(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体流路に介装配置されて、前記気体流路を流れる気体の質量流量を制御する装置であって、
前記気体流路を流れる気体の質量流量を調整する気体流量調整手段と、
前記気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計測手段と、
前記気体流量計測手段の計測結果に応じて前記気体流量調整手段を駆動制御する制御手段とを備えてなり、
前記気体流量調整手段は、弁体を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータを備える気体流量制御弁からなり、
前記気体流量計測手段は、前記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップを備えた気体流量計からなり、
前記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備え、
前記位置決め接続手段は、前記気体流量調整手段と気体流量計測手段の下側部位を位置決め支持する固定ベースの形態とされ、
前記気体流量調整手段と気体流量計測手段が前記固定ベースにより位置決め支持された状態において、これら気体流量調整手段および気体流量計測手段の内部に配設された気体流通路の接続端が同一軸線上に配置される
ことを特徴とする気体流量制御装置。
【請求項２】
前記気体流量制御弁と気体流量計は、それぞれ別個独立した円筒形状の装置ユニットの形態とされ、
これら気体流量制御弁と気体流量計が前記固定ベースにより位置決め支持された状態において、同一軸線上に配置された前記気体流通路の接続端同士が接続プラグにより接続されるとともに、気体流量制御弁と気体流量計が前記固定ベースに固定されて、前記気体流量制御弁と期待流量計が軸方向へ一体接続されて、円筒形の外観形状を呈する気体流量制御装置が形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の気体流量制御装置。
【請求項３】
前記気体流路の本管に介装配置された単一の前記気体流量計測手段と、
前記本管から分岐する複数の分岐管にそれぞれ介装配置された複数の前記気体流量調整手段と、
前記気体流量計測手段の計測結果に応じて複数の前記気体流量調整手段をそれぞれ駆動制御する前記制御手段とを備えてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の気体流量制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記気体流量計測手段の計測結果に応じて、前記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を均一に調整するように前記複数の気体流量調整手段を駆動制御する構成とされている
ことを特徴とする請求項３に記載の気体流量制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記気体流量計測手段の計測結果に応じて、前記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を個別に調整するように前記複数の気体流量調整手段を駆動制御する構成とされている
ことを特徴とする請求項３に記載の気体流量制御装置。
【請求項６】
前記直動型ステッピングモータの直動軸が内蔵型ボールねじのねじ軸で構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の気体流量制御装置。
【請求項７】
前記ねじ軸に、弁体を構成するニードルが同軸上に一体的に設けられるとともに、弁座を構成するオリフィスが前記気体流路に連通接続される弁ハウジングの接続端に形成されてなり、
前記ニードルとオリフィスの軸線が前記気体流路の軸線と同軸状に設定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の気体流量制御装置。
【請求項８】
前記気体流量計は、前記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の気体流量制御装置。
【請求項９】
前記流量センサは、前記気体の流れを層流化する層流回路と、前記気体の流れを検知する前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズの形態とされている
ことを特徴とする請求項８に記載の気体流量制御装置。
【請求項１０】
前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなる
ことを特徴とする請求項９に記載の気体流量制御装置。
【請求項１１】
前記流量センサは、内部に前記層流回路が形成されたセンサベースに、前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの前記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が前記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の気体流量制御装置。
【請求項１２】
前記センサベースは、プリント基板材料からなるベース薄板が複数積層されてなり、
これらベース薄板に形成された複数のスリットの組合せにより前記層流回路が形成されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の気体流量制御装置。
【請求項１３】
前記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の気体流量制御装置。
【請求項１４】
気体流路に介装配置されて、気体流路を流れる気体の質量流量を計測するものであって、
前記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなり、
前記流量センサは、前記気体の流れを層流化する層流回路と、前記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズの形態とされ、
前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなり、
内部に前記層流回路が形成されたセンサベースに、前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの前記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が前記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする気体流量計。
【請求項１５】
請求項１に記載の気体流量制御装置における前記気体流量計測手段を構成する
ことを特徴とする請求項１４に記載の気体流量計。
【請求項１６】
気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計のセンサ部に設けられて、気体流れを検知するものであって、
前記気体の流れを層流化する層流回路と、前記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズの形態とされ、
前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなり、
内部に前記層流回路が形成されたセンサベースに、前記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの前記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が前記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする気体流量センサ。
【請求項１７】
前記センサベースは、プリント基板材料からなるベース薄板が複数積層されてなり、
これらベース薄板に形成された複数のスリットの組合せにより前記層流回路が形成されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の気体流量センサ。
【請求項１８】
前記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の気体流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体流量制御装置、気体流量計および気体流量センサに関し、さらに詳細には、気体流路に介装配置されて、気体の質量流量を制御する気体流量制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の気体流量制御装置として、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。
【０００３】
この装置は、大流量の気体流量制御に適したもので、図１７（ａ）に示すように、流量制御弁ａ、気体流量計ｂおよび制御部ｃから構成されてなり、気体の流れる配管ｄに介装配置される。
【０００４】
上記流量制御弁ａは、配管ｄ内を流れる気体の質量流量を調整するもので、油圧アクチュエータとしての油圧シリンダｅと、この油圧シリンダｅにより上記配管ｄの連通開度を開閉調整する弁体ｆとを備えてなり、上記油圧シリンダｅの油圧源である油圧ポンプｇが上記制御部ｃに電気的に接続されている。
【０００５】
上記弁体ｆは、図示のとおり配管ｄの軸線方向に対し垂直方向へ移動して配管ｄの連通開度を開閉調整する構造とされている。
【０００６】
上記気体流量計ｂは、配管ｄ内を流れる気体の流量を計測するもので、例えば図１７（ｂ）に示すような熱式流量計が適用される。
【０００７】
この熱式流量計は、配管ｄの一部に介装接続される配管接続体ｈと、この配管接続体ｈに連結されたセンサ部ｉとで構成されている。
【０００８】
配管接続体ｈは、上記配管ｄに接続連通されて、配管ｄを流れる気体が通過するようにされている。この配管接続体ｈの内部には、配管ｄを流れる気体を層流化する層流素子ｎが嵌装されている。
【０００９】
一方、センサ部ｉは、バイパス管ｊが上記配管接続体ｈに連通されて配置されるとともに、このバイパス管ｊに２つの発熱抵抗体ｋ１、ｋ２が所定の間隔をもって配設されている。これら発熱抵抗体ｋ１、ｋ２は、図外の抵抗器と共にブリッジ回路を形成しており、このブリッジ回路に定電流源から電流が通電されて、発熱抵抗体ｋ１、ｋ２が発熱するようにされている。
【００１０】
そして、上記バイパス管ｊに配管接続体ｈを流れる気体の一部が引き込まれ、上記一対の発熱抵抗体ｋ１、ｋ２の抵抗値変化に基づいて気体の質量流量が計測される構成とされている。
【００１１】
すなわち、この気体の質量流量の計測原理は、配管接続体ｈさらにはバイパス管ｊに気体が流れていない場合には、上流側および下流側の発熱抵抗体ｋ１、ｋ２の熱は平衡状態に保たれており、一方、気体が上記配管接続体ｈに流れ、その一部がバイパス管ｊにも流れると、この気体の流れにより、上流側の発熱抵抗体ｋ１の熱が奪われて温度が低下するとともに、下流側の発熱抵抗体ｋ２の受ける温度が上昇して、この際の温度変化を上記ブリッジ回路で検出することにより、図外の増幅回路を通じて配管接続体ｈつまりは配管ｄを流れる気体の質量流量に応じた電気出力が得られ、この電気出力は計測信号として制御部ｃへ送られる（例えば特許文献２参照）。
【００１２】
しかして、このように構成された気体流量制御装置においては、上記制御部ｃが、上記気体流量計ｂの計測結果に応じて流量制御弁ａを駆動制御し、これにより配管ｄを流れる気体の流量が予め設定した設定流量となるように制御調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−３３８５４８号公報
【特許文献２】特開平１０−３８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記気体流量制御装置のような構成では、構造が複雑かつ大型で設置空間に制約があり、小流量あるいは微小流量の気体流量制御には適用できなかった。
【００１５】
すなわち、上記流量制御弁ａのアクチュエータは油圧駆動する油圧シリンダｅで、その油圧駆動回路が複雑かつ大型であるとともに、弁体ｆの移動方向が配管ｄに対して垂直方向で、これがため油圧シリンダｅの配置方向も上記配管ｄから横方向へ大きく張り出した構成とされている。
【００１６】
また、気体流量計ｂは、上述したように、発熱抵抗線からなる２つの発熱抵抗体ｋ１、ｋ２が細いバイパス管ｊ上にコイル状に巻回（巻線）されているところ、この巻線作業には比較的高い精度が要求されることから、専用の巻線機が用いられ、これがため製造コストの上昇を招いていた。
【００１７】
さらに、巻線機による発熱抵抗体ｋ１、ｋ２の巻線作業をするためと、巻線端を電極端子ｍ、ｍ、…に半田付け接続する作業のためとから、バイパス管ｊの高さｈと幅ｗは構造上必然的に大きくならざるを得ない。これがため、配管接続体ｈに一体に連結されるセンサ部ｉも自ずと大きくなり、気体流量計ｂの大型化を招き、その組付け空間にも制約を受けていた。
【００１８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、装置の小型化および製造コストの低減化を図ることができ、微少流量から大流量までの広範囲にわたる気体流量制御に適用可能な気体流量制御装置を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的とすることは、上記気体流量制御装置を構成する気体流量計およびこの気体流量計のセンサ部を構成する気体流量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的を達成するため、本発明の気体流量制御装置は、気体流路に介装配置されて、上記気体流路を流れる気体の質量流量を制御する装置であって、
上記気体流路を流れる気体の質量流量を調整する気体流量調整手段と、
上記気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計測手段と、
上記気体流量計測手段の計測結果に応じて上記気体流量調整手段を駆動制御する制御手段とを備えてなり、
上記気体流量調整手段は、弁体を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータを備える気体流量制御弁からなり、
上記気体流量計測手段は、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップを備えた気体流量計からなり、
上記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備え、
上記位置決め接続手段は、上記気体流量調整手段と気体流量計測手段の下側部位を位置決め支持する固定ベースの形態とされ、
上記気体流量調整手段と気体流量計測手段が上記固定ベースにより位置決め支持された状態において、これら気体流量調整手段および気体流量計測手段の内部に配設された気体流通路の接続端が同一軸線上に配置される
ことを特徴とする。
【００２１】
好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記気体流量制御弁と気体流量計は、それぞれ別個独立した円筒形状の装置ユニットの形態とされ、これら気体流量制御弁と気体流量計が上記固定ベースにより位置決め支持された状態において、同一軸線上に配置された上記気体流通路の接続端同士が接続プラグにより接続されるとともに、気体流量制御弁と気体流量計が上記固定ベースに固定されて、上記気体流量制御弁と期待流量計が軸方向へ一体接続されて、円筒形の外観形状を呈する気体流量制御装置が形成される。
【００２２】
（２）上記気体流路の本管に介装配置された単一の上記気体流量計測手段と、上記本管から分岐する複数の分岐管にそれぞれ介装配置された複数の上記気体流量調整手段と、上記気体流量計測手段の計測結果に応じて複数の上記気体流量調整手段をそれぞれ駆動制御する上記制御手段とを備えてなる。
【００２３】
（３）上記制御手段は、上記気体流量計測手段の計測結果に応じて、上記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を均一に調整するように上記複数の気体流量調整手段を駆動制御する構成とされている。
【００２４】
（４）上記制御手段は、上記気体流量計測手段の計測結果に応じて、上記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を個別に調整するように上記複数の気体流量調整手段を駆動制御する構成とされている。
【００２５】
（５）上記直動型ステッピングモータの直動軸が内蔵型ボールねじのねじ軸で構成されている。
【００２６】
（６）上記ねじ軸に、弁体を構成するニードルが同軸上に一体的に設けられるとともに、弁座を構成するオリフィスが上記気体流路に連通接続される弁ハウジングの接続端に形成されてなり、上記ニードルとオリフィスの軸線が上記気体流路の軸線と同軸状に設定されている。
【００２７】
（７）上記気体流量計は、上記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなる。
【００２８】
（８）  上記流量センサは、上記気体の流れを層流化する層流回路と、上記気体の流れを検知する上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズの形態とされている。
【００２９】
ここに、「ＩＣサイズ」とは、電子機器の中枢部品として広く利用されているＩＣ（半導体集積回路）がパッケージされた指先程度の小さな電子部品であるＩＣチップと同等の形状寸法をいう（以下、本明細書および特許請求の範囲において同様とする。）。
【００３０】
（９）上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなる。
【００３１】
（１０）上記流量センサは、内部に上記層流回路が形成されたセンサベースに、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの上記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が上記層流回路から分岐して形成されている。
【００３２】
（１１）上記センサベースは、プリント基板材料からなるベース薄板が複数積層されてなり、これらベース薄板に形成された複数のスリットの組合せにより上記層流回路が形成されている。
【００３３】
（１２）上記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されている。
【００３４】
本発明の気体流量計は、気体流路に介装配置されて、気体流路を流れる気体の質量流量を計測するものであって、
上記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなり、
上記流量センサは、上記気体の流れを層流化する層流回路と、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズの形態とされ、
上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなり、
内部に上記層流回路が形成されたセンサベースに、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの上記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が上記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする。
【００３７】
好適な実施態様として、上記気体流量計が、上記気体流量制御装置における上記気体流量計測手段を構成する。
【００３８】
本発明の気体流量センサは、気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計のセンサ部に設けられて、気体流れを検知するものであって、上記気体の流れを層流化する層流回路と、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズの形態とされ、
上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなり、
内部に上記層流回路が形成されたセンサベースに、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの上記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が上記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする。
【００４１】
好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記センサベースは、プリント基板材料からなるベース薄板が複数積層されてなり、これらベース薄板に形成された複数のスリットの組合せにより上記層流回路が形成されている。
【００４２】
（２）上記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されている。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の気体流量制御装置によれば、気体流路に介装配置されて、上記気体流路を流れる気体の質量流量を制御する装置であって、上記気体流路を流れる気体の質量流量を調整する気体流量調整手段と、上記気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計測手段と、上記気体流量計測手段の計測結果に応じて上記気体流量調整手段を駆動制御する制御手段とを備えてなり、上記気体流量調整手段は、弁体を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータを備える気体流量制御弁からなり、上記気体流量計測手段は、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップを備えた気体流量計からなり、上記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備え、上記位置決め接続手段は、上記気体流量調整手段と気体流量計測手段の下側部位を位置決め支持する固定ベースの形態とされ、上記気体流量調整手段と気体流量計測手段が上記固定ベースにより位置決め支持された状態において、これら気体流量調整手段および気体流量計測手段の内部に配設された気体流通路の接続端が同一軸線上に配置されるから、以下に列挙する特有の効果が得られ、装置の小型化および製造コストの低減化を図ることができ、微少流量から大流量までの広範囲にわたる気体流量制御に適用可能な気体流量制御装置を提供することができる。
【００４４】
（１）上記気体流路を流れる気体の質量流量を調整する気体流量調整手段は、弁体を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータを備える気体流量制御弁からなり、また、上記気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計測手段は、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップを備えた気体流量計からなるから、気体流量制御弁および気体流量計のそれぞれの構造が簡単かつ小型であり、したがって気体流量制御装置の装置構造も簡単かつ小型化できて、装置の設置空間に大きな制約を受けることがない。これにより、大流量はもちろん、小流量さらには微小流量の気体流量制御にも適用可能である。
【００４５】
（２）上記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備えるから、単一の気体流路に一体接続された上記気体流量調整手段および気体流量計測手段が介装配置されて、この気体流路を流れる気体の質量流量を計測し調整する用途のほか、上記気体流路の本管に単一の気体流量計測手段が介装配置されるとともに、上記本管から分岐する複数の分岐管に上記気体流量計測手段と分離された気体流量調整手段がそれぞれ介装配置されて、上記本管を流れる気体の質量流量を計測し、その計測結果に応じて上記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を均一にまたは個別に調整することも可能である。
【００４６】
このように、本発明の気体流量制御装置は、目的に応じて多様な使用方法が採用でき、汎用性に富む。
【００４７】
（３）上記直動型ステッピングモータの直動軸が内蔵型ボールねじのねじ軸で構成されていることにより、換言すれば、カップリングレスでボールねじが一体化されたステッピングモータを使用することにより、気体流量制御弁さらには気体流制御装置の軸方向寸法が小さく設定されて、装置の設置空間はさらに小さくできる。
【００４８】
（４）上記ねじ軸に、弁体を構成するニードルが同軸上に一体接続されるとともに、弁座を構成するオリフィスが上記気体流路に連通接続される弁ハウジングの接続端に一体形成されてなり、上記ニードルとオリフィスの軸線が上記気体流路の接続部位の軸線と同軸状に設定されていることにより、ステッピングモータも上記気体流路と同軸状に配置される結果、上記気体流路から横方向へ張り出すことがなく、装置構成のさらなる小型化、省スペース化が可能となる。
【００４９】
（５）気体流量制御弁のアクチュエータがステッピングモータであることにより、デジタル流量制御で流れる気体の質量流量の調整制御を簡単にかつ高速で行え、目的に応じて流れる気体の流速、圧力の可変制御も可能である。
【００５０】
これにより、例えばエアー回路への適用においては、各種エアー機器との組合せ連動により、これらエアー機器の複雑な動作制御も可能である。エアー機器の一例として、エアシリンダの微細な動き制御、人工筋肉等エアを使用した細かな制御、成型品作成の際のエア注入制御、ペイントスプレーガンのエア吐出量制御、エア弁機器の削減、吸着機器の吸着制御等が可能である。
【００５１】
（６）上記気体流量計測手段としての気体流量計が備える熱式ＭＥＭＳフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなる微小な構造（例えば、２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、厚み０．４５ｍ）であり、この熱式ＭＥＭＳフローセンサチップがセンサベースに実装されるとともに、気体流路に連通接続されるセンサ通路がこのフローセンサチップ上の一対のマイクロヒータ素子上を通過するように設けられていることにより、上記センサ通路を含めたセンサ部の高さと幅が非常に小さくて（例えば、高さ４．０ｍｍ×幅１２．０ｍｍ）、この点からも気体流量計のさらなる小型化を実現し、その組付け空間に大きな制約がない。
【００５２】
（７）上記気体流量計のセンサ部を構成する流量センサは、気体の流れを層流化する層流回路と、気体の流れを検知する上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとを備えてなるＩＣサイズ（ＩＣチップと同等の形状寸法）の形態とされており、センサ単体としての高さと幅が非常に小さくて、その組付け空間に大きな制約がなく、よって上記本発明に係る気体流量計を含めた各種気体流量計に適用可能で、この種気体流量計の大幅な小型化を実現し得る。
【００５３】
（８）ＩＣサイズの上記流量センサが気体の流れを層流化する層流回路を備えていることにより、従来のこの種気体流量計において必須の構成部品であった気体流路を流れる気体を層流化する層流素子が不要となって、装置コストの低減化が実現するとともに、ＩＣサイズの流量センサに層流素子と同様の機能が付加されることにより、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとの相乗効果による気体流量計のさらなる小型化が図れる。
【００５４】
（９）上記流量センサの具体的構造として、内部に上記層流回路が形成されたセンサベースがプリント基板材料から形成されていることにより、流量センサの製造コストさらには製品コストの低減化が可能である。
【００５５】
（１０）上記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されていることにより、センサベースが計測対象となる気体の種類に影響を受けることがない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態１である気体流量制御装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】同気体流量制御装置の内部構成を示す正面断面図である。
【図３】同気体流量制御装置を構成する気体流量計と気体流量制御弁を分離した状態を示す図２に対応する正面断面図である。
【図４】同気体流量制御弁の開閉動作を説明するための拡大断面図である。
【図５】同気体流量計のセンサ部を構成する気体流量センサを示し、図５（ａ）は外観をしめす斜視図、図５（ｂ）は同気体流量センサの主要部である層流回路と熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとの関係を模式的に示す斜視図である。
【図６】同気体流量センサの構成を一部切開して示す平面図である。
【図７】同じく同センサ部の構成を示す図６のVII−VII線に沿った断面図である。
【図８】同気体流量計の流量測定部を示す回路図である。
【図９】同気体流量計の計測原理を説明するための模式図である。
【図１０】同じく同気体流量計の計測原理を説明するための温度分布特性を示す線図である。
【図１１】同気体流量センサの構成部品を分解して示す斜視図である。
【図１２】同じく同気体流量センサの構成部品を示す平面図である。
【図１３】同気体流量制御装置の制御構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態２である気体流量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】同気体流量制御装置の制御構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態３である気体流量制御装置の制御構成を示すブロック図である。
【図１７】従来の気体流量制御装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。
【００５８】
実施形態１
本発明に空気流量制御装置を図１〜図１３に示し、この装置１は、具体的には、各種気体流路を形成する配管１００に介装配置されて、気体の質量流量を制御する装置である。
【００５９】
上記空気流量制御装置１は、図１および図２に示すように、気体流量調整手段としての気体流量制御弁２、気体流量計測手段としての気体流量計３および制御部（制御手段）４を主要部として構成され、上記気体流量制御弁２と気体流量計３は、図３に示すように、互いに分離設置可能な円筒形状の装置ユニットの形態（図１参照）とされるとともに、これら両装置ユニット２、３が位置決め接続手段５により一体接続可能な構造を備えてなる。
【００６０】
すなわち、上記気体流量制御弁２と気体流量計３は、それぞれ別個独立した円筒形状の装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニット２、３が位置決め接続手段５により、軸方向へ一体に接続されて、円筒形の外観形状を呈する空気流量制御装置１を構成する。
【００６１】
上記位置決め接続手段５は、具体的には図１および図２に示すように、上記気体流量制御弁２と気体流量計３の下側部位を位置決め支持する固定ベースの形態とされ、具体的には、固定ベース５がテーパ面からなる支持面５ａを有しており、この支持面５ａが上記気体流量制御弁２と気体流量計３の底部円筒外周面を抱持状に嵌合支持する際に、これら両者２、３を芯出し位置決めする。
【００６２】
これにより、上記気体流量制御弁２と気体流量計３は、上記固定ベース５により位置決め支持された状態において、これら気体流量制御弁２および気体流量計３の内部にそれぞれ設けられた連通路６および７の流出側接続端６ｂおよび流入側接続端７a同士が同一軸線上に配置される。
【００６３】
上記接続端６ｂ、７a同士が接続プラグ８により接続された後、適宜の固定手段（図示の実施形態においては固定ボルト（図示省略））により、上記気体流量制御弁２および気体流量計３が上記固定ベース５に固定されて、両者２、３は軸方向へ一体接続されて、円筒形の外観形状を呈する空気流量制御装置１が形成される。
【００６４】
上記接続プラグ８の両接続部８ａ、８ｂには、二つの環状溝９、１０がそれぞれ形成されて、一方にはシール用のＯリング１１が装着されており、これら両接続部８ａ、８ｂを上記接続端６ｂ、７aに挿入接続して、抜止めピン１２を、上記他方の環状溝１０を介して気体流量制御弁２および気体流量計３の対応個所の係止孔（図示省略）に挿入係止させることで固定される。
【００６５】
空気流量制御装置１（２、３）の内部に設けられた上記連通路６、７は、接続プラグ８を介して空気流量制御装置１を前後方向へ貫通し、気体流量計３の流入側接続端６aおよび気体流量制御弁２の流出側接続端７ｂには、それぞれ配管１００の上流側部位１００ａおよび下流側部位１００ｂを接続するための雌ねじ１３ａ、１４ａを有する接続プラグ１３、１４がそれぞれ取り付けられている。
【００６６】
これら接続プラグ１３および１４の接続部１３ｂ、１４ｂの上記連通路６、７の流入側接続端６ａ、流出側接続端７ｂに対する接続構造は、上記接続プラグ８のものと同様である。
【００６７】
気体流量制御弁２は、上記配管１００を流れる気体の質量流量を調整するもので、具体的には、図２および図３に示すように、弁体１５を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータ１６が使用されて、小型簡素な構造を備えてなり、このステッピングモータ１６は、気体流量制御弁２に設けられたモータドライバ基板７０上のモータドライバ７１（図１３）を介して上記制御部４に電気的に接続されている。
【００６８】
また、図示の気体流量制御弁２は、上記弁体１５がニードルで構成されたニードル弁の形態とされ、ニードル１５は上記配管１００を流れる気体の流れ方向に開閉移動する方式とされて弁構造の小型化、省スペース化が図られている。
【００６９】
具体的には、弁ハウジング１７が、上記配管１００の下流側部位１００ｂに同軸直線状に連通接続される連通路７の流出側接続端７ｂに対して同軸状に配置されるとともに、上記ニードル１５が弁ハウジング１７の軸心位置に同軸状に配置されている。
【００７０】
ニードル１５は、弁ハウジング１７内に嵌合固定された案内スリーブ１８に、弁ハウジング１７の軸心方向へ往復移動可能に軸支されて、その先端テーパ部１５ａが上記弁ハウジング１７の弁室１７ａ内に臨んでいる。２０はＯリングを示している。
【００７１】
上記ニードル１５の配置構成に対応して、弁ハウジング１７の弁室１７ａが上記流出側接続プラグ１４を介して上記配管１００の下流側部位１００ｂに連通接続されるとともに、この弁室１７ａの接続端に、弁座を構成するオリフィス２１が一体形成されている。
【００７２】
換言すれば、上記ニードル１５とオリフィス２１の軸線が上記配管１００の下流側部位１００ｂの軸線と同軸状に設定されている。
【００７３】
さらに、図示の実施形態においては、上記ニードル１５を開閉動作させる上記直動型ステッピングモータ１６は、ボールねじ２５が内蔵されてなる省スペースタイプのものが使用され、この内蔵型ボールねじ２５のねじ軸２５ａがステッピングモータ１６の直動軸を構成している。
【００７４】
換言すれば、具体的には図示しないが、上記ステッピングモータ１６のロータ内に雌ねじ部が設けられるとともに、この雌ねじ部に上記ねじ軸２５ａが螺進退可能に軸支されて、上記直動軸を構成し、この直動軸２５ａに、上記ニードル１５が同軸上に一体形成ないしは一体接続されている。このような構成とされることにより、流量制御弁２は、上記配管１００（１００ａ、１００ｂ）から横方向へ張り出すことがなく、装置構成の可及的な小型化、省スペース化が図られている。
【００７５】
そして、ステッピングモータ１６の駆動による直動軸２５ａの前後進退動作により、ニードル（弁体）１５の先端テーパ部１５ａがオリフィス（弁座）２１に密着して閉弁状態となり（図４（ａ）参照）、離れれば開弁状態となり（図４（ｂ）参照）、また、ニードル１５の先端テーパ部１５ａのオリフィス２１に対する軸方向位置により、オリフィス２１の開度が変化して、配管１０を流れる気体の質量流量が調整される。
【００７６】
気体流量計３は、上記配管１００を流れる気体の質量流量を計測するもので、具体的には、連通路６、センサ部３０、流量測定部３１（図８、図１３）を主要部として構成され、上記センサ部３０が、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical-Systems：マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ）フローセンサチップ３５を備える流量センサにより構成されている。
【００７７】
連通路６は、気体流量計３の軸心位置において軸心方向へ貫通して設けられ、流入側が上記配管１００の上流側部位１００aに連通接続されるとともに、流出側が空気流量制御装置１の連通路７に連通接続されている。連通路６の途中箇所には、配管１００を流れる気体を上記センサ部３０へ分流させるためのオリフィス６ｃが設けられている。
【００７８】
上記流量センサ３０は、上記配管１００の気体の流れを検知するもので、図５（a）に示すような微小なＩＣサイズの形態とされており、図５（ｂ）に示すように、上記気体の流れを層流化する層流回路３１と、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５とを備えてなる。
【００７９】
層流回路３２は、上記連通路６のオリフィス６ｃの上流側からバイパス通路３３a、３３ｂを介して流量センサ３０に分流し還流する気体を層流化するもので、後述するように、流量センサ３０のセンサベース４５の内部に形成されている。この層流回路３２は、上記バイパス通路３３a、３３ｂに連通接続可能とされるとともに、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５に接触して通過するセンサ通路５０が分岐して形成されている。
【００８０】
熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５は、ヒータによる熱の動きを利用する質量流量検出方式のもので、センサ通路５０内の気体を加熱する発熱抵抗体としての機能と、センサ通路５０の気体の温度変化を検知するセンサとしての機能を兼備するものである。
【００８１】
この熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５は、図６に示すように、微細なシリコン基台３６（図示の実施形態においては、２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、厚み０．４５ｍ）に、一対のマイクロヒータ素子３７、３８が薄膜形成されてなる。
【００８２】
３９はパターン形成されたマイクロヒータ素子３７、３８の配線を示しており、この配線３９の端子部３９ａ、３９ｂ、３９ｃが、ワイヤ・ボンディング４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより、後述するセンサベース４５の各電極４６ａ、４６ｂ、４６ｃに電気的に接続されている。
【００８３】
上記流量センサ３０は、図６および図７に示すように、プリント基板材料からなるセンサベース４５（図示の実施形態においては、アルミ基板またはガラスエポキシ基板が好適に採用される。）に、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５が実装されるとともに、このフローセンサチップ３５の上記一対のマイクロヒータ素子３７、３８上を層流回路３２から分岐したセンサ通路５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）が平行に通過して再び上記層流回路３２に合流する。また、この層流回路３２には接続通路３４a、３４ｂが接続形成されており、これら接続通路３４ａ、３４ｂは、気体測量計３の連通路６のオリフィス６ｃを挟んで設けられたバイパス通路３３ａ、３３ｂと連通接続可能とされている。
【００８４】
上記センサベース４５は、具体的には、図１１および図１２に示すように、プリント基板材料からなる複数枚（図示の実施形態においては５枚）のベース薄板４５ａ、４５ｂ、４５ｃ，４５ｄ、４５eがボンディングシート等の適宜接着手段により積層接着されるとともに、さらにその上に、Ｏリング４７を介してベース薄板４５ｆが、締付け固定ボルト（図示省略）等の適宜固定手段により積層固定されてなる積層構造とされている。４９は上記締付け固定ボルト用の挿通穴を示している。
【００８５】
なお、上記ベース薄板４５ｆの積層固定も、ボンディングシート等の適宜接着手段により積層接着することで、パッケージ化する場合は、上記Ｏリング４７は不要となる。
【００８６】
各ベース薄板４５ａ〜４５ｆには、図１１および図１２に示すような種々の加工や、部品の装填がなされており、これらベース薄板４５ａ〜４５ｆの積層一体化（パッケージング）により、上述した流量センサ３０の各構成部が形成される。
【００８７】
具体的には、上記層流回路３２は、直線状の複数の細径通路３２ａ、３２ａ、…と、これら細径通路３２ａ、３２ａ、…の両端部と連通接続する細径接続路３２ｂ、３２ｂとから構成されているところ、これらの通路は、ベース薄板４５ｂに形成されたスリット３２ｂ´、３２ｃ´とベース薄板４５ｃに形成されたスリット３２ａ´、３２ａ´、…の積層組合せにより形成されている。
【００８８】
また、層流回路３２から延びて外部へ開口する接続通路３４ａ、３４ｂは、ベース薄板４５ａおよび４５ｂに形成された小穴３４ａ´、３４ａ´、３４ｂ´、３４ｂ´から形成されている。
【００８９】
さらに、層流回路３２から分岐して再び還流するセンサ通路５０は、ベース薄板４５ｃ、４５ｄ、４５eおよび４５fに形成された小穴５０ａ´、５０ｃ´、細溝５０ｂ´から形成されている。
【００９０】
また、ベース薄板４５fには、Ｏリング４７挿入用の円環溝４８が形成され、すべてのベース薄板４５ａ〜４５ｆの穴４９´、４９´、…から上記締付け固定ボルト用の挿通穴が形成される。
【００９１】
上記層流回路３２とセンサ通路５０の内周面には金メッキが施されて、流れる気体によるセンサベース４５の腐食等の損傷が防止されている。
【００９２】
流量センサ３０は、図２および図３に示すように、気体流量計３における上記連通路６のオリフィス６ｃの下側部位に設けられており、上記センサ通路５０の両端５０ａ、５０ｂは、層流回路３２から延びる接続通路３４a、３４ｂに連通され、さらにオリフィス６ｃを挟んで設けられたバイパス通路３３ａ、３３ｂを介して上記連通路６に連通されている。
【００９３】
流量測定部３１は、前述した流量センサ３０を構成する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５のマイクロヒータ素子３７、３８に給電するとともに、測温センサとしてのこれらマイクロヒータ素子３７、３８から入力される計測信号を演算して気体の質量流量を算出する部位で、具体的には、気体流量径に設けられた測量計測基板７２上に組み込まれている。
【００９４】
流量測定部３１の具体的な回路構成が図８に示されている。
すなわち、図示の実施形態の流量測定部３１において、一対のマイクロヒータ素子３７、３８に、抵抗器Ｒ１、Ｒ２がそれぞれ直列接続されるとともに、これら２つの直列回路が、抵抗器Ｒ１、Ｒ２側の端部同士とマイクロヒータ素子３７、３８側の端部同士とが接続されてブリッジ回路７３が構成されている。
【００９５】
そして、ブリッジ回路７３の一対の対角間（図示のものにおいては、接続点ｐ１、ｐ２間）に定電流源７４から通電されて、上記一対のマイクロヒータ素子３７、３８が発熱される。一方、ブリッジ回路７３の他の対角間（図示のものにおいては、２つの直列回路の抵抗器Ｒ１、Ｒ２とマイクロヒータ素子３７、３８の接続点ｐ３、ｐ４間）の電圧差が増幅回路７５で増幅され、気体流量に応じた計測信号として演算部７６へ送られる。
【００９６】
この演算部７６は、増幅回路７５からの計測信号をして流量を演算し、その演算結果を制御部４へ送るとともに、表示手段としての数字表示器等からなる表示部７７（図１参照）で表示する機能を有している。
【００９７】
この表示部７７は、４ケタ７セグメントＬＥＤ等の数字表示器等からなり、気体流量計３において上記センサ基板７２の上側に設けられた表示基板７８上に組み込まれている。また、この表示基板７８には、上記表示部７７に隣接して、各種運転モード（流量モード、圧力モード、計測値の範囲、基準環境温度等）を設定する押しボタン式のモード設定部７９、および運転状態（電源Ｏｎ−Ｏｆｆ、運転モード等）を表示する運転表示ＬＥＤ８０が組み込まれている。
【００９８】
次に、以上のように構成された気体流量計３の計測原理について説明する。
すなわち、気体流量計３の定電流源７４から流量センサ３０のマイクロヒータ素子３７、３８に給電されて、これらのマイクロヒータ素子３７、３８が熱している運転状態において、配管１００に気体が流れていない時には、流量センサ３０のセンサ通路５０にも気体が流れず、よって上流側および下流側のマイクロヒータ素子３７、３８の熱は平衡状態に保たれており（図９（ａ）および図１０の実線で示される温度分布参照）、表示部７７に表示される気体流量の指示値もゼロである。
【００９９】
これに対して、配管１００に気体が流れて、その一部が連通路６から流量センサ３０のセンサ通路５０にも流れると、この気体の流れにより、上流側のマイクロヒータ素子３７の熱が奪われて温度が低下するとともに、下流側のマイクロヒータ素子３８の受ける温度が上昇して、両者間の熱のバランスが崩れる（図９（ｂ）および図１０の一点鎖線で示される温度分布参照）
【０１００】
そして、上述したように、上記両マイクロヒータ素子３７、３８の温度変化は、流量測定部３１のブリッジ回路７３で検出されて、増幅回路７５を通じて配管１００を流れる気体の質量流量に応じた計測信号（電気出力）が得られ、この計測信号を基に演算部７６により配管１００を流れる気体の質量流量が算出されて、その質量流量が表示部７７に気体流量として表示されるほか、その流量出力信号が制御部４へ出力される。
【０１０１】
制御部４は、気体流量計３の計測結果に応じて上記気体流量制御弁２を駆動制御するもので、気体流量計３に設けられたバルブコントロール基板８１上に組み込まれている。
【０１０２】
この制御部４は、具体的には、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、上記気体流量計３の流量測定部３１からの計測結果に従って気体流量制御弁２の流量調整工程を実行させるためのプログラム等が組み込まれるとともに、気体流量制御弁２のアクチュエータであるステッピングモータ１６の駆動に必要な種々の情報などが、予めデータとしてまたはキーボード等により適宜選択的に入力設定されている。
例えば、外部設定入力手段である操作パネル等からなる流量設定部８５（図１３）により対象となる配管１００に流す気体流量が適宜入力設定される。
【０１０３】
また、本装置の気体流量計３には、気体の圧力を検知する圧力センサ（図示省略）が選択的に設けられる。この圧力センサは、配管１００の上流側部位１００ａを流れる気体の圧力を検知する。
【０１０４】
この圧力センサの検知結果は圧力測定部８７（図１３）から制御部４へ送られるとともに、上記表示部７７にも表示される。
【０１０５】
そして、気体流量制御弁２は、制御部４により、計測された気体の質量流量に圧力も加味した高精度な気体の流量制御を行う。
【０１０６】
しかして、以上のように構成された気体流量制御装置において、配管１００を流れる気体の質量流量が気体流量計３により計測されて、その計測結果に従って制御部４が、流量制御弁２のアクチュエータである直動型ステッピングモータ１６が弁体であるニードル１５をオリフィス２１に対して開閉動作させて、配管１００を流れる気体の質量流量が予め設定された値となるように自動調整する。
【０１０７】
以上詳述したように、本実施形態の気体流量制御装置によれば、以下に列挙する特有の効果が得られる。
【０１０８】
（１）配管１００を流れる気体の質量流量を調整する気体流量制御弁２は、弁体１５を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータ１６を備えてなり、また、上記配管１００を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計３は、上記気体の流れを検知する熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５を備えてなるから、気体流量制御弁２および気体流量計３のそれぞれの構造が簡単かつ小型であり、したがって気体流量制御装置１の装置構造も簡単かつ小型化できて、装置の設置空間に大きな制約を受けることがない。これにより、大流量はもちろん、小流量さらには微小流量の気体流量制御にも適用可能である。
【０１０９】
（２）上記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備えるから、単一の気体流路に一体接続された上記気体流量調整手段および気体流量計測手段が介装配置されて、この気体流路を流れる気体の質量流量を計測し調整する用途のほか、上記気体流路の本管に単一の気体流量計測手段が介装配置されるとともに、上記本管から分岐する複数の分岐管に上記気体流量計測手段と分離された気体流量調整手段がそれぞれ介装配置されて、上記本管を流れる気体の質量流量を計測し、その計測結果に応じて上記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を均一にまたは個別に調整することも可能である。
【０１１０】
このように、本発明の気体流量制御装置は、目的に応じて多様な使用方法が採用でき、汎用性に富む。
【０１１１】
（３）上記直動型ステッピングモータ１６の直動軸が内蔵型ボールねじ２５のねじ軸２５ａで構成されていることにより、換言すれば、カップリングレスでボールねじ２５が一体化されたステッピングモータ１６を使用することにより、気体流量制御弁２さらには気体流制御装置１の軸方向寸法が小さく設定されて、装置の設置空間はさらに小さくできる。
【０１１２】
（４）上記ねじ軸２５ａに、弁体１５を構成するニードルが同軸上に一体接続されるとともに、弁座を構成するオリフィス２１が上記配管１００に連通接続される弁ハウジング１７の接続端に一体形成されてなり、上記ニードル１５とオリフィス２１の軸線が上記配管１００の軸線と同軸状に設定されていることにより、ステッピングモータ１６も上記配管１００と同軸状に配置される結果、上記配管１００から横方向へ張り出すことがなく、装置構成のさらなる小型化、省スペース化が可能となる。
【０１１３】
（５）気体流量制御弁２のアクチュエータがステッピングモータ１６であることにより、デジタル流量制御で流れる気体の質量流量の調整制御を簡単にかつ高速で行え、目的に応じて流れる気体の流速、圧力の可変制御も可能である。
【０１１４】
これにより、例えばエアー回路への適用においては、各種エアー機器との組合せ連動により、これらエアー機器の複雑な動作制御も可能である。エアー機器の一例として、エアシリンダの微細な動き制御、人工筋肉等エアを使用した細かな制御、成型品作成の際のエア注入制御、ペイントスプレーガンのエア吐出量制御、エア弁機器の削減、吸着機器の吸着制御等が可能である。
【０１１５】
（６）上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５は、シリコン基台３６に一対のマイクロヒータ素子３７、３８が薄膜形成されてなる微小な構造（例えば、２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、厚み０．４５ｍ）であり、この熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５がセンサベース４５に実装されるとともに、配管１００に連通接続されるセンサ通路５０がこのフローセンサチップ３５上の一対のマイクロヒータ素子３７、３８上を通過するように設けられていることにより、上記センサ通路５０を含めた流量センサ３０の高さと幅が非常に小さくて（例えば、高さ４．０ｍｍ×幅１２．０ｍｍ）、この点からも気体流量計３のさらなる小型化を実現し、その組付け空間に大きな制約がない。
【０１１６】
（７）上記気体流量計３のセンサ部を構成する流量センサ３０は、気体の流れを層流化する層流回路３２と、気体の流れを検知する上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ３５とを備えてなるＩＣサイズ（ＩＣチップと同等の形状寸法）の形態とされており、センサ単体としての高さと幅が非常に小さくて、その組付け空間に大きな制約がなく、よって本実施形態に係る気体流量計３を含めた各種気体流量計に適用可能で、この種気体流量計の大幅な小型化を実現し得る。
【０１１７】
（８）ＩＣサイズの上記流量センサが気体の流れを層流化する層流回路を備えていることにより、従来のこの種気体流量計において必須の構成部品であった気体流路を流れる気体を層流化する層流素子が不要となって、装置コストの低減化が実現するとともに、ＩＣサイズの流量センサに層流素子と同様の機能が付加されることにより、上記熱式ＭＥＭＳフローセンサチップとの相乗効果による気体流量計のさらなる小型化が図れる。
【０１１８】
（９）上記流量センサの具体的構造として、内部に上記層流回路が形成されたセンサベース４５がプリント基板材料から形成されていることにより、流量センサ３０の製造コストさらには製品コストの低減化が可能である。
【０１１９】
（１０）上記層流回路３２とセンサ通路５０の内周面に金メッキが施されていることにより、センサベース４５が計測対象となる気体の種類に影響を受けることがない。
【０１２０】
（９）上記配管１００を流れる気体の圧力を検知する圧力センサを備えて、この圧力センサにより検知された圧力も加味した気体の質量流量を計測することにより、気体圧力の変動にも対応した高精度な気体流量制御ができる。
【０１２１】
実施形態２
本実施形態は図１４および図１５に示されており、実施形態１の空気流量制御装置１における気体流量制御弁２と気体流量計３を分離設置することにより複数の気体流路の流量制御を行うようにしたものである。
【０１２２】
すなわち、本実施形態においては、上記空気流量制御装置１が、配管（気体流路）１００の途中から複数（本実施形態においては５本）の分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４が分岐している気体供給回路に適用されている。
【０１２３】
具体的には、上記配管（本管）１００に単一の気体流量計３が介装配置されるとともに、この本管１００から分岐する５本の分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４に気体流量制御弁２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅがそれぞれ介装配置されている。
【０１２４】
制御部４は、上記気体流量計３による本管１００を流れる気体の計測結果に応じて、上記５本の分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を流れる気体の質量流量を均一に、つまりすべての分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を流れる気体の質量流量が同じになるように、気体流量制御弁２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅをそれぞれ駆動制御するように構成されている。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。
【０１２５】
実施形態３
本実施形態は図１６に示されており、実施形態２の空気流量制御装置１における制御方法を改変したものである。
【０１２６】
すなわち、実施形態３においては、５本の分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を流れる気体の質量流量を均一になるように、気体流量制御弁２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅをそれぞれ駆動制御する構成であるが、本実施形態においては、制御部４は、上記気体流量計３による本管１００を流れる気体の計測結果に応じて、上記５本の分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を流れる気体の質量流量を個別に調整するように、つまり各分岐管１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を流れる気体の質量流量を目的に応じてそれぞれ個別に調整するように、気体流量制御弁２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅをそれぞれ駆動制御すべく構成されている。
その他の構成および作用は実施形態２と同様である。
【０１２７】
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。
【０１２８】
例えば、図示の実施形態における気体流量制御弁２の配置方向は、ニードル１５とオリフィス２１が配管１００の下流側部位１００ｂに連通接続される側に配置されて使用されているが、目的に応じて、上記と逆に、ニードル１５とオリフィス２１が配管１００の上流側部位１００ａに連通接続される側に配置される配置方向で使用されることも可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１                      気体流量制御装置
２                      気体流量制御弁（気体流量調整手段）
３                      気体流量計（気体流量計測手段）
４                      制御部（制御手段）
５                      固定ベース（位置決め接続手段）
６                      気体流量計の連通路
７                      気体流量制御弁の連通路
１５                    ニードル（弁体）
１５ａ                  先端テーパ部
１６                    直動型ステッピングモータ
１７                    弁ハウジング
１７ａ                  弁室
２１                    オリフィス
２５                    内蔵型ボールねじ
２５ａ                            ボールねじのねじ軸
３０                    流量センサ（センサ部）
３１                    流量測定部
３２                    層流回路
３５                    熱式ＭＥＭＳフローセンサチップ
３６                    シリコン基台
３７、３８              マイクロヒータ素子
４５                    センサベース
４５ａ〜４５e            ベース基板
５０                    センサ通路
１００                  配管、本管(気体流路)
１１０〜１１４          分岐管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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