DE102007009869A1

DE102007009869A1 - Durchflussratenregelvorrichtung

Info

Publication number: DE102007009869A1
Application number: DE200710009869
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tsukubamirai Kurosawa
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-09-13
Also published as: KR100899326B1; US20070205384A1; KR100868962B1; KR20080077597A; CN101029652A; KR20070090843A

Abstract

Eine Durchflussratenregelvorrichtung umfasst einen Basisabschnitt (18), wobei der Basisabschnitt (18) aus einer Vielzahl gestapelter Metallplatten besteht. Die Durchflussratenregelvorrichtung umfasst außerdem einen Druckregelabschnitt (20), der den Druck eines Druckfluides (Gas), das durch einen ersten Durchgang (30) in dem Basisabschnitt (13) strömt, regelt, einen Drucksensor (78), der den Druck des durch einen zweiten Durchgang (34) strömenden Druckfluides erfasst, und einen Strömungsdurchgangsschaltabschnitt (22) mit ersten bis dritten Öffnungen (48a bis 48c) zum Drosseln des Fluides, dessen Druck durch den Druckregelabschnitt (20) geregelt wird, auf eine festgelegte Strömungsrate. Erste bis dritte EIN-/AUS-Ventile zum Schalten vierter bis sechster Durchgänge (38, 40, 42) dienen dem Führen des Druckfluides zu einem Druckfluidausgangsanschluss (14).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Durchflussratenregelvorrichtung, mit der durch sehr genaue Regelung der Strömungsrate eines Druckfluides ein stabiler Output erreicht werden kann.

Bspw. beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 8-35506 A eine Fluidregeleinheit, die durch Stapeln einer Mehrzahl von Metallplatten gebildet wird, die Strömungsdurchgänge aufweisen, die aus durchgehenden Öffnungen und nicht durchgehenden Öffnungen bestehen, die senkrecht zu den Oberflächen der Metallplatten ausgebildet sind.

Bei dieser Fluidregeleinheit werden die das Fluid beeinflussenden Bereiche und Strömungsdurchgänge, die aus den durchgehenden und nicht durchgehenden Öffnungen bestehen, durch Pressen der Mehrzahl von Metallplatten gebildet. Nachdem die jeweiligen Oberflächen der Platten mit Schleifkörnern bearbeitet wurden, werden die Metallplatten gestapelt und mit Hilfe der Diffusions-Kontaktherstellung oder Hartlötverbindungen miteinander verbunden. Dementsprechend ist es möglich, ein kleines, sehr genaues Fluidelement zu erhalten, das sehr zuverlässige Verbindungsbereiche und eine große Dimensionsgenauigkeit aufweist. Gleichzeitig wird eine gute geometrische Formgenauigkeit erreicht.

In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 8-35506 A beschriebenen Fluidregeleinheit ist jedoch kein mechanischer Antriebsabschnitt vorgesehen. Wenn ein Fluidregelschaltkreis aufgebaut wird, bei dem eine Fluidregeleinheit und Fluidelemente, wie ein Regler und ein Sensor verwendet werden, die stromaufwärts und stromabwärts der Fluidregeleinheit an geschlossen werden, ist es daher notwendig, Einstellarbeiten durchzuführen, um eine effektive Abstimmung zwischen der Fluidregeleinheit und den Fluidelementen, bspw. dem Regler und dem Sensor, zu gewährleisten.

Außerdem wird die Regelgenauigkeit der Fluidströmungsrate, die als Output erreicht wird, durch den Abstimmungsgrad zwischen der Fluidregeleinheit und den Fluidelementen, bspw. dem Regler und dem Sensor, beeinflusst.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsratenregelvorrichtung vorzuschlagen, bei der ein Strömungswegschaltabschnitt und ein Druckregelabschnitt zur Regelung der Strömungsrate eines durch deren Durchgänge fließenden Fluides integral mit einem Basisabschnitt vorgesehen sind, der aus einem Stapel besteht, wodurch die Strömungsrate des Fluides stabil und sehr genau geregelt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein aus einem Stapel bestehender Basisabschnitt einen Druckregelabschnitt, der den Druck eines Druckfluides (bspw. eines Gases), das durch in dem Basisabschnitt ausgebildete Durchgänge strömt, regelt, einen Drucksensor, der den geregelten Druck des Druckfluides erfasst, und einen Strömungsdurchgangsschaltabschnitt, der die Durchgänge für das Druckfluid, das so geregelt ist, dass es einen konstanten Druck aufweist, schaltet, wobei der Druckregelabschnitt, der Drucksensor und der Strömungsdurchgangsschaltabschnitt in kombinierter Weise integral mit dem Basisabschnitt vorgesehen sind. Anders als beim Stand der Technik, ist es daher nicht notwendig, spezielle Abstimmungsarbeiten durchzuführen. Auch wenn bspw. der Zufuhrdruck einer nicht dargestellten Gaszufuhrquelle schwankt, kann die Strömungsrate des Druckfluides weiterhin sehr genau geregelt werden, so dass das Druckfluid mit einer stabilen Strömungsrate ausgeben werden kann.

Da der Strömungsdurchgangsschaltabschnitt und der Druckregelabschnitt, die die Strömungsrate des durch die Durchgänge fließenden Fluides regeln, integral mit dem gestapelten Basisabschnitt vorgesehen sind, ist es somit möglich, die Strömungsrate des Fluides stabil und sehr genau zu regeln.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Längsschnitt in axialer Richtung, der eine Strömungsratenregelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 ist ein Schaltschema der Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 1,
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Basisabschnitt darstellt, der einen Teil der Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 1 bildet,
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 3 gezeigten Basisabschnitts,
5 ist ein vergrößerter Längsschnitt, der einen Strömungsdurchgangsschaltbabschnitt darstellt, der einen Teil der in 1 gezeigten Durchflussratenregelvorrichtung bildet,
6 ist ein vergrößerter Längsschnitt, der einen Zustand darstellt, in dem ein Ventilstopfen des Strömungsratenschaltabschnitts gemäß 5 verschoben ist,
7 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der in dem Druckregelabschnitt ein lineares Elektromagnetventil vorgesehen ist.
8 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, bei der in dem Strömungsratenschaltabschnitt ein lineares Elektromagnetventil vorgesehen ist,
9 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, bei der in dem Druckregelabschnitt und dem Strömungsratenschaltabschnitt jeweils lineare Elektromagnetventile vorgesehen sind,
10 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand darstellt, in dem die Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 1 mit einer Kammer einer Halbleiterherstellungsvorrichtung verbunden ist,
11 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand darstellt, in dem der Druckfluidausgangsanschluss der Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 1 sich in eine Vielzahl von Anschlüssen, die mit einer Kammer verbunden werden, verzweigt,
12 ist ein Schaltdiagramm der Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 11,
13 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Basisabschnitts, der einen Teil der Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 11 bildet,
14 ist ein Schaltdiagramm einer Durchflussratenregelvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
15 ist ein Schaltdiagramm, bei dem sich der Druckfluidausgangsanschluss der Durchflussratenregelvorrichtung gemäß 14 in eine Vielzahl von Anschlüssen verzweigt,
16 ist ein Längsschnitt in axialer Richtung, der eine Durchflussratenregelvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
17 ist ein Längsschnitt durch eine modifizierte Ausführungsform der in 16 gezeigten Durchflussratenregelvorrichtung,
18 ist ein Längsschnitt in axialer Richtung, der eine Durchflussratenregelvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
19 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Basisabschnitts der in 18 gezeigten Durchflussratenregelvorrichtung,
20 ist ein vergrößerter Teillängsschnitt, der einen Differenzdrucksensor der Druchflussratenregelvorrichtung gemäß 18 darstellt,
21 ist eine schematische Darstellung der Arbeitsprinzipien des in 20 gezeigten Differenzdrucksensors,
22 ist ein Längsschnitt in axialer Richtung, der eine Durchflussratenregelvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
23 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Basisabschnitts der in 22 gezeigten Durchflussratenregelvorrichtung,
24 ist ausschnitthaft eine vergrößerte Ansicht eines Gleichrichtungsmechanismus, der in einer dritten Platte vorgesehen ist,
25 ist eine schematische Darstellung der Funktionen, die erhalten werden, wenn kein Gleichrichtungsmechanismus vorgesehen ist, und
26 ist eine schematische Darstellung der Funktionen, die erreicht werden, wenn der Gleichrichtungsmechanismus vorgesehen ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Durchflussratenregelvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Basisabschnitt 18, der aus einem Stapel mit einer Mehrzahl von Metallplatten besteht, die als integral gestapelte und verbundene Platten dienen, und einen Druckfluideingangsanschluss 12, einen Druckfluidausgangsanschluss 14 und einen Drucksensoranschluss 16, die jeweils an seiner unteren Fläche ausgebildet sind, aufweist, einen Druckregelabschnitt 20, der an einer oberen Fläche des Basisabschnitts 18 vorgesehen ist und einen Druck des Druckfluides, das durch in dem Basisabschnitt 18 ausgebildete Durchgänge strömt (wird später beschrieben), regelt, und einen Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22, der an der oberen Fläche des Basisabschnitts 18 neben dem Druckregelabschnitt 20 vorgesehen ist und die Durchgänge, die in Verbindung mit dem Druckfluidausgangsanschluss 14 stehen, schaltet.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, umfasst der Basisabschnitt 18 erste bis fünfte Platten 24a bis 24e, die aus einer Vielzahl von Metallplatten mit rechteckigem Querschnitt bestehen, und zwischen der ersten Platte 24a und der zweiten Platte 24b angeordnete Ventilstopfen 26, die durch eine dünne Filmmembran aus einem flexiblen Kunststoff oder Kunstharz gebildet werden. Der Basisabschnitt 18 wird außerdem gemeinsam relativ zu dem Druckregelabschnitt 20 und dem Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 angeordnet. Die ersten bis fünften Platten 24a bis 24e, die den Stapel bilden, sind nicht auf Metallplatten eingeschränkt. Bspw. können die ersten bis fünften Platten 24a bis 24e auch aus keramischen Materialien oder Kunststoff- oder Kunstharzmaterialien gebildet werden. Die Ventilstopfen 26, die durch die Membran gebildet werden, können aus einem Metallmaterial oder einem Gummimaterial aufgebaut sein.
Bei dieser Anordnung wird innerhalb des Basisabschnitt 18 mit Hilfe der durchtretenden Öffnungen und der nicht durchtretenden Öffnungen eine Vielzahl von Durchgängen ausgebildet (werden später beschrieben), durch welche das Druckfluid fließt. Außerdem werden mit Hilfe von ringförmigen Vorsprüngen Sitzabschnitte 28 (28a bis 28d) gebildet, auf welchen die Ventilstopfen 26 aufzusetzen sind.
Die Durchgänge umfassen einen ersten Durchgang 30, der zwischen dem Druckfluideingangsanschluss 12, der an der unteren Fläche des Basisabschnitts 18 ausgebildet ist, und dem Druckregelabschnitt 20, der an der oberen Fläche des Basisabschnitts 18 ausgebildet ist, eine Verbindung herstellt und außerdem in einer vertikalen Richtung durch die gestapelten zweiten bis fünften Platten 24b bis 24e durchtritt, einen zweiten Durchgang 34, der über eine Lücke, die gebildet wird, wenn der Ventilstopfen 26 des Druckregelabschnitts 20 von dem Sitzabschnitt 28a abhebt, mit dem ersten Durchgang 30 in Verbindung steht, und der außerdem über eine Nut 32 mit einem T-förmigen Querschnitt, die in der dritten Platte 24c ausgebildet ist, mit dem Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 kommuniziert, einen dritten Durchgang 36, der sich von einer mittleren Position in dem zweiten Durchgang 34 vertikal nach unten erstreckt und außerdem mit dem Drucksensoranschluss 16 in Verbindung steht, vierte bis sechste Durchgänge 38, 40, 42, die in drei Richtungen von einem Anschlussende des zweiten Durchgangs 34 abzweigen, und einen siebten Durchgang 44, in den die vierten bis sechsten Durchgänge 38, 40, 42 zusammenkommen, um mit dem Druckfluidausgangsanschluss 14 in Verbindung zu treten.
Die vierten bis sechsten Durchgänge 38, 40, 42 weisen erste bis dritte EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c auf, die zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Durchgänge betrieben werden, um Durchgangsschaltungen durchzuführen, und erste bis dritte Öffnungen 48a bis 48c, die stromabwärts der ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c angeordnet sind, die die Strömungsraten des durch die jeweiligen Durchgänge fließenden Druckfluides drosseln und dadurch entsprechende vorbestimmte Strömungsraten liefern (vgl. 2). Bei dieser Anordnung dienen die ersten bis dritten Öffnungen 48a bis 48c als Drosselmechanismus.
Als nächstes wird die Gestalt der ersten bis fünften Platten 24a bis 24e, die den Stapel, der den Basisabschnitt 18 formt, bilden, näher erläutert. Hierbei wird von ihrer oberen Position ausgegangen (vgl. 4).
Die erste Platte 24a, die an der oberen Fläche des Basisabschnitts 18 positioniert ist, weist einen durchgehenden ersten Verbindungsanschluss 50a mit einem kreisförmigen Querschnitt und durchtretende zweite bis vierte Verbindungsanschlüsse 50b bis 50d mit kreisförmigem Querschnitt auf, an welche die ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c angeschlossen sind. Wie später beschrieben wird, ist ein piezoelektrisches/elektrostriktives Stellglied oder ein Linearsolenoid (linearer Elektromagnet) an den ersten Verbindungsanschluss 50a angeschlossen.
Die zweite Platte 24b, die auf die untere Fläche der ersten Platte 24a gestapelt wird, weist vier kreisförmige Aussparungen 52 entsprechend den Positionen der ersten bis vierten Verbindungsanschlüsse 50a bis 50d auf. Ventilstopfen 26, die aus den oben beschriebenen blattförmigen Membranen bestehen, sind zwischen der ersten Platte 24a und der zweiten Platte 24b angeordnet. Ein ringförmiger Vorsprung, der als ein Sitzabschnitt 28 zum Aufsetzen des Ventilstopfens 26 dient, ist im Zentrum der kreisförmigen Aussparung 52 ausgebildet. Eine durchtretende Öffnung, die als der zweite Durchgang 34 (vierte bis sechste Durchgänge 38, 40, 42) dient, ist an einem Bereich ausgebildet, der an den ringförmigen Vorsprung angrenzt.
Bei dieser Anordnung bildet eine der Mehrzahl von ringförmigen Vorsprüngen den Sitzabschnitt 28a für den Ventilstopfen 26 des Druckregelabschnitts 20 (die benachbarte durchtretende Öffnung bildet den zweiten Durchgang 34). Die verbleibenden drei bilden die Sitzabschnitte 28b bis 28d für die Ventilstopfen 26 der ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c, die den Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 bilden (die benachbarten durchtretenden Öffnungen bilden die vierten bis sechsten Durchgänge 38, 40 bzw. 42).
Die dritte Platte 24c, die auf die untere Fläche der zweiten Platte 24b gestapelt wird, weist eine Nut 32 mit einem im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf, eine kleine Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt, die mit dem Druckfluideingangsanschluss 12 kommuniziert und als der erste Durchgang 30 dient, und erste bis dritte Öffnungen 48a bis 48c, die die Strömungsraten des Druckfluides, das durch die Sitzabschnitte 28b bis 28d der ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c fließt, drosselt, um jeweils vorbestimmte Strömungsraten zu erzielen.
Die wirksamen Querschnittsflächen der drei ersten bis dritten Öffnungen 48a bis 48c können so gewählt sein, dass sie einander gleich sind oder dass sie sich voneinander unterscheiden. Es wird angenommen, dass ihre wirksamen Querschnittsflächen vorab als bekannte Werte in eine nicht dargestellte Regeleinrichtung eingegeben werden.
Die vierte Platte 24d umfasst eine kleine Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt, die als der erste Durchgang 30 in Verbindung mit dem Druckfluideingangsanschluss 12 dient, eine weitere kleine Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt, die als der dritte Durchgang 36 in Verbindung mit dem Drucksensoranschluss 16 dient, und den siebten Durchgang 44 in Form einer linearen Nut.
Die fünfte Platte 24e umfasst den Druckfluideingangsanschluss 12, der aus einer kleinen Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt besteht, die angrenzend an sein eines Ende angeordnet ist, den Drucksensoranschluss 16, der aus einer Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt besteht, die an seinem zentralen Bereich angeordnet ist, und den einzelnen Druckfluidausgangsanschluss 14, der aus einer kleinen Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt besteht, die angrenzend an ihr anderes Ende angeordnet ist.
Der Druckregelabschnitt 20 umfasst ein Regelventil 21 und einen Drucksensor 78, wie später beschrieben wird (vgl. 2). Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Regelventil 21 ein Gehäuse 54, das in der kreisförmigen Öffnung der ersten Platte 24a des Basisabschnitts 18 angebracht ist, ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element 56, bspw. ein piezoelektrisches Element, das aus einem Stapel gesinterter keramischer piezoelektrischer/elektrostriktiver Materialien besteht, das als Folge eines piezoelektrischen/elektrostriktiven Effektes, der durch Aufbringen einer vorbestimmten Spannung auf seine freiliegenden Anschlussabschnitte 55 erzeugt wird, verschiebbar ist, ein Verbindungselement 58, das mit dem Ende des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elementes 56 verbunden ist, und ein Halteelement 60, das aus einem nicht leitfähigen Material geformt ist, welches das piezoelektrische/elektrostriktive Element 56 trägt.
Das Verbindungselement 58, das mit dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element 56 verbunden ist, hat ein vorderes Ende, das an der Membran, die als der Ventilstopfen 26 dient, anliegt. Wenn das piezoelektrische/elektrostriktive Element 56 verschoben wird, kann ein Abstand (Lücke) zwischen dem Ventilstopfen 26 und dem Sitzabschnitt 28a geregelt werden.
Das Regelventil 21 des Druckregelabschnitts 20 ist nicht auf ein piezoelektrisches/elektrostriktives Stellglied mit dem oben beschriebenen piezoelektrischen/elektrostriktiven Element 56 beschränkt. Wie in 7 gezeigt ist, kann alternativ ein lineares Elektromagnetventil 64 vorgesehen sein, das eine elektromagnetische Kraft proportional zu der Größe eines auf einen Elektromagnetabschnitt 59 aufgebrachten elektrischen Stromes erzeugt, um eine Ventilstange 62 gegen die Federkraft eines Federelementes 61 mit Hilfe der erzeugten elektromagnetischen Kraft zu verschieben.
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, umfasst der Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 erste bis dritte EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c, die eine Mehrzahl von Gehäusen 66a bis 66c aufweisen, die in anderen kreisförmigen Öffnungen der ersten Platte 24a des Basisabschnitts 18 angebracht sind, Kolben 70, die in Zylinderkammern 68 in den jeweiligen Gehäusen 66a bis 66c aufgenommen sind, wobei die Kolben 70 entsprechend einer Druckkraft des den Zylinderkammern 68 zugeführten Pilotdruckes verschiebbar sind, Kolbenstangen 72, die mit den Kolben 70 verbunden und integral mit den Kolben 70 verschiebbar sind, und Federelemente 74, die auf den Kolbenstangen 72 befestigt sind und die Kolbenstangen 72 so vorspannen, dass die Ventilstopfen 26 auf den Sitzabschnitten 28a bis 28d aufgesetzt werden, indem die Kolbenstangen 72 mit Hilfe von Federkräften kontinuierlich nach unten gepresst werden.
Ein erstes Dichtelement 75a ist in einer Ringnut, die an äußeren Umfangsflächen jedes der Kolben 70 ausgebildet ist, angebracht. Ein zweites Dichtelement 75, welches die Kolbenstange 72 umgibt, ist in einer Ringnut angebracht, die an einer Innenwand der durchgehenden Öffnung der Gehäuse 66a bis 66c, durch welche die Kolbenstangen 72 eingesetzt werden, ausgebildet ist (vgl. 5 und 6).
Ein Elektromagnetventil 76 ist zusätzlich in dem Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 vorgesehen. Insbesondere ist das Elektromagnetventil 76 vom normalerweise geschlossenen Typ, der durch die Wirkung eines einem nicht dargestellten Elektromagnetabschnitt zugeführten elektrischen Stromes in einen EIN-Zustand versetzt wird, um der Zylinderkammer 68 einen Pilotdruck (Regeldruck) zuzuführen.
Daher wird die Zufuhr des Pilotdruckes zu der Zylinderkammer 68 in einem AUS-Zustand, in dem dem nicht dargestellten Elektromagnetabschnitt des Elektromagnetventils 76 kein Strom zugeführt wird, gestoppt. Das vordere Ende der Kolbenstange 72 presst den Ventilstopfen 26, der durch die Membran gebildet wird, mit Hilfe der Federkraft des Federelementes 74 zu den Sitzabschnitten 28b bis 28d. Dementsprechend werden die ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c in einen Ventil-geschlossen-Zustand versetzt.
Wird andererseits dem nicht dargestellten Elektromagnetabschnitt des Elektromagnetventils 76 elektrischer Strom zugeführt, so wird der Zylinderkammer 68 ein Pilotdruck zugeführt, woraufhin der Kolben 70 mit Hilfe der Druckwirkung des Pilotdruckes nach oben bewegt wird. In dieser Situation wird die Kolbenstange 72 entgegen der Federkraft des Federelementes 74 mit dem Kolben 70 nach oben bewegt. Dementsprechend hebt der Ventilstopfen 26, der aus der Membran besteht, von den Sitzabschnitten 28b bis 28d ab. Dadurch werden die ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c in einen Ventil-offen-Zustand versetzt.
Die Anordnung des Strömungsdurchgangsschaltabschnitts 22 ist nicht auf einen Pilottyp begrenzt, in dem das Elektromagnetventil 76 angetrieben wird, um den Pilotdruck zuzuführen. Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, kann auch ein lineares Elektromagnetvenil 64 vorgesehen werden, das eine elektromagnetische Kraft proportional zu der Menge eines elektrischen Stromes, der auf einen Elektromagnetabschnitt 79 aufgebracht wird, erzeugt, um eine Ventilstange 62 mit Hilfe elektromagnetischer Kraft zu verschieben.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Drucksensor 78 in dem Drucksensoranschluss 16 angebracht, der an einem zentralen Bereich der unteren Fläche des Basisabschnitts 18 ausgebildet ist. Der Druck des von dem Drucksensoranschluss 16 zugeführten Druckfluides wird durch den Drucksensor 78 erfasst. Der Druck des Druckfluides, der durch den Drucksensor 78 erfasst wird, ist der Druck in dem zweiten Durchgang 34, der stromaufwärts der ersten bis dritten Öffnungen 48a bis 48c angeordnet ist. Das Erfassungssignal, das durch den Drucksensor 78 erfasst wird, wird der nicht dargestellten Regelvorrichtung zugeführt.
Die nicht dargestellte Regelvorrichtung führt auf der Basis des von dem Drucksensor 78 ausgegebenen Detektionssignals und von vorab eingegebenen Daten, die die jeweiligen wirksamen Querschnittsflächen der ersten bis dritten Öffnung 48a bis 48c betreffen, eine Berechnung durch. Dementsprechend ist es möglich, die Strömungsrate des von dem Druckfluidausgangsanschluss 14 ausgegebenen Druckfluides sehr genau zu bestimmen.
Die Durchflussratenregelvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden ihre Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
Wie in 10 gezeigt ist, ist die Durchflussratenregelvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform bspw. stromaufwärts einer Kammer 80 angeordnet, die in einer Halbleiterherstellungsvorrichtung vorgesehen ist, und wird dazu verwendet, Gas mit einer festgelegten Strömungsrate in die Kammer 80 einzuführen.
Eine Gaszufuhrquelle 82 wird betrieben, um über den Druckfluideingangsanschluss 12 und den ersten Durchgang 30 Gas in den Druckregelabschnitt 20 einzuführen. In dieser Situation wird in dem Druckregelabschnitt 20 eine festgelegte Spannung auf der Basis eines Regelsignals, das von der nicht dargestellten Regeleinrichtung erhalten wird, auf das piezoelektrische/elektrostriktive Element 56 aufgegeben, um das piezoelektrische/elektrostriktive Element 56 um eine festgelegte Länge zu verschieben. Dementsprechend wird die Lücke zwischen dem Sitzabschnitt 28a und dem Ventilstopfen 26, der aus der Membran besteht, eingestellt. Der Druck des Gases, das durch die Lücke hindurchtritt, wird auf einem konstanten Wert gehalten.
Das Gas, dessen Druck durch den Druckregelabschnitt 20 geregelt wird, wird über den Drucksensoranschluss 16 und den dritten Durchgang 36, der an einer mittleren Position des zweiten Durchgangs 34 abzweigt, in den Drucksensor 78 eingeführt. Der Druckwert des Gases wird über ein Detektionssignal, das von dem Drucksensor 78 erhalten wird, in die nicht dargestellte Regeleinrichtung eingegeben.
Das Gas, dessen Druck wie oben beschrieben durch den Druckregelabschnitt 20 geregelt wird, wird über dem zweiten Durchgang 34 in den Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 eingeführt. Das Gas tritt durch ein oder mehrere EIN-/AUS-Ventile) 46a (46b, 46c), in welchen sich deren Durchgänge unter der Wirkung von elektrischem Strom, der auf die Elektromagnetventile 76 der ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c, die den Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 bilden, aufgebracht wird, öffnen. Außerdem wird das Gas durch die Öffnung 48a (48b, 48c), die auf der stromabwärtsseitigen Seite angeordnet ist, gedrosselt, um eine festgelegte Strömungsrate zu liefern. Anschließend wird das Gas über den siebten Durchgang 44 aus dem Druckfluidausgangsanschluss 14 ausgegeben.
Während dieses Vorgangs wird ein Regelsignal von einer nicht dargestellten Regeleinrichtung an das Elektromagnetventil 76 gegeben, um das vorbestimmte Elektromagnetventil 76 in dem Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22 zu betreiben. Dementsprechend wird ein Pilotdruck in die Zylinderkammer 68 eingeführt. Der Kolben 70 und die Kolbenstange 72 werden durch die Wirkung des Pilotdruckes nach oben bewegt. Der Ventilstopfen 26, der aus der Membran besteht, hebt von dem Sitzabschnitten 28b bis 28d ab, wobei irgendeines der erten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c in einen EIN-Zustand versetzt wird (d.h. eines oder eine Mehrzahl der EIN-/AUS-Ventile kann zur Verfügung gestellt werden). Dementsprechend wird ein gewünschter Durchgang der vierten bis sechsten Durchgänge 38, 40, 42 geöffnet. Der Durchgang, durch welchen Gas von einem der vierten bis sechsten Durchgänge 38, 40, 42 ausgegeben wird, kann durch Betreiben eines der ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c mit Hilfe des Elektromagnetventils 76, so dass dieses von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand umschaltet, geschaltet werden.
Wenn der Druck des fließenden Gases durch den Druckregelabschnitt 20 wie oben beschrieben auf einem festgelegten Druckwert gehalten wird, wird die Strömungsrate des von dem Druckfluidausgangsanschluss 14 emittierten Gases durch eine nicht dargestellte Regeleinrichtung auf der Basis der wirksamen Querschnittsflächen der ersten bis dritten Öffnungen 48a bis 48c, durch welche das Gas hindurchtritt, berechnet.
Das von dem Druckfluidausgangsanschluss 14 emittierte Gas wird der Kammer 80 der Halbleiterherstellungsvorrichtung zugeführt.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Druckregelabschnitt 20, der den Druck des Druckfluides (bspw. Gas), das durch den Durchgang des Basisabschnitts 18 strömt, regelt, der Drucksensor 78, der den Druck des druckgeregelten Druckfluides erfasst, und der Strömungsdurchgangsschaltabschnitt 22, der den Strömungsdurchgang für das Druckfluid schaltet, während dieses so geregelt ist, dass es einen konstanten Druck aufweist, jeweils integral auf der oberen Fläche des gestapelten Basisabschnitts 18 kombiniert. Anders als beim Stand der Technik ist es somit nicht notwendig, Abstimmungsarbeiten für diese Komponenten vorzunehmen. Auch wenn bspw. der Quellendruck der Gaszufuhrquelle 82 schwankt, wird die Strömungsrate des Druckfluides weiter sehr genau geregelt, wodurch es möglich ist, das Druckfluid mit einer stabilen Strömungsrate auszugeben.
Wie in den 11 bis 13 gezeigt ist, kann eine andere Durchflussratenregelvorrichtung 10a vorgesehen sein, bei welcher der Output nicht über einen einzelnen Druckfluidausgangsanschluss 14 durchgeführt wird, indem die Durchgänge nach Durchtreten durch die ersten bis dritten Öffnungen 48a bis 48c zu einem gemeinsamen Durchgang zusammengeführt werden. Vielmehr verzweigt sich bei der Durchflussratenregelvorrichtung 10a der Output jeweils parallel, so dass der Output gleichzeitig über die Vielzahl von Druckfluidausgangsanschlüssen 14a bis 14c ausgegeben wird, oder wahlweise von einem oder einer Mehrzahl der Druckfluidausgangsanschlüsse.
Wie in 11 gezeigt ist, ist es, wenn das Gas mit einer festgelegten Strömungsrate gleichzeitig von der Vielzahl von Druckfluidausgangsanschlüssen 14a bis 14c ausgegeben wird, vorteilhaft, dass das Gas gleichmäßig in die Kammer 80 eingeführt werden kann, weil das Gas gleichzeitig von drei Richtungen in die Kammer 80 eingeführt wird. Wenn bspw. die Kammer 80 durch nicht dargestellte Trennwände in drei Unterkammern unterteilt wird, kann das Gas vorteilhafterweise gleichzeitig den drei abgetrennten Unterkammern zugeführt werden.
Als nächstes wird eine Durchflussratenregelvorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 14 erläutert. Bei der unten beschriebenen Ausführungsform werden diejenigen Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
Die Durchflussratenregelvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie sie in 14 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Ausführungsform dahingehend, dass ein Strömungsdurchgangsschaltregelabschnitt 102 anstelle des Strömungsdurchgangsschaltabschnitts 22 vorgesehen ist. Der Strömungsdurchgangsschaltregelabschnitt 102 nutzt die oben beschriebenen linearen Elektromagnetventile 64 bspw. als Regelventile 21a bis 21c anstelle der ersten bis dritten EIN-/AUS-Ventile 46a bis 46c. Außerdem sind andere Drucksensoren 78a bis 78c zwischen den linearen Elektromagnetventilen 64 und den ersten bis dritten Öffnungen 48a bis 48c vorgesehen.
Bei dieser Anordnung sind die anderen Drucksensoren 78a bis 78c an unteren Bereichen des gestapelten Basisabschnitts 18 vorgesehen, um den Druck des Gases, das über nicht dargestellte Durchgänge, die in der vertikalen Richtung angeordnet sind und mit den vierten bis sechsten Durchgängen 38, 40 bzw. 42 kommunizieren, zugeführt wird, zu erfassen. Auf der Basis von Detektionssignalen, die den von jedem der anderen Drucksensoren 78a bis 78c zugeführten Druckwerten entsprechen, und der wirksamen Querschnittsfläche jeder der ersten bis dritten Öffnungen 48b bis 48c wird eine vorbestimmte Strömungsrate festgelegt.
Der Referenzdruck kann durch den Drucksensor 78, der in dem auf der stromaufwärtsseitigen Seite angeordneten Druckregelabschnitt 20 vorgesehen ist, erfasst werden, während ein Druck in der Nähe des Referenzdruckes durch die anderen Drucksensoren 78a bis 78c, die in dem Strömungsdurchgangsschaltregelabschnitt 102 vorgesehen sind, akkurat erfasst werden kann.
15 zeigt eine Durchflussratenregelvorrichtung 100a gemäß einer modifizierten Ausführungsform bei welcher der einzelne Druckfluidausgangsanschluss 14 der Durchflussratenregelvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform sich parallel in drei jeweilige Druckfluidausgangsanschlüsse 14a bis 14c verzweigt. Die übrige Anordnung, Funktion und Wirkungsweise ist die gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform, so dass insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen wird.
Als nächstes wird mit Bezug auf 16 eine Durchflussratenregelvorrichtung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert. Die Durchflussratenregelvorrichtung 200 gemäß der dritten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektromagnetventile (EIN-/AUS-Ventile) 202a, 202b, die ein Gaszufuhrventil und ein Gasablassventil bilden, jeweils EIN-/AUS-Operationen unterworfen werden, um als Regelventile zu dienen.
Das bedeutet, dass die beiden Elektromagnetventile 202a, 202b, die als Gaszufuhr- bzw. -abfuhrventile dienen, jeweils EIN-/AUS-Operationen auf der Basis eines Regelsignals (Pulssignal), das von einer nicht dargestellten Steuerung zugeführt wird, unterworfen werden, um den Pilotdruck, der einem Raumabschnitt 204, welcher an einer oberen Seite der Membran angeordnet ist, zugeführt wird, zu regeln. Dementsprechend kann der Ventilöffnungsgrad, der von dem Abstand zwischen dem Ventilstopfen 26 (Membran) und dem Sitzabschnitt 28a abhängt, sehr genau geregelt werden.
17 zeigt eine Durchflussratenregelvorrichtung 200a gemäß einer modifizierten Ausführungsform, die anstelle der beiden Elektromagnetventile 202a, 202b ein thermisches Expansionsstellglied aufweist.
Bei der Durchflussratenregelvorrichtung 200a ist ein Hohlraum 212, der eine Flüssigkeit 210 einschließt, an einer oberen Seite der Membran, die als der Ventilstopfen 26 dient, angeordnet. Eine Heizung 218, der über Elektroden 216, die an Leitungsdrähte 214 angeschlossen sind, elektrischer Strom zugeführt wird, wird zum Aufheizen der Flüssigkeit 210 verwendet, so dass sich die Flüssigkeit 210 ausdehnt. Dementsprechend wird die Membran flexibel gebogen, um den Ventilöffnungsgrad sehr genau regeln zu können.
Als Flüssigkeit 210 kann vorzugsweise eine Flüssigkeit wie Fluorinert (eingetragene Marke) mit Isoliereigenschaften und inerten Eigenschaften eingesetzt werden. Dies hat den Grund, dass dank einer solchen Flüssigkeit eine Isolierung gegenüber den Elektroden 210 erreichbar ist und die Elektroden 210 vor Korrosion geschützt werden können.
Als nächstes wird eine Durchflussratenregelvorrichtung 200 gemäß einer vierten Ausführungsform mit Bezug auf 18 erläutert. Die Durchflussratenregelvorrichtung 300 gemäß der vierten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Drucksensors 78 der Durchflussratenregelvorrichtung 10 gemäß 1 Differenzdrucksensoren 304, die jeweils einen Differenzdruck zwischen stromaufwärts- und stromabwärtsseitigen Seiten einer Öffnung 302, die als eine Drossel dient, erfassen, vorgesehen sind. Die Strömungsrate wird auf der Basis des Differenzdruckes erfasst, der durch den Differenzdrucksensor 304 gemessen wird.
19 zeigt einen Basisabschnitt 308, der durch Stapeln erster bis fünfter Platten 24a, 24b und 306c bis 306e gebildet wird. Eine Vielzahl von Befestigungsanschlüssen 309a, 309b für die Differenzdrucksensoren 304 ist in der fünften Platte 306e vorgesehen, die in der untersten Schicht angeordnet ist.
Wie in 20 gezeigt ist, umfasst der Differenzdrucksensor 304 eine erste Druckaufnahmemembran 310 und eine zweite Druckaufnahmemembran 312, ein Paar einander gegenüberliegender Elektroden 314a, 314b, die zwischen der ersten Druckaufnahmemembran 310 und der zweiten Druckaufnahmemembran 312 angeordnet sind, und eine mittlere Membran (mittlere Elektrode) 316, die flexibel biegbar und zwischen dem Paar von Elektroden 314a, 314b angeordnet ist. Silikonöl 320 ist in einem Raumabschnitt 318, der durch die erste Druckaufnahmemembran 310 und die zweite Druckaufnahmemembran 312 abgeschlossen wird, eingeschlossen.
Bei dieser Anordnung wirkt der Druck A des Druckfluides, das über den Durchgang 322, der mit der stromaufwärtsseitigen Seite der Öffnung 302 kommuniziert, zugeführt wird, auf die erste Druckaufnahmemembran 310. Andererseits wirkt der Druck B des Druckfluides, das durch den Durchgang 324, der mit der stromabwärtsseitigen Seite der Öffnung 302 kommuniziert, auf die zweite Druckaufnahmemembran 312.
Wenn der Druck A größer ist als der Druck B (Druck A > Druck B), wird die mittlere Membran 316 entsprechend der Größe des Differenzdruckes flexibel zu der zweiten Druckaufnahmemembran 312 gebogen, wie es durch die gestrichelte Linie in 21 gezeigt ist. Daher ändert sich die Positionsbeziehung zwischen dem Paar gegenüberliegender Elektroden 314a, 314b und der mittleren Membran 316, die als die mittlere Elektrode dient. Außerdem ändert sich die Kapazität zwischen dem Paar von Elektroden 314a, 314b. Die Änderung der Kapazität kann als ein Differenzdrucksignal über die Ausgangsanschlüsse 326a, 326b abgegriffen werden.
Als nächstes wird mit Bezug auf 22 eine Durchflussratenregelvorrichtung 400 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Die Durchflussratenregelvorrichtung 400 gemäß der fünften Ausführungsform wird dadurch gekenn zeichnet, dass anstelle des Drucksensors 78 der Durchflussratenregelvorrichtung 10 gemäß 1 ein Strömungsratensensor 402, der eine Strömungsrate auf der Basis einer Temperaturänderung eines Thermodrahtes, der mit Hilfe von MEMS (mikro-elektro-mechanische Systeme) -Technologie auf einem Silizium-Chip vorgesehen wird, erfasst, vorgesehen ist.
23 zeigt einen Basisabschnitt, der durch Stapeln erster bis fünfter Platten 403a bis 403e gebildet wird. Eine mittlere dritte dieser Platten weist Gleichrichtermechanismen 404 auf, die jeweils aus einer Vielzahl kleiner Löcher 406 mit identischen Durchmessern und unterschiedlichen Durchmessern bestehen (vgl. 24), um die Strömung des Druckfluides (Gas), das durch den Durchgang fließt, zu stabilisieren, um in dem Strömungsratensensor 402 ein stabiles Signal zu erhalten. Die fünfte Platte 403e, die in der untersten Schicht angeordnet ist, weist Sensorbefestigungsöffnungen 405 auf.
Bspw. fließt, wie in 25 gezeigt ist, das Gas, das durch den Ventilstopfen 26 hindurchtritt, über einen Strömungsdurchgang, der um einen im Wesentlichen rechten Winkel oder einen bestimmten Winkel gebogen ist, in den Strömungsratensensor 402. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung wird aber an dem gebogenen Abschnitt 408 des Strömungsdurchgangs ungleichmäßig, wobei der hierdurch bewirkte Einfluss auf den Rohrabschnitt ausgeübt wird, an dem auch der Strömungsratensensor 402 angebracht ist. Es besteht daher die Befürchtung, dass die Detektionsgenauigkeit der Strömungsrate verschlechtert werden könnte. Als Gegenmaßnahme kann der gerade Rohrbereich, der von dem gebogenen Abschnitt 408 des Strömungsdurchgangs zu dem Strömungsratensensor 402 reicht, mit einer bestimmten Länge ausgebildet werden, um die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zu stabilisieren. Wird dies getan, tritt aber das Problem auf, dass die Vorrichtung sehr groß wird.
Um die Vorrichtung zu verkleinern, kann daher, wie in 26 gezeigt ist, der Gleichrichtermechanismus 404, der aus einer Vielzahl kleiner Löcher 406 besteht, an einer stromaufwärtsseitigen Seite nahe bei dem gebogenen Abschnitt 408 vorgesehen werden, so dass der Strömungsratensensor 402 an einer Position angeordnet werden kann, die relativ nahe bei dem gebogenen Abschnitt 408 des Strömungsdurchgangs vorgesehen ist. Der Gleichrichtermechanismus 404 liefert hinsichtlich seiner Gestalt, Dimension und Anordnung einen Strömungsdurchgangswiderstand, so dass die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung auch nach dem Durchtritt durch den gebogenen Abschnitt 408 des Strömungsdurchgangs stabilisiert wird. Der Strömungsdurchgangswiderstand des Gleichrichtermechanismus 404 wird vorgesehen, um die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung innerhalb des Rohrdurchgangs zu ändern. Es wird auch angestrebt, dass der Druckverlust so weit verringert ist, dass er in dem gesamten Gleichrichtermechanismus 404 so klein wie möglich ist.

Claims

Durchflussratenregelvorrichtung mit: einem Basisabschnitt (18) mit Druckfluiddurchgängen, die aus durchtretenden und nicht durchtretenden Öffnungen bestehen, einem Druckfluideingangsanschluss (12), einem Druckfluidausgangsanschluss (14) und einem Drucksensoranschluss (16), wobei der Basisabschnitt (18) durch Aufeinanderstapeln einer Mehrzahl von Platten (24a bis 24e) und einer Membran, die als ein zwischen den Platten (24a, 24b) angeordneter Ventilstopfen (26) dient, gebildet wird, einem Druckregelabschnitt (20), der an einer Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angeordnet ist und einen Druck eines Druckfluides, das durch die Durchgänge strömt, regelt, einem Drucksensor (78), der an der Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist, der mit dem Drucksensorabschnitt (16) in Verbindung steht und der den Druck des Druckfluides, das durch die Durchgänge strömt, erfasst, und einem Strömungsdurchgangsschaltabschnitt (22), der auf der Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist und die Durchgänge (38, 30, 42), die mit dem Druckregelabschnitt (20) und dem Druckfluidausgangsanschluss (14) in Verbindung stehen, schaltet, so dass das Druckfluid, dessen Druck durch den Druckregelabschnitt (20) geregelt wird, zu dem Druckfluidausgangsanschluss (14) strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelabschnitt (20) ein piezoelektrisches/elektrostriktives Stellglied mit einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element (56) aufweist, wobei an dem Basis abschnitt (18) ein Sitzabschnitt (28), auf welchem der Ventilstopfen (26) aufsetzen kann, ausgebildet ist, und dass ein Abstand zwischen dem Ventilstopfen (26) und dem Sitzabschnitt (28a bis 28d) durch den Antrieb des piezoelektrischen/elektrostriktiven Stellgliedes geregelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelabschnitt (20) ein lineares Elektromagnetventil (64) zur Verschiebung einer Ventilstange (62) mit Hilfe einer elektromagnetischen Kraft aufweist, die proportional zu der Menge eines auf einen Elektromagnetabschnitt (59) aufgebrachten elektrischen Stromes erzeugt wird, dass der Basisabschnitt (18) einen Sitzabschnitt (28a bis 28d), auf welchem der Ventilstopfen (26) aufgesetzt werden kann, aufweist, und dass ein Abstand zwischen dem Ventilstopfen (26) und dem Sitzabschnitt (28a bis 28d) durch den Antrieb des linearen Elektromagnetventils (64) geregelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdurchgangsschaltabschnitt (22) ein EIN-/AUS-Ventil (46a bis 46c) mit einem Kolben (70), der auf der Basis eines Pilot- oder Regeldruckes, der durch die Einschalt-/Abschaltwirkung eines Elektromagnetventils (76) zugeführt wird, verschiebbar ist, und einer Kolbenstange (72), die gemeinsam mit dem Kolben (70) verschiebbar ist, dass der Basisabschnitt (18) einen Sitzabschnitt (28a bis 28d), auf welchem der Ventilstopfen (26) aufgesetzt werden kann, aufweist, und dass der Durchgang, durch welchen das Druckfluid strömt, entsprechend der EIN-/AUS-Betätigung des EIN-/AUS-Ventils (46a bis 46c) geöffnet und geschlossen wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (18) den Druckfluidausgangsanschluss (14) oder eine Mehrzahl von Drucklfluidausgangsanschlüssen (14a bis 14c) aufweist.
Durchflussratenregelvorrichtung mit: einem Basisabschnitt (16) mit Druckfluiddurchgängen, die durch durchtretende oder nicht durchtretende Öffnungen gebildet werden, einem Druckfluideingangsanschluss (12), einem Druckfluidausgangsanschluss (14) und einem Drucksensoranschluss (16), wobei der Basisabschnitt (18) durch Stapeln einer Vielzahl von Platten (24a bis 24e) und einer Membran, die als ein zwischen den Platten (24a, 24b) angeordneter Ventilstopfen (26) dient, gebildet wird, einem Druckregelabschnitt (20), der an einer Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist und einen Druck eines Druckfluides, das durch die Durchgänge strömt, regelt, einem Drucksensor (78), der an der Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist, der mit dem Drucksensoranschluss (16) in Verbindung steht und der den Druck des Druckfluides, das durch die Durchgänge strömt, erfasst, und einem Strömungsdurchgangsschaltregelabschnitt (102), der an der Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist, der Regelventile (21a bis 21c) zum Regeln des Druckfluides, dessen Druck durch den Druckregelabschnitt (20) geregelt wird, so dass das Druckfluid eine festgelegte Strömungsrate hat, andere Drucksensoren (78a bis 78c) zur Erfassung von Drücken des Druckfluides, das durch die Regelventile (21a bis 21c) hindurchtritt, und Drosselmechanismen (48a bis 48c) zum Drosseln des Druckfluides, dessen Druck durch die Regelventile (21a bis 21c) so geregelt wird, dass das Druckfluid eine festgelegte Strömungsrate hat, aufweist, wobei der Strömungsdurchgangsschaltregelabschnitt (102) die Durchgänge, die mit dem Druckfluidausgangsanschluss (14) in Verbindung stehen, schaltet und regelt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Regelventile (21a bis 21c) ein lineares Elektromagnetventil (64) zur Verschiebung einer Ventilstange (62) mit Hilfe einer elektromagnetischen Kraft aufweist, die proportional zu der Menge an elektrischem Strom, der auf einen Elektromagnetabschnitt (79) aufgebracht wird, erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Regelventile (21a bis 21c) ein Paar von Elektromagnetventilen (202a, 202b) aufweist, die als Gaszufuhr- und -abfuhrventile dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Regelventile (21a bis 21c) ein thermisches Expansionsstellglied aufweist und dass das thermische Expansionsstellglied einen Hohlraum aufweist, der eine Flüssigkeit (210) einschließt und der an einer oberen Seite der Membran angeordnet ist, so dass die Membran flexibel gebogen wird, wenn sich die Flüssigkeit (210) durch Aufheizen der Flüssigkeit (210) mit Hilfe einer Heizung (218) ausdehnt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine Flüssigkeit mit Isolier- und inerten Eigenschaften ist.
Durchflussratenregelvorrichtung mit: einem Basisabschnitt (18) mit Druckfluiddurchgängen, die durch durchgehende und nicht durchgehende Öffnungen gebildet werden, einem Druckfluideingangsanschluss (12), einem Druckfluidausgangsanschluss (14) und einem Drucksensoranschluss (16), wobei der Basisabschnitt (18) durch Stapeln einer Vielzahl von Platten (403a bis 403e) und einer Membran, die als ein zwischen den Platten (403a, 403b) angeordneter Ventilstopfen (26) dient, gebildet wird, einem Druckregelabschnitt (20), der an einer Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist und einen Druck eines Druckfluides, das durch die Durchgänge strömt, regelt, einem Strömungsratensensors (402), der an der Seitenfläche des Basisabschnitts (18) angebracht ist und eine Strömungsrate des durch die Durchgänge strömenden Druckfluides erfasst, wobei eine mittlere Platte, die in der Vielzahl von den Basisabschnitt (18) bildenden Platten (403a bis 403e) enthalten ist, Gleichrichtermechanismen (404) aufweist, die aus einer Vielzahl kleiner Löcher (406) mit identischen oder unterschiedlichen Durchmessern besteht, um die Strömung des Druckfluides, das durch die Durchgänge strömt, zu stabilisieren.