JP3756429B2 - 流量制御弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張体と可撓性薄膜との連動によって流体流路の開閉およびその開度を自在に調整せしめることが可能な流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、サーマル方式または熱式と呼ばれた熱膨張体を利用した流量制御弁が広く知られており、例えば特開平８−２２６５６３号公報を挙げることができる。
【０００３】
この従来技術に係る流量制御弁は、図９に示されるように、可撓性の壁４を有し、ある量の物質２と該物質２を収納する薄膜室１を形成したシリコンウェハ８であって、該薄膜室１が少なくとも該シリコンウェハ８に形成され、前記薄膜室１をハーメチックされた前記物質２を捕獲する容器とし、さらに前記薄膜室１に臨む加熱手段３を有するパイレックスウェハ７が設けられ、エポキシキャップ６によって該物質２が閉塞されている。
【０００４】
また、従来技術に係る流量制御弁は、前記シリコンウェハ８に接続するパイレックスウェハ９内に形成され前記可撓性の壁４に隣接し、制御される流体が貫流するように構成された穴であって、該可撓性の壁４とパイレックスウェハ９に形成されたシーリング面５との間の空間によって形成される穴を内部に含む流体流路１０を有し、前記可撓性の壁４が前記シーリング面５と共働して前記流体を制御するように構成されている。
【０００５】
かかる構成によれば、パイレックスウェハ７に設けられた加熱手段３によって前記物質２を加熱することにより可撓性の壁４の撓み量を制御し、シリコンウェハ８の可撓性の壁４と該パイレックスウェハ９に形成されたシーリング面５との間の間隙によって形成される断面積を制御して流体を制御することが開示されている。
【０００６】
次に、流体流量の検出手段として、特開平５−２３３０６８号公報には、マスフローコントローラーの弁機構部の出口側に圧力計を設けて、流路を流通する流体の流量を制御する構成が開示されている。
【０００７】
すなわち、図１０に示されるように、気体流路１４に固定オリフィス１３を設け、圧力の変化により変形するダイヤフラムの容量の変化を用いて圧力を測定する第１の圧力計１５を固定オリフィス１３に設け、前記固定オリフィス１３の前段部に第２の圧力計１６を設け、前記第１および第２の圧力計１５、１６により測定された圧力の差圧を流量に換算して信号として出力する。
【０００８】
この出力信号と設定信号を比較回路１２により比較し、その偏差がゼロとなるように制御回路１１により可変バルブ１７を制御し、気体流路１４を流通する流体の流量を制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平８−２２６５６３号公報に開示されている技術的思想では、加熱手段３によって加熱することにより膨張する物質２および可撓性の壁４に、例えば、長期間の使用における劣化や経時変化が生じた場合、該物質２および可撓性の壁４の変位量を的確に把握することができず、制御された流体流量が不安定になるという問題がある。
【００１０】
また、この種の問題を解決するために、前記物質２および可撓性の壁４の変位状態を把握し該流体流量を安定させるとともに、前記加熱手段３の過熱または加熱不足を防止するため該物質２および可撓性の壁４に図示しない温度センサを備えることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、前記温度センサでは、前記流量制御弁が使用される周囲温度に影響され前記物質２および可撓性の壁４の変位量を的確に把握するために十分な精度は得られないという他の問題がある。
【００１２】
次に、前記特開平５−２３３０６８号公報に開示された技術的思想では、流体流量の圧力を一組の圧力計１５、１６で検出し、該検出信号を可変バルブ１７の制御回路１１にフィードバックし該可変バルブ１７の開閉及び開度を調整せしめ流体流量の安定化を図っているが、フィードバックループが大きいことから応答が遅くなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートが発生し易いという問題がある。
【００１３】
本発明は前記の問題に鑑みなされたものであり、膨張体が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサを設けて、流体流路を流通する流体の流量を制御する応答性と流体の流量の安定性とを向上することが可能な流量制御弁を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、電極と該電極に接続された加熱手段とが設けられた第１の基板と、
前記加熱手段の加熱作用によって膨張する膨張体が内部空間に保持され、前記膨張体に連動して撓曲する可撓性薄膜が設けられた第２の基板と、
前記可撓性薄膜に対向するシーリング部と、流体が導入・導出される入力ポート及び出力ポートとを有し、前記第１の基板とによって前記第２の基板を間に挟持する第３の基板と、
前記内部空間に臨んで配設され、前記膨張体が膨張するときの圧力を検出する少なくとも１つ以上の圧力検出センサと、
前記電極及び圧力検出センサに接続され、前記可撓性薄膜が前記膨張体の膨張作用に連動して撓む際、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて前記加熱手段への制御信号を制御することにより前記可撓性薄膜と前記シーリング部との離間間隔を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、電極と該電極に接続された加熱手段とが設けられた第１の基板と、
前記加熱手段の加熱作用によって膨張する膨張体が内部空間に保持され、前記膨張体に連動して撓曲する可撓性薄膜と、流体が導入・導出される入力ポート及び出力ポートと、シーリング部とを有する第２の基板と、
前記シーリング部に対向し、前記第２の基板に固着され一端部を支点として他端部が変位自在に設けられた傾動部材と、
前記内部空間に臨んで配設され、前記膨張体が膨張するときの圧力を検出する少なくとも１つ以上の圧力検出センサと、
前記電極及び圧力検出センサに接続され前記可撓性薄膜が前記膨張体の膨張作用に連動して撓む際、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて前記加熱手段へと制御信号を出力することにより前記シーリング部と前記傾動部材との離間間隔を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記圧力検出センサは前記第１の基板外部側側面に形成された凹部内に一体的に組み込まれてもよく、さらに、前記圧力検出センサは前記膨張体に面した可撓性薄膜の外部側側面に形成された凹部内に組み込まれてもよい。
【００１７】
本発明によれば、加熱手段の加熱作用によって膨張体が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサを少なくとも一つ以上備え、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて制御手段より前記加熱手段に対して制御信号を出力することにより、前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜とシーリング部との離間間隔が調整され、または前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜によって傾動される傾動部材とシーリング部との離間間隔が調整される。
【００１８】
この結果、本実施の形態では、フィードバックループが従来技術に係るフィードバックループ（図１０参照）より小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御手段で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路を流通する流体の流量をより安定させることができる。
【００１９】
また、加熱手段の過熱または加熱不足を防止するために、前記膨張体に連動して撓曲する前記可撓性薄膜の変位状態を圧力検出センサにより検出するようにしたので、前記流量制御弁が使用される周囲温度に影響されることがない。
【００２０】
さらに、前記膨張体が膨張するときの圧力の初期値を予め図示しない記憶手段に記憶させておき、前記流量制御弁が使用状態の実測値と比較することにより経時変化や劣化状態を把握することも可能である。
【００２１】
さらにまた、前記膨張体が膨張するときの圧力に応じた前記可撓性薄膜の撓曲する変位量および前記可撓性薄膜によって傾動される傾動部材の変位量を図示しない前記記憶手段に予め記憶させておくことで、流体流路を流通する流体の流量の有無に関わらず、前記膨張体に連動して撓曲する前記可撓性薄膜および前記可撓性薄膜によって傾動される傾動部材の位置状態が自己診断できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流量制御弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態に係る常時開タイプの流量制御弁の縦断面構造図、図２は前記常時開タイプの流量制御弁のブロック図を示す。
【００２４】
この常時開タイプの流量制御弁５４は、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ（加熱手段）２６を備えた第１の基板２０を有し、該電極３６は該電気ヒータ２６の制御回路（制御手段）４２に電気的に接続されている。
【００２５】
なお、該電気ヒータ２６は白金抵抗体等によって形成されると好適であり、該第１の基板２０はパイレックスガラス等の誘電体または絶縁体あるいはシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００２６】
次いで、弁座として弁機能の一方を担うシーリング部２８を備えた第３の基板２４を有し、該第３の基板２４はベース５６の流体流路４０に連通する入力ポート５０および出力ポート５２を備え、該ベース５６の流体入口４６から流体出口４８に貫通するように構成されている。
【００２７】
なお、該第３の基板２４はシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００２８】
続いて、前記電気ヒータ２６に隣接し加熱作用によって膨張する膨張体３０が内部空間内に収容され、前記内部空間の下方側に弁機能の他方を担う可撓性薄膜３２を備えた第２の基板２２を有し、前記第２の基板２２は前記第１の基板２０と前記第３の基板２４との間に挟持されている。
【００２９】
該可撓性薄膜３２は前記第３の基板２４のシーリング部２８に対向し、第１の基板２０を貫通して前記膨張体３０が流入する第１の孔部３５および第２の孔部３７は、それぞれキャップ３８およびセンサ用ケーシング３９によって閉塞されている。
【００３０】
なお、該膨張体３０は、例えばフッ素系不活性液体等によって形成されると好適であり、該第２の基板２２は前記第３の基板２４と同様にシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００３１】
ここで、前記膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、センサ用ケーシング３９の上端凹部に一体的に組み込まれ、該センサ用ケーシング３９は前記第１の基板２０の上面に接着剤により固着されている。
【００３２】
この圧力検出センサ３４は、例えばシリコン等の半導体を加工した薄いダイアフラムに拡散抵抗が形成されており、膨張または収縮の圧力変化を抵抗変化量として検出するピエゾ抵抗効果を利用し検出信号に変換している。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁５４は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３４】
まず、制御回路４２の図示しない設定手段により所望の設定値が入力され、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ２６に制御信号が出力される。
【００３５】
該電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張し、該膨張体３０に連動して可撓性薄膜３２が撓曲して該可撓性薄膜３２に対向するシーリング部２８との離間間隔が調整され、流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流路の開閉および弁開度が制御される。
【００３６】
このとき、圧力検出センサ３４は前記膨張体３０の圧力を検出し、該検出信号は制御回路４２に導出される。
【００３７】
該制御回路４２には前記膨張体３０の圧力値に対応する前記可撓性薄膜３２の撓曲量との相関データテーブルが予め図示しない記憶手段に記憶されており、前記検出信号と前記相関データテーブルを基に前記所望の設定値とを比較し、その偏差をゼロにするように前記電気ヒータ２６へ出力する制御信号を制御している。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態によれば、電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサ３４を備え、前記圧力検出センサ３４から導出される検出信号に基づいて制御回路４２で制御された制御信号を前記電気ヒータ２６に出力し、前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２とシーリング部２８との離間間隔を調整するようにしたので、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御回路４２で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量をより安定させることができる。
【００３９】
なお、図１では圧力を検出する圧力検出センサ３４を２個設けた形態を示しているが、膨張体３０の容積や形状、材質等または要求される流量調整性能等により、適宜該圧力検出センサ３４の数あるいは取り付け位置が選択可能なことは言うまでもない。
【００４０】
また、図１では常時開タイプの流量制御弁において非通電時の状態を示しているが、図３では通電時の状態、つまり常時開タイプの流量制御弁５４が閉じた弁閉状態を示す。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁５４ａの要部断面図を図４に示し、前記常時閉タイプの流量制御弁のブロック図を図５に示す。
【００４２】
なお、以下に示す実施の形態において、図１に示す常時開タイプの流量制御弁５４と同一構成要素には同一の参照符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
この常時閉タイプの流量制御弁５４ａは、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ２６を備えた第１の基板２０を有し、該電極３６は該電気ヒータ２６の制御回路４２に電気的に接続されている。
【００４４】
なお、該電気ヒータ２６は白金抵抗体等によって形成されると好適であり、該第１の基板２０はパイレックスガラス等の誘電体または絶縁体あるいはシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００４５】
次いで、前記電気ヒータ２６に隣接し加熱作用によって膨張する膨張体３０が内部空間内に収容され、前記内部空間の下方側に前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２と、弁機能の一方を担うシーリング部２８とを備えた第２の基板２２を有し、前記第２の基板２２は前記第１の基板２０とベース５６との間に挟持されている。
【００４６】
前記膨張体３０は、第１の基板２０を貫通し、第１の孔部３５および第２の孔部３７は、それぞれキャップ３８およびセンサ用ケーシング３９によって閉塞されている。
【００４７】
なお、該膨張体３０は、例えばフッ素系不活性液体等によって形成されると好適であり、該第２の基板２２はシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００４８】
続いて、弁機能の他方を担う傾動部材２３を有し、該傾動部材２３は、その一端部２３ａを前記可撓性薄膜３２の一側面に接着剤等によって固着され、その他端部２３ｂを前記シーリング部２８に対向し当接されて、ベース５６の流体流路４０に連通する入力ポート５０および出力ポート５２の間を弁閉状態に形成している（図４参照）。
【００４９】
なお、該傾動部材２３は、シリコン等の半導体によって形成されると好適であり、該ベース５６はステンレス鋼またはニッケル等の金属によって形成されると好適である。
【００５０】
ここで、前記膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、センサ用ケーシング３９の上端凹部に一体的に組み込まれ、該センサ用ケーシング３９は前記第１の基板２０の上面に接着剤により固着されている。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁５４ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００５２】
まず、制御回路４２の図示しない設定手段により所望の設定値が入力され、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ２６に制御信号が出力される。
【００５３】
該電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張し、該膨張体３０に連動して可撓性薄膜３２が撓曲するとともに、傾動部材２３がその一端部２３ａを支点として他端部２３ｂがわずかに傾動し、対向するシーリング部２８との離間間隔が調整され、流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流路の開閉および弁開度が制御される（図６参照）。
【００５４】
このとき、圧力検出センサ３４は前記膨張体３０の圧力を検出し、該検出信号は制御回路４２に導出される。
【００５５】
該制御回路４２には前記膨張体３０の圧力値に対応する前記可撓性薄膜３２の撓曲量および前記可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３の他端部２３ｂの変位量との相関データテーブルが予め図示しない記憶手段に記憶されており、前記検出信号と前記相関データテーブルを基に前記所望の設定値とを比較し、その偏差をゼロにするように前記電気ヒータ２６へ出力する制御信号を制御している。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態によれば、電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサ３４を備え、前記圧力検出センサ３４から導出される検出信号に基づいて制御回路４２で制御された制御信号を前記電気ヒータ２６に出力し、前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２とともに傾動部材２３が傾動しシーリング部２８との離間間隔を調整するようにしたので、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御回路４２で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量をより安定させることができる。
【００５７】
なお、図４では常時閉タイプの流量制御弁５４ａにおいて非通電時の状態を示しているが、図６では通電時の状態、つまり常時閉タイプの流量制御弁５４ａが開いた弁開状態を示す。
【００５８】
続いて、本発明の第１の実施の形態において、圧力検出センサ３４の組込部位を変更した常時開タイプの流量制御弁５４ｂの要部断面図を図７に示す。
【００５９】
この流量制御弁５４ｂは、第１の基板２０が上板２０ａと下板２０ｂとが貼り合わされて一体的に構成され、該上板２０ａには膨張体室５８が設けられ、該下板２０ｂには膨張体３０を貫通させ前記膨張体室５８へ導入させる導入孔５９が設けられている。
【００６０】
膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、前記第１の基板２０の上板２０ａの上端凹部に一体的に組み込まれ、前記圧力検出センサ３４の検出信号は、制御回路４２へ導出される。
【００６１】
この実施の形態では、キャップ３８部分に圧力検出センサ３４を備えたセンサ用ケーシング３９（図１参照）を設けることが困難な場合、あるいは前記キャップ３８部分を別の用途に併用する場合、例えばキャップ部分の近傍にボイラを併設する場合等に対応することができる。
【００６２】
この場合、前記第１の基板２０の上板２０ａおよび下板２０ｂはシリコン等の半導体によって形成されると好適であり、例えば、シリコンウェハからマイクロマシン加工等により成形される。
【００６３】
さらに、本発明の第１の実施の形態において、圧力検出センサ３４の組込部位を他に変更した常時開タイプの流量制御弁５４ｃの要部断面図を図８に示す。
【００６４】
この流量制御弁５４ｃは、第２の基板２２が上板２２ａと下板２２ｂとが貼り合わされて一体的に構成され、該上板２２ａは第１の基板２０及び下板２２ｂとともにその内部空間に膨張体３０を保持し、該下板２２ｂには可撓性薄膜３２を備えている。
【００６５】
膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、前記可撓性薄膜３２の前記膨張体３０に接する一面の凹部に一体的に組み込まれ、前記圧力検出センサ３４の検出信号は、第１の基板２０の上端面から該第１の基板２０および前記第２の基板２２の上板２２ａを貫通し前記下板２２ｂに沿って前記可撓性薄膜３２に備えられた貫通電極６０により、制御回路４２へ導出される。
【００６６】
なお、図７および図８では、常時開タイプの流量制御弁５４ｂおよび５４ｃを基に説明したが、例えば、常時閉タイプの流量制御弁５４ａの場合にも前記同様に適用可能であることは言うまでもない。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサ３４を備え、前記圧力検出センサ３４から導出される検出信号に基づいて制御回路４２で制御された制御信号を前記電気ヒータ２６に出力し、前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２とシーリング部２８との離間間隔を調整し、または前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３とシーリング部２８との離間間隔を調整するようにしたので、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御回路４２で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量をより安定させることができる。
【００６８】
また、電気ヒータ２６の過熱または加熱不足を防止するために、前記膨張体３０に連動して撓曲する前記可撓性薄膜３２の変位状態を圧力検出センサ３４により検出するようにしたので、前記流量制御弁５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃが使用される周囲温度に影響されることがない。
【００６９】
さらに、前記膨張体３０が膨張するときの圧力の初期値を予め図示しない記憶手段に記憶させておき、前記流量制御弁５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃが使用状態の実測値と比較することにより、経時変化や劣化状態を把握することも可能である。
【００７０】
さらにまた、前記膨張体３０が膨張するときの圧力に応じた前記可撓性薄膜３２の撓曲する変位量および前記可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３の変位量を図示しない前記記憶手段に予め記憶させておくことで、流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量の有無に関わらず、前記膨張体３０に連動して撓曲する前記可撓性薄膜３２および前記可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３の位置状態が自己診断できる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７２】
すなわち、加熱手段の加熱作用によって膨張体が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサを少なくとも１つ以上設けて、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて制御手段で制御された制御信号を前記加熱手段に出力し、前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜とシーリング部との離間間隔を調整し、または前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜によって傾動される傾動部材とシーリング部との離間間隔を調整している。そのため、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御手段で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路を流通する流体の流量をより安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁の非通電時（弁開時）の状態を示す縦断面構造図である。
【図２】図１に示す常時開タイプの流量制御弁のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁の通電時（弁閉時）の状態を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁の非通電時（弁閉時）の状態を示す要部断面図である。
【図５】図４に示す常時閉タイプの流量制御弁のブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁の通電時（弁開時）の状態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁において、圧力検出センサ組込部位の変更例を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁において、圧力検出センサ組込部位の他の変更例を示す要部断面図である。
【図９】従来技術に係る流量制御弁の一部構成断面図である。
【図１０】従来技術に係るマスフローコントローラーの構成断面図である。
【符号の説明】
２０…第１の基板 ２０ａ…第１の基板上板
２０ｂ…第１の基板下板 ２２…第２の基板
２２ａ…第２の基板上板 ２２ｂ…第２の基板下板
２３…傾動部材 ２４…第３の基板
２６…加熱手段 ２８…シーリング部
３０…膨張体 ３２…可撓性薄膜
３４…圧力検出センサ ３６…電極
３８…キャップ ３９…センサ用ケーシング
４０…流体流路 ４２…制御回路
５４、５４ａ〜５４ｃ…流量制御弁 ５６…ベース
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張体と可撓性薄膜との連動によって流体流路の開閉およびその開度を自在に調整せしめることが可能な流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、サーマル方式または熱式と呼ばれた熱膨張体を利用した流量制御弁が広く知られており、例えば特開平８−２２６５６３号公報を挙げることができる。
【０００３】
この従来技術に係る流量制御弁は、図９に示されるように、可撓性の壁４を有し、ある量の物質２と該物質２を収納する薄膜室１を形成したシリコンウェハ８であって、該薄膜室１が少なくとも該シリコンウェハ８に形成され、前記薄膜室１をハーメチックされた前記物質２を捕獲する容器とし、さらに前記薄膜室１に臨む加熱手段３を有するパイレックスウェハ７が設けられ、エポキシキャップ６によって該物質２が閉塞されている。
【０００４】
また、従来技術に係る流量制御弁は、前記シリコンウェハ８に接続するパイレックスウェハ９内に形成され前記可撓性の壁４に隣接し、制御される流体が貫流するように構成された穴であって、該可撓性の壁４とパイレックスウェハ９に形成されたシーリング面５との間の空間によって形成される穴を内部に含む流体流路１０を有し、前記可撓性の壁４が前記シーリング面５と共働して前記流体を制御するように構成されている。
【０００５】
かかる構成によれば、パイレックスウェハ７に設けられた加熱手段３によって前記物質２を加熱することにより可撓性の壁４の撓み量を制御し、シリコンウェハ８の可撓性の壁４と該パイレックスウェハ９に形成されたシーリング面５との間の間隙によって形成される断面積を制御して流体を制御することが開示されている。
【０００６】
次に、流体流量の検出手段として、特開平５−２３３０６８号公報には、マスフローコントローラーの弁機構部の出口側に圧力計を設けて、流路を流通する流体の流量を制御する構成が開示されている。
【０００７】
すなわち、図１０に示されるように、気体流路１４に固定オリフィス１３を設け、圧力の変化により変形するダイヤフラムの容量の変化を用いて圧力を測定する第１の圧力計１５を固定オリフィス１３に設け、前記固定オリフィス１３の前段部に第２の圧力計１６を設け、前記第１および第２の圧力計１５、１６により測定された圧力の差圧を流量に換算して信号として出力する。
【０００８】
この出力信号と設定信号を比較回路１２により比較し、その偏差がゼロとなるように制御回路１１により可変バルブ１７を制御し、気体流路１４を流通する流体の流量を制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平８−２２６５６３号公報に開示されている技術的思想では、加熱手段３によって加熱することにより膨張する物質２および可撓性の壁４に、例えば、長期間の使用における劣化や経時変化が生じた場合、該物質２および可撓性の壁４の変位量を的確に把握することができず、制御された流体流量が不安定になるという問題がある。
【００１０】
また、この種の問題を解決するために、前記物質２および可撓性の壁４の変位状態を把握し該流体流量を安定させるとともに、前記加熱手段３の過熱または加熱不足を防止するため該物質２および可撓性の壁４に図示しない温度センサを備えることが考えられる。
【００１１】
しかしながら、前記温度センサでは、前記流量制御弁が使用される周囲温度に影響され前記物質２および可撓性の壁４の変位量を的確に把握するために十分な精度は得られないという他の問題がある。
【００１２】
次に、前記特開平５−２３３０６８号公報に開示された技術的思想では、流体流量の圧力を一組の圧力計１５、１６で検出し、該検出信号を可変バルブ１７の制御回路１１にフィードバックし該可変バルブ１７の開閉及び開度を調整せしめ流体流量の安定化を図っているが、フィードバックループが大きいことから応答が遅くなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートが発生し易いという問題がある。
【００１３】
本発明は前記の問題に鑑みなされたものであり、膨張体が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサを設けて、流体流路を流通する流体の流量を制御する応答性と流体の流量の安定性とを向上することが可能な流量制御弁を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、電極と該電極に接続された加熱手段とが設けられた第１の基板と、
前記加熱手段の加熱作用によって膨張する膨張体が内部空間に保持され、前記膨張体に連動して撓曲する可撓性薄膜が設けられた第２の基板と、
前記可撓性薄膜に対向するシーリング部と、流体が導入・導出される入力ポート及び出力ポートとを有し、前記第１の基板とによって前記第２の基板を間に挟持する第３の基板と、
前記内部空間に臨んで配設され、前記膨張体が膨張するときの圧力を検出する少なくとも１つ以上の圧力検出センサと、
前記電極及び圧力検出センサに接続され、前記可撓性薄膜が前記膨張体の膨張作用に連動して撓む際、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて前記加熱手段への制御信号を制御することにより前記可撓性薄膜と前記シーリング部との離間間隔を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、電極と該電極に接続された加熱手段とが設けられた第１の基板と、
前記加熱手段の加熱作用によって膨張する膨張体が内部空間に保持され、前記膨張体に連動して撓曲する可撓性薄膜と、流体が導入・導出される入力ポート及び出力ポートと、シーリング部とを有する第２の基板と、
前記シーリング部に対向し、前記第２の基板に固着され一端部を支点として他端部が変位自在に設けられた傾動部材と、
前記内部空間に臨んで配設され、前記膨張体が膨張するときの圧力を検出する少なくとも１つ以上の圧力検出センサと、
前記電極及び圧力検出センサに接続され前記可撓性薄膜が前記膨張体の膨張作用に連動して撓む際、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて前記加熱手段へと制御信号を出力することにより前記シーリング部と前記傾動部材との離間間隔を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記圧力検出センサは前記第１の基板外部側側面に形成された凹部内に一体的に組み込まれてもよく、さらに、前記圧力検出センサは前記膨張体に面した可撓性薄膜の外部側側面に形成された凹部内に組み込まれてもよい。
【００１７】
本発明によれば、加熱手段の加熱作用によって膨張体が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサを少なくとも一つ以上備え、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて制御手段より前記加熱手段に対して制御信号を出力することにより、前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜とシーリング部との離間間隔が調整され、または前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜によって傾動される傾動部材とシーリング部との離間間隔が調整される。
【００１８】
この結果、本実施の形態では、フィードバックループが従来技術に係るフィードバックループ（図１０参照）より小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御手段で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路を流通する流体の流量をより安定させることができる。
【００１９】
また、加熱手段の過熱または加熱不足を防止するために、前記膨張体に連動して撓曲する前記可撓性薄膜の変位状態を圧力検出センサにより検出するようにしたので、前記流量制御弁が使用される周囲温度に影響されることがない。
【００２０】
さらに、前記膨張体が膨張するときの圧力の初期値を予め図示しない記憶手段に記憶させておき、前記流量制御弁が使用状態の実測値と比較することにより経時変化や劣化状態を把握することも可能である。
【００２１】
さらにまた、前記膨張体が膨張するときの圧力に応じた前記可撓性薄膜の撓曲する変位量および前記可撓性薄膜によって傾動される傾動部材の変位量を図示しない前記記憶手段に予め記憶させておくことで、流体流路を流通する流体の流量の有無に関わらず、前記膨張体に連動して撓曲する前記可撓性薄膜および前記可撓性薄膜によって傾動される傾動部材の位置状態が自己診断できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流量制御弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態に係る常時開タイプの流量制御弁の縦断面構造図、図２は前記常時開タイプの流量制御弁のブロック図を示す。
【００２４】
この常時開タイプの流量制御弁５４は、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ（加熱手段）２６を備えた第１の基板２０を有し、該電極３６は該電気ヒータ２６の制御回路（制御手段）４２に電気的に接続されている。
【００２５】
なお、該電気ヒータ２６は白金抵抗体等によって形成されると好適であり、該第１の基板２０はパイレックスガラス等の誘電体または絶縁体あるいはシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００２６】
次いで、弁座として弁機能の一方を担うシーリング部２８を備えた第３の基板２４を有し、該第３の基板２４はベース５６の流体流路４０に連通する入力ポート５０および出力ポート５２を備え、該ベース５６の流体入口４６から流体出口４８に貫通するように構成されている。
【００２７】
なお、該第３の基板２４はシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００２８】
続いて、前記電気ヒータ２６に隣接し加熱作用によって膨張する膨張体３０が内部空間内に収容され、前記内部空間の下方側に弁機能の他方を担う可撓性薄膜３２を備えた第２の基板２２を有し、前記第２の基板２２は前記第１の基板２０と前記第３の基板２４との間に挟持されている。
【００２９】
該可撓性薄膜３２は前記第３の基板２４のシーリング部２８に対向し、第１の基板２０を貫通して前記膨張体３０が流入する第１の孔部３５および第２の孔部３７は、それぞれキャップ３８およびセンサ用ケーシング３９によって閉塞されている。
【００３０】
なお、該膨張体３０は、例えばフッ素系不活性液体等によって形成されると好適であり、該第２の基板２２は前記第３の基板２４と同様にシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００３１】
ここで、前記膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、センサ用ケーシング３９の上端凹部に一体的に組み込まれ、該センサ用ケーシング３９は前記第１の基板２０の上面に接着剤により固着されている。
【００３２】
この圧力検出センサ３４は、例えばシリコン等の半導体を加工した薄いダイアフラムに拡散抵抗が形成されており、膨張または収縮の圧力変化を抵抗変化量として検出するピエゾ抵抗効果を利用し検出信号に変換している。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁５４は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３４】
まず、制御回路４２の図示しない設定手段により所望の設定値が入力され、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ２６に制御信号が出力される。
【００３５】
該電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張し、該膨張体３０に連動して可撓性薄膜３２が撓曲して該可撓性薄膜３２に対向するシーリング部２８との離間間隔が調整され、流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流路の開閉および弁開度が制御される。
【００３６】
このとき、圧力検出センサ３４は前記膨張体３０の圧力を検出し、該検出信号は制御回路４２に導出される。
【００３７】
該制御回路４２には前記膨張体３０の圧力値に対応する前記可撓性薄膜３２の撓曲量との相関データテーブルが予め図示しない記憶手段に記憶されており、前記検出信号と前記相関データテーブルを基に前記所望の設定値とを比較し、その偏差をゼロにするように前記電気ヒータ２６へ出力する制御信号を制御している。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態によれば、電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサ３４を備え、前記圧力検出センサ３４から導出される検出信号に基づいて制御回路４２で制御された制御信号を前記電気ヒータ２６に出力し、前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２とシーリング部２８との離間間隔を調整するようにしたので、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御回路４２で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量をより安定させることができる。
【００３９】
なお、図１では圧力を検出する圧力検出センサ３４を２個設けた形態を示しているが、膨張体３０の容積や形状、材質等または要求される流量調整性能等により、適宜該圧力検出センサ３４の数あるいは取り付け位置が選択可能なことは言うまでもない。
【００４０】
また、図１では常時開タイプの流量制御弁において非通電時の状態を示しているが、図３では通電時の状態、つまり常時開タイプの流量制御弁５４が閉じた弁閉状態を示す。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁５４ａの要部断面図を図４に示し、前記常時閉タイプの流量制御弁のブロック図を図５に示す。
【００４２】
なお、以下に示す実施の形態において、図１に示す常時開タイプの流量制御弁５４と同一構成要素には同一の参照符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
この常時閉タイプの流量制御弁５４ａは、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ２６を備えた第１の基板２０を有し、該電極３６は該電気ヒータ２６の制御回路４２に電気的に接続されている。
【００４４】
なお、該電気ヒータ２６は白金抵抗体等によって形成されると好適であり、該第１の基板２０はパイレックスガラス等の誘電体または絶縁体あるいはシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００４５】
次いで、前記電気ヒータ２６に隣接し加熱作用によって膨張する膨張体３０が内部空間内に収容され、前記内部空間の下方側に前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２と、弁機能の一方を担うシーリング部２８とを備えた第２の基板２２を有し、前記第２の基板２２は前記第１の基板２０とベース５６との間に挟持されている。
【００４６】
前記膨張体３０は、第１の基板２０を貫通し、第１の孔部３５および第２の孔部３７は、それぞれキャップ３８およびセンサ用ケーシング３９によって閉塞されている。
【００４７】
なお、該膨張体３０は、例えばフッ素系不活性液体等によって形成されると好適であり、該第２の基板２２はシリコン等の半導体によって形成されると好適である。
【００４８】
続いて、弁機能の他方を担う傾動部材２３を有し、該傾動部材２３は、その一端部２３ａを前記可撓性薄膜３２の一側面に接着剤等によって固着され、その他端部２３ｂを前記シーリング部２８に対向し当接されて、ベース５６の流体流路４０に連通する入力ポート５０および出力ポート５２の間を弁閉状態に形成している（図４参照）。
【００４９】
なお、該傾動部材２３は、シリコン等の半導体によって形成されると好適であり、該ベース５６はステンレス鋼またはニッケル等の金属によって形成されると好適である。
【００５０】
ここで、前記膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、センサ用ケーシング３９の上端凹部に一体的に組み込まれ、該センサ用ケーシング３９は前記第１の基板２０の上面に接着剤により固着されている。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁５４ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００５２】
まず、制御回路４２の図示しない設定手段により所望の設定値が入力され、電極３６と該電極３６に接続された電気ヒータ２６に制御信号が出力される。
【００５３】
該電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張し、該膨張体３０に連動して可撓性薄膜３２が撓曲するとともに、傾動部材２３がその一端部２３ａを支点として他端部２３ｂがわずかに傾動し、対向するシーリング部２８との離間間隔が調整され、流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流路の開閉および弁開度が制御される（図６参照）。
【００５４】
このとき、圧力検出センサ３４は前記膨張体３０の圧力を検出し、該検出信号は制御回路４２に導出される。
【００５５】
該制御回路４２には前記膨張体３０の圧力値に対応する前記可撓性薄膜３２の撓曲量および前記可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３の他端部２３ｂの変位量との相関データテーブルが予め図示しない記憶手段に記憶されており、前記検出信号と前記相関データテーブルを基に前記所望の設定値とを比較し、その偏差をゼロにするように前記電気ヒータ２６へ出力する制御信号を制御している。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態によれば、電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサ３４を備え、前記圧力検出センサ３４から導出される検出信号に基づいて制御回路４２で制御された制御信号を前記電気ヒータ２６に出力し、前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２とともに傾動部材２３が傾動しシーリング部２８との離間間隔を調整するようにしたので、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御回路４２で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量をより安定させることができる。
【００５７】
なお、図４では常時閉タイプの流量制御弁５４ａにおいて非通電時の状態を示しているが、図６では通電時の状態、つまり常時閉タイプの流量制御弁５４ａが開いた弁開状態を示す。
【００５８】
続いて、本発明の第１の実施の形態において、圧力検出センサ３４の組込部位を変更した常時開タイプの流量制御弁５４ｂの要部断面図を図７に示す。
【００５９】
この流量制御弁５４ｂは、第１の基板２０が上板２０ａと下板２０ｂとが貼り合わされて一体的に構成され、該上板２０ａには膨張体室５８が設けられ、該下板２０ｂには膨張体３０を貫通させ前記膨張体室５８へ導入させる導入孔５９が設けられている。
【００６０】
膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、前記第１の基板２０の上板２０ａの上端凹部に一体的に組み込まれ、前記圧力検出センサ３４の検出信号は、制御回路４２へ導出される。
【００６１】
この実施の形態では、キャップ３８部分に圧力検出センサ３４を備えたセンサ用ケーシング３９（図１参照）を設けることが困難な場合、あるいは前記キャップ３８部分を別の用途に併用する場合、例えばキャップ部分の近傍にボイラを併設する場合等に対応することができる。
【００６２】
この場合、前記第１の基板２０の上板２０ａおよび下板２０ｂはシリコン等の半導体によって形成されると好適であり、例えば、シリコンウェハからマイクロマシン加工等により成形される。
【００６３】
さらに、本発明の第１の実施の形態において、圧力検出センサ３４の組込部位を他に変更した常時開タイプの流量制御弁５４ｃの要部断面図を図８に示す。
【００６４】
この流量制御弁５４ｃは、第２の基板２２が上板２２ａと下板２２ｂとが貼り合わされて一体的に構成され、該上板２２ａは第１の基板２０及び下板２２ｂとともにその内部空間に膨張体３０を保持し、該下板２２ｂには可撓性薄膜３２を備えている。
【００６５】
膨張体３０の圧力を検出する圧力検出センサ３４は、前記可撓性薄膜３２の前記膨張体３０に接する一面の凹部に一体的に組み込まれ、前記圧力検出センサ３４の検出信号は、第１の基板２０の上端面から該第１の基板２０および前記第２の基板２２の上板２２ａを貫通し前記下板２２ｂに沿って前記可撓性薄膜３２に備えられた貫通電極６０により、制御回路４２へ導出される。
【００６６】
なお、図７および図８では、常時開タイプの流量制御弁５４ｂおよび５４ｃを基に説明したが、例えば、常時閉タイプの流量制御弁５４ａの場合にも前記同様に適用可能であることは言うまでもない。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電気ヒータ２６の加熱作用によって膨張体３０が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサ３４を備え、前記圧力検出センサ３４から導出される検出信号に基づいて制御回路４２で制御された制御信号を前記電気ヒータ２６に出力し、前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２とシーリング部２８との離間間隔を調整し、または前記膨張体３０の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３とシーリング部２８との離間間隔を調整するようにしたので、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御回路４２で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量をより安定させることができる。
【００６８】
また、電気ヒータ２６の過熱または加熱不足を防止するために、前記膨張体３０に連動して撓曲する前記可撓性薄膜３２の変位状態を圧力検出センサ３４により検出するようにしたので、前記流量制御弁５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃが使用される周囲温度に影響されることがない。
【００６９】
さらに、前記膨張体３０が膨張するときの圧力の初期値を予め図示しない記憶手段に記憶させておき、前記流量制御弁５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃが使用状態の実測値と比較することにより、経時変化や劣化状態を把握することも可能である。
【００７０】
さらにまた、前記膨張体３０が膨張するときの圧力に応じた前記可撓性薄膜３２の撓曲する変位量および前記可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３の変位量を図示しない前記記憶手段に予め記憶させておくことで、流体流路４０に連通する入力ポート５０と出力ポート５２間の流体の流量の有無に関わらず、前記膨張体３０に連動して撓曲する前記可撓性薄膜３２および前記可撓性薄膜３２によって傾動される傾動部材２３の位置状態が自己診断できる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７２】
すなわち、加熱手段の加熱作用によって膨張体が膨張するときの圧力を検出する圧力検出センサを少なくとも１つ以上設けて、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて制御手段で制御された制御信号を前記加熱手段に出力し、前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜とシーリング部との離間間隔を調整し、または前記膨張体の膨張作用に連動して撓曲する可撓性薄膜によって傾動される傾動部材とシーリング部との離間間隔を調整している。そのため、フィードバックループが小さくなり、前記検出信号に基づいて前記制御手段で制御された制御信号の出力応答がよくなり、オーバーシュートまたはアンダーシュートの発生が抑制され流体流路を流通する流体の流量をより安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁の非通電時（弁開時）の状態を示す縦断面構造図である。
【図２】図１に示す常時開タイプの流量制御弁のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁の通電時（弁閉時）の状態を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁の非通電時（弁閉時）の状態を示す要部断面図である。
【図５】図４に示す常時閉タイプの流量制御弁のブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る常時閉タイプの流量制御弁の通電時（弁開時）の状態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁において、圧力検出センサ組込部位の変更例を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る常時開タイプの流量制御弁において、圧力検出センサ組込部位の他の変更例を示す要部断面図である。
【図９】従来技術に係る流量制御弁の一部構成断面図である。
【図１０】従来技術に係るマスフローコントローラーの構成断面図である。
【符号の説明】
２０…第１の基板 ２０ａ…第１の基板上板
２０ｂ…第１の基板下板 ２２…第２の基板
２２ａ…第２の基板上板 ２２ｂ…第２の基板下板
２３…傾動部材 ２４…第３の基板
２６…加熱手段 ２８…シーリング部
３０…膨張体 ３２…可撓性薄膜
３４…圧力検出センサ ３６…電極
３８…キャップ ３９…センサ用ケーシング
４０…流体流路 ４２…制御回路
５４、５４ａ〜５４ｃ…流量制御弁 ５６…ベース
Claims (4)
- 電極と該電極に接続された加熱手段とが設けられた第１の基板と、
前記加熱手段の加熱作用によって膨張する膨張体が内部空間に保持され、前記膨張体に連動して撓曲する可撓性薄膜が設けられた第２の基板と、
前記可撓性薄膜に対向するシーリング部と、流体が導入・導出される入力ポート及び出力ポートとを有し、前記第１の基板とによって前記第２の基板を間に挟持する第３の基板と、
前記内部空間に臨んで配設され、前記膨張体が膨張するときの圧力を検出する少なくとも１つ以上の圧力検出センサと、
前記電極及び圧力検出センサに接続され、前記可撓性薄膜が前記膨張体の膨張作用に連動して撓む際、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて前記加熱手段への制御信号を制御することにより前記可撓性薄膜と前記シーリング部との離間間隔を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする流量制御弁。 - 電極と該電極に接続された加熱手段とが設けられた第１の基板と、
前記加熱手段の加熱作用によって膨張する膨張体が内部空間に保持され、前記膨張体に連動して撓曲する可撓性薄膜と、流体が導入・導出される入力ポート及び出力ポートと、シーリング部とを有する第２の基板と、
前記シーリング部に対向し、前記第２の基板に固着され一端部を支点として他端部が変位自在に設けられた傾動部材と、
前記内部空間に臨んで配設され、前記膨張体が膨張するときの圧力を検出する少なくとも１つ以上の圧力検出センサと、
前記電極及び圧力検出センサに接続され前記可撓性薄膜が前記膨張体の膨張作用に連動して撓む際、前記圧力検出センサから導出される検出信号に基づいて前記加熱手段へと制御信号を出力することにより前記シーリング部と前記傾動部材との離間間隔を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする流量制御弁。 - 請求項１または２記載の流量制御弁において、圧力検出センサは前記第１の基板外部側側面に形成された凹部内に一体的に組み込まれることを特徴とする流量制御弁。
- 請求項１または２記載の流量制御弁において、圧力検出センサは膨張体に面した可撓性薄膜の外部側側面に形成された凹部内に一体的に組み込まれることを特徴とする流量制御弁。
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