(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体をセンサ流路とバイパス流路とに分流して、前記流体の分流比とセンサ流路を流れる流体の流量検出情報とに基づいて導入流体の全量を検出するようにした流量検出機構であって、前記バイパス流路内に挿入される抵抗物が、互いにロウ接合または拡散接合によって接合されて積層状態となっている複数のエッチングプレートからなり、各エッチングプレートは厚み方向に貫通孔を有し、全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように全てのエッチングプレートは各エッチングプレートに連設されたガイドプレートを用いて位置合わせされた状態で重ね合わされており、各エッチングプレートに設けられた全ての前記貫通孔は、前記流体を通過させるために用いられることを特徴とする流量検出機構。
【請求項２】
前記抵抗物は、各エッチングプレートに連設されていた前記ガイドプレートが全てのエッチングプレートの接合後に切除されて得られたものである請求項１に記載の流量検出機構。
【請求項３】
前記抵抗物は、各エッチングプレートにブリッジを介して連設されていた前記ガイドプレートが全てのエッチングプレートの接合後に前記ブリッジと共に切除されて得られたものである請求項１に記載の流量検出機構。
【請求項４】
流体をセンサ流路とバイパス流路とに分流して、前記流体の分流比とセンサ流路を流れる流体の流量検出情報とに基づいて導入流体の全量を検出するようにした流量検出機構の前記バイパス流路内に挿入される抵抗物の製造方法であって、厚み方向に有する貫通孔が全て前記流体を通過させるために用いられる複数のエッチングプレートを、全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように各エッチングプレートに連設されたガイドプレートを用いて位置合わせした状態で重ね合わせ、ロウ接合または拡散接合によって接合し積層状態とすることによって前記抵抗物を得ることを特徴とする流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法。
【請求項５】
前記複数のエッチングプレートを全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように位置合わせした状態で重ね合わせる際の位置合わせに、各エッチングプレートに連設された前記ガイドプレートを用い、全てのエッチングプレートの接合後に前記ガイドプレートを切除して前記抵抗物を得る請求項４に記載の流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法。
【請求項６】
前記複数のエッチングプレートを全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように位置合わせした状態で重ね合わせる際の位置合わせに、各エッチングプレートにブリッジを介して連設された前記ガイドプレートを用い、全てのエッチングプレートの接合後に前記ブリッジと共に前記ガイドプレートを切除して前記抵抗物を得る請求項４に記載の流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の質量流量を計測するマスフローメータや、流体の質量流量を計測し流体流量を制御するマスフローコントローラに備えられる流量検出機構と、流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体をセンサ流路とバイパス流路とに分流して、この流体の分流比とセンサ流路を流れる流体の流量検出情報とに基づいて導入流体の全量を検出するようにした流量検出機構では、前記バイパス流路内に圧力損失を得るための部材である抵抗物が挿入され、完成されたものをバイパスとしている。
【０００３】
そして、前記抵抗物として、従来、ステンレス製で平面視がほぼ円形の薄板状をしており、さらに、中央部に網状部分を有する同一形状のエッチングプレートを複数枚同一方向に重ね、各エッチングプレートに形成されているピン挿通用の挿通孔にピンを挿通させてそのピンをかしめ止めし、このように固定された複数枚のエッチングプレートをホルダに保持させることで作成されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成からなる従来の抵抗物は、ピンやホルダなどの部品が必要であり、部品点数が比較的多いものであった。このことは、費用の上昇や、組立工数の増加を招くとともに、抵抗物のコンパクト化を図ることを難しくしていた。また、前記抵抗物の作成を機械的に行うことができず、手作業によって行っていたことから、抵抗物を作成する作業者の熟練度の違い等により、前記エッチングプレートの積層状態に大きなバラツキが生じるという問題があった。
【０００５】
そして、上記のような欠点を有する抵抗物を用いていた従来の流量検出機構自体が、製造に時間・手間がかかるとともにコストも高くつき、また、コンパクト化を図ることが難しく、さらには個々の測定精度に大きなバラツキのあるものとなっていた。
【０００６】
この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、より簡単に製造することができるとともに、コストダウンおよびコンパクト化が図れ、また、個々の組立後の状態にバラツキが生じにくく、ひいては測定精度の向上を図ることができる流量検出機構及び流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の流量検出機構は、流体をセンサ流路とバイパス流路とに分流して、前記流体の分流比とセンサ流路を流れる流体の流量検出情報とに基づいて導入流体の全量を検出するようにした流量検出機構であって、前記バイパス流路内に挿入される抵抗物が、互いにロウ接合または拡散接合によって接合されて積層状態となっている複数のエッチングプレートからなり、各エッチングプレートは厚み方向に貫通孔を有し、全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように全てのエッチングプレートは各エッチングプレートに連設されたガイドプレートを用いて位置合わせされた状態で重ね合わされており、各エッチングプレートに設けられた全ての前記貫通孔は、前記流体を通過させるために用いられることを特徴としている（請求項１）。
前記抵抗物は、各エッチングプレートに連設されていた前記ガイドプレートが全てのエッチングプレートの接合後に切除されて得られたものであってもよい（請求項２）。
前記抵抗物は、各エッチングプレートにブリッジを介して連設されていた前記ガイドプレートが全てのエッチングプレートの接合後に前記ブリッジと共に切除されて得られたものであってもよい（請求項３）。
上記目的を達成するために、本発明の流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法は、流体をセンサ流路とバイパス流路とに分流して、前記流体の分流比とセンサ流路を流れる流体の流量検出情報とに基づいて導入流体の全量を検出するようにした流量検出機構の前記バイパス流路内に挿入される抵抗物の製造方法であって、厚み方向に有する貫通孔が全て前記流体を通過させるために用いられる複数のエッチングプレートを、全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように各エッチングプレートに連設されたガイドプレートを用いて位置合わせした状態で重ね合わせ、ロウ接合または拡散接合によって接合し積層状態とすることによって前記抵抗物を得ることを特徴としている（請求項４）。
前記複数のエッチングプレートを全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように位置合わせした状態で重ね合わせる際の位置合わせに、各エッチングプレートに連設された前記ガイドプレートを用い、全てのエッチングプレートの接合後に前記ガイドプレートを切除して前記抵抗物を得てもよい（請求項５）。
前記複数のエッチングプレートを全てのエッチングプレートの貫通孔同士が互いに連通するように位置合わせした状態で重ね合わせる際の位置合わせに、各エッチングプレートにブリッジを介して連設された前記ガイドプレートを用い、全てのエッチングプレートの接合後に前記ブリッジと共に前記ガイドプレートを切除して前記抵抗物を得てもよい（請求項６）。
【０００８】
上記の構成により、より簡単に製造することができるとともに、コストダウンおよびコンパクト化が図れ、また、個々の組立後の状態にバラツキが生じにくく、ひいては測定精度の向上を図ることができる流量検出機構及び流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法を提供することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を、図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一実施例に係る流量検出機構Ｄの構成を概略的に示す縦断端面図である。
流量検出機構Ｄは、センサ流路１と、バイパス流路２と、前記センサ流路１およびバイパス流路２に流体Ｆを導入するための導入口３と、前記センサ流路１およびバイパス流路２からの流体Ｆが導出される導出口４とを有しており、流体Ｆをセンサ流路１とバイパス流路２とに分流して、前記流体Ｆの分流比とセンサ流路１を流れる流体Ｆの流量検出情報とに基づいて導入した流体Ｆの全量を検出するようにしたものである。
【００１０】
前記流体Ｆは、たとえば半導体の製造に用いられるフッ化水素（ＨＦ）などである。
【００１１】
前記センサ流路１には、一対の発熱抵抗体５，５からなる熱式流量センサが設けられており、前記発熱抵抗体５，５によって流体Ｆの瞬時流量が検出される。
【００１２】
前記バイパス流路２の内部には、外形の断面形状が円形の抵抗物６が挿入されており、保持部材（たとえばＯリング）７によって保持されている。
【００１３】
図２（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ前記抵抗物６の作成方法を概略的に示す斜視図である。
前記抵抗物６は、複数枚のエッチングプレート８，８…を、ロウ接合または拡散接合によって積層状態とすることで形成される。
【００１４】
前記エッチングプレート８は、たとえばステンレスからなる平面視がほぼ円形状で薄板状（たとえば厚さが０．１ｍｍ）の部材であり、使用用途等に応じてその大きさを種々選択することができる。また、エッチングプレート８の中央部には、多数の貫通孔１０，１０…が規則正しく並んだ網状部分９が形成されている。この網状部分９としては、たとえば、図３に示すように、前記貫通孔１０が正六角形状をしているハニカム構造が採用できる。なお、エッチングプレート８の表裏両面は、それぞれ、前記貫通孔１０，１０…を除いた部分が、同一平面上にあるように、すなわち全面にわたって一定の厚さを有するように形成されている。
【００１５】
そして、前記エッチングプレート８，８…を積層状態にするに際しては、全てのエッチングプレート８の貫通孔１０同士が互いに連通するように全てのエッチングプレート８，８…を位置合わせした状態で重ね合わせる必要があるが、この位置合わせ作業を簡単に行えるように、各エッチングプレート８にはガイドプレート１１が連設されている。
【００１６】
前記ガイドプレート１１は、内壁および外壁の平面視がともに矩形状に形成されている枠形の部材であり、エッチングプレート８の大きさに応じて、縦横がそれぞれ、たとえば２〜１５ｍｍとして形成される。そして、このガイドプレート１１は、一端がガイドプレート１１の内壁に連設され、他端がエッチングプレート８の周縁部に連設される四つのブリッジ１２，１２…を介して、エッチングプレート８に連設されている。ここで、前記ガイドプレート１１およびブリッジ１２は、エッチングプレート８と同じ材料（すなわち本実施例ではステンレス）からなり、また、それぞれの厚さもエッチングプレート８の厚さと同じとなるように形成されている。なお、前記ブリッジ１２の数は、四つに限るものではない。
【００１７】
上記の構成からなるガイドプレート１１は、周縁に四つの角を有しており、この角同士が重なり合うように全てのガイドプレート１１を重ね合わせていくと、全てのエッチングプレート８，８…の貫通孔同士が互いに連通するように構成されている。
【００１８】
なお、前記ガイドプレート１１は、内壁および外壁の平面視がともに矩形状に形成されている枠形状に限るものではなく、全てのエッチングプレート８，８…の貫通孔同士が互いに連通するようにエッチングプレート８同士を位置合わせするという作業を簡便化できる形状であればよい。
【００１９】
次に、前記抵抗物６の作成方法について説明する。
前記抵抗物６の作成は、エッチングプレート８と、このエッチングプレート８にブリッジ１２を介して連設されたガイドプレート１１とからなる基本プレート１３を、ロウ接合または拡散接合によって積層状態とした後、エッチングプレート８以外の部分、すなわちガイドプレート１１とブリッジ１２とを切除することによって行われる。以下に、その方法について詳述する。
【００２０】
まず、前記基本プレート１３（図２（Ａ）参照）を所望の枚数（たとえば５０枚〜１００枚）だけ重ね合わせるのであるが、この重ね合わせのときに、少なくとも各エッチングプレート８の表裏のいずれか一面に、ロウ接合に用いる接合材料を塗布するという作業を行う。なお、エッチングプレート８の片面だけでなく、ブリッジ１２の片面にも接合材料を塗布しておくことが望ましい。なお、前記エッチングプレート８，８…同士の接合に用いられる手段は、ロウ接合に限るものではなく、たとえば、エッチングプレート８，８…を重ねた状態で接合する拡散接合などでもよい。
【００２１】
このように所望の枚数の基本プレート１３を積層状態とした後（図２（Ｂ）参照）、前記ブリッジ１２をたとえばワイヤーカットすることで、図２（Ｃ）に示すように、抵抗物６が作成されることとなる。なお、前記ブリッジ１２の切断方法は、ワイヤーカットに限るものではなく、その他公知の切断方法を用いてもよい。
【００２２】
なお、前記ブリッジ１２の幅は、ガイドプレート１１によるエッチングプレート８の保持に支障を来さない程度の大きさ（たとえば１ｍｍ）があればよく、ブリッジ１２の長さは、前記ワイヤーカットに支障を来さない程度の大きさ（たとえば１ｍｍ）があればよい。
【００２３】
また、前記ブリッジ１２の幅は、一定であってもよいが、図４に示すように、エッチングプレート８側ほど細くなるように形成してもよい。このように形成した場合には、ワイヤーカットによって前記ブリッジ１２を切断した後にエッチングプレート８側に形成されるブリッジ１２の切り残し部分をより小さくすることができ、また、作業の短時間化を図ることも可能となる。
【００２４】
さらに、前記基本プレート１３では、四つのブリッジ１２，１２…が、前記エッチングプレート８の四方に連設されているが、このような構成に限るものではなく、たとえば三つのブリッジ１２，１２，１２が前記エッチングプレート８の三方に連設されていてもよく、また、二つのブリッジ１２，１２が前記エッチングプレート８の二方に連設されていてもよく、さらに、一つのブリッジ１２のみが前記エッチングプレート８に連設されていてもよく、その他、五つ以上のブリッジ１２，１２…が前記エッチングプレート８に連設されていてもよい。
【００２５】
上記の構成からなる抵抗物６は、手作業によることなく、機械的に作成することができるため、エッチングプレート８の積層状態にバラツキがほとんど生じず、量産も可能となり、ひいてはコストダウンを図ることができる。
【００２６】
また、上記の構成からなる抵抗物６は、ピンやホルダなどを必要としないことから、部品点数や組立工数を少なくすることができ、このことからもさらなるコストダウンを図ることが可能となる。特にホルダを必要としないことから、ホルダによって遮られていた分だけ多くの流量を得ることができ、コンパクト化を図ることも可能となる。
【００２７】
さらに、上記の構成からなる抵抗物６では、各エッチングプレート８の周縁部同士ががしっかりと接合されていることから、その側面（エッチングプレート８，８…の間）から流体Ｆが内外に流通することを防止できる。すなわち、エッチングプレート８，８…間から流量の漏れが生じると、バイパスとしての差圧が変化することになるが、上記の構成からなる抵抗物６では、そのようなことがない。
【００２８】
そのため、たとえば、図１に示すように、センサ流路１とバイパス流路２との合流点を抵抗物６の側面にもってきても、流体Ｆが抵抗物６の側面からその内部へ流れ込むことがなく、流量検出に支障を来たすことがない。そして、ひいては、流量検出機構Ｄのコンパクト化を図るために、センサ流路１とバイパス流路２との合流点を抵抗物６の側面にもってくる必要が生じる場合があるが、上記の構成からなる抵抗物６では、そのような要望にも応じることが可能となる。
【００２９】
図５は、前記基本プレート１３の他の例である基本プレート１４の構成を概略的に示す平面図である。
図５に示す基本プレート１４は、前記エッチングプレート８と、このエッチングプレート８に対して前記ブリッジ１２を介して連設されるガイドプレート１５とからなる。
【００３０】
前記ガイドプレート１５は、基本プレート１３に用いられている平面視が枠形形状である前記ガイドプレート１１に比して、平面視が矩形状となっている点で異なり、また、前記ガイドプレート１１では、一つのガイドプレート１１に対して一つのエッチングプレート８のみが連設されていたのに対し、ガイドプレート１５では、一つのガイドプレート１３の一側に対して複数のエッチングプレート８，８…が、それぞれブリッジ１２を介して連設されている点で異なる。
【００３１】
そして、上記の構成からなるガイドプレート１５が連設されたエッチングプレート８，８…を用いて抵抗物６を作成する際の手順は、前記ガイドプレート１１が連設されたエッチングプレート８，８…を用いて抵抗物６を作成する際の手順と同じであることから、その説明を省略する。
【００３２】
なお、前記ブリッジ１２の幅は、ガイドプレート１５によるエッチングプレート８の保持に支障を来さない程度の大きさ（たとえば１ｍｍ）があればよく、ブリッジ１２の長さは、前記ワイヤーカットに支障を来さない程度の大きさ（たとえば１ｍｍ）があればよい。
【００３３】
また、上記の構成からなる基本プレート１４では、一つのブリッジ１２のみを介してエッチングプレート８がガイドプレート１５に連設されているが、二つ以上のブリッジ１２を介してエッチングプレート８がガイドプレート１５に連設されていてもよい。
【００３４】
さらに、上記の構成からなる基本プレート１４では、複数のエッチングプレート８，８…は、ガイドプレート１５の一側のみに連設されているが、このような構成に限るものではなく、複数のエッチングプレート８，８…が、ガイドプレート１５の二側以上に連設されていてもよい。
【００３５】
図５に示す基本プレート１５を用いた場合には、一度に複数個の抵抗物６，６…を作成することができるというメリットがある。
【００３６】
図６は、前記基本プレート１３のさらに他の例である基本プレート１７の構成を概略的に示す平面図である。
図６に示す基本プレート１７は、前記エッチングプレート８，８…と、複数のエッチングプレート８に対して前記ブリッジ１２を介して連設されるガイドプレート１６とからなる。
【００３７】
前記ガイドプレート１６は、基本プレート１３に用いられている平面視が枠形形状である前記ガイドプレート１１を拡大した形状をしており、また、前記ガイドプレート１１では、一つのガイドプレート１１に対して一つのエッチングプレート８のみが連設されていたのに対し、ガイドプレート１６では、一つのガイドプレート１６の内側に、複数のエッチングプレート８，８…が、ブリッジ１２を介して直接的または間接的に連設されている点で異なる。
【００３８】
すなわち、基本プレート１７における複数のエッチングプレート８，８…は、行列状（たとえば６行×６列）に配置されており、かつ隣り合うエッチングプレート８同士が前記ブリッジ１２を介して連設されている。そして、このように配置されている複数のエッチングプレート８，８…が、複数のブリッジ１２，１２…を介して前記ガイドプレート１６の内壁に連設されているのである。
【００３９】
そして、上記の構成からなるガイドプレート１６が連設されたエッチングプレート８，８…を用いて抵抗物６を作成する際の手順は、前記ガイドプレート１１が連設されたエッチングプレート８，８…を用いて抵抗物６を作成する際の手順と同じであることから、その説明を省略する。
【００４０】
なお、前記ブリッジ１２の幅は、ガイドプレート１６によるエッチングプレート８の保持に支障を来さない程度の大きさ（たとえば１ｍｍ）があればよく、ブリッジ１２の長さは、前記ワイヤーカットに支障を来さない程度の大きさ（たとえば１ｍｍ）があればよい。
【００４１】
図６に示す基本プレート１７を用いた場合には、一度に複数個の抵抗物６，６…を作成することができるというメリットがある。
【００４２】
上記の構成からなり、上述した方法によって作成することができる抵抗物６を流量検出機構Ｄに用いた場合には、流量検出機構Ｄをより簡単に製造することができるとともに、コストダウンおよびコンパクト化が図れ、また、個々の組立後の状態にバラツキが生じにくく、ひいては測定精度の向上を図ることができるという効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
上記の構成からなる本発明によれば、より簡単に製造することができるとともに、コストダウンおよびコンパクト化が図れ、また、個々の組立後の状態にバラツキが生じにくく、ひいては測定精度の向上を図ることができる流量検出機構及び流量検出機構に用いられる抵抗物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る流量検出機構の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】（Ａ）は、上記実施例における基本プレートの構成を概略的に示す斜視図であり、（Ｂ）は、前記基本プレートを積層状態としたときの構成を概略的に示す斜視図であり、（Ｃ）は、上記実施例における抵抗物の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】上記実施例におけるエッチングプレートの構成を概略的に示す説明図である。
【図４】上記実施例におけるエッチングプレートの他の例の構成を概略的に示す平面図である。
【図５】上記実施例における基本プレートの他の例の構成を概略的に示す説明図である。
【図６】上記実施例における基本プレートのさらに他の例の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１…センサ流路、２…バイパス流路、６…抵抗物、８…エッチングプレート、Ｄ…流量検出機構、Ｆ…流体。
【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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