流量控制阀及使用该流量控制阀的质量流量控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够精密地控制气体等的质量流量的流量控制阀及使用该流量控制阀的质量流量控制器。
【背景技术】
[0002]以往，作为使用隔膜的流量控制阀，有记载在日本特开2010-159790号公报(专利文献I)中的流量控制阀。在专利文献I的流量控制阀中，隔膜间隔件的隔膜推压面形成为，比环状阀座的前端直径更靠内侧的中央部设为平面或平缓的曲面，外侧的周缘部设为相比延长了中央部而得到的假想面凹陷的锥面。环状阀座为将其前端部设为平坦面且以平坦面为边界在外周侧及内周侧具有锥面的形状，并具有通过隔膜间隔件的推压力使隔膜与环状阀座前端部的平坦面抵接的结构。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2010-159790号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的问题
[0007]在上述专利文献I的结构中，由于与隔膜抵接的环状阀座的抵接面为平坦面，因此，在隔膜向上述环状阀座的平坦面接触时，隔膜的表面与上述平坦面不平行，需要进一步向隔膜间隔件施加载荷。而且，直至在隔膜与环状阀座的平坦面之间间隙消失为止，隔膜的局部变形加剧。由于该动作不限于流量控制阀的闭阀动作时产生，同样地在开阀动作时也会产生，因此，成为流量控制阀的响应时间产生延迟的主要原因。
[0008]本发明的目的在于提供一种能够缩短响应时间的流量控制阀及使用该流量控制阀的质量流量控制器。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]为了解决上述问题，本发明的特征在于，构成一种流量控制阀，所述流量控制阀具有:环状的阀座；隔膜，所述隔膜由薄板状的弹性体构成且外周部被固定；以及隔膜间隔件，所述隔膜间隔件隔着所述隔膜位于与所述阀座相反的一侧，所述阀座、所述隔膜及所述隔膜间隔件配置在同轴上，所述阀座在头顶部具有向内周侧倾斜的倾斜面，利用所述隔膜间隔件的推压力，所述隔膜与所述阀座的倾斜面抵接。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，可以提供一种能够缩短响应时间的流量控制阀。另外，可以提供一种能够缩短针对设定流量的阀的开闭响应时间的质量流量控制器。
[0013]通过以下的实施方式的说明，明了上述以外的问题、构成和效果。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的质量流量控制器的剖视图。
[0015]图2是质量流量控制器的流量控制阀的俯视透过图。
[0016]图3是本发明的流量控制阀的放大剖视图。
[0017]图4是比较例的流量控制阀的放大剖视图。
[0018]图5是隔膜间隔件的推入量与隔膜的位移及阀开度量的关系图。
[0019]图6是本发明的流量控制阀的放大剖视图。
[0020]图7是隔膜间隔件的推入量与阀开度量的关系图。
[0021 ]图8是本发明的流量控制阀的放大剖视图。
【具体实施方式】
[0022]以下，使用【附图说明】本发明的实施方式。图1是本发明的质量流量控制器的剖视图。质量流量控制器100具有:流量传感部101、流量控制阀102、本体103、旁通流路104、放大电路部105、阀驱动电路部106以及控制电路部107。
[0023]流量传感部101检测从流入流路108的中途分支而流经传感流路109内的流体的质量流量。在传感流路109的上游侧和下游侧分别缠绕有线圈110、111，通过与未图示的其他电阻器的组合来构成桥接电路112。在线圈110与线圈111之间产生的温度差在桥接电路112的节点间作为电位差被检测，并基于该电位差的数据计算流量。
[0024]旁通流路104例如形成为将需要数量的与传感流路109相同的管道捆束而成的结构，从流入流路108流入的流体以规定的流量比分流至旁通流路104和传感流路109。通过了所述旁通流路104和传感流路109的流体在中间流路113的入口侧汇合，并朝向流量控制阀102流动。
[0025]流量控制阀102具备:设置在中间流路113与流出流路114之间的阀座115、外周缘被夹持并与阀座115接触离开的隔膜116、位于隔膜116的与阀座相反一侧并向阀座115推压隔膜116的隔膜间隔件(diaphragm spacer) 117。
[0026]使流量控制阀102开闭的动力源例如使用由层叠型压电元件体118构成的促动器119。在未施加阀驱动电压的状态下，隔膜116由弹簧部件120推压至阀座115而处于闭阀状态，当施加阀驱动电压时，层叠型压电元件体118抵抗弹簧部件120而伸展。
[0027]其结果是，包入层叠型压电元件体118的壳体121向从隔膜116远离的方向移动，经由硬球122与壳体121连结的隔膜间隔件117的隔膜推压力减少，隔膜116恢复至平面形状，在隔膜116与阀座115之间产生间隙。从中间流路113向流量控制阀102流过来的流体通过上述间隙向流出流路114移动，并向质量流量控制器100的外部放出。
[0028]流量传感部101中的检测流量信号由放大电路部105放大后，被输入控制电路部107。在此，上述检测流量信号与从外部设定的设定流量信号进行比较，使这两个信号间的差成为O的驱动信号经由阀驱动电路部106输入促动器119，调节流量控制阀102的开度来控制流量。上述一连串的控制由控制电路部107进行。此外，在此，控制电路由未特意图示的CPU、RAM、R0M等构成，CPU读出存储于ROM的控制程序，并基于保存在RAM中的上述检测流量信号和设定流量信号算出上述驱动信号，从而执行上述一连串的控制。
[0029]图2是质量流量控制器的流量控制阀的俯视透过图。隔膜116、隔膜间隔件117及阀座115配置在同轴上。隔膜116是由具有弹性的大致圆形的金属薄板构成的板簧。当经由隔膜间隔件117向隔膜116逐渐施加载荷时，向隔膜116的曲率半径变小的方向弹性变形，隔膜116的中央部向阀座115侧凸起地位移。当弹性变形进一步推进而隔膜116与阀座115抵接时，阀座115与隔膜116的间隙消失，流量控制阀102成为关闭的状态。
[0030]相反，当经由隔膜间隔件117逐渐解除向隔膜116施加的载荷时，利用构成隔膜116的金属薄板的板簧的复原力，隔膜116向曲率半径变大的方向弹性变形，其中央部恢复至原来的平面形状。其结果是，在阀座115与隔膜116之间形成间隙，流量控制阀102成为打开的状态。
[0031]在本实施方式中，如图1的截面形状所示，阀座115以朝向隔膜116竖立设置的筒状体形成环状，在其头顶部具有倾斜面。该倾斜面成为如下形状:随着从外周侧朝向内周侦牝与相向的隔膜116的间隔增大。而且，当利用隔膜间隔件117的推压力使隔膜116与形成于阀座115的头顶部的倾斜面抵接时，在隔膜116的抵接面与阀座115的倾斜面(与隔膜116抵接的抵接面)之间间隙消失，流量控制阀102成为闭阀状态。由此，能够避免在隔膜116与阀座115接触后由隔膜间隔件117对隔膜116进一步施加额外的推压力，从而能够缩短流量控制阀102的响应时间。
[0032]以下，使用【附图说明】实施例。此外，以下详细说明流量控制阀的结构，能够使用这些流量控制阀构成上述质量流量控制器。另外，对相同的结构标注相同的附图标记。
[0033]实施例1
[0034]图3是本发明的流量控制阀的放大剖视图。示出了经由隔膜间隔件117施加了载荷时的隔膜116的变形和流量控制阀102的开度的变化。在本实施例中，将形成于阀座115的头顶部的倾斜面123和隔膜间隔件117的隔膜推压面124的形状形成为球面的一部分，将隔膜间隔件的外径125构成为比阀座的外径126大。即，作为与隔膜116抵接的抵接面的倾斜面123成为将其形状近似为球面的一部分的形状。因此，倾