(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の種類の流体を混合するためのバルブにおいて、混合効率を向上させ、しかも、混合させる流体成分を切り換えた直後でも不要な流体成分が混合することを抑制することができるようにする。【解決手段】マニホールドバルブ１１は、複数の分岐流路１９に分岐する入口側主流路１３と、複数の合流流路２１が合流する出口側主流路１５と、入口側主流路１３と出口側主流路１５との間に設けられた複数のバルブ部とを備える。複数のバルブ部の各々は、複数の分岐流路１９の少なくとも一つに連通する分岐流路連通口と複数の合流流路２１の少なくとも一つに連通する合流流路連通口と副流体流路３１と連通する副流体流路連通口とを設けられた弁室２５と、副流体流路連通口を開閉する弁体２７と、弁体２７を駆動する駆動部２９とを有する。【選択図】図１
2014190408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分岐流路に分岐する入口側主流路と、複数の合流流路が合流する出口側主流路と、入口側主流路と出口側主流路との間に設けられた複数のバルブ部とを備え、前記複数のバルブ部の各々が、前記複数の分岐流路の少なくとも一つに連通する分岐流路連通口と前記複数の合流流路の少なくとも一つに連通する合流流路連通口と副流体流路と連通する副流体流路連通口とを設けられた弁室と、前記副流体流路連通口を開閉する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを有し、前記複数のバルブ部の各々の前記弁室において前記入口側主流路から前記分岐流路を通して供給された主流体と前記副流体流路から供給された副流体とを混合することにより生成した複数の種類の混合流体を前記合流流路を通して前記出口側主流路に供給し、さらに混合するようにしたことを特徴とするマニホールドバルブ。
【請求項２】
前記複数の合流流路の各々の中心軸線が前記出口側主流路の長手方向に沿って延びる中心軸線と非同一平面に存在するように且つ前記合流流路と前記出口側主流路とが鋭角をなすように、前記合流流路が前記出口側主流路に合流している、請求項１に記載のマニホールドバルブ。
【請求項３】
前記複数のバルブ部の各々の前記弁室の前記合流流路連通口に連通する前記合流流路が複数の合流流路からなる、請求項１又は請求項２に記載のマニホールドバルブ。
【請求項４】
前記バルブ部の前記合流流路連通口に連通する前記複数の合流流路が前記出口側主流路の中心軸線と平行な軸線上の異なる位置で前記出口側主流路に合流するように配置されている、請求項３に記載のマニホールドバルブ。
【請求項５】
前記バルブ部の前記合流流路連通口に連通する前記複数の合流流路が前記出口側主流路に対して互いと異なる角度で合流するように配置されている、請求項３又は請求項４に記載のマニホールドバルブ。
【請求項６】
前記複数のバルブ部の各々の前記弁室の前記合流流路連通口に連通する前記合流流路が前記出口側主流路の中心軸線周りの同一円周上で前記出口側主流路に合流するように配置されている、請求項３から請求項５の何れか一項に記載のマニホールドバルブ。
【請求項７】
前記入口側主流路と前記出口側主流路とは同一軸線上に配置されており、前記バルブ部と前記バルブ部に接続される前記分岐流路及び前記合流流路とによって構成される同一形状の複数の組が前記軸線周りに等角度間隔で配置されている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のマニホールドバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、半導体製造、食品、バイオなどの各種産業分野における配管ラインに用いられ複数種類の流体を混合するためのマニホールドバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造では、複数の種類の液体を所定濃度で混合したものを洗浄液として使用している。このように、流路内に取り付けられて複数種類の流体を混合させるために用いることができる装置として、例えば図６に示されているような基板処理装置内に用いられる排液切替バルブ１０６がある（例えば特許文献１参照）。この排液切替バルブ１０６は、流入管部１０１が連通する導入流路１０２と、この導入流路１０２に連結された複数の排出流路１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと、各排出流路ごとに設けられ、排出流路を開閉する弁体１０４と、各弁体１０４ごとに設けられ、該弁体１０４を開閉動作させる空気圧シリンダ部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃとを有しており、流入管部１０１から流入した流体を排出流路１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに分岐させて流出させる構成である。図６に示されている排液切替バルブは本来はバルブ内で流体を混合することを目的としたものではない。しかしながら、流体の流れ方向を逆にした場合には複数の種類の流体を混合させる目的で使用することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３３６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６に示されているような排液切替バルブにおいて、排出流路１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃから３種類の流体（副流体Ａ、副流体Ｂ、主流体）のそれぞれを一定の流量比で導入流路１０２に流入させ、主流体に副流体Ａ及び副流体Ｂを混合させて流入管部１０１から流出させることにより、排液切替バルブを混合バルブとして利用することができる。しかしながら、この場合、主流体に副流体Ａ及び副流体Ｂを単に合流させているのみであるため、副流体Ａ及び副流体Ｂの混合段階が一段のみとなり、混合が不十分となって主流体、副流体Ａ及び副流体Ｂの成分が均一に混合された混合流体が得られにくいという問題がある。
【０００５】
また、例えば主流体と副流体Ａ及び副流体Ｂの３種類の混合から主流体と副流体Ａの２種類の混合へ切り替える場合、副流体Ｂを流入させる排出流路１０３Ｂを閉止すると共に主流体及び副流体Ａを流入させる排出流路１０３Ａ及び１０３Ｃを開放することにより、主流体と副流体Ａの混合流体を流入導管１０１から流出させるが、切り替え直後には、排出流路１０３Ｂから流入管部１０１までの間に副流体Ｂが残留しているため、不要な副流体Ｂが混じる可能性がある。ところが、排液切替バルブの下流側に、副流体Ａ、副流体Ｂの濃度を計測する濃度計などを設置し、計測値に基づいて、排出管路１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃから流入する各流体の流量をフィードバックす制御する場合に、意図しない不要な副流体が混じると、誤った情報によりフィードバック制御が行われ、フィードバック制御が安定するまでの時間が長くなるという悪影響を与えてしまう。
【０００６】
さらに、図６に示されているような排液切替バルブを混合バルブとして用いる場合、副流体Ａ、副流体Ｂ及び主流体をそれぞれ流入させる排出管路１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃから、混合流体が流出することになる流入管部１０１までの距離が異なることになる。このため、流入管部１０１から流出する混合流体は、混合開始直後には副流体Ａと副流体Ｂの混合液であり、その後主流体、副流体Ａ及び副流体Ｂの混合液となり、所望する３種類の流体が混合された流体を得られるまでにタイムラグが生じる。フィードバック制御が行われる場合、上述したタイムラグがフィードバック制御に悪影響を与え、所望濃度の混合流体が得られるまでの時間を長くしてしまう。所望の濃度ではない混合流体を半導体ウエハなどのワークに使用するとワークに不具合を生じさせることがあるため、所望濃度ではない混合流体は廃棄せざるを得ず、廃棄流体の増加を招くという問題が生じる。
【０００７】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、複数の種類の流体を混合するためのバルブにおいて、混合効率を向上させ、しかも、混合させる流体成分を切り換えた直後でも不要な流体成分が混合することを抑制することができるようにすることにある。また、本発明の他の目的は、複数の種類の流体を混合するためのバルブにおいて、フィードバック制御が安定するまでの時間を低減させることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的に鑑み、複数の分岐流路に分岐する入口側主流路と、複数の合流流路が合流する出口側主流路と、入口側主流路と出口側主流路との間に設けられた複数のバルブ部とを備え、前記複数のバルブ部の各々が、前記複数の分岐流路の少なくとも一つに連通する分岐流路連通口と前記複数の合流流路の少なくとも一つに連通する合流流路連通口と副流体流路と連通する副流体流路連通口とを設けられた弁室と、前記副流体流路連通口を開閉する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを有し、前記複数のバルブ部の各々の前記弁室において前記入口側主流路から前記分岐流路を通して供給された主流体と前記副流体流路から供給された副流体とを混合することにより生成した複数の種類の混合流体を前記合流流路を通して前記出口側主流路に供給し、さらに混合するようにしたマニホールドバルブを提供する。
【０００９】
上記マニホールドバルブでは、各バルブ部の弁室において主流体と副流体とを混合することにより生成した一次混合流体を出口側主流路に供給することにより、複数種類の一次混合流体をさらに混合して二次混合流体を生成し、２段階で混合を行うので、効率的な混合を行うことができ、より十分な混合がなされる。また、各バルブ部では、弁室に形成された副流体連通口を弁体で開閉することにより主流体への副流体の供給を行っており、副流体連通口から、混合が行われる空間（すなわち弁室）までの間に、副流体が残留する空間がないので、混合成分の切り換えが行われたときに、主流体に不要な副流体が混じることを防止することができる。
【００１０】
上記マニホールドバルブでは、前記複数の合流流路の各々の中心軸線が前記出口側主流路の長手方向に沿って延びる中心軸線と非同一平面に存在するように且つ前記合流流路と前記出口側主流路とが鋭角をなすように、前記合流流路が前記出口側主流路に合流していることが好ましい。各合流流路の中心軸線が出口側主流路の中心軸線と同一平面上にないので、合流流路から供給される一次混合流体が出口側主流路内に偏心位置から合流することになり、さらに、合流流路と出口側流路とが鋭角をなすように合流しているので、一次混合流体は出口側主流路内をその内周面に沿って下流側へ向かって旋回しながら流れ、他の合流流路から供給された一次混合流体と混合されやすくなる。さらに、各合流流路が出口側主流路に対して垂直ではなく鋭角をなすように合流していることで、合流流路から流入した一次混合流体が出口側主流路の周面に直接衝突して流入を妨げられることを防ぐことができる。
【００１１】
前記複数のバルブ部の各々の前記弁室の前記合流流路連通口に連通する前記合流流路が複数の合流流路からなっていてもよい。この場合、前記バルブ部の前記合流流路連通口に連通する前記複数の合流流路が前記出口側主流路の中心軸線と平行な軸線上の異なる位置で前記出口側主流路に合流するように配置されていることが好ましい。また、前記バルブ部の前記合流流路連通口に連通する前記複数の合流流路が前記出口側主流路に対して互いと異なる角度で合流するように配置されていてもよい。
【００１２】
さらに、好ましい実施形態では、前記複数のバルブ部の各々の前記弁室の前記合流流路連通口に連通する前記合流流路が前記出口側主流路の中心軸線周りの同一円周上で前記出口側主流路に合流するように配置される。
【００１３】
また、前記入口側主流路と前記出口側主流路とは同一軸線上に配置されており、前記バルブ部と前記バルブ部に接続される前記分岐流路及び前記合流流路とによって構成される同一形状の複数の組が前記軸線周りに等角度間隔で配置されていることがさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、二段階で混合を行うので、効率的な混合を行うことができ、各成分がより均一に混合された混合流体を得ることが可能となる。また、各バルブ部において副流体の供給を停止させたときに副流体が残留する領域がないので、混合する流体の種類の切り換えが行われたときに、主流体に不要な副流体が混じることを防止することができ、これにより、フィードバック制御が安定するまでの時間が長くなることを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による第１の実施形態のマニホールドバルブの全体構成を、要部を破断して示した斜視図である。
【図２】図１に示されているマニホールドバルブの流路構造を説明するために部分的に破断させて模式的に示した模式図である。
【図３】各合流流路から供給された一次混合流体が出口側主流路内を旋回しながら流れることを示す説明図である。
【図４】各合流流路が出口側主流路に対して偏心位置に接続されていることを示す、下流側からマニホールドバルブを見た側面図である。
【図５】本発明による第２の実施形態のマニホールドバルブを模式的に示す模式図である。
【図６】ミキシングバルブとして使用することができる、従来の排液切替バルブを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明によるマニホールドバルブの実施の形態を説明する。
最初に、図１を参照して、第１の実施形態のマニホールドバルブ１１の全体構成を説明する。
【００１７】
マニホールドバルブ１１は、主流体を流入させるための入口側主流路１３と、主流体と副流体の混合流体を流出させるための出口側主流路１５と、入口側主流路１３と出口側主流路１５との間に配置された複数のバルブ部１７とを備え、各バルブ部１７には、入口側主流路１３から分岐した複数の分岐流路１９の一つと出口側主流路１５へ合流する合流流路２１の一つとが接続されている。図１に示されている第１の実施形態では、三つのバルブ部１７が設けられている。また、入口側主流路１３からは三つの分岐流路１９が分岐しており、出口側主流路１５には三つの合流流路２１が合流している。しかしながら、図１に示されている構成は例示であり、二つ又は四つ以上のバルブ部１７、分岐流路１９、合流流路２１を設けてもよい。
【００１８】
入口側主流路１３及び出口側主流路１５は、それぞれ、本体２３を挟んで対向して本体２３に接続されており、入口側主流路１３の長手方向に沿って延びる中心軸線と出口側主流路１５の長手方向に沿って延びる中心軸線が同一軸線上に延びるように配置されている。本体２３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成することができる。
【００１９】
各バルブ部１７は、弁室２５と、弁室２５内に配置された弁体２７と、弁体２７を駆動するための駆動部２９とによって構成されている。
【００２０】
弁室２５は、本体２３の周側面から中心へ向かって延びる凹形状であり、本体２３内に、入口側主流路１３及び出口側主流路１５の中心軸線と同一軸線上に延びる軸線周りに等角度間隔で形成されている。弁室２５の底面（本体の中心側の面）には、副流体を弁室２５内に供給するための副流体流路３１と連通している副流体流路連通口３３（図２参照）が設けられている。また、弁室２５の側面には、複数の分岐流路１９の一つと連通する分岐流路連通口３５（図２参照）と、複数の合流流路２１の一つと連通する合流流路連通口３７（図２参照）とが設けられている。
【００２１】
駆動部２９は、弁室２５と対向するように、入口側主流路１３及び出口側主流路１５の中心軸線と同一軸線上に延びる軸線周りに等角度間隔で配置され、本体２３に取り付けられている。各駆動部２９は、シリンダ本体３９と、弁室２５内へ向かって延びる連結部４１ａを有したピストン４１と、ダイヤフラム押さえ４３とによって構成されている。ピストン４１は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成されており、シリンダ本体３９の内部に形成されたシリンダ室４５内に摺動可能に収容されている。シリンダ本体３９はボルト及びナット（図示せず）によって本体２３に固定されている。ダイヤフラム押さえ４３は、例えばＰＶＤＦによって形成されており、中央部にピストン４１の連結部４１ａが貫通する貫通孔４３ａを有し、本体２３とシリンダ本体３９との間に挟持されている。シリンダ本体３９の周側面には、圧縮空気を導入するためのエアー口４７，４９が形成されており、シリンダ室４５の天井面及び内周面とピストン４１の上端面とによって形成される第一空間部５１と、シリンダ室４５の内周面とダイヤフラム押さえ４３の上端面とピストン４１の下端面とで形成される第二空間部５３とにそれぞれ連通している。なお、ここでは、説明の便宜上、本体側を「下」、本体とは反対側を「上」又は「天井」と称している。
【００２２】
弁室２５内に収容されている弁体２７は、例えばＰＴＦＥによって形成され、ピストン４１の連結部４１ａの先端にねじによって取り付けられており、ピストン４１の上下動に合せて軸線方向に上下動することによって、弁室２５の副流体流路連通口３３の周囲に形成された弁座に離間、当接して副流体流路連通口３３を開閉するようになっている。また、弁体２７は外周にダイヤフラム５５を有しており、ダイヤフラム５５の外周縁はダイヤフラム押さえ４３と本体２３との間に挟持されている。
【００２３】
次に、図２から図４を参照して、入口側主流路１３、出口側主流路１５、分岐流路１９、合流流路２１、副流体流路３１の配管構造の詳細を説明する。
【００２４】
入口側主流路１３から分岐した分岐流路１９とこれに連通するバルブ部１７とバルブ部１７に連通し出口側主流路１５に合流する合流流路２１とを一つの組として、複数の同一形状の組が、入口側主流路１３と出口側主流路１５の間に、入口側主流路１３及び出口側主流路１５の中心軸線と同一直線上に延びる軸線周りに等角度間隔で配置されている。したがって、複数の分岐流路１９が入口側主流路１３の中心軸線周りの同一円周上で入口側主流路１３から分岐するようになっていると共に、複数の合流流路２１が出口側主流路１５の中心軸線まわりの同一円周上で出口側主流路１５に合流するようになっている。
【００２５】
また、入口側主流路１３から分岐する複数の分岐流路１９は、その長手方向に沿って延びる中心軸線と入口側主流路１３の中心軸線とが下流側になす角度が鋭角となるように入口側主流路１３の上流側端部の周面から放射状に延びており、出口側主流路１５に合流する複数の合流流路２１は、出口側主流路１５と上流側になす角度が鋭角となるように出口側主流路１５の上流側端部に合流している。
【００２６】
さらに、各合流流路２１は、特に図４から分かるように、出口側主流路１５に偏心位置から合流する。ここで、「偏心位置」とは、合流流路２１の中心軸線が出口側主流路１５の中心軸線と交わらないように非同一平面に存在する位置関係を意味する。
【００２７】
次に、第１の実施形態のマニホールドバルブ１１の動作を説明する。
マニホールドバルブ１１の入口側主流路１３に主流体が供給されると共に、各副流体流路３１に異なる種類の副流体が供給され、主流体と１種類又は複数種類の副流体がマニホールドバルブ１１内で混合された混合流体が出口側主流路１５から流出するようになっている。
【００２８】
マニホールドバルブ１１の出口側主流路１５から流出する混合流体は、例えば半導体ウエハの加工が完了して次の半導体ウエハに交換されるタイミングに合せて、供給・停止を繰り返すように制御される。また、半導体ウエハの加工の種類に合せて主流体に混合される副流体の種類の切り換えなどが行われる。このような混合流体の供給・停止や主流体に混合される副流体の種類の切り換えは、マニホールドバルブ１１の入口側流路１３への主流体の供給停止と各バルブ部１７における弁体による副流体流路連通口３３の開閉とによって行われる。入口側流路１３への主流体の供給停止はマニホールドバルブ１１の外部に設けられた他のバルブによって行われるので、ここでは、各バルブ部１７に配置された弁体２７による副流体流路連通口３３の開閉の手順を主に説明する。
【００２９】
外部から駆動部２９のエアー口４９を介して第二空間部５３に作動流体として圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力によりピストン４１が弁室２５から離れる方向へ移動させられ、それに伴って、ピストン４１の連結部４１ａに結合されている弁体２７が、弁座として機能する副流体流路連通口３３の周縁部から離間し、副流体流路連通口３３が開状態となる。これにより、主流体への副流体の供給を開始することができる。一方、エアー口４７から第一空間部５１に圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力によりピストン４１が弁室２５へ近づく方向へ移動させられ、それに伴って、ピストン４１の連結部４１ａに連結されている弁体２７が、弁座として機能する副流体流路連通口３３の周縁部に当接し、副流体流路連通口３３が閉状態となる。これにより、主流体への副流体の供給を停止することができる。
【００３０】
弁室２５の分岐流路連通口３５及び合流流路連通口３７は常時開口しているので、弁体２７により副流体流路連通口３３が開放されると、副流体流路３１から供給される副流体が分岐流路１９から弁室２５内に供給される主流体に合流して混合され、弁室２５内で一次混合流体が生成される。各バルブ部１７の弁室２５内で生成された一次混合流体は、合流流路２１を通して出口側主流路１５に供給され、出口側主流路１５内で複数種類の一次混合流体が合流して混合され、二次混合流体を生成する。
【００３１】
このように、マニホールドバルブ１１では、二段階で主流体と副流体との混合が行われるので、一段階で混合が行われる場合と比較して、混合効率が高まる。したがって、混合成分のムラの少ない均一な混合流体を生成することが可能となる。
【００３２】
また、入口側主流路１３の中軸線と複数の分岐流路１９の各々の中心軸線とが下流側になす角度が鋭角であるので、入口側主流路１３を流れる主流体が円滑に入口側主流路１３から分岐流路１９に流入するようになる。さらに、出口側主流路１５と複数の合流流路２１の各々とが上流側になす角度が鋭角であるので、合流流路２１を流れる流体が円滑に口側主流路１５に流入し上流へと向かうようになる。
【００３３】
加えて、各バルブ部１７の弁室２５に連通する合流流路２１は、出口側主流路１５に対して偏心位置から合流するので、各バルブ部１７において主流体と１種類の副流体とを混合させた一次混合流体は、合流流路２１から出口側主流路１５に合流すると、図３及び図４に矢印で示されているように、出口側主流路１５内をその内周面に沿って下流側へ向かって旋回しながら流れる。これにより、出口側主流路１５内では螺旋状の渦流が生じることになり、一つの合流流路２１から合流した一次混合流体が他の合流流路２１から合流した一次混合流体と一層混合しやすくなる。また、各合流流路２１から出口側主流路１５に合流した一次混合流体が互いに衝突して他の一次混合流体が出口側主流路１５に合流するのを阻害することもない。
【００３４】
主流体への副流体の供給の開始及び停止は、弁室２５において、副流体流路３１に連通する副流体流路連通口３３を弁体２７で開閉することによって行われる。このため、主流体への副流体の供給が停止された後に主流体との合流部までの間に副流体が滞留して残留する領域が存在せず、主流体に混合される副流体の種類の切り換えが行われた直後でも、主流体に不要な副流体が混じることを防止することができる。これにより、出口側主流路１５又はその下流に設けられた濃度計などの計測器の計測結果に基づくフィードバック制御が行われる場合に、一時的に不要な副流体が混合したことにより余計なフィードバックが行われてフィードバック制御が安定するまでの時間が長くなることを抑制することができる。
【００３５】
さらに、分岐流路１９、バルブ部１７、合流流路２１によって構成される同一形状の複数の組が出口側主流路１５の中心軸線周りに等角度間隔で配置されている。したがって、入口側主流路１３から分岐する複数の分岐流路１９の形状及び大きさ、入口側主流路１５と各分岐流路１９とがなす角度、バルブ部１７の弁室２５及び副流体流路３１などの形状及び大きさ、出口側主流路１５に合流する複数の合流流路の形状及び大きさ、出口側主流路１５と各合流流路２１とがなす角度が全て等しくなるので、内部を流れる流体の圧力が互いにほぼ均等になる。したがって、入口側主流路１５を流れる流体がほぼ同じ流量で各分岐流路１９に流入し、さらに、弁室２５内で混合された一次混合流体がほぼ同じ流量で且つ同じ角度で合流流路２１から出口側主流路１５に合流する。また、異なるバルブ部１７の弁室２５に連通する合流流路５７，５９が出口側主流路１５の中心軸線周りの円周上で出口側主流路１５に合流するようになる。したがって、異なるバルブ部１７から供給される一次混合流体がなす螺旋状流が互いに干渉しにくくなり、螺旋状流が維持される距離が長くなるので、圧力損失を軽減しながら効果的に混合を行うことが可能となる。
【００３６】
さらに、異なるバルブ部１７の副流体流路連通口３３から出口側流路１５までの距離が同一となり且つ異なるバルブ部１７の弁室２５に連通する合流流路２１が出口側主流路１５の中心軸線周りの円周上で出口側主流路１５に合流するので、主流体への副流体の供給を同時に開始すると、異なるバルブ部１７の副流体流路連通口３３から供給される副流体が同時に出口側主流路１５に到達して合流することになる。すなわち、同時に副流体流路連通口３３を開放すれば、出口側主流路１５において同時に混合が開始されるので、出口側主流路１５への副流体の到達のタイムラグに起因して余計なフィードバック制御が行われることを抑制することができ、フィードバック制御が安定するまでの時間を短縮することができる。これにより、所望する混合比率になっていないために廃棄される混合流体の量を低減させることができ、また、不良製品の発生を低減させることができる。
【００３７】
次に、図５を参照して、第２の実施形態のマニホールドバルブ１１´を説明する。図５に示されている第２の実施形態のマニホールドバルブ１１´では、第１の実施形態のマニホールドバルブ１１と共通する構成要素には、同じ参照符号を付しており、共通する構成要素についての説明は、ここでは省略している。
【００３８】
第２の実施形態のマニホールドバルブ１１´は、第１の実施形態のマニホールドバルブ１１では、各バルブ部１７の弁室２５に一つの合流流路２１のみが連通しているのに対して、第２の実施形態のマニホールドバルブ１１´では、各バルブ部１７の弁室２５に複数の合流流路２１が連通していると共に、各バルブ部１７の弁室２５に連通する複数の合流流路２１が、出口側主流路１５の中心軸線に対して互いに異なる角度で且つ出口側主流路１５の中心軸線と平行に延びる一つの軸線上の異なる位置で出口側主流路１５に合流している点において異なり、その他の点において共通している。なお、図５では、各バルブ部１７の弁室２５に二つ合流流路２１が連通しているが、各弁室２５に三つ以上の合流流路が連通するようにしてもよい。
【００３９】
各バルブ部１７の弁室２５に連通している複数の合流流路５７，５９が、出口側主流路１５の中心軸線と平行に延び得る一つの軸線に沿った異なる位置で出口側主流路１５に合流しているので、出口側主流路１５の内周面に沿って旋回しながら流れるときに異なる位置から螺旋状流が開始することになる。したがって、螺旋状流が一回転する間に進む距離の間に他の合流流路が出口側主流路１５に合流するようにすれば、合流流路５７，５９から合流する一次混合流体の流れが、それぞれ、合流後に出口側主流路１５の内周面に沿って旋回しながら下流に向かって進むときの螺旋状の流線の隙間を互いに埋め合うことになり、混合がより効率的に行われる。
【００４０】
また、複数の合流流路５７，５９は、出口側主流路１５の中心軸線に対して互いと異なる角度で出口側主流路１５に合流しているので、それぞれから出口側主流路１５に流入した螺旋状流が互いと交差するので、一層混合が容易となる。
【００４１】
その他の動作や効果は、第１の実施形態のマニホールドバルブ１１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【実施例】
【００４２】
図１に示されているマニホールドバルブ１１を用いて、異なる成分の薬液を混合した混合液を生成する方法を説明する。
ここでは、便宜上、三つのバルブ部１７をそれぞれ第１のバルブ部１７、第２のバルブ部１７及び第３のバルブ部１７と呼称し、第１のバルブ部１７に関連する構成要素に「第１の」を、第２のバルブ部１７に関連する構成要素に「第２の」を、第３のバルブ部１７に関連する構成要素に「第３の」を付して呼称するものとする。また、入口側主流路１３に主流体である純水を供給し、第１のバルブ部１７の弁室２５に連通する第１の副流体流路３１、第２のバルブ部１７の弁室２５に連通する第２の副流体流路３１及び第３のバルブ部１７の弁室２５に連通する第３の副流体流路３１に、それぞれ、第１の副流体としてのＮＨ４ＯＨ、第２の副流体としてのＨ２Ｏ２及び第３の副流体としてのＨＣＬを供給するものとする。さらに、マニホールドバルブ１１の出口側主流路１５又はその下流側に第１の副流体、第２の副流体及び第３の副流体の濃度を計測することができる濃度計（図示せず）を配置し、濃度計の計測結果に基づいて、マニホールドバルブ１１の各バルブ部１７の弁開度を調整し、混合流体の濃度のフィードバック制御するものとする。
【００４３】
まず、体積比で、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：ＤＩＷ（純水）＝１：２：１２に調整した混合流体ＳＣ１を生成させる場合を説明する。この場合、駆動部２９により第１のバルブ部１７の弁体２７及び第２のバルブ部１７の弁体２７をそれぞれ第１の副流体流路連通口３３及び第２の副流体流路連通口３３から離間させて開く一方、第３のバルブ部１７の弁体２７は第３の副流体流路連通口３３に当接させて閉じる。各バルブ部１７の弁室２５へ第１の副流体流路３１及び第２の副流体流路３１からそれぞれ第１の副流体及び第２の副流体が流入すると、入口側主流路１３から分岐流路１９を介して各弁室２５へ流入する主流体の流量のバランスがとられると共に、第１のバルブ部１７の弁室２５において第１の副流体が主流体により希釈された第１の一次混合流体、第２のバルブ部１７の弁室２５において第２の副流体が主流体により希釈された第２の一次混合流体、及び第３のバルブ部１７の弁室２５を通過した主流体がそれぞれ第１の合流流路２１、第２の合流流路２１、及び第３の合流流路２１から出口側主流路１５に流入して混合され、二次混合流体ＳＣ１が生成される。
【００４４】
次に、成分を切換えて、体積比で、ＨＣＬ：Ｈ２Ｏ２：ＤＩＷ＝１：１：２０に調整した混合流体ＳＣ２を生成させる場合を説明する。この場合、駆動部２９により第１のバルブ部１７の弁体２７を第１の副流体流路連通口３３に当接させて閉じる一方、第２のバルブ部１７の弁体２７及び第３のバルブ部１７の弁体２７をそれぞれ第２の副流体流路連通口３３及び第３の副流体流路連通口３３から離間させて開く。各バルブ部１７の弁室２５へ第２の副流体流路３１及び第３の副流体流路３１からそれぞれ第２の副流体及び第３の副流体が流入すると、入口側主流路１３から分岐流路１９を介して各弁室２５へ流入する主流体の流量のバランスがとられると共に、第１のバルブ部１７の弁室２５を通過した主流体、第２のバルブ部１７の弁室２５において第２の副流体が主流体により希釈された第２の一次混合流体、及び第３のバルブ部１７の弁室２５において第３の副流体が主流体により希釈された第３の一次混合流体がそれぞれ第１の合流流路２１、第２の合流流路２１、及び第３の合流流路２１から出口側主流路１５に流入して混合され、二次混合流体ＳＣ２が生成される。
【００４５】
このように、異なる種類の混合流体への切り換えも容易である。また、混合流体ＳＣ１から混合流体ＳＣ２への切り換え時には、第１のバルブ部１７の弁室２５の第１の副流体流路連通口３３は弁体２７により閉じられ、弁室２５と連通する空間に第１の副流体が滞留する領域がないので、切換え直後でも、第１の副流体が混入されることもなく、切り換え後に混合流体の濃度が安定するまでの時間も短くなる。また、混合流体ＳＣ１及び混合流体ＳＣ２の生成時に、主流体と各副流体とを混合した一次混合流体をさらに混合して最終的な混合流体を生成しており、２段階で主流体と各種副流体とを混合させていると共に、一次混合流体を出口側主流路で旋回させながら混合させるので、効率的な混合を行うことができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１    マニホールドバルブ
１１´    マニホールドバルブ
１３    入口側主流路
１５    出口側主流路
１７    バルブ部
１９    分岐流路
２１    合流流路
２５    弁室
２７    弁体
２９    駆動部
３１    副流体流路
３３    副流体流路連通口
３５    分岐流路連通口
３７    合流流路連通口
５７    合流流路
５９    合流流路
【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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【図６】
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