に混合比率を設定することができるので好適である。 In the embodiment of the present invention, there are two supply lines, but two or more supply lines may be provided. Each supply line at this time consists of a supply line that does not perform one feedback control and a supply line that performs a plurality of feedback controls, and the actual flow rate of each supply line that performs a plurality of feedback controls and a supply that does not perform feedback control Basically, the actual ratios of the actual flow rates of the lines are controlled so as to be the respective set ratios, and the fluid mixed at a constant ratio can always be supplied by the fluid mixing apparatus of the present invention. In addition, if the same fluid is allowed to flow through a plurality of supply lines that are not subjected to feedback control, each of the supply lines that are not subjected to feedback control and a certain ratio of the actual flow rate of the supply line to a total ratio are set to be constant. As described above, a supply line that performs a plurality of feedback controls for controlling the flow rate may be configured, and a supply line that does not perform a plurality of feedback controls may be used by selecting an arbitrary supply line. Further, it may be configured such that two or more supply lines are merged and then merged with another supply line. In addition, by providing multiple supply lines and opening / closing the on-off valve and manifold valve provided on the most downstream side of each supply line, the fluid to be mixed can be selected and the setting of the flow rate of each supply line can be changed. This is preferable because the mixing ratio can be freely set.
本発明の流体混合装置は、図19、図20に示すように、隣り合う弁および流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されていることが好ましい。こここで言う独立した接続手段を用いずに直接接続されているとは、2通りの概念を持っていて、一方の概念は、別体のチューブや管を用いないことを言う。これは、図20のようにチューブや管を設けずに別個の部材を流路のシールおよび流路の方向転換を行なうための接続部材46、47、48、49を介在させて直接接続する方法である。他方の概念は、別体の継手を用いないことを言う。これは、接続する部材の端面や該部材の接続部の端面を、シール部材を介在させることで直接接続する方法である。これにより、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができるため好適である。
In the fluid mixing apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 19 and 20, it is preferable that adjacent valves and flow rate measuring devices are directly connected without using independent connecting means. Here, being directly connected without using an independent connection means has two concepts, and one concept means that a separate tube or tube is not used. This is a method in which separate members are directly connected via the
本発明の流体混合装置は、図21、図22に示すように、弁および流量計測器が、流路の形成された一つのベースブロック51に配設されていることが好ましい。これは、各構成要素が一つのベースブロック51に配設されることにより、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体混合装置の組み立てを容易にすることができるため好適である。
In the fluid mixing apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 21 and 22, the valve and the flow rate measuring device are preferably disposed in one
本発明の流体混合装置は、図23に示すように、一つのケーシング53内に設置してなる構成であることが好ましい。これは、一つのケーシング53内に設置してなることにより、流体混合装置が一つのモジュールとなるため、設置が容易になり、設置作業の作業時間が短縮できるため好適である。また、ケーシング53によって弁および流量計測器が保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで、本発明のようなフィードバック制御を行なうために調整された流体混合装置を半導体製造装置などに設置したときに、半導体製造装置の利用者が流体混合装置を安易に分解することにより不具合が生じることを防止することができるため好適である。また、必要に応じて、ケーシング53から流量計測器3、9をケーシングから露出した構成にしても良い。
As shown in FIG. 23, the fluid mixing apparatus of the present invention preferably has a configuration in which it is installed in one
本発明の第一流量計測器3、第二流量計測器4、第一流体制御弁32、第二流体制御弁5、開閉弁14、圧力調整弁23、絞り弁33の設置の順番は、どのような順番に設けても良く特に限定されないが、圧力調整弁23が第二流体制御弁5及び第二流量計測器4の上流側に位置することが、流体が圧力脈動を有する場合に初期段階にて該脈動を減衰させるため好ましく、絞り弁33が第一流体制御弁32及び第一流量計測器3の下流側に位置することが、流量の調整を容易に安定して行えるので好ましい。
The order of installation of the first flow
また、本発明の流体混合装置は、少なくとも二つの供給ラインの流体の流量を任意の値で一定に制御させる必要のある用途であれば、化学などの各種工場、半導体製造分野、医療分野、食品分野など、各種産業に使用しても良いが、半導体製造装置内へ配置されることが好適である。半導体製造工程の前工程では、フォトレジスト工程、パターン露光工程、エッチング工程や平坦化工程などが挙げられ、これらの洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する際に本発明の流体混合装置を用いることが好適である。 In addition, the fluid mixing device of the present invention can be used in various factories such as chemistry, semiconductor manufacturing field, medical field, food, etc., as long as the flow rate of fluids in at least two supply lines needs to be controlled at an arbitrary value. Although it may be used in various industries such as fields, it is preferable to be placed in a semiconductor manufacturing apparatus. The pre-process of the semiconductor manufacturing process includes a photoresist process, a pattern exposure process, an etching process, a flattening process, etc., and the concentration of these cleaning waters is controlled by the flow rate ratio of pure water and chemicals. It is preferred to use a fluid mixing device.
また、本発明の流体混合装置で混合される流体とその比率は、少なくとも2つ以上の供給ラインを有する流体混合装置において、フッ化水素酸または塩酸並びに純水の2種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が1に対して純水が10〜200の比率で混合されることが好ましい。また、少なくとも3つ以上の供給ラインを有する流体混合装置において、アンモニア水または塩酸、過酸化水素水並びに純水の3種の流体が、アンモニア水または塩酸が1〜3に対して、過酸化水素水が1〜5、純水が10〜200の比率で混合されることが好ましく、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム及び純水の3種の流体が、フッ化水素酸が1に対して、フッ化アンモニウムが7〜10、純水が50〜100の比率で混合されることが好ましい。これらの流体が上記比率で混合された混合流体は、半導体製造工程の前工程において基板の表面処理などを行う際の薬液として好適に使用される。 In addition, in the fluid mixing apparatus having at least two or more supply lines, the fluid mixed in the fluid mixing apparatus of the present invention has two kinds of fluids such as hydrofluoric acid or hydrochloric acid and pure water. It is preferable that the pure acid is mixed at a ratio of 10 to 200 with respect to 1 of hydrogen acid or hydrochloric acid. Further, in a fluid mixing device having at least three supply lines, three types of fluids, ammonia water or hydrochloric acid, hydrogen peroxide water, and pure water, can be used for ammonia water or hydrochloric acid to 1 to 3, respectively. It is preferable that water is mixed at a ratio of 1 to 5 and pure water at a ratio of 10 to 200, and three kinds of fluids such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride and pure water are used, and hydrofluoric acid is 1 It is preferable that ammonium fluoride is mixed at a ratio of 7 to 10 and pure water at a ratio of 50 to 100. The mixed fluid in which these fluids are mixed in the above ratio is suitably used as a chemical solution when performing substrate surface treatment or the like in the pre-process of the semiconductor manufacturing process.
フッ化水素酸と純水を混合した混合流体や、塩酸と純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における自然酸化膜除去、通常の酸化膜除去、または金属(メタルイオン)除去などに用いる薬液として好適である。フッ化水素酸または塩酸1に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラが発生することを抑えるために10以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで酸化膜除去や金属除去の処理効果が低下することを防止するために200以下であることが望ましい。なお、この混合流体は20℃〜25℃の液温で効果的に使用できる。
A mixed fluid that is a mixture of hydrofluoric acid and pure water, or a mixed fluid that is a mixture of hydrochloric acid and pure water is used to remove natural oxide film, normal oxide film, or metal (metal ion) in substrate surface treatment. It is suitable as a chemical solution to be used. The ratio of pure water to hydrofluoric acid or
アンモニア水と過酸化水素水と純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における異物(パーティクル)除去などに用いる薬液として、塩酸と過酸化水素水と純水を混合した混合流体は、金属除去などに用いる薬液として好適である。アンモニア水または塩酸1〜3に対する過酸化水素水の比率は、異物除去や金属除去を効果的に行うために1〜5の範囲内であることが望ましい。アンモニア水または塩酸1〜3に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラや表面荒れが発生することを抑えるために10以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで異物や金属除去の処理効果が低下することを防止するために200以下であることが望ましい。なお、この混合流体は25℃〜80℃の液温で効果的に使用でき、60℃〜70℃の液温でより効果的に使用できる。
A mixed fluid in which ammonia water, hydrogen peroxide water, and pure water are mixed is used as a chemical solution for removing foreign matters (particles) in the surface treatment of the substrate. A mixed fluid in which hydrochloric acid, hydrogen peroxide water, and pure water is mixed is a metal solution. It is suitable as a chemical solution used for removal and the like. The ratio of aqueous hydrogen peroxide to ammonia water or
フッ化水素酸とフッ化アンモニウムと純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における酸化膜エッチングに好適である。フッ化水素酸に対するフッ化アンモニウムの比率は、酸化膜エッチングを効果的に行うために7〜10の範囲内であることが望ましい。フッ化水素酸1に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラや表面荒れが発生することを抑えるために50以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで酸化膜エッチングの処理効果が低下することを防止するために100以下であることが望ましい。なお、この混合流体は20℃〜25℃の液温で効果的に使用できる。
A mixed fluid obtained by mixing hydrofluoric acid, ammonium fluoride and pure water is suitable for oxide film etching in the surface treatment of a substrate. The ratio of ammonium fluoride to hydrofluoric acid is preferably within a range of 7 to 10 in order to effectively perform oxide film etching. The ratio of pure water to
また、本発明の流体混合装置は、同じ流体が流れる供給ラインを複数設けた構成でも良い。これは例えば純水を流す一つの供給ラインと、塩酸を流す二つの供給ラインから構成される流体混合装置などであり、塩酸を一つの供給ラインに流す場合と二つの供給ラインに流す場合とを選択して塩酸の流量を広い範囲で設定できるようにすることで、流体混合装置で混合する純水と塩酸の混合比率を広い範囲で設定することができる。 The fluid mixing device of the present invention may have a configuration in which a plurality of supply lines through which the same fluid flows are provided. This is, for example, a fluid mixing device composed of one supply line for flowing pure water and two supply lines for flowing hydrochloric acid, and the case of flowing hydrochloric acid to one supply line and the case of flowing to two supply lines. By selecting and allowing the flow rate of hydrochloric acid to be set in a wide range, the mixing ratio of pure water and hydrochloric acid mixed by the fluid mixing device can be set in a wide range.
また、本発明の第一流量計測器3、第二流量計測器4、第一流体制御弁32、第二流体制御弁5、開閉弁22、圧力調整弁23、絞り弁33の各部品の材質は、流体に接液する流路を形成する部品には、特にポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)、ポリビニリデンフルオロライド(以下、PVDFと記す)、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樹脂(以下、PFAと記す)などのフッ素樹脂であれば良く、フッ化水素酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜80℃の範囲で流しても問題なく使用することができ、腐食性流体を流して腐食性ガスが透過したとしても弁および流量計測器の腐食の心配なく使用できるので好適である。他の材質では、ポリプロピレン(以下、PPと記す)、ポリエチレン(以下PEと記す)、塩化ビニル樹脂(以下、PVCと記す)などが挙げられ、PPはフッ化水素酸、塩酸、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜80℃の範囲で流しても問題なく使用でき、PEはフッ化水素酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜60℃の範囲で流しても問題なく使用でき、PVCは塩酸やアンモニア水を液温が20℃〜60℃の範囲で、フッ化水素酸、過酸化水素水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜25℃の範囲で流しても問題なく使用できる。接液しない上記各部品の材質は、必要な強度を有しているのであれば特に限定されない。また、流体制御弁4、10に用いられるバネ205は接液しないが、腐食性流体を流す場合にはフッ素樹脂でコーティングすることで腐食性ガスが透過したときに腐食が防止される。
In addition, the material of each component of the first flow
1 第一供給ライン
2 第二供給ライン
3 第一流量計測器
4 第二流量計測器
5 第二流体制御弁
6 制御部
10 合流部
11 第一供給ライン
12 第二供給ライン
13 第一流量計測器
14 開閉弁
15 第二流量計測器
16 第二流体制御弁
17 制御部
18 合流部
19 第一供給ライン
20 第二供給ライン
21 第一流量計測器
22 開閉弁
23 圧力調整弁
24 第二流量計測器
25 第二流体制御弁
26 制御部
27 合流部
28 第一供給ライン
29 第二供給ライン
30 開閉弁
31 第一流量計測器
32 第一流体制御弁
33 絞り弁
34 開閉弁
35 圧力調整弁
36 第二流量計測器
37 第二流体制御弁
38 制御部
39 合流部
40 開閉弁
41 開閉弁
42 マニホールド弁
43 フラッシング装置
44 ベースブロック
45 ベースブロック
46 接続部材
47 接続部材
48 接続部材
49 接続部材
51 ベースブロック
53 ケーシング
55 第一供給ライン
56 第二供給ライン
57 第三供給ライン
58 開閉弁
59 第一流量計測器
60 流体制御弁
61 絞り弁
62 開閉弁
63 圧力調整弁
64 第二流量計測器
65 流体制御弁
66 制御部
67 開閉弁
68 圧力調整弁
69 第二流量計測器
70 流体制御弁
71 制御部
72 合流部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st supply line 2 2nd supply line 3 1st flow measuring instrument 4 2nd flow measuring instrument 5 2nd fluid control valve 6 Control part 10 Merge part 11 1st supply line 12 2nd supply line 13 1st flow measurement instrument DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 On-off valve 15 2nd flow measuring device 16 2nd fluid control valve 17 Control part 18 Merge part 19 1st supply line 20 2nd supply line 21 1st flow measuring instrument 22 On-off valve 23 Pressure regulating valve 24 2nd flow measuring instrument 25 Second fluid control valve 26 Control unit 27 Junction unit 28 First supply line 29 Second supply line 30 On-off valve 31 First flow meter 32 First fluid control valve 33 Throttle valve 34 On-off valve 35 Pressure adjustment valve 36 Second Flow rate measuring device 37 Second fluid control valve 38 Control unit 39 Junction unit 40 Open / close valve 41 Open / close valve 42 Manifold valve 43 Flushing device 44 Base block 45 Base Lock 46 Connection member 47 Connection member 48 Connection member 49 Connection member 51 Base block 53 Casing 55 First supply line 56 Second supply line 57 Third supply line 58 On-off valve 59 First flow meter 60 Fluid control valve 61 Throttle valve 62 On-off valve 63 Pressure adjusting valve 64 Second flow rate measuring device 65 Fluid control valve 66 Control unit 67 On-off valve 68 Pressure adjusting valve 69 Second flow rate measuring device 70 Fluid control valve 71 Control unit 72 Junction unit
Claims (24)
前記供給ライン(1、2)の少なくとも一つの供給ライン(1)が、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する第一流量計測器(3)を具備し、
前記供給ライン(1、2)の少なくとも一つの他の供給ライン(2)が、流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する第二流体制御弁(5)と、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する第二流量計測器(4)とを具備し、
該第一流量計測器(3)の実流量の計測値と該第二流量計測器(4)の実流量の計測値との実比率と、設定比率との偏差に基づいて、該第二流体制御弁(5)の開口面積を制御するための指令信号を、該第二流体制御弁(5)または該第二流体制御弁(5)を操作する機器に出力する制御部(6)とを具備し、
各々の前記供給ラインの中の任意の一つの供給ラインの最上流側に接続される開閉弁(535a)が設けられた主ラインと、
他の供給ラインの最上流側に接続される開閉弁(536a)が設けられた少なくとも一つの他のラインとを具備し、
主ラインの開閉弁(535a)の上流側と他のラインの開閉弁(536a)の下流側とが開閉弁(537a)を介して連通されてなるフラッシング装置(43)を具備してなる、
ことを特徴とする流体混合装置。 A fluid mixing device for mixing each fluid flowing in at least two supply lines in an arbitrary ratio,
At least one supply line (1) of the supply lines (1, 2) includes a first flow rate measuring device (3) that measures the actual flow rate of the fluid, converts the measured value of the actual flow rate into an electrical signal, and outputs the electrical signal. And
At least one other supply line (2) of the supply lines (1, 2) includes a second fluid control valve (5) for controlling the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path, A second flow rate measuring device (4) for measuring the flow rate and converting the measured value of the actual flow rate into an electrical signal and outputting it,
Based on the deviation between the actual ratio between the measured value of the actual flow rate of the first flow rate measuring device (3) and the measured value of the actual flow rate of the second flow rate measuring device (4) and the set ratio, the second fluid A control unit (6) for outputting a command signal for controlling the opening area of the control valve (5) to the second fluid control valve (5) or a device for operating the second fluid control valve (5); Equipped,
A main line provided with an on-off valve (535a) connected to the uppermost stream side of any one of the supply lines;
And at least one other line provided with an on-off valve (536a) connected to the most upstream side of the other supply line,
A flushing device (43) is provided in which the upstream side of the on-off valve (535a) on the main line and the downstream side of the on-off valve (536a) on another line are communicated via the on-off valve (537a).
A fluid mixing apparatus.
上部に弁室(310)と、弁室(310)に各々が連通している入口流路(311)および出口流路(312)とを有し、弁室(310)底部中央に入口流路(311)が連通している開口部(313)が設けられた本体(301)と、底部中央に貫通孔(315)と、側面に呼吸口(316)が設けられ、本体(301)と第一ダイヤフラム(304)を挟持固定しているシリンダー(302)および上部に作動流体連通口(317)が設けられ、シリンダー(302)と第二ダイヤフラム(306)の周縁部を挟持固定しているボンネット(303)が一体的に固定されており、第一ダイヤフラム(315)は肩部(319)と、肩部(319)の上に位置し後記ロッド(307)の下部に嵌合固定される取り付け部(320)、肩部(319)の下に位置し後記弁体(305)が固定される接合部(332)、肩部(319)から径方向に延出した薄膜部(321)、薄膜部(321)に続く厚肉部(322)および厚肉部(322)の周縁部に設けられたシール部(323)が一体的に形成され、接合部(332)には弁室(310)の開口部(313)に後記ロッド(307)の上下動に伴って出入りする弁体(305)が固定されており、一方、第二ダイヤフラム(306)は中央穴(324)を有し、その周辺の厚肉部(325)と、厚肉部(325)から径方向に延出した薄膜部(326)および薄膜部(326)の周縁部に設けられたシール部(327)が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム(304)の取り付け部(320)が固定されているロッド(307)の上部に位置する肩部(329)にダイヤフラム押え(308)により中央穴(324)を貫通して挟持固定されており、また、ロッド(307)は、その下方部がシリンダー(302)底部の貫通孔(315)内に遊嵌状態に配置され、かつ、シリンダー(302)の段差部(335)とロッド(307)の肩部(329)下面との間に径方向への移動が防止された状態で嵌合されたスプリング(309)で支承されていることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The second fluid control valve is
The upper part has a valve chamber (310), an inlet channel (311) and an outlet channel (312) each communicating with the valve chamber (310), and the inlet channel at the center of the bottom of the valve chamber (310). A main body (301) provided with an opening (313) through which (311) communicates, a through hole (315) in the center of the bottom, and a breathing port (316) on a side surface. A cylinder (302) that clamps and fixes one diaphragm (304) and a bonnet that is provided with a working fluid communication port (317) in the upper portion and clamps and fixes the peripheral portions of the cylinder (302) and the second diaphragm (306) (303) is fixed integrally, and the first diaphragm (315) is mounted on the shoulder (319) and the lower portion of the rod (307), which is positioned on the shoulder (319) and is described below. Part (320), shoulder ( 19) a joint portion (332) to which the post valve body (305) is fixed below, a thin film portion (321) extending radially from the shoulder portion (319), and a thick wall following the thin film portion (321) The seal portion (323) provided at the peripheral portion of the portion (322) and the thick wall portion (322) is integrally formed, and the joint portion (332) is described later in the opening portion (313) of the valve chamber (310). The valve body (305) that enters and exits as the rod (307) moves up and down is fixed. On the other hand, the second diaphragm (306) has a central hole (324), and a thick part (325) around the center hole (324). And a thin film portion (326) extending in the radial direction from the thick wall portion (325) and a seal portion (327) provided at the peripheral edge of the thin film portion (326) are integrally formed, and the first diaphragm is formed at the bottom portion. The rod to which the attachment part (320) of (304) is fixed 307) is fixed to the shoulder (329) located at the top of the center through the central hole (324) by the diaphragm presser (308). The rod (307) has a cylinder (302) below the cylinder (302). There is a loose fit in the bottom through hole (315), and there is radial movement between the step (335) of the cylinder (302) and the lower surface of the shoulder (329) of the rod (307). The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the fluid mixing device is supported by a spring (309) fitted in a prevented state.
上部ボンネット(358)と下部ボンネット(357)に内包されたモータ部(359)とを有する電気式駆動部(344)と、モータ部(359)の軸に連結されたステム(365)により上下動される弁体(343)を有するダイヤフラム(342)と、ダイヤフラム(342)によって電気式駆動部(344)から隔離された弁室(345)に各々連通する入口流路(346)及び出口流路(347)を有する本体(341)とを具備する流量制御部からなることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The second fluid control valve is
An electric drive part (344) having a motor part (359) contained in an upper bonnet (358) and a lower bonnet (357), and a stem (365) connected to the shaft of the motor part (359) move up and down. Diaphragm (342) having a valve body (343), and an inlet channel (346) and an outlet channel communicating with the valve chamber (345) isolated from the electric drive unit (344) by the diaphragm (342), respectively. The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 11 , further comprising a flow control unit including a main body (341) having (347).
弾性体からなる管体(401)と、内部シリンダー部(408)を有し上部にシリンダーカバー(409)が一体的に設けられたシリンダー本体(402)と、シリンダー部(408)内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体(402)下面中央に設けられた貫通孔(410)を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部(416)を有するピストン(403)と、ピストン(403)の連結部(416)の下端部に固定されシリンダー本体(408)の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット(411)内に収納される挟圧子(404)と、シリンダー本体(402)の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体(401)を受容する第1の溝(418)と第1の溝(418)の両端部にさらに連結体受け(406)を受容する第2の溝(419)が第1の溝(418)よりも深く設けられた本体(405)と、一端に本体(405)の第2の溝(419)と嵌合する嵌合部(421)を有し他端内部に連結体(407)受口(423)を有しさらに管体(401)を受容する貫通孔(426)を有する一対の連結体受け(406)と、シリンダー本体(402)周側面に設けられ、シリンダー部(408)底面及び内周面とピストン(403)下端面とで囲まれて形成された第一空間部(412)と、シリンダー部(408)天井面及び内周面とピストン(403)上面とで囲まれた第二空間部(413)とにそれぞれ連通されるエアー口(414、415)を具備することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The second fluid control valve is
A tube body (401) made of an elastic body, a cylinder body (402) having an internal cylinder portion (408) and a cylinder cover (409) integrally provided on the upper portion, and an inner peripheral surface of the cylinder portion (408) It has a connecting portion (416) that is vertically movable and is slidably contacted in a sealed state and is suspended from the center so as to pass through a through hole (410) provided in the center of the bottom surface of the cylinder body (402) in a sealed state. The piston (403) is stored in an elliptical slit (411) which is fixed to the lower end of the coupling portion (416) of the piston (403) and which is provided on the bottom surface of the cylinder body (408) perpendicular to the flow path axis. A first groove (418) and a first groove (418) that are joined and fixed to the lower end surface of the sandwiched indenter (404) and the cylinder main body (402) and receive the tube body (401) on the flow path axis. Both A main body (405) in which a second groove (419) for receiving the coupling body receiver (406) is deeper than the first groove (418), and a second groove of the main body (405) at one end. A pair having a fitting portion (421) to be fitted to (419), a coupling body (407) receiving port (423) inside the other end, and a through hole (426) for receiving the tubular body (401); The first space portion (406) formed on the peripheral side surface of the cylinder body (402) and surrounded by the bottom and inner peripheral surfaces of the cylinder portion (408) and the lower end surface of the piston (403). 412) and air ports (414, 415) respectively communicating with the second space portion (413) surrounded by the ceiling and inner peripheral surfaces of the cylinder portion (408) and the upper surface of the piston (403). the features according to claim 1 to claim 11 noise Or fluid mixing device according to item 1.
上部ボンネット(451)と下部ボンネット(450)に内包されたモータ部(452)とを有する電気式駆動部(441)と、モータ部(452)の軸に連結されたステム(460)により上下動される挟圧子(449)と、弾性体からなる管体(443)と、下部ボンネット(450)の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体(443)を受容する溝(445)とを具備することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The second fluid control valve is
An electric drive part (441) having a motor part (452) enclosed in an upper bonnet (451) and a lower bonnet (450), and a stem (460) connected to the shaft of the motor part (452) move up and down. The sandwiched indenter (449), the tubular body (443) made of an elastic body, and the groove (445) which is bonded and fixed to the lower end surface of the lower bonnet (450) and receives the tubular body (443) on the flow path axis. The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the fluid mixing device is provided.
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙(209)と第二の空隙(209)に連通する入口流路(211)と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙(209)の径よりも大きい径を持つ第一の空隙(210)と第一の空隙(210)に連通する出口流路(212)と第一の空隙(210)と第二の空隙(209)とを連通し第一の空隙(210)の径よりも小さい径を有する連通孔(213)とを有し、第二の空隙(209)の上面が弁座(214)とされた本体(201)と、
側面あるいは上面に設けられた給気孔(217)と排出孔(218)とに連通した円筒状の空隙(215)を内部に有し、下端内周面に段差部(216)が設けられたボンネット(202)と、
ボンネット(202)の段差部(216)に嵌挿され中央部に貫通孔(219)を有するバネ受け(203)と、下端部にバネ受け(203)の貫通孔(219)より小径の第一接合部(224)を有し上部に鍔部(222)が設けられボンネット(202)の空隙(215)内部に上下動可能に嵌挿されたピストン(204)と、
ピストン(204)の鍔部(222)下端面とバネ受け(203)の上端面で挟持支承されているバネ(205)と、
周縁部が本体(201)とバネ受け(203)との間で挟持固定され、本体(201)の第一の空隙(210)に蓋する形で第一の弁室(231)を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム(227)と、上面中央にピストン(204)の第一接合部(224)にバネ受け(203)の貫通孔(219)を貫通して接合固定される第二接合部(229)と、下面中央に本体(201)の連通孔(213)と貫通して設けられた第三接合部(230)とを有する第一弁機構体(206)と、
本体の第二の空隙(209)内部に位置し本体の連通孔(213)より大径に設けられた弁体(232)と、弁体(232)上端面に突出して設けられ第一弁機構体(206)の第三接合部(230)と接合固定される第四接合部(234)と、弁体(232)下端面より突出して設けられたロッド(235)と、ロッド(235)下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム(237)とを有する第二弁機構体(207)と、
本体(201)の下方に位置し第二弁機構体(207)の第二ダイヤフラム(237)周縁部を本体(201)との間で挟持固定する突出部(239)を上部中央に有し、突出部(239)の上端部に切欠凹部(240)が設けられると共に切欠凹部(240)に連通する呼吸孔(241)が設けられているベースプレート(208)とを具備し、
ピストン(204)の上下動に伴って第二弁機構体(207)の弁体(232)と本体(201)の弁座(214)とによって形成される流体制御部(242)の開口面積が変化するように構成されていることを特徴とする請求項4乃至請求項15のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The first fluid control valve (32) is
A second gap (209) provided open to the bottom at the center of the lower part, an inlet channel (211) communicating with the second gap (209), and a second gap ( 209) having a larger diameter than the first gap (210), the outlet channel (212) communicating with the first gap (210), the first gap (210), and the second gap (209). And a communication hole (213) having a diameter smaller than the diameter of the first gap (210), and the upper surface of the second gap (209) is a valve seat (214). )When,
A bonnet having a cylindrical gap (215) communicating with an air supply hole (217) and a discharge hole (218) provided on a side surface or an upper surface, and having a step portion (216) on the inner peripheral surface of the lower end (202)
A spring receiver (203) fitted into the step (216) of the bonnet (202) and having a through hole (219) at the center, and a first smaller diameter than the through hole (219) of the spring receiver (203) at the lower end. A piston (204) having a joint portion (224) and having a flange portion (222) provided in the upper portion and fitted into the gap (215) of the bonnet (202) so as to be movable up and down;
A spring (205) clamped and supported by the lower end surface of the flange (222) of the piston (204) and the upper end surface of the spring receiver (203);
The center where the peripheral portion is sandwiched and fixed between the main body (201) and the spring receiver (203) and covers the first gap (210) of the main body (201) to form the first valve chamber (231). The first diaphragm (227) having a thickened portion and the first joint (224) of the piston (204) through the through hole (219) of the spring receiver (203) are joined and fixed at the center of the upper surface. A first valve mechanism (206) having a second joint (229) and a third joint (230) provided through the communication hole (213) of the main body (201) in the center of the lower surface;
A valve body (232) positioned inside the second gap (209) of the main body and having a larger diameter than the communication hole (213) of the main body, and a first valve mechanism protruding from the upper end surface of the valve body (232) A fourth joint (234) to be joined and fixed to the third joint (230) of the body (206), a rod (235) provided protruding from the lower end surface of the valve body (232), and a lower part of the rod (235) A second valve mechanism (207) having a second diaphragm (237) provided extending in the radial direction from the end surface;
A protrusion (239) located below the main body (201) and sandwiching and fixing the peripheral edge of the second diaphragm (237) of the second valve mechanism (207) with the main body (201) at the upper center; A base plate (208) provided with a notch recess (240) at the upper end of the protrusion (239) and a breathing hole (241) communicating with the notch recess (240);
As the piston (204) moves up and down, the opening area of the fluid control unit (242) formed by the valve body (232) of the second valve mechanism (207) and the valve seat (214) of the main body (201) is increased. The fluid mixing device according to any one of claims 4 to 15 , wherein the fluid mixing device is configured to change.
流体の入口流路(145)、出口流路(152)及び、入口流路(145)と出口流路(152)が連通するチャンバ(127)から形成された本体部(121)と、弁体(165)と第一ダイヤフラム部(137)を有する弁部材(136)と、弁部材(136)の下部及び上部に位置し第一ダイヤフラム部(137)より有効受圧面積が小さい第二ダイヤフラム(138)部及び第三ダイヤフラム部(139)を有し、弁部材(136)及び各ダイヤフラム部(137、138、139)が各ダイヤフラム部(137、138、139)の外周部が本体部(121)に固定されることによりチャンバ(127)内に取りつけられ、かつ各ダイヤフラム部(137、138、139)によってチャンバ(127)を第一加圧室(128)、第二弁室(129)、第一弁室(130)、及び第二加圧室(131)に区分し、第一加圧室(128)は第二ダイヤフラム部(138)に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有し、第一弁室(130)は入口流路(145)と連通しており、第二弁室(129)は、弁部材(136)の弁体(165)に対応する弁座(150)を有し、また弁座(150)に対して第一ダイヤフラム部(137)側に位置し第一ダイヤフラム部(137)に設けられた連通孔(162)にて第一弁室(130)と連通している下部第二弁室(132)と、第二ダイヤフラム部(138)側に位置し出口流路(152)と連通して設けられた上部第二弁室(133)とに分かれて形成され、弁部材(136)の上下動により弁体(165)と弁座(150)との間の開口面積が変化して下部第二弁室(134)の流体圧力が制御される流体制御部(168)を有し、第二加圧室(131)は、第三ダイヤフラム部(139)に対して常時内向きの一定の力を加える手段を有することを特徴とする請求項4乃至請求項15のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The first fluid control valve is
A main body part (121) formed from an inlet channel (145) of fluid, an outlet channel (152), a chamber (127) in which the inlet channel (145) and the outlet channel (152) communicate with each other, and a valve body (165) and a valve member (136) having a first diaphragm portion (137), and a second diaphragm (138) which is located below and above the valve member (136) and has an effective pressure receiving area smaller than that of the first diaphragm portion (137). ) Portion and third diaphragm portion (139), the valve member (136) and each diaphragm portion (137, 138, 139) are the outer peripheral portions of each diaphragm portion (137, 138, 139), and the main body portion (121). Are fixed in the chamber (127), and the diaphragm portion (137, 138, 139) is attached to the chamber (127) by the first pressurizing chamber (128), It is divided into a two-valve chamber (129), a first valve chamber (130), and a second pressurizing chamber (131), and the first pressurizing chamber (128) is always inward with respect to the second diaphragm portion (138). The first valve chamber (130) is in communication with the inlet channel (145), and the second valve chamber (129) is the valve element (165) of the valve member (136). ) And a communication hole (162) provided on the first diaphragm portion (137) located on the first diaphragm portion (137) side with respect to the valve seat (150). A lower second valve chamber (132) communicating with the first valve chamber (130), and an upper second valve located on the second diaphragm portion (138) side and provided in communication with the outlet channel (152). The valve chamber (133) is formed separately, and the valve body (165) and the valve seat ( 50) and a fluid control part (168) in which the fluid pressure in the lower second valve chamber (134) is controlled by changing the opening area between the second pressurizing chamber (131) and the second diaphragm (131). The fluid mixing device according to any one of claims 4 to 15 , further comprising means for constantly applying a constant inward force to the portion (139).
内部に第一弁室(479)、第一弁室(479)の上部に設けられた段差部(482)及び第一弁室(479)と連通する入口流路(472)を有する本体(473)と、第二弁室(483)とそれに連通する出口流路(471)とを有し本体(473)上部に接合される蓋体(474)と、周縁部が第一弁室(479)の上部周縁部に接合された第一ダイヤフラム(475)と、周縁部が本体(473)と蓋体(474)とによって挟持された第二ダイヤフラム(476)と、第一及び第二ダイヤフラム(475、476)の中央に設けられた両環状接合部(485、488)に接合され軸方向に移動自在となっているスリーブ(487)と、第一弁室(479)の底部に固定されスリーブ(487)の下端との間に流体制御部(490)を形成しているプラグ(477)とからなり、また本体(473)の段差部(482)の内周面と第一及び第二ダイヤフラム(475、476)とに包囲された気室(478)を有し、第二ダイヤフラム(476)の受圧面積が第一ダイヤフラム(475)の受圧面積より大きく構成され、前記気室(478)に連通するエア供給口(480)が本体に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の流体混合装置。 The pressure regulating valve,
A main body (473) having a first valve chamber (479), a stepped portion (482) provided at an upper portion of the first valve chamber (479), and an inlet channel (472) communicating with the first valve chamber (479). ), A second valve chamber (483) and an outlet channel (471) communicating therewith, a lid body (474) joined to the upper portion of the main body (473), and a peripheral portion of the first valve chamber (479) A first diaphragm (475) joined to the upper peripheral edge of the first diaphragm, a second diaphragm (476) having a peripheral edge sandwiched between the main body (473) and the lid (474), and first and second diaphragms (475). 476) and a sleeve (487) joined to both annular joints (485, 488) provided in the center of the shaft 476 and movable in the axial direction, and a sleeve fixed to the bottom of the first valve chamber (479) ( 487) and the lower end of the fluid control unit (490) An air chamber (478) comprising a plug (477) formed and surrounded by the inner peripheral surface of the step portion (482) of the main body (473) and the first and second diaphragms (475, 476). A pressure receiving area of the second diaphragm (476) is larger than a pressure receiving area of the first diaphragm (475), and an air supply port (480) communicating with the air chamber (478) is provided in the main body. The fluid mixing apparatus according to claim 3 .
上部に設けられた弁室(253)の底面に弁座面(252)が形成され、弁座面(252)の中心に設けられた連通口(254)に連通する入口流路(255)と弁室(253)に連通する出口流路(256)を有する本体(251)と、
ステムの軸方向の進退移動により連通口(254)に挿入可能で接液面の中心から垂下突設された第一弁体(261)と弁座面(252)に接離可能にされ第一弁体(261)から径方向へ隔離した位置に形成された円環状凸条の第二弁体(262)と第二弁体(262)から径方向へ連続して形成された薄膜部(263)とが一体的に設けられた隔膜(260)と、
上部にハンドル(281)が固着され下部内周面に雌ネジ部(278)と外周面に雌ネジ部(278)のピッチより大きいピッチを有する雄ネジ部(279)を有する第一ステム(277)と、
内周面に第一ステム(277)の雄ネジ部(279)と螺合する雌ネジ部(283)を有する第一ステム支持体(282)と、
上部外周面に第一ステム(277)の雌ネジ部(278)に螺合される雄ネジ部(270)を有し下端部に隔膜(260)が接続される第二ステム(269)と、
第一ステム支持体(282)の下方に位置し第二ステム(269)を上下移動自在かつ回動不能に支承する隔膜押さえ(271)と、第一ステム(277)と隔膜押さえ(271)を固定するボンネット(286)とを具備することを特徴とする請求項5乃至請求項19のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The throttle valve (33)
A valve seat surface (252) is formed on the bottom surface of the valve chamber (253) provided in the upper portion, and an inlet channel (255) communicating with a communication port (254) provided in the center of the valve seat surface (252) A main body (251) having an outlet channel (256) communicating with the valve chamber (253);
The stem can be inserted into the communication port (254) by advancing and retreating in the axial direction, and can be contacted and separated from the first valve body (261) and the valve seat surface (252) projecting from the center of the liquid contact surface. A second valve body (262) having an annular ridge formed at a position separated from the valve body (261) in the radial direction and a thin film portion (263) formed continuously from the second valve body (262) in the radial direction. ) And the diaphragm (260) provided integrally,
A first stem (277) having a handle (281) fixed to the upper portion and having a female screw portion (278) on the lower inner peripheral surface and a male screw portion (279) having a pitch larger than the pitch of the female screw portion (278) on the outer peripheral surface. )When,
A first stem support (282) having a female threaded portion (283) threadedly engaged with a male threaded portion (279) of the first stem (277) on the inner peripheral surface;
A second stem (269) having a male screw portion (270) screwed to a female screw portion (278) of the first stem (277) on the upper outer peripheral surface and having a diaphragm (260) connected to the lower end portion;
A diaphragm retainer (271), which is positioned below the first stem support (282) and supports the second stem (269) so as to be movable up and down and not rotatable, and a first stem (277) and a diaphragm retainer (271). The fluid mixing device according to any one of claims 5 to 19 , further comprising a bonnet (286) for fixing.
フッ化水素酸または塩酸並びに純水の2種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が1に対して純水が10〜200の比率で混合されることを特徴とする請求項1乃至請求項21のいずれか1項に記載の流体混合装置。 A fluid mixing device for mixing each fluid flowing in at least two supply lines in an arbitrary ratio,
The hydrofluoric acid or hydrochloric acid and the two kinds of pure water fluids are mixed with hydrofluoric acid or hydrochloric acid at a ratio of 1 to pure water at a ratio of 10 to 200. 21. The fluid mixing apparatus according to any one of 21 .
アンモニア水または塩酸、過酸化水素水並びに純水の3種の流体が、アンモニア水または塩酸が1〜3に対して、過酸化水素水が1〜5、純水が10〜200の比率で混合されることを特徴とする請求項1乃至請求項21のいずれか1項に記載の流体混合装置。 A fluid mixing device for mixing each fluid flowing in at least three supply lines in an arbitrary ratio;
Ammonia water or hydrochloric acid, hydrogen peroxide water and pure water are mixed in a ratio of 1 to 5 for ammonia water or hydrochloric acid and 1 to 5 for hydrogen peroxide water and 10 to 200 for pure water. The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 21 , wherein the fluid mixing device is provided.
フッ化水素酸、フッ化アンモニウム及び純水の3種の流体が、フッ化水素酸が1に対して、フッ化アンモニウムが7〜10、純水が50〜100の比率で混合されることを特徴とする請求項1乃至請求項21のいずれか1項に記載の流体混合装置。 A fluid mixing device for mixing each fluid flowing in at least three supply lines in an arbitrary ratio;
Three fluids of hydrofluoric acid, ammonium fluoride and pure water are mixed in a ratio of 7 to 10 for ammonium fluoride and 50 to 100 for pure water with respect to 1 for hydrofluoric acid. The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 21 , wherein the fluid mixing device is characterized in that:
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