[發明專利]流體控制閥和質量流量控制器

有效

• 申請號: 201310717090.1
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103912690B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 林繁之
• 申請（專利權）人: 株式會社堀場STEC
• 主分類號: F16K1/42
• 分類號: F16K1/42;F16K1/32
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司11290
• 代理人: 李雪春,王維玉

技術領域

本發明涉及一種由閥座塊和閥體構件構成的流體控制閥，所述流體控制閥例如用于控制氣體流量的質量流量控制器等。

背景技術

流體控制閥安裝在上游側流道和下游側流道之間，對在所述流道中流動的流體的流量和壓力進行控制，或完全關閉以使流體不在各流道間流動。

例如，熱式質量流量控制器用于半導體制造工序，所述熱式質量流量控制器從上游側依次具有熱式流量傳感器和所述流體控制閥。

近年來，在半導體制造工序中，要求比以往更高精度的流量控制性能，因此有時將熱式質量流量控制器置換為壓力式質量流量控制器，所述壓力式質量流量控制器具有測量精度和響應性比熱式流量傳感器更好的壓力式流量傳感器。

因此，如專利文獻1和圖8的（a）所示，在壓力式質量流量控制器100A中，從上游依次設置有流體控制閥V以及構成壓力式流量傳感器FS的第一壓力傳感器P1、流體阻力L和第二壓力傳感器P2。

在將流體控制閥位于比流量傳感器靠向下游側的熱式質量流量控制器置換為流體控制閥V設置在比壓力式流量傳感器FS靠向上游側的壓力式質量流量控制器100A的情況下，在流體控制閥V為完全關閉狀態時，從流量傳感器FS輸出的測量流量值的特性不同。

即，在所述熱式質量流量控制器結構的情況下，如果流體控制閥完全關閉，則測量流量值幾乎同時輸出為零，而在圖8的（a）所示的結構的壓力式質量流量控制器100A的情況下，如果流體控制閥V完全關閉，則測量流量值在規定時間內下降而逐漸接近零。如果流體控制閥V完全關閉時的測量流量值的特性不同，則因為測量流量值的關系需要在由各種工序構成的半導體制造工序中重新設定閾值等，因此難以進行質量流量控制器的置換。

如上所述，在圖8的（a）所示的結構的質量流量控制器100A中，即使流體控制閥V完全關閉，測量流量值也不會瞬間變成零，產生這種現象是因為在流體控制閥V完全關閉的時刻，從流體控制閥V到流體阻力L的容積中殘留的流體向下游側流動。

因此，只要盡量減小從流體控制閥V到流體阻力L的容積，在所述壓力式質量流量控制器100A中，就能夠使測量流量值在流體控制閥V完全關閉后降低至零或接近零所需的時間變短，實質上能夠與熱式質量流量控制器的流體控制閥完全關閉時的特性相同。

但是，關于所述容積，特別是使流體控制閥V小型化、進而使所述容積變小是比較困難的。

更具體地說，如圖8的（b）所示，流體控制閥V包括：閥座塊5A；閥體構件6A；驅動部件3A，具有驅動所述閥體構件6A的壓電堆31A；以及螺旋彈簧SP，在未施加電壓的狀態下用于使壓電堆31A返回到初始位置的上方。并且，如圖9所示，所述閥座塊5A為大體圓筒形狀，其包括：第一閥內流道51a，在底面部52A和上表面部53A開口，以與上游側流道連通的方式形成在內部；L形第二閥內流道51b，在上表面部53A和外側周面59A的底部側開口，以與下游側流道23連通的方式形成在內部；以及圓環狀的條形突起54A，在上表面部53A上以毫無間隙地包圍所述第一閥內流道51a的流出開口和所述第二閥內流道51b的流入開口的方式突出，并且在上部具有組裝時能夠向底面部52A側按壓的按壓面55A。從圖8的（b）和圖9的雙點劃線箭頭可知，從上游側流道22流過來的流體依次流過所述第一閥內流道51a、上表面部53A上的條形突起54A的內側部分、所述第二閥內流道51b、外側周面和質量流量控制器的主體之間的間隙和下游側流道23。

如果以保持相同形狀的方式使這種結構的閥座塊5A小型化而使內部的容積變小，則空間關系上難以在內部形成第一閥內流道51a和第二閥內流道51b。此外，即使假設能夠使其小型化且能夠形成兩個閥內流道，但是如果具有所述兩個閥內流道，就不能使內部的容積變得很小，其結果，難以使完全關閉時在壓力式質量流量控制器100A測量到的測量流量值在短時間內為零。

專利文獻1：日本專利公開公報特開2010-230159號

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供流體控制閥和質量流量控制器，所述流體控制閥具有適合于使閥座塊的內部的容積變小的結構，所述質量流量控制器使用所述流體控制閥，當流體控制閥完全關閉時測量出的測量流量值在短時間內變成零。