特開 2022-156075 層流素子、層流型流量計、及び、層流素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156075

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】層流素子、層流型流量計、及び、層流素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/48 20060101AFI20221006BHJP

   G01F 1/00 20220101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

G01F1/48

G01F1/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059588

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】結城 興仁

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 里奈

【テーマコード（参考）】

2F030

【Ｆターム（参考）】

2F030CA04

2F030CE11

2F030CF01

2F030CH01

(57)【要約】

【課題】層流素子の各流路の差圧－流量特性が等しくする。
【解決手段】層流素子１０は、板厚方向を上下方向としたときにこの上下方向に積層された複数の板状部材２０～６０を備える。板状部材３０、５０には、流路となる流路貫通孔３１、５１が形成されている。板状部材４０は、流路貫通孔３１を流れる流体の圧力を上方に取り出す上流側取出孔４３及び下流側取出孔４４を備える。板状部材６０は、流路貫通孔５１を流れる流体の圧力を上方に取り出す上流側取出孔６１及び下流側取出孔６２を備える。上流側取出孔４３及び６１は、上下方向から見て一致するように配置されており、下流側取出孔４４及び６２は、上下方向から見て一致するように配置されており、流路貫通孔３１及び５１は、同じ形状に形成されている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板厚方向を上下方向としたときに前記上下方向に積層された複数の板状部材を備え、内部に流体が流れる層流素子であって、
前記流体を前記層流素子内に導入する導入用貫通孔と、前記導入用貫通孔よりも下流側に位置し、前記流体を前記層流素子の外部に排出する排出用貫通孔とが形成された第１板状部材と、
前記第１板状部材の上に積層される複数の第２板状部材であり、前記導入用貫通孔により導入された前記流体の一部を前記排出用貫通孔に導く流路となる流路貫通孔を備える複数の第２板状部材と、
前記複数の第２板状部材のうちの前記上下方向において隣同士の第２板状部材の間にそれぞれ配置される１以上の第３板状部材であり、１つ上及び１つ下の前記流路貫通孔それぞれの上流部に連通し、１つ下の前記流路貫通孔に流入した前記流体の一部を１つ上の前記流路貫通孔に導く上流側貫通孔と、１つ上及び１つ下の前記流路貫通孔それぞれの前記上流部より下流の下流部に連通し、１つ上の前記流路貫通孔を流れる前記流体の一部を１つ下の前記流路貫通孔に導く下流側貫通孔と、１つ下の前記流路貫通孔を流れる前記流体の圧力を上方に取り出す、前記上流側貫通孔と前記下流側貫通孔との間に配置された上流側取出孔、及び、前記上流側取出孔よりも下流側に形成された下流側取出孔と、を備える１以上の第３板状部材と、
前記複数の第２板状部材のうち最も上に位置する第２板状部材の上に積層され、１つ下の前記流路貫通孔を流れる前記流体の圧力を上方に取り出す、上流側取出孔及び当該上流側取出孔よりも下流側に位置する下流側取出孔を備える第４板状部材と、を備え、
前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記上流側取出孔が、前記上下方向から見て前記流路貫通孔を流れる前記流体の流れ方向における同じ位置に配置されており、
前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記下流側取出孔が、前記上下方向から見て前記流れ方向における同じ位置に配置されており、
前記複数の第２板状部材それぞれの前記流路貫通孔が同じ形状に形成されている、
層流素子。

【請求項2】

前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記上流側取出孔が、前記上下方向から見て一致している、
請求項１に記載の層流素子。

【請求項3】

前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記下流側取出孔が、前記上下方向から見て一致している、
請求項１又は２に記載の層流素子。

【請求項4】

前記上流側貫通孔の前記流れ方向と直交する方向の長さである幅は、前記流路貫通孔よりも広い、
請求項１から３のいずれか１項に記載の層流素子。

【請求項5】

前記下流側貫通孔の前記流れ方向と直交する方向の長さである幅は、前記流路貫通孔よりも広い、
請求項１から４のいずれか１項に記載の層流素子。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の層流素子と、
前記層流素子が収容される凹部と、前記第１板状部材の前記導入用貫通孔に前記流体を供給する上流流路と、前記第１板状部材の前記排出用貫通孔から前記流体が流入する下流流路と、を備える流路部材と、を備え、
前記層流素子の前記第４板状部材は、上下方向から見た場合に、前記第１板状部材、前記第２板状部材、及び、前記第３板状部材よりも大きく、
前記第１板状部材、前記第２板状部材、前記第３板状部材、及び、前記第４板状部材は、それぞれ、上下方向に隣り合う板状部材と接合されており、
前記第４板状部材の、前記第１板状部材、前記第２板状部材、及び、前記第３板状部材から張り出した周縁部が、シール部材を介して、前記流路部材の前記凹部の外縁部に固定されている、
層流型流量計。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか１項に記載の層流素子の製造方法であって、
前記層流素子に流す前記流体の流量に応じて、前記第２板状部材及び前記第３板状部材の数を決定し、決定した数の前記第２板状部材及び前記第３板状部材を積層して、前記層流素子を製造する、
層流素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、層流素子、層流型流量計、及び、層流素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

層流型流量計は、液体又は気体などの流体が層流状態で層流素子内を流れる際に発生する圧力降下が体積流量に比例する現象を利用した流量計である。層流素子には、薄板に流路となる貫通孔をエッチングなどで形成し、その薄板の上下を別の薄板で挟み込むことで流路を形成した素子がある。このようなタイプの層流素子は、薄板の積層枚数つまり流路の数で流量レンジを容易に調整できる。このような層流素子を用いた層流型流量計として、特許文献１には、層流素子（３）が内部流路を有したボディ（１）に形成された凹部（１ｈ）内に配置され、当該凹部を塞ぐように上流側圧力センサ（２１）が設けられ、この凹部よりも下流側に下流側圧力センサ（２２）が設けられた層流型流量計（括弧書きは特許文献１の参照符号を示す）が開示されている。この層流型流量計では、上下流の２つの圧力センサによって検出された各圧力の差圧に基づいて流量が特定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－３５４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された層流型流量計では、上流側圧力センサによる圧力の検出位置が層流素子の入口の直上なので、上流側圧力センサにより検出された圧力に外部圧損が含まれてしまう。さらに、下流側圧力センサが層流素子から離れた位置に配置されているため、下流側圧力センサにより検出される圧力が層流素子での圧力降下を正しく反映していないおそれがある。このように、特許文献１に記載の層流型流量計では、上下流の２つの圧力センサでそれぞれ検出される圧力の差圧が、実際の差圧と異なってしまうことがある。従って、特許文献１に記載の層流型流量計において、仮に、流路の数（流量レンジ）を変更した複数の層流素子それぞれで発生する実際の差圧を同じとしても、上流側圧力センサと下流側圧力センサで検出された圧力の差圧は流路の数に応じて異なってしまうことになる。このため、計測された差圧に基づく特性である差圧－流量特性が流路の数によって異なってしまうことがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流路の数が異なる複数の層流素子間の差圧－流量特性を等しくすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る層流素子は、板厚方向を上下方向としたときに前記上下方向に積層された複数の板状部材を備え、内部に流体が流れる層流素子であって、前記流体を前記層流素子内に導入する導入用貫通孔と、前記導入用貫通孔よりも下流側に位置し、前記流体を前記層流素子の外部に排出する排出用貫通孔とが形成された第１板状部材と、前記第１板状部材の上に積層される複数の第２板状部材であり、前記導入用貫通孔により導入された前記流体の一部を前記排出用貫通孔に導く流路となる流路貫通孔を備える複数の第２板状部材と、前記複数の第２板状部材のうちの前記上下方向において隣同士の第２板状部材の間にそれぞれ配置される１以上の第３板状部材であり、１つ上及び１つ下の前記流路貫通孔それぞれの上流部に連通し、１つ下の前記流路貫通孔に流入した前記流体の一部を１つ上の前記流路貫通孔に導く上流側貫通孔と、１つ上及び１つ下の前記流路貫通孔それぞれの前記上流部より下流の下流部に連通し、１つ上の前記流路貫通孔を流れる前記流体の一部を１つ下の前記流路貫通孔に導く下流側貫通孔と、１つ下の前記流路貫通孔を流れる前記流体の圧力を上方に取り出す、前記上流側貫通孔と前記下流側貫通孔との間に配置された上流側取出孔、及び、前記上流側取出孔よりも下流側に形成された下流側取出孔と、を備える１以上の第３板状部材と、前記複数の第２板状部材のうち最も上に位置する第２板状部材の上に積層され、１つ下の前記流路貫通孔を流れる前記流体の圧力を上方に取り出す、上流側取出孔及び当該上流側取出孔よりも下流側に位置する下流側取出孔を備える第４板状部材と、を備え、前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記上流側取出孔が、前記上下方向から見て前記流路貫通孔を流れる前記流体の流れ方向における同じ位置に配置されており、前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記下流側取出孔が、前記上下方向から見て前記流れ方向における同じ位置に配置されており、前記複数の第２板状部材それぞれの前記流路貫通孔が同じ形状に形成されている。

【0007】

前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記上流側取出孔が、前記上下方向から見て一致している、ようにしてもよい。

【0008】

前記１以上の第３板状部材と前記第４板状部材とのそれぞれの前記下流側取出孔が、前記上下方向から見て一致している、ようにしてもよい。

【0009】

前記上流側貫通孔の前記流れ方向と直交する方向の長さである幅は、前記流路貫通孔よりも広い、ようにしてもよい。

【0010】

前記下流側貫通孔の前記流れ方向と直交する方向の長さである幅は、前記流路貫通孔よりも広い、ようにしてもよい。

【0011】

本発明の第２の観点に係る層流型流量計は、上記層流素子と、前記層流素子が収容される凹部と、前記第１板状部材の前記導入用貫通孔に前記流体を供給する上流流路と、前記第１板状部材の前記排出用貫通孔から前記流体が流入する下流流路と、を備える流路部材と、を備え、前記層流素子の前記第４板状部材は、上下方向から見た場合に、前記第１板状部材、前記第２板状部材、及び、前記第３板状部材よりも大きく、前記第１板状部材、前記第２板状部材、前記第３板状部材、及び、前記第４板状部材は、それぞれ、上下方向に隣り合う板状部材と接合されており、前記第４板状部材の、前記第１板状部材、前記第２板状部材、及び、前記第３板状部材から張り出した周縁部が、シール部材を介して、前記流路部材の前記凹部の外縁部に固定されている。

【0012】

本発明の第３の観点に係る層流素子の製造方法は、上記層流素子の製造方法であって、前記層流素子に流す前記流体の流量に応じて、前記第２板状部材及び前記第３板状部材の数を決定し、決定した数の前記第２板状部材及び前記第３板状部材を積層して、前記層流素子を製造する、ようにしてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、流路の数が異なる複数の層流素子間の差圧－流量特性を同じにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る層流素子の断面図及び層流型流量計の構成図である。

【図2】図２は、図１の層流素子の分解斜視図である。

【図3】図３は、図１の層流素子の各板状部材を上下方向から見た平面図である。

【図4】図４は、図１の層流素子の平面図である。

【図5】図５は、図１の層流素子等の断面図であり、流路を流れる流体を矢印で示す図である。

【図6】図６は、変形例に係る層流素子の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る層流型流量計１は、流路部材３と、上流側圧力センサ４と、下流側圧力センサ５と、演算回路７と、層流素子１０と、を備える。層流型流量計１は、配管の途中等に配置され、配管を流れる流体（被測定流体）の流量を計測する。流体は、液体でも、気体でもよい。

【0016】

流路部材３は、内部に、流体が流れる上流流路３Ａ及び下流流路３Ｂを備える。さらに、流路部材３は、層流素子１０を収容する収容凹部３Ｃを備える。流体は、上流流路３Ａから収容凹部３Ｃの層流素子１０内に流入し、層流素子１０内を流れ、その後、下流流路３Ｂを流れる。

【0017】

上流側圧力センサ４は、層流素子１０内を流れる流体の上流側の圧力を検出する。下流側圧力センサ５は、層流素子１０内を流れる流体の下流側の圧力を検出する。演算回路７は、マイクロコンピュータ等から構成され、上流側圧力センサ４が検出した圧力と、下流側圧力センサ５が検出した圧力との差圧を算出し、算出した差圧に基づいて流体の流量を算出する。算出された流量は、不図示の表示装置又は外部装置に出力される。

【0018】

図１～図４に示すように、層流素子１０は、板厚方向を上下方向としたときのこの上下方向に積層された金属製の板状部材２０～６０を備える。各板状部材２０～６０は、下から上に向かって、板状部材２０、板状部材３０、板状部材４０、板状部材５０、板状部材６０の順に積層されている。各板状部材２０～６０は、長方形であり、長手方向が流体の上流から下流に向かう方向に設定されている。各板状部材２０～６０は、拡散接合等により互いに接合されている。

【0019】

板状部材２０の長手方向の一端部には、上流流路３Ａが繋がっており、流体を層流素子１０内に導入する導入用貫通孔２１が設けられている。板状部材２０の長手方向の他端分には、下流流路３Ｂが繋がっており、層流素子１０内を流れる流体を層流素子１０の外部つまり下流流路３Ｂに排出する排出用貫通孔２２が設けられている。

【0020】

板状部材３０は、導入用貫通孔２１から層流素子１０内に流入した流体の一部の流路となる、長手方向に長尺な長方形の流路貫通孔３１を備える。流路貫通孔３１は、板状部材３０の１つ下の板状部材２０の主面、及び、板状部材３０の１つ上の板状部材４０の主面に挟まれて流路となり、導入用貫通孔２１により導入された流体の一部を排出用貫通孔２２に導くように構成されている。流路貫通孔３１つまり流路は、流体を層流状態で流すように形成されている。なお、前記の主面は、板状部材の表面のうち面積が最も広い面であり、ここでは板状部材２０の上面及び板状部材４０の下面である。

【0021】

板状部材３０は、板状部材５０と同形状に形成されている。すなわち、板状部材５０は、板状部材３０の流路貫通孔３１と同形状の流路貫通孔５１を備える。流路貫通孔５１は、板状部材５０の１つ下の板状部材４０の主面（上面）、及び、板状部材５０の１つ上の板状部材６０の主面（下面）に挟まれ流路となり、導入用貫通孔２１により導入された流体の一部を排出用貫通孔２２に導く。流路貫通孔５１つまり流路は、流体を層流状態で流すように形成されている。流路貫通孔３１及び流路貫通孔５１、つまり、板状部材３０及び５０により形成されている各流路は、同じ形状に形成され、上下方向からみたときに一致する。

【0022】

板状部材４０は、板状部材３０と板状部材５０との間に配置されている。板状部材４０は、長手方向の上流側端部に形成された上流側貫通孔４１と、下流側端部に形成された下流側貫通孔４２と、を備える。上流側貫通孔４１は、板状部材４０の１つ下の板状部材３０及び１つ上の板状部材５０の流路貫通孔３１及び５１それぞれの上流部に連通している。上流側貫通孔４１は、１つ下の流路貫通孔３１に流入した流体の一部を１つ上の流路貫通孔５１に導くように構成されている。下流側貫通孔４２は、流路貫通孔３１及び５１それぞれの、前記上流部よりも下流の下流部に連通している。下流側貫通孔４２は、１つ上の板状部材５０の流路貫通孔５１を流れる流体の一部を１つ下の板状部材３０の流路貫通孔３１に導くように構成されている。

【0023】

板状部材４０は、さらに、その１つ下の流路貫通孔３１を流れる流体の圧力を上方に取り出す、上流側取出孔４３と、上流側取出孔４３よりも下流側に形成された下流側取出孔４４と、を備える。各取出孔４３及び４４は、上流側貫通孔４１と下流側貫通孔４２との間に配置されている。

【0024】

上流又は下流側の貫通孔４１及び４２は、板状部材２０の導入又は排出用の貫通孔２１及び２２とそれぞれ同形状で同一位置つまり互いに一致するように形成されている。貫通孔４１及び４２は、貫通孔２１及び２２とともに流体の流量を確保するため矩形形状で大きく形成されている一方、上流又は下流側の取出孔４３及び４４は、圧力の取り出し用なので、流量を大きく確保する必要がなく、貫通孔４１及び４２よりも小さく円形状に形成されている。

【0025】

上流側取出孔４３の位置は上流側の貫通孔２１及び４１から流体の流れが層流に発達するまでの助走距離Ｌｉを取った位置に設置する事が望ましい。層流Ｒｅはレイノルズ数が２３００より小さい流れとして定義され、下記の数式（１）で計算される。また、助走距離Ｌｉは下記の数式（２）で計算される。下記式中のｄは流路貫通孔の代表長さ、ｕは流体の流速、ρは流体の密度、μは流体の粘性係数である。

【数1】

【数2】

【0026】

板状部材６０は、板状部材５０の上に積層され、１つ下の板状部材５０の流路貫通孔５１を流れる流体の圧力を上方に取り出す、上流側取出孔６１と当該上流側取出孔６１よりも下流側に位置する下流側取出孔６２と、を備える。上下方向から見たときに、上流側取出孔６１は、板状部材４０の上流側取出孔４３と同形状で同一位置つまり互いに一致するように形成されている。同様に、下流側取出孔６２は、板状部材４０の下流側取出孔４４と同形状で同一位置つまり互いに一致するように形成されている。

【0027】

板状部材２０～５０は、同じ大きさに形成されており、積層状態の板状部材２０～５０は、全体として直方体形状を有する。他方、板状部材６０は、板状部材２０～５０よりも大きく形成されている。板状部材６０は、その下に接続された板状部材２０～５０の側面から外側に張り出した周縁部６０Ａを有する。周縁部６０Ａには、層流素子１０を流路部材３に締め付け固定するボルトＢ１及びＢ２がそれぞれ通る４つの貫通孔６３及び４つの貫通孔６４を備える。ボルトＢ１は、上流側圧力センサ４を貫通して、貫通孔６３を通って、流路部材３の収容凹部３Ｃの周辺に設けられた螺合孔と螺合する。ボルトＢ２は、下流側圧力センサ５を貫通して、貫通孔６４を通って、流路部材３の収容凹部３Ｃの周辺に設けられた螺合孔と螺合する。これらにより、層流素子１０は、圧力センサ４及び５とともに、流路部材３に締め付け固定される。上流側圧力センサ４は、上流側取出孔６１を覆うように配置され、上流側取出孔６１により取り出された圧力を検出する。下流側圧力センサ５は、下流側取出孔６２を覆うように配置され、下流側取出孔６２により取り出された圧力を検出する。

【0028】

図１に示すように、層流素子１０と流路部材３の収容凹部３Ｃの底面との間には、板状部材２０の導入用貫通孔２１の周囲を囲むシール部材Ｓ１及び排出用貫通孔２２の周囲を囲むシール部材Ｓ２が介在している。これにより、上流流路３Ａと導入用貫通孔２１との接続部分及び下流流路３Ｂと排出用貫通孔２２との接続部分がシールされている。

【0029】

層流素子１０と上流側圧力センサ４との間にはシール部材Ｓ３が介在しており、これにより、層流素子１０の上流側取出孔６１と上流側圧力センサ４の流体の流入部との接続部分がシールされている。層流素子１０と下流側圧力センサ５との間にはシール部材Ｓ４が介在しており、これにより、層流素子１０の下流側取出孔６２と下流側圧力センサ５の流体の流入部との接続部分がシールされている。

【0030】

流路部材３と板状部材６０の周縁部６０Ａとの間には、流路部材３の周囲を囲むシール部材Ｓ５が介在しており、これにより、層流素子１０を構成する各部材の接合部のいずれかから流体がリークしても、流路部材３から流体が外部へリークすることが抑制される。

【0031】

図５の矢印に示すように、流路部材３の上流流路３Ａを流れる流体は、層流素子１０の板状部材２０の導入用貫通孔２１から層流素子１０内に流入する。導入用貫通孔２１から流入した流体の一部は、この導入用貫通孔２１と連通している板状部材３０の流路貫通孔３１を流れる。導入用貫通孔２１から流入した流体の残りは、板状部材４０の上流側貫通孔４１を介して、その１つ上の板状部材５０の流路貫通孔５１に流入する。流路貫通孔５１を流れる流体は、下流側貫通孔４２、流路貫通孔３１の下流端部、及び、導入用貫通孔２１を介して流路部材３の下流流路３Ｂに流れる。流路貫通孔３１を流れる流体は、流路貫通孔５１から下流流路３Ｂに流れる流体と合流して、導入用貫通孔２１を介して流路部材３の下流流路３Ｂに流れる。

【0032】

流路貫通孔３１を流れる流体の上流側の圧力は、板状部材４０の上流側取出孔４３により取り出される。取り出された当該圧力は、板状部材５０の流路貫通孔５１及び板状部材６０の上流側取出孔６１を介して上流側圧力センサ４に伝達されて、上流側圧力センサ４により検出される。同様に、流路貫通孔３１を流れる流体の下流側の圧力は、板状部材４０の下流側取出孔４４により取り出され、流路貫通孔５１及び下流側取出孔６２を介して下流側圧力センサ５により検出される。流路貫通孔５１を流れる流体の上流側及び下流側の圧力は、上流側取出孔６１及び下流側取出孔６２により取り出され、各圧力センサ４及び５によりそれぞれ検出される。このようなことにより、上流側圧力センサ４は、流路貫通孔３１及び５１それぞれを流れる流体の上流位置の圧力を検出する。下流側圧力センサ５は、流路貫通孔３１及び５１それぞれを流れる流体の下流位置の圧力を検出する。

【0033】

図１～図５に示すように、本実施の形態では、流路貫通孔３１と流路貫通孔５１とが同一形状で形成され、上流側取出孔４３と上流側取出孔６１とが上下方向から見たときに上流側貫通孔４１と下流側貫通孔４２との間で一致する位置及び形状に形成され、かつ、下流側取出孔４４と下流側取出孔６２とが上下方向から見たときに上流側貫通孔４１と下流側貫通孔４２との間で一致する位置及び形状に形成されている。従って、流路貫通孔３１と流路貫通孔５１とのそれぞれにより形成される各流路についての差圧－流量特性（圧力センサ４及び５で検出された各圧力の差圧に対する流量の特性）は同じとなる。層流素子１０を流れる流体の流量を増やしたい場合、板状部材３０及び４０の組み合わせを層流素子１０に挿入するのみで、他の流路貫通孔３１及び５１（流路）それぞれと同じ差圧－流量特性を有する流路貫通孔（流路）を追加できる。なお、一般に、層流素子１０を流れる流体の体積流量Ｑはｎ本の流路貫通孔（流路）を通過する流量Ｑｓの和（下記の数式（３）参照）として表され、流量Ｑｓは、下記の数式（４）のような関係で表される。数式（４）のｗは流路貫通孔の幅、ｈは流路貫通孔の厚み、μは流体の粘性係数、Ｌは流路長さ、ΔＰは上流側圧力センサ４と下流側圧力センサ５とにより検出された各圧力の差圧を表す。この実施の形態では、流路貫通孔３１と流路貫通孔５１とが同一形状で形成されるため（差圧－流量特性が同じであるため）、数式（４）のｗｈ^３／１２μＬは、流路貫通孔３１と流路貫通孔５１とで同じとなる。このため、この実施の形態では、１の流路貫通孔の流量Ｑｓに板状部材３０及び４０の組み合わせの数を乗じることで、全体の流量が容易に得られる。

【数3】

【数4】

【0034】

板状部材２０を第１板状部材、板状部材３０及び５０を第２板状部材、板状部材４０を第３板状部材、板状部材６０を第４板状部材として、第１板状部材の上に積層された複数の第２板状部材のうちの上下方向において隣同士の第２板状部材の間にそれぞれに１以上の第３板状部材を配置することで、上述のように各第３板状部材の流路貫通孔（流路）についての差圧－流量特性を同じにすることができる。そして、各第３板状部材の流路貫通孔（流路）についての差圧－流量特性を同じとすることで、層流素子全体での差圧－流量特性は、層流素子１０を通過する全体の流量を各流路貫通孔の数で除すれば、流路貫通孔の数によらず同じとなる。このため、層流型流量計１の設計変更時に流路貫通孔の数を変更して流量レンジを変更した場合でも、流路貫通孔の数の異なる各層流型流量計１間、ないし各層流素子１０間の流量－差圧特性（一流路当たりの差圧－流量特性をいう。単に層流型流量計１又は層流素子１０の流量－差圧特性といった場合、この特性は、一流路当たりの差圧－流量特性をいう）は変わらないように取り扱える。層流素子１０の製造方法においては、層流素子１０に流す流体の流量に応じて、第２板状部材及び第３板状部材の数を決定し、決定した数の第２板状部材及び第３板状部材を積層して、層流素子を製造することで、第２板状部材及び第３板状部材の数によらず、層流素子全体の差圧－流量特性を、層流素子１０を通過する全体の流量を各流路貫通孔の枚数で除すれば、同じにできる。つまり、第２板状部材及び第３板状部材の数によらず、層流素子の流量－差圧特性（一流路当たりの差圧－流量特性）を同じにできる。これにより、層流型流量計１の流量レンジの変更のたびに層流素子の差圧－流量特性を導出するなどの手間が不要となり、当該設計変更が容易となる。

【0035】

また、この実施の形態では、板状部材６０（第４板状部材）が、上下方向から見た場合に、板状部材２０～５０（第１～第３板状部材）よりも大きく形成されており、板状部材２０～６０からはみ出した周縁部６０Ａは、シール部材Ｓ５を介して、流路部材３の収容凹部３Cの外縁部に固定されている。これにより、層流素子１０を流路部材３に固定するときに用いられるシール部材を少なくできる。すなわち、従来は、層流素子１０の板状部材２０～６０が全て同じ大きさに形成され、層流素子１０は、別のカバー部材によってカバーされて、流路部材３の収容凹部３Ｃに収容及び固定されていた。このため、従来は、層流素子１０とカバー部材との間と、カバー部材と流路部材３との間との両者に別個のシール部材を使用していたが、本実施の形態では、シール部材が１つ分削減される。このように、本実施の形態では、少ないシール部材により層流型流量計１の必要箇所をシールできる。

【0036】

さらに、図４に示すように、導入用貫通孔２１及び上流側貫通孔４１の、流路貫通孔３１及び５１を流れる流体の流れ方向（上下流方向）と直交する方向の長さである幅は、流路貫通孔３１及び５１よりも広い。同様に、排出用貫通孔２２及び下流側貫通孔４２の上下流方向と直交する方向の長さである幅は、流路貫通孔３１及び５１よりも広い。これにより、板状部材２０～５０の各位置にずれが生じたとしたとしても、貫通孔同士の上下方向から見たときの重なる面積が減少しない。例えば、板状部材２０の位置と板状部材３０の位置とがずれたとしても、導入用貫通孔２１と流路貫通孔３１とが上下方向から見て重なる面積は減らないため流路貫通孔に流入する流量や流れ方が一定となる。これにより上記位置ずれによって差圧－流量特性が変化してしまうことが抑制される。

【0037】

なお、板状部材３０及び５０の流路貫通孔３１及び５１といった、複数の第２板状部材の各流路貫通孔が同形状であれば、板状部材３０及び５０などの各板状部材２０～６０の外形は異なってもよい。ただし、板状部材３０及び５０といった複数の第２板状部材を同形状とすることで、層流素子の構成要素を共通化でき、層流素子の製造コストを軽減することができる。同様に、板状部材４０といった複数の第３板状部材を同形状とすることで、層流素子の構成要素を共通化でき、層流素子の製造コストを軽減することができる。

【0038】

上流側取出孔４３及び上流側取出孔６１つまり複数の上流側の取出孔は、上下方向から見て、板状部材３０及び５０の流路貫通孔３１及び５１といった、複数の第２板状部材の各流路貫通孔を流れる流体の流れ方向（上下流方向）における同じ位置に配置されていればよい。下流側取出孔４４及び下流側取出孔６２つまり複数の下流側の取出孔も、上下方向から見て前記流れ方向における同じ位置に配置されていればよい。例えば、図６に示すように、上流側取出孔４３及び上流側取出孔６１、又は、下流側取出孔４４及び下流側取出孔６２は、流れ方向に直交する幅方向においてずれていてもよい。上流側又は下流側取出孔を、流体の流れ方向（上下流方向）における同じ位置とすることで、各流路貫通孔についての差圧－流量特性を同じとすることができるため、流路貫通孔の数の異なる層流素子間で同じ差圧－流量特性を得る事が出来る。

【0039】

板状部材４０といった第３板状部材及び板状部材６０といった第４板状部材の下流側貫通孔と下流側取出孔とは同じ貫通孔としてもよい。この場合、当該貫通孔及び排出用貫通孔２２は、上下方向から見たときに重なる、特に、同じ位置にあるとよい。また、当該貫通孔及び排出用貫通孔２２を同じ形状にして上下方向からみたときに一致させてもよい。

【0040】

上流及び下流の圧力センサ４及び５は、１の差圧センサとして構成されてもよい。

【0041】

［本発明の範囲］
以上、実施の形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記の実施の形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施の形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0042】

１…層流型流量計、３…流路部材、３Ａ…上流流路、３Ｂ…下流流路、３Ｃ…収容凹部、４…上流側圧力センサ、５…下流側圧力センサ、７…演算回路、１０…層流素子、２０…板状部材、２１…導入用貫通孔、２２…排出用貫通孔、３０…板状部材、３１…流路貫通孔、４０…板状部材、４１…上流側貫通孔、４２…下流側貫通孔、４３…上流側取出孔、４４…下流側取出孔、５０…板状部材、５１…流路貫通孔、６０…板状部材、６０Ａ…周縁部、６１…上流側取出孔、６２…下流側取出孔、６３，６４…貫通孔、Ｓ１～Ｓ５…シール部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】