[發明專利]帶入口節流槽的微小流量控制裝置的設計方法

無效

• 申請號: 200680056827.8
• 申請日: 2006-12-28
• 公開（公告）號: CN101568754A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 世古口言彥
• 申請（專利權）人: 株式會社富士金;世古口言彥
• 主分類號: F16K3/00
• 分類號: F16K3/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 史雁鳴

技術領域

本發明涉及一種控制液體、氣體的流量的流量控制裝置，更詳細地說，涉及控制微尺寸等極微小尺寸的流路·流體動作環境·反應器等中的流體(液體、氣體)的微小流量的微小流量控制裝置的設計方法。?

背景技術

近年，化學反應系統的微小化及集成化作為在合成化學、分析化學、半導體產業及生物工程產業中的新的技術課題引人注目，可以認為在免疫分析系統、環境分析系統、細胞生化學實驗系統、化學氣相沉積系統及合成化學實驗系統等化學反應控制的高精度化及效率化中，發揮重要的作用。在這樣的技術趨勢中，正要推進在反應容積從納升到微升的細微空間中的化學反應，即所謂以微反應器為對象，以提高反應收率、縮短反應時間、減輕環境負荷等為目的的新的研究開發。就向這樣的細微空間供給的液體或者氣體而言，在現有的技術中沒有的微小且正確的流量控制不可或缺。?

以往，作為在流體的微小流量調整中使用的閥的形式，通常使用針閥式。針閥因為在開放閥后流量急劇增大，所以，難以作為對向上述的細微空間供給的流量例如就液體而言最大流量為10mL/min～1mL/min，就氣體而言為1～0.01sccm的微小流量進行調整的機構使用，因此，需要進行適合這樣的目的的新的微小流量控制技術的開發。?

作為與針閥方式不同的方式的微小流量控制閥的在先技術，公開發表了日本特開2001-187977號(專利文獻1)及日本特開2003-278934號(專利文獻2)。上述在先技術的特征都是將控制流體?的流量的節流槽配置成圓弧狀的形狀。專利文獻1：日本特開2001-187977號公報專利文獻2：日本特開2003-278934號公報?

發明內容發明所要解決的課題?

圖21是專利文獻1記載的以往的流量控制閥的組裝分解立體圖。閥主體以中心軸Z為中心，由閥座110和閥芯103構成，在閥座110和閥芯103之間配置了形成節流槽104的金屬閥102。在閥座110上設置了出口流路114，在閥芯103上形成了入口流路用槽部103a。流體經形成在閥芯110上的入口流路用槽部103a，被導入到形成在金屬閥102上的節流槽104，由位于閥座110的出口流路114的以軸Z為中心的旋轉角度控制流量，從形成在閥座上的L字狀的出口流路114導向閥出口114a。此閥座110的旋轉由配置在上部的步進馬達進行。?

圖22是形成在圖21的金屬閥102上的節流槽104的俯視圖。以Z軸為中心，在半徑r的圓弧上形成節流槽104，深度h為一定，寬度W具有前端部最大，隨著趨近后端部逐漸變得狹窄的形狀。在節流槽104的始端位置形成了與入口流路用槽部103a(圖23)連通的貫通孔113。從此貫通孔113導入的流體的流量由形成在閥座110上的L字狀的出口流路114的以Z軸為中心的旋轉角度控制。?

因此，為了微小地調整流體流量，重要的是使閥座114進行微小旋轉。但是，由于因旋轉而產生的圓周位移量與圓半徑和旋轉角度的積成比例，所以，在圓半徑大的情況下，旋轉角度量相對地減小。雖然一般不限于針閥，在流量控制閥的情況下，如果精細地控制剛剛開閥后的極小的圓周位移量，則還需要精細地控制旋轉角度，但是，在圓半徑大的情況下，必須使旋轉角度的調整進一步精細，僅僅這些就意味著難以進行微小流量控制。另一方面，在圓半徑小的情況下，正確地刻設那樣的圓弧狀節流槽反而變得困難。因此，在圓弧狀?節流槽中，圓半徑必然增大，出現了微小角度控制的困難性。?

設節流槽104的從始端位置104a到終端位置104b的長度為L₀，設出口流路114a形成的節流槽104的從開口截面114b到節流槽的終端104b的長度為L。設開口部的長度L和其最大長度L₀的比為L^*。L^*在0～1的范圍內變化，在閥直線移動的情況下表示升程的無因次長度(也稱為相對行程)。下面，將L^*稱為無因次升程。?