JPS63199978A - マスフローコントローラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規で有用なマスフローコントローラに関す
る。

〔従来の技術〕

従来、マスフローコントローラにおいては、例えば、特
公昭５９−２８７９４号公報に示すように、熱膨張部材
を熱膨張させ、そのときの熱膨張部材の変位を利用して
、弁体を開閉駆動するようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この従来技術によれば、熱膨張部材が所定量熱
膨張するのに一定時間を要するので、それほど応答性が
良くなく、弁体を開閉する制御精度も高くない。又、弁
体への駆動力が余り大きくなく、これを大きくしようと
すれば、熱膨張部材が大型となり、マスフローコントロ
ーラそのものが大型になる。

本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その
目的とするところは、小型でありながらも、微小流量か
ら大流量に亘って高速かつ高精度に流量制御が可能なマ
スフローコントローラを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の流体制御装置は、基
体に形成された流体入口と流体出口との間に、流体流量
を測定する測定素子とバイパス部とを並列接続してなる
センサ部と、流体流量を制御するための弁体とを設け、
前記弁体をピエゾスタックの歪力により開閉制御するよ
うにしである。

〔作用〕

上記構成によれば、弁体をピエゾスタックの歪力により
押圧駆動するので、弁体駆動部分を小型化することがで
き、従って、マスフローコントローラ全体をより小型な
ものとすることができる。

そして、ピエゾスタックの歪発生のための時間は極めて
短かいので応答速度が向上し、しかも、弁体の開度を精
度よく張設することができる。更に、ピエゾスタックの
歪発生は瞬時に起こり、しかも大きいから、弁体への加
圧力が大きく、微小流量から大流量に亘って高速かつ高
精度に流量制御をおこなうことができ、上記目的を達成
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は所謂ノルマルオープンタイプの流体制御装置と
してのマスフローコントローラを示し、１は基体である
。２は基体１に形成された流体人口３と流体出口４との
間に設けられた弁座ブロックで、５は弁座、５ａは弁口
である。弁座ブロック−２のベース部６には流通路７．
８が開設されている。９．１０は流体人口３、流体出口
４にそれぞれ着脱自在に設けられた流体導入接手、流体
導出接手である。

１１は弁座５の上流側に設けられるセンサ部で、測定流
路人口１２を経た流体が測定素子１３を通過するとき、
その流量が測定されるように構成されている。１４は測
定流路出口、１５．１６は固定ナツト、１７．１８．１
９は０リング等のシール材である。２０はバイパス部で
ある。

２１は弁口５ａの開度調節を行う弁体で、その胴部２２
が弁ブロツク２３内を上下方向に移動し得るよう、しか
も、通常時、弁座５との間に若干の隙間Ｇを形成するよ
うに、弾性に冨むベローズ２４によって保持されている
。２５．２６．２７．２８は０リング等のシール材であ
る。

２９は基台１に立設された筒状のカバ一体で、弁ブロッ
ク２３とは螺着されている。３０は固定部材である。カ
バ一体２９の内部上方にはピエゾスタックよりなる弁体
駆動部３１が設けられている。この弁体駆動部３１は、
例えば特願昭５９−２４９８６０号に開示されるように
、上下両面にメッキが施された直径１０ｗ１〜５０ｍ、
厚さ０−１ｍ〜０．５ｍ（７）圧電素子と、導電性に優
れた直径１０ｆｌ〜５Ｑｍｍ、厚さ０．０５１〜０．２
ｍの金属薄板とを交互に一枚ずつ積層しく圧電素子の積
層数は例えば、１００〜２００）　、各金属薄板を１つ
おきに正極リード線、負極リード線によってそれぞれ接
続し、更に、各リード線に電圧印加用のリード線を接続
して構成される。

このように構成された弁体駆動部３１に、例えばＤＣ５
００Ｖの電圧を印加すると、各圧電素子はその積層方向
に６０Ｊ１１１〜１００ｎ程度の歪が生じ、これによっ
てその出力部３２が下方に変位する。

３３は弁体２１と弁体駆動部３１との間に介装される駆
動力伝達部材である。この駆動力伝達部材３３は、第２
図に示すように、円筒状の胴部３４の上部を内方に折り
曲げて形成され、互いに独立した形状の舌片部３５．３
５を有している。３６．３６は折曲部である。、３７．
３７は折曲部３６．３６側に近い舌片部３５．３５の上
面に形成された突部である。３８．３８は舌片部゛３５
．３５の遊端部である。この駆動力伝達部材３３は胴部
３４の下端を、弁ブロック２３の受座２３ａに当接する
ようにしてＩ置される。

而して、突部３７．３７に弁体駆動部３１の出力部３２
からの下方への押下刃が印加されると、舌片部３５３５
は折曲部３６．３６を支点とするてことして作用し、従
って、舌片部３５．３５の遊端部３Ｂ、３８はてこ化分
だけ増幅されて下方に変位する（第３図参照）。

駆動力伝達部材３３の材質としては、弾性に冨むステン
レス、ばね鋼、プラスチック等がある。そして、折曲部
３６．３６には充分な弾性をもたせると共に、舌片部３
５．３５は容易に撓まないようにやや厚く形成すること
が好ましい。

尚、駆動力伝達部材３３の形状は、第２図に示すものに
限られるものではなく、例えば第４図に示すように、遊
端部３８・・・が互いに独立した複数の舌片部３５・・
・を放射状に設けてもよい、又、図示しないが、舌片部
３５は１つであってもよい。そして、胴部３４は必ずし
も円筒状にする必要はなく、弁体駆動部３１の押圧力に
耐え変形しないものであれば、２脚、３１１ｉ１形状の
ものであってもよい。更に、胴部３４を第２図、第４図
に示すものより短くし、これを弁ブロック２３の受座２
３ａ以外の部材によって保持するようにしてもよい。

又、突部３７．３７を舌片部３５．３５の上面ではなく
、第５図に示すように、弁体駆動部３１の出力部３２の
下面に設けても良い。即ち、弁体駆動部３１と駆動力伝
達部材３３とが突部３７．３７を介して、点接触又は線
接触し、舌片部３５がてことして作用するよう構成して
あればよい。

上述のように構成したマスフローコントローラにおいて
、折曲部３６と突部３７との間の長さと、折曲部３６と
遊端部３８との間の長さの比が１＝５に設定された舌片
部３５・・・を用いた場合、弁体駆動部３１の出力部３
２の変位量は５倍に増幅されて弁体２１に伝達される。

つまり、出力部３２が僅かに変位しても弁体２１の変位
量が大きくなり、従って、弁口５ａにおける隙間Ｇの開
度調節を広範囲に行うことができ、大容量の流体を制御
することが可能となる。

尚、前記比は適宜所望の値に設定し得ることは勿論であ
る。

第６図は、本発明を所謂ノルマルクローズタイプのマス
フローコントローラに適用した例を示し、ばね３９を設
け、このばね３９によって弁体４０を通常時弁座４１に
当接するようにした点が、第１図に示すものと異なるだ
けで、他の構成部材については変わるところがない。こ
のように構成した場合も、弁口５ａにおける隙間Ｇの開
度調節を広範囲に行うことが出来、大容量の流体を制御
することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るマスフローコントロ
ーラは、基体に形成された流体入口と流体出口との間に
、流体流量を測定する測定素子とバイパス部とを並列接
続してなるセンサ部と、流体流量を制御するための弁体
とを設け、前記弁体をピエゾスタックの歪力により開閉
制御するようにしであるので、弁体駆動部分を小型化す
ることができ、従って、マスフローコントローラ全体を
より小型なものとすることができる。そして、ピエゾス
タックの歪発生のための時間は極めて短かいので応答速
度が向上し、しがち、弁体の開度を精度よく調節するこ
とができる。更に、ビニシスタンクの歪発生は瞬時に起
こり、しかも大きいから弁体への加圧力が大きく、微小
流量から大流量に亘って高速かつ高精度に流量制御を行
うことができ、性能の優れたマスフローコントローラ全
体ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はノルマルオープ
ンタイプのマスフローコントローラの縦断面図、第２図
は駆動力伝達部材の斜視図、第３図は舌片部近傍の側面
図、第４図は駆動力伝達部材の他の構成例を示す斜視図
、第５図は突部を弁体駆動部側に設けた実施例を示す側
面図、第６図はノルマルクローズタイプのマスフローコ
ントローラの要部を示す縦断面図である。 １・・・基体、３・・・流体入口、４・・・流体出口、
１１・・・センサ部、１３・・・測定素子、２０・・・
バイパス部、２１・・・弁体、３１・・・弁体駆動部。 出　願　人　　　株式会社　エステンク代　理　人　　
　弁理士　　藤本英夫 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体に形成された流体入口と流体出口との間に、流体流
   量を測定する測定素子とバイパス部とを並列接続してな
   るセンサ部と、流体流量を制御するための弁体とを設け
   、前記弁体をピエゾスタックの歪力により開閉制御する
   ようにしたことを特徴とするマスフローコントローラ。