流量控制閥及使用該流量控制閥的質(zhì)量流量控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠精密地控制氣體等的質(zhì)量流量的流量控制閥及使用該流量控制閥的質(zhì)量流量控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為使用隔膜的流量控制閥，有記載在日本特開(kāi)2010-159790號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中的流量控制閥。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的流量控制閥中，隔膜間隔件的隔膜推壓面形成為，比環(huán)狀閥座的前端直徑更靠?jī)?nèi)側(cè)的中央部設(shè)為平面或平緩的曲面，外側(cè)的周緣部設(shè)為相比延長(zhǎng)了中央部而得到的假想面凹陷的錐面。環(huán)狀閥座為將其前端部設(shè)為平坦面且以平坦面為邊界在外周側(cè)及內(nèi)周側(cè)具有錐面的形狀，并具有通過(guò)隔膜間隔件的推壓力使隔膜與環(huán)狀閥座前端部的平坦面抵接的結(jié)構(gòu)。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-159790號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0007]在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，由于與隔膜抵接的環(huán)狀閥座的抵接面為平坦面，因此，在隔膜向上述環(huán)狀閥座的平坦面接觸時(shí)，隔膜的表面與上述平坦面不平行，需要進(jìn)一步向隔膜間隔件施加載荷。而且，直至在隔膜與環(huán)狀閥座的平坦面之間間隙消失為止，隔膜的局部變形加劇。由于該動(dòng)作不限于流量控制閥的閉閥動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生，同樣地在開(kāi)閥動(dòng)作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生，因此，成為流量控制閥的響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生延遲的主要原因。
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠縮短響應(yīng)時(shí)間的流量控制閥及使用該流量控制閥的質(zhì)量流量控制器。
[0009]用于解決問(wèn)題的手段
[0010]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的特征在于，構(gòu)成一種流量控制閥，所述流量控制閥具有:環(huán)狀的閥座；隔膜，所述隔膜由薄板狀的彈性體構(gòu)成且外周部被固定；以及隔膜間隔件，所述隔膜間隔件隔著所述隔膜位于與所述閥座相反的一側(cè)，所述閥座、所述隔膜及所述隔膜間隔件配置在同軸上，所述閥座在頭頂部具有向內(nèi)周側(cè)傾斜的傾斜面，利用所述隔膜間隔件的推壓力，所述隔膜與所述閥座的傾斜面抵接。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠縮短響應(yīng)時(shí)間的流量控制閥。另外，可以提供一種能夠縮短針對(duì)設(shè)定流量的閥的開(kāi)閉響應(yīng)時(shí)間的質(zhì)量流量控制器。
[0013]通過(guò)以下的實(shí)施方式的說(shuō)明，明了上述以外的問(wèn)題、構(gòu)成和效果。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的質(zhì)量流量控制器的剖視圖。
[0015]圖2是質(zhì)量流量控制器的流量控制閥的俯視透過(guò)圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的流量控制閥的放大剖視圖。
[0017]圖4是比較例的流量控制閥的放大剖視圖。
[0018]圖5是隔膜間隔件的推入量與隔膜的位移及閥開(kāi)度量的關(guān)系圖。
[0019]圖6是本發(fā)明的流量控制閥的放大剖視圖。
[0020]圖7是隔膜間隔件的推入量與閥開(kāi)度量的關(guān)系圖。
[0021 ]圖8是本發(fā)明的流量控制閥的放大剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，使用【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明的質(zhì)量流量控制器的剖視圖。質(zhì)量流量控制器100具有:流量傳感部101、流量控制閥102、本體103、旁通流路104、放大電路部105、閥驅(qū)動(dòng)電路部106以及控制電路部107。
[0023]流量傳感部101檢測(cè)從流入流路108的中途分支而流經(jīng)傳感流路109內(nèi)的流體的質(zhì)量流量。在傳感流路109的上游側(cè)和下游側(cè)分別纏繞有線圈110、111，通過(guò)與未圖示的其他電阻器的組合來(lái)構(gòu)成橋接電路112。在線圈110與線圈111之間產(chǎn)生的溫度差在橋接電路112的節(jié)點(diǎn)間作為電位差被檢測(cè)，并基于該電位差的數(shù)據(jù)計(jì)算流量。
[0024]旁通流路104例如形成為將需要數(shù)量的與傳感流路109相同的管道捆束而成的結(jié)構(gòu)，從流入流路108流入的流體以規(guī)定的流量比分流至旁通流路104和傳感流路109。通過(guò)了所述旁通流路104和傳感流路109的流體在中間流路113的入口側(cè)匯合，并朝向流量控制閥102流動(dòng)。
[0025]流量控制閥102具備:設(shè)置在中間流路113與流出流路114之間的閥座115、外周緣被夾持并與閥座115接觸離開(kāi)的隔膜116、位于隔膜116的與閥座相反一側(cè)并向閥座115推壓隔膜116的隔膜間隔件(diaphragm spacer) 117。
[0026]使流量控制閥102開(kāi)閉的動(dòng)力源例如使用由層疊型壓電元件體118構(gòu)成的促動(dòng)器119。在未施加閥驅(qū)動(dòng)電壓的狀態(tài)下，隔膜116由彈簧部件120推壓至閥座115而處于閉閥狀態(tài)，當(dāng)施加閥驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，層疊型壓電元件體118抵抗彈簧部件120而伸展。
[0027]其結(jié)果是，包入層疊型壓電元件體118的殼體121向從隔膜116遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)，經(jīng)由硬球122與殼體121連結(jié)的隔膜間隔件117的隔膜推壓力減少，隔膜116恢復(fù)至平面形狀，在隔膜116與閥座115之間產(chǎn)生間隙。從中間流路113向流量控制閥102流過(guò)來(lái)的流體通過(guò)上述間隙向流出流路114移動(dòng)，并向質(zhì)量流量控制器100的外部放出。
[0028]流量傳感部101中的檢測(cè)流量信號(hào)由放大電路部105放大后，被輸入控制電路部107。在此，上述檢測(cè)流量信號(hào)與從外部設(shè)定的設(shè)定流量信號(hào)進(jìn)行比較，使這兩個(gè)信號(hào)間的差成為O的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)由閥驅(qū)動(dòng)電路部106輸入促動(dòng)器119，調(diào)節(jié)流量控制閥102的開(kāi)度來(lái)控制流量。上述一連串的控制由控制電路部107進(jìn)行。此外，在此，控制電路由未特意圖示的CPU、RAM、R0M等構(gòu)成，CPU讀出存儲(chǔ)于ROM的控制程序，并基于保存在RAM中的上述檢測(cè)流量信號(hào)和設(shè)定流量信號(hào)算出上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而執(zhí)行上述一連串的控制。
[0029]圖2是質(zhì)量流量控制器的流量控制閥的俯視透過(guò)圖。隔膜116、隔膜間隔件117及閥座115配置在同軸上。隔膜116是由具有彈性的大致圓形的金屬薄板構(gòu)成的板簧。當(dāng)經(jīng)由隔膜間隔件117向隔膜116逐漸施加載荷時(shí)，向隔膜116的曲率半徑變小的方向彈性變形，隔膜116的中央部向閥座115側(cè)凸起地位移。當(dāng)彈性變形進(jìn)一步推進(jìn)而隔膜116與閥座115抵接時(shí)，閥座115與隔膜116的間隙消失，流量控制閥102成為關(guān)閉的狀態(tài)。
[0030]相反，當(dāng)經(jīng)由隔膜間隔件117逐漸解除向隔膜116施加的載荷時(shí)，利用構(gòu)成隔膜116的金屬薄板的板簧的復(fù)原力，隔膜116向曲率半徑變大的方向彈性變形，其中央部恢復(fù)至原來(lái)的平面形狀。其結(jié)果是，在閥座115與隔膜116之間形成間隙，流量控制閥102成為打開(kāi)的狀態(tài)。
[0031]在本實(shí)施方式中，如圖1的截面形狀所示，閥座115以朝向隔膜116豎立設(shè)置的筒狀體形成環(huán)狀，在其頭頂部具有傾斜面。該傾斜面成為如下形狀:隨著從外周側(cè)朝向內(nèi)周偵牝與相向的隔膜116的間隔增大。而且，當(dāng)利用隔膜間隔件117的推壓力使隔膜116與形成于閥座115的頭頂部的傾斜面抵接時(shí)，在隔膜116的抵接面與閥座115的傾斜面(與隔膜116抵接的抵接面)之間間隙消失，流量控制閥102成為閉閥狀態(tài)。由此，能夠避免在隔膜116與閥座115接觸后由隔膜間隔件117對(duì)隔膜116進(jìn)一步施加額外的推壓力，從而能夠縮短流量控制閥102的響應(yīng)時(shí)間。
[0032]以下，使用【附圖說(shuō)明】實(shí)施例。此外，以下詳細(xì)說(shuō)明流量控制閥的結(jié)構(gòu)，能夠使用這些流量控制閥構(gòu)成上述質(zhì)量流量控制器。另外，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
[0033]實(shí)施例1
[0034]圖3是本發(fā)明的流量控制閥的放大剖視圖。示出了經(jīng)由隔膜間隔件117施加了載荷時(shí)的隔膜116的變形和流量控制閥102的開(kāi)度的變化。在本實(shí)施例中，將形成于閥座115的頭頂部的傾斜面123和隔膜間隔件117的隔膜推壓面124的形狀形成為球面的一部分，將隔膜間隔件的外徑125構(gòu)成為比閥座的外徑126大。即，作為與隔膜116抵接的抵接面的傾斜面123成為將其形狀近似為球面的一部分的形狀。因此，傾