(57)【要約】マスフローコントローラ及び制御弁が開示される。制御弁は、複数の鉛直流路を有するポペットを備えており、制御弁は、また、底面から中央を通って上面まで延在する複数の鉛直流路を有するオリフィスを備えている。オリフィスの鉛直流路はポペットの鉛直流路に対して軸がずれており、ポペットの上面とオリフィスの底面との間隙が閉じられた際に、オリフィスを通ってガスが流れないようにしている。
2021514042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口及び流出口を有する弁キャビティと、
前記弁キャビティ内に配置され、複数の鉛直流路を有しており、その底面が前記流入口に対向しているポペットと、
前記弁キャビティ内で前記ポペット及び前記流出口の間に配置されているオリフィスと
を備えており、
前記オリフィスは、
前記ポペットの上面と前記オリフィスの底面との間隙を開閉するために、押し棒が前記ポペットを前記オリフィスに対して動かせるべく、前記押し棒が前記オリフィスを通って延びて前記ポペットに接触するための押し棒孔と、
前記オリフィスの底面から前記オリフィスを通って前記オリフィスの上面まで延在する複数の鉛直流路と
を有しており、
前記オリフィスの鉛直流路は、前記ポペットの鉛直流路と軸がずれており、前記ポペットの上面と前記オリフィスの底面との間隙が閉じられた際にガスが前記オリフィスを通って流れることを抑止するようにしてある、
制御弁。
【請求項２】
前記オリフィスは、複数の水平流路を有する、請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記水平流路の夫々は、前記オリフィスの鉛直流路の少なくとも１つと交差している、請求項２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記ポペット及び前記オリフィスの夫々は、複数のチャネル環を有しており、前記ポペット及び前記オリフィスの夫々における各チャネル環は、対応するポペット及びオリフィスの中心から等距離にある複数の鉛直流路から構成されている、請求項１に記載の制御弁。
【請求項５】
前記オリフィスは、前記オリフィスの上面における表面流路を画定する支持リッジを有する、請求項１に記載の制御弁。
【請求項６】
前記ポペットは、前記押し棒を受けるくぼみ部を有する、請求項１に記載の制御弁。
【請求項７】
前記水平流路の夫々は、押し棒キャビティ内で他の水平流路と交差する、請求項２に記載の制御弁。
【請求項８】
前記オリフィスは、前記流出口に対向する第１の１８０度の扇形部分で前記流出口に対向しない第２の１８０度の扇形部分より多数の水平流路を有している、請求項１に記載の制御弁。
【請求項９】
流入口及び流出口を有する弁キャビティと、
前記弁キャビティ内に配置され、複数の鉛直流路を有しており、その底面が前記流入口に対向しているポペットと、
前記弁キャビティ内で前記ポペット及び前記流出口の間に配置されているオリフィスと
を備えており、
前記オリフィスは、
前記オリフィスを通ってガスを鉛直及び水平に動かす手段と、
前記オリフィスの上面に沿って前記ガスを動かす手段と、
前記ポペットを前記オリフィスに対して移動させ、前記ポペットの上面と前記オリフィスの底面との間隙を開閉して、制御弁を通るガスの流れを制御する手段と
を有する、
制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスフロー制御のためのシステム及び方法に関し、特に、限定はされないが、本発明は、マスフローコントローラの弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスフローコントローラは、流体（例えば、ガス）の質量流量を所定の値に調整するために利用可能である。例えば、いくつかのマスフローコントローラは、極めて小さいが正確な質量流量にて処理ガスが処理適応（例えば、プラズマ処理）へ供給される環境で利用される。
【０００３】
別のマスフローコントローラは、大きい流量、例えば、１００標準リットル毎分（standard liters per minute：ＳＬＭ）よりも大きい流量で、ガスの流れを調整するために利用されるが、現存するマスフローコントローラは、比較的高い流入圧力を必要とし、大きな弁開度またはスパンを必要とする。大きい流量及び低い流入圧力にて作動する（例えば、ガスを所望の場所へ輸送する）マスフローコントローラの必要性が現時点で存在する。現存するマスフローコントローラは、この要求を満足させることが不可能であるかまたは不十分である。
【発明の概要】
【０００４】
一態様によれば、制御弁は、流入口及び流出口を有する弁キャビティを備えている。ポペットが弁キャビティ内に配置され、ポペットは複数の鉛直流路を有する。ポペットの底面が流入口に対向している。オリフィスが弁キャビティ内でポペットと流出口との間に配置されている。ポペットの上面とオリフィスの底面との間隙を開閉するために、押し棒がポペットをオリフィスに対して動かせるべく、オリフィスを通って押し棒が延びてポペットに接触できるための押し棒孔を、オリフィスは有する。オリフィスは、また、底面から上面まで延在する複数の鉛直流路を有する。オリフィスの鉛直流路は、ポペットの鉛直流路と軸がずれており、ポペットの上面とオリフィスの底面との間隙が閉じられた際に、ガスがオリフィスを通って流れることを抑止するようにしてある。
【０００５】
別の態様は、流入口及び流出口を有する弁キャビティを備える制御弁として特徴付けられる。弁キャビティ内に配置されたポペットは、複数の鉛直流路を有しており、ポペットの底面が流入口に対向している。弁キャビティ内でポペットと流出口との間に配置されているオリフィスは、内部でガスを鉛直及び水平に動かす手段と、オリフィスの上面に沿ってガスを動かす手段と、ポペットをオリフィスに対して移動させ、ポペットの上面とオリフィスの底面との間隙を開閉して、制御弁を通るガスの流れを制御する手段とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】マスフローコントローラの正視断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａのマスフローコントローラの等角断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａ及び図１Ｂのマスフローコントローラの弁部分を示す拡大等角図である。
【図２Ａ】オリフィスの第１の実施形態の等角断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示されるオリフィスの上面図である。
【図２Ｃ】図２Ａ及び図２Ｂに示されるオリフィスの側面図である。
【図２Ｄ】図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示されるオリフィスの下面図である。
【図２Ｅ】図２Ｃの切断Ｆ−Ｆに沿った図２Ａ〜図２Ｄに示されるオリフィスの断面図である。
【図３Ａ】ポペットの第１の実施形態の等角図である。
【図３Ｂ】図３Ａのポペットの等角断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂに示されるポペットの上面図である。
【図３Ｄ】図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示されるポペットの側面図である。
【図３Ｅ】図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄに示されるポペットの下面図である。
【図４】図２Ａ〜図２Ｄのオリフィス及び図３Ａ〜図３Ｅのポペットを有する弁の断面図である。
【図５】オリフィスの第２の実施形態及びポペットの第２の実施形態を有する弁の等角断面図である。
【図６Ａ】図５に示されるオリフィスの第２の実施形態の等角断面図である。
【図６Ｂ】図５及び図６Ａに示されるオリフィスの上面図である。
【図６Ｃ】図５、図６Ａ及び図６Ｂに示されるオリフィスの側面図である。
【図６Ｄ】図５及び図６Ａ−図６Ｃに示されるオリフィスの下面図である。
【図６Ｅ】図６Ｃに示されるオリフィスの切断Ｂ−Ｂに沿った図６Ａ〜図６Ｄに示されるオリフィスの断面図である。
【図７Ａ】図５に示されるポペットの第２の実施形態の等角図である。
【図７Ｂ】図５及び図７Ａのポペットの等角断面図である。
【図７Ｃ】図５、図７Ａ及び図７Ｂに示されるポペットの上面図である。
【図７Ｄ】図５及び図７Ａ〜図７Ｃに示されるポペットの側面図である。
【図７Ｅ】図５及び図７Ａ〜図７Ｄに示されるポペットの下面図である。
【図８】図６Ａ〜図６Ｄに示されるオリフィス及び図７Ａ〜図７Ｅに示されるポペットを有する図５に示される弁の断面図である。
【図９Ａ】図５に示されるベースの等角断面図である。
【図９Ｂ】図５に示されるベースの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の態様は、比較的低い流入圧力及び／または差圧で大きい流量を必要とするマスフローコントローラに使用される独特な弁設計を含んでいる。例えば、ここに開示される設計は、従来の実装よりも十分に低い流入圧力及び弁スパンを伴って１００ＳＬＭよりも大きく５００ＳＬＭまでもの流量を可能にする。他の態様は、１０重量ポンド毎平方インチ（pound-force per square inch：ｐｓｉ）（６９ｋＰａ）より低い差圧とともに大きい流量が必要であるような超低圧差圧の適応に使用可能である。
【０００８】
ここに開示される弁の別の態様は、小さな設置面積を維持しながらも、従来の設計よりも十分に小さい弁スパンを可能として、流れのための開領域の増加を提供する。例えば、流入路及び流出路の交互のパタ−ンが、弁表面を横切る圧低下を減少させていくつかの実装では弁の流量係数（Ｃｖ）を１に非常に近くまで増加させるために使用される。
【０００９】
更に別の態様は、１．５インチ（３．８センチメートル）の設置面積に実装可能である大流量弁である。ここに開示されるいくつかの実装例は、１組の交互の流入／流出流路を用いて、１．５インチ（３．８センチメートル）の設置面積内での窒素の２００ＳＬＭの流量を実現する。この設計では、１５ｐｓｉ（１０３ｋＰａ）の差圧まで窒素の完全な流れが可能である。より大きい流量またはより低い差圧を実現するためには、チャネル及び流路の数を増加する。
【００１０】
多くの実装の態様では、低圧でのガスの大きい流量レベルを提供するために、従来の設計に比べてより低い流入圧力が可能である。供給源から天然ガスを受け取る場合にあっては、例えば、典型的には圧力が非常に低い（例えば、５ｐｓｉ（３５ｋＰａ）または２．５ｐｓｉ（１７ｋＰａ）程度に低い）にもかかわらず、１００ＳＬＭ、２００ＳＬＭまたはそれ以上の流量が望まれている。
【００１１】
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃを参照すればそれぞれ、典型的なマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１００が、正視断面図、等角断面図、及び弁部分の拡大等角図にて示されている。動作にあって、マスフローコントローラ１００の流入口１０２にガスが入り、そのガス流の少しの部分はセンサ１０４を通り、そのガス流の大部分はマスフローコントローラ１００のバイパス部１０６を通る。センサ１０４を通ったガスは、多コイル巻ばね１１０がポペット１１２の下方に位置決めされている弁部分の上流域１０８で、バイパス部１０６を通ったガスと再合する。このポペット１１２はオリフィス１１４の下方に、移動可能に位置決めされている。弁が開いた際には、ガスはポペット１１２、オリフィス１１４、長尺の出口チャネル１９０を通って、流出口１０３から出ていく。
【００１２】
ここでは、ポペット／オリフィスの組み合わせとして２つの異なる実施形態が開示される。図２〜図４を参照して示されている第１の実施形態にあっては、オリフィス１１４及びポペット１１２は夫々、１つのチャネル環を有している。ポペット１１２及びオリフィス１１４の夫々におけるその１つのチャネル環は、対応するポペット１１２及びオリフィス１１４の中心から等距離にある円状パターンに配列された複数のチャネルから構成されている。図５〜図８を参照して示されている第２の実施形態にあっては、ポペット５１２及びオリフィス５１４は夫々、複数のチャネル環を有している。ポペット５１２及びオリフィス５１４の夫々における各チャネル環は、対応するポペット５１２及びオリフィス５１４の中心から等距離にある円状パターンに配列された複数のチャネルから構成されている。なお、図１Ａ〜図１Ｃに示されているＭＦＣ１００は、１つのチャネル環を有するポペット１１２及びオリフィス１１４を備えている。但し、複数のチャネル環を有するポペット５１２及びオリフィス５１４も、１つのチャネル環を有するポペット１１２及びオリフィス１１４と同様に、ＭＦＣ１００に適合してその内部で動作可能である。
【００１３】
また、ＭＦＣ１００のためのベースとして２つの異なる実施形態が開示される。第１の出口チャネルの実施形態（図１Ｃ、図９Ａ及び９Ｂに図示）にあっては、ＭＦＣ１００のベースは、ＭＦＣ１００の低圧、大流量の観点を更に増長させるために利用される拡張された出口チャネル１９０を有する。第２の出口チャネルの実施形態（図４及び図５に図示）にあっては、ＭＦＣ１００のベースは拡張されていない出口チャネル４９５を有する。
【００１４】
図示するように、アクチュエータ（ピエゾアクチュエータとして図示）１１６は、動きブースター１１８を介して押し棒１２０に結合されており、押し棒１２０はポペット１１２の中心のくぼみ部に係合している。ガスが弁を通って流れるように、アクチュエータ１１６のピエゾ部が鉛直軸１２１に沿って下方に拡張し、鉛直軸１２１に沿ったアクチュエータ１１６の変位が、ポペット１１２を下方に押すために押し棒１２０上の増加した変位量を加える動きブースター１１８によって増加し、その結果、ばね１１０が圧縮される。例えば、動きブースター１１４は、アクチュエータ１１６の１００マイクロメートルの変位を押し棒１２０及びポペット１１２における４００マイクロメートルの変位に変えることが可能である。下方に押された際に、ポペット１１２は、（多くの実施形態ではＭＦＣ１００の本体に関連する位置に固定されている）オリフィス１１４から離れ、ポペット１１２とオリフィス１１４との隙間が開いて、ポペット１１２内の流路及びポペット１１２の縁周りに形成された流路を通ってガスが流れ得るようになる。
【００１５】
（図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃに示すように）弁が閉じられる際には、ポペット１１２の上面がオリフィス１１４の底面に接合し、ガスが弁を通って流れないようにするシールが形成される。より詳細には、ポペット１１２及びオリフィス１１４の夫々は複数の流路を有しているが、それらの流路は軸がずれているため、ポペット１１２及びオリフィス１１４が接合する際にポペット１１２とオリフィス１１４との間の流路が閉じられる。ここで詳細に述べるように、いくつかの実施形態では、ポペット１１２の上面とオリフィス１１４の底面とが平面状であるため（例えば、いくつかの実施形態では、ポペット１１２の上面とオリフィス１１４の底面とは何れも溝を有していないため）、従来のいくつかの設計に比べて作製が容易である。
【００１６】
図示するように、ばね１１０はポペット１１２とほぼ同じ直径をなすコイルばねとすることができるので、ポペット１１２の外側部を支持して、ポペット１１２が傾くことを防止できる。また、ばね１１０は比較的硬いため、振動を低減できる。低い流入圧力（例えば、２．５ｐｓｉ（１７ｋＰａ））において、高い流入圧力が存在する場合よりも振動の発生をあまり心配しなくてもよいことを、出願人は知見した。
【００１７】
図１Ｃに示すように、オリフィス１１４自体は、ＭＦＣ１００の上側本体部１２２の支持体として機能する。より詳細には、オリフィス１１４は、ＭＦＣ１００の上側本体部１２２と下側本体部１２４との間に配置されており、図２Ａ−図２Ｃ及び図６Ａ−図６Ｃを参照して述べるように、接触しないでオリフィス１１４の表面上方に延びて、ガスがオリフィス１１４の上方を流れるための表面流路を形成する構造部材としての複数の支持リッジ２３０、６３０を、オリフィス１１４は有している。よって、ＭＦＣ１００を横切る差圧を低減させながら、流量を増すための追加の体積を提供する。
【００１８】
ここに開示されるポペット１１２、５１２、７１２は、また、構造的な目的に役立つだけでなく、ガスの流れを可能にするように互いに接触しないように構成された複数の構造体を有する。より詳細には、図３Ａ−図３Ｅ及び図７Ａ−図７Ｅを参照して述べるように、ポペット１１２の２つの実施形態夫々は、ポペット１１２、５１２、７１２が鉛直方向上下に移動するＭＦＣ１００の弁側壁間にポペット１１２、５１２、７１２を位置決めすることを助ける側方リッジ３６０、７６０を有する。
【００１９】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、及び図２Ｅを参照すればそれぞれ、１つのチャネル環を有するオリフィス２１４が等角断面図、上面図、側面図、下面図、及び断面図にて示されている。１つのチャネル環を有するオリフィス２１４の態様は、複数の支持リッジ２３０、複数の鉛直流路２３２、及び複数の水平流路２３４を有する。図２Ａに示される矢印は、オリフィス２１４の底面から鉛直流路２３２を通って上昇し、その後、水平流路２３４を通ってまたはオリフィス２１４の支持リッジ２３０間の表面流路２３６に沿って水平方向に進む流れの方向を表している。
【００２０】
１つのチャネル環を有するオリフィス２１４の中心には、押し棒１２０が移動するための押し棒孔２３８が示されている。また、オリフィス２１４内に形成された押し棒キャビティ２３９が図示されている。押し棒キャビティ２３９は、ガスが押し棒１２０の周りを流れ得るような空間を形成する押し棒孔２３８よりも大きな直径を有している。図示するように、水平流路２３４は、押し棒キャビティ２３９にて交差しても良い。更に、図２Ｅに示すように、複数の水平流路の配置は不均整であっても良い。詳細には、円形のオリフィス２１４の第１の１８０度の扇形部分には第２の１８０度の扇形部分よりも多数の水平流路が設けられていても良い。図２Ｅに示すオリフィス２１４では、オリフィス２１４の上半分が第１の１８０度の扇形部分の例であり、オリフィス２１４の下半分が第２の１８０度の扇形部分の例である。図示するように、水平流路２３４は概して４５度ずつ離れて設けられても良く、オリフィス２１４の上半分には、隣り合う水平流路２３４から２２．５度離れて追加の水平流路２３５が存在しても良い。ＭＦＣ１００の弁キャビティ内に実装された場合、（水平流路のより高い実装密度を伴った）オリフィス２１４の第１の１８０度の扇形部分は、流出口１０３に対向し、流出口１０３への方向における追加の流路量を提供する。他の実装では、複数の水平流路の配置が対称であってオリフィス２１４に対して均等間隔であっても良い。
【００２１】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、及び図３Ｅを参照すればそれぞれ、１つのチャネル環を有するポペット３１２が等角図、等角断面図、上面図、側面図、及び下面図にて示されている。１つのチャネル環を有するポペット３１２の態様は、複数の鉛直流路３５０と、（押し棒１２０を受けるための）中央のくぼみ部３５２とを有する。くぼみ部３５２は、ポペット３１２の底面までは延在していない。
【００２２】
１つのチャネル環を有するポペット３１２の他の態様は、溝が形成されていない平坦な上面３５４と平坦な底面３５６とを有する。図示するように、１つのチャネル環を有するポペット３１２における複数の鉛直流路３５０は、（ポペット３１２の上面３５４の中心にある）ポペット３１２のくぼみ部３５２から等距離である円形パターンに配置されている。そして、上述したように、鉛直流路３５０は、オリフィス２１４の鉛直流路２３２と比べて軸がオフセットして設けられており、オリフィス２１４の底面がポペット３１２の上面に接合して置かれた際にガスの流れが抑止される。
【００２３】
図３Ａは、また、１つのチャネル環を有するポペット３１２の隣り合う側方リッジ３６０間に形成された周縁流路３５８を示している。上述したように、側方リッジ３６０はポペット３１２を弁チャネル壁１６０間に位置決めし、側方リッジ３６０間の間隙は周縁流路３５８を形成し、弁チャネル壁１６０とポペット３１２との間をガスが流れ得る。
【００２４】
図４を参照すれば、１つのチャネル環を有するポペット３１２と１つのチャネル環を有するオリフィス２１４とにより実現される弁の断面図が示されている。図４に示される弁の状態は開いており、ポペット３１２とオリフィス２１４との間及びポペット３１２の周縁に沿うガスの流路を示している。図示するように、弁本体は、弁チャネル壁４６０及び上部体４６２を有する。この実施形態では、（オリフィス２１４と流出口１０３との間の流路を提供する）出口チャネル４９５は拡張しておらず、よって、この出口チャネル４９５は、図１を参照して説明される拡張された出口チャネル１９０とは異なる。しかしながら、１つのチャネル環を有するポペット３１２と１つのチャネル環を有するオリフィス２１４とは、図１Ａ−図１Ｃに示されるベース及び図４に示されるベースの何れの内部にあっても適合することができる。
【００２５】
図５を参照すれば、ポペット／オリフィスの組み合わせの第２の実施形態、即ち複数のチャネル環を有するポペット５１２及び複数のチャネル環を有するオリフィス５１４により実現される弁の等角断面図が示されている。図示するように、（弁チャネル壁４６０及び上部体４６２を有する）図５に示される弁本体は、１つのチャネル環を有するポペット／オリフィスの組み合わせが示される図４に示される弁本体と実質的に同じである。よって、複数のチャネル環を有するポペット５１２及び複数のチャネル環を有するオリフィス５１４は、１つのチャネル環を有するポペット／オリフィスの組み合わせと実質的に同じ構造上の境界内で動作することができる。
【００２６】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び図６Ｄを参照すればそれぞれ、複数のチャネル環を有するオリフィス６１４が等角断面図、上面図、側面図、及び下面図にて示されている。複数のチャネル環を有するオリフィス６１４の態様は、複数の支持リッジ６３０、複数の鉛直流路６３２、及び複数の水平流路６３４を有する。図６Ａに示される矢印は、オリフィス６１４の底面から鉛直流路６３２を通って上昇し、その後、水平流路６３４を通ってまたはオリフィス６１４の支持リッジ６３０間の表面流路６３６に沿って水平方向に進む流れの方向を表している。また、押し棒孔６３８及び押し棒キャビティ６３９も示されている。
【００２７】
図６Ｅに示すように、オリフィス６１４における複数の水平流路の配置は、（図２Ａ−図２Ｅを参照して前述したオリフィス２１４と同様に）不均整であっても良い。追加の水平流路６３５により、流出口１０３に対向するオリフィス６１４の第１の１８０度の扇形部分には、オリフィス６１４の第２の１８０度の扇形部分よりも多数の水平流路が設けられている。図６Ｅに示すオリフィス６１４では、オリフィス６１４の上半分が第１の１８０度の扇形部分の例であり、オリフィス６１４の下半分が第２の１８０度の扇形部分の例である。図示するように、水平流路６３４は概して４５度ずつ離れて設けられても良く、オリフィス６１４の上半分では、隣り合う水平流路６３４から２２．５度離れて追加の水平流路６３５が設けられていても良い。図２Ａ−図２Ｅを参照して前述したオリフィス２１４と比べて、オリフィス６１４はオリフィス２１４よりも多数の水平流路６３４を有する。更に、オリフィス６１４はオリフィス２１４よりも多数の鉛直流路６３２を有しており、オリフィス６１４の各水平流路６３４は、少なくとも２つの鉛直流路６３２と交差する。オリフィス６１４の他の実装では、複数の水平流路の配置が対称であってオリフィス６１４に対して均等間隔であっても良い。
【００２８】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、及び図７Ｅを参照すればそれぞれ、複数のチャネル環を有するポペット７１２が等角図、等角断面図、上面図、側面図、及び下面図にて示されている。複数のチャネル環を有するポペット７１２の態様は、複数の鉛直流路７５０と、（押し棒１２０を受けるための）中央のくぼみ部７５２とを有する。くぼみ部７５２は、ポペット７１２の底面までは延在していない。
【００２９】
複数のチャネル環を有するポペット７１２の他の態様は、溝が形成されていない平坦な上面７５４と平坦な底面７５６とを有する。図示するように、複数のチャネル環を有するポペット７１２における鉛直流路７５０の複数の環夫々は、（ポペット７１２の上面７５４の中心にある）ポペット７１２のくぼみ部７５２から等距離である円形パターンに配置されている。そして、上述したように、鉛直流路７５０は、複数のチャネル環を有するオリフィス６１４の鉛直流路６３２と比べて軸がオフセットして設けられており、複数のチャネル環を有するオリフィス６１４の底面が複数のチャネル環を有するポペット７１２の上面に接合して置かれた際に流れが抑止される。
【００３０】
図８を参照すれば、複数のチャネル環を有するポペット７１２と複数のチャネル環を有するオリフィス６１４とにより実現される弁の断面図が示されている。図８に示される弁の状態は開いており、複数のチャネル環を有するポペット７１２と複数のチャネル環を有するオリフィス６１４との間隙８７０及び複数のチャネル環を有するポペット７１２の周縁を含むガスの流路を示している。
【００３１】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すれば、オリフィス２１４、６１４及びポペット３１２、７１２が取り除かれたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１００のベースが、等角断面図及び上面図にて示されている。大きい流量中のＭＦＣ１００の低圧低減に貢献する別の態様は、ベースの弁キャビティ９９２の拡張された出口チャネル１９０であり、出口チャネル１９０は図９Ａ及び図９Ｂに示されている。図示するように、オリフィス２１４、６１４がＭＦＣ本体に留まっているレベルでは、拡張された出口チャネル１９０の増加した大きさが、弁キャビティ９９２の延ばした拡張９９４を形成する。この拡張を収容するために、シール溝９９６もまた、（Ｏリングを用いる従来の実装とは対照的に）、長尺のシール環を収容すべく拡張される。
【００３２】
Ｏリングが置かれるＯリングシール溝９９８が、図９Ａ及び図９Ｂに示されており、オリフィス２１４、６１４の縁部がＯリングの上面に留まってシールを形成する。長尺リング及びＯリングの両方がステンレス鋼であっても良く、十分な力がオリフィス２１４、６１４にかかると、Ｏリング上にシールを形成する。
【００３３】
拡張された出口チャネル１９０が弁キャビティ９９２の大きさを増加させたとしても、標準サイズのネジ山が入るだけの十分の深さが本体に残存する。いくつかの適応では、ＭＦＣ１００の端から端までの大きさには、（ＭＦＣ１００サイズの標準化のために）制約があるので、図９Ａ及び図９Ｂに示される本体によって、大流量かつ低い差圧でＭＦＣ１００を使用することを提供しながら標準的なＭＦＣサイズ内にＭＦＣ１００を留めることができる。一例として、図９Ａ及び図９Ｂに示されるベース、図６Ａ−６Ｅを参照して述べられたオリフィス６１４、及び図７Ａ−７Ｅを参照して述べられたポペット７１２にて、ＭＦＣ１００が実現された場合には、幅が５５ミリメートル、長さが１９２ミリメートルでＭＦＣ１００が実現されたとしても、ＭＦＣ１００を使用する際の差圧が２．５ｐｓｉ（１７ｋＰａ）であって２００標準リットル毎分の流量を達成できる。
【００３４】
要するに、ＭＦＣ１００を大流量で使用する際の低い圧力降下を可能にする多くの態様がここでは開示されている。ここに述べられた実施形態によって得られるのと実質的に同じ効果が得られるように、本発明、その使用、及びその構成において数多くの変異物及び代替物が作られることは、当業者であれば容易に理解できる。したがって、開示された典型的な形に本発明を限定する意図はない。多くの変異物、修正物、変更した構成は，ここに提示されたような開示発明の範囲及び精神の範囲内にある。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2021514042.tif 000004
【図１Ｃ】
2021514042.tif 000005
【図２Ａ】
2021514042.tif 000006
【図２Ｂ】
2021514042.tif 000007
【図２Ｃ】
2021514042.tif 000008
【図２Ｄ】
2021514042.tif 000009
【図２Ｅ】
2021514042.tif 000010
【図３Ａ】
2021514042.tif 000011
【図３Ｂ】
2021514042.tif 000012
【図３Ｃ】
2021514042.tif 000013
【図３Ｄ】
2021514042.tif 000014
【図３Ｅ】
2021514042.tif 000015
【図４】
2021514042.tif 000016
【図５】
2021514042.tif 000017
【図６Ａ】
2021514042.tif 000018
【図６Ｂ】
2021514042.tif 000019
【図６Ｃ】
2021514042.tif 000020
【図６Ｄ】
2021514042.tif 000021
【図６Ｅ】
2021514042.tif 000022
【図７Ａ】
2021514042.tif 000023
【図７Ｂ】
2021514042.tif 000024
【図７Ｃ】
2021514042.tif 000025
【図７Ｄ】
2021514042.tif 000026
【図７Ｅ】
2021514042.tif 000027
【図８】
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【図９Ａ】
2021514042.tif 000029
【図９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月27日(2020.8.27)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図示するように、アクチュエータ（ピエゾアクチュエータとして図示）１１６は、動きブースター１１８を介して押し棒１２０に結合されており、押し棒１２０はポペット１１２の中心のくぼみ部に係合している。ガスが弁を通って流れるように、アクチュエータ１１６のピエゾ部が鉛直軸１２１に沿って下方に拡張し、鉛直軸１２１に沿ったアクチュエータ１１６の変位が、ポペット１１２を下方に押すために押し棒１２０上の増加した変位量を加える動きブースター１１８によって増加し、その結果、ばね１１０が圧縮される。例えば、動きブースター１１８は、アクチュエータ１１６の１００マイクロメートルの変位を押し棒１２０及びポペット１１２における４００マイクロメートルの変位に変えることが可能である。下方に押された際に、ポペット１１２は、（多くの実施形態ではＭＦＣ１００の本体に関連する位置に固定されている）オリフィス１１４から離れ、ポペット１１２とオリフィス１１４との隙間が開いて、ポペット１１２内の流路及びポペット１１２の縁周りに形成された流路を通ってガスが流れ得るようになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ａ】
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【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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【国際調査報告】
2021514042.tif 000033
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