[發明專利]壓電致動器、流體控制閥和流體控制裝置

在審

• 申請號: 201911099390.1
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN111207241A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 宮本英顯
• 申請（專利權）人: 株式會社堀場STEC
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00;F16K31/02
• 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: 李成必;李雪春

本發明提供壓電致動器、流體控制閥和流體控制裝置。即使發生了絕緣破壞，壓電致動器動作也不會完全停止，還能夠僅在被限制的可動范圍內繼續暫定的運轉，為了提供該壓電致動器，其包括：多個壓電模塊，將壓電陶瓷層和電極層交替層疊而形成；以及驅動電路，與多個所述壓電模塊連接，多個所述壓電模塊分別沿伸縮方向排列設置，所述驅動電路包括：供給電流的電源部，與多個所述壓電模塊分別并聯；以及多個限制電阻，相對于多個所述壓電模塊分別串聯設置。

技術領域

本發明涉及一種例如用于流體控制閥的壓電致動器。

背景技術

在半導體制造工序中使用質量流量控制器，該質量流量控制器用于控制向室(chamber)內供給的各種氣體的流量。這種質量流量控制器包括具備壓電致動器的流體控制閥，通過控制壓電致動器的伸縮量來調節流體控制閥的開度。其結果，實現所希望的流量。

并且，用于流體控制閥的壓電致動器為了使位移量變大，層疊形成有多個壓電元件(參照專利文獻1)。此外，相對于一個電源部例如并聯各壓電元件，并且分別施加相同的電壓。

在以上述方式構成的壓電致動器中，如果在壓電元件的一個中發生絕緣破壞，則該部分短路而不能向其他壓電元件充分施加驅動所需要的電壓。即，壓電致動器僅因一個壓電元件的故障而不能伸縮。由于壓電元件的絕緣破壞突發性地發生，所以如果是質量流量控制器，則在工序中流量控制緊急停止。

這種流量控制的緊急停止導致半導體制造工序中的嚴重問題，并且直到更換壓電致動器為止不能再次開始質量流量控制器的流量控制。

現有技術文獻

專利文獻1：日本專利公開公報特開2010-190430號

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種壓電致動器，即使發生了絕緣破壞，動作也不會完全停止，還能夠僅在被限制的可動范圍內繼續暫定的運轉。

即，本發明提供一種壓電致動器，其特征在于包括：多個壓電模塊，將壓電陶瓷層和電極層交替層疊而形成；以及驅動電路，與多個所述壓電模塊連接，多個所述壓電模塊分別沿伸縮方向排列設置，所述驅動電路包括：電源部，與多個所述壓電模塊分別并聯；以及多個限制電阻，相對于多個所述壓電模塊分別串聯設置。

按照這種方式，即使在多個所述壓電模塊中的任意一個中發生了絕緣破壞，也能夠通過所述限制電阻來限制在發生了絕緣破壞的壓電模塊中流動的電流，防止向其他未發生絕緣破壞的壓電模塊供給的電壓下降。

因此，能夠繼續驅動未發生絕緣破壞的壓電模塊，并且即使限制了壓電致動器的可動范圍也能夠暫定性地繼續運轉。因此，能夠防止壓電致動器因突發的絕緣破壞而緊急停止，并且能夠在成為即使停止也沒有問題的狀態后停止并進行更換等。

如上所述，按照本發明的壓電致動器，例如能夠滿足在半導體制造工序中所需要的運轉的持續性。

為了即使在多個所述壓電模塊中的一個中發生了絕緣破壞，也能夠可靠地繼續驅動其他壓電模塊，可以是多個所述限制電阻的電阻值設定為在多個所述壓電模塊中發生了絕緣破壞時使在所述驅動電路中流動的電流值成為所述電源部的電流供給能力以下。

本發明還提供一種流體控制閥，其包括：上述的壓電致動器；以及閥體，由所述壓電致動器驅動，相對于閥座離合，按照該流體控制閥，即使發生絕緣破壞，也能夠繼續流體的控制。

本發明還提供一種流體控制裝置，其包括：上述的流體控制閥；流體傳感器，測量流體的壓力或流量；以及閥控制部，控制所述電源部輸出的電壓，使由流體傳感器測量的測量值成為預先設定的目標值，按照該流體控制裝置，例如在半導體工序中，能夠在進行成膜等的期間防止因絕緣破壞導致的緊急停止并以暫定的運轉使工序繼續。因此，能夠直到成膜等完成為止持續進行氣體的供給，并且能夠在規定的計劃更換時機等更換壓電致動器，從而能夠將對工序的影響抑制為最小限度。