流量范圍可變型流量控制裝置的制作方法

專利名稱：流量范圍可變型流量控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造設備或化學工業設備、藥品工業設備、食品工 業設備等的流體供給系統的流量控制裝置，特別涉及在壓力式流量控制裝 置或熱式質量流量控制裝置中能夠容易地實現流量控制范圍的擴大和高控 制精度的維持的流量范圍可變型流量控制裝置。
背景技術：
對于在半導體制造裝置等中使用的流量控制裝置，不僅要求高流量控 制精度，而且對于其流量控制范圍，也要求相當大的控制范圍。
另一方面，若流量控制范圍變大，則必然地低流量區域的控制精度降 低，存在僅利用流量控制裝置中所設的測定值的修正功能無法補償并消除 低流量區域中的控制精度的降低的問題。
因此， 一般而言，與所要求的流量控制范圍對應而將流量控制區域分 割為多個區域，例如大流量區域、中流量區域、以及小流量區域，并且并 列地設置分別進行各流量區域的流量控制的三組流量控制裝置，由此在較 廣的流量控制范圍中維持較高的流量控制精度。
但是，在并列地設置多組流量控制范圍不同的裝置的系統中，設備費 的升高無法避免，存在不僅設備費無法降低且流量控制裝置的切換操作麻 煩的問題。
此外，在半導體制造設備等中，多代替以往的熱式質量流量控制裝置 而使用壓力式流量控制裝置。
壓力式流量控制裝置不僅結構簡單，而且在響應性及控制精度、控制 穩定性、制造成本、維護性等方面也具有優異特性，進而，還能夠簡單地 與熱式質量流量控制裝置相更換。
圖7 (a)以及圖7(b)表示上述以往的壓力式流量控制裝置FCS的基 本結構的一例，壓力式流量控制裝置FCS的主要部分由控制閥2、壓力檢測 器6、 27、節流孔8、流量運算電路13、 31、流量設定電路14、運算控制 電路16、流量輸出電路12等形成。
另外，圖7 (a)以及圖7 (b)中，3是節流孔上游側配管，4是閥驅
動部、5是節流孔下游側配管、9是閥、15是流量轉換電路、10、 11、 22、 28是放大器、7是溫度檢測器、17、 28、 29是A/D轉換器、19是溫度修正 電路、20、 30是運算電路、21是比較電路、Qc是運算流量信號、Qf是切 換運算流量信號、Qe是流量設定信號、Qo是流量輸出信號、Qy是流量控制 信號，P〗是節流孔上游側氣體壓力、P2是節流孔下游側氣體壓力、k是流量 轉換率。
上述圖7(a)的壓力式流量控制裝置FCS，主要在節流孔上游側氣體 壓力P,與節流孔下游側氣體壓力P2的比Pz/P!與流體的臨界值相等或者比 該臨界值低的情況下(即氣體的流動總在臨界狀態下時)使用，通過節流 孔8的氣體流量Qc由Qc-KPi (其中，K是比例常數)給出。
此外，上述圖7(b)的壓力式流量控制裝置FCS，主要用于臨界狀態 與非臨界狀態這兩個流量狀態下的氣體的流量控制，在節流孔8中流動的 氣體的流量由Qc = KP2ffl (P廣P2) n (K是比例常數，m與n是常數)給出。
上述圖7(a)以及圖7(b)的壓力式流量控制裝置中，流量的設定值 作為流量設定信號Qe而由電壓值給出。例如，若用電壓范圍0-5V表示上 游側壓力P,的壓力控制范圍0-3 (kgf/cm2abs )，則Qe = 5V (滿刻度值) 與3 (kgf/cm2abs )的壓力P！的流量Qc = KP,相當。
例如，在將當下流量轉換電路15的轉換率k設定為1時，若輸入流量 設定信號Qe = 5V，則切換運算流量信號Qf (Qf = kQc)為5V，在上游側壓 力Pi變為3(kgf/cm2abs )之前，控制閥2被開閉操作，與Pi = 3( kgf/cm2abs ) 對應的流量Qc = KP,的氣體通過節流孔8 。
此外，在將要控制的壓力范圍切換為0-2(kgf/cm、bs)而用0~5(V) 的流量設定信號Qe表示該壓力范圍時(即，滿刻度值5V給出2( kgf/cm2abs ) 時)上述流量轉換率k設定為2/3
結果，若輸入流量設定信號Qe = 5 ( V ),則根據Qf-kQc，切換運算流 量信號Qf為Qf = 5 x 2/3( V ),在上游側壓力變為3 x 2/3 = 2( kgf/cm2abs ) 之前，控制閥2被開閉操作。
即，轉換滿刻度的流量，以Qe = 5V表示與P,2 ( kgf/cm2abs )相當 的流量Qc = KP1(>
此外，在臨界條件下，在節流孔8中流通的氣體流量Qc如上所述由Qc =1^1的式子給出，但若要進行流量控制的氣體種類發生變化，則在使用同 一節流孔8時，上述比例常數K變化。另外，在上述圖7(b)的壓力式流量控制裝置中也同樣，在節流孔8 中流通的氣體的流量Qc作為Qc = KP2ra (P!-P2) n U力匕例常數、m與n 是常數)給出，若氣體種類變化則上述比例常數K變化。
(專利文獻1)特開平8-338546號/〉報
(專利文獻2 )特開2000-66732號公報
(專利文獻3 )特開2000-322130號公報
(專利文獻4 )特開2003-195948號公報
(專利文獻5 )特開2004-199109號公報 但是，壓力式流量控制裝置，特別地，在圖7 (a)所示的使用在臨界 條件下以Qc-KP!運算控制流量Qc的方式的裝置中，隨著節流孔二次側壓 力P2 (即作為氣體供給目標的腔裝置等)上升，流量控制范圍逐漸變窄。 這是因為節流孔一次側壓力P！隨著流量設定值而被控制為一定壓力值，所
以若在P2/P「滿足臨界膨脹條件的狀態下節流孔二次側壓力P2上升，則必然
地節流孔一次側壓力P,的調整范圍即基于Pi的流量Qc的控制范圍變窄。 此外，若流體的流通狀態不符合上述臨界條件，則流量控制精度大幅
降低，結果，半導體制品的品質發生波動。
換言之，在臨界條件下進行流體的流量控制的方式的壓力式流量控制
裝置中，可進行流量控制的范圍與以往的熱式質量流量控制裝置或所謂的
壓差式流量控制裝置相比由于節流孔二次側的壓力的上升而大幅變窄。
結果，需要流量控制范圍不同的兩個壓力式流量控制裝置，導致半導
體制造裝置等的制造成本的上升。

發明內容
本申請發明可解決以往的流體流量控制裝置的上述那樣的問題，即1. 在需要較廣的流量控制范圍時，為了確保既定的控制精度而并列狀地設置 多個流量范圍不同的流量控制裝置，需要切換使用它們，難以降低流量控 制裝置的費用；2.以臨界條件下的流量控制為基本原理的壓力式流量控制 裝置中，流量控制范圍隨著節流孔二次側的壓力上升而逐漸減小，為了與 之對應而需要流量范圍不同的多個流量控制裝置；發明的主要目的在于提 供一種流量范圍可變型流量控制裝置，通過適當地切換控制流量控制裝置 內部的流體通路，即便使用 一臺流量控制裝置也能在較廣的流量控制范圍 中進行高精度的流體的流量控制。
為了解決上述發明的問題，本申請的技術方案1的發明的基本構成為， 作為通向流量控制裝置的流量檢測部的流體通路，至少設置小流量用的流 體通路和大流量用的流體通路，使小流量區域的流體通過上述小流量用流 體通路而向流量檢測部流通，并且將流量控制部的檢測電平切換為適于小 流量區域的檢測的檢測電平，此外，使大流量區域的流體通過上述大流量 用流體通路而向上述流量檢測部流通，并且將流量控制部的檢測電平切換 為適于大流量區域的流量的檢測的檢測電平，由此分別切換大流量區域和 小流量區域的流體而進^f亍流量控制。
此外，為了解決上述發明的問題，本申請的技術方案2的發明的基本
結構為，是一種壓力式流量控制裝置，使用節流孔上游側壓力P！以及/或者
節流孔下游側壓力P2，根據Qc = KP! U為比例常數)或者Qc = KP2m ( P！ - P2 ) n (K為比例常數、m和n為常數)來運算在節流孔8中流通的流體的流量， 其中，將該壓力式流量控制裝置的控制閥的下游側與流體供給用管路之間 的流體通路設置為至少兩個以上的并列狀的流體通路，并且向上述各并列 狀的流體通路分別設置流體流量特性不同的節流孔，在小流量區域的流體 的流量控制時使上述小流量區域的流體向一方的節流孔流通，此外，在大 流量區域的流體的流量控制時4吏上述大流量區域的流體向另 一方的節流孔 流通。
技術方案3的發明，在技術方案2的發明中，并列狀的流體通路的個 數為兩個，此外，節流孔為大流量用節流孔和小流量用節流孔這兩個節流 孔，并且借助設置在大流量用節流孔的流體通路上的切換閥的動作將流體 流量的控制范圍切換為小流量區域和大流量區域。
技術方案4的發明，在技術方案2的發明中，將節流孔分為大流量用 節流孔、中流量用節流孔和小流量用節流孔這三種，并且，在一方的流量 通路上串聯狀地設置第一切換用閥、第二切換閥和大流量節流孔，此外， 在另一方的流體通路上設置小流量節流孔和中流量節流孔，進而，使連通 上述兩切換閥之間的通路、和連通小流量節流孔和中流量節流孔之間的通 路連通。
技術方案5的發明，在技術方案2的發明中，在壓力式流量控制裝置 節流孔中流通的流體是臨界條件下的流體。
進而，為了解決上述發明的課題，本申請的技術方案6的發明的基本 構成為，是一種熱式質量流量控制裝置，由流量控制閥、層流元件裝置部 和流量傳感器部等構成，由流量傳感器部檢測與流體的質量流量成比例的 溫度變化，并根據該檢測溫度而控制流量控制閥的開閉，由此使一定的設 定流量的流體流出，其中，將直到流量控制閥的流體通路形成為至少兩個 以上的并列的流體通路，并且向上述各并列狀的流體通路分別設置粗度不 同的層流元件以及流量傳感器，在小流量區域的流體的流量控制時使上述 小流量區域的流體向一方的層流元件流通，此外，在大流量區域的流體的 流量控制時使上述大流量區域的流體向另 一方的層流元件流通。
技術方案7的發明，在技術方案6的發明中，并列狀的流體通路的個 數為兩個，此外，使層流元件為大流量用的粗層流元件和小流量用的細層 流元件這兩個，并且，利用設置在各自的流體通路上的切換閥的動作而將 流體流量的控制范圍切換為小流量區域和大流量區域。
本申請發明中，由于通過適當地組合由大流量用節流孔8c與小流量用 節流孔8a (或者大流量用節流孔8c、中流量用節流孔8b和小流量用節流 孔8a)進行的流量控制而進行流量控制，所以能夠在較廣范圍的流量區域 中進行誤差1%設定點以下的高精度的流量控制。
此外，本申請發明中，可利用切換閥的操作而自動地切換選擇流量控 制區域，不會導致操作的復雜化。
進而，本申請發明中，在以臨界條件下的流體流量控制為基本原理時， 可通過應用流體因子F.F而容易地與氣體種類的變更對應，可適用于各種 流體供給設備的流量控制。


圖l是第1實施方式的流量范圍可變型流量控制裝置的結構說明圖。 圖2是表示圖1的流量控制裝置的流量特性的線圖。 圖3是本發明的第2實施方式的流量范圍可變型流量控制裝置的結構 說明圖。
圖4是表示圖3所示的流量控制裝置的流量特性的線圖。 圖5是表示壓力式流量控制裝置FCS的臨界條件范圍外的流量控制特 性的一例的圖。
圖6是本發明的第3實施方式的流量范圍可變型流量控制裝置的結構 說明圖。
圖7是表示以往的壓力式流量控制裝置的基本結構的說明圖。
附圖標記說明
FCS…壓力式流量控制裝置 MFC...熱式質量流量控制裝置 l...控制部 2…控制閥
3..,節流孔一次側管路
4…驅動部
5…流體供給用管路
6…壓力傳感器
8a…小流量用節流孔
8b…中流量用節流孔
8c…大流量用節流孔
32…第一切換用電磁閥
33…第二切換用電磁閥
34…第一切換閥
34a…閥驅動部
34b…接近傳感器
35…第二切換閥
35a…閥驅動部
35b…接近傳感器
36...控制部
36a…電橋電路
37...流量控制閥
38、 38a、 38b…層流元件旁通管 39…流量傳感器部 40a、楊…流體通路 41、 42…切換閥
具體實施方式
(第一實施方式)
以下，根據

本發明的各實施方式。
圖1表示本發明的第1實施方式的流量范圍可變型流量控制裝置的結
構圖，圖1中，1是控制部，2是控制閥，3是節流孔上游側(一次側)管 路，4是閥驅動部，5是流體供給用管路，6是壓力傳感器，8a是小流量用 節流孔，8b是中流量用節流孔，8c是大流量用節流孔，32、 33是切換用電 磁閥，34、 35是切換閥。
上述壓力式流量控制裝置FCS的控制部1、控制閥2、閥驅動部4、壓 力傳感器6等是y〉知的部件，控制部1上設置流量的輸入輸出信號(設定 流量的輸入信號、控制流量的輸出信號 DC0-5V)端子Qe、 Qo、電源供給 端子(士DC15V) E、控制流量切換指使信號的輸入端子S^ SM、 Ss。
此外，上述切換用電磁閥32、 33是公知的氣體動作型電磁閥，通過從 控制部1輸入切換信號Cp C2而供給驅動用氣體(0. 4 ~ 0. 7Mpa ) Gc,切換 用電磁閥32、 33動作。由此，驅動用氣體Gc供給到切換閥的閥驅動部34a、 35a，切換閥34、 35進^亍開閉動作。
進而，各切換閥34、 35的動作被設置在各閥驅動部34a、 35a上的接 近開關34b、 35b檢測出，輸入到控制部l。
另外，在本實施方式中，作為切換閥34、 35使用空氣壓動作的常態封 閉型的閥。
圖1的管路5a、 5b、 5c、 5d、 5e、 5f形成各節流孔8a、 8b、 8c的旁 通通路，在控制流量為小流量區域時，由小流量用節流孔8a控制流量的流 體主要通過管路5b、 5d、 5c、 5e流通。
此外，在控制流量為中流量區域時，流體通過管路5a、 5b、 5d流向中 流量節流孔8b，主要由中流量用節流孔8b控制流量的流體向流體供給用管 4 5內流出。
進而，在控制流量為大流量區域時，流體通過管路5a而向大流量用節 流孔8c流入，主要由大流量用節流孔8c控制流量的流體向流體供給用管 路5內流入。
更具體而言，在例如最大控制流量為2000SCCM時，作為小流量用節流 孔8a使用最大流量20SCCM的節流孔，作為中流量用節流孔8b使用最大 200SCCM的節流孔，作為最大流量用節流孔8c使用最大流量1780SCCM的 節流孔。
即，在進行20SCCM以下的小流量流體的流量控制時，向控制部1輸入 切換信號Ss，打開第二切換用電磁閥33而將驅動用氣體Gc送入第二切換
閥35，打開該第二切換閥35 (第一切換閥34保持關閉狀態)。
結果，流體通過管路3、小流量節流孔8a、管路5b、閥35、大流量節 流孔8c、管路5c以及管路5d、中流量節流孔8b、管路5f而向管路5流通， 利用小流量節流孔8a將流量Qt控制為Ql-KlP! (^;1小流量節流孔8a固 有的常數)。
另外，其流量特性如圖2的特性A所示，在20~2SCCM的流量范圍內 能夠以誤差± 1 %設定點以下的精度進行流量控制。
此外，在控制流量為200SCCM (中流量程度)時，切換到打開第一切 換閥34以及關閉第二切換閥35的狀態，使流體通過管路3、管路5a、閥34、 管路5b以及管路3、小流量節流孔8a而向中流量節流孔8b流通，利用該 中流量節流孔8b將流量qm控制為Qm-KmP:(其中，^是中流量節流孔8b 固有的常數)。
另外，此時的流量控制特性為如圖2的特性B所示那樣的狀態，在200 -20SCCM的流量范圍內能夠以誤差± 1 %設定點以下的精度進行流量控制。
進而，在控制流量為2000SCCM (最大流量)時，經由兩切換用電磁閥 32、 33打開兩切換閥34、 35，通過管路3、管路5a、閥34、閥35、大流 量節流孔8c、管路5c以及小流量節流孔8a、中流量節流孔8b、管路5f而 向管路5供給流體。
此時，流體的流量主要利用大流量節流孔8c將流量Qw控制為QM = KmPj (其中，^是大流量節流孔8c固有的常數)，但嚴格地講，利用通過中流 量節流孔8b的流量QM = KmP,和通過大流量節流孔8c的流量= KlP,的和， 控制管路5的流量。
另外，此時的流量控制特性如圖2的特性C所示，在2000 - 200SCCM 的流量范圍內能夠以誤差± 1 %設定點以下的精度進行流量QL的控制。 (第二實施方式)
圖3表示本發明的第2實施方式，使用小流量用節流孔8a和大流量用 節流孔8c適當地切換并進行流量控制。
例如，在進行最大流量2000SCCM的流量控制時，利用小流量用節流孔 8a控制直到200SCCM的流量，此外，利用大流量用節流孔8c控制直到 2000SCCM的流量。
具體而言，在直到200SCCM之前的流量控制時，保持關閉切換閥34的 狀態，并將在小流量節流孔8a中流通的流體流量Qs控制為Qs = KsPi (其中，
KS是節流孔8a固有的常數)。
借助利用了該小流量節流孔8a的流量控制，在流量200SCCM-20SCCM 的范圍內能夠以誤差± 1 %設定點以下的精度進行流量控制。
另外，圖4的特性D表示此時的流量控制特性，在節流孔下游側管路 5在100Torr以下時，在流量20SCCM時，確認可以將誤差抑制在± 1 %設 定點以下。
在上述圖3的流量控制方式中，在節流孔下游側壓力超過100Torr時 或節流孔下游側壓力在100Torr以下時，在流體流量Qs在20SCCM以下時， 難以將流量控制誤差保持在± 1 %設定點以下。
因此，此時，如圖4所示，也可利用所謂的脈沖控制對流量20SCCM以 下的區域進行流量控制。
另外，在此所述的脈沖控制是指利用脈沖信號進行節流孔上游側的控 制閥2的開閉并使流體脈沖狀地向管路3內流通的控制方式，通過調整開 閉閥的數量而以比較高的精度控制在小流量節流孔8a中流通的流體流量。
另一方面，在控制流量2000SCCM以下的流體的情況下，經由切換用電 磁閥32打開切換閥34。由此，流體通過管路5a、切換閥34、大流量節流 孔8c以及小流量節流孔8a、管路5g而向管路5流入。
即，向管路5流入的流體流量是由大流量節流孔8c控制的流量Qc = KcP! (其中，Kc是大流量節流孔8c固有的常數)和由小流量節流孔8a控制的 流量Qs-KsPi (其中Ks是小流量節流孔8a固有的常數)之和，其流量特性 曲線由圖4的特性E表示。
如上所述，在本申請的第1實施方式以及第2實施方式中，通過適當 組合利用大流量節流孔8c與小流量節流孔8a (或者大流量節流孔8c、中 流量節流孔8b和小流量節流孔8a )進行的流量控制，在例如2000 ~ 2SCCM 的較廣范圍的流量控制區域中，可實現誤差± 1 %設定點以下的高精度的流 量控制。
此外，在由小流量用節流孔8a進行流量控制的狀態下要改變氣體流量 的情況下，要求迅速的切換操作。這樣的情況下，本發明中設置與節流孔8a 的流路并列的旁通流路(5a、 34、 8c、 5c )，通過打開該旁通流路而可容易 地實現節流孔二次側管路的壓力下降時間的縮短。
進而，在本發明的第一實施方式以及第二實施方式中，在臨界條件下 進行流體的流量控制，所以即便改變氣體種類也可利用所謂流體因子F . F 將運算流量Q轉換為實際氣體的流量，能夠充分發揮壓力式流量控制裝置 的優異特性。
圖5以節流孔二次側壓力P2為參數而表示本發明的第一實施方式以及 第二實施方式中使用的壓力式流量控制裝置的流體的臨界條件范圍外的狀 態下的流量控制精度，在例如P2 = 100Torr時，如曲線F所示，控制流量 為額定設定流量的大約5%的點，誤差超過-1%F.S。
結果，如例如圖4的特性D (小流量節流孔8a的200 ~20SCCM)所示， 在200 ~ 20SCCM之間，能夠在誤差± 1 %設定點以下的精度下可靠地進行流 量控制，但若控制流量為20SCCM以下，則節流孔二次側壓力？2在100Torr 時成為在臨界條件外的狀態，所以實際上難以直到設定流量的大約5%的流 量(200SCCMx 5% = 10SCCM)的點將誤差可靠地控制在1 %F. S以下。
結果，如圖4所示，在設定流量的10% ~5%的小流量區域(20SCCM-10SCCM)中，也可采用脈沖控制方式(當然，不采用脈沖控制方式誤差也 能保持在誤差0. 1 % (以大流量節流孔的滿刻度為基準時)F. S以下)。 (第三實施方式)
圖6表示本發明的第三實施方式，流量控制裝置使用所謂熱式質量流 量控制裝置MFC。
該熱式質量流量控制裝置MFC,如圖6所示，包括控制部36、流量控 制閥37、層流元件旁通部38、流量傳感器部39、切換閥41、 42等，通過 流量傳感器部39檢測出與流體的質量流量成比例的溫度變化，通過根據該 檢測溫度開閉控制流量控制閥37,使一定的設定流量的流體流出。
另外，由于熱式質量流量控制裝置MFC是公知的裝置，所以在此省略 其詳細說明。
此外，圖6中，36a是電橋電路，36b是放大電路、36c是修正電路、 36d是比較電路，36e是閥驅動電路、36f是促動器。
在本發明的第三實施方式中，作為層流元件旁通部38的旁通通路分別 設置兩個通路40a、 40b，并且分別在各通路上設置切換閥41、 42。
即，在旁通流路的一方的流體通路40a上i殳置粗層流元件38a，用于 中流量流體的流量控制。此外，在另一方的流體通路40b上設置更粗的層 流元件38b，用于大流量流體的流量控制。
具體而言，在大流量的流量控制時，打開切換閥41以及切換閥42。
此外，在小流量的流量控制時關閉切換閥42以及切換閥41，并且將
控制部36的放大電路36b的放大電平切換為適于小流量的檢測的電平。
進而，在中流量的流量控制時，關閉切換閥41而打開切換閥42，并
且將上述放大電路36b的放大電平等切換為適于中流量的檢測的電平。
通過切換上述各切換閥41、 42的切換以及控制部36的放大電平等，
可使用一臺熱式質量流量控制裝置MFC在大、中、小的三種流量范圍內進
行高精度的流量控制。
本發明，可使用在半導體制造或化學工業、藥品工業、食品工業等的
各種流體的流體供給設備中。
權利要求
1.一種流量范圍可變型流量控制裝置，其特征在于，作為通向流量控制裝置的流量檢測部的流體通路，至少設置小流量用的流體通路和大流量用的流體通路，使小流量區域的流體通過上述小流量用流體通路而向流量檢測部流通，并且將流量控制部的檢測電平切換為適于小流量區域的檢測的檢測電平，此外，使大流量區域的流體通過上述大流量用流體通路而向上述流量檢測部流通，并且將流量控制部的檢測電平切換為適于大流量區域的流量的檢測的檢測電平，由此分別切換大流量區域和小流量區域的流體而進行流量控制。
2. —種流量范圍可變型壓力式流量控制裝置，使用節流孔上游側壓力 P,以及/或者節流孔下游側壓力P2，根據Qc-KP! (K為比例常數)或者Qc =KP2ra (P廣PJ n (K為比例常數、m和n為常數)運算在節流孔(8)中流通的流體的流量，其中，將該壓力式流量控制裝置的控制閥的下游側與流 體供給用管路之間的流體通路設置為至少兩個以上的并列狀的流體通路， 并且向上述各并列狀的流體通路分別設置流體流量特性不同的節流孔，在 小流量區域的流體的流量控制時使上述小流量區域的流體向 一方的節流孔 流通，此外，在大流量區域的流體的流量控制時使上述大流量區域的流體 向至少另 一方的節流孔流通。
3. 如權利要求2所述的流量范圍可變型壓力式流量控制裝置，其特征 在于，并列狀的流體通路的個數為兩個，此外，節流孔為大流量用節流孔 和小流量用節流孔這兩個節流孔，并且借助"i殳置在大流量用節流孔的流體 通路上的切換閥的動作將流體流量的控制范圍切換為小流量區域和大流量 區域。
4. 如權利要求2所述的流量范圍可變型壓力式流量控制裝置，其特征 在于，將節流孔分為大流量用節流孔、中流量用節流孔和小流量用節流孔 這三種，并且，在一方的流量通路上串聯狀地設置第一切換用閥、第二切 換閥和大流量節流孔，此外，在另一方的流體通路上設置小流量節流孔和 中流量節流孔，進而，使連通上述兩切換閥之間的通路、和連通小流量節 流孔和中流量節流孔之間的通路連通。
5. 如權利要求2所述的流量范圍可變型壓力式流量控制裝置，其特征 在于，在壓力式流量控制裝置節流孔中流通的流體是臨界條件下的流體。
6. —種流量范圍可變型流量控制裝置，是熱式質量流量控制裝置，由流量控制閥、層流元件裝置部和流量傳感器部等構成，由流量傳感器部檢 測與流體的質量流量成比例的溫度變化，并根據該檢測溫度而控制流量控 制閥的開閉，由此使一定的設定流量的流體流出，其中，直到流量控制閥 的流體通路形成為至少兩個以上的并列的流體通路，并且向上述各并列狀 的流體通路分別設置粗度不同的層流元件，在小流量區域的流體的流量控 制時使上述小流量區域的流體向一方的層流元件流通，此外，在大流量區 域的流體的流量控制時使上述大流量區域的流體向另 一 方的層流元件流 通。
7.如權利要求6所述的流量范圍可變型流量控制裝置，其特征在于， 并列狀的流體通路的個數為兩個，此外，層流元件為大流量用的粗層流元 件和小流量用的細層流元件這兩個層流元件，并且，利用設置在各自的流 體通路上的切換閥的動作而將流體流量的控制范圍切換為小流量區域和大 流量區域。
全文摘要
本發明涉及一種流量范圍可變型流量控制裝置，通過一臺流量控制裝置也能對較廣的流量區域的流體進行高精度的流量控制，從而可實現流量控制裝置的小型化和設備費用的降低。具體而言，在使用節流孔上游側壓力P₁以及或者節流孔下游側壓力P₂而以Qc＝KP₁(K為比例常數)或者Qc＝KP₂^m(P₁-P₂)ⁿ(K為比例常數、m和n為常數)運算在節流孔(8)中流通的流體的流量的壓力式流量控制裝置中，將該壓力式流量控制裝置的控制閥的下游側與流體供給用管路之間的流體通路設置為至少兩個以上的并列狀的流體通路，并且向上述各并列狀的流體通路分別設置流體流量特性不同的節流孔，在小流量區域的流體的流量控制時使上述小流量區域的流體向一方的節流孔流通，此外，在大流量區域的流體的流量控制時使上述大流量區域的流體向另一方的節流孔切換并流通。
文檔編號G05D7/00GK101208641SQ200680023200
公開日2008年6月25日 申請日期2006年6月22日 優先權日2005年6月27日
發明者三浦和幸, 今井智一, 吉田俊英, 土肥亮介, 大見忠弘, 島津強, 平田薰, 廣瀨隆, 齋藤雅仁, 日野昭一, 杉田勝幸, 永瀨正明, 池田信一, 田中久士, 筱原努, 西野功二 申請人:株式會社富士金;國立大學法人東北大學;東京毅力科創株式會社