(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉バルブを備えた流体格納容器から排出される流量を制御する流量制御装置であって、
回転アクチュエータと、
前記回転アクチュエータの回転軸の回転角に応じた信号を発生する回転角検出ユニットと、
前記回転アクチュエータの回転軸に軸結合する駆動ギアと、該駆動ギアにギア結合する被動ギアを備えたギアボックスと、
前記被動ギアの中心に軸結合して回転し、前記流体格納容器の開閉バルブの開閉バルブつまみと分離可能に結合するバルブ開閉アームと、
前記流体格納容器に残存する流体の量を前記格納容器の重さ又は流体の圧力として感知し、制御ユニットに感知信号を転送する感知センサーと、
前記感知信号を受信して基準回転角を算出し、前記回転角検出ユニットから実際回転角を表す信号を受信し、前記基準回転角と実際回転角の誤差を補正するように前記回転アクチュエータを駆動させる制御ユニットと、
前記ギアボックスの下部に設けられ、前記被動ギアと軸連結し、その外周面に回転角度を示す目盛りが表示された回転角表示ユニットと、を含むことを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記回転角検出ユニットは、前記回転アクチュエータの上部に設けられ、
前記回転アクチュエータの回転軸を中心に既設定された角度でずらして配置された扇形の複数の板状接触部材と、
前記板状接触部材の各々に接触する時、回転角による信号を前記制御ユニットに転送する複数のリミットスイッチと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御装置に関し、特に、高圧のガスや液体が格納された格納容器の排出バルブを開閉制御し、格納容器から排出される流体の量を制御するための流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程をはじめ化学工程などでは、被作業物に多様な液体やガス(以下、「流体」という)を定量注入することが要求されている。
このような流体の定量供給のため、多くの電気的、機械的流量制御装置があるが、このような装置のほとんどは格納容器の排出バルブを一定に開放した状態で、排出バルブから流出される流体量を制御することにより被作業物に注入される流体の量を制御している。
【０００３】
特許文献１には、ボンベの元弁を開閉作動させるボンベ元弁作動装置が開示されている。このボンベ元弁作動装置は、図７においておねじの上端に回動角度表示部材を固定して、矢印の示す目盛りの数値を読み取ることにより元弁の弁開度を判別している。
【特許文献１】特開平１０−２３８６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような方式は、排出バルブの開放状態が一定に固定されているため、格納容器に格納された流体量に応じて流量制御装置に流入される流体量が異なることになるので、正確な制御が行われにくい。
【０００５】
特に、格納容器の排出バルブを開閉させるための開閉部の操作は、通常、手動で行われているが、このように開閉部を一々手動操作することは非常に煩わしく、更に、流体が毒性を有する場合は、操作者の安全にも深刻な問題をもたらす恐れがある。
【０００６】
また特許文献１に示す作動装置は、回転角度の数値を読み取ることにより元弁の弁開度を判別しているのみであり、何ら流量制御を行っていない。
よって、本発明の目的は、格納容器に残存する流体の量に応じて開閉バルブを制御し、格納容器から排出される流体量を制御できる流量制御装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、操作者が直接開閉バルブを操作しなくても、自動で流体格納容器のバルブを操作可能にし、格納容器から排出される流体量を制御できる流量制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明の特徴は、外周面に溝と突出部が交互的に形成されたつまみを有する開閉バルブを備えた流体格納容器から排出される流量を制御する流量制御装置において、固定支持物と、中心に設けられた回転軸を回転させるアクチュエータと、前記固定支持物に設けられ、下部に前記アクチュエータが結合されるケースを備え、前記回転軸の回転量に応じて信号を発生させる回転角検出部と、前記回転軸に結合されたギアと、前記ギアにより駆動される少なくとも一つ以上の駆動ギアが設けられたギアボックスと、前記駆動ギアの何れかに軸結合された中心軸と、前記中心軸の下端部に前記つまみと結合されるヘッドが形成されたつまみ締結アームと、前記回転角検出部の信号が入力され、前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動部を制御するコントローラとを含むことである。
【０００９】
また、本発明において、前記アクチュエータは、モータであるか、または、流圧により動作する回転アクチュエータであるのが好ましい。
また、本発明において、前記中心軸は、前記駆動ギアの何れかに軸結合される上部軸と、前記上部軸にジョイント結合される連結軸と、前記連結軸にジョイント結合される下部軸からなり、前記下部軸の端部に前記ヘッドが形成されるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、前記ヘッドは、前記下部軸の下端部が中心に設けられる円盤上のヘッド板と、前記ヘッド板の中心に対して９０°間隔で外周面に隣接されて下向突出された支持ポストと、前記ヘッド板の外周縁内側に沿って前記支持ポストとの間に形成された貫通穴を下部で挿入した後、上端部にネジにて締結されるＵ字状のクランプを含むのが好ましい。
【００１１】
また、本発明において、前記支持ポストは多角形の柱状であるのが好ましい。
また、本発明において、前記ギアボックスの下部には、更に、前記中心軸の回転角度を表示するための標識が形成された回転表示機が設けられるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明において、前記連結軸には、輪が設けられ、前記回転表示機には、留め金が設けられ、前記輪を前記留め金にかけられるようにするのが好ましい。
また、本発明において、更に、前記格納容器の重さを感知する重さ感知センサーが設けられ、前記コントローラは、前記重さ感知センサーから転送される信号に対応する前記回転軸の回転されるべき適正回転角を算出し、前記回転角検出部から転送される信号に応じて前記回転軸が回転された状態を検出し、前記適正回転角と前記回転軸の回転角の誤差を補正するように前記アクチュエータ駆動部を駆動するのが好ましい。
【００１３】
また、本発明において、更に、前記格納容器に残存する流体の圧力を感知する圧力感知センサーが設けられ、前記コントローラは、前記圧力感知センサーから転送される信号に対応する前記回転軸の回転されるべき適正回転角を算出し、前記回転角検出部から転送される信号に応じて前記回転軸が回転された状態を検出し、前記適正回転角と前記回転軸の回転角の誤差を補正するように前記アクチュエータ駆動部を駆動するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成を有する本発明によると、流体格納容器に残存する流体量に応じて適正に格納容器のバルブを開放することにより、流体格納容器内に残存する流体量の多少に関わらず、一定量の流体が排出できるようにすることができる。
また、格納容器の開閉バルブつまみとバルブ開閉アーム１０の結合分離を容易にし、作業利便性と安全性を向上する。
【００１５】
特に、バルブ開閉アームの締結ヘッド構造により開閉バルブつまみと堅固に結合することによって、滑らずに開閉バルブつまみを回転できる。
また、回転角表示ユニットに表示された標識と目盛りにより、肉眼で回転軸の回転状態を感知できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による流量制御装置を示す外観構成図である。
図１に示すように、流体を格納する格納容器１は、格納容器締結装置２により支持物３に固定されている。
【００１７】
格納容器１の上端入口には、開閉バルブ５が設けられ、該開閉バルブ５に排出管４が結合し、開閉バルブ５の動作により格納容器１内部の流体を外部に排出する。
開閉バルブ５の上部には、開閉バルブつまみ６が設けられ、該開閉バルブつまみ６を回転させて開閉バルブ５を開閉する。好ましくは、開閉バルブつまみ６の周縁部は、凹凸状でなる。
【００１８】
格納容器１に格納される流体は、液体または気体であり、本発明によると、格納容器１に液体が格納される場合は、格納容器１に残存する液体の量を測定する重さ感知センサー(図示せず)が格納容器１の下端に設けられ、格納容器１に気体が格納される場合は、気体の圧力を感知するための圧力感知センサー(図示せず)が排出管４に設けられる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態の流量制御装置の要部断面図である。
図１と図２を参照すると、流量制御装置１００は、制御モジュールが装着された印刷回路基板を内蔵した固定支持物８０と、固定支持物８０に固定され、回転力を発生させる回転アクチュエータ６０と、回転アクチュエータ６０の回転軸６１の回転数を変化させるギアボックス４０と、回転アクチュエータ６０上部に設けられ、回転アクチュエータ６０の回転軸６１の回転角に応じた信号を発生する回転角検出ユニット７０と、ギアボックス４０のギア４１に結合して回転するバルブ開閉アーム１０と、ギアボックス４０の下部に設けられ、バルブ開閉アーム１０のメイン軸１１と軸結合して回転し、メイン軸１１の回転角を示す回転角表示ユニット９０とからなる。
【００２０】
上記の実施形態において、回転アクチュエータ６０は、流体により回転される流圧式アクチュエータの他、ステップモータにより動作する電気式アクチュエータを適用でき、このようなことは当業界における通常の技術者であれば、設計変更可能である。
【００２１】
ギアボックス４０のフレーム４２には、回転アクチュエータ６０の回転軸６１に軸結合した駆動ギア４３と、該駆動ギア４３にギア結合する被動ギア４１が水平に配置される。よって、回転アクチュエータ６０の回転軸６１が回転することにより駆動ギア４３及びこれにギア結合した被動ギア４１が回転する。この時、被動ギア４１の回転数は、結合したギア比により決定される。
【００２２】
被動ギア４１の中心には、バルブ開閉アーム１０のメイン軸１１が軸結合し、被動ギア４１の回転と共に回転する。
また、好ましくは、ギアボックス４０の下部において、バルブ開閉アーム１０のメイン軸１１に軸結合して回転する回転角表示ユニット９０は、円筒形であり、その外周面に回転角を示す複数の目盛りと、回転角表示ユニット９０の外周面から離隔されるように、ギアボックス４０の下部に設けられ、前記複数の目盛りの何れかと一致され、回転角表示ユニット９０の回転角度を確認できる表示針がある。
【００２３】
バルブ開閉アーム１０は、上記のメイン軸１１と、メイン軸１１に対して流動するようにジョイント結合した連結軸１２と、連結軸１２に対してジョイント結合した締結ヘッド１４とからなる。
【００２４】
締結ヘッド１４は、連結軸１２に流動可能にジョイント結合する連結軸１３と、該連結軸１３が突出される円盤上のヘッド板１５と、ヘッド板１５の裏面周縁部に沿って９０°間隔で下向突出された柱状の支持ポスト１６と、裏面周縁部より内側にヘッド板１５に分離可能に結合するＵ字状のクランプ１７とからなる。
【００２５】
本実施形態では、クランプ１７がヘッド板１５に形成された貫通穴にナット結合にて結合することを示しているが、これに限定されない。また、図１には、一対のクランプ１７が設けられることを例と挙げているが、開閉バルブつまみ６の周縁部に形成された凹凸の個数に応じて異なるのは勿論である。
【００２６】
締結ヘッド１４を開閉バルブつまみ６に締結するためには、開閉バルブつまみ６の周縁部に形成された凹凸の凹部に支持ポスト１６が位置するように締結ヘッド１４を下降した後、Ｕ字状のクランプ１７を下部からヘッド板１５に挿入し、蝶ナット１８を用いて結合する。これにより、開閉バルブつまみ６の周縁部に形成された凹凸の互いに隣接する凸部をクランプ１７がクランピングし、この凸部間の凹部は、支持ポスト１６が接触して支持することになる。よって、締結ヘッド１４が回転することになると、クランプ１７と支持ポスト１６により開閉バルブつまみ１６の周縁部を確実にクランピングした状態で、開閉バルブつまみ６を回転させる。
【００２７】
好ましくは、連結軸１２には、上下流動可能に円盤１９が設けられ、円盤１９には、リング２０が設けられ、締結ヘッド１４が開閉バルブつまみ６と分離された状態でリング２０は、回転角表示ユニット９０に設けられたフック９１にかけることができる。リング２０をフック９１にかけると、締結ヘッド１４が締結位置より押し上げられ、格納容器１の流体が全て消耗された場合、このように押し上げられた状態で、格納容器１の交替作業が便利に行われる。
【００２８】
また、本発明によると、回転角検出ユニット７０は、回転アクチュエータ６０の回転軸６１を中心として既設定された角度ほどずらして配置された扇形の複数の板状接触部材７１と、各々の接触部材７１に接触される時、信号を制御モジュールに転送する複数のリミットスイッチ７２とからなる。よって、回転アクチュエータ６０の回転軸６１が回転する時、既設定された角度で複数の接触部材７１の何れかの接触部材７１とリミットスイッチ７２が接触され、接触されたリミットスイッチにより信号が発生して制御モジュールに転送され、制御モジュールにてこの信号を解釈し、回転軸６１の回転角度を検出する。
【００２９】
図３は、本発明の制御モジュールを示すブロック図である。
制御モジュールは、コントローラ９２と、アクチュエータ駆動部９４からなり、コントローラ９２は、重さ感知センサー９３、圧力感知センサー９５からそれぞれ感知信号を受信し、回転角検出ユニット７０のリミットスイッチ７２から回転角による信号を受信する。
【００３０】
以下、本発明のコントローラの動作を図２と図３を参照して説明する。
上記のように、格納容器１に残存する流体の量は、格納された流体が気体である場合は、圧力センサー９５により感知され、流体が液体である場合は、重さ感知センサー９３により感知される。
【００３１】
コントローラ９２は、圧力感知センサー９５または重さ感知センサー９３から転送される感知信号を受信し、これに対応して回転アクチュエータ６０の回転軸６１が回転すべき基準回転角を算出する。
次に、回転角検出ユニット７０のリミットスイッチ７２から転送される信号に応じて実際回転軸６１が回転された角度を検出する。
【００３２】
次に、コントローラ９２は、回転軸６１が回転すべき基準回転角と実際回転角６１が回転された回転角の差を算出し、この誤差を補正するようにアクチュエータ駆動部９４に駆動信号を転送する。
アクチュエータ駆動部９４は、入力される駆動信号に応じて回転アクチュエータ６０の作動流体の流れを制御し、回転軸６１が基準回転角に達するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態の格納容器と流量制御装置の斜視図である。
【図２】本発明の流量制御装置の要部断面図である。
【図３】本発明のコントローラの動作を説明するための回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１………格納容器、２………格納容器締結装置、３………支持物、４………排出管、５………開閉バルブ、６………開閉バルブつまみ、１０………バルブ開閉アーム、１１………メイン軸、１２………連結軸、１３………連結軸、１４………締結ヘッド、１５………ヘッド板、１６………支持ポスト、１７………クランプ、１８………蝶ナット、１９………円盤、２０………リング、４０………ギアボックス、４１………被動ギア、４２………フレーム、４３………駆動ギア、６０………回転アクチュエータ、６１………回転軸、７０………回転角検出ユニット、７１………接触部材、７２………リミットスイッチ、８０………固定支持物、９０………回転角表示ユニット、９１………フック、９２………コントローラ、９３………重さ感知センサー、９４………アクチュエータ駆動部、９５………圧力感知センサー、１００………流量制御装置。
【図１】
0004569894.tif 000002
【図２】
0004569894.tif 000003
【図３】
0004569894.tif 000004