(57)【要約】  流れシステムは、不活性、高純度、ましてや高腐食性の液体も含めた液体の可変の流体流量をもたらすために化学的に不活性な材料｛ピーテーエフイー（PTFE）｝で作られた比例弁を有する。多種類の気体も流れ制御され得る。該弁は求められる流体の種々の流量用に、手動によるか、又は駆動モーターの使用によるか、何れかで遠隔から又は電子的に、精密に設定される。該弁は、広い種類の複雑な流れ条件（圧力、温度そして粘性）用に精密で、繰り返し可能な最高分解能の流れ制御を提供するよう、特定の比例流れパラメーターが弁の構造及び構成にプログラムされることを可能にする。
2007504421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体用流れ制御器に於いて、該流れ制御器が
ハウジングボデイと、
該ハウジングボデイ内の流れ入り口と、
該ハウジングボデイ内の流れ出口と、
該流れ入り口と該流れ出口の間で該ハウジングボデイ内に配置された流れ受け室と、
該流れ受け室の１部分に沿う調整可能なダイアフラム部材と、そして
該ハウジングボデイを通る流体の該流れを調整するよう該調整可能なダイアフラム部材の位置を制御するアクチュエーターと、を具備することを特徴とする該流れ制御器。
【請求項２】
該アクチュエーターが、
該調整可能なダイアフラムの該位置を制御するよう該調整可能なダイアフラム部材を動かすためのモーターを備えることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項３】
該モーターが
リニアステッパーモーターを有することを特徴とする請求項２の該流れ制御器。
【請求項４】
該アクチュエーターが
該調整可能なダイアフラム部材の該位置を制御するよう該調整可能なダイアフラム部材を動かすためのカムを備えることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項５】
該カムが
該調整可能なダイアフラム部材に連結され、流体の該流れを調整するよう該流れ受け室に対し該調整可能なダイアフラム部材をインクレメンタルに動かすカムを含むことを特徴とする請求項４の該流れ制御器。
【請求項６】
該カムが
テーパー付き面を有し、該調整可能なダイアフラム部材をインクレメンタルに動かすよう該調整可能なダイアフラム部材に対し移動可能なカムを含むことを特徴とする請求項４の該流れ制御器。
【請求項７】
該アクチュエーターが
該調整可能なダイアフラム部材の該位置を制御するよう該調整可能なダイアフラム部材を動かすためのモーターと、そして
該調整可能なダイアフラム部材の該位置を制御するよう該調整可能なダイアフラム部材を動かすための該モーターに応ずるカムと、を備えることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項８】
該アクチュエーターが
該調整可能なダイアフラム部材をインクレメンタルに動かすよう該調整可能なダイアフラム部材へ該カムの運動を伝達するリンケージを備えることを特徴とする請求項７の該流れ制御器。
【請求項９】
更に
該アクチュエーターと該調整可能なダイアフラム部材の間に弾性のあるパッドを具備することを特徴とする請求項７の該流れ制御器。
【請求項１０】
更に
該ハウジングボデイに対し該調整可能なダイアフラム部材をシールするためのシールを具備することを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１１】
更に
該アクチュエーターと該調整可能なダイアフラム部材の間に弾性のあるパッドを具備することを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１２】
該調整可能なダイアフラム部材が
該ハウジングボデイを通る流体の該流れを調整するよう該流体受け室に対し内方へ及び外方へ選択的に移動可能な弾性のあるダイアフラムを備えることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１３】
該調整可能なダイアフラム部材が
該ハウジングボデイを通る流体の該流れを阻止する閉じた位置へ内方へ選択的に移動可能な弾性にあるダイアフラム部材を備えることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１４】
該流体が腐食性流体であり、該調整可能なダイアフラム部材が耐腐食性有機ポリマーで形成されることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１５】
該流体が腐食性流体であり、該ハウジングボデイが耐腐食性有機ポリマーで形成されることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１６】
該流体は研磨スラリーであり、サービス使用中に該流れ制御器内の部品摩耗を引き起こすが、該アクチュエーターが
部品摩耗による該流れの変化に応答して流体の該流れを望まれる流れに調整するよう該調整可能なダイアフラム部材の該位置を制御するアクチュエーターを備えることを特徴とする請求項１の該流れ制御器。
【請求項１７】
流体の流れを測定し、望まれる流れに制御するための流れ測定システムに於いて、該流れ測定システムが
該流体の該流れを測定する流れ測定デバイスと、
該流体流れを望まれる流れに制御する流れ制御器と、を具備しており、該流れ制御器は
ハウジングボデイと、
該ハウジングボデイ内の、流れ入り口と、
該ハウジングボデイ内の、流れ出口と、
該流れ入り口と該流れ出口の間で該ハウジングボデイ内に配置された流れ受け室と、
該流れ受け室の１部分に沿う調整可能なダイアフラム部材と、そして
該ハウジングボデイを通る流体の該流れを調整するよう該調整可能なダイアフラム部材の該位置を制御するアクチュエーターと、を備えることを特徴とする該流れ測定システム。
【請求項１８】
流体の流れを望まれる流れに制御するための流れ制御システムに於いて、該流れ制御システムが
該流体の該流れを測定する流れ測定デバイスと、
該測定された流れを指定された流れと比較する制御デバイスと、
該流体流れを望まれる流れに制御する流れ制御器と、を具備しており、該流れ制御器は
ハウジングボデイと、
該測定された流れを確立される流れと比較する制御デバイスと、
該ハウジングボデイ内の、流れ入り口と、
該ハウジングボデイ内の、流れ出口と、
該流れ入り口と該流れ出口の間で該ハウジングボデイ内に配置された流れ受け室と、
該流れ受け室の１部分に沿う調整可能なダイアフラム部材と、
該ハウジングボデイを通る流体の該流れを調整するよう該調整可能なダイアフラム部材の該位置を制御するアクチュエーターと、を備えており、そして
該制御デバイスが流体の該ハウジングを通る該流れを該指定された流れに調整するよう該アクチュエーターを賦活することを特徴とする該流れ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流れ測定及び制御システム（flow measurement and control system）と、この様なシステム内で流体の可変のプログラムされた流量（variable programmed flow rates）を提供する比例弁（proportional valves）と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られている限り、比例流れ制御応用品（proportional flow control applications）用の現在の液体流れ制御弁デバイス（liquid flow control valve devices）は或る欠点又は不適性を有する。比例ソレノイド操作弁又はダイアフラム弁（proportional solenoid operated valves or a diaphragm valves）は急速動作速度（rapid operating speed）を有する。しかしながら、広く変化する流れ条件下で精密流れ制御用にソレノイド及びダイアフラム弁を低廉にプログラムすることには問題がある。
【０００３】
回転可能型制御弁（Rotatable control valve）は典型的に良い流れ制御分解能（flow control resolution）を有し、流れ設定点（flow set points）を保持出来る。しかしながら、回転可能型制御弁は応答が遅い。更に、回転可能型制御弁は比較的小さい弁サイズで流量の広範囲に亘り高分解能を達成するには問題を有する。加えて、広い種類の流れ条件に亘り精密流れ制御用にプログラムすることは問題であることが多い。
【０００４】
回転可能型制御弁の他の弁設計は流れ制御用にダイアフラム駆動（diaphragm actuation）を有し、一般にもっと高価なダイアフラム構造を使って来た。これらの他の種類の弁は、知られている限り、プログラム可能な駆動の特徴を有しない。これらの他の種類の弁設計は広く変わる流れ条件に亘るプログラム可能な流れ特性、高い分解能、そして低廉なプログラム特性（inexpensive programming characteristics）を有しない。
【０００５】
該流体が、半導体工業で使われる種類の磨きスラリー（polishing slurry）の様な、スラリーの形である時、特に問題があった。これらの種類のスラリーは研磨材料（abrasive materials）を含むことが多かった。サービス寿命（service life）に亘り、該スラリー内の該研磨材料の影響のために、部品摩耗（component wear）を補償するために弁流れ制御設定（valve flow control settings）を調整することが必要であった。
【特許文献１】米国特許第５，５４２，３０２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７２８，９４９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，４６７，６６０号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡単に言えば、本発明は流体用の新しい、改良された流れシステムを提供する。該流れシステムは新しい、改良された流れ制御器（flow controller）を有しており、そして流れ測定システム（flow measuring system）又は流れ制御システム（flow control system）であってもよい。本発明の流れ測定デバイス（flow measuring device）はその中に流れ受け室（flow receiving chamber）を有するハウジングボデイ（housing body）、そして該流れ受け室への流体供給（fluid supply）用の流れ入り口（flow inlet）及び流れ出口（flow outlet）を備える。
【０００７】
該流れ測定デバイスの該流れ受け室の１部分に沿って調整可能なダイアフラム部材（adjustable diaphragm member）が形成され、該ハウジングボデイを通る流体の流れを調整するよう該調整可能なダイアフラム部材の位置を制御するためにアクチュエーター（actuator）が提供される。該アクチュエーターはカム（cam）を駆動（driving）するモーターの形を取り、流体の該流れを調整するよう該ダイアフラム部材の位置を制御するために該調整可能なダイアフラム部材へのリンケージ（linkage）に結合されている。
【０００８】
本発明の該流れシステムは、流れ検出デバイス（flow sensing device）と関連して動作する本発明の流れ制御器を有する流れ測定システムの形を取ってもよい。本発明の該流れシステムは又流れ検出デバイス及びコンピュータ又はプロセサーの様な制御デバイスに関連して動作する本発明の流れ制御器を有する流れ制御システムの形を取ってもよい。
【実施例１】
【０００９】
図面で、文字Ｆ（図６）は本発明により流体の流れを望まれる流れパラメーターに制御するための流れ制御システムを総合的に呼称する。該流れ制御システムＦは、比例弁の形の流れ制御弁（flow control valve）Ｖ（図１及び２）と、該流体の流れを測定する流れ測定デバイス又は装置（flow measuring device or apparatus）Ｍ（図１及び２）と、そして流れ制御デバイス又はコンピュータ（flow control device or computor）Ｃ（図６）を有する。該図面の図５は、図１と似ているが、図１のそれと逆方向の流体流れを受けるよう配置された構造の、本発明の流れ制御システムＦを示す。該流れ制御システムＦは液体及び気体を含む流体に好適である。該液体は不活性の、高純度の、ましてや高腐食性の液体でもよく、或いは前記種類の液体の何れかを含むスラリーであってもよい。本発明の該流れ制御システムＦは該気体の流れを望まれる流れパラメーターに制御するために広い種類の気体での使用にも好適である。
【００１０】
最初に該比例流れ制御弁Ｖを考えると、ハウジングボデイ１０は、該弁Ｖが腐食性及び非腐食性両流体で使用されてもよいように耐腐食性（corrosion resistant）であるポリテトラフルオルエチレン（polytetrafluorethylene）｛ピーテーエフイー（PTFE）｝の様な、有機ポリマーで形成されるのが好ましい。流れ入り口（flow inlet）１２は該ハウジングボデイ１０内に形成され、通路（passage）又は導管（conduit）１４を通して流れ受け室１６に連通する。該流れ受け室（fl ow-receiving chamber）１６は該ハウジングボデイ１０の面１１ａに隣接する前壁（front wall）１１の１部分を除去することにより形成される。該流れ受け室１６はシール受け溝又はスロット（seal-receiving groove or slot）１９上の環状平坦面（annular flat surface）１７間に配置される。該環状平坦面１７は前壁１１と共通平面内に配置され、調整可能なダイアフラム部材２２により接触されるよう適合されている。１つ以上の、本開示実施例では３つの、流れ通路（f low passages）１８は該ハウジングボデイ１０の前壁１１内に形成される。流れ通路１８の数と寸法は、該流れ受け室１６から、該ハウジングボデイ１０の下面（lower surface）２１内に形成された流れマニフオールド（flow manifold）又は出口２０へ流体を導く流れ要求に基づいている。
【００１１】
該流れ制御弁Ｖの該調整可能なダイアフラム部材２２（図１と４）は、該ハウジングボデイ１０の前壁１１の面部分（surface portion）１１ａと共に、該流れ受け室１６の該壁を形成する。該調整可能なダイアフラム部材２２は又、腐食性流体が該流れ制御システムＦを通って流れてもよいようピーテーエフイーで形成されるのが好ましい。該調整可能なダイアフラム部材２２は、該流れ受け室１６、その結果該流れハウジングボデイ１０を通る流体の流れを調整するために、アクチュエーター組立体Ａに応答して選択的に内方又は外方へ移動可能である。表明される様に、該調整可能なダイアフラム部材２２は該室１６及び弁Ｖを通る最大流れ（maximum flow）用の完全に開いた位置（fully open position）から、該弁Ｖを通る流体の流れを阻止（blocking）する完全に閉じた位置（fully closed position）まで、動いてもよい。
【００１２】
該流れ測定デバイスＭは流体出口２０を通し該流れ受け室１６と流体的に連通するよう該流れ制御弁Ｖと共に設置される。上記で述べた様に、図５のシステムは、図１のそれと同様であるが、流体流れを測定するよう適合された流れ制御システムを図解する。該流れ測定デバイスＭは、例えば、測定される流体の種類、動作条件そして望まれる流れパラメーターにより、幾つかの種類のどれであってもよい。該流れ測定デバイスは、例に依れば、各々が本出願の譲り受け人により所有される、特許文献１，２又は３で説明された種類のタービンフローホイール流れ測定変換器（turbine flow wheel flow measuring transducers）であってもよい。これらの特許の各々の主題は引用によりここに特に組み込まれる。タービンフローホイール流れ測定変換器用に、該流れ測定変換器の配置と設置が該測定システムを通る流体の流れにより調整されてもよい。
【００１３】
しかしながら、他の種類の流量センサー（flow rate sensors）又は測定変換器（measuring transducer）が上記で論じられたタービンホイールタイプの代わりに本発明で使用されてもよいことは理解されるべきである。本発明に関連して使用され得る他の種類の設計又は技術の基づく流量センサーの例は下記種類、すなわち、インペラー（impeller）又はペルトンホイール（Pelton wheel）流れセンサー（flow sensors）、差圧検出（differential pressure sensing）流量センサー、超音波（ultrasonic）流量センサー、熱検出（thermal detection）流量センサー、コリオリ効果（Coriolis effect）流量センサー、ボルテックスシェデイング（vortex shedding）流量センサー、そして他の種類も同様に、含む。
【００１４】
該流れ測定デバイス又は変換器（flow measuring device or transducer）Ｍは、ダウエルピン（dowel pins）又は他の適当な結合機構で、コネクター又は中間ボデイ（connector or middle body）３０を通して該流れ制御弁Ｖのハウジングボデイ１０に設置された変換器ボデイ２８を有する。環状流体流れ通路（annular fluid flow passage）３４が、該流体出口２０から該流れ測定デバイスＭの流体入り口通路３６への流体流れを可能にするよう、該ハウジングボデイ１０と該変換器ボデイ２８の間に形成される。該流れ測定デバイスＭ内のタービンホイール３８の様な流れ測定変換器は該流れ制御システムＦを通る流体の流れを検出し、測定する。変換器流体出口通路４０は流体が、該測定変換器３８から、該変換器ボデイ２８と共に設置されるか又はそれと一体に形成された出口プラグ又はタップ（outlet plug or tap）４４内の出口ポート又は通路（exit port or passage）４２へ、流れることを可能にする。図１及び図５に示す様に、該変換器Ｍは流体流れの何れかの方向での流体流れ測定用に適合されている。図１及び５の構造は、測定されるべき流体の流れの方向により決定される該流れ測定変換器３８の配置を除けば、同じである。この理由で、類似参照数字が図１と５で使われる。
【００１５】
該流れ測定変換器Ｍからの測定値は流れ制御デバイス又はコンピュータＣ（図６）へ情報信号として提供され、そこで指定（specified）された又は確立（established）された流れパラメーター（flow parameter）と比較される。該コンピュータＣでの比較の結果として示される流れパラメーターの変動（Variations）は検出され、修正信号を形成するよう使われるが、該信号は、該弁Ｖを通る流れを調整し、該流れ制御システムＦ内の指定された又は確立された流れパラメーターを達成するため、該コンピュータＣにより該アクチュエーター組立体（actuator assembly）Ａへ供給される。
【００１６】
今流れ制御弁Ｖの構造を考えると、該流れ通路１２は、該ハウジングボデイ１０と共に設置されるか、又はそれと一体で形成される、流れ入り口プラグ又はハウジングタップ５２内の入り口通路５０に接続される。該流れ通路５０は、移行点（transition point）５４で該流れ通路１４に接続される流れ通路１２と類似直径（like diameter）である。流体は該流体受け室１６に入るが、そこではコンピュータＣからの制御信号によるか、又は機器操作者（equipment operator）からのアクチュエーターＡへの制御として入れられる手動入力（man ual input）の様な適当な他の入力によるか何れかで、該アクチュエーターＡによる該調整可能なダイアフラム２２の相対運動に応答して、流れ制御が起こる。該出口流れ通路１８は、流れ受け室１６からエルボー（elbow）１８ａ及び延長部１８ｂへそして従って流れ出口２０へ通じる。
【００１７】
該ハウジングボデイ１０は適当な数の適当に隔てられた設置用ナット６２とベルビルワッシャー（Belleville washers）の様なワッシャー６４により頂部支持板（top support plate）６０と共に設置される。ベアリングブロック（bearing block）７０は、該頂部支持板６０の下で該ハウジングボデイ１０の後の壁又は面２６に結合ねじ７２により設置される。該流れ受け室１６は該ベアリングブロック７０と該ハウジングボデイ１０の間の空間の内部中央部分内に該調整可能なダイアフラム２２により形成される。該調整可能なダイアフラム部材２２は、該流れ受け室１６の１つの壁として設置され、外面部分２２ａ付近で、該ハウジングボデイ１０の後面２６上に形成されたシール受け溝（seal receiving groove）７８内に設置されたＯリング（O- ring）７６又は他の適当なシールにより契合（engaged）される。
【００１８】
該比例弁Ｖの該調整可能なダイアフラム部材２２は耐腐食性合成樹脂（corrosion resistant synthetic resin）、好ましくはピーテーエフイーのシート８０（図２と４）で形成されるのがよく、形は概ね長方形で、流体流れ条件、弁応答性（valve responsiveness）及び精度、そして他の考慮に基づき適当な厚さとする。１実施例では、該ピーテーエフイーシート８０は厚さが約０．３８１ｍｍ（約０．０１５インチ）である。開口部（Opening）８１が、該ダイアフラム部材２２を該ハウジングボデイ１０と共に設置するためにコネクター又はねじ７９の通路用に該シート８０内に形成される。該コネクターは該ハウジングボデイ１０の前壁１１内に形成されたソケット１１ｂ内で受けられる。
【００１９】
円形の刻み目又はリム（circular indentation or rim）８２（図２と４）が該調整可能なダイアフラム部材２２の中央部分８４内で形成され、該ピーテーエフイーシート８０の前面８６から離れるよう延び、該ハウジングボデイ１０の流れ受け室１６に向かうよう内方に面する。該円形リム８２の典型的直径は約１５．８８ｍｍ（０．６２５インチ）である。該刻み目の深さは、該調整可能なダイアフラム部材２２の内面８８が、該円形刻み目８２の範囲内で、矢印８９（図２と７）で示される様に内方へ、その厚さの約３分の１、又は約０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）延びる様な、寸法とされている。曲げられて内方へ延びる中央ハブ範囲（central hub area）９０が該円形刻み目８２内で調整可能なダイアフラム部材２２内に形成され、その内面８８で該流れ受け室１６の方へ延びている。
【００２０】
該調整可能なダイアフラム部材２２は柔軟であり、該中央ハブ範囲９０は、期待される流体流量と制御条件により、該比例弁Ｖを通る流れを選択的に変えるために該アクチュエーターＡに応答して該流れ受け室１６に対し内方及び外方へ移動可能である。該中央ハブ範囲９０のこの様な運動の典型的範囲は、概略でシート８０の厚さの値の範囲であり、或いは、下記で説明されるべきアクチュエーターＡのカム１００の寸法に基づく、図面で示される実施例では約０．７１１ｍｍ（０．０２８インチ）である。該比例弁Ｖを通る流体の流れをシールし、阻止するためにその最内に内方へ移動した位置（innermost inward travel position）に於いて、該ハブ範囲９０の最内部分（innermost portion）９０ａがその最内位置（innermost position）で、該流れ受け室１６と、該ポートと、間の該環状平坦面１７にシール式に契合するよう、適当な運動が提供される。
【００２１】
Ｏリングシール９１の形のシールデバイスが該ハウジングボデイ１０内のシール受けスロット又は溝１９内に形成される。該Ｏリングシール９１は該弁Ｖ内の流体の何等かの適当なシーリング材料で作られてもよく、そしてダイアフラム２２と該ハウジングボデイ１０の間の面をシールするよう提供される。該ダイアフラム部材２２と該アクチュエーター組立体Ａのプッシャーロッド組立体（pusher rod assembly）９２との間にバックアップワッシャーパッド（backup washer pad）又はガスケット（gasket）９３が提供される。該ワッシャー９３はデュポンダウエラストマー（DuPont Dow Elastomers）から商標バイトンアール（Viton(R)）で売られるフルオロエラストマー（fluoroelastmer）の様な適当な材料で形成される。該バックアップワッシャー９３はピストンロッド９２と該ダイアフラム２２の間に弾性がありコンプライアント（compliant）な材料を提供する。該弾性のあるフルオロエラストマーワッシャー９３はばねとして機能し、又摩耗防止の保護（protective wear prevention）と過剰な進みの保護（overtravel protection）と提供する。
【００２２】
該アクチュエーター組立体Ａのプッシャーロッド９２は、該調整可能なダイアフラム部材２２の相対運動を引き起こすために該調整可能なダイアフラム部材２２のハブ範囲９０の後面９０ｂに接触する内部端部９２ａを有する。該プッシャーロッド９２は相対的な内方へ及び外方への運動についてブッシング部材（bushing member）９４内で受けられる。該ブッシング部材９４は該ベアリングブロック７０内に設置され、該調整可能なダイアフラム部材２２の相対位置を変えるために往復して動き、該流れ受け室１６の容積を変える。
【００２３】
該プッシャーロッド９２は、回転可能な円柱状ベアリング（rotatable cylindrical bearing）９６の円柱状外面（cylindrical outer surface）９６ａと契合し応答するよう、該調整可能なダイアフラム部材２２の反対端に、円弧状にカーブした後面９２ｂを有する。該円柱状ベアリング９６は、該比例弁Ｖ内のベアリングローラーシャフト９８上に回転可能に設置され、該円柱状ベアリング９６とローラーシャフト９８は、該アクチュエーター組立体Ａのカム部材１００に応答する比例弁Ｖ内での相対運動用に適合されている。
【００２４】
該カム部材１００はテーパー付き接触面（tapered contact surface）１０２を有する垂直に往復（reciprocating）するカムとするのが好ましい。該カム部材１００は、その最上位置に於いて、図１と２の完全に開いた位置（full open position）で示されている。該カム部材１００は、コンピュータＣからの制御信号、或いは操作者からの又は他の入力源からの、他の入力制御信号、に応答して延長可能なシャフト１０５をインクレンタルに（incrementally）動かす電気モーター１０４に応答して上下に動くよう適合されている。本発明の好ましい実施例の適当なモーター１０４はリニアステッパーモーター（linear stepper motor）として公知の商業的に入手可能な種類である。
【００２５】
カム部材１００（図７）の面は、接触面１０２と、反対に面する後部分１０３と、の両者に沿って研磨（ground）され、ポリッシ（polished）される。該接触面１０２は、約２．５４ｍｍ（０．１００インチ）の様な、Ｄで示される適当な距離だけ、垂直に上方に延びる初期下部平坦部分１０２ａ（図７）と、後方へテーパー付けされた又は傾斜した上部部分１０２ｂと、を有する。開示された実施例では、面１０２ｂの該テーパーは、該垂直平坦面１０２ａから後方へ、１．１２４°の角度１０２ｃ又は約０．７１１ｍｍ（０．０２８インチ）の量である。特定の流れ制御応用、そして要求により、面１０２ｂの傾斜（slope）は異なって構成されるか、又は選択され得る。カム部材１００の接触面１０２はかくして該プッシャーロッド９２と該調整可能なダイアフラム部材２２の必要な運動を規定する計算に適合した形状と寸法を有する。注意した様に、面１０２ｂの傾斜は、比例弁Ｖを通る流れの望まれるパラメーターにより、そして該比例弁Ｖを通る流体の流れの変化する条件に基づき、選ばれる。
【００２６】
該カム部材１００は、モーター１０４のシャフト１０５と共に、セットねじ１０６による様に、設置される。シャフト１０５はモーター１０４のモーターシャフトハウジング１０８から延び、該モーター１０４の賦活時、進められるか又は引き込め（withdrawn）られる。弁Ｖのモーター１０４は又、該シャフト１０５へ適用される電力（power）又は力（forces）無しで、現在確立された位置（そして、かくしてアクチュエーターＡのカム１００の流れ設定点）を保持する静的特性を有するのが好ましい。該アクチュエーターＡはかくして、電力オフモード（power off mode）で位置を失うばね負荷された電磁弁（spring loaded electromagnetic valve）と異なり、ユーザーの介入無しでその最後の位置を保持する。これは、主要過程の混乱（major process disruption）が起こった後、前の流れの設定に最速で戻る必要がある過程を有する複数過程用に特に有用である。
【００２７】
該モーター１０４は、スペーサー又は設置用ねじ１１４によりモーター設置用ハウジング又は板１１２から隔てられたモーター支持板１１０と共に設置される。該モーター設置ハウジング又は板１１２は設置用又はスペーサーねじ１１８により弁Ｖの下部板又はベース部材１１６に設置される。該モーター板１１２の相対位置は、該弁Ｖのシャットオフ位置（shut-off position）を設定し、又該プッシャーロッド（pusher rod）９２の移動軸線に直角の軸線上に該モーター１０４とそのシャフト１０５を配置するために、最初に調整される。該下部板１１６と頂部支持板６０は１セットのスペーサー又は設置用ねじ１２１又はもし望むなら、後壁の様な他の適当な構造体により結合される。
【００２８】
プッシャーロッッド９２に接触するベアリング９５と、該アクチュエーター組立体Ａの後部又はバックアップベアリング１２０と、は頂部支持板６０の下にベアリングホルダー板１２２と共に設置される。該ベアリングホルダー板１２２は組み合わせベルビルワッシャー（Belleville washer）１２６を有するショルダーボルト１２４により頂部支持板６０に結合される。調整ブロック１３０は調整ねじ１３２により該頂部支持板６０に、そして調整ねじ１３４により該ベアリングホルダー板１２２に設置される。
【００２９】
該弁Ｖの調整構造は初期セットアップと校正用に使われる。最初に、該カム部材１００は、平坦面１０２ａがアクチュエーターロッド９２の後部と契合するようその完全に上方へ延びた位置まで動かされる。該ダイアフラム２２は該ハウジングボデイ１０上の環状平坦面１７と接触する流れ阻止位置（flow blocking position）にある。調整ブロック１３０内の調整ねじ３４の位置は該バックアップベアリング１２０に該カム部材１００と契合させ、それを支持させるよう動かされる。
【００３０】
かくして、該弁Ｖが、誂えられたプロフアイルカム接触面（customized profile cam contact surface）１０２により機械的に動かされる外部駆動プッシャーロッド又はシャフト（external actuating pusher rod or shaft）９２を有することが分かる。該駆動ロッド９２は、柔軟な合成樹脂（例えば、ピーテーエフイー）である調整可能なダイアフラム部材２２に対し加圧する。該カム接触面１０２は、該ダイアフラム２２と該ピーテーエフイーハウジングボデイ１０との間の室１６内のピーテーエフイー流れ通路（PTFE flow path）を該ダイアフラム部材２０に閉じさせる／開かせる位置までそれが動かされるよう構成される。流体は通路１４から該ダイアフラム２２の方へ流れる。該流量は該アクチュエーターＡにより確立されたダイアフラム２２の相対位置により制御される。該室１６からの戻り流れは出口流れ通路１８で始まる出口流れ通路を通る。
【００３１】
ハウジングボデイ１０内の入り口通路１４と出口通路１８の相対寸法と位置は特定の流れパラメーターにマッチするよう誂え可能（customizable）である。アクチュエーターロッド９２がダイアフラム２２に対し加圧されると、流れ通過室（flow through chamber）１６は徐々に制限（restricted）される。該アクチュエーターロッド９２の行程の最内端で、流体通過室（fluid passage through chamber）１６は該弁Ｖを通る流体の流れを止めるよう閉じられる。
【００３２】
アクチュエーターロッド９２が該ダイアフラム２２から離れるよう動かされると、該流れは、完全に引き込まれた（fully retracted）ダイアフラム２２を有する該弁Ｖを通して得られる最大流量まで、徐々に増加する。アクチュエーターロッド９２の運動中、該流量は、精確な流体、圧力、温度そして粘性についての特定の流れパラメーターに基づくプフアイル化されたカム面１０２の予めプログラムされた特徴により変化する。
【００３３】
比例弁Ｖは又駆動カム１００の移動範囲（travel range）をセットすることによりアクチュエーターＡによるダイアフラム２２の運動の調整を可能にする。この調整は、該弁の流れ制御領域内のハウジングボデイ１０内の該ダイアフラム２２又はその嵌合面２６の何等かの摩耗を補償する能力を提供する。時間が経ち（Over time）、特にポリッシ用スラリー（polishing slurries）を使う時、幾つかの部品面摩耗が起こるかも知れない。もし調整が提供されないなら、該弁の完全に閉じる流れ位置は、摩耗が起こると、結果的に或る量の流れを許容するだろう。又、調整無しでは、部品摩耗は、指定された可能流れ範囲に亘る比例流れ制御を精密に提供するカム１００の運動の精度を危うくする（compromise）だろう。
【００３４】
本発明の弁Ｖはかくしてプログラム可能な流れ特性を有し、それが広く変化する条件又は流体流れパラメーターに亘りより精密な流れ制御をもたらすことを可能にして、高度に腐食性の液体を含む、大抵の流体の比例流れ制御用に好適である。比較的小さな寸法の弁を用いて、流量は、２，３ｍｌ／ｍｉｎから数ｌ／ｍｉｎまで高度の分解能で制御され得る。
【００３５】
流れ特性は製造／生産環境で該弁内に容易にそして低廉にプログラムされ得て、それは低コスト解決を提供する。本発明の流れシステムＦは、上記説明された様に、延長された使用の間、摩耗についてのその調整を用いて、ポリッシ用スラリー（polishing slurries）で使用され得る。これは、半導体過程の様な或る工業過程が研磨性材料（abrasive materials）を含むこれらのスラリーを使うことが多いので、有利である。上記で注意した様に、該流れシステムＦ用の他の使用法は、気体又はベーパー（vapor）流れ制御、スチーム（steam）流れ制御、又は気体及び液体の混合物の流れ制御用を含む。
【００３６】
本発明の前記開示と説明はその図解用と説明用であり、本発明の精神から離れることなく、寸法、形状、材料そして部品のみならず図解された構造の詳細での種々の変更が行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の比例弁及び流れ測定システムの、断面で取られた、側面図である。
【図２】円を付けられ、同じに呼称する参照数字２を有する図１の比例弁の部分の拡大図である。
【図３】図２の線３−３に沿って取られた図である。
【図４】図３の線４−４に沿って取られた図である。
【図５】図１のそれと異なる方向の流体流れを有する本発明の比例弁及び流れ測定システムの、断面で取られた、側面図である。
【図６】図１の該流れ測定システム及び制御コンピュータに基づく本発明の流れ制御システムの略図的線図のである。
【図７】図１の比例弁の構造の１部分の拡大図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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