JPH06506291A - 処理室に出入りする流体の流れを制御する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 処理室に出入りする流体の流れを制御する装置技術分野 本発明は、処理室に対して流出入する流体、特にガスの流れを調節する装置に関 する。

背景技術 ヒーティング、換気及び空調システム（ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ、　ｖｅｎｔ ｉｌａｔｉｎｇ　＆　ａｉｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ３　Ｓｙｓｔｅｍ）に おいては、一般に数個の抵抗体を用いて空気の流れをコントロールして、数箇所 において空気の流れを遅くしビル全体の適正な空気バランスを得ている。これら の抵抗体は、仕切弁、バタフライ弁、あるいはダンパーから構成され、そして固 定され、あるいは調節可能に設けられもしくはモータ駆動される。１つの抵抗体 が調節されたならば、ＨＶＡＣシステム全体の圧力レベルは変化し、ＨＶ　Ａ　 Ｃシステムにおける変化はその他の抵抗体のすべてを通過する空気の流れに影響 を与える。よって、出力変化を来す１つの抵抗体を調節することは「クロストー ク（システムの他の分岐ラインへエネルギが伝達されて変化が生じる現象）」を 生じる。空気流の問題を解決するために過去においてマイクロプロセッサとサー ボモータとを用いた自動抵抗体が試みられた。

アメリカ合衆国内のガス会社は、圧力調整機を終端とするガスライン網を通じて ガスを提供している。このガス供給システムにおいて、ガスを使用する地点での ガス圧は供給ライン網全体のガス圧から明らかに独立したものである。これが達 成される理由は、供給ライン網が大きなガス圧に耐えられるように設計されてお り、かつ、大きな圧力減少が使用地点で生じるからである。

ガス会社が行なっている使用地点に圧力調整機を備えるというアプローチは、Ｈ ＶＡＣ産業においては用いられていない。その理由は、ＨＶＡＣシステムにおい ては非常に低圧の大量の空気を移動させるということと、ＨＶＡＣ産業が、一般 に、圧力を制御することではなく、むしろ大量流体を制御することに興味を抱い ていることにある。環境は、移動する温冷気の熱流体によって適正に決定される 。

ガス産業及び高圧流体を取り扱うその他の分野において使用される安全弁は、大 きな圧力上昇又は降下が生じて危険が発生するという極端な状況の場合にのみ開 いたり、閉じたりする。（ガス会社は、大きな圧力降下が生じた場合にガス流を 遮断する安全弁を用いるが、その理由は、その圧力降下がおそらく安全弁の下流 におけるガス漏れに起因するからである。多くの安全弁は、コンジット内で大き な圧力上昇が生じたときに、コンジット内の圧力がコンジットの破裂点、あるい はコンジットに接続された機器の耐圧能力を越えないようにするために、コンジ ットから流体を排出する。）例えばガソリンポンプに用いられるようなその他の 弁もまた、背圧が一定の値に達したときに、タンクが満たされたことを指示計で 示して流れを自動的に遮断する。このような安全弁やガソリンポンプ弁は完全に 開いた状態、あるいは完全に閉じた状態のいずれかになるように設計されており 、流体の流量を精確に調整するようには設計されていない。

最も複雑な問題であってＨＶＡＣ産業が立ち向かう問題の１つに、半導体集積回 路チップ製造に使用されるクリーンルームや、医療あるいはバイオテクノロジー 研究所（実験室）であって微生物が空気によって運ばれて外部に排出される危険 性を防ぐために大気圧以下に保持される部屋といった処理室を制御することが上 げられる。

クリーンルームに要求されることは、部屋を一定温度と一定湿度（通常、それぞ れ数度及び数パーセント）に保ち、周囲（部屋）に流れ込む流体の量を一定に保 ち、かつ、その流体を均等に天井を横切るように流すことである。クリーンルー ムの天井には部屋に入りこむ微粒子を取り除く特殊フィルタが取り付けられてい る。クリーンであることに加え、その特殊フィルタを通過してくる空気は正確に 所定の速度でなければならない。天井は、空気がクリーンルーム内に入って天井 の全表面に渡って同じ速度で拡散するように設計されている。天井とフィルタは 空気の流れに対しててきる限り抵抗を与えないように造られており、そのため、 １つのフィルタから隣のフィルタへの移動に際して流れはほとんど変化しない。

各フィルタに対して同じ流体量を与えるために、ＨＶＡＣシステムにおいては、 空気配送システム全体に抵抗体のライン網を使用する。それぞれのフィルタを通 過する空気の流れは抵抗を増やしたり減らしたりすることでコントロールされる 。部屋数が１つのクリーンルームにおいては、天井に１５０個程度のフィルタが 使用されている。フィルタを通過する流量を調節するために、ハフノンノブ（ｂ ａｌａｎｃｉｎｇ）と呼ばれる方法が用いられる。

バランシングにおいて、複数の抵抗体を繰返し順番に調整して流量を所定の範囲 内に調整する。バランシングが完了した後においても、全体のライン網は、いま だ供給圧の変化を受け、またクリーンルーム要求事項要素の変化をも受けている 。

クリーンルームからの空気の排出には次の２通りがある。ある空気は、処理装置 やその他排出用フード付きの作業ステーショーンを通じて部屋から排出されるし 、また、ある空気は換気口を通じて直接排出される。処理装置内において一定の 流量、換言すれば、一定の部分的真空度を維持することが重要である。そうすれ ば、集積回路チップの欠陥を最小限にすることができるし、また、処理装置ある いは排出フードから有毒ガス等が漏出することを防止できるのでそばにいる作業 者に危険を生じさせない。処理装置から出る空気は中央位置で処理されて外部に 排出される。処理装置を通じて流れる空気は別にして、クリーンルームを流れる 空気は循環させることができる。クリーンルーム内は大気圧よりも僅かながら高 い値に保持されるので、クリーンルームのドアが開いたときにもダストはクリー ンルーム内に進入しない。

安全性に関して、医療あるいはバイオテクノロジー研究所は集積回路チップ製造 所と同様な問題を抱えている。

排出フード内の真空度すなわち流量が不適切であれば、作業者が危険な微生物に さらされることになる。同様に、排出フードから出る空気は中央位置において処 理されて外部に排出される。これらの研究所はたいてい大気圧よりも僅かながら 低い値に維持されることがあるので、ドアが開いたときでも微生物が偶発的に研 究所内から風に運ばれて外部に排出されることはない。

発明の開示 本発明の装置は、空気供給源から処理室のような環境部、さらに排出部まで流れ る空気の流れをコントロールする。もちろん、この流れを発生させるために、空 気供給源は前述の環境部よりも高圧状態でなければならないし、前記排出部は前 述の環境部よりも低圧状態でなければならない。一般的には、空気供給源の処理 室に至るまでの圧力及び処理室から排出部に至るまでの圧力は共に、処理室内の 空気圧よりも急速にかつ大きく変化する。本装置において、環境部に至るまでの コンジット及び環境部から先のコンジットは次の２つの調整位置を有する。

すなわち、（ｉ）プレナム内の圧力を環境部の圧力よりも所定値だけ高く又は低 く維持する圧力維持調整位置と、（ｉｉ）前記プレアムと環境部との間における 有効な圧力降下を生じさせる調節弁位置。上記圧力維持調整位置には、環境部と 圧力源との間においてプレナムが配設されている。圧力源は、環境部よりも高圧 の空気源、あるいは環境部に対して部分的真空を与える排気装置の何れかとする ことができる。プレナムの圧力は、環境部の圧力と圧力源の圧力との間である。

圧力維持調整位置には、環境部と圧力源との間を流れるプレナム内の流体にさら される正面と、環境部の圧力にさらされた端面とを有するピストンが設けられて いる。このピストンは、調整機を通過する空気の流れを調整自在に妨げるために 、かつ、空気の流れを妨げる作用をピストンの自重によって減らすことができる ように所定方向に移動自在に設けられている。これらの２つの位置は、環境部に 出入りするコンジット内に置かれる。これらの２つの位置は、平行な数個のコン ジットであって、すべてが供給部から環境部内に流れるコンジット、又はすべて が環境部から排出部へ流れるコンジット内に置かれることが好ましい。

環境部から排出部までの流れを調整する装置において、ピストンには孔が設けれ ており、この孔を介して流体は流れる。孔に隣接して操向部が固設され、この操 向部は孔を通過する流体をピストンの正面を急激に横切らせるために用いる。操 向部は環境部から真空装置までの流体の流れを調整することができる。このよう な装置においては、ピストンの端面の圧力増加はピストンの流体の流れに対する 抵抗を増大させ、ピストンの正面の圧力増加はピストンの流体の流れに対する抵 抗を減らすように作用する。ピストンの流体の流れに対する抵抗を減少させるた めにピストンに対して回復力が与えられる。

図面の簡単な説明 図１は、処理室への流体の流れの出入りを制御する方法を示す。

図２及び図３は、供給源から環境部までの空気の流れを調節する装置を示す。

図４及び図５は、環境部から排出部までの空気の流れを調節する装置を示す。

実施態様の説明 図１は、処理室に出入りする空気流を制御するために２位置制御装置がどのよう に用いられるかを示す。空気流入側は、処理室内の圧力よりも高圧であり、がっ 、幅広（急激な圧力変化を生じつる。空気流入側の流れは数個の平行なコンジッ ト（図においては２つ）に分岐しており、これらのコンジットを介して処理室に 通じている。

それぞれのコンジットには圧力調整機が設けられており、この圧力調整機はプレ ナム内の圧力を一定圧であって、処理室の圧力よりも大きく、がっ、もちろん空 気人力側の圧力よりも小さな圧力に保つ。（図２及び図３に関連して以下におい て説明するように、これらの圧力調整機は、ピストンが上下に動くときに空気入 力側とプレナムとの間における流れを調整自在に妨げるゲートをピストンに接続 することによって、プレナム内の圧力を処理室に対して一定に保つ。ピストンの 片側はプレナムに対してさらされており、一方、他側は、基準圧力管を介して処 理室の圧力にさらされている。このように、ピストンは、プレナム及び環境部内 における圧力体の去来（押し寄せてきたり、引いていく状態）に応答して移動可 能である。ピストンを横切る圧力の差がピストンの重量によって影響されるよう にピストンを設けて、ピストンを横切る圧力の差を一定にするようにしてもよい 。）各圧力調整機の下流に調節可能な弁が設けられおり、これらの調節弁はプレ ナムと処理室との間の流れを生じさせる。

弁はコントローラによって制御される。圧力調整機がプレナムと処理室との間の 一定の圧力差を維持する限り、調整弁の各設定に対して一定流量が維持される。

調整位置と弁位置とを有する各コンジットは他のコンジットとは次のように独立 して作用する。即ち、もし１つのコンジットを流れる流れが妨げられ、あるいは 変化されても（空気流入側の圧力が処理室に対して充分高い状態のままである限 り）、プレナム内の圧力は処理室の圧力よりも高くほとんど一定のまま変化せず 、そしてこのため平行なコンジットを通る流量はほとんど一定のまま変化しない 。換言すれば、圧力調整様間においてはクロストークは生じない。

空気は排気フードを通じて、あるいは換気口から直接排出される。排出フード内 の圧力を処理室の圧力よりも低い一定の圧力に維持することは極めて望ましい。

この圧力維持するため、真空調整装置であってそのプレナムを処理室に対して部 分的真空に維持する真空調整装置を各排出フードに接続して、排気フードと該プ レナム間の流れに対して比較的小さな量の抵抗を与えるものである。

この低い抵抗を接続することにより、排気フード内に部分真空を生じさせること ができ、この部分真空はプレナム内で維持される部分真空にほとんど等しく、故 に処理室に対してほとんど一定である。排出フードの戸が開かれたとき、真空調 整機は、前記部分真空を維持するために排出フードを通る流量を増やす。（真空 調整機は、図４及び図５に関して以下において説明されるように、それぞれがピ ストンと、プレナムを通る空気流にさらされる正面と、基準圧力管を介して処理 室の圧力にさらされる端面とを有する点で圧力調整機に類似するものである。

ピストンは、プレナム及び環境部内における圧力体の去来に応答して移動可能で ある。ピストンは、上下に可動であるので、プレナムから真空装置即ち排出部へ の流れを調整自在に妨げる。ピストンを横切る圧力差がピストンの自重によって 影響されるようにピストンを設けて、ピストンを横切る圧力差を一定にすること としても良い。） 一定の部分真空を生じさせるように一定流量を維持するために、弁がプレナムと 処理室との間に配設されており、この弁により、図１に示すように換気口から始 まるコンジット内の流れをさらに妨げる。同様に、一定の流量が排出フードを流 れるように設定したいならば、弁を排出フードと真空調整機との間に配設する。

流量設定の変更を行う場合には、調整弁を用いる。調整弁は前述のコントローラ によって制御することができる。

処理室に導かれるコンジットと同様に、処理室から出るコンジット内の真空調整 種間でもクロストークは生じない。処理室から出る各コンジット−このコンジッ トは調整位置と弁位置とを有するーは、１つのコンジットを通る流れが妨げられ 、あるいは変化しても、別の平行なコンジットを流れる流量はほとんど一定（排 気のための真空がほとんどそのまま維持される限り）であるという意味において 他のコンジットとは独立して作動する。処理室から出るそれぞれのコンジットで あって、ただ１つの調整位置を有するコンジット（排気フード内を一定の部分真 空に保つため）もまた、１つのコンジットを通る流れが妨げられ、あるいは変化 しても、別の平行なコンジットに連結された排気フード内の真空度はほとんど一 定であり変化しない（排気のための真空がほとんどそのまま維持される限り）と いう意味において他のコンジットとは独立して作動する。

処理室に導かれる、あるいは処理室から出る各コンジットに対してベンチュリメ ータを設けることとしてもよく、そうすれば流量情報をコントローラに与えるこ とができ、コントローラはコンジット内の弁の調整を行うことができる。コント ローラは圧力変換器から処理室の内外の圧力に関する情報を得ることもできる。

処理室に出入りする流れを調節すること、及び処理室内外の圧力変換器から得ら れる情報を監視することによって、コントローラは処理室内の圧力が外部の圧力 よりも高いか低いかを知ることができる。

図２は、圧力調整機と調節弁とを有する装置を示し、比較的高圧空気を供給する 空気供給源から与えられる空気が入り口１から折曲げフィルタ２を通って処理室 ３（例えば、クリーンルーム環境）に流入する状態を示す。

ハウジング４は２つのチャンバ、即ちチャンバ６とプレナム７とに分割されてい る。チャンバ６は基準圧状態であり、（例えば、チューブ６１によって）クリー ンルームへ空気搬送のため接続されている。プレナム７とチャンバ６は可動自在 に設けられたピストン５によって分離されている。ピストンの１つの面、即ち正 面はプレナム７内の空気にさらされている。他の面、即ち端面５１はチャンバ６ 内の基準圧にさらされている。ピストン５は矢印５０で示す方向に可動である。

ピストン５はその中央に孔５６を有する。ピストン５の内縁は膜５３によって弁 座１１に接続されている。ピストン５の外縁は膜５４によってハウジング４に接 続される。操向部１３は支持材１２によって弁座１１に接続される。操向部１３ は空気流の向きをピストン５が移動する方向に平行な方向からピストン５の移動 方向を横切る軸方向に変える。

支持材５５によって環状ゲート８がピストン５に取り付けられ、この環状ゲート ８は操向部１３の回りに設けられかつピストン５と共に可動である。好ましい実 施例においては、操向部１３は非可動である。複数の揺動スプリング８１はゲー ト８を、操向部１３の底部に設けた支持材１４に連結する。これらのスプリング ８１は、必ずしも必要でないが、ピストン５を横方向に安定させかつ垂直方向に 滑らかに移動しやすくするものである。ゲート８はピストン５と共に動くので、 本装置を介して流れを調節可能に制限する。

本装置を流れる空気は入り口１から流入した後、操向部１３によって向きが変え られてゲート８を通過し、プレナム７を通って、次にフィルタ２を通過してクリ ーンルーム３へと流れる。ゲート８が空気の流れをどのくらい妨げるかはピスト ン５の位置に依存する。また、ピストン５の位置はプレナム７とチャンバ６との 圧力差及びピストン５に作用している回復力に依存する。図２に示す装置におい ては、回復力はピストン５、ゲート８及びこの２つを連結する支持材５５の合計 重量である。この重量はゲート８を開くように作用するものであり、従って流れ に対する抵抗を下げる。（このピストン・支持材・ゲート構造の重量のみを回復 力として用いることにより、一定の回復力が得られる。一定の回復力はピストン を横切る一定の圧力差を維持するために好ましいものである。）プレナム７の圧 力がチャンバ６の圧力よりも十分に大きくなるとピストン５とゲート８は上昇す るので、ゲート８による流れに対する抵抗は増す。ゲート８によるこの抵抗の上 昇は空気流量を下げる。ピストン５とゲート８は均衡状態となる位置に来て、プ レナム７とチャンバ６との圧力差は一定になる。

通気管６１が環境部３に通気されているならば、このようにプレナム７の圧力は 環境部３の圧力に対して一定である。フィルタ２を通過する一定圧力降下を維持 することによって、本装置はほとんど一定の流量を維持することができる。

この装置がなければ、クリーンルームに圧力降下が生じたときに流量が増える。

それは供給源とクリーンルーム３との間に大きな圧力降下があるからである。こ の装置があれば、クリーンルームの圧力降下はチャンバ６の圧力降下を生じる。

それはチャンバ６は管６１によってクリーンルームに通気されているからである 。チャンバの圧力降下によって、次にピストン５とゲート８が上昇して、ゲート ８による空気流に対する抵抗が増える。この抵抗増加により供給源とクリーンル ームとの間の大きな圧力降下を阻止し、流量はほとんど一定のままで変化しない 。反対に、クリーンルームの圧力増加が生じたときはゲート８が開き、抵抗は下 がる。

同様に、この装置がなければ、供給源の圧力増加が生じたときに流量の増加が起 こる。この装置があれば、流入位置１における圧力増加によりプレナム７に一時 的な圧力増加が生じ、このプレナムの圧力増加によりピストン５とゲート８は上 昇する。ゲート８の上昇によって、流れに対する抵抗が増加し供給源とクリーン ルーム３との間の大きな圧力降下が妨げられる。反対に、入力圧力が降下すると 、ゲート８を開いて抵抗を下げる。

本装置内をほとんどあるいはまったく流れが通過しないときは、ゲート８とピス トン５は最下位の位置まで下がり、ゲート８は流れに対して最少の抵抗を与える ことになる。このようにほとんどあるいはまったく流れがないときは、本装置は 完全に開いた状態である。装置は、流れが遮断された後もリセットする必要はな い。

図２に示す装置は好ましい実施例であり、この実施例においてはゲートはピスト ン５に固定して取り付けているので、ゲート８とピストン５は一体的に動く。ピ ストン５が上昇するときにゲート８は流れに対する抵抗を増すように、かつ、ピ ストンが降下するときにゲートは流れに対する抵抗を減らすように、ピストンと ゲートをレバーその個別の機構によって取り付けることとしても良い。

フィルタ２は、プレナム７から環境部３に流れる空気に対して一定の抵抗を与え る。オリフィス２３を形成する格子２１．２２を用いることによりて、更に抵抗 を増すことが可能である。格子２１は可動であり、これによりオリフィス２３の サイズを変化させることができ、従ってプレナム７から環境部３に流れる流れに 対する抵抗を変化させることが可能である。環境部３に対するプレナム７の圧力 は可動格子２１によって制御されうる。

可動格子２１の摺動は前述のコントローラによって制御されるステップモータに よって行われる。オリフィス２３は、空気をフィルタ全体にわたって均一に拡散 させるために、装置内におけるオリフィス位置に応じて異なるサイズにすること としても良い。

図３は図２に示す装置の代替例であり、この例においてはピストン５はヒンジで 取り付けられている。ピストン５は支持材５５によってゲート８に連結されてい る。

ピストン５は上下に回転するので、ピストンとゲート８は流れを横切る方向に動 く。ピストン５の正面５２はコンジットを通過する空気にさらされており、ピス トンの端面６は基準圧力チャンバ６にさらされている。なお、基準圧力チャンバ ６はボート６１を介して本装置の下流の環境部（例えば、処理室）に通気されて いることが好ましい。装置の入り口１は空気供給部に接続されている。

空気は支持材５５及びゲート８を通過した後ピストン５を通過する。ピストン５ の下流には仕切弁２５が配設され、この仕切弁２５は流量を変化させるため上下 に可動に設けられている。図３の装置の仕切弁２５は、図２の装置の調整可能格 子構造２１．２２と同じ機能をなす。

図３の装置のピストン５とゲート８は最下位の位置にあり、この位置においては 低流量である。流量がある点以上になると（即ち、ピストンの正面５２と端面５ １との圧力差がピストン・支持材・ゲート構造５．５５．８の重量あるいはその 他の回復力に勝るとき）、ピストン５は矢印で示す方向（上方）に回転する。ピ ストン５のこの上方への移動により、ゲート８が上方に移動して流れを妨げる。

ゲート８は流れに対する抵抗を増して流入口１における更なる圧力増加に対抗す る。故に、本装置はプレナム７とチャンバ６との圧力差を一定に維持することが 可能である。この圧力差はピストンに作用する回復力に関係しており、回復力は 、この場合にはピストン・支持部材・ゲート構造の重量である。チャンバ６の圧 力を仕切弁の下流の圧力に等しく設定することにより、仕切弁２５の両側の圧力 降下は一定に維持される。仕切弁２５の位置は流量を精確に制御するために調節 されうる。

ピストン５の重量によって生じる回復力は、摺動自在なウエートをロッド９１上 において移動させることによって変化させることができる。なお、ウェートの移 動は前述のコントローラによって制御されるステップモータによって行うことが できる。

図４は、処理室から排出部までの流れを制御する流れ調整機を示す。入り口８１ からの空気流は可変抵抗体、本例においては仕切弁９５を通りプレナム７９に流 入する。空気はピストン５の正面５２上を通る。空気流は次に、ピストン５の端 部に設けられた折返し部９６＆こより形成された制限地点８０によって調整され る。ピストン５はヒンジ８４回りに回転するので、折返し部９６（よ空気流を横 切る方向に移動する。好ましくは、出口８２は真空源に接続される。いかなる場 合においても、出口８２の圧力は入り口８１の圧力よりも低くなければならない 。

プレナム７９の圧力はピストン５の正面５２及び端面（背面）５１に作用する流 体の力及びピストン５の回復力に関係する。図４の装置においては、下方へ作用 する回復力はピストン５の重量である。回復力は、スプリング、あるいはコント ローラ制御のステップモータによってロッド９１上を移動自在に設けられた図４ に示す摺動自在なウエート９０によって得ることができる。このように、図３及 び図４に示す調整機のピストンに作用する回復力は図１に示すコントローラによ って制御することができる。回復力は制限地点８０を開くことになる。回復力は 、空気が通過するプレナム７９と、基準圧力チャンバ１７（このチャンバはプレ ナム７９の圧力よりも高い圧力を有すべきである）との圧力差によって起きる力 のバランスをとるので、ピストン５は浮く。図示の摺動可能なウエートを用いる ことによりピストン５に作用する回復力を変化させて、プレナム７９とチャンバ １７との圧力差を変化させることが可能である。ピストン５を浮かせるためには 、出力側８２における真空度が十分強いことが必要であり、真空度が十分でない ならば、調整機はプレナム７９の圧力を一定に維持することができない。真空度 が十分強くて回復力が一定のままでありかつチャンバ１７の圧力が一定のままで あれば、プレナム７９の圧力は一定のままである。チャンバ１７は基準ボート８ ５と流体連通しており、このボート８５は処理室へ連通し、空気は処理室から入 口８１へと流れる。

出力側８２の圧力が下がれば、より多くの空気がプレナム７９から制限地点８０ を通過して出力側へ流れるのでプレナム７９の圧力が低下し、このプレナムの圧 力降下によりピストン５が上方へ回転するので制限地点８０において空気流は絞 られる。同様に、出力側８２の圧力増加すれば制限地点は広がる。このように、 ピストン５に作用する下向き回復力を補正するために出力側８２における真空度 が充分である限り、プレナム７９の圧力は基準圧よりも一定値だけ低くかつ出力 側の圧力から独立している。

このように、プレナム７９は入口８１から抵抗体である仕切弁９５を通過して流 れる空気を吸込む一定真空度の流しくシンク：５ｉｎｋ）として作用する。入口 ８１とプレナム７９との圧力差が一定のままであり、かつ、入口８１とプレナム ７９との間の流れに対する抵抗が一定のままであれば、空気マス流量は一定のま まである。仕切弁９５によって流体の流れに対する抵抗を変化させてやれば前記 マス流量を変化させることができる。入口８１とプレナム７９との圧力差は、基 準ボート８５を入口８１に連通して基準チャンバ１７を入口８１に通気すること により一定に維持される。仕切弁９５を調整してより多くの、あるいはより少な い流体をプレナム７９内に流入させることができ、これによりピストン５と妨げ 部材９６は下方あるいは上方に移動してプレナム７９内の圧力を調整する。基準 ボート８５を入口８１に接続することにより、入口における圧力変化はチャンバ １７の圧力に対して相応する変化を来し、この変化によってピストン５７！！＜ 移動して制限地点８０を広くあるいは狭くしプレナム７９と入口８１との圧力差 を一定に維持する。可変抵抗体９５を通過する流れの圧力差を一定に維持する可 変抵抗体９５を調整機に設けることで、図４に示す装置はマス流量コントローラ として非常に優れた作用を行う。

プレナム７９内の部分真空度は摺動自在のウエート９０を調整することによって 変化させることができる。

仕切弁９５をなくしあるいは仕切弁を調整して流れに対する抵抗を極めて少なく し、入口８１を排出フードに取り付け、かつ、基準管８５を排出フード外部の環 境部へ接続したならば、図４に示す調整機を排出フード内の部分真空を一定に維 持するために用いることができる。

アメリカ合衆国特許第５０００２２１号の図１及び図２に示す装置を本発明の図 １の排出フード真空調整機として用いることもできる。

図５は、先に説明した図２に示す装置に構造的にある程度類似した装置を示す。

しかし、この装置は真空源に接続されており機能的には本明細書の図４の装置（ あるいは、上記アメリカ合衆国特許第５０００２２１号の図１及び図２の装置） により似ている。この装置において、空気は環境部３からフィルタ２を経由して 、次にプレナム７及び出口４１を経由して真空源へと流れる。

ピストン５は、ピストン５の上面である正面５２と、ピストン５の下面である端 面（背面）５１との２面を有する。ピストン５はハウジング４の内部をプレナム ７と基準チャンバ６とに分け、基準チャンバ６は管６１のよって環境部３の圧力 に通気されている。ピストン５の外縁は膜５４によってハウジング４に取り付け られている。ピストン５は孔を有し、この孔を通じて流体はプレナム７から出口 ４１へと流れる。膜５３によってピストンの孔の縁を弁座４２に取り付ける。バ リア１３を支持材１２により出口４１に取り付ける。バリア１３と弁座４２との 間の空間は排出ボート４６を形成し、このボートは、ピストン５が上下に動く際 に部分的に閉鎖される。

ピストン５がハウジング４の底面に定着することを防止するために弁座４２の外 周は、ピストンの孔よりも広くするか、あるいはストッパ４８を設けることとす る。

プレナム７の圧力は環境部３の圧力よりも低く、フィルタ２を流れる流れによっ て圧力降下が生じる。プレナムの圧力が基準チャンバ６の圧力よりも十分に小さ いときに、ピストン５の重量をうち負かすために、ピストンは浮き排出ボート４ ６を塞ぐ。本装置はプレナム７と基準チャンバ６との圧力差を一定に維持するこ とができる。

例えば、出口４１の圧力が降下したならば（即ち、真空源の強さが増加したなら ば）、プレナム７の圧力はもちろん降下するが、このプレナム内の圧力降下によ りピストン５の上昇が生じ、これにより排出ボート４６を通る流れに対する抵抗 が増大する。

本装置は一定マス流量を維持することができる。ピストン５を横切る圧力差を一 定に維持することと、基準チャンバ６を環境部３に連結することにより、フィル タ２と格子２１．２２を横切る圧力差を一定に維持することができる。フィルタ ２と格子２１．２２により生じる流体に対する抵抗が一定に維持されるならば、 フィルタ２を通過するマス流量は一定に維持される。流量は、図２の装置に関し て先に説明されたように、格子２１．２２によって生しる抵抗を調整することに より調整される。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．環境部と、前記環境部と異なる圧力を有しかつ前記環境部よりもより早く変 化する圧力源との間を流れる空気流をコントロールする装置であって、前記環境 部と前記圧力源との間に配設されたプレナムを有し、前記プレナムの圧力を前記 環境部の圧力と前記圧力源の圧力との間の圧力であって前記環境部の圧力と一定 量異なる圧力に維持する調整機であり、前記環境部と前記圧力源との間を流れる プレナム内の流体にさらされた正面と、前記環境部圧にさらされた端面とを有す るピストンであって、前記調整機を流れる空気の流れを調整可能に変化させるよ うに、かつ、前記ピストンの重量により前記ピストンを前記ピストンの前記空気 流に対する抵抗を減少させる方向に移動させるように設けたピストンを有する調 整機と、前記調整機と前記環境部との間に配設されて前記空気流を更に妨げる調 節可能弁とを、 含んでなるコントロール装置。
2. ２．請求項１のコントロール装置であって、前記圧力源を前記環境部内の空気圧 よりも高い圧力の空気圧力源として設け、前記ピストンに前記プレナムの上流の 空気の流れを妨げるゲートを設け、前記調整機が前記プレナムの圧力を前記環境 部の圧力よりも一定量高い圧力に維持するように設けたコントロール装置。
3. ３．請求項２のコントロール装置であって、前記圧力源を前記環境部内の空気よ りも低い圧力の排出部として設け、前記ピストンを前記プレナムの下流の前記流 れを妨げるように設け、前記調整機によって前記プレナム内の圧力を前記環境部 の圧力よりも一定量高くなるように維持可能に設けたコントロール装置。
4. ４．環境部よりも高い圧力を有する空気供給源から前記環境部を経て前記環境部 よりも低い圧力を有する排出部に至るまでの空気の流れをコントロールする装置 であって、 前記環境部と前記空気供給源との間に配設された第１のプレナムを有し前記第１ のプレナムの圧力を前記環境部の圧力と前記空気供給源の圧力との間の圧力であ って前記環境部の圧力と一定量異なる圧力に維持する第１の調整機と、 前記第１の調整機と前記環境部との間に配設され前記環境部への空気の流れを妨 げる第１の調節可能弁と、前記環境部と前記排出部との間に配設された第２のプ レナムを有し前記第２のプレナムの圧力を前記環境部の圧力と前記空気供給源の 圧力との間の圧力であって前記環境部の圧力と一定量異なる圧力に維持する第２ の調整機と、 前記第２の調整機と前記環境部との間に配設され前記環境部への空気の流れを妨 げる第２の調節可能弁と、 を含んでなるコントロール装置。
5. ５．請求項４のコントロール装置であって、ゲートと、前記空気供給源から前記 環境部へと流れる前記第１のプレナム内の流体にさらされた正面と、前記環境部 圧にさらされた端面とを有する第１のピストンを前記第１の調整機に設け、前記 ゲートが前記第１の調整機を通る空気の流れを調整可能に妨げるように、かつ、 前記第１のピストンの重量により前記第１のピストンを前記第１ゲートの前記空 気流に対する抵抗を減少させる方向に移動するように前記第１のピストンを設け 、 前記環境部から前記排出部まで流れる前記第２のプレナム内の流体にさらされた 正面と、前記環境部にさらされた端面とを有する第２のピストンを前記第２の調 整機に設け、前記第２の調整機を流れる空気の流れを調整可能に妨げるように、 かつ、前記第２のピストンの重量により前記第２のピストンを前記空気流に対す る前記第２のピストンの抵抗を減少させる方向に移動するように前記第２のピス トンを設けた、コントロール装置。
6. ６．請求項５のコントロール装置であって、前記第１及び第２の調節可能弁が妨 げる流量を調整するコントローラを更に含んでなるコントロール装置。
7. ７．請求項４のコントロール装置であって、前記第１及び第２の調節可能弁が妨 げる流量を調整するコントローラを更に含んでなるコントロール装置。
8. ８．環境部から排出手段まで流体の流れを調整する装置であって、 前記排出手段と連通する出口と、 孔を有し、流体が前記孔を通じて前記出口に流れるように、かつ、前記排出手段 へと流れる流体を調節可能に変化させるために前記出口に近接して移動自在に設 けられたピストンであって、基準圧にさらされた端面と、前記孔の上流側にさら された正面とを有し、これにより前記ピストンの前記端面に作用する圧力の増加 がピストンの前記流体の流れに対する抵抗を増加させ、かつ、前記ピストンの前 記正面に作用する圧力の増加が前記流体の流れに対する抵抗を減少させるように 設けたピストンと、 前記流体の流れに対するピストンの抵抗を減少させるようにピストンに力を与え る回復手段と、を含んでなる調整装置。
9. ９．請求項８の調整装置であって、前記回復手段は前記ピストンの重量を含む装 置。
10. １０．請求項８の調整装置であって、前記正面及び端面の面積がほぼ等しい装置 。
11. １１．２つ（第１及び第２）の平行なコンジットを介して空気供給源から環境部 への流れをコントロールする装置であって、 前記第１のコンジット内に配設され第１のピストンを備えた第１の調整機であっ て、前記ピストンに第１のゲートと、前記空気供給源から前記環境部へ流れる第 １のプレナム内の空気流にさらされる正面と、前記環境部の圧力さらされる端面 とを設け、前記第１のゲートが前記第１の調整機を通る空気流を調整可能に妨げ るように、かつ、前記第１のピストンの重量により前記空気流に対する前記第１ のゲートの抵抗を減少させる方向に前記第１のピストンを移動させるように前記 第１のピストンを設けた第１の調整機と、前記第１の調整機と前記環境部との間 に配設され前記環境部への空気流を妨げる第１の調節可能弁と、前記第２のコン ジット内に配設され第２のピストンを備えた第２の調整機であって、前記第２の ピストンに第２のゲートと、前記空気供給源から前記環境部へ流れる第２のプレ ナム内の空気流にさらされる正面と、前記環境部の圧力さらされる端面とを設け 、前記第２のゲートが前記第２の調整機を通る空気流を調整可能に妨げるように 、かつ、前記第２のピストンの重量により前記空気流に対する前記第２のゲート の抵抗を減少させる方向に前記第２のピストンを移動させるように前記第２のピ ストンを設けた第２の調整機と、前記第２の調整機と前記環境部との間に配設さ れ前記環境部への空気流を妨げる第２の調節可能弁と、を含んでなるコントロー ル装置。
12. １２．２つ（第１及び第２）の平行なコンジットを介して環境部から排出部への 空気流をコントロールする装置であって、 前記第１のコンジット内に配設され第１のピストンを備えた第１の調整機であっ て、前記ピストンに前記環境部から前記排出部へ流れる第１のプレナム内の空気 流にさらされる正面と、前記環境部の圧力さらされる端面とを設け、前記第１の 調整機を通る空気流を調整可能に妨げるように、かつ、前記第１のピストンの重 量により前記空気流に対する前記第１のピストンの抵抗を減少させる方向に前記 第１のピストンを移動させるように前記第１のピストンを設けた第１の調整機と 、 前記第２のコンジット内に配設され第２のピストンを備えた第２の調整機であっ て、前記第２のピストンに前記環境部から前記排出部へ流れる第２のプレナム内 の空気流にさらされる正面と、前記環境部の圧力さらされる端面とを設け、前記 第２の調整機を通る空気流を調整可能に妨げるように、かつ、前記第２のピスト ンの重量により前記空気流に対する前記第２のピストンの抵抗を減少させる方向 に前記第２のピストンを移動させるように前記第２のピストンを設けた第２の調 整機と、 を含んでなるコントロール装置。