特許 5697453 流量測定機構、マスフローコントローラ及び圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5697453

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】流量測定機構、マスフローコントローラ及び圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/36 20060101AFI20150319BHJP

   G01L 9/08 20060101ALI20150319BHJP

   G01L 19/00 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/36

   G01L9/08

   G01L19/00 Z

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2010-537198(P2010-537198)

(86)(22)【出願日】2010年9月17日

(86)【国際出願番号】JP2010066189

(87)【国際公開番号】WO2011040270

(87)【国際公開日】20110407

【審査請求日】2013年7月29日

(31)【優先権主張番号】特願2009-229268(P2009-229268)

(32)【優先日】2009年10月1日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100113468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】林 繁之

(72)【発明者】

【氏名】▲くわ▼原 朗

【審査官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２６５３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１２２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１１７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ １／３６

Ｇ０１Ｆ １／００

Ｇ０１Ｌ １９／００

Ｇ０５Ｄ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定すべき対象流体が流れる内部流路を有したボディユニットと、前記内部流路を分断するとともに分断された上流側内部流路及び下流側内部流路を連通する抵抗流路を有した流体抵抗部材と、前記ボディユニットに取り付けられて前記上流側内部流路又は下流側内部流路の少なくとも一方の圧力を検知する圧力センサとを具備し、前記圧力センサが検知した流体圧力に基づいて前記流体の流量を算出可能に構成したものであって、
前記内部流路が前記ボディユニットの一端部から他端部に向かって延びており、その内部流路の流れ方向に平行な面に部品取付面を設定したものであり、前記部品取付面に前記圧力センサを、その感圧面が前記部品取付面に略垂直でなおかつ前記流れ方向に略平行となるように取り付けていることを特徴とする流量測定機構。

【請求項2】

請求項１記載の流量測定機構と、前記ボディユニットに取り付けた流量調整弁と、前記流量測定機構による測定流量が予め定めた目標流量になるように前記流量調整弁を制御する制御回路とを具備したことを特徴とするマスフローコントローラ。

【請求項3】

所定の一面を取付面に設定した本体部材を具備し、その本体部材内に測定すべき流体の圧力を検知する感圧面が形成されたものであって、
前記取付面が、長手方向を有する面であり、
前記感圧面を前記取付面に対して略垂直でなおかつ前記長手方向に略平行となるように構成していることを特徴とする圧力センサ。

【請求項4】

前記本体部材を扁平な形状とし、その扁平面に対して垂直な一面を前記取付面とするとともに、前記扁平面と略平行に前記感圧面を設けていることを特徴とする請求項３記載の圧力センサ。

【請求項5】

測定すべき対象流体を導入するための圧力導入口と、前記流体が充填される流体充填室と、前記流体充填室及び圧力導入口を連通する流体導入路とを有する本体部材を具備し、前記流体充填室の一面を圧力検知のための感圧面に設定したものであって、
前記流体導入路の、流体充填室に対する開口部位が、感圧面に対して略垂直な側面部位に設定されていることを特徴とする圧力センサ。

【請求項6】

測定すべき対象流体を導入するための圧力導入口と、前記流体が充填される流体充填室と、前記流体充填室及び圧力導入口を連通する直線状の流体導入路とを有する本体部材を具備し、前記流体充填室の一面を圧力検知のための感圧面に設定したものであって、前記感圧面に対し、前記流体導入路が平行乃至斜めに形成されていることを特徴とする圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、半導体プロセスで用いられる材料ガス等の流量を制御するマスフローコントローラ、それに用いられる流量測定機構及び圧力センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の流量測定機構やマスフローコントローラに用いられる圧力センサとして、特許文献１に示すように、流体の圧力をダイヤフラムなどに設けた感圧面で受圧し、その感圧面の変位によって流体圧力を測定するものが知られている。かかる方式の圧力センサでは、受圧部材における感圧面の面積が大きいほど、感度が向上する。

【0003】

ところで、従来のマスフローコントローラには、内部に制御対象流体が流れる流路を形成したボディに圧力センサや流量調整弁などが取り付けられた構成を有したものがある。特に近年では、複数のマスフローコントローラをコンパクトに並列させたい要求などから、図１０に示すように、マスフローコントローラ１００’のボディ１’を長細い形状にするとともに、その長手方向と平行な一面に設定した部品取付面１ｃ’に圧力センサ２’や流量調整弁４’などを前記長手方向に沿って直列に取り付けることにより、マスフローコントローラ全体の幅方向寸法を小さく抑えるべく図ったものが開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平２−５５１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のマスフローコントローラでは、圧力センサを、その感圧面がボディの部品取付面に対して平行となるように配置しているので、全体の幅方向の寸法をさらに小さくしようとすると、感圧面の面積が小さくなって感度低下を招く恐れがある。そしてこのことが、小型化、特に幅方向の縮小化へのボトルネックとなっている。
本発明は上記のような問題点を鑑みてなされたものであって、圧力測定感度の低下を招くことなく、幅方向寸法を従来に比べて飛躍的に低減できる圧力センサや流量測定機構、あるいはマスフローコントローラを提供すべく図ったものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、本発明に係る流量測定機構は、測定すべき対象流体が流れる内部流路を有したボディユニットと、前記内部流路を分断するとともに分断された上流側内部流路及び下流側内部流路を連通する抵抗流路を有した流体抵抗部材と、前記ボディユニットに取り付けられて前記上流側内部流路又は下流側内部流路の少なくとも一方の圧力を検知する圧力センサとを具備し、前記抵抗流路の抵抗値及び前記圧力センサが検知した流体圧力に基づいて前記流体の流量を算出可能に構成したものにおいて、
前記内部流路が前記ボディユニットの一端部から他端部に向かって延びており、その内部流路の流れ方向に平行な面に部品取付面を設定したものであり、前記部品取付面に前記圧力センサを、その感圧面が前記部品取付面に略垂直でなおかつ前記流れ方向に略平行となるように取り付けていることを特徴とする。

【0007】

このようなものであれば、圧力センサの感圧面を大きくして圧力感度特性を向上させながら、幅方向寸法、すなわち長手方向に直交しなおかつ部品取付面に平行な寸法を飛躍的に小さくすることができる。そして、このことによって複数の流量測定機構をコンパクトに並列させることが可能になる。

【0008】

また、前記流体抵抗部材に連通路を貫通形成するとともに、前記ボディユニットと圧力センサとの間に前記流体抵抗部材が配設されるように構成しておき、この配設状態において前記上流側内部流路と前記圧力センサに設けられた圧力導入口とが、前記連通路を介して連通されるように構成したものであれば、圧力センサが流体抵抗部材上に積層配置されることから、ボディユニットが無用に長くなることも防止できる。さらにこのようなものであれば、圧力センサと流体抵抗部材とがボディユニットの同じ側に積層的に配置されるので、その間の内部流路長を可及的に短くできる。したがって、流量センシングの応答性を向上させることが可能になる。

【0009】

前記ボディユニットに圧力センサを取り付けることによってこれらに挟まれて前記流体抵抗部材が保持されるように構成したものであれば、圧力センサがそのまま流体抵抗部材のボディユニットに対する取付具としての役割を果たすため、部品の削減を図れる。

【0010】

よりコンパクト化が可能で、なおかつシール等も好適に施せる具体的態様としては、側面又は底面に前記上流側内部流路及び下流側内部流路が開口する凹部を前記ボディユニットの外表面に開口させておき、この凹部内に前記流体抵抗部材を収容して、前記圧力センサをボディユニットに取り付けることにより、該圧力センサの取付面が凹部の開口を封止して流体抵抗部材を保持するようにしたものを挙げることができる。

【0011】

この流量測定機構を利用してマスフローコントローラを形成するには、前記ボディユニットに取り付けた流量調整弁と、前記流量測定機構による測定流量が予め定めた目標流量になるように前記流量調整弁を制御する制御回路とを設ければよい。

【0012】

圧力センサとしては、所定の一面を取付面に設定した本体部材を具備し、その本体部材内に測定すべき流体の圧力を検知する感圧面が形成されたものであって、前記取付面が、長手方向を有する面であり、前記感圧面を前記取付面に対して略垂直でなおかつ前記長手方向に略平行となるように構成しているものを挙げることができる。

【0013】

より具体的には、前記本体部材を扁平な形状とし、その扁平面に対して垂直な一面を前記取付面とするとともに、前記扁平面と略平行に前記感圧面を設けているものが好ましい。
また、測定すべき対象流体を導入するための圧力導入口と、前記流体が充填される流体充填室と、前記流体充填室及び圧力導入口を連通する直線状の流体導入路とを有する本体部材を具備し、前記流体充填室の一面を圧力検知のための感圧面に設定したものであって、前記流体導入路の流体充填室に対する開口部位が、感圧面に対して略垂直な側面部位に設定されているものや、前記感圧面に対し、前記流体導入路が平行乃至斜めに形成されているものも本発明の課題を好適に解決できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、圧力センサの感圧面を大きくして圧力感度特性を向上させながら、幅方向寸法、すなわち長手方向に直交しなおかつ部品取付面に平行な寸法を飛躍的に小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態におけるマスフローコントローラの流体回路図

【図2】同実施形態におけるマスフローコントローラの全体斜視図。

【図3】同実施形態におけるマスフローコントローラの内部構造を示す縦断面図。

【図4】同実施形態におけるマスフローコントローラの平面図。

【図5】同実施形態における圧力センサの内部構造を示す横断面図。

【図6】同実施形態におけるマスフローコントローラの分解斜視図。

【図7】同実施形態における流量調整弁の内部構造を示す部分断面図。

【図8】同実施形態における流量調整弁の内部構造を示す部分断面図。

【図9】同実施形態における流体抵抗部材を凹部に収容した状態での内部構造を示す部分断面図。

【図10】従来のマスフローコントローラを示す全体斜視図。

【図11】本発明の他の実施形態におけるマスフローコントローラを示す全体斜視図。

【符号の説明】

【0016】

１００・・・マスフローコントローラ
１０・・・流量測定機構
１・・・ボディユニット
１ａ・・・内部流路
１ａ（２）・・・上流側内部流路
１ａ（３）・・・下流側内部流路
１ｃ・・・部品取付面
２１、２２・・・圧力センサ
２ａ１・・・圧力導入口
２ｂ１・・・感圧面
３・・・流体抵抗部材
３ａ・・・抵抗流路
３ｃ・・・連通路
４・・・流量調整弁
６・・・制御回路

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るマスフローコントローラ１００は、例えばガスパネルに搭載されて半導体製造装置の材料供給ラインの一部を構成するもので、図１に流体回路図、図２に全体斜視図を示すように、流量制御対象である流体が流れる内部流路１ａを有するボディユニット１と、前記内部流路１ａ上に設けられた流量調整弁４と、この流量調整弁４よりも下流側に設けられ、当該内部流路１ａを流れる流体の質量流量を測定する流量測定機構１０と、この流量測定機構１０による測定流量が予め定めた目標流量になるように前記流量調整弁４を制御する制御回路６（図１には示していない）とから構成されている。以下に各部を詳述する。

【0018】

ボディユニット１は、図１に示すように、長細い直方体形状をなすものである。このボディユニット１における長手方向と平行な１つの面は、部品取付面１ｃとして設定してあり、この部品取付面１ｃのみに、前記流量調整弁４や圧力センサ２１、２２などの部品が取り付けられるように構成してある。また、この取付面１ｃの反対側の面を、当該ボディユニット１をパネルなどに固定するための固定面としている。さらに、長手方向と平行な他の２面（以下、側面と言う）には何も取り付けないようにして、複数のボディユニット１の側面同士を密着乃至近接させて配置できるように構成してある。

【0019】

内部流路１ａは、ボディユニット１の長手方向における一端部から他端部に向かって延びるもので、より具体的には、図３に示すように、その流体導入口１ｄ及び流体導出口１ｅが、前記ボディユニット１の長手方向に直交する両端面にそれぞれ開口するように構成してある。そして、前記部品取付面１ｃと直交する方向から視たときに（以下、平面視とも言う）、流体が長手方向と略平行に流れていくように構成してある。

【0020】

流量調整弁４は、図３、図６、図７に示すように、弁座部材４２と弁体部材４１とからなる柱状をなすものであり、前記部品取付面１ｃにおける流体導入口１ｄ側の一端部に鉛直に取り付けられている。この流量調整弁４の最大幅寸法は、前記部品取付面１ｃの幅寸法（長手方向と直交する方向の寸法）よりも小さいか又は同一に設定してあり、図４に示すように、この流量調整弁４をボディユニット１に取り付けた状態で、流量調整弁４がボディユニット１よりも幅方向に突出しないように構成してある。

【0021】

この流量調整弁４を構成する部材のうち、前記弁座部材４２は、図６、図７等に示すように、その頂面中央部に円環状の座面４２ａを突出形成した概略柱状をなすものである。また、前記弁座部材４２には、一端が該弁座部材４２の頂面中央部（具体的には弁座面４２ａの内側）に開口するとともに他端が該弁座部材４２の底面中央部に開口する流体導入路４２ｂと、一端が該弁座部材４２の頂面周縁部（より具体的には弁座面４２ａよりも外側）に開口するとともに他端が該弁座部材４２の底面周縁部に開口する流体導出路４２ｃとが貫通させてある。

【0022】

この弁座部材４２は、前記部品取付面１ｃの一端部に開口させた有底凹部１ｆに嵌め込まれる。この有底凹部１ｆは、前記内部流路１ａを分断する位置に設けてある。具体的には、該有底凹部１ｆの底面中央部に、分断された内部流路１ａのうちの上流側内部流路１ａ（１）の終端が開口させてあり、該有底凹部１ｆの底部側周面には、下流側内部流路１ａ（２）の始端が開口させてある。

【0023】

しかして、この構成により、有底凹部１ｆに弁座部材４２を嵌め込んだ状態において、前記流体導入路４２ｂの他端が、有底凹部１ｆの中央に開口する上流側内部流路１ａ（１）の終端にシール部材ＳＬ２を介して連通し、また、前記流体導出路４２ｃの他端が、弁座部材４２の底面周縁部から側周面底部にかけて有底凹部１ｆの内周面との間に隙間があることから、前記下流側内部流路１ａ（２）の始端に連通するようにしてある。

【0024】

一方、前記弁体部材４１は、図３、図７、図８に示すように、内部が気密状態となるように構成した筐体４１１と、この筐体４１１の内部に収容した柱状をなす積層圧電素子４１２とを具備している。

【0025】

筐体４１１は、長尺筒状をなすハウジング４１１ａと、このハウジング４１１ａの一端面を気密に閉塞する弾性変形可能な薄肉板状のダイヤフラム部材４１１ｂと、前記ハウジング４１１ａの他端面を気密に閉塞する閉塞部材４１１ｃとを具備したものである。

【0026】

ハウジング４１１ａは、前記有底凹部１ｆ上を覆うように部品取付面１ｃに取り付けられる円筒状の一端側要素４１１ａ．１と、この一端側要素４１１ａ．１に連結されるブロック体状の他端側要素４１１ａ．２とからなるものである。

【0027】

ダイヤフラム部材４１１ｂは、図７に示すように、内側に向かって突出する突起４１１ｂ．１を中央に有した弾性変形可能な薄板であり、前記一端側要素４１１ａ．１と一体に成形されている。

【0028】

閉塞部材４１１ｃは、図８に示すように、ハウジング４１１ａの他端面を閉塞するように取り付けた円板状をなす部材本体４１１ｃ．１と、この部材本体４１１ｃ．１の中央に貫通させた雌ねじ孔に螺合する進退桿たる調整ネジ４１１ｃ．２と、その螺合部分を取り囲むように部材本体４１１ｃ．１の内面に取り付けた気密保持部材４１１ｃ．３とを具備したものである。なお、前記部材本体４１１ｃ．１には、圧電素子駆動用の端子Ｔが気密に貫通させてあり、いわゆるハーメチック構造となっている。前記気密保持部材４１１ｃ．３は、軸方向に弾性伸縮する筒状のベローズ部４１１ｃ．３１と、このベローズ部４１１ｃ．３１の底部分に気密に接合された柱状部材４１１ｃ．３２とからなる。

【0029】

前記柱状部材４１１ｃ．３２は、調整ネジ４１１ｃ．２と積層圧電素子４１２の間に介在するものであり、調整ネジ４１１ｃ．２を螺進退させることによって、柱状部材４１１ｃ．３２を介して積層圧電素子４１２の軸方向の位置を調整することができるように構成してある。なお、柱状部材４１１ｃ．３２の先端面と積層圧電素子４１２の基端面とは接着してある。

【0030】

そして、前記ハウジング４１１ａの一端面をボディユニット１の部品取付面１ｃにシール部材ＳＬ１を介して取り付けることにより、ボディユニット１に形成した前記有底凹部１ｆの開口を該一端面で封止するとともに、弁座面４２ａにダイヤフラム部材４１１ｂを対向させ、前記圧電素子４１２の伸縮によってダイヤフラム部材４１１ｂと弁座面４２ａとの離間距離が変わって、このダイヤフラム部材４１１ｂが弁体４１ａとして機能するようにしてある。

【0031】

流量測定機構１０は、流体回路的に言えば、図１に示すように、内部流路１ａ上に設けた抵抗流路３ａと、該抵抗流路３ａの上流側及び下流側における内部流路１ａ内の流体圧力を計測する一対の圧力センサ２１、２２とからなるものである。そして、圧力センサ２１、２２による圧力計測値と抵抗流路３ａの抵抗値とに基づいて、内部流路１ａを流れる流体の流量を測定可能に構成してある。

【0032】

前記抵抗流路３ａは、図６、図９に示すように、複数の矩形状薄板３１〜３５を積層させた直方体状の流体抵抗部材３に形成したものである。すなわち、図６に示すように、各薄板又は一部の薄板に、積層させたときに重なり合って積層方向に貫通する連通路３ｃとなる貫通孔３ｂと、前記連通路３ｃに内方端が連通し外方端が長手方向と直交する側面に開口するスリット３ｄとを設け、前記薄板３１〜３５を積層させたときに、スリット３ｄによって抵抗流路３ａが形成されるようにしたものである。なお、スリット３ｄの形状や本数を異ならせることによって流路抵抗を調整することができる。

【0033】

一方、ボディユニット１の部品取付面１ｃにおける長手方向中央部には、図３、図５、図６、図９に示すように、内部流路１ａを分断するように矩形状の凹部１ｈが設けてある。そして、この凹部１ｈに、前記流体抵抗部材３が、幅方向には隙間無く、ボディユニット１の長手方向には隙間を有して嵌り込むように設計されている。また、この凹部１ｈの底面中央には、この凹部１ｈで分断された内部流路１ａのうちの上流側内部流路１ａ（２）の終端が開口する一方、有底凹部１ｆにおける長手方向の底面縁部には、下流側内部流路１ａ（３）の始端が開口するように構成してある。

【0034】

この流体抵抗部材３が凹部１ｈに嵌まり込んだ状態では、前記連通路３ｃの底側の一端が上流側内部流路１ａ（２）の終端にシール部材ＳＬ３を介して接続され、抵抗流路３ａの外方端が下流側内部流路１ａ（３）の始端に連通する。つまり、上流側内部流路１ａ（２）は、連通路３ｃ及び抵抗流路３ａを介して、下流側内部流路１ａ（３）に接続される。

【0035】

圧力センサ２１、２２は、図２〜図６等に示すように、扁平な形状をなす本体部材２Ａと、その本体部材２Ａ内に内蔵した圧力検知素子２Ｂとを具備するものである。そして、この扁平な本体部材２Ａを、その面板部（扁平面）が部品取付面１ｃに垂直でなおかつボディユニット１の長手方向と略平行、すなわち平面視、流体の流れ方向と略平行となるように、該部品取付面１ｃに取り付けてある。また、圧力センサ２１、２２の厚み寸法は、図４等に示すように、部品取付面１ｃの幅方向寸法よりも小さいか又は同一に設定してあり、取付状態で圧力センサ２１、２２がボディユニット１よりも幅方向に突出しないように構成してある。

【0036】

前記本体部材２Ａ内には、図５に示すように、前記面板部と平行な一面２ｂ１を弾性変形するダイヤフラム璧２Ａ１で形成した薄い円板状をなす流体充填室２ｂと、この流体充填室２ｂ及び圧力導入口２ａ１を連通する流体導入路２ｃとが形成してある。前記圧力導入口２ａ１は、ボディユニット１に対する取付面２ａに開口させてある。流体導入路２ｃは、流体充填室２ｂの側面、すなわち前記一面２ｂ１に垂直な面に開口しており、かつ流体導入路２ｃの延伸方向は、前記一面２ｂ１に対して平行又は若干斜めに設定してある。

【0037】

前記圧力検知素子２Ｂは、例えば圧電素子であり、前記ダイヤフラム壁２Ａ１の裏面に接触させてある。そして、感圧面である前記一面２ｂ１が流体圧力を受圧して変位すると、その量を該圧力検知素子２Ｂが検知し圧力信号として出力するように構成してある。なお、圧力検知素子として、例えばダイヤフラム壁の変化に伴う空間の容量変化を電気的な容量変化として検知するようなものでも構わない。

【0038】

そして、かかる一対の圧力センサ２１、２２のうちの上流側の圧力センサ２１を、ボディユニット１の部品取付面１ｃにおける長手方向中央部に取り付けるとともに、下流側の圧力センサ２２を、前記部品取付面１ｃにおける長手方向他端部に取り付けるようにしている。

【0039】

特に前記上流側圧力センサ２１は、ボディユニット１に取り付けることによって、その取付面２ａが前記凹部１ｈの開口を環状シール部材ＳＬ４を介して気密に封止するとともに、凹部１ｈ内の流体抵抗部材３を、凹部１ｈの底面との間で押圧挟持するように構成してある。このことにより、流体抵抗部材３を専用の蓋等でシールする必要がなくなり、部品点数の削減や組み立ての簡単化を促進して低コスト化を図ることができる。

【0040】

また、この状態において、流体抵抗部材３における連通路３ｃが上流側圧力センサ２１の圧力導入口２ａ１に接続され、抵抗流路３ａよりも上流側の内部流路１ａ（２）が前記連通路３ｃを介して上流側圧力センサ２１に連通されるように構成してある。

【0041】

一方、抵抗流路３ａよりも下流側の内部流路１ａ（３）は、ボディユニット１の長手方向に沿って延伸し流体導出口１ｅに至るとともに、その途中で分岐した分岐流路１ｉによって、下流側圧力センサ２２に圧力導入口２ａ１に接続されるようにしてある。

【0042】

図１に示す制御回路６は、ボディユニット１とは別体又は付帯させて設けたものであり、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏチャネル、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、その他のアナログ乃至デジタル電気回路で構成されている。そして、メモリに格納したプログラムにしたがってＣＰＵやその他周辺機器が協働することによって、この制御回路６が、前記流量調整弁４を制御し、内部流路１ａの流体流量を、外部から指示した設定流量となるように調整する。以下にその動作の概要を、本マスフローコントローラの動作説明も兼ねて簡単に説明する。

【0043】

この制御回路６は、各圧力センサ２１、２２からの出力信号値を受信すると、それら出力信号値から、オフセットや係数などを考慮した所定の変換式に基づいて、前記抵抗流路３ａの上流側及び下流側における流体の圧力を算出する。そしてそれら圧力と予め測定してある抵抗流路３ａでの流体抵抗値（抵抗係数）や流体粘性等に基づいて、抵抗流路３ａを流れる流体の流量を算出する。

【0044】

一方、オペレータや外部の他の機器から設定流量が与えられると、この制御回路６はその設定流量と前記算出流量との偏差を算出し、その偏差に基づいて、前記算出流量が設定流量に近づくように、流量調整弁４に対して前記積層圧電素子４１２を伸縮させる指令信号を出力する。このようにして、弁座面４２ａと弁体４１ａとの離間距離を変動させ、この流量調整弁４を流れる流体、つまりこの内部流路１ａを流れる流体の流量を調整する。

【0045】

しかして、このように構成した本実施形態によれば、圧力センサ２１、２２を、その感圧面２ｂ１がその取付面２ａに対して垂直に起立するように構成するととともに、これら圧力センサ２１、２２を、平面視、流体の流れ方向と感圧面２ｂ１とが平行となるように、部品取付面１ｃに直列させて取り付けているので、感圧面２ｂ１を大面積にして高感度を維持しながらも幅方向の寸法を小さくし、平面視、細長い形状にできる。

【0046】

さらに、流体抵抗部材３と圧力センサ２１とを、シール部材が介在するものの、実質的に直接積層配置しているので、ボディユニット１が長手方向に長くなることを可及的に抑制でき、この点でも、コンパクト化を促進できる。

【0047】

なお、その他の付随的な効果としては、流量調整弁４と流体抵抗部材３とが、ボディユニット１における前記部品取付面１ｃに並んで設けられているので、その間を接続する内部流路１ａの容積を可及的に低減できることが挙げられる。したがって、流量の検知と流量の制御との時間ずれを低減でき、マスフローコントローラ１００の制御応答性を大幅に改善することが可能になる。

【0048】

また、流量調整弁４に関して言えば、ダイヤフラム部材４１１ｂが、圧電素子４１２をハウジング４１１ａに気密に封止するための封止部材と流量を調整する弁体としての機能を兼備するため、部品点数を削減でき、小型化や省スペース化を図ることが可能になる。また、ハウジング４１１ａの一端面にダイヤフラム部材４１１ｂを一体に成形するとともに、他端面には気密保持部材４１１ｃ．３を設けているのでハウジング内の気密性を確実に保つことができる。さらにこの気密保持部材４１１ｃ．３を介して調整ネジ４１１ｃ．２により圧電素子４１２を押引できるように構成しているので、ハウジング内の気密性を保ちながら、圧電素子４１２の位置をも調整できる。

【0049】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、感圧面を正確に長手方向に平行かつ部品取付面に垂直にする必要はなく、若干傾いていても、従来に比べて幅方向寸法を低減するという効果を得ることができる。

【0050】

また、理論的には、流量調整弁を圧力センサより下流側に設けることも可能であるし、このマスフローコントローラの下流側圧力や上流側圧力が一定状態の場合は、圧力センサを必ずしも一対設ける必要はなく、いずれか一方のみにしても構わない。マスフローコントローラのみならず、流量調整弁とその上流又は下流に設けた圧力センサとによって圧力コントローラを構成することも可能である。

【0051】

さらに言えば、複数のボディユニットをそれらの側面（長手方向に平行な面）同士が密着乃至近接するように配置して、複数の流路が並列するようにしてもかまわない。また、このように複数の流路を並設する場合には、各ボディユニットを物理的に分離することなく、図１１に示すように、一体形成したボディユニット結合体にしても構わない。なお、発明の趣旨から言えば、この場合でも、１つの流路毎にボディユニットが存在していると考えるべきであり、該ボディユニットの長手方向は、平面視流体の流れ方向と平行な方向であることは言うまでもない。

【0052】

その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明により、圧力測定感度の低下を招くことなく、幅方向寸法を従来に比べて飛躍的に低減できる圧力センサや流量測定機構、あるいはマスフローコントローラを提供することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】