(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に弁口としての開口が開設された弁ブロックの上部にダイヤフラムを設け、このダイヤフラムの上面に、これを常時下方に押圧して前記弁口を閉塞させる押圧体を設け、アクチュエータの下方への押下げ力を上向き方向の力に変換して押圧体に伝達するピック体を押圧体の上方に設けてなり、前記ピック体がばね性を有する材料よりなり、かつ、アクチュエータの出力部に当接させた周部と、この周部から下方に折り曲げられた係止部とからなり、係止部の下面側を弁ブロック側の支点に保持させ、係止部の先端側を前記押圧体に係合させたことを特徴とするマスフローコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスや液体などの流量を制御するマスフローコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記マスフローコントローラの一つに、ノルマルクローズタイプ（常時閉路型）のものがある。このタイプのマスフローコントローラは、従来、図５に示すように、本体ブロック４１の上面に近い部分に、流路４２を形成したオリフィスブロック４３を設け、その下方に、流路４４を形成したノズルブロック４５をばね４６によって常時上方に付勢し、これによって、オリフィスブロック４３と当接してバルブ閉の状態になるように設け、本体ブロック４１の上面に設けられたピエゾスタックなどのアクチュエータ４７の下方への押下げ力を真球４８、プランジャ４９および押圧ピン５０を介してノズルブロック４５に伝えて、オリフィスブロック４３とノズルブロック４５との間に所定の隙間が生じ、バルブ開の状態になるように構成されていた。なお、図５において、５１，５２は本体ブロック４１に形成された流路で、流路４２，４４にそれぞれ接続されている。５３はプランジャ４９を上方に常時付勢しているばねである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記マスフローコントローラにおいては、弁まわりの部品点数が多いとともに、流路構造が複雑である。このため、粘度の高い流体の制御には不向きであるとともに、組立性やメンテナンス性が悪く、製作コストが嵩むといった不都合がある。
【０００４】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、バルブ部分の構成を簡素化し、安価でメンテナンス性に優れたマスフローコントローラを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明のマスフローコントローラは、上面に弁口としての開口が開設された弁ブロックの上部にダイヤフラムを設け、このダイヤフラムの上面に、これを常時下方に押圧して前記弁口を閉塞させる押圧体を設け、アクチュエータの下方への押下げ力を上向き方向の力に変換して押圧体に伝達するピック体を押圧体の上方に設けてなり、前記ピック体がばね性を有する材料よりなり、かつ、アクチュエータの出力部に当接させた周部と、この周部から下方に折り曲げられた係止部とからなり、係止部の下面側を弁ブロック側の支点に保持させ、係止部の先端側を前記押圧体に係合させたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。
【０００７】
図１〜図４は、この発明の一つの実施の形態を示すもので、まず、図１において、１は本体ブロック、２，３は本体ブロック１に形成された流体入口、流体出口で、接続部材４，５が取り付けられている。６は本体ブロック１の流体入口２と流体出口３との間に形成される流体流路で、流体流量検出部７と流体流量制御部８とが設けられている。
【０００８】
前記流体流量検出部７は、流体流路６に臨むように開設された測定流路入口９と測定流路出口１０との間を接続する例えば薄肉毛細管よりなる導管１１に例えば熱式質量流量センサよりなる抵抗体１２Ａ，１２Ｂを巻回してなるもので、これらの抵抗体１２Ａ，１２Ｂは、図外のブリッジ回路に接続されている。１３は流体流路６に形成された定分流比特性を有するバイパス部である。
【０００９】
前記流体流量制御部８の構成を、図２をも参照しながら説明する。すなわち、本体ブロック１のバイパス部１３よりも下流側の流体流路６に弁ブロック１４が本体ブロック１の上面よりやや突出した状態で設けられる。この弁ブロック１４には、一端が弁ブロック１４よりも上流側の流体流路６Ａに連なり、他端が弁ブロック１４の上面で開口している流路１５が形成されるとともに、上方が弁ブロック１４の上面で開口し、下端が弁ブロック１４よりも下流側の流体流路６Ｂに連なる流路１６が前記流路１５を中心にして形成されている。
【００１０】
１７は弁ブロック１４の上面に載置される弁ブロック押さえ部材で、内部は中空になっている。そして、この押さえ部材１７と弁ブロック１４との間に挟持されるようにしてダイヤフラム１８が設けられる。このダイヤフラム１８は、後述する押圧体１９、ばね２０と協働して、図４（Ａ）に示すように、弁ブロック１４の上面の開口１５ａ，１６ａを常時閉塞する弁体として機能するもので、その厚みは、例えば０．１５ｍｍ程度で、ステンレス鋼など耐腐食性およびばね性に富む素材よりなる。
【００１１】
１９はダイヤフラム１８の上面に載置されるようにして設けられる押圧体で、上部外周にくびれ部分１９ａを備え、内部にばね２０の大半を収容するための空間１９ｂを備えた有底の筒体で、例えばステンレス鋼よりなる。２０は前記空間１９ｂに大半が収容され、後述するピエゾスタック２２の出力部２２ａ側の凹部２２ｂとの間に介装されるばねで、押圧体１９を常時下方に付勢している。したがって、ダイヤフラム１８は、常時下方に付勢されて弁ブロック１４の上面に密着し、弁ブロック１４に形成された流路１５の上部開口１５ａおよび流路１６の上部開口１６ａを閉塞する。２１はシール部材である。
【００１２】
２２はアクチュエータとしてのピエゾスタックで、複数のピエゾ素子を積層して形成してあり、弁ブロック押さえ部材１７の上方に立設された筒状のケース２３内に収容されている。このピエゾスタック２２の下端の出力部２２ａは、押圧体１９の上端面とやや離間しており、その凹部２２ｂにはばね２０の上端が当接している。また、ピエゾスタック２２の上部は、図示してないが、ケース２３の上部外周に形成したねじ部に螺着されるユニオンナット形状の調整ナットにより押圧保持されている。このピエゾスタック２２においては、所定の電圧を印加されることにより、出力部２２ａがばね２０の付勢力に抗して下方に移動し、下方への押下げ力が発生する。
【００１３】
２４はピエゾスタック２２の下方への押下げ力を上向き方向の力に変換して押圧体１９に伝達する手段としてのピック体で、例えば、ステンレス鋼板のように強度とばね性を有する素材よりなる厚さ０．３ｍｍ程度の円板状の素材を、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、８等分する線に沿って切り込み、中心部２４ａおよびこれと周部２４ｂとの間の部分２５ｃを切り欠き、下方にやや折り曲げられた係止部２４ｄを９０°ずつ形成したものである。
【００１４】
そして、このピック体２４は、その周部２４ｂをピエゾスタック２２の出力部２２ａに当接させ、係止部２４ｄの先端側を押圧体１９のくびれ部分１９ａに係合させるとともに、係止部２４ｄの下面側を弁ブロック押さえ部材１７の突出部１７ａに保持させるようにして設けられている。すなわち、ピック体２４は、突出部１７ａを支点として、第１種のてこのように保持されている。
【００１５】
上述した構成のマスフローコントローラの動作について、図４（Ａ），（Ｂ）をも参照しながら説明すると、ピエゾスタック２２に電圧が印加されてない状態（常時）においては、図４（Ａ）に示すように、押圧体１９とピエゾスタック２２の出力側との間に介装されたばね２０の付勢力により、押圧体１９が下方に押し下げられ、これによって、ダイヤフラム１８が弁ブロック１４の上面に密着し、弁ブロック１４に形成された流路１５の上部開口１５ａおよび流路１６の上部開口１６ａを閉塞し、バルブ閉の状態になっている。
【００１６】
上記バルブ閉の状態にあるとき、ピエゾスタック２２に所定の電圧が印加されると、その出力部２２ａが下方に移動し、押下げ方向の力が発生する。この力は、ピック体２４の周部２４ｂに作用し、つまり、周部２４ｂは、下向き方向の力が作用する力点となる。そして、この力点に働く力は第１種のてことしてのピック体２４の係止部２４ｄ側においては上向き方向の力となり、この力が押圧体１９のくびれ部１９ａに上向きの力として作用する。つまり、くびれ部１９ａに当接するピック体２４の係止部２４の先端側が作用点となる。
【００１７】
上述のように、ピエゾスタック２２によって発生された下向きの力は、ピック体２４によって、押圧体１９に対して上向きの力として作用する力に変換される。この上向きの力を受けた押圧体１９は、図４（Ｂ）に示すように、ばね２０の付勢力に抗して上方に持ち上げられるようになり、これにより、ダイヤフラム１８に対する押圧力が解除され、弁ブロック１４の上面に密着していたダイヤフラム１８が上方に移動して、前記上部開口１５ａ，１６ａが開放され、バルブ開の状態になる。このバルブ開の状態では、流路１５側から流路１６側に流体が流れることができる。
【００１８】
そして、ピエゾスタック２２に対する電圧の印加がなくなると、その出力部２２ａが上方に復帰し、ピック体２４に対する押下げ力もなくなるので、ピック体２４はばね２０の付勢力により下方に移動し、その押下げ力によりダイヤフラム１８は、弁ブロック１４の上面に再び密着し、図４（Ａ）に示す状態、すなわち、バルブ閉の状態に復帰する。
【００１９】
上記構成のマスフローコントローラにおいては、弁まわりの部品点数が少なくなり、流路の構造も簡単である。このため、粘度の高い流体をも容易に制御することができるとともに、組立性やメンテナンス性が向上し、それだけ、製作コストを低減することができる。
【００２０】
なお、上述のマスフローコントローラにおいては、流体流量検出部７を流体流量制御部８よりも上流側に設けてあるが、この配置を逆にしてもよい。
【００２１】
そして、上述の説明から理解されるように、ピエゾスタック２２は、その出力部２２ａに押し動かす力が出力され、したがって、ノルマルオープンタイプ（常時開路型）のマスフローコントローラのアクチュエータとして用いられることが多い。そして、上記実施の形態におけるマスフローコントローラにおいても、その構成部品は、ノルマルオープンタイプのものである。
【００２２】
このように、この発明によれば、ノルマルオープンタイプのバルブを使用してノルマルクローズタイプのバルブを得ることができ、これら両タイプにおける部品の共通化が図れることにより、組立ライン上における作り置きが可能になり、より一層合理化が可能になり、コストダウンが促進される。
【００２３】
なお、アクチュエータとしては、ピエゾスタックのほか、電磁方式、サーマル方式のものを用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、汎用性が広く、安価でメンテナンス性に優れたマスフローコントローラを効率よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一つの実施の形態におけるマスフローコントローラの構成を示す断面図である。
【図２】  前記マスフローコントローラの要部の構成を示す断面図である。
【図３】  前記マスフローコントローラにおいて用いるピック体の構成を示す図である。
【図４】  前記マスフローコントローラの動作説明図である。
【図５】  従来のマスフローコントローラの要部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１４…弁ブロック、１５ａ，１６ａ…開口、１８…ダイヤフラム、１９…押圧体、２２…アクチュエータ、２４…ピック体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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