JP4854330B2 - Fluid mixing device - Google Patents
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Description
本発明は2ライン以上の流体を任意の比率で混合させる流体輸送配管に使用される流体混合装置に関するものである。さらに詳しくは、各ラインの流体の流量を制御して流体を任意の比率で混合させると共に、脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができ、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易である流体混合装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid mixing device used in a fluid transport pipe for mixing two or more lines of fluid at an arbitrary ratio. More specifically, the flow rate of the fluid in each line is controlled to mix the fluid at an arbitrary ratio, and even if the pulsating fluid flows, the flow rate can be controlled without any problem, and it can be installed in a narrow space with a compact configuration. In addition, the present invention relates to a fluid mixing apparatus that facilitates piping and wiring connection in installation.
従来、半導体製造工程の一工程として、フッ化水素酸等の薬液を純水で希釈した洗浄水を用いてウェハ表面をエッチングする湿式エッチングが用いられている。これら湿式エッチングの洗浄水の濃度は高い精度をもって管理する必要があるとされている。近年では、洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する方法が主流となってきており、そのために、純水や薬液の流量を高い精度をもって管理する流体混合装置が適用されている。 Conventionally, wet etching, in which a wafer surface is etched using cleaning water obtained by diluting a chemical solution such as hydrofluoric acid with pure water, is used as one step of a semiconductor manufacturing process. It is said that the concentration of cleaning water for these wet etching needs to be managed with high accuracy. In recent years, the method of managing the concentration of cleaning water by the flow rate ratio of pure water and chemical liquid has become the mainstream, and for this reason, fluid mixing devices that manage the flow volume of pure water and chemical liquid with high accuracy have been applied. Yes.
流体混合装置として種々提案されているが、図25に示される多系統流量制御装置及びその制御方法があった(例えば、特許文献1参照)。その構成は、複数の流体流入系統601をそれぞれ流量調整する複数のアクチュエータ602に対して、それぞれ、操作信号を出力して制御することで合流流体流量が目標流量となるように制御する流量制御装置において、前記流量制御装置は、前記複数のアクチュエータ602のうちの1つを除いた他のアクチュエータ602b〜602nに流量が略一定となるように操作信号を出力し、前記複数のアクチュエータ602のうちの1つに合流流体流量が目標値となるように操作信号を出力するように構成したものであった。このとき、各々独立した複数の流体流入系統601から合流して流入する合流流体流量を制御する流量制御装置において、各流体流入系統601の検出流量の合算値と目標値との偏差からフィードバック演算して調節信号を出力する演算手段603と、前記演算手段603の調節信号が上下限の値となった場合に流体流入系統601を1系統選択すると共に、他のアクチュエータ602b〜602nから前記選択された1系統のアクチュエータ602aに切替えて前記調節信号を操作信号として出力する制御系統判定手段604を有するものであった。
Although various proposals have been made as fluid mixing devices, there has been a multi-system flow rate control device and a control method thereof shown in FIG. 25 (see, for example, Patent Document 1). The configuration is a flow rate control device that controls the combined fluid flow rate to be the target flow rate by controlling each of the plurality of actuators 602 that respectively adjust the flow rate of the multiple fluid inflow systems 601 by outputting an operation signal. The flow control device outputs an operation signal to the
しかしながら、前記従来の多系統流量制御装置及びその制御方法は、各流体流入系統601の流量の合計を目標流量にするものであり、各々の流体流入系統601が単独で制御されないため、少なくとも二つの流体を任意の比率に混合するための制御を行うことはできない。また、各流体流入系統601に脈動した流体が流れた場合、安定した流体制御が行えなくなる問題や、流量範囲を広くとれない構成なので幅広い流量範囲で流量を制御する用途には使いにくいという問題があった。また、制御装置の構成要素が多く分かれているため制御装置自体が大きくなり設置に場所をとる問題や、各構成要素は部材ごとに分かれており、配管接続作業、電気配線やエア配管作業をそれぞれ行なわなくてはならず、作業が複雑で時間を要し、配管や配線が煩わしくミスが起こる恐れがあるという問題があった。 However, the conventional multi-system flow rate control device and its control method are intended to set the total flow rate of each fluid inflow system 601 to the target flow rate, and each fluid inflow system 601 is not controlled independently, so at least two There is no control to mix the fluid in any ratio. In addition, when a pulsating fluid flows in each fluid inflow system 601, there is a problem that stable fluid control cannot be performed, and a problem that it is difficult to use for controlling the flow rate in a wide flow rate range because the flow rate range cannot be widened. there were. In addition, there are many components of the control device, so the control device itself becomes large and takes up space for installation, and each component is divided by member, and piping connection work, electrical wiring and air piping work are each There is a problem that the work is complicated and time-consuming, and the piping and wiring are troublesome and a mistake may occur.
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、主として各ラインの流体の流量を制御して流体を任意の比率で混合させると共に、脈動した流体が流れても問題なく流量制御することができ、コンパクトな構成で狭いスペースに設置可能であり、設置における配管及び配線接続が容易である流体混合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and mainly controls the flow rate of fluid in each line to mix the fluid at an arbitrary ratio, and even if pulsating fluid flows. An object of the present invention is to provide a fluid mixing apparatus that can control the flow rate without any problem, can be installed in a narrow space with a compact configuration, and can be easily connected to piping and wiring in the installation.
上記課題を解決するための本発明の流体混合装置の構成を図に基づいて説明すると、少なくとも2つの供給ライン1、2に流れる各々の流体を任意の比率で混合させる流体混合装置であって、各々の該供給ライン1、2が、流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する流体制御弁4、10と、流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器3、9と、該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、流体制御弁4、10の開口面積を制御するための指令信号を、流体制御弁4、10または流体制御弁4、10を操作する機器へ出力する制御部5、11とをそれぞれ具備し、さらに、各々の前記供給ライン1、2の中の任意の一つの供給ラインの最上流側に接続される開閉弁535aが設けられた主ラインと、他の供給ラインの最上流側に接続される開閉弁536aが設けられた少なくとも一つの他のラインとを具備し、主ラインの開閉弁535aの上流側と他のラインの開閉弁536aの下流側とが開閉弁537aを介して連通されてなるフラッシング装置43を具備してなることを第1の特徴とする。
The configuration of the fluid mixing apparatus of the present invention for solving the above problems will be described with reference to the drawings. The fluid mixing apparatus mixes each fluid flowing in at least two
また、各々の前記供給ライン1、2が、流体の流れを開放又は遮断するための開閉弁18、22をさらに具備することを第二の特徴とする。
Each of the
また、各々の前記供給ライン1、2が、流体の圧力変動を減衰させる圧力調整弁30、35をさらに具備することを第三の特徴とする。
A third feature is that each of the
また、各々の前記供給ライン1、2の最下流側に、該供給ライン1、2の合流部15を有することを第4の特徴とする。
Further, a fourth feature is that a joining
また、前記合流部15直前の該供給ライン1、2に、開閉弁40、41がそれぞれ配置されてなることを第5の特徴とする。
A fifth feature is that on-off
また、前記合流部15が、該供給ライン1、2を一つの流路に合流させるマニホールド弁42であることを第6の特徴とする。
Further, a sixth feature is that the merging
また、前記各種弁および前記流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されていることを第7の特徴とする。 Further, the seventh feature is that the various valves and the flow rate measuring device are directly connected without using independent connecting means .
また、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのベースブロックに配設されていることを第8の特徴とする。 Further, an eighth characteristic is that the various valves and the flow rate measuring device are arranged in one base block .
また、前記各種弁および前記流量計測器が、一つのケーシング内に収納配設されていることを第9の特徴とする。 The ninth feature is that the various valves and the flow rate measuring device are accommodated in a single casing .
また、前記流体制御弁4、10が、上部に弁室310と、弁室310に各々が連通している入口流路311および出口流路312とを有し、弁室310底部中央に入口流路311が連通している開口部313が設けられた本体301と、底部中央に貫通孔315と、側面に呼吸口316が設けられ、本体301と第一ダイヤフラム304を挟持固定しているシリンダー302および上部に作動流体連通口317が設けられ、シリンダー302と第二ダイヤフラム306の周縁部を挟持固定しているボンネット303が一体的に固定されており、第一ダイヤフラム304は肩部319と、肩部319の上に位置し後記ロッド307の下部に嵌合固定される取り付け部320、肩部319の下に位置し後記弁体305が固定される接合部332、肩部319から径方向に延出した薄膜部321、薄膜部321に続く厚肉部322および厚肉部322の周縁部に設けられたシール部323が一体的に形成され、接合部332には弁室310の開口部313に後記ロッド307の上下動に伴って出入りする弁体305が固定されており、一方、第二ダイヤフラム306は中央穴324を有し、その周辺の厚肉部325と、厚肉部325から径方向に延出した薄膜部326および薄膜部326の周縁部に設けられたシール部327が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム304の取り付け部320が固定されているロッド307の上部に位置する肩部329にダイヤフラム押え308により中央穴324を貫通して挟持固定されており、また、ロッド307は、その下方部がシリンダー302底部の貫通孔315内に遊嵌状態に配置され、かつ、シリンダー302の段差部335とロッド307の肩部329下面との間に径方向への移動が防止された状態で嵌合されたスプリング309で支承されていることを第10の特徴とする。
The
また、前記流体制御弁4、10が、上部ボンネット358と下部ボンネット357に内包されたモータ部359とを有する電気式駆動部344と、モータ部359の軸に連結されたステム365により上下動される弁体343を有するダイヤフラム342と、ダイヤフラム342によって電気式駆動部344から隔離された弁室345に各々連通する入口流路346及び出口流路347を有する本体341とを具備する流量制御部からなることを第11の特徴とする。
The
また、前記流体制御弁4、10が、弾性体からなる管体401と、内部シリンダー部408を有し上部にシリンダー蓋409が一体的に設けられたシリンダー本体402と、シリンダー部408内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体402下面中央に設けられた貫通孔410を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部416を有するピストン403と、ピストン403の連結部416の下端部に固定されシリンダー本体402の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット411内に収納される挟圧子404と、シリンダー本体402の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体401を受容する第1の溝418と第1の溝418の両端部にさらに連結体受け406を受容する第2の溝419が第1の溝418よりも深く設けられた本体405と、一端に本体405の第2の溝419と嵌合する嵌合部421を有し他端内部に連結体407受口423を有しさらに管体401を受容する貫通孔426を有する一対の連結体受け406と、シリンダー本体402周側面に設けられ、シリンダー部408底面及び内周面とピストン403下端面とで囲まれて形成された第一空間部412と、シリンダー蓋409下端面とシリンダー部408内周面とピストン403上面とで囲まれた第二空間部413とにそれぞれ連通される一対のエアー口414、415を具備することを第12の特徴とする。
In addition, the
また、前記流体制御弁4、10が、上部ボンネット451と下部ボンネット450に内包されたモータ部452とを有する電気式駆動部441と、モータ部452の軸に連結されたステム460により上下動される挟圧子449と、弾性体からなる管体443と、下部ボンネット450の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体443を受容する溝445とを具備することを第13の特徴とする。
The
また、前記圧力調整弁30、35が、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙209と第二の空隙209に連通する入口流路211と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙209の径よりも大きい径を持つ第一の空隙210と第一の空隙210に連通する出口流路212と第一の空隙210と第二の空隙209とを連通し第一の空隙210の径よりも小さい径を有する連通孔213とを有し、第二の空隙209の上面が弁座214とされた本体201と、側面あるいは上面に設けられた給気孔217と排出孔218とに連通した円筒状の空隙215を内部に有し、下端内周面に段差部216が設けられたボンネット202と、ボンネット202の段差部216に嵌挿され中央部に貫通孔219を有するバネ受け203と、下端部にバネ受け203の貫通孔219より小径の第一接合部224を有し上部に鍔部222が設けられボンネット202の空隙215内部に上下動可能に嵌挿されたピストン204と、ピストン204の鍔部222下端面とバネ受け203の上端面で挟持支承されているバネ205と、周縁部が本体201とバネ受け203との間で挟持固定され、本体201の第一の空隙210に蓋する形で第一の弁室231を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム227と、上面中央にピストン204の第一接合部224にバネ受け203の貫通孔219を貫通して接合固定される第二接合部229と、下面中央に本体201の連通孔213と貫通して設けられた第三接合部230とを有する第一弁機構体206と、本体の第二の空隙209内部に位置し本体の連通孔213より大径に設けられた弁体232と、弁体232上端面に突出して設けられ第一弁機構体206の第三接合部230と接合固定される第四接合部234と、弁体232下端面より突出して設けられたロッド235と、ロッド235下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム237とを有する第二弁機構体207と、本体201の下方に位置し第二弁機構体207の第二ダイヤフラム237周縁部を本体201との間で挟持固定する突出部239を上部中央に有し、突出部239の上端部に切欠凹部240が設けられると共に切欠凹部240に連通する呼吸孔241が設けられているベースプレート208とを具備し、ピストン204の上下動に伴って第二弁機構体207の弁体232と本体201の弁座214とによって形成される流体制御部242の開口面積が変化するように構成さていることを第14の特徴とする。
Further, the
また、前記圧力調整弁30、35が、内部に第一弁室479、第一弁室479の上部に設けられた段差部482及び第一弁室479と連通する入口流路472を有する本体473と、第二弁室483とそれに連通する出口流路471とを有し本体473上部に接合される蓋体474と、周縁部が第一弁室479の上部周縁部に接合された第一ダイヤフラム475と、周縁部が本体473と蓋体474とによって挟持された第二ダイヤフラム476と、第一及び第二ダイヤフラム475、476の中央に設けられた両環状接合部485、488に接合され軸方向に移動自在となっているスリーブ487と、第一弁室479の底部に固定されスリーブ487の下端との間に流体制御部490を形成しているプラグ477とからなり、また本体473の段差部482の内周面と第一及び第二ダイヤフラム475、476とに包囲された気室478を有し、第二ダイヤフラム476の受圧面積が第一ダイヤフラム475の受圧面積より大きく構成され、前記気室478に連通するエア供給口480が本体に設けられていることを第15の特徴とする。
Further, the
また、前記流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計または質量流量計であることを第16の特徴とする。 Further, the flow meter is an ultrasonic flow meter, Karman vortex flow meter, ultrasonic vortex flow meter, impeller flow meter, electromagnetic flow meter, differential pressure flow meter, positive displacement flow meter, hot wire flow meter or The sixteenth feature is the mass flow meter .
また、少なくとも、フッ化水素酸または塩酸と、純水と、の2種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が1に対して純水が10〜200の比率で混合されることを第17の特徴とする。 In addition, at least two types of fluids, hydrofluoric acid or hydrochloric acid and pure water, are mixed in a ratio of 10 to 200 with hydrofluoric acid or hydrochloric acid at a ratio of 10 to 200 . It is characterized by.
また、少なくとも、アンモニア水または塩酸と、過酸化水素水と、純水と、の3種の流体が、アンモニア水または塩酸が1〜3に対して、過酸化水素水が1〜5、純水が10〜200の比率で混合されることを第18の特徴とする。
In addition, at least three types of fluids of ammonia water or hydrochloric acid, hydrogen peroxide water, and pure water are ammonia water or
また、少なくとも、フッ化水素酸と、フッ化アンモニウムと、純水と、の3種の流体が、フッ化水素酸が1に対して、フッ化アンモニウムが7〜10、純水が50〜100の比率で混合されることを第19の特徴とする。 In addition, at least three types of fluids, hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and pure water, hydrofluoric acid is 1, ammonium fluoride is 7-10, and pure water is 50-100. It is the 19th feature to be mixed at the ratio of
また、前記流体制御弁4、10の管体401、443の材質がエチレンプロピレンジエン共重合体、シリコンゴム、フッ素ゴム、またはこれらの複合体からなることを第20の特徴とする。
また、前記流体制御弁4、10の管体401、443がポリテトラフルオロエチレンとシリコンゴムとの複合体からなることを第21の特徴とする。
The front Stories material of the tubular body 401,443 of the
The twenty-first feature is that the
本発明において流体制御弁4、10は、流路の開口面積を変化させることにより流量制御ができるものであれば特に限定されるものではないが、図3に示すような流体の流量制御を行なう空気式ニードル弁である本発明の流体制御弁4、10の構成を有しているものや、図19に示すような流体の流量制御を行なう電気式ニードル弁である本発明の流体制御弁4aの構成を有しているものや、図20に示すような流体の流量制御を行なう空気式ピンチ弁である本発明の流体制御弁4bの構成を有しているものや、図21に示すような流体の流量制御を行なう電気式ピンチ弁である本発明の流体制御弁4cの構成を有しているものが好ましい。これは安定した流体制御を行なうことができ、流体制御弁4、4a、4b、4cのみで流路の遮断を行うことができ、コンパクトな構成であり流体混合装置を小さく設けることができるため好適である。
In the present invention, the
また、本発明は図4に示すように、流体混合装置の各供給ライン16、17に開閉弁18、22を設けても良い。これは、開閉弁18、22を設けることにより、開閉弁18、22を遮断することで流体混合装置のメンテナンス等(修理、部品交換)を容易に行なうことができるため好適である。また、流体混合装置に開閉弁18、22を備えておけば、流路を遮断してメンテナンス等のために流体混合装置を分解したときに、流路内に残った流体が分解した部分から漏れ出ることを最小限に抑えることができる、さらに流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁18、22で流体の緊急遮断を行なうことができるので好適である。
In the present invention, as shown in FIG. 4, on-off
また、開閉弁18、22は流体の流れを開放又は遮断する機能を有していれば、その構成は特に限定されるものでなく、手動によるものでも良く、エア駆動、電気駆動、磁気駆動などの自動によるものであっても良い。自動の場合、制御回路を設けて流量計測器19、23とリンクさせ計測値に応じて開閉弁18、22を駆動させるようにしても良く、流体混合装置から独立して駆動させても良い。流体混合装置とリンクさせて駆動させる場合、流体混合装置内で一括制御を行なうことができるので好適である。流体混合装置から独立して駆動させる場合、流体混合装置にトラブルが発生した際に、開閉弁18、22で流路を緊急遮断させる場合に流体混合装置のトラブルに影響せずに駆動を行うことができるため好適である。
Further, the configuration of the on-off
また、開閉弁18、22の設置位置は、メンテナンス等を行うためには他の弁および流量計測器より上流側に設置することが望ましい。また、開閉弁18、22は、各供給ライン16、17のうち任意のラインにのみ設けても良く、全てのラインに設けても良い。
Moreover, it is desirable to install the on-off
本発明は図6に示すように、流体混合装置の各供給ライン27、28に圧力調整弁30、35を設けても良い。圧力調整弁30、35は流入する流体の圧力を一定圧に調整して流出させるものであれば特に限定されるものではないが、図7に示すような本発明の圧力調整弁30、35の構成を有しているものが好ましい。これはコンパクトな構造であり、且つ流入した流体が圧力変動周期の早い脈動した流れであっても、圧力調整弁30、35によって圧力を一定圧に安定させることができ、これにより脈動の影響で流体の計測値が読み取りにくくなることを防止することができるため好適である。また、特に流体がスラリーなどの固着し易い流体の場合、図22に示すような本発明の圧力調整弁30aの構成を有しているものが好ましい。これは流路の構造が簡単であり流体が滞留しにくい構成であるため、流体にスラリーを流してもスラリーが固着しにくいため好適である。
In the present invention, as shown in FIG. 6,
本発明において流量計測器3、9は、計測した流量を電気信号に変換して制御部5、11に出力されるものなら特に限定されず、流量計測器が、超音波流量計、カルマン渦流量計、超音波式渦流量計、羽根車式流量計、電磁流量計、差圧式流量計、容積式流量計、熱線式流量計、質量流量計などが好ましい。特に図2や図23に示すような超音波流量計の場合、微小流量に対して精度良く流量測定ができるため、微小流量の流体制御に好適である。また図24に示すような超音波式渦流量計の場合、大流量に対して精度良く流量測定ができるため、大流量の流体制御に好適である。このように、流体の流量に応じて超音波流量計と超音波式渦流量計を使い分けることで精度の良い流体制御を行うことができる。また、本実施例では制御部5、11は各供給ラインにそれぞれ個別に設けられているが、一箇所に集中させて設けても良い。
In the present invention, the flow rate measuring devices 3 and 9 are not particularly limited as long as the measured flow rate is converted into an electrical signal and output to the
各々の供給ライン1、2の最下流側には、各供給ライン1、2の合流部15を有することにより、各供給ライン1、2を流れる流体の混合が行われる。また、図8で示すように、合流部39a直前の各供給ライン27a、28aには開閉弁40、41がそれぞれ配置されていることが好ましい。これは、各々の供給ライン27a、28aにおいて単独の供給ラインでの供給や、各供給ライン27a、28aから流体を選んで混合することができ、各々任意の流量で流出させることができると共に、各供給ライン27a、28aのメンテナンス等を行なうときに、開閉弁40、41を閉状態にすることで流体の逆流などが防止され、メンテナンス等を行うときに流体の漏れが確実に防止されるために好適である。また、図9で示すように合流部がマニホールド弁42であることが好ましい。これは前記合流部39a直前の供給ライン27a、28aに開閉弁40、41を配置した場合と同様の効果が得られると共に、流体混合装置をコンパクトに形成できるため好適である。また、複数の供給ラインを設けて、開閉弁40、41やマニホールド弁42を開閉することにより、各供給ラインのうち一部の流体を選んで混合することもでき、各供給ラインの流量の設定を変化させることで自由に流体とその混合比率を設定することができるので好適である。なお、各供給ライン27b、28bとマニホールド弁42は、独立した接続手段を用いずに直接接続されても良く、一つのベースブロックに配設されても良く、これにより流体混合装置をよりコンパクトに形成できるため好適である。また、合流部15より下流に弁や計測器などを設けても良く、特に限定されない。
By having the merging
また、図11で示すように、各々の供給ラインの最上流側には、本発明のフラッシング装置43を設けることが好ましい。これにより任意の一つの供給ライン27cに流入する流体を洗浄に用いることができる。例えば図11でフラッシング装置43の開閉弁535a、536aを閉止させ、開閉弁537aを開放させることで他の供給ライン28cに任意の一つの供給ライン27cに流れる純水を流すことができ、他の供給ライン28cを純水でフラッシングして洗浄を行うことができるため好適である。また、本発明のフラッシング装置43は弁を用いて配設されたものなら構成は特に限定されないが、流路の形成された一つのベースブロックに弁が配設してなる構成であることが好ましく、特に図12、図13で示すように流路が形成された一つのベースブロックである本体531に弁体550、551、552の開閉駆動を行う駆動部532、533、534を本体531の上部と下部にそれぞれ設けられた構成であることがより好ましい。これは、開閉弁を集積させてフラッシング装置43をコンパクトに設けることができ、さらに流体混合装置をコンパクトに設けることができるため好適である。
Further, as shown in FIG. 11, it is preferable to provide the
本発明の実施例では供給ラインは二本の場合であるが、供給ラインは二本以上設けても良く、二本以上の供給ラインを合流させた後に他の供給ラインと合流させる構成にしても良く、供給ラインの本数に応じて二つ以上の流体を任意の比率で混合させることができる。また、複数の供給ラインを設けて、各供給ラインの最下流側に設けられた開閉弁やマニホールド弁を開閉することにより、混合する流体を選ぶこともでき、各供給ラインの流量の設定を変化させることで自由に混合比率を設定することができるので好適である。 In the embodiment of the present invention, there are two supply lines. However, two or more supply lines may be provided, and two or more supply lines may be merged and then merged with other supply lines. Well, two or more fluids can be mixed in any ratio depending on the number of supply lines. In addition, by providing multiple supply lines and opening / closing the on-off valve and manifold valve provided on the most downstream side of each supply line, the fluid to be mixed can be selected and the setting of the flow rate of each supply line can be changed. This is preferable because the mixing ratio can be freely set.
本発明の流体混合装置は、図14、図15に示すように、隣り合う弁および流量計測器が、独立した接続手段を用いずに直接接続されていることが好ましい。こここで言う独立した接続手段を用いずに直接接続されているとは、2通りの概念を持っていて、一方の概念は、別体のチューブや管を用いないことを言う。これは、図18のようにチューブや管を設けずに別個の部材を流路のシールおよび流路の方向転換を行なうための接続部材46、47、48、49を介在させて直接接続する方法である。他方の概念は、別体の継手を用いないことを言う。これは、接続する部材の端面や該部材の接続部の端面を、シール部材を介在させることで直接接続する方法である。これにより、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができるため好適である。
In the fluid mixing apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 14 and 15, it is preferable that adjacent valves and flow rate measuring devices are directly connected without using independent connecting means. Here, being directly connected without using an independent connection means has two concepts, and one concept means that a separate tube or tube is not used. This is a method in which separate members are directly connected via the
本発明の流体混合装置は、図16、図17に示すように、弁および流量計測器が、流路の形成された一つのベースブロック51に配設されていることが好ましい。これは、各構成要素が一つのベースブロック51に配設されることにより、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を必要最小限に短くさせることができるので流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体混合装置の組み立てを容易にすることができるため好適である。
In the fluid mixing apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 16 and 17, it is preferable that the valve and the flow rate measuring device are arranged in one
本発明の流体混合装置は、図18に示すように、一つのケーシング53内に設置してなる構成であることが好ましい。これは、一つのケーシング53内に設置してなることにより、流体混合装置が一つのモジュールとなるため、設置が容易になり、設置作業の作業時間が短縮できるため好適である。また、ケーシング53によって弁および流量計測器が保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで、本発明のようなフィードバック制御を行なうために調整された流体混合装置を半導体製造装置などに設置したときに、半導体製造装置の利用者が流体混合装置を安易に分解することにより不具合が生じることを防止することができるため好適である。また、必要に応じて、ケーシング53から流量計測器3、9をケーシングから露出した構成にしても良い。
As shown in FIG. 18, the fluid mixing device of the present invention is preferably configured to be installed in one
本発明の流量計測器3、9、流体制御弁4、10、開閉弁18、22、圧力調整弁30、35の設置の順番は、どのような順番に設けても良く特に限定されないが、圧力調整弁30、35が流体制御弁4、10及び流量計測器3、9の上流側に位置することが、流体が圧力脈動を有する場合に初期段階にて該脈動を減衰させるため好ましい。
The order of installation of the flow rate measuring devices 3, 9,
また、本発明の流体混合装置は、少なくとも二つの供給ラインの流体の流量を任意の値で一定に制御させる必要のある用途であれば、化学などの各種工場、半導体製造分野、医療分野、食品分野など、各種産業に使用しても良いが、半導体製造装置内へ配置されることが好適である。半導体製造工程の前工程では、フォトレジスト工程、パターン露光工程、エッチング工程や平坦化工程などが挙げられ、これらの洗浄水の濃度を、純水と薬液の流量比で管理する際に本発明の流体混合装置を用いることが好適である。 In addition, the fluid mixing device of the present invention can be used in various factories such as chemistry, semiconductor manufacturing field, medical field, food, etc., as long as the flow rate of fluids in at least two supply lines needs to be controlled at an arbitrary value. Although it may be used in various industries such as fields, it is preferable to be placed in a semiconductor manufacturing apparatus. The pre-process of the semiconductor manufacturing process includes a photoresist process, a pattern exposure process, an etching process, a flattening process, etc., and the concentration of these cleaning waters is controlled by the flow rate ratio of pure water and chemicals. It is preferred to use a fluid mixing device.
また、本発明の流体混合装置で混合される流体とその比率は、少なくとも2つ以上の供給ラインを有する流体混合装置において、フッ化水素酸または塩酸と、純水と、の2種の流体が、フッ化水素酸または塩酸が1に対して純水が10〜200の比率で混合されることが好ましい。
また、少なくとも3つ以上の供給ラインを有する流体混合装置において、アンモニア水または塩酸と、過酸化水素水と、純水と、の3種の流体が、アンモニア水または塩酸が1〜3に対して、過酸化水素水が1〜5、純水が10〜200の比率で混合されることが好ましく、フッ化水素酸と、フッ化アンモニウムと、純水と、の3種の流体が、フッ化水素酸が1に対して、フッ化アンモニウムが7〜10、純水が50〜100の比率で混合されることが好ましい。これらの流体が上記比率で混合された混合流体は、半導体製造工程の前工程において基板の表面処理などを行う際の薬液として好適に使用される。
In addition, the fluid mixed in the fluid mixing apparatus of the present invention and the ratio of the fluids in the fluid mixing apparatus having at least two or more supply lines include two types of fluids, hydrofluoric acid or hydrochloric acid, and pure water. It is preferable that pure water is mixed at a ratio of 10 to 200 with respect to 1 of hydrofluoric acid or hydrochloric acid.
Further, in the fluid mixing device having at least three supply lines, three types of fluids, that is, ammonia water or hydrochloric acid, hydrogen peroxide water, and pure water, in which ammonia water or hydrochloric acid is 1 to 3 In addition, it is preferable that hydrogen peroxide water is mixed at a ratio of 1 to 5 and pure water at a ratio of 10 to 200, and three types of fluids of hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and pure water are fluorinated. It is preferable that 1 to 10 of hydrofluoric acid is mixed with 7 to 10 of ammonium fluoride and 50 to 100 of pure water. The mixed fluid in which these fluids are mixed in the above ratio is suitably used as a chemical solution when performing substrate surface treatment or the like in the pre-process of the semiconductor manufacturing process.
フッ化水素酸と純水を混合した混合流体や、塩酸と純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における自然酸化膜除去、通常の酸化膜除去、または金属(メタルイオン)除去などに用いる薬液として好適である。フッ化水素酸または塩酸1に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラが発生することを抑えるために10以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで酸化膜除去や金属除去の処理効果が低下することを防止するために200以下であることが望ましい。なお、この混合流体は20℃〜25℃の液温で効果的に使用できる。
A mixed fluid that is a mixture of hydrofluoric acid and pure water, or a mixed fluid that is a mixture of hydrochloric acid and pure water is used to remove natural oxide film, normal oxide film, or metal (metal ion) in substrate surface treatment. It is suitable as a chemical solution to be used. The ratio of pure water to hydrofluoric acid or
アンモニア水と過酸化水素水と純水を混合した混合流体は、基板の表面処理における異物(パーティクル)除去などに用いる薬液として、塩酸と過酸化水素水と純水を混合した混合流体は、金属除去などに用いる薬液として好適である。アンモニア水または塩酸1〜3に対する過酸化水素水の比率は、異物除去や金属除去を効果的に行うために1〜5の範囲内であることが望ましい。アンモニア水または塩酸1〜3に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラや表面荒れが発生することを抑えるために10以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで異物や金属除去の処理効果が低下することを防止するために200以下であることが望ましい。なお、この混合流体は25℃〜80℃の液温で効果的に使用でき、60℃〜70℃の液温でより効果的に使用できる。
A mixed fluid in which ammonia water, hydrogen peroxide water, and pure water are mixed is used as a chemical solution for removing foreign matters (particles) in the surface treatment of the substrate. A mixed fluid in which hydrochloric acid, hydrogen peroxide water, and pure water is mixed is a metal solution. It is suitable as a chemical solution used for removal and the like. The ratio of aqueous hydrogen peroxide to ammonia water or
フッ化水素酸とフッ化アンモニウムと純水とを混合した混合流体は、基板の表面処理における酸化膜エッチングに好適である。フッ化水素酸に対するフッ化アンモニウムの比率は、酸化膜エッチングを効果的に行うために7〜10の範囲内であることが望ましい。フッ化水素酸1に対する純水の比率は、薬液の濃度が高くなることで基板にムラや表面荒れが発生することを抑えるために50以上であることが望ましく、薬液の濃度が低くなることで酸化膜エッチングの処理効果が低下することを防止するために100以下であることが望ましい。なお、この混合流体は20℃〜25℃の液温で効果的に使用できる。
A mixed fluid obtained by mixing hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and pure water is suitable for oxide film etching in substrate surface treatment. The ratio of ammonium fluoride to hydrofluoric acid is preferably within a range of 7 to 10 in order to effectively perform oxide film etching. The ratio of pure water to
また、本発明の流体混合装置は、同じ流体が流れる供給ラインを複数設けた構成でも良い。これは例えば純水を流す一つの供給ラインと、塩酸を流す二つの供給ラインから構成される流体混合装置などであり、塩酸を一つの供給ラインに流す場合と二つの供給ラインに流す場合とを選択して塩酸の流量を広い範囲で設定できるようにすることで、流体混合装置で混合する純水と塩酸の混合比率を広い範囲で設定することができる。 The fluid mixing device of the present invention may have a configuration in which a plurality of supply lines through which the same fluid flows are provided. This is, for example, a fluid mixing device composed of one supply line for flowing pure water and two supply lines for flowing hydrochloric acid, and the case of flowing hydrochloric acid to one supply line and the case of flowing to two supply lines. By selecting and allowing the flow rate of hydrochloric acid to be set in a wide range, the mixing ratio of pure water and hydrochloric acid mixed by the fluid mixing device can be set in a wide range.
また、本発明の流量計測器3、9、流体制御弁4、10、開閉弁18、22、圧力調整弁30、35の各部品の材質は、流体に接液する流路を形成する部品には、特にポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)、ポリビニリデンフルオロライド(以下、PVDFと記す)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(以下、PFAと記す)などのフッ素樹脂であれば良く、フッ化水素酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜80℃の範囲で流しても問題なく使用することができ、腐食性流体を流して腐食性ガスが透過したとしても弁および流量計測器の腐食の心配なく使用できるので好適である。他の材質では、ポリプロピレン(以下、PPと記す)、ポリエチレン(以下PEと記す)、塩化ビニル樹脂(以下、PVCと記す)などが挙げられ、PPはフッ化水素酸、塩酸、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜80℃の範囲で流しても問題なく使用でき、PEはフッ化水素酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜60℃の範囲で流しても問題なく使用でき、PVCは塩酸やアンモニア水を液温が20℃〜60℃の範囲で、フッ化水素酸、過酸化水素水、フッ化アンモニウムを液温が20℃〜25℃の範囲で流しても問題なく使用できる。接液しない上記各部品の材質は、必要な強度を有しているのであれば特に限定されない。また、流体制御弁4、10に用いられるバネ205は接液しないが、腐食性流体を流す場合にはフッ素樹脂でコーティングすることで腐食性ガスが透過したときに腐食が防止される。
Further, the materials of the flow rate measuring devices 3 and 9, the
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
(1)流体混合装置の各々の供給ラインがフィードバック制御を行なうことにより、各々の供給ラインで流体の実流量を応答性良く設定流量になるように安定させることができ、設定された比率で混合されると共に、設定流量値を変えることで自動的に流体を任意の比率で混合させることができる。
(2)供給ラインに本発明の流体制御弁を用いると、広い流量範囲にわたり流体を所望の流量に調節することができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
(3)供給ラインに開閉弁を設けると、開閉弁を閉状態にすることで流体混合装置のメンテナンス等を、流体が漏れ出ることなく容易に行なうことができると共に、流路内で何らかのトラブルが発生した際に、開閉弁で流体の緊急遮断を行なうことができる。
(4)流体混合装置に圧力調整弁を設けることにより、脈動した流体が流れたとしても圧力調整弁によって該脈動を減衰させ、圧力を一定圧に安定させることができ、コンパクトな構成であるため流体混合装置を小さく設けることができる。
(5)合流部直前の供給ラインに、開閉弁をそれぞれ配置すると、単独の供給ラインでの流体の供給や、各々の供給ラインから流体を選んで混合することができる。また合流部にマニホールド弁を設けると、さらに流体混合装置をコンパクトに形成することができる。
(6)各々の供給ラインの最上流側にフラッシング装置を配置すると、フラッシング装置の操作により、第一供給ラインに流れる流体で他の供給ラインをフラッシングでき、容易に洗浄を行うことができる。
(7)流体混合装置の各種弁および流量計測器を直接接続すると、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路が必要最小限に短くなり流体抵抗を抑えることができる。
(8)流体混合装置を流路の形成された一つのベースブロックに設けると、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができ、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、部品点数を少ないので流体混合装置の組み立てを容易にすることができ、流体混合装置内の流路が必要最小限に短くなり流体抵抗を抑えることができる。
(9)流体混合装置が一つのケーシング内に設置すると、設置作業の作業時間が短縮でき、各弁および流量計測器がケーシングにより保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで、不慣れな利用者が流体混合装置を分解することを防ぐため、分解による不具合が生じることを防止することができる。
The present invention has the structure as described above, and the following excellent effects can be obtained.
(1) By performing feedback control for each supply line of the fluid mixing device, it is possible to stabilize the actual flow rate of the fluid in each supply line so that it becomes a set flow rate with good responsiveness, and mixing at a set ratio In addition, the fluid can be automatically mixed at an arbitrary ratio by changing the set flow rate value.
(2) When the fluid control valve of the present invention is used in the supply line, the fluid can be adjusted to a desired flow rate over a wide flow rate range, and since the structure is compact, the fluid mixing device can be provided small.
(3) When an on-off valve is provided in the supply line, maintenance of the fluid mixing device can be easily performed without causing the fluid to leak by closing the on-off valve, and there is some trouble in the flow path. When this occurs, an emergency shutoff of the fluid can be performed with an on-off valve.
(4) By providing a pressure adjustment valve in the fluid mixing device, even if pulsating fluid flows, the pressure adjustment valve can attenuate the pulsation and stabilize the pressure at a constant pressure, so that the structure is compact. A fluid mixing device can be provided small.
(5) If an on-off valve is arranged in the supply line immediately before the merging portion, fluid can be supplied from a single supply line or fluid can be selected and mixed from each supply line. If a manifold valve is provided at the junction, the fluid mixing device can be made more compact.
(6) When the flushing device is arranged on the most upstream side of each supply line, the other supply lines can be flushed with the fluid flowing through the first supply line by the operation of the flushing device, and cleaning can be easily performed.
(7) By directly connecting the various valves and flow rate measuring instrument of the fluid mixing device, the fluid mixing device can be made compact and the installation space can be reduced, the installation work can be facilitated and the work time can be shortened. The flow path in the apparatus is shortened to the minimum necessary, and the fluid resistance can be suppressed.
(8) If the fluid mixing device is provided in one base block with a flow path, the fluid mixing device can be made compact, and the installation space can be reduced, making the installation work easier and reducing the work time. Since the number of parts is small, the assembly of the fluid mixing device can be facilitated, and the flow path in the fluid mixing device can be shortened to the minimum necessary and the fluid resistance can be suppressed.
(9) When the fluid mixing device is installed in one casing, the installation work time can be shortened, each valve and the flow rate measuring device are protected by the casing, and the fluid mixing device is made into a black box. Therefore, it is possible to prevent a trouble caused by the decomposition from occurring.
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。図1は本発明の流体混合装置の第一の実施例を模式的に示す構成図である。図2は流量計測器の縦断面図である。図3は流体制御弁の縦断面図である。図4は本発明の流体混合装置の第二の実施例を模式的に示す構成図である。図5は開閉弁の縦断面図である。図6は本発明の流体混合装置の第三の実施例を模式的に示す構成図である。図7は圧力調整弁の縦断面図である。図8は本発明の流体混合装置の第四の実施例を模式的に示す構成図である。図9は本発明の流体混合装置の第五の実施例を模式的に示す構成図である。図10はマニホールド弁の断面図である。図11は本発明の流体混合装置の第六の実施例を模式的に示す構成図である。図12は本発明のフラッシング装置の流路を模式的に示す斜視図である。図13は図12のA−A線に沿う縦断面図である。図14は本発明の流体混合装置の第七の実施例を模式的に示す平面図である。図15は図14のB−B線に沿う断面図である。図16は本発明の流体混合装置の第八の実施例を模式的に示す平面図である。図17は図16のC−C線に沿う断面図である。図18は本発明の流体混合装置の第九の実施例を模式的に示す断面図である。図19は本発明の流体混合装置の第十の実施例の他の流体制御弁の縦断面図である。図20は本発明の流体混合装置の第十一の実施例の他の流体制御弁の縦断面図である。図21は本発明の流体混合装置の第十二の実施例の他の流体制御弁の縦断面図である。図22は本発明の流体混合装置の第十三の実施例の他の圧力調整弁の縦断面図である。図23は本発明の流体混合装置の第十四の実施例の他の流量計測器の縦断面図である。図24は本発明の流体混合装置の第十五の実施例の他の流量計測器の縦断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the examples. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a first embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the flow rate measuring device. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the fluid control valve. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a second embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the on-off valve. FIG. 6 is a block diagram schematically showing a third embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the pressure regulating valve. FIG. 8 is a block diagram schematically showing a fourth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 9 is a block diagram schematically showing a fifth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 10 is a sectional view of the manifold valve. FIG. 11 is a block diagram schematically showing a sixth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 12 is a perspective view schematically showing a flow path of the flushing device of the present invention. FIG. 13 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 14 is a plan view schematically showing a seventh embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 15 is a sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 16 is a plan view schematically showing an eighth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. 17 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG. 18 is a sectional view schematically showing a ninth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 19 is a longitudinal sectional view of another fluid control valve of the tenth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 20 is a longitudinal sectional view of another fluid control valve of the eleventh embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 21 is a longitudinal sectional view of another fluid control valve of the twelfth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 22 is a longitudinal sectional view of another pressure regulating valve of the thirteenth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 23 is a longitudinal sectional view of another flow rate measuring device of the fourteenth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention. FIG. 24 is a longitudinal sectional view of another flow rate measuring device according to the fifteenth embodiment of the fluid mixing apparatus of the present invention.
以下、図1乃至図3に基づいて本発明の第一の実施例である流体混合装置について説明する。 Hereinafter, a fluid mixing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン1と第二供給ライン2から形成されている。第一供給ライン1は流量計測器3、流体制御弁4の順で接続され制御部5が設けられ、第二供給ライン2は流量計測器9、流体制御弁10の順で接続され制御部11が設けられている。第一、第二供給ライン1、2の最下流側には、該供給ライン1、2の合流部15が設けられている。その各々の構成は以下の通りである。
The fluid mixing device is formed from two supply lines, a
3、9は流体の流量を計測する超音波流量計である流量計測器である。流量計測器3、9は、入口流路371と、入口流路371から垂設された直線流路372と、直線流路372から垂設され入口流路371と同一方向に平行して設けられた出口流路373とを有し、入口、出口流路371、373の側壁の直線流路372の軸線と交わる位置に、超音波振動子374、375が互いに対向して配置されている。超音波振動子374、375はフッ素樹脂で覆われており、該振動子374、375から伸びた配線は後記制御部5、11の演算部6、12に繋がっている。なお、流量計測器3、9の超音波振動子374、375以外はPFA製である。
Reference numerals 3 and 9 denote flow rate measuring devices which are ultrasonic flow meters for measuring the flow rate of the fluid. The flow rate measuring devices 3 and 9 are provided in parallel with the
4、10は操作圧に応じて流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する流体制御弁(空気式ニードル弁)である。流体制御弁4、10は本体301、シリンダー302、ボンネット303、第一ダイヤフラム304、弁体305、第二ダイヤフラム306、ロッド307、ダイヤフラム押え308、スプリング309で構成される。
4 and 10 are fluid control valves (pneumatic needle valves) that control the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path according to the operating pressure. The
301はPTFE製の本体であり、上部に円筒状の弁室310が設けられており、その弁室310に連通して入口流路311及び出口流路312が各々下部に設けられている。弁室底部中央には出口流路312に繋がる開口部313が、開口部313の周辺部には入口流路311に繋がる開口部314が設けられている。開口部314の横断面形状は円形であるが、流量を広範囲に亘って制御するために開口部313を大きくした場合は、弁室底部中央に設けられた開口部313を中心とした周辺部に略三日月状に形成されることが望ましい。本体301の上面には第一ダイヤフラム304のシール部が嵌合される環状溝330が設けられている。
A
302はPVC製のシリンダーであり、底部中央に貫通孔315と底部内面に段差部335を有し、側面に呼吸口316が設けられている。シリンダー302は、本体1と第一ダイヤフラム304の周縁部を挟持固定し、ボンネット303と第二ダイヤフラム306の周縁部を挟持固定している。シリンダー302の側面に設けられた呼吸口316は、流体がガスとなって第一ダイヤフラム304を透過した場合に、そのガスを排出するために設けられている。
303はPVC製のボンネットであり、上部に圧縮空気を導入する作動流体連通口317及び排気口318が設けられている。本実施例では作動流体連通口317はボンネット303の上部に設けられているが、側面に設けても良い。なお、排気口318は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。また周側部の下部には第二ダイヤフラム306のシール部327が嵌合される環状溝331が設けられている。以上説明した本体301、シリンダー302およびボンネット303はボルト、ナット(図示しない)によって一体的に固定されている。
303 is a bonnet made of PVC, and is provided with a working
304はPTFE製の第一ダイヤフラムであり、肩部319を中心に肩部319の上の位置にロッド307に嵌合固定される取り付け部320が、また、下の位置には弁体305が固定される接合部332が一体的にかつ突出して設けられており、また肩部319から径方向に延出した部分には薄膜部321と、薄膜部321に続く厚肉部322および厚肉部322の周縁部にシール部323が設けられており、これらは一体的に形成されている。薄膜部321の膜厚は厚肉部322の厚さの1/10程度にされている。ロッド307と取り付け部320の固定の方法は嵌合だけでなく螺合でも接着でもよい。接合部332と弁体305の固定は螺合が好ましい。第一ダイヤフラム304の外周縁部に位置するシール部323は軸線方向に断面L字状に形成されており、O−リング336を介して本体301の環状溝330に嵌合され、シリンダー302の底部に設けられた環状突部328に押圧されて挟持固定されている。
305はPTFE製の弁体であり、第一ダイヤフラム306の下部に設けられた接合部332に螺合固定されている。弁体305は本実施例のような形状に限らず所望の流量特性に応じて、球状弁体や円錐形状弁体でも良い。さらには摺動抵抗を極力少なくした状態で全閉を行う為には外周リブ付き弁体が好適に用いられる。
306はエチレンプロピレンジエン共重合体(以下、EPDMと記す)製の第二ダイヤフラムであり、中央穴324を有し、その周辺の厚肉部325、厚肉部の上部には環状突部328、厚肉部325から径方向に延出した薄膜部326および薄膜部326の周縁部に設けられたシール部327が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム304の取り付け部320が固定されているロッド307の上部に位置する肩部329にダイヤフラム押え308により中央穴324を貫通して挟持固定されている。本実施例では材質がEPDM製を用いているが、フッ素系のゴムまたはPTFE製でも良い。
306 is a second diaphragm made of an ethylene propylene diene copolymer (hereinafter referred to as EPDM), has a
307はPVC製のロッドであり、上部には拡径された肩部329が設けられている。肩部329の中央にはダイヤフラム押え308の接合部334が螺合され、第二ダイヤフラム306を挟持固定している。下方部はシリンダー302底部の貫通孔315内に遊嵌状態に配置され、下端部には第一ダイヤフラム304の取り付け部320が固定されている。また、ロッド307の肩部329の下面とシリンダー302の段差部335との間にはスプリング309が嵌合されている。
308はPVC製のダイヤフラム押えであり、下面中央にはロッド307と螺合にて接続される接合部334が設けられている。また、下面には第二ダイヤフラム306の環状突部328と嵌合される環状溝333が設けられている。
309はSUS製のスプリングであり、ロッド307の肩部329の下面とシリンダー302の段差部335との間に径方向への移動が阻止された状態で嵌合され支承されている。また、肩部329の下面を常に上方へ付勢している。スプリング309の全表面はフッ素系樹脂で被覆されている。尚、スプリング309は流体制御弁の口径や使用圧力範囲によってバネ定数を変えて適宜使用でき、複数本使用してもよい。
5、11は制御部である。制御部5、11は前記流量計測器3、9から出力された信号から流量を演算する演算部6、12と、フィードバック制御を行なうコントロール部7、13を有している。演算部6、12には、送信側の超音波振動子374に一定周期の超音波振動を出力する発信回路と、受信側の超音波振動子375からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の伝搬時間を比較する比較回路と、比較回路から出力された伝搬時間差から流量を演算する演算回路とを備えている。コントロール部7、13には、演算部6、12から出力された流量に対して設定された流量になるように後記電空変換器8、14の操作圧を制御する制御回路を有している。なお、本実施例では制御部5、11は別の場所で集中コントロールを行なうために流体混合装置と別体で設けられた構成であるが、流体混合装置と一体的に設けても良い。
8、14は制御部5、11内に配置されている圧縮空気の操作圧を調整する電空変換器である。電空変換器8、14は操作圧を比例的に調整するために電気的に駆動する電磁弁から構成され、前記制御部5、11からの制御信号に応じて流体制御弁4、10の操作圧を調整する。なお、電空変換器8、14は、制御部5、11内に配置せずに別体で配置してもかまわない。
8 and 14 are electropneumatic converters that adjust the operating pressure of the compressed air disposed in the
次に、本発明の第一の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン1に純水を流入させ、第二供給ライン2にフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化水素酸=10:1になるように混合する。まず、第一供給ライン1に流入した純水は、流量計測器3で流量が計測され、計測した流量に応じて制御部5で流体制御弁4の操作圧を制御し、流体制御弁4で第一供給ライン1の最下流の流量が設定流量(第一供給ライン1と第二供給ライン2の流量の比率が10:1であり、混合流体が設定された流量になるための流量)になるように制御される。また第二供給ライン2に流入したフッ化水素酸は、流量計測器9で流量が計測され、計測した流量に応じて制御部11で流体制御弁10の操作圧を制御し、流体制御弁10で第二供給ライン2の最下流の流量が設定流量(第一供給ライン1と第二供給ライン2の流量の比率が10:1であり、混合流体が設定された流量になるための流量)になるように制御される。第一、第二供給ライン1、2で流量が制御された純水とフッ化水素酸は合流部15で合流して混合される。混合された混合流体(希フッ酸)は基板の洗浄装置の処理工程で使用され、洗浄装置内で混合流体により基板の酸化膜除去が行なわれる。
Here, pure water is introduced into the
次に、流量計測器3、9、流体制御弁4、10、制御部5、11のそれぞれの作動について、図1乃至図3を参照しながら説明する。
Next, each operation | movement of the flow measuring devices 3 and 9, the
流量計測器3、9に流入した純水又はフッ化水素酸は、直線流路372で流量が計測される。純水又はフッ化水素酸の流れに対して上流側に位置する超音波振動子374から下流側に位置する超音波振動子375に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子375で受信された超音波振動は電気信号に変換され、制御部5、11の演算部6、12へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子374から下流側の超音波振動子375へ伝播して受信されると、瞬時に演算部6、12内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波振動子375から上流側に位置する超音波振動子374に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子374で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部5、11内の演算部6、12へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路372内の流体の流れに逆らって伝播していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、伝播時間が長くなる。出力された相互の電気信号は演算部6、12内で伝播時間が各々計測され、伝播時間差から流量が演算される。演算部6、12で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部7、13に出力される。
The flow rate of pure water or hydrofluoric acid that has flowed into the flow rate measuring instruments 3 and 9 is measured in the
次に流量計測器3、9を通過した純水又はフッ化水素酸は流体制御弁4、10に流入する。制御部5、11のコントロール部7、13では、任意の設定流量に対して、リアルタイムに計測された流量との偏差から、偏差をゼロにするように信号を電空変換器8、14に出力し、電空変換器8、14はそれに応じた操作圧を流体制御弁4、10に供給し駆動させる。流体制御弁4、10から流出する純水又はフッ化水素酸の流量は、流体制御弁4、10で調圧された圧力と、流体制御弁4、10以降の圧力損失との関係で決定されており、調圧された圧力が高いほど流量は大きくなり、逆に圧力が低いほど流量は小さくなる。このため純水又はフッ化水素酸は、流量を設定流量で一定値となるように、つまり設定流量と計測された流量の偏差がゼロに収束されるように流体制御弁4、10で制御される。
Next, the pure water or hydrofluoric acid that has passed through the flow rate measuring devices 3 and 9 flows into the
ここで、電空変換器8、14から供給される操作圧に対する流体制御弁4、10の流体(純水又はフッ化水素酸)に対する作動について説明する。
Here, the action | operation with respect to the fluid (pure water or hydrofluoric acid) of the
流体制御弁4、10は、ボンネット303の上部に設けられた作動流体連通口317から供給される圧縮空気がゼロの状態、すなわち開状態のとき、流体の流量が最大となる。この時、弁体305はシリンダー302の段差部335とロッド307の肩部329の下面との間に嵌合されたスプリング309の付勢力により、ロッド307の上部に接合されているダイヤフラム押え308の上部が、ボンネット302の底面に接する位置で静止している。
The
この状態において、作動流体連通口317から供給される圧縮空気の圧力を高くしていくと、シール部327がボンネット303に嵌合されている第二ダイヤフラム306の薄膜部326とボンネット303によってボンネット303の内部は密閉されているため、圧縮空気はダイヤフラム押え308と第二ダイヤフラム306を下方に押し下げ、ロッド307と第一ダイヤフラム304を介して弁体305が開口部313の間に挿入されていく。ここで、作動流体連通口317から供給される圧縮空気の圧力を一定にすると弁体305は、スプリング309の付勢力と第一ダイヤフラム304の薄膜部321の下面と弁体305の下面が流体から受ける圧力と釣り合う位置にて静止する。したがって、開口部313は挿入される弁体305により開口面積が減少するため、流体の流量も減少する。
In this state, when the pressure of the compressed air supplied from the working
さらに作動流体連通口317から供給される圧縮空気の圧力を高くしていくと、弁体305はさらに押し下げられ、終には開口部313と接触し全閉状態となる(図3の状態)。
When the pressure of the compressed air supplied from the working
また、圧縮空気を排出していくと、シール部327がボンネット303に嵌合されている第二ダイヤフラム306の薄膜部326とボンネット303によって密閉されているボンネット303の内部は圧力が下がり、スプリング309の付勢力の方が大きくなりロッド307を押し上げる。ロッドが上昇することにより、第一ダイヤフラム304を介して固定されている弁体305も上昇し、流体制御弁は開状態となる。
Further, when the compressed air is discharged, the pressure in the
これにより、流体制御弁4、10を用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体(純水又はフッ化水素酸)は、設定流量で一定になるように制御される。また流体制御弁4、10は上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができる。
Thereby, the fluid (pure water or hydrofluoric acid) which flows through the supply line of the fluid mixing device by using the
以上の作動により、流体混合装置の第一、第二供給ラインに流入する純水とフッ化水素酸は、各々の流量計測器3、9、流体制御弁4、10、制御部5、11によって、フィードバック制御により各々の供給ラインで純水やフッ化水素酸の流量を応答性良く設定流量になるように安定させ、合流部15で合流し、設定された比率で混合されて流出される。また、制御部5、11の設定流量値を変えることで第一、第二供給ライン1、2に流れる流量を所望の実流値に変え、自動的に純水及びフッ化水素酸を任意の比率で混合させることができる。
By the above operation, the pure water and hydrofluoric acid flowing into the first and second supply lines of the fluid mixing device are flown by the flow rate measuring devices 3 and 9, the
次に、図4、図5に基づいて本発明の第二の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン16と第二供給ライン17から形成されている。第一供給ライン16は開閉弁18、流量計測器19、流体制御弁20の順で接続され制御部21が設けられ、第二供給ライン17は開閉弁22、流量計測器23、流体制御弁24の順で接続され制御部25が設けられている。第一、第二供給ライン16、17の最下流側には、該供給ライン16、17の合流部26が設けられている。その各々の構成は以下の通りである。
The fluid mixing device is formed by two supply lines, a
18、22は開閉弁である。開閉弁18、22は本体101、駆動部102、ピストン103、ダイヤフラム押さえ104、弁体105で形成される。
18 and 22 are on-off valves. The on-off
101はPTFE製の本体であり、軸線方向上端の中央に弁室106と、弁室106と連通した入口流路107と出口流路108とを有しており、入口流路107は各供給ライン16、17の流入口に連通し、出口流路108は流量計測器19、23に連通している。また、本体101の上面における弁室106の外側には環状溝109が設けられている。
A PTFE
102はPVDF製の駆動部であり、内部に円筒状のシリンダ部110が設けられ、前記本体101の上部にボルト・ナット(図示せず)で固定されている。駆動部102の側面にはシリンダ部110の上側及び下側にそれぞれ連通された一対の作動流体供給口111、112が設けられている。
103はPVDF製のピストンであり、駆動部102のシリンダ部110内に密封状態且つ軸線方向に上下動自在に嵌挿されており、底面中央にロッド部113が垂下して設けられている。
104はPVDF製のダイヤフラム押さえであり、中央部にピストン103のロッド部113が貫通する貫通孔114を有しており、本体101と駆動部102の間に挟持されている。
A
105は弁室106に収容されているPTFE製の弁体であり、ダイヤフラム押さえ104の貫通孔114を貫通し且つダイヤフラム押さえ104の下面から突出した前記ピストン103のロッド部113の先端に螺着されており、ピストン103の上下動に合わせて軸線方向に上下するようになっている。弁体105は外周にダイヤフラム115を有しており、ダイヤフラム115の外周縁は本体101の環状溝109内に嵌挿されており、ダイヤフラム押さえ104と本体101との間に挟持さている。第二の実施例のその他の構成は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第二の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
開閉弁18、22の作動は、作動流体供給口112から外部より作動流体として圧縮空気が注入されると、圧縮空気の圧力でピストン103が押し上げられるためこれと接合されているロッド部113は上方へ引き上げられ、ロッド部113の下端部に接合された弁体105も上方へ引き上げられ弁は開状態となる。
The operation of the on-off
一方、作動流体供給口111から圧縮空気が注入されると、ピストン103が押し下げられるのにともなって、ロッド部113とその下端部に接合された弁体105も下方へ押し下げられ、弁は閉状態となる。第二の実施例のその他の作動は第一の実施例と同様なので説明を省略する。
On the other hand, when compressed air is injected from the working
次に、図6、図7に基づいて本発明の第三の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
流体混合装置は二つの供給ライン、すなわち第一供給ライン27と第二供給ライン28から形成されている。第一供給ライン27は開閉弁29、圧力調整弁30、流量計測器31、流体制御弁32の順で接続され制御部33が設けられ、第二供給ライン28は開閉弁34、圧力調整弁35、流量計測器36、流体制御弁37の順で接続され制御部38が設けられている。第一、第二供給ライン27、28の最下流側には、該供給ライン27、28の合流部39が設けられている。その各々の構成は以下の通りである。
The fluid mixing device is formed by two supply lines, a
30、35は操作圧に応じて流体圧力を制御する圧力調整弁である。圧力調整弁30、35は本体201、ボンネット202、バネ受け203、ピストン204、バネ205、第一弁機構体206、第二弁機構体207、ベースプレート208で形成される。
30 and 35 are pressure regulating valves that control the fluid pressure in accordance with the operating pressure. The
201はPTFE製の本体であり、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙209と、上部に上面開放して設けられた第二の空隙209の径よりも大きい径を持つ第一の空隙210を有し、側面には第二の空隙209と連通している入口流路211と、入口流路211と対向する面に第一の空隙210と連通している出口流路212と、さらに、第一の空隙210と第二の空隙209とを連通し第一の空隙210の径よりも小さい径を有する連通孔213とが設けられている。第二の空隙209の上面部は弁座214とされている。
202はPVDF製のボンネットであり、内部に円筒状の空隙215と下端内周面に空隙215より拡径された段差部216が設けられ、側面には空隙215内部に圧縮空気を供給するために空隙215と外部とを連通する給気孔217および給気孔217より導入された圧縮空気を微量に排出するための微孔の排出孔218が設けられている。なお、排出孔218は圧縮空気の供給において必要ない場合は設けなくてもかまわない。
202 is a PVDF bonnet, in which a
203はPVDF製で平面円形状のバネ受けであり、中央部に貫通孔219を有し、略上半分がボンネット202の段差部216に嵌挿されている。バネ受け203の側面部には環状溝220が設けられ、O−リング221を装着することによりボンネット202から外部への圧縮空気の流出を防いでいる。
203 is a flat circular spring receiver made of PVDF, has a through
204はPVDF製のピストンであり、上部に円盤状の鍔部222と、鍔部222の中央下部より円柱状に突出して設けられたピストン軸223と、ピストン軸223の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部224を有する。ピストン軸223はバネ受け203の貫通孔219より小径に設けられており、第一接合部224は後記第一弁機構体206の第二接合部229と螺合により接合されている。
205はSUS製のバネであり、ピストン204の鍔部222下端面とバネ受け203の上端面とで挟持されている。ピストン204の上下動にともなってバネ205も伸縮するが、そのときの荷重の変化が少ないよう、自由長の長いものが好適に使用される。
206はPTFE製の第一弁機構体であり、外周縁部より上方に突出して設けられた筒状部225を有した膜部226と肉厚部を中央部に有する第一ダイヤフラム227と、第一ダイヤフラム227の中央上面より突出して設けられた軸部228の上端部に設けられた小径の雄ネジからなる第二接合部229、および同中央下面より突出して設けられ下端部に形成された雌ネジ部からなる後記第二弁機構体207の第四接合部234と螺合される第三接合部230を有する。第一ダイヤフラム227の筒状部225は、本体201とバネ受け203との間で挟持固定されることで、第一ダイヤフラム227下面より形成される第一の弁室231が密封して形成されている。また、第一ダイヤフラム227上面、ボンネット202の空隙215はO−リング221を介して密封されており、ボンネット202の給気孔217より供給される圧縮空気が充満している気室を形成している。
207はPTFE製の第二弁機構体であり、本体201の第二の空隙209内部に配設され連通孔213より大径に設けられた弁体232と、弁体232上端面から突出して設けられた軸部233と、その上端に設けられた第三接合部230と螺合により接合固定される雄ネジ部からなる第四接合部234と、弁体232下端面より突出して設けられたロッド235と、ロッド235下端面より径方向に延出して設けられ周縁部より下方に突出して設けられた筒状突部236を有する第二ダイヤフラム237とから構成されている。第二ダイヤフラム237の筒状突部236は後記ベースプレート208の突出部239と本体201との間で挟持されることにより、本体201の第二の空隙209と第二ダイヤフラム237とで形成される第二の弁室238を密閉している。
208はPVDF製のベースプレートであり、上部中央に第二弁機構体207の第二ダイヤフラム237の筒状突部236を本体201との間で挟持固定する突出部239を有し、突出部239の上端部に切欠凹部240が設けられると共に、側面に切欠凹部240に連通する呼吸孔241が設けられており、ボンネット202との間で本体201を通しボルト、ナット(図示せず)にて挟持固定している。なお、本実施例ではバネ205がボンネット202の空隙215内に設けてピストン204、第一弁機構体206、第二弁機構体207を上方へ付勢するような構成であるが、バネ205をベースプレート208の切欠凹部240に設けてピストン204、第一弁機構体206、第二弁機構体207を上方へ付勢するような構成にしても良い。第三の実施例のその他の構成は第二の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第三の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described.
電空変換器から供給される操作圧に対する圧力調整弁30、35の作動は以下の通りである。第二弁機構体207の弁体232は、ピストン204の鍔部222とバネ受け203とに挟持されているバネ205の反発力と、第一弁機構体206の第一ダイヤフラム227下面の流体圧力により上方に付勢する力が働き、第一ダイヤフラム227上面の操作圧の圧力により下方に付勢する力が働いている。さらに厳密には、弁体232下面と第二弁機構体207の第二ダイヤフラム237上面が流体圧力を受けているが、それらの受圧面積はほぼ同等とされているため力はほぼ相殺されている。したがって、第二弁機構体207の弁体232は、前述の3つの力が釣り合う位置にて静止していることとなる。
The operation of the
電空変換機から供給される操作圧力を増加させると第一ダイヤフラム227を押し下げる力が増加することにより、第二弁機構体207の弁体232と弁座214との間で形成される流体制御部242の開口面積が増加するため、第一の弁室231の圧力を増加させることができる。逆に、操作圧力を減少させると流体制御部242の開口面積は減少し圧力も減少する。そのため、操作圧力を調整することで任意の圧力に設定することができる。
When the operating pressure supplied from the electropneumatic converter is increased, the force that pushes down the
この状態で、上流側の流体圧力が増加した場合、瞬間的に第一の弁室231内の圧力も増加する。すると、第一ダイヤフラム227の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム227の下面が流体から受ける力のほうが大きくなり、第一ダイヤフラム227は上方へと移動する。それにともなって、弁体232の位置も上方へ移動するため、弁座214との間で形成される流体制御部242の開口面積が減少し、第一の弁室231内の圧力を減少させる。最終的に、弁体232の位置が前記3つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。このときバネ205の荷重が大きく変わらなければ、空隙215内部の圧力、つまり、第一ダイヤフラム227上面が受ける力は一定であるため、第一ダイヤフラム227下面が受ける圧力はほぼ一定となる。したがって、第一ダイヤフラム227下面の流体圧力、すなわち、第一の弁室231内の圧力は、上流側の圧力が増加する前とほぼもとの圧力と同じになっている。
In this state, when the upstream fluid pressure increases, the pressure in the
上流側の流体圧力が減少した場合、瞬間的に第一の弁室231内の圧力も減少する。すると、第一ダイヤフラム227の上面が操作圧による圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム227の下面が流体から受ける力のほうが小さくなり、第一ダイヤフラム227は下方へと移動する。それにともなって、弁体232の位置も下方へ移動するため、弁座214との間で形成される流体制御部242の開口面積が増加し、第一の弁室231の流体圧力を増加させる。最終的に、弁体232の位置が前記3つの力が釣り合う位置まで移動し静止する。したがって、上流側圧力が増加した場合と同様に、第一の弁室231内の流体圧力はほぼもとの圧力と同じになっている。
When the upstream fluid pressure decreases, the pressure in the
これにより、圧力調整弁30、35によって一定の流体圧力されるため、流体混合装置の供給ラインに流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力調整弁30、35の作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても、脈動の影響で計測値が読み取りにくくなるのを防止し、安定した流体制御を行なうことができる。第三の実施例のその他の作動は第二の実施例と同様なので説明を省略する。
As a result, a constant fluid pressure is applied by the
次に、図8に基づいて本発明の第四の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一供給ライン27aの合流部39a直前には開閉弁40が設けられ、第二供給ライン28aの合流部39a直前には開閉弁41が設けられた構成である。開閉弁40、41は図5で示される構成であり、各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
In the fluid mixing device of this embodiment, in the third embodiment, an opening / closing
次に、本発明の第四の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン27aに純水を流入させ、第二供給ライン28aにフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化水素酸=10:1になるように混合する。開閉弁40、41が開状態のとき、第一、第二供給ライン27a、28aで流量が制御された純水及びフッ化水素酸は合流部39aで合流し、設定された比率(第一供給ライン27aと第二供給ライン28aの流量の比率が10:1)で混合され、設定された流量で流出される。混合された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。開閉弁40が開状態で開閉弁41が閉状態のとき、第一供給ライン27aで制御された純水のみが流出される。開閉弁40が閉状態で開閉弁41が開状態のとき、第二供給ライン28aで制御されたフッ化水素酸のみが流出される。各供給ラインの作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
Here, pure water is allowed to flow into the first supply line 27a, and hydrofluoric acid is allowed to flow into the second supply line 28a, and mixing is performed so that pure water: hydrofluoric acid = 10: 1. When the on-off
以上の作動により、合流部39a直前に開閉弁40、41を設けることにより、第一供給ライン27aの純水、第二供給ライン28aのフッ化水素酸、各流体の混合流体を選んで供給することができ、また各々任意の流量で流出させることができる。
With the above operation, the opening /
次に、図9、図10に基づいて本発明の第五の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, based on FIG. 9, FIG. 10, the fluid mixing apparatus which is the 5th Example of this invention is demonstrated.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ライン27b、28bの合流部にマニホールド弁42が設けられた構成である。各構成は以下の通りである。
In the third embodiment, the fluid mixing apparatus of the present embodiment has a configuration in which a
42はマニホールド弁である。マニホールド弁42は本体501、第一弁体510、第二弁体511、駆動部512、513で形成される。
501は本体であり、本体501の上部には連結流路502によって連通されている円筒状の第一弁室503と、第二弁室504が設けられている。第一弁室503の底部中央には第一連通口505が設けられ、第一連通口505には第一供給ライン27bに連通する第一流路507が設けられている。第二弁室504の底部中央には第二連通口506が設けられ、第二連通口506には第二供給ライン28bに連通する第二流路508が設けられている。また第一弁室503にはマニホールド弁内で混合された流体が流出する分岐流路509が連通して設けられている。第一流路507と第二流路508は平行に本体501の同じ側面に設けられ、分岐流路509は該流路507、508に対して直交する方向に設けられている。
510は第一連通口505を開放、遮断を行う第一弁体であり、第一弁室503に収容されている。511は第二連通口506を開放、遮断を行う第二弁体であり、第二弁室504に収容されている。512は第一弁体510の開閉動作を行う駆動部であり、513は第二弁体511の開閉動作を行う駆動部である。駆動部512、513の構成は、図5の開閉弁の駆動部102と同じ構成であるので説明を省略する。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
次に、本発明の第五の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン27bに純水を流入させ、第二供給ライン28bにフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化水素酸=10:1になるように混合する。マニホールド弁42の駆動部512で第一弁体510を上昇させて第一連通口505を開状態とし、駆動部513で第二弁体511を上昇させて第二連通口506が開状態にした場合(図13の状態)、第一供給ライン27bで制御された純水は第一流路507を通って第一弁室503に流入し、第二供給ライン28bで制御されたフッ化水素酸は第二流路508を通って第二弁室504に流入し、第二弁室504で純水及びフッ化水素酸は合流し、設定された比率(第一供給ライン27bと第二供給ライン28bの流量の比率が10:1)で混合され、設定された流量で分岐流路509から流出される。混合された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。
Here, pure water is allowed to flow into the
同様に駆動部512、513を駆動させて、第一連通口505を開状態、第二連通口506を閉状態にした場合、第二供給ライン28bは閉止されて流れずに、第一供給ライン27bで制御された純水は第一流路507、第一弁室503、第二弁室504を通って分岐流路509から流出される。
Similarly, when the
同様に駆動部512、513を駆動させて、第一連通口505を閉状態、第二連通口506を開状態にした場合、第一供給ライン27bは閉止されて流れずに、第二供給ライン28bで制御されたフッ化水素酸は第二流路508、第二弁室504を通って分岐流路509から流出される。各供給ラインの作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
Similarly, when the
以上の作動により、マニホールド弁42を設けることにより、第一供給ライン27bの純水、第二供給ライン28bのフッ化水素酸、各流体の混合流体を選んで供給することができ、また各々任意の流量で流出させることができる。また、上記構成により流体混合装置をコンパクトに合流部での流路の切換を行うことができる。
With the above operation, by providing the
次に、図11乃至図13に基づいて本発明の第六の実施例である流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ラインの最上流側にフラッシング装置43が設けられた構成である。フラッシング装置43の構成は以下の通りである。
In the third embodiment, the fluid mixing apparatus of the present embodiment has a configuration in which a
43は二つの供給ラインを有する装置の最上流側に設置されたフラッシング装置である。フラッシング装置43は、流路が形成された本体531と、流路の開閉を行う駆動部A532、駆動部B533、駆動部C534とで形成されている。その各々の構成は以下の通りである。
43 is a flushing device installed on the most upstream side of the device having two supply lines. The
531はPTFE製の本体である。本体531の上部には略すり鉢形状の弁室A535と弁室B536が設けられ、本体531の下部には弁室C537が設けられており、弁室B536と弁室C537は本体531の上部と下部に略同一軸線上に配置されるように設けられている。弁室A535の底面には後記弁体A550の圧接によって流路の全閉シールを行う弁座が形成され、弁座の中心に設けられた連通口に連通する入口流路A538と弁室A535に連通する出口流路A539を有している。弁室B536および弁室C537も、弁室A535と同様に底面に弁座が形成され、弁室B536にそれぞれ連通する入口流路B540と出口流路B541、弁室C537にそれぞれ連通する入口流路C542と出口流路C543が設けられている。
また、本体531の一方の側の側面には第一流入口544と第二流入口545が設けられ、他方の側の側面には第一流出口546と第二流出口547が設けられている。第一流入口544に連通する流路は、第一分岐部548で二つの流路に分かれ、入口流路A538と入口流路C542とにそれぞれ連通する流路が形成されている。第一流出口546に連通する流路は、出口流路A539に連通している。第二流入口545に連通する流路は、入口流路B540に連通している。第二流出口547に連通する流路は、第二分岐部549で二つの流路に分かれ、出口流路B541と出口流路C543とにそれぞれ連通する流路が形成されている。また、第一流出口546は第一供給ライン27cに連通し、第二流出口547は第二供給ライン28cに連通する。
Further, a
このとき、第一流入口544から入口流路A538、弁室A535、出口流路A539を通って第一流出口546に連通して形成される流路を主ラインである第一ラインと称し、第二流入口545から入口流路B540、弁室B536、出口流路B541を通って第二流出口547に連通して形成される流路を第二ラインと称し、第一分岐部548から入口流路C542、弁室C537、出口流路C543を通って第二分岐部549に連通して形成される流路を連結ラインと称する。
At this time, the flow path formed in communication from the
532、533、534はPVDF製の駆動部A、B、Cである。駆動部A532、駆動部B533、駆動部C534には弁室A535、弁室B536、弁室C537の弁座に圧接離間することで弁の開閉を行う弁体A550、弁体B551、弁体C552が設けられている。該駆動部532、533、534の構成は、図5の開閉弁の駆動部102と同じ構成であるので説明を省略する。
ここで、図14における開閉弁535aは図15、図16における弁室A535と駆動部A532の弁体A550によって形成される部分にあたり、開閉弁536aは弁室B536と駆動部B533の弁体B551によって形成される部分にあたり、開閉弁537aは弁室C537と駆動部C534の弁体C552によって形成される部分にあたる。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。 Here, the on-off valve 535a in FIG. 14 corresponds to a portion formed by the valve chamber A535 in FIG. 15 and FIG. 16 and the valve body A550 of the drive unit A532, and the on-off valve 536a is formed by the valve body B536 and the valve body B551 of the drive unit B533. In the formed portion, the on-off valve 537a corresponds to a portion formed by the valve chamber C537 and the valve body C552 of the drive unit C534. Since the configuration of each supply line is the same as that of the third embodiment, the description thereof is omitted.
次に、本発明の第六の実施例である流体混合装置の作動について説明する。 Next, the operation of the fluid mixing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ライン27cに純水を流入させ、第二供給ライン28cに塩酸を流入させ、純水:塩酸=20:1になるように混合する。通常モードにおいては、弁体A550と弁体B551を上方へ引き上げて弁室A535と弁室B536を開状態とし、弁体C552を下方へ(図では上方へ)押し下げて弁室C537を閉状態とする(図13の状態)。このとき第一ラインと第二ラインに各々独立して純水および塩酸が流れるようになる。ここで第一流入口544に純水を流入させ、第二流入口545に塩酸を流入させると、第一流入口544に流入した純水は入口流路A538、弁室A535、出口流路A539を通過して第一流出口546から第一供給ライン27cに流入し、第二流入口545に流入した塩酸は入口流路B540、弁室B536、出口流路B541を通過して第二流出口547から第二供給ライン28cに流入することになる。各供給ラインの作用は第三の実施例と同様であるので説明を省略する。このとき、第一供給ライン27cと第二供給ライン28cは20:1の流量比率で混合され、設定された流量で流出される。流出された混合流体は流体混合装置から基板の洗浄装置の洗浄槽内に導入され、基板の酸化膜除去が行なわれる。
Here, pure water is introduced into the
フラッシングモードにおいては、弁体A550と弁体B551を下方へ押し下げて弁室A535と弁室B536を閉状態とし、弁体C552を上方へ引き上げて弁室C537を開状態とする。このとき第一ラインと第二ラインが連結ラインによって繋がり、第一流入口544から第二流出口547に流れる流路が形成される。ここで第一供給ライン27cに流れる純水が、第一流入口544から第一分岐部548、入口流路C542、弁室C537、出口流路C543、第二分岐部549を通過して、第二流出口547から第二供給ライン28cに流れることができ、純水が流し続けられることにより第二供給ライン28cを純水でフラッシングして第二供給ライン28c内の洗浄を行うことができる。
In the flushing mode, the valve body A550 and the valve body B551 are pushed downward to close the valve chamber A535 and the valve chamber B536, and the valve body C552 is lifted upward to open the valve chamber C537. At this time, the first line and the second line are connected by the connecting line, and a flow path that flows from the
以上の作動により、本実施例のフラッシング装置43を設けることにより、通常モードとフラッシングモードを容易に選択でき、フラッシングモードにより各供給ラインをフラッシングすることで洗浄を行うことができる。また、本実施例のフラッシング装置43は本体531である一つのベースブロックに流路が形成されることにより、フラッシング装置43を一つの部材として設けることができ、フラッシング装置43の流路を配管などで設ける必要がないので部品点数が少なくて済み、フラッシング装置43をよりコンパクトに形成でき、流路が短くできるので流体抵抗を抑えることができる。
By providing the
次に、図14、図15に基づいて本発明の第七の実施例の流体混合装置について説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ライン27d、28dの開閉弁29d、34dおよび圧力調整弁30d、35dが一つのベースブロック44に配設され、第一、第二供給ライン27d、28dの流体制御弁32d、37dが一つのベースブロック45に配設され、流量計測器30d、35dが各ベースブロック44、45にそれぞれ接続部材46、47、48、49を介在させて接続されている。これは別体のチューブや管を用いない場合の直接接続する方法である。各構成は以下の通りである。
In the fluid mixing device of the present embodiment, in the third embodiment, the open /
44は第一、第二供給ライン27d、28dの開閉弁29d、34dおよび圧力調整弁30d、35dが配設されたベースブロックである。ベースブロック45には第一供給ライン27dの開閉弁29dおよび圧力調整弁30dの流路と、第二供給ライン28dの開閉弁34dおよび圧力調整弁35dの流路が、この順でそれぞれ連通して形成されている。
44 is a base block in which the on-off
45は第一、第二供給ライン27d、28dの流体制御弁32d、37dが配設されたベースブロックである。ベースブロック45には、第一供給ライン27dの流体制御弁32dの流路と、第二供給ライン28dの流体制御弁36dの流路がそれぞれ形成されている。また、第一供給ライン27dの流体制御弁32dの出口流路は、第二供給ライン28dの流体制御弁37dの出口流路と連通して合流部39dを形成し、合流部39dから流出口50に連通している。なお、合流部39dはベースブロック45内に設けずに、ベースブロック45の各供給ラインから流出した流路を合流するようにしても良い。
45 is a base block in which the
46、47、48、49は流路の方向転換を行う接続部材である。圧力調整弁30d、35dの出口流路から接続部材46、48を介して流路の方向転換が行なわれて流量計測器31d、36dの入口流路に各々直接接続され、流量計測器31d、36dの出口流路から接続部材47、49を介して流路の方向転換が行なわれて流体制御弁32d、37dの入口流路に各々直接接続されて連通している。各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
46, 47, 48, and 49 are connecting members that change the direction of the flow path. The direction of the flow path is changed from the outlet flow path of the
これにより、隣り合う弁および流量計測器が独立した接続手段であるチューブや管を用いずに直接接続されているため、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができる。また、設置作業が容易になり作業時間が短縮することができ、流体混合装置内の流路を短くさせることで流体抵抗を抑えることができる。 Thereby, since the adjacent valve and the flow rate measuring device are directly connected without using a tube or pipe which is an independent connecting means, the fluid mixing device can be made compact and the space of the installation place can be reduced. Moreover, installation work becomes easy and working time can be shortened, and fluid resistance can be suppressed by shortening the flow path in the fluid mixing apparatus.
次に、図16、図17に基づいて本発明の第八の実施例の流体混合装置について説明する。 Next, based on FIG. 16, FIG. 17, the fluid mixing apparatus of the 8th Example of this invention is demonstrated.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ライン27e、28eの開閉弁29e、34e、圧力調整弁30e、35e、流量計測器31e、36eおよび流体制御弁32e、37eが一つのベースブロック51に配設されている。各構成は以下の通りである。
In the third embodiment, the fluid mixing device of the present embodiment is the same as that of the first and
51は第一、第二供給ライン27e、28eの開閉弁29e、34e、圧力調整弁30e、35e、流量計測器31e、36eおよび流体制御弁32e、37eが配設されたベースブロックである。ベースブロック51には、第一供給ライン27eの開閉弁29e、圧力調整弁30e、流量計測器31eおよび流体制御弁32eの流路が、第二供給ライン28eの開閉弁34e、圧力調整弁35e、流量計測器36eおよび流体制御弁37eの流路が、この順でそれぞれ連通して形成されている。また、第一供給ライン27eの流体制御弁32eの出口流路は、第二供給ライン28eの流体制御弁37eの出口流路と連通して合流部39eを形成し、合流部39eから流出口52に連通する。なお、合流部39eはベースブロック51内に設けずに、ベースブロック51の各供給ラインから流出した流路を合流するようにしても良い。各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
これにより、流体混合装置が流路の形成された一つのベースブロック51に配設されているため、流体混合装置をコンパクトにして設置場所のスペースを少なくすることができる。また、設置作業が容易になり作業時間が短縮でき、流体混合装置内の流路を短くさせることで流体抵抗を抑えることができ、さらに部品点数を少なくすることができるので流体混合装置の組み立てを容易にすることができる。
Thereby, since the fluid mixing apparatus is disposed in one
次に、図19に基づいて本発明の第九の実施例の流体混合装置について説明する。なお、本実施例では図19で示した第二供給ライン側の縦断面図のみで説明する。 Next, a fluid mixing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, only the longitudinal sectional view on the second supply line side shown in FIG. 19 will be described.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ライン28fの開閉弁34f、流量計測器35f、流体制御弁36fおよび絞り弁37fが一つのケーシング53内に収納配設されている。各構成は以下の通りである。
In the fluid mixing apparatus of the present embodiment, in the third embodiment, the on-off valve 34f, the flow
53はPVDF製のケーシングである。ケーシング53内には、ケーシング53の底面に開閉弁34f、圧力調整弁35f、流量計測器36f、流体制御弁37f、32fがこの順でボルト、ナット(図示せず)にて固定されている。また、制御部は流量計測器35fの上方にケーシング53の上部に固定設置されている。本実施例の弁および流量計測器の接続構造は実施例7と同様であり、各供給ラインの弁および流量計測器の構成と作動は第三の実施例と同様なので説明を省略する。
53 is a PVDF casing. In the
これにより、流体混合装置が一つのケーシング53内に設置されて流体混合装置が一つのモジュールとなるため、設置が容易になり、設置作業の作業時間が短縮でき、各部品がケーシングによって保護されると共に、流体混合装置をブラックボックス化することで安易に流体混合装置を分解させることを防ぎ、不慣れな利用者が流体混合装置を分解することにより不具合が生じることを防止することができる。
Thereby, since the fluid mixing apparatus is installed in one
次に、図19に基づいて本発明の第十の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流体制御弁4、10が、他の流体制御弁である本実施例の流体制御弁4aである場合で説明する。また、本実施例の制御部(図示せず)は、第一の実施例の制御部5において、電空変換器8を設けずに、コントロール部7から出力された信号を流体制御弁4aの電気式駆動部344に伝達し、電気式駆動部344のモータ部359を作動させる構成である。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the
4aは、後記電気式駆動部344により流路の開口面積を変化させ流体の流量を制御する流体制御弁(電気式ニードル弁)である。流体制御弁4aは、本体341、ダイヤフラム342、弁体343、電気式駆動部344で形成される。
4a is a fluid control valve (electric needle valve) that controls the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path by the
341はPTFE製の本体であり、上部に略すり鉢形状の弁室345が設けられており、弁室345に各々連通するように入口流路346および出口流路347が設けられ、弁室345の底面には後記弁体343の圧接によって流路を遮断する弁座348が形成され、底部中央には後記弁体343が上下動することにより流量を制御する開口部349が形成されている。また、本体341の上面には後記ダイヤフラム342の環状シール部353が嵌合される環状凹部350が設けられている。
342はPTFE製のダイヤフラムであり、中央に鍔状に設けられた肉厚部351と肉厚部351の外周面から径方向に延出して設けられた円形状の薄膜部352及び薄膜部352の外周縁部には軸線方向に断面L字状の環状シール部353が設けられており、環状シール部353は前記本体341の環状凹部350に嵌合される。肉厚部351の下方には後記弁体343に螺着される接合部354が設けられており、肉厚部351上方には後記モータ部359の軸に連結されたステム365と螺着される取付部355が設けられている。
343はPTFE製の弁体であり、前記ダイヤフラム342の接合部354に螺着されている。また、弁体343は下方に向かって縮径するテーパ部356が設けられている。
344は弁体343を上下動させる電気式駆動部である。電気式駆動部344は下部ボンネット357、上部ボンネット358で形成され、モータ部359及びギア等が設けられている。
357はPVDF製の下部ボンネットであり、上方に開口された凹部360が設けられ、凹部360底部中央には貫通孔361が設けられている。下部ボンネット357の下面にはダイヤフラム342の環状シール部353が嵌合される嵌合部362が設けられ、前記本体341と下部ボンネット357により前記ダイヤフラム342が挟持固定されている。
A PVDF
358はPVDF製の上部ボンネットであり、下方に開口された凹部363が設けられ、下部ボンネット357と上部ボンネット358を接合して両凹部360、363により格納部364が形成され後記モータ部359が設置されている。
358 is an upper bonnet made of PVDF, which is provided with a recessed
359は格納部364に設置されたモータ部である。モータ部359はステッピングモーターを有し、モータ部359下部にはモータの軸に連結されたステム365が設けられている。ステム365は前記下部ボンネット357の貫通孔361に位置し、ステム365の下部には前記ダイヤフラム342の取付部355と螺合される接続部366が設けられている。
流体制御弁4aの本体341と、電気式駆動部344の下部ボンネット357と上部ボンネット358は、ボルト・ナット(図示せず)によって接合されている。
The
次に、本発明の第十の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the tenth embodiment of the present invention will be described.
電気式駆動部344からの伝達による流体制御弁4aの作動は以下の通りである。流体制御弁4aは、電気式駆動部344のモータ部359がステム365を上下動させると、ステム365とダイヤフラム342を介して弁体343が上下動され、開口部349と開口部349内へ挿入される弁体343のテーパ部356とで開口面積を変化させることにより、流体制御弁4aを流れる流体の流量を調整することができる。また、電気駆動部344を操作して弁体343を下方向へ駆動させ、弁体343を弁座348に着座させることにより弁体343は開口部349を閉止し、流体を遮断することができる。
The operation of the fluid control valve 4a by transmission from the
これにより、流体制御弁4aを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また流体制御弁4aは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができる。電気式駆動部344は、電気的に駆動するモータ部359を有しており、モータ部359は細かな駆動制御が容易に行なえるため、制御部からの信号に応じて応答性の良い安定した流量制御を行なうことができ、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
Thus, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the fluid control valve 4a. Further, the fluid control valve 4a can perform a compact and stable flow rate adjustment by the above-described configuration. The
次に、図20に基づいて本発明の第十一の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流体制御弁4、10が、他の流体制御弁である本実施例の流体制御弁4bである場合で説明する。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the
4bは操作圧に応じて流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する流体制御弁(空気式ピンチ弁)である。流体制御弁4bは管体401、シリンダー本体402、ピストン403、挟圧子404、本体405、連結体受け406、連結体407で形成される。
4b is a fluid control valve (pneumatic pinch valve) that controls the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path according to the operating pressure. The fluid control valve 4 b is formed by a
401は内部を流体が流れるフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体からなる管体である。管体401は例えばシリコンゴムが含浸されたPTFEシートを何層も積層することにより目的とする肉厚に形成されたものである。なお、本実施形態では管体401の材質はフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体になっているがEPDM、シリコンゴム、フッ素ゴム及びこれらの複合体などの弾性体でも良く特に限定されるものではない。
402はPVDF製のシリンダー本体である。シリンダー本体402は、円筒状空間を持つシリンダー部408を有し、上端部に円盤状のシリンダー蓋409がOリングを介して螺合されている。シリンダー本体402の下面中央部には、後記ピストン403の連結部416が貫通する貫通孔410と、後記挟圧子404を収納する長円状スリット411が連続して設けられている。また、シリンダー本体402の周側面には、シリンダー部408の内周面及び底面と後記ピストン403の下端面とで形成される第一空間部412と、シリンダー部408の内周面とシリンダー蓋409の下端面と後記ピストン403の上端面とで形成される第二空間部413とに、それぞれ圧縮空気を導入するエアー口414、415が設けられている。
403はPVDF製のピストンである。ピストン403は円盤状で周側面にOリングが装着され、シリンダー部408の内周面に上下動可能且つ密封状態に嵌合されている。またピストン403の中央より垂下して連結部416が設けられ、前記シリンダー本体402の下面中央部に設けられた貫通孔410を密封状態で貫通しており、その先端部に後記挟圧子404が固定されている。なお、本実施形態では連結部416を貫通して設けられた固定ボルト417の先端部に螺着によって後記挟圧子404が固定されている。また、挟圧子404の固定方法は、連結部416を棒状に形成しその先端部に螺着、接着あるいは溶接などでも良く、特に限定されるものではない。
404はPVDF製の挟圧子であり、管体401を押圧する部分の断面がかまぼこ状に形成されている。また、挟圧子404は、流路軸線と直交するようにピストン403の連結部416に固定されており、バルブ開時にはシリンダー本体402の長円状スリット411内に収納されている。
404 is a pinch made of PVDF, and the cross section of the portion that presses the
405はシリンダー本体402下端面にボルト・ナットなど(図示せず)で接合固定されるPVDF製の本体である。本体405の流路軸線上には管体401を受容する断面矩形状の溝418が設けられている。また、溝418の両端部には後記連結体受け406の嵌合部421を受容する溝419が溝418より深く設けられ、さらに溝419内部には後記連結体受け406の嵌合部421先端に設けられた抜け防止用凸部422を受容する凹溝420が設けられている。
406は本体405の両端に設置されたPVDF製の連結体受けである。連結体受け406の一端部に本体405の両端に設けられた溝419に嵌合される断面矩形状の嵌合部421が形成され、さらに嵌合部421の先端底部には本体405の溝419に設けられた凹溝420に嵌合される抜け防止用凸部422が設けられている。一方、他端部には後記連結体407の六角形の鍔部430を受容する断面同形の受口423が設けられ、その外周面には雄ネジ部424が設けられている。雄ネジ部424と嵌合部421との間に位置する外周面には嵌合部421の対角線長と略同一の直径を有する環状の鍔部425が設けられている。鍔部425はシリンダー本体402及び本体405と接触し、連結体受け406が両本体の内部へ移動することを防止している。連結体受け406の内部では、嵌合部421に管体401の外径と略同径を有する貫通孔426が設けられ、またそれに連続して、受口423に通じる後記連結体407の挿入部429に嵌合拡径された管体401の外径と略同径の貫通孔427が設けられている。したがって、連結体受け406の内周面には段差部428が形成されている。この段差部428で管体401が連結体受け406内に挟持固定される。
407はPTFE製の連結体である。連結体407の一端部には外径が管体401の内径よりも大きく形成され、管体401が拡径して挿入される挿入部429が設けられている。連結体407の外周中央部には両端部よりも拡径して断面六角形状の鍔部430が設けられている。連結体407は鍔部430を連結体受け406の受口423に嵌合させ、鍔部430と係合させたキャップナット431を連結体受け406の外周に設けられた雄ネジ部424に螺合させることにより回動しないように連結体受け406に嵌合固定される。ここで、本体405の両端部に設置された一方の連結体407の内部は入口流路432が形成され、他方の連結体407の内部は出口流路433が形成されている。
次に、本発明の第十一の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the eleventh embodiment of the present invention will be described.
電空変換器から供給される操作圧に対する流体制御弁4bの作動は以下の通りである。エアー口415から第二空間部413へ圧縮された空気を供給した場合、第一空間部412内の圧縮された空気はエアー口414から排出され、該空気圧により、ピストン403が下降し始め、それに伴ってピストン403より垂下して設けられた連結部416を介して挟圧子404も下降する。エアー口414から第一空間部412圧縮された空気を供給した場合、第二空間部413内の圧縮された空気はエアー口415から排出され、該空気圧により、ピストン403が上昇し始め、それに伴ってピストン403より垂下して設けられた連結部416を介して挟圧子404が上昇する。ピストン403の上下動に伴って挟圧子404も上下動されることにより、挟圧子404が管体401の開口面積を変化させ、流体制御弁4bを流れる流体の流量を調整することができる。また、エアー口415から第二空間部413へ圧縮された空気を供給すると、ピストン403下端面がシリンダー部408底面に到達しピストン403及び挟圧子404の下降は止まることで管体401を閉止し、流体を遮断することができる。
The operation of the fluid control valve 4b with respect to the operating pressure supplied from the electropneumatic converter is as follows. When compressed air is supplied from the
これにより、流体制御弁4bを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また流体制御弁4bは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができでき、弁の摺動部分が流路と分かれて構成されているため流路内にコンタミやパーティクルを発生することを防止でき、流路が直線的で滞留する部分がないため、スラリーを輸送するラインに使用しても流量を制御する箇所にスラリーが固着しにくいので安定した流体制御を維持することができる。 Thus, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the fluid control valve 4b. In addition, the fluid control valve 4b can perform a compact and stable flow rate adjustment with the above-described configuration, and the sliding portion of the valve is configured separately from the flow path, so that contamination and particles are generated in the flow path. Since the flow path is straight and there is no portion to stay, even if the slurry is used in a line for transporting the slurry, the slurry is difficult to adhere to the location where the flow rate is controlled, so that stable fluid control can be maintained.
次に、図21に基づいて本発明の第十二の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流体制御弁4、10が、他の流体制御弁である本実施例の流体制御弁4cである場合で説明する。また、本実施例の制御部(図示せず)は、第一の実施例の制御部5において、電空変換器8を設けずに、コントロール部7から出力された信号を流体制御弁4cの電気式駆動部441に伝達し、電気式駆動部441のモータ部452を作動させる構成である。
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the
4cは、後記電気式駆動部441により流路の開口面積を変化させ流体の流量を制御する流体制御弁である。流体制御弁4cは電気式駆動部441、本体442、管体443、接続部444で形成される。
4c is a fluid control valve that controls the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path by an
442はPTFE製の本体であり、本体442の流路軸線上には後記管体443を受容する断面矩形状の溝445が設けられている。
443はPTFEシートとシリコンゴムの複合体からなる管体であり、本体442内に流路を形成している。
444はPTFE製の接続部であり、本体442の溝445と後記電気式駆動部441下部ボンネット450の底部に係合して下部ボンネット450と本体442の各両側側面に固定される連結体受け446と、連結体受け446と係合し、管体443と接続される連結体447と、連結体447を連結体受け446の外周面に螺合することにより連結体受け446固定しているキャップナット448とから形成されている。ここで、本体442の両端部に設置された一方の連結体447の内部は入口流路456が形成され、他方の連結体447の内部は出口流路457が形成されている。
441は挟圧子449を上下動させる電気式駆動部である。電気式駆動部441は下部ボンネット450、上部ボンネット451で形成され、モータ部452及びギア等が設けられている。
450はPVDF製の下部ボンネットであり、上面に開口された凹部453が設けられ、凹部453底部中央には貫通孔454が設けられている。また下部ボンネット450下端面中央には貫通孔454を中心にして長円状のスリット455が設けられている。
451はPVDF製の上部ボンネットであり、下面に開口された凹部458が設けられ、下部ボンネット450と上部ボンネット451を接合して両凹部453、458により格納部459が形成され後記モータ部452が設置されている。
452は格納部459に設置されたモータ部である。モータ部452はステッピングモーターを有し、モータ部452下部にはモータの軸に連結されたステム460が設けられている。ステム460は前記下部ボンネット450の貫通孔454に位置し、ステム460の下部には挟圧子449が接続されていて、モータ部452の駆動によりステム460を上下動させ、挟圧子449が管体443を圧接しまたは管体443から離間する。
449は管体443を押圧する部分が断面かまぼこ状に形成された挟圧子であり、管体443と直交するようにステム460に固定されており、弁全開時には下部ボンネット450下端面に設けられた長円状のスリット455内に収納されるようになっている。
流体制御弁4cの本体442と、電気式駆動部441の下部ボンネット450と上部ボンネット451は、ボルト・ナット(図示せず)によって接合されている。
The
次に、本発明の第十二の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the twelfth embodiment of the present invention will be described.
電気式駆動部441からの伝達による流体制御弁4cの作動は以下の通りである。電気式駆動部441のモータ部452がステム460を上下動させると、ステム460下部に設けられた挟圧子449が上下動され、挟圧子449が管体443を変形させ、管体443の流路の開口面積を変化させることにより、流量制御弁4cを流れる流体の流量を調整することができる。また、ステム460を上方へ駆動させると、ステム460下部に設けられた挟圧子449が上昇し、挟圧子449の上端部が下部ボンネット450の下端部に設けられた長円状のスリットの上端面に到達してステム460および挟圧子449の上昇は止まり全開状態となる。さらに、ステム460を下方へ駆動させると、挟圧子449が下降し管体443を押圧して流路を閉止し全閉状態になる。
The operation of the fluid control valve 4c by transmission from the
これにより、流体制御弁4cを用いることで流体混合装置の供給ラインを流れる流体は、設定流量で一定になるように制御される。また流体制御弁4cは上記構成によりコンパクトで安定した流量調節が行うことができでき、弁の摺動部分が流路と分かれて構成されているため流路内にコンタミやパーティクルを発生することを防止でき、流路が直線的で滞留する部分がないため、スラリーを輸送するラインに使用しても流量を制御する箇所にスラリーが固着しにくいので安定した流体制御を維持することができる。電気式駆動部441は、電気的に駆動するモータ部452を有しており、モータ部452は細かな駆動制御が容易に行なえるため、制御部からの信号に応じて応答性の良い安定した流量制御を行なうことができ、微小流量の流体制御に優れた効果を発揮する。
Thus, the fluid flowing through the supply line of the fluid mixing device is controlled to be constant at the set flow rate by using the fluid control valve 4c. In addition, the fluid control valve 4c can perform a compact and stable flow rate adjustment with the above-described configuration, and the sliding portion of the valve is configured separately from the flow path, so that contamination and particles are generated in the flow path. Since the flow path is straight and there is no portion to stay, even if the slurry is used in a line for transporting the slurry, the slurry is difficult to adhere to the location where the flow rate is controlled, so that stable fluid control can be maintained. The
次に、図22に基づいて本発明の第十三の実施例について説明する。ここでは第三の実施例の圧力調整弁30、35が、他の圧力調整弁である本実施例の圧力調整弁30aである場合で説明する。
Next, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the
30aは流入する流体圧力を一定圧に調整されて流出させる圧力調整弁である。圧力調整弁30aは、本体473、蓋体474、第一ダイヤフラム475、第二ダイヤフラム476、プラグ477とで形成される。
Reference numeral 30a denotes a pressure adjusting valve that adjusts the inflowing fluid pressure to a constant pressure and causes it to flow out. The pressure regulating valve 30 a is formed by a
473はPVDF製の本体であり、略円筒状を有しており、その側面には本体473の内部に設けられた第一弁室479と連通する入口流路472と後記気室478と連通するエア供給口480とが設けられており、第一弁室479の上部周縁には後記第一ダイヤフラム475の環状突部486が接合される接合部481を有している。また第一弁室479の上部には後記第一及び第二ダイヤフラム475、476と共に後記気室478を形成する段差部482が設けられている。
473 is a main body made of PVDF and has a substantially cylindrical shape, and its side surface communicates with an
474はPVDF製の蓋体であり、内部に第二弁室483を有し外周側面には第二弁室483と連通する出口流路471を有し、本体473の上端部に接合されている。下端部の第二弁室483の周縁部には後記第二ダイヤフラム476の環状突部489が嵌合される環状溝部484が設けられている。
475はPTFE製の第一ダイヤフラムであり、ドーナツ状に形成されており、中央部には後記第二ダイヤフラム476側に突出して形成された環状接合部485が設けられており、環状接合部485の内周面にはスリーブ487が螺着されている。また、外周縁部には環状突部486が設けられており、環状突部486は本体473の内部に設けられた接合部481に接合されている。
475 is a first diaphragm made of PTFE, which is formed in a donut shape, and an annular joint 485 formed to protrude toward the
476はPTFE製の第二ダイヤフラムであり、中央部には環状接合部488、外周縁部には環状突部489が設けられている。環状突部489は蓋体474の環状溝部484に嵌合され且つ、本体473と蓋体474とによって挟持されている。なお、第二ダイヤフラム476の受圧面積は前記第一ダイヤフラム475よりも十分に大きくなるように形成されている。第一及び第二ダイヤフラム475、476は、スリーブ487と螺着されることによって一体化している。
A
プラグ477は、本体473の第一弁室479の底部に螺着等により固定されている。プラグ477の先端は、スリーブ487の下端面との間で流体制御部490を形成しており、スリーブ487の上下動にともなって流体制御部490の開口面積が変化し、第二弁室483内部の圧力すなわち、二次側の流体圧力を一定に保つように設計されている。
The
478は本体473の段差部482及び第一、第二ダイヤフラム475、476の三者で囲まれて形成された気室である。気室478の内部にはエア供給口480から圧縮された空気が注入され、常に一定の圧力に保たれている。
次に、本発明の第十三の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the thirteenth embodiment of the present invention will be described.
圧力調整弁30aは、気室478に圧縮された空気が供給されて一定の内圧がかけられており、第一ダイヤフラム475が第一弁室479内部の圧力、すなわち一次側の流体圧力による上向きの力と、気室478内部の圧力による下向きの力を受けている。一方、第二ダイヤフラム476は第二弁室483内部の圧力すなわち二次側の流体圧力による下向きの力と、気室478内部の圧力による上向きの力を受けており、これら4つの力の釣り合いによって第一及び第二のダイヤフラム475、476と接合されているスリーブ487の位置が決定されている。スリーブ487はプラグ477との間に流体制御部490を形成しており、その面積によって二次側の流体圧力を制御している。
The pressure regulating valve 30a is supplied with compressed air to the
この状態において一次側の流体圧力が上昇した場合、一時的に二次側の流体圧力及び流量も増大する。このとき流体圧力により第一ダイヤフラム475には上向きの力、第二のダイヤフラム476には下向きの力が働くが、第二ダイヤフラム476の受圧面積は第一ダイヤフラム475に比べ十分に大きく設計されているため、下向きの力の方が大きくなり、結果としてスリーブ487を下方へ押し下げることとなる。これによって、流体制御部490の開口面積は減少し、二次側の流体圧力は瞬時にもとの圧力まで低下し、再び気室478の内圧と流体圧力による力の釣り合いが保たれる。
When the primary fluid pressure rises in this state, the secondary fluid pressure and flow rate also temporarily increase. At this time, an upward force is applied to the
一方、一次側の流体圧力が低下した場合、一時的に二次側の流体圧力及び流量も低下する。このとき第一及び第二のダイヤフラム475、476には、気室478の内圧によってそれぞれ下向き及び上向きの力が働くが、この場合でも受圧面積は第二ダイヤフラム476の方が大きいため、上向きの力のほうが優勢となって、スリーブ487の位置を上方へ押し上げることとなる。これによって、流体制御部490の開口面積は増大し、二次側の流体圧力は瞬時に元の圧力まで上昇し、再び気室478の内圧と流体圧力による力の釣り合いが保たれ、元の流量も保たれる。
On the other hand, when the primary side fluid pressure decreases, the secondary side fluid pressure and flow rate also temporarily decrease. At this time, downward force and upward force are applied to the first and
これにより、圧力調整弁30aを用いることで流体混合装置の供給ラインに流入する流体の上流側圧力が変動しても圧力調整弁30aの作動により流量は自立的に一定に保たれるためポンプの脈動など瞬間的な圧力変動が発生しても、脈動の影響で計測値が読み取りにくくなるのを防止し、安定した流体制御を行なうことができる。また、流路の構造が簡単であり流体が滞留しにくい構成であるため、流体にスラリーを流してもスラリーが固着しにくく、安定して流入する流体の圧力を一定に保つことができ、スラリーが固着しにくい第十一の実施例や第十二の実施例のピンチ弁と併用することにより、供給ラインはスラリーの固着で詰まることなく使用でき、仮にラインの内壁に僅かにスラリーが付着しても、定期的に純水を流して流路内を洗浄する作業を行なうことでスラリーはきれいに洗浄される。また、圧力調整弁30aは、部品点数が少なく分解や組み立てが容易である。 As a result, even if the upstream pressure of the fluid flowing into the supply line of the fluid mixing device fluctuates by using the pressure regulating valve 30a, the flow rate is independently maintained constant by the operation of the pressure regulating valve 30a. Even if instantaneous pressure fluctuations such as pulsation occur, it is possible to prevent the measurement value from being difficult to read due to the influence of pulsation, and to perform stable fluid control. In addition, since the structure of the flow path is simple and the fluid does not easily stay in the slurry, the slurry is difficult to adhere even if the slurry is flowed to the fluid, and the pressure of the fluid flowing in stably can be kept constant. In combination with the pinch valve of the eleventh embodiment or the twelfth embodiment, the supply line can be used without clogging due to the sticking of the slurry, and the slurry slightly adheres to the inner wall of the line. However, the slurry is cleaned cleanly by performing an operation of periodically flowing pure water and cleaning the inside of the flow path. Further, the pressure regulating valve 30a has a small number of parts and can be easily disassembled and assembled.
次に、図23に基づいて本発明の第十四の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流量計測器3、9が、他の超音波流量計である本実施例の流量計測器3aである場合で説明する。 Next, a fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the case where the flow rate measuring devices 3 and 9 of the first embodiment are the flow rate measuring device 3a of the present embodiment, which is another ultrasonic flow meter, will be described.
3aは流体の流量を計測する流量計測器である。流量計測器3aは、入口流路381と、入口流路381から垂設された第一立上り流路382と、第一立上り流路382に連通し入口流路381軸線に略平行に設けられた直線流路383と、直線流路383から垂設された第二立上り流路384と、第二立上り流路384に連通し入口流路381軸線に略平行に設けられた出口流路385とを有し、第一、第二立上り流路382、384の側壁の直線流路383の軸線と交わる位置に、超音波振動子386、387が互いに対向して配置されている。超音波振動子386、387はフッ素樹脂で覆われており、該振動子386、387から伸びた配線は制御部(図示せず)の演算部(図示せず)に繋がっている。なお、流量計測器3aの超音波振動子386、387以外はPFA製である。
3a is a flow rate measuring device for measuring the flow rate of the fluid. The flow rate measuring device 3a is provided substantially parallel to the axis of the
次に、本発明の第十四の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the fourteenth embodiment of the present invention will be described.
流体計測器3aに流入した流体は、直線流路383で流量が計測される。流体の流れに対して上流側に位置する超音波振動子386から下流側に位置する超音波振動子387に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子387で受信された超音波振動は電気信号に変換され、制御部(図示せず)の演算部(図示せず)へ出力される。超音波振動が上流側の超音波振動子386から下流側の超音波振動子387へ伝播して受信されると、瞬時に演算部内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波振動子387から上流側に位置する超音波振動子386に向かって超音波振動を伝播させる。超音波振動子386で受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部内の演算部へ出力される。このとき、超音波振動は直線流路383内の流体の流れに逆らって伝播していくので、上流側から下流側へ超音波振動を伝播させるときに比べて流体中での超音波振動の伝播速度が遅れ、伝播時間が長くなる。出力された相互の電気信号は演算部内で伝播時間が各々計測され、伝播時間差から流量が演算される。演算部で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部(図示せず)に出力される。
The flow rate of the fluid that has flowed into the fluid measuring instrument 3a is measured in the
これにより、超音波流量計である流量計測器3aは、流体の流れ方向に対する伝播時間差から流量を計測するため、微小流量でも正確に流量を計測できる。 Thereby, since the flow rate measuring device 3a which is an ultrasonic flowmeter measures a flow rate from the propagation time difference with respect to the flow direction of the fluid, the flow rate can be accurately measured even with a minute flow rate.
次に、図24に基づいて本発明の第十五の実施例について説明する。ここでは第一の実施例の流量計測器3、9が、超音波式渦流量計である本実施例の流量計測器3bである場合で説明する。
Next, a fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a case will be described where the flow rate measuring devices 3 and 9 of the first embodiment are the flow
3bは流体の流量を計測する流量計測器である。流量計測器3bは、入口流路391と、入口流路391内に垂設されたカルマン渦を発生させる渦発生体392と、出口流路393とを備える直線流路394を有し、直線流路394の渦発生体392の下流側の側壁に、超音波振動子395、396が流路軸線方向に直交する位置に互いに対向して配置されている。超音波振動子395、396はフッ素樹脂で覆われており、該振動子395、396から伸びた配線は制御部(図示せず)の演算部(図示せず)に繋がっている。流量計測器3bの超音波振動子395、396以外はPTFE製である。
3b is a flow rate measuring device for measuring the flow rate of the fluid. The flow
次に、本発明の第十五の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the fifteenth embodiment of the present invention will be described.
流体計測器3bに流入した流体は、直線流路394で流量が計測される。直線流路394内を流れる流体に対して超音波振動子395から超音波振動子396に向かって超音波振動を伝播させる。渦発生体392の下流に発生するカルマン渦は、流体の流速に比例した周期で発生し、渦巻き方向が異なるカルマン渦が交互に発生するため、超音波振動はカルマン渦の渦巻き方向によってカルマン渦を通過する際に進行方向に加速、または減速される。そのため、超音波振動子396で受信される超音波振動は、カルマン渦によって周波数(周期)が変動する。超音波振動子395、396で送受信された超音波振動は、電気信号に変換され、制御部(図示せず)の演算部(図示せず)へ出力される。演算部では、送信側の超音波振動子395から出力された超音波振動と受信側の超音波振動子396から出力された超音波振動との位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて直線流路394を流れる流体の流量が演算される。演算部で演算された流量は電気信号に変換されてコントロール部(図示せず)に出力される。
The flow rate of the fluid flowing into the
これにより、超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は多く発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、大流量の流体制御に優れた効果を発揮する。 As a result, the ultrasonic vortex flowmeter produces more Karman vortices as the flow rate increases, and therefore can accurately measure the flow rate even at a large flow rate, and exhibits an excellent effect in controlling a large flow rate fluid.
実施例十四、実施例十五の作動により、超音波式渦流量計は、流量が大きいほどカルマン渦は発生するため大流量でも正確に流量を計測でき、大流量の流体制御に優れた効果を発揮する。 By operating the fourteenth and fifteenth embodiments, the ultrasonic vortex flowmeter generates Karman vortices as the flow rate increases, so it can accurately measure the flow rate even at large flow rates, and is excellent in controlling fluid at large flow rates. To demonstrate.
次に、3つの供給ラインを有する本発明の第十六の実施例について説明する。 Next, a sixteenth embodiment of the present invention having three supply lines will be described.
本実施例の流体混合装置は、第三の実施例において、第一、第二供給ラインと同様の構成の第三供給ラインを設け、各々の供給ラインの最下流側に、該供給ラインの合流部を有する構成である(図示せず)。各供給ラインの構成は第三の実施例と同様なので説明を省略する。 In the third embodiment, the fluid mixing apparatus of the present embodiment is provided with a third supply line having the same configuration as the first and second supply lines, and the supply lines merge at the most downstream side of each supply line. It is the structure which has a part (not shown). Since the configuration of each supply line is the same as that of the third embodiment, the description thereof is omitted.
次に、本発明の第十六の実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the sixteenth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ラインに純水を流入させ、第二供給ラインに過酸化水素水を流入させ、第三供給ラインにアンモニア水を流入させ、純水:過酸化水素水:アンモニア水=50:2:1になるように混合する。第一供給ラインに流入した純水は第一供給ラインで流量が制御され、第二供給ラインに流入した過酸化水素水は第二供給ラインで流量が制御され、第三供給ラインに流入したアンモニア水は第三供給ラインで流量が制御され、合流部で合流して設定された比率(第一供給ラインと第二供給ラインと第三供給ラインの流量の比率が50:2:1)で混合され、設定された流量で混合流体(アンモニア過水)が流出される。 Here, pure water is introduced into the first supply line, hydrogen peroxide solution is introduced into the second supply line, ammonia water is introduced into the third supply line, and pure water: hydrogen peroxide solution: ammonia solution = 50: Mix to 2: 1. The flow rate of pure water flowing into the first supply line is controlled by the first supply line, and the flow rate of hydrogen peroxide water flowing into the second supply line is controlled by the second supply line, and ammonia flowing into the third supply line The flow rate of water is controlled by the third supply line and mixed at the ratio set by merging at the junction (the ratio of the flow rate of the first supply line, the second supply line, and the third supply line is 50: 2: 1). Then, the mixed fluid (ammonia hydrogen peroxide) flows out at a set flow rate.
同様に、本実施例において第三供給ラインをアンモニア水ではなく塩酸を流入させ、純水:過酸化水素水:塩酸=20:1:1になるように混合する場合についても、設定された比率で混合され、設定された流量で混合流体(塩酸過水)が流出される。 Similarly, in the present embodiment, the ratio is also set in the case where hydrochloric acid is introduced into the third supply line instead of ammonia water and mixing is performed so that pure water: hydrogen peroxide solution: hydrochloric acid = 20: 1: 1. And the mixed fluid (hydrochloric acid overwater) flows out at a set flow rate.
流出された各々の混合流体(アンモニア過水、塩酸過水)は、基板の洗浄装置の処理工程で使用される。洗浄装置内では、まず基板をアンモニア過水により異物除去の処理を行なった後、純水でリンスし、次に基板を塩酸過水により金属除去の処理を行なった後、純水でリンスし、基板を希フッ酸(実施例1記載の混合流体)により酸化膜除去の処理を行なった後、純水でリンスし、最後に基板が乾燥されるという工程が行われる。このとき、本発明の流体混合装置で混合した混合流体を各々の工程の薬液として洗浄槽内に導入することで、薬液を常に一定の混合比率で供給することができ、基板の洗浄処理が安定して行なわれる。 Each of the mixed fluids (ammonia overwater, hydrochloric acid overwater) that has flowed out is used in the processing step of the substrate cleaning apparatus. In the cleaning apparatus, first, the substrate is treated for removing foreign substances with ammonia overwater, then rinsed with pure water, and then the substrate is treated for removal of metal with hydrochloric acid overwater, followed by rinsing with pure water, After the substrate is treated for removing the oxide film with dilute hydrofluoric acid (mixed fluid described in Example 1), the substrate is rinsed with pure water and finally the substrate is dried. At this time, by introducing the mixed fluid mixed by the fluid mixing apparatus of the present invention into the cleaning tank as a chemical solution in each step, the chemical solution can be always supplied at a constant mixing ratio, and the substrate cleaning process is stable. It is done.
次に、3つの供給ラインを有する本発明の第十七の実施例について説明する。 Next, a seventeenth embodiment of the present invention having three supply lines will be described.
本実施例の流体混合装置の構造は、第十六の実施例と同様なので説明を省略する。次に、本発明の第十七の実施例の作動について説明する。 Since the structure of the fluid mixing apparatus of the present embodiment is the same as that of the sixteenth embodiment, description thereof is omitted. Next, the operation of the seventeenth embodiment of the present invention will be described.
ここでは第一供給ラインに純水を流入させ、第二供給ラインにフッ化アンモニウムを流入させ、第三供給ラインにフッ化水素酸を流入させ、純水:フッ化アンモニウム:フッ化水素酸=50:2:1になるように混合する。第一供給ラインに流入した純水は第一供給ラインで流量が制御され、第二供給ラインに流入したフッ化アンモニウムは第二供給ラインで流量が制御され、第三供給ラインに流入したフッ化水素酸は第三供給ラインで流量が制御され、合流部で合流して設定された比率(第一供給ラインと第二供給ラインと第三供給ラインの流量の比率が50:2:1)で混合され、設定された流量で流出される。流出された混合流体は基板のエッチング装置の処理工程で使用され、エッチング装置内で混合流体により基板の酸化膜エッチングが行なわれる。 Here, pure water is introduced into the first supply line, ammonium fluoride is introduced into the second supply line, hydrofluoric acid is introduced into the third supply line, and pure water: ammonium fluoride: hydrofluoric acid = Mix to 50: 2: 1. The flow rate of pure water that flows into the first supply line is controlled by the first supply line, and the flow rate of ammonium fluoride that flows into the second supply line is controlled by the second supply line, and the fluoride water that flows into the third supply line. The flow rate of hydrogen acid is controlled by the third supply line, and the ratio is set by merging at the junction (the ratio of the flow rates of the first supply line, the second supply line, and the third supply line is 50: 2: 1). Mixed and discharged at a set flow rate. The mixed fluid that has flowed out is used in a processing step of the substrate etching apparatus, and the oxide film is etched on the substrate by the mixed fluid in the etching apparatus.
本発明の第一、第四、第五、第六、第十六、第十七の実施例の比率で各々の流体を混合した混合流体は、半導体製造工程の前工程における基板の表面処理などを行なう際の薬液として好適に使用され、各々の流体とその混合比率は本発明の範囲内であれば半導体製造工程の前工程における各種処理に適した混合流体を得ることができる。 The mixed fluid in which the respective fluids are mixed at the ratios of the first, fourth, fifth, sixth, sixteenth, and seventeenth embodiments of the present invention is the surface treatment of the substrate in the previous process of the semiconductor manufacturing process, etc. As long as each of the fluids and their mixing ratio are within the scope of the present invention, mixed fluids suitable for various processes in the pre-process of the semiconductor manufacturing process can be obtained.
1 第一供給ライン
2 第二供給ライン
3 流量計測器
4 流体制御弁
5 制御部
9 流量計測器
10 流体制御弁
11 制御部
15 合流部
16 第一供給ライン
17 第二供給ライン
18 開閉弁
19 流量計測器
20 流体制御弁
21 制御部
22 開閉弁
23 流量計測器
24 流体制御弁
25 制御部
26 合流部
27 第一供給ライン
28 第二供給ライン
29 開閉弁
30 圧力調整弁
31 流量計測器
32 流体制御弁
33 制御部
34 開閉弁
35 圧力調整弁
36 流量計測器
37 流体制御弁
38 制御部
39 合流部
40 開閉弁
41 開閉弁
42 マニホールド弁
43 フラッシング装置
44 ベースブロック
45 ベースブロック
46 接続部材
47 接続部材
48 接続部材
49 接続部材
51 ベースブロック
53 ケーシング
DESCRIPTION OF
Claims (21)
各々の該供給ライン(1、2)が、
流路の開口面積を変化させることにより流体の流量を制御する流体制御弁(4、10)と、
流体の実流量を計測し該実流量の計測値を電気信号に変換し出力する流量計測器(3、9)と、
該実流量の計測値と設定流量値との偏差に基づいて、流体制御弁(4、10)の開口面積を制御するための指令信号を、流体制御弁(4、10)または流体制御弁(4、10)を操作する機器へ出力する制御部(5、11)とをそれぞれ具備し、
さらに、各々の前記供給ライン(1、2)の中の任意の一つの供給ラインの最上流側に接続される開閉弁(535a)が設けられた主ラインと、
他の供給ラインの最上流側に接続される開閉弁(536a)が設けられた少なくとも一つの他のラインとを具備し、
主ラインの開閉弁(535a)の上流側と他のラインの開閉弁(536a)の下流側とが開閉弁(537a)を介して連通されてなるフラッシング装置(43)を具備してなることを特徴とする流体混合装置。 A fluid mixing device for mixing each fluid flowing in at least two supply lines (1, 2) in an arbitrary ratio,
Each of the supply lines (1, 2)
Fluid control valves (4, 10) for controlling the flow rate of the fluid by changing the opening area of the flow path;
A flow rate measuring device (3, 9) that measures the actual flow rate of the fluid, converts the measured value of the actual flow rate into an electrical signal, and outputs it;
Based on the deviation between the measured value of the actual flow rate and the set flow rate value, a command signal for controlling the opening area of the fluid control valve (4, 10) is sent to the fluid control valve (4, 10) or the fluid control valve ( 4 and 10), each of which has a control unit (5, 11) for outputting to a device for operating ,
Furthermore, a main line provided with an on-off valve (535a) connected to the most upstream side of any one of the supply lines (1, 2),
And at least one other line provided with an on-off valve (536a) connected to the most upstream side of the other supply line,
Rukoto such comprises a flushing device and the downstream side is in communication via an on-off valve (537a) on the upstream side and the other line off valve (536a) of the on-off valve in the main line (535a) (43) A fluid mixing device.
上部に弁室(310)と、弁室(310)に各々が連通している入口流路(311)および出口流路(312)とを有し、弁室(310)底部中央に入口流路(311)が連通している開口部(313)が設けられた本体(301)と、底部中央に貫通孔(315)と、側面に呼吸口(316)が設けられ、本体(301)と第一ダイヤフラム(304)を挟持固定しているシリンダー(302)および上部に作動流体連通口(317)が設けられ、シリンダー(302)と第二ダイヤフラム(306)の周縁部を挟持固定しているボンネット(303)が一体的に固定されており、第一ダイヤフラム(304)は肩部(319)と、肩部(319)の上に位置し後記ロッド(307)の下部に嵌合固定される取り付け部(320)、肩部(319)の下に位置し後記弁体(305)が固定される接合部(332)、肩部(319)から径方向に延出した薄膜部(321)、薄膜部(321)に続く厚肉部(322)および厚肉部(322)の周縁部に設けられたシール部(323)が一体的に形成され、接合部(332)には弁室(310)の開口部(313)に後記ロッド(307)の上下動に伴って出入りする弁体(305)が固定されており、一方、第二ダイヤフラム(306)は中央穴(324)を有し、その周辺の厚肉部(325)と、厚肉部(325)から径方向に延出した薄膜部(326)および薄膜部(326)の周縁部に設けられたシール部(327)が一体的に形成され、底部に第一ダイヤフラム(304)の取り付け部(320)が固定されているロッド(307)の上部に位置する肩部(329)にダイヤフラム押え(308)により中央穴(324)を貫通して挟持固定されており、また、ロッド(307)は、その下方部がシリンダー(302)底部の貫通孔(315)内に遊嵌状態に配置され、かつ、シリンダー(302)の段差部(335)とロッド(307)の肩部(329)下面との間に径方向への移動が防止された状態で嵌合されたスプリング(309)で支承されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の流体混合装置。 The upper part has a valve chamber (310), an inlet channel (311) and an outlet channel (312) each communicating with the valve chamber (310), and the inlet channel at the center of the bottom of the valve chamber (310). A main body (301) provided with an opening (313) through which (311) communicates, a through hole (315) in the center of the bottom, and a breathing port (316) on a side surface. A cylinder (302) that clamps and fixes one diaphragm (304) and a bonnet that is provided with a working fluid communication port (317) in the upper portion and clamps and fixes the peripheral portions of the cylinder (302) and the second diaphragm (306) (303) is integrally fixed, and the first diaphragm (304) is located on the shoulder (319) and the shoulder (319) and is fitted and fixed to the lower portion of the rod (307) described later. Part (320), shoulder ( 19) a joint portion (332) to which the post valve body (305) is fixed below, a thin film portion (321) extending radially from the shoulder portion (319), and a thick wall following the thin film portion (321) The seal portion (323) provided at the peripheral portion of the portion (322) and the thick wall portion (322) is integrally formed, and the joint portion (332) is described later in the opening portion (313) of the valve chamber (310). The valve body (305) that enters and exits as the rod (307) moves up and down is fixed. On the other hand, the second diaphragm (306) has a central hole (324), and a thick part (325) around the center hole (324). And a thin film portion (326) extending in the radial direction from the thick wall portion (325) and a seal portion (327) provided at the peripheral edge of the thin film portion (326) are integrally formed, and the first diaphragm is formed at the bottom portion. The rod to which the attachment part (320) of (304) is fixed 307) is fixed to the shoulder (329) located at the top of the center through the central hole (324) by the diaphragm presser (308). The rod (307) has a cylinder (302) below the cylinder (302). There is a loose fit in the bottom through hole (315), and there is radial movement between the step (335) of the cylinder (302) and the lower surface of the shoulder (329) of the rod (307). The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 9, wherein the fluid mixing device is supported by a spring (309) fitted in a prevented state.
上部ボンネット(358)と下部ボンネット(357)に内包されたモータ部(359)とを有する電気式駆動部(344)と、モータ部(359)の軸に連結されたステム(365)により上下動される弁体(343)を有するダイヤフラム(342)と、ダイヤフラム(342)によって電気式駆動部(344)から隔離された弁室(345)に各々連通する入口流路(346)及び出口流路(347)を有する本体(341)とを具備する流量制御部からなることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の流体混合装置。 An electric drive part (344) having a motor part (359) contained in an upper bonnet (358) and a lower bonnet (357), and a stem (365) connected to the shaft of the motor part (359) move up and down. Diaphragm (342) having a valve body (343), and an inlet channel (346) and an outlet channel communicating with the valve chamber (345) isolated from the electric drive unit (344) by the diaphragm (342), respectively. The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a flow control unit including a main body (341) having (347).
弾性体からなる管体(401)と、内部シリンダー部(408)を有し上部にシリンダー蓋(409)が一体的に設けられたシリンダー本体(402)と、シリンダー部(408)内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体(402)下面中央に設けられた貫通孔(410)を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部(416)を有するピストン(403)と、ピストン(403)の連結部(416)の下端部に固定されシリンダー本体(408)の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット(411)内に収納される挟圧子(404)と、シリンダー本体(402)の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体(401)を受容する第1の溝(418)と第1の溝(418)の両端部にさらに連結体受け(406)を受容する第2の溝(419)が第1の溝(418)よりも深く設けられた本体(405)と、一端に本体(405)の第2の溝(419)と嵌合する嵌合部(421)を有し他端内部に連結体(407)受口(423)を有しさらに管体(401)を受容する貫通孔(426)を有する一対の連結体受け(406)と、シリンダー本体(402)周側面に設けられ、シリンダー部(408)底面及び内周面とピストン(403)下端面とで囲まれて形成された第一空間部(412)と、シリンダー蓋(409)下端面とシリンダー部(408)内周面とピストン(403)上面とで囲まれた第二空間部(413)とにそれぞれ連通される一対のエアー口(414、415)を具備することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の流体混合装置。 A tube body (401) made of an elastic body, a cylinder body (402) having an internal cylinder portion (408) and a cylinder lid (409) integrally provided on the upper portion, and an inner peripheral surface of the cylinder portion (408) It has a connecting portion (416) that is vertically movable and is slidably contacted in a sealed state and is suspended from the center so as to pass through a through hole (410) provided in the center of the bottom surface of the cylinder body (402) in a sealed state. The piston (403) is stored in an elliptical slit (411) which is fixed to the lower end of the coupling portion (416) of the piston (403) and which is provided on the bottom surface of the cylinder body (408) perpendicular to the flow path axis. A first groove (418) and a first groove (418) that are joined and fixed to the lower end surface of the sandwiched indenter (404) and the cylinder main body (402) and receive the tube body (401) on the flow path axis. Both ends of Further, the main body (405) in which the second groove (419) for receiving the connector receiver (406) is provided deeper than the first groove (418), and the second groove (419) of the main body (405) at one end. A pair of couplings having a fitting part (421) to be fitted to the other end, a coupling body (407) receiving port (423) inside the other end, and a through hole (426) for receiving the pipe body (401). A first space portion (412) provided on the peripheral side surface of the body receiver (406) and the cylinder body (402) and surrounded by the bottom surface and inner peripheral surface of the cylinder portion (408) and the lower end surface of the piston (403). And a pair of air ports (414, 415) communicating with the second space (413) surrounded by the lower end surface of the cylinder lid (409), the inner peripheral surface of the cylinder portion (408), and the upper surface of the piston (403), respectively. ) Or fluid mixing device according to any one of claims 9.
上部ボンネット(451)と下部ボンネット(450)に内包されたモータ部(452)とを有する電気式駆動部(441)と、モータ部(452)の軸に連結されたステム(460)により上下動される挟圧子(449)と、弾性体からなる管体(443)と、下部ボンネット(450)の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体(443)を受容する溝(445)とを具備することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の流体混合装置。 An electric drive part (441) having a motor part (452) enclosed in an upper bonnet (451) and a lower bonnet (450), and a stem (460) connected to the shaft of the motor part (452) move up and down. The sandwiched indenter (449), the tubular body (443) made of an elastic body, and the groove (445) which is bonded and fixed to the lower end surface of the lower bonnet (450) and receives the tubular body (443) on the flow path axis. The fluid mixing device according to any one of claims 1 to 9, wherein the fluid mixing device is provided.
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙(209)と第二の空隙(209)に連通する入口流路(211)と上部に上面が開放して設けられ第二の空隙(209)の径よりも大きい径を持つ第一の空隙(210)と第一の空隙(210)に連通する出口流路(212)と第一の空隙(210)と第二の空隙(209)とを連通し第一の空隙(210)の径よりも小さい径を有する連通孔(213)とを有し、第二の空隙(209)の上面が弁座(214)とされた本体(201)と、 A second gap (209) provided open to the bottom at the center of the lower part, an inlet channel (211) communicating with the second gap (209), and a second gap ( 209) having a larger diameter than the first gap (210), the outlet channel (212) communicating with the first gap (210), the first gap (210), and the second gap (209). And a communication hole (213) having a diameter smaller than the diameter of the first gap (210), and the upper surface of the second gap (209) is a valve seat (214). )When,
側面あるいは上面に設けられた給気孔(217)と排出孔(218)とに連通した円筒状の空隙(215)を内部に有し、下端内周面に段差部(216)が設けられたボンネット(202)と、 A bonnet having a cylindrical gap (215) communicating with an air supply hole (217) and a discharge hole (218) provided on a side surface or an upper surface, and having a step portion (216) on the inner peripheral surface of the lower end (202)
ボンネット(202)の段差部(216)に嵌挿され中央部に貫通孔(219)を有するバネ受け(203)と、下端部にバネ受け(203)の貫通孔(219)より小径の第一接合部(224)を有し上部に鍔部(222)が設けられボンネット(202)の空隙(215)内部に上下動可能に嵌挿されたピストン(204)と、 A spring receiver (203) fitted into the step (216) of the bonnet (202) and having a through hole (219) at the center, and a first smaller diameter than the through hole (219) of the spring receiver (203) at the lower end. A piston (204) having a joint portion (224) and having a flange portion (222) provided in the upper portion and fitted into the gap (215) of the bonnet (202) so as to be movable up and down;
ピストン(204)の鍔部(222)下端面とバネ受け(203)の上端面で挟持支承されているバネ(205)と、 A spring (205) clamped and supported by the lower end surface of the flange (222) of the piston (204) and the upper end surface of the spring receiver (203);
周縁部が本体(201)とバネ受け(203)との間で挟持固定され、本体(201)の第一の空隙(210)に蓋する形で第一の弁室(231)を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム(227)と、上面中央にピストン(204)の第一接合部(224)にバネ受け(203)の貫通孔(219)を貫通して接合固定される第二接合部(229)と、下面中央に本体(201)の連通孔(213)と貫通して設けられた第三接合部(230)とを有する第一弁機構体(206)と、 The center where the peripheral portion is sandwiched and fixed between the main body (201) and the spring receiver (203) and covers the first gap (210) of the main body (201) to form the first valve chamber (231). The first diaphragm (227) having a thickened portion and the first joint (224) of the piston (204) through the through hole (219) of the spring receiver (203) are joined and fixed at the center of the upper surface. A first valve mechanism (206) having a second joint (229) and a third joint (230) provided through the communication hole (213) of the main body (201) in the center of the lower surface;
本体の第二の空隙(209)内部に位置し本体の連通孔(213)より大径に設けられた弁体(232)と、弁体(232)上端面に突出して設けられ第一弁機構体(206)の第三接合部(230)と接合固定される第四接合部(234)と、弁体(232)下端面より突出して設けられたロッド(235)と、ロッド(235)下端面より径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム(237)とを有する第二弁機構体(207)と、 A valve body (232) positioned inside the second gap (209) of the main body and having a larger diameter than the communication hole (213) of the main body, and a first valve mechanism protruding from the upper end surface of the valve body (232) A fourth joint (234) to be joined and fixed to the third joint (230) of the body (206), a rod (235) provided protruding from the lower end surface of the valve body (232), and a lower part of the rod (235) A second valve mechanism (207) having a second diaphragm (237) provided extending in the radial direction from the end surface;
本体(201)の下方に位置し第二弁機構体(207)の第二ダイヤフラム(237)周縁部を本体(201)との間で挟持固定する突出部(239)を上部中央に有し、突出部(239)の上端部に切欠凹部(240)が設けられると共に切欠凹部(240)に連通する呼吸孔(241)が設けられているベースプレート(208)とを具備し、 A protrusion (239) located below the main body (201) and sandwiching and fixing the peripheral edge of the second diaphragm (237) of the second valve mechanism (207) with the main body (201) at the upper center; A base plate (208) provided with a notch recess (240) at the upper end of the protrusion (239) and a breathing hole (241) communicating with the notch recess (240);
ピストン(204)の上下動に伴って第二弁機構体(207)の弁体(232)と本体(201)の弁座(214)とによって形成される流体制御部(242)の開口面積が変化するように構成されていることを特徴とする請求項3乃至請求項13のいずれか1項に記載の流体混合装置。 As the piston (204) moves up and down, the opening area of the fluid control unit (242) formed by the valve body (232) of the second valve mechanism (207) and the valve seat (214) of the main body (201) is increased. The fluid mixing device according to claim 3, wherein the fluid mixing device is configured to change.
内部に第一弁室(479)、第一弁室(479)の上部に設けられた段差部(482)及び第一弁室(479)と連通する入口流路(472)を有する本体(473)と、第二弁室(483)とそれに連通する出口流路(471)とを有し本体(473)上部に接合される蓋体(474)と、周縁部が第一弁室(479)の上部周縁部に接合された第一ダイヤフラム(475)と、周縁部が本体(473)と蓋体(474)とによって挟持された第二ダイヤフラム(476)と、第一及び第二ダイヤフラム(475、476)の中央に設けられた両環状接合部(485、488)に接合され軸方向に移動自在となっているスリーブ(487)と、第一弁室(479)の底部に固定されスリーブ(487)の下端との間に流体制御部(490)を形成しているプラグ(477)とからなり、また本体(473)の段差部(482)の内周面と第一及び第二ダイヤフラム(475、476)とに包囲された気室(478)を有し、第二ダイヤフラム(476)の受圧面積が第一ダイヤフラム(475)の受圧面積より大きく構成され、前記気室(478)に連通するエア供給口(480)が本体に設けられていることを特徴とする請求項3乃至請求項13のいずれか1項に記載の流体混合装置。 A main body (473) having a first valve chamber (479), a stepped portion (482) provided at an upper portion of the first valve chamber (479), and an inlet channel (472) communicating with the first valve chamber (479). ), A second valve chamber (483) and an outlet channel (471) communicating therewith, a lid body (474) joined to the upper portion of the main body (473), and a peripheral portion of the first valve chamber (479) A first diaphragm (475) joined to the upper peripheral edge of the first diaphragm, a second diaphragm (476) having a peripheral edge sandwiched between the main body (473) and the lid (474), and first and second diaphragms (475). 476) and a sleeve (487) joined to both annular joints (485, 488) provided in the center of the shaft 476 and movable in the axial direction, and a sleeve fixed to the bottom of the first valve chamber (479) ( 487) and the lower end of the fluid control unit (490) An air chamber (478) comprising a plug (477) formed and surrounded by the inner peripheral surface of the step portion (482) of the main body (473) and the first and second diaphragms (475, 476). A pressure receiving area of the second diaphragm (476) is larger than a pressure receiving area of the first diaphragm (475), and an air supply port (480) communicating with the air chamber (478) is provided in the main body. The fluid mixing device according to claim 3, wherein the fluid mixing device is a fluid mixing device.
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