(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ガスを流す流路と、  該流路の空間を直接制御するように流路の一部に直接接して配設したダイアフラムを備えた流量制御部とを有し、
前記ダイアフラムに、測定ガスの流速を熱量の変化で測定するヒータからなるセンサを、前記ダイアフラムの測定ガスに接する面の反対側の面の中央位置に設けたこと
を特徴とするマスフローコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスフローコントローラに関し、詳しくは流体の流量を測定するセンサ管を不要にしたマスフローコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるマスフローコントローラは、図４に示すように、
測定ガスを入力する上流側に設けたセンサ部１と、下流側に設けたバルブ部２と、ブリッジ回路３、増幅回路４、補正回路５、比較制御回路６、バルブ駆動回路７とから構成されている。
【０００３】
センサ部１は、センサ管８とバイパス管９とで構成されている。センサ管８は、細い管（代表値：φ０.３）の外側に２つのヒータ１０を巻いて、内部を流体が流れることによるヒータ１０から奪われる熱量を測定する。この熱量は、層流領域では、内部の流速の平方根に比例しているため、その関係から流量を計算する。バイパス管９は層流状態を保持することで、バイパス管９とセンサ管８の分流比を一定にするようにしている。
【０００４】
バルブ部２は、センサ管による測定値と作業者が入力した測定流量に基づいて制御信号によって変位するバルブ駆動回路７とバイパス管９を通過した測定ガスの流路１４をメタルダイアフラム１３Ａにより調整する流量制御バルブ１１を備えている。流量制御バルブ１１は、ピエゾアクチュエータ１２が採用され、このピエゾアクチュエータ１２の動きが流路１４に接しているメタルダイアフラム１３Ａを動かして流量を調整する構造となっている。
【０００５】
また、測定ガスをクリーンに保つため、パーティクルの発生を抑えたり、デッドボリュームを減らすために、流量制御バルブ１１と流路１４をメタルダイアフラム１３Ａによりシールしており、このメタルダイアフラム１３Ａの面と流路１４の面のクリアランスを制御する方法で流量を調節している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明したマスフローコントローラは、センサ管の内径（φ０.３）が小さいので、詰まりの発生が多くなり、メンテナンスを数多く行う必要があるという問題がある。
【０００７】
又、ユーザサイドから見ても故障時対応のため補用品を準備しておく必要があり、トータルコストの面で問題がある。
【０００８】
さらに、センサ管へのヒータの巻線は、現状において手巻きで行っており、熟練工が必要であり、高コスト化へつながり、また手巻きのために特性の安定性に欠けるという問題もある。
【０００９】
従って、測定ガスの流速を熱量の変化で測定する手法において、径の細いセンサ管を使用しないで流速を測定することができる構造に解決しなければならない課題を有する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るマスフローコントローラは次に示す構成にすることである。
【００１１】
（１）  測定ガスを流す流路と、該流路の空間を直接制御するように流路の一部に直接接して配設したダイアフラムを備えた流量制御部とを有し、前記ダイアフラムに、測定ガスの流速を熱量の変化で測定するヒータからなるセンサを、前記ダイアフラムの測定ガスに接する面の反対側の面の中央位置に設けたことを特徴とするマスフローコントローラ。
【００１２】
このように、流体に直接接して流量を制御するダイアフラムにセンサを設けて、流量を測定するようにしたことにより、流量を測定するために別途必要としたセンサ管が不要になり、その分構造を簡略化できると共に、センサ管にまつわるメンテナンス等を省略することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るマスフローコントローラについて図面を参照して説明する。尚，従来技術で説明したものと同じものには同一符号を付与して説明する。
【００１４】
本願発明に係るマスフローコントローラは、図１に示すように、測定ガスを流す管路部１６と、管路部１６を流れる測定ガスを測定するための制御部１５及び流量制御バルブ１１とから構成されている。
【００１５】
制御部１５は、メタルダイアフラム１３Ａに取り付けた第１及び第２のヒータ＆センサ２２ａ、２２ｂ（図３参照）からの信号により熱量を測定するブリッジ回路３、この信号を増幅する増幅回路４、ユーザが設定した流量設定信号を入力する比較制御回路６、比較制御回路６からの流量設定信号とメタルダイアフラム１３Ａからの信号により流量出力信号を出力する補正回路５、比較制御回路６からの信号により流量制御バルブ１１を駆動させるバルブ駆動回路７、バルブ駆動回路７により駆動されメタルダイアフラム１３Ａと測定空間部１７のクリアランスを調整するピエゾアクチュエータ１２を備えている流量制御バルブ１１、からなる。
【００１６】
管路部１６は、測定ガスを流入する流路入口１８と、流路１９、流路出口２０からなる管路を形成し、流路１９の途中位置にメタルダイアフラム１３Ａの動きにより流量を制御する流量制御部２１を備えた構造となっている。
【００１７】
流量制御部２１は、図２に示すように、流路１９を垂直方向に形成してメタルダイアフラム１３Ａの面にあたる測定空間部１７に流れるようにし、この測定空間部１７を流れた測定ガスが流路出口２０方向に流す構造となっている。
【００１８】
測定空間部１７は、図２に示すように、メタルダイアフラム１３Ａの面により形成されるクリアランスｄ、所定の距離ｕのみ一定にした調整領域におけるクリアランスｄを制御して流量を制御する構造となっており、測定ガスは必ずこのメタルダイアフラム１３Ａの面に接して流路出口２０方向に流れる。
【００１９】
このメタルダイアフラム１３Ａは、図３に示すように、測定ガスに接する面と反対側の面の中央位置にヒータとセンサを兼ねた第１及び第２のヒータ＆センサ２２ａ、２２ｂをパターニングして取り付けた構造となっている。この第１及び第２のヒータ＆センサ２２ａ、２２ｂは、ブリッジ回路３（図１参照）に接続しており、ヒータによる熱量の変化により測定ガスの流速を測定する。
【００２０】
このように、流量を調整するメタルダイアフラム１３Ａに流速を測定するヒータを取り付けた構造にすると、従来の如く、センサ管が必要なくなると共に、そのセンサ管に伴うバイパス管も不要になり、構造の簡略化を図ると共に細い管で作成するセンサ管の詰まりといった現象が回避され、その分メンテナンスを少なく且つメンテナンスで必要とするセンサ管等の部品の調達も不要になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るマスフローコントローラは、熱量の変化により流量を測定するためのヒータをダイアフラムに設けた構造にすることにより、別途流量を測定するためのセンサ管を不要にすることができるため、その分構造を簡略化できると共にメンテナンスの回数を少なく且つ簡単にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るマスフローコントローラを略示的に示した断面図である。
【図２】同図１における流量制御部の一部拡大断面図である。
【図３】同図１及び図２におけるダイアフラムの平面図である。
【図４】従来技術におけるマスフローコントローラを略示的に示した断面図である。
【符号の説明】
３      ブリッジ回路
４      増幅回路
５      補正回路
６      比較制御回路
７      バルブ駆動回路
１１    流量制御バルブ
１２    ピエゾアクチュエータ
１３Ａ  メタルダイアフラム
１５    制御部
１６    管路部
１７    測定空間部
１８    流路入口
１９    流路
２０    流路出口
２１    流量制御部
【図１】
0004258130.tif 000002
【図２】
0004258130.tif 000003
【図３】
0004258130.tif 000004
【図４】
0004258130.tif 000005