JPH0887335A - 質量流量制御装置 - Google Patents
質量流量制御装置Info
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- JPH0887335A JPH0887335A JP24884494A JP24884494A JPH0887335A JP H0887335 A JPH0887335 A JP H0887335A JP 24884494 A JP24884494 A JP 24884494A JP 24884494 A JP24884494 A JP 24884494A JP H0887335 A JPH0887335 A JP H0887335A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定できる流量範囲を広げ、小型で大流量を
測ることができる質量流量制御装置を提供すること。 【構成】 本体ブロック１に形成された流体入口２と流
体出口３との間に、流体をバイパスさせるバイパス素子
１３と流体の流量測定を行うセンサ部５とを並列的に設
けた質量流量制御装置において、前記センサ部５のセン
サ流路１１にその差圧を上昇させるための第２バイパス
素子２２を設けた。
測ることができる質量流量制御装置を提供すること。 【構成】 本体ブロック１に形成された流体入口２と流
体出口３との間に、流体をバイパスさせるバイパス素子
１３と流体の流量測定を行うセンサ部５とを並列的に設
けた質量流量制御装置において、前記センサ部５のセン
サ流路１１にその差圧を上昇させるための第２バイパス
素子２２を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスや液体など流体
の流量を制御するマスフローコントローラや前記流体の
流量を測定するマスフローメータなどの質量流量制御装
置に関し、特にサーマル方式によって質量流量を計測す
る質量流量制御装置に関する。
の流量を制御するマスフローコントローラや前記流体の
流量を測定するマスフローメータなどの質量流量制御装
置に関し、特にサーマル方式によって質量流量を計測す
る質量流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーマル方式による質量流量制御装置に
おいては、センサ部の流量測定範囲が約１０ｃｃ／ｍｉ
ｎ以下であるというように狭いため、それ以上の流量計
測を行う場合には、センサ部と並列に層流素子からなる
バイパス素子を設けていた。このバイパス素子は、セン
サのフルスケール時の差圧と目的とするフルスケール流
量とからセンサのフルスケール時の差圧でセンサ部とバ
イパス素子とに流れる流量をフルスケール流量としてい
た。
おいては、センサ部の流量測定範囲が約１０ｃｃ／ｍｉ
ｎ以下であるというように狭いため、それ以上の流量計
測を行う場合には、センサ部と並列に層流素子からなる
バイパス素子を設けていた。このバイパス素子は、セン
サのフルスケール時の差圧と目的とするフルスケール流
量とからセンサのフルスケール時の差圧でセンサ部とバ
イパス素子とに流れる流量をフルスケール流量としてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記セ
ンサ部における差圧は、センサ流路として用いるキャピ
ラリの内径と長さとにより決まっているため、前記フル
スケール流量を大きくとる場合、バイパス素子自体が大
きくなり、そのため、質量流量測定部が大型化するとい
った課題があった。
ンサ部における差圧は、センサ流路として用いるキャピ
ラリの内径と長さとにより決まっているため、前記フル
スケール流量を大きくとる場合、バイパス素子自体が大
きくなり、そのため、質量流量測定部が大型化するとい
った課題があった。
【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、測定できる流量範囲を広げ、小型で大流量を
測ることができる質量流量制御装置を提供することを目
的としている。
たもので、測定できる流量範囲を広げ、小型で大流量を
測ることができる質量流量制御装置を提供することを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、本体ブロックに形成された流体入口
と流体出口との間に、流体をバイパスさせるバイパス素
子と流体の流量測定を行うセンサ部とを並列的に設けた
質量流量制御装置において、前記センサ部のセンサ流路
にその差圧を上昇させるための第２バイパス素子を設け
ている。
め、この発明では、本体ブロックに形成された流体入口
と流体出口との間に、流体をバイパスさせるバイパス素
子と流体の流量測定を行うセンサ部とを並列的に設けた
質量流量制御装置において、前記センサ部のセンサ流路
にその差圧を上昇させるための第２バイパス素子を設け
ている。
【０００６】この場合、センサ部と第２バイパス素子と
の間に第３バイパス素子をセンサ部に対して並列的に設
けるようにしてもよく、さらに、この構成に加えて、流
体の流量測定を行う第２センサ部を第２バイパス素子に
対して並列的に設けるようにしてもよい。
の間に第３バイパス素子をセンサ部に対して並列的に設
けるようにしてもよく、さらに、この構成に加えて、流
体の流量測定を行う第２センサ部を第２バイパス素子に
対して並列的に設けるようにしてもよい。
【０００７】
【作用】上記構成の質量流量制御装置においては、セン
サ部にその差圧を上昇させるための第２バイパス素子を
設けたことにより、バイパス部に流れる流量が大きくな
り、したがって、流量範囲の拡大が可能になることによ
り、測定できる流量範囲が大きくなり、小型であるにも
かかわらず大流量の流体計測が可能となる。また、この
質量流量制御装置によれば、傾斜影響が少なくなり、そ
れだけ、精度の高い測定を行うことができる。
サ部にその差圧を上昇させるための第２バイパス素子を
設けたことにより、バイパス部に流れる流量が大きくな
り、したがって、流量範囲の拡大が可能になることによ
り、測定できる流量範囲が大きくなり、小型であるにも
かかわらず大流量の流体計測が可能となる。また、この
質量流量制御装置によれば、傾斜影響が少なくなり、そ
れだけ、精度の高い測定を行うことができる。
【０００８】そして、前記センサ部と第２バイパス素子
との間に第３バイパス素子をセンサ部に対して並列的に
設けるようにした場合、流体流路からのサンプリング流
量を増加させることができるので、流量ノイズおよびガ
ス種による分流誤差を低減できる。さらに、この構成に
加えて、流体の流量測定を行う第２センサ部を第２バイ
パス素子に対して並列的に設けるようにした場合は、第
２バイパスと第３バイパスとの組合せを適切に選択する
ことにより、低流量域をより高精度で測定することがで
きる。
との間に第３バイパス素子をセンサ部に対して並列的に
設けるようにした場合、流体流路からのサンプリング流
量を増加させることができるので、流量ノイズおよびガ
ス種による分流誤差を低減できる。さらに、この構成に
加えて、流体の流量測定を行う第２センサ部を第２バイ
パス素子に対して並列的に設けるようにした場合は、第
２バイパスと第３バイパスとの組合せを適切に選択する
ことにより、低流量域をより高精度で測定することがで
きる。
【０００９】
【実施例】図１は、この発明の質量流量制御装置として
の所謂ノルマルオープンタイプのマスフローコントロー
ラの一例を示し、この図において、１は本体ブロック、
２，３は本体ブロック１に形成されたガスなどの流体入
口、流体出口である。４は流体入口２と流体出口３との
間に形成される流体流路で、流体流量を測定するための
センサ部５と流量を制御するための制御弁部６とが設け
られている。なお、図示する例においては、センサ部５
が制御弁部６よりも上流側に設けられているが、この配
置を逆にしてもよい。
の所謂ノルマルオープンタイプのマスフローコントロー
ラの一例を示し、この図において、１は本体ブロック、
２，３は本体ブロック１に形成されたガスなどの流体入
口、流体出口である。４は流体入口２と流体出口３との
間に形成される流体流路で、流体流量を測定するための
センサ部５と流量を制御するための制御弁部６とが設け
られている。なお、図示する例においては、センサ部５
が制御弁部６よりも上流側に設けられているが、この配
置を逆にしてもよい。
【００１０】前記センサ部５は、流体流路４に臨むよう
に開設された測定流路入口７と測定流路出口８との間を
センサブロック９に形成された流路１０を介して接続す
る例えば薄肉毛細管（キャピラリ）よりなる導管（以
下、センサ流路と言う）１１に二つの熱式質量流量セン
サ素子１２を巻回してなるもので、センサ素子１２は図
外のブリッジ回路に接続されている。１３はセンサ部５
に対して並列的に流体流路４に設けられるバイパス素子
で、定分流比特性を有する層流素子よりなる。
に開設された測定流路入口７と測定流路出口８との間を
センサブロック９に形成された流路１０を介して接続す
る例えば薄肉毛細管（キャピラリ）よりなる導管（以
下、センサ流路と言う）１１に二つの熱式質量流量セン
サ素子１２を巻回してなるもので、センサ素子１２は図
外のブリッジ回路に接続されている。１３はセンサ部５
に対して並列的に流体流路４に設けられるバイパス素子
で、定分流比特性を有する層流素子よりなる。
【００１１】そして、前記制御弁部６は、次のように構
成されている。すなわち、前記バイパス素子１３よりも
下流側の流体流路４に弁口１４を備えたオリフィスブロ
ック１５が設けられるとともに、弁口１４の開度を調節
する弁体１６がばね１７によって常時上方に付勢される
ようにして設けられている。１８は弁体１６を所定の方
向に押圧駆動するピエゾスタックで、複数のピエゾ素子
を積層して形成してあり、弁ブロック１９に螺着された
筒状のバルブケース２０内に収容されている。２１はピ
エゾスタック１８の出力を弁体１６に伝えるための真球
である。ここまでの構造は、従来のこの種のマスフロー
コントローラと変わるところがない。
成されている。すなわち、前記バイパス素子１３よりも
下流側の流体流路４に弁口１４を備えたオリフィスブロ
ック１５が設けられるとともに、弁口１４の開度を調節
する弁体１６がばね１７によって常時上方に付勢される
ようにして設けられている。１８は弁体１６を所定の方
向に押圧駆動するピエゾスタックで、複数のピエゾ素子
を積層して形成してあり、弁ブロック１９に螺着された
筒状のバルブケース２０内に収容されている。２１はピ
エゾスタック１８の出力を弁体１６に伝えるための真球
である。ここまでの構造は、従来のこの種のマスフロー
コントローラと変わるところがない。
【００１２】この発明のマスフローコントローラが、従
来のマスフローコントローラと大きく異なる点は、前記
センサ部５のセンサ流路１１にその差圧を上昇させるた
めの第２バイパス素子２２を設けたことである。この第
２バイパス素子２２を設けることにより、フルスケール
流量が大幅に拡大する。以下、一例を挙げて、図２をも
参照しながら説明する。
来のマスフローコントローラと大きく異なる点は、前記
センサ部５のセンサ流路１１にその差圧を上昇させるた
めの第２バイパス素子２２を設けたことである。この第
２バイパス素子２２を設けることにより、フルスケール
流量が大幅に拡大する。以下、一例を挙げて、図２をも
参照しながら説明する。
【００１３】今、２０ｍｍＨ2 Ｏの差圧でフルスケール
５ｍｌ／ｍｉｎの流量センサ（その特性を図２において
符号Ａで示す）を用いた場合、フルスケール１ｌ／ｍｉ
ｎの流量測定部を形成するには、バイパス素子１３とし
ては、２０ｍｍＨ2 Ｏで９９５ｍｌ／ｍｉｎが流れる層
流素子が必要であった。これに対し、センサ流路１１に
直列に、２０ｍｍＨ2 Ｏで２．５ｍｌ／ｍｉｎの第２バ
イパス素子２２（その特性を図２において符号Ｂで示
す）を設けると、センサ流路１１に５ｍｌ／ｍｉｎ流す
ためには、センサ流路１１に６０ｍｍＨ2 Ｏの差圧が必
要となり、バイパス素子１３には、図２において符号Ｃ
で示すように、３倍の２９８５ｍｌ／ｍｉｎが流れ、こ
のときのフルスケール流量は、２９９０（＝５＋２９８
５）ｍｌ／ｍｉｎと大きく拡大される。
５ｍｌ／ｍｉｎの流量センサ（その特性を図２において
符号Ａで示す）を用いた場合、フルスケール１ｌ／ｍｉ
ｎの流量測定部を形成するには、バイパス素子１３とし
ては、２０ｍｍＨ2 Ｏで９９５ｍｌ／ｍｉｎが流れる層
流素子が必要であった。これに対し、センサ流路１１に
直列に、２０ｍｍＨ2 Ｏで２．５ｍｌ／ｍｉｎの第２バ
イパス素子２２（その特性を図２において符号Ｂで示
す）を設けると、センサ流路１１に５ｍｌ／ｍｉｎ流す
ためには、センサ流路１１に６０ｍｍＨ2 Ｏの差圧が必
要となり、バイパス素子１３には、図２において符号Ｃ
で示すように、３倍の２９８５ｍｌ／ｍｉｎが流れ、こ
のときのフルスケール流量は、２９９０（＝５＋２９８
５）ｍｌ／ｍｉｎと大きく拡大される。
【００１４】上述の説明から理解されるように、センサ
部５のセンサ流路１１にその差圧を上昇させるための第
２バイパス素子２２を設けるといった簡単な工夫で、フ
ルスケール流量を大幅に拡大することができる。したが
って、バイパス素子１３として大型のものを用いる必要
がなく、したがって、質量流量測定部を徒に大型にする
必要がなくなる。そして、上記構成によれば、傾斜影響
が少なくなり、それだけ、精度の高い測定を行うことが
できる。
部５のセンサ流路１１にその差圧を上昇させるための第
２バイパス素子２２を設けるといった簡単な工夫で、フ
ルスケール流量を大幅に拡大することができる。したが
って、バイパス素子１３として大型のものを用いる必要
がなく、したがって、質量流量測定部を徒に大型にする
必要がなくなる。そして、上記構成によれば、傾斜影響
が少なくなり、それだけ、精度の高い測定を行うことが
できる。
【００１５】この発明は、上述の実施例に限られるもの
ではなく、例えば図３に示すようにしてもよい。すなわ
ち、図３（Ａ）に示す例では、センサ部５と第２バイパ
ス素子２２との間に第３バイパス素子２３をセンサ部５
に対して並列的に設けるようにしている。このように構
成した場合、流体流路４からのサンプリング流量を増加
させることができるので、流量ノイズおよびガス種によ
る分流誤差を低減できる。
ではなく、例えば図３に示すようにしてもよい。すなわ
ち、図３（Ａ）に示す例では、センサ部５と第２バイパ
ス素子２２との間に第３バイパス素子２３をセンサ部５
に対して並列的に設けるようにしている。このように構
成した場合、流体流路４からのサンプリング流量を増加
させることができるので、流量ノイズおよびガス種によ
る分流誤差を低減できる。
【００１６】さらに、図３（Ｂ）に示す例では、図３
（Ａ）に示す構成に加えて、流体の流量測定を行う第２
センサ部２４を第２バイパス素子２２に対して並列的に
設けるようにしている。すなわち、第２バイパス素子２
２の両端部を結ぶようにして流路２５を設け、この流路
２５に二つの熱式質量流量センサ素子２６を巻設して第
２センサ部２４を形成するのである。そして、二つのセ
ンサ素子２６は、センサ部５のセンサ素子１２が組み込
まれるブリッジ回路とは別のブリッジ回路に組み込まれ
る。このように構成した場合、前記図３（Ａ）に示した
ものの効果に加えて、第２第２バイパス素子２２と第３
バイパス素子２３の差圧特性の比率に応じて、低流量域
をより高精度で測定するといった効果を奏する。
（Ａ）に示す構成に加えて、流体の流量測定を行う第２
センサ部２４を第２バイパス素子２２に対して並列的に
設けるようにしている。すなわち、第２バイパス素子２
２の両端部を結ぶようにして流路２５を設け、この流路
２５に二つの熱式質量流量センサ素子２６を巻設して第
２センサ部２４を形成するのである。そして、二つのセ
ンサ素子２６は、センサ部５のセンサ素子１２が組み込
まれるブリッジ回路とは別のブリッジ回路に組み込まれ
る。このように構成した場合、前記図３（Ａ）に示した
ものの効果に加えて、第２第２バイパス素子２２と第３
バイパス素子２３の差圧特性の比率に応じて、低流量域
をより高精度で測定するといった効果を奏する。
【００１７】なお、上述の実施例では、所謂ノルマルオ
ープンタイプのマスフローコントローラを例に挙げた
が、この発明はこれに限られるものではなく、所謂ノル
マルクローズタイプのマスフローコントローラにも適用
できる。さらに、この発明は、マスフローコントローラ
から制御弁部６を除去した構成よりなるマスフローメー
タにも適用できることは言うまでもない。
ープンタイプのマスフローコントローラを例に挙げた
が、この発明はこれに限られるものではなく、所謂ノル
マルクローズタイプのマスフローコントローラにも適用
できる。さらに、この発明は、マスフローコントローラ
から制御弁部６を除去した構成よりなるマスフローメー
タにも適用できることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、センサ部のセンサ流路にその差圧を上昇させるため
の第２バイパス素子を設けるといった簡単な工夫で、フ
ルスケール流量を大幅に拡大することができ、したがっ
て、バイパス素子として大型のものを用いなくても、フ
ルスケール流量を大幅に拡大することができ、小型であ
りながらも大流量域および広範な範囲の流量を測定する
ことができる。そして、上記構成によれば、傾斜影響が
少なくなり、それだけ、高精度で測定を行うことができ
る。
ば、センサ部のセンサ流路にその差圧を上昇させるため
の第２バイパス素子を設けるといった簡単な工夫で、フ
ルスケール流量を大幅に拡大することができ、したがっ
て、バイパス素子として大型のものを用いなくても、フ
ルスケール流量を大幅に拡大することができ、小型であ
りながらも大流量域および広範な範囲の流量を測定する
ことができる。そして、上記構成によれば、傾斜影響が
少なくなり、それだけ、高精度で測定を行うことができ
る。
【００１９】そして、請求項２に記載の発明によれば、
上記効果に加えて、流量ノイズおよびガス種による分流
誤差を低減できるといった効果を奏する。
上記効果に加えて、流量ノイズおよびガス種による分流
誤差を低減できるといった効果を奏する。
【００２０】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記請求項２に記載の発明の効果に加えて、低流量域をよ
り高精度で測定するといった効果を奏する。
記請求項２に記載の発明の効果に加えて、低流量域をよ
り高精度で測定するといった効果を奏する。
【図１】この発明の質量流量制御装置の一例の要部を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】前記質量流量制御装置の動作説明図である。
【図３】この発明の他の実施例を概略的に示す図であ
る。
る。
１…本体ブロック、２…流体入口、３…流体出口、５…
センサ部、１１…センサ流路、１３…バイパス素子、２
２…第２バイパス素子、２３…第３バイパス素子、２４
…第２センサ部。
センサ部、１１…センサ流路、１３…バイパス素子、２
２…第２バイパス素子、２３…第３バイパス素子、２４
…第２センサ部。
Claims (3)
- 【請求項１】 本体ブロックに形成された流体入口と流
体出口との間に、流体をバイパスさせるバイパス素子と
流体の流量測定を行うセンサ部とを並列的に設けた質量
流量制御装置において、前記センサ部のセンサ流路にそ
の差圧を上昇させるための第２バイパス素子を設けたこ
とを特徴とする質量流量制御装置。 - 【請求項２】 センサ部と第２バイパス素子との間に第
３バイパス素子をセンサ部に対して並列的に設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の質量流量制御装置。 - 【請求項３】 流体の流量測定を行う第２センサ部を第
２バイパス素子に対して並列的に設けたことを特徴とす
る請求項２に記載の質量流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24884494A JP3818547B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 質量流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24884494A JP3818547B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 質量流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0887335A true JPH0887335A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3818547B2 JP3818547B2 (ja) | 2006-09-06 |
Family
ID=17184264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24884494A Expired - Fee Related JP3818547B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 質量流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3818547B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007001041A1 (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-04 | Fujikin Incorporated | 流量レンジ可変型流量制御装置 |
| CN100422616C (zh) * | 2002-08-28 | 2008-10-01 | 霍里巴斯特克公司 | 高精度基于压力的流量控制器 |
| US7992454B2 (en) | 2009-12-04 | 2011-08-09 | International Business Machines Corporation | Airflow bench with laminar flow element |
| JP2012108124A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Axetris Ag | 流量センサ |
| JP2012226627A (ja) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Hitachi Metals Ltd | 流量制御装置および流量センサユニット |
| US9133951B2 (en) | 2005-08-26 | 2015-09-15 | Fujikin Incorporated | Gasket type orifice and pressure type flow rate control apparatus for which the orifice is employed |
| US9383758B2 (en) | 2005-06-27 | 2016-07-05 | Fujikin Incorporated | Flow rate range variable type flow rate control apparatus |
| US9921089B2 (en) | 2005-06-27 | 2018-03-20 | Fujikin Incorporated | Flow rate range variable type flow rate control apparatus |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP24884494A patent/JP3818547B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100422616C (zh) * | 2002-08-28 | 2008-10-01 | 霍里巴斯特克公司 | 高精度基于压力的流量控制器 |
| WO2007001041A1 (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-04 | Fujikin Incorporated | 流量レンジ可変型流量制御装置 |
| JP2007004644A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Tohoku Univ | 流量レンジ可変型流量制御装置 |
| US8418714B2 (en) | 2005-06-27 | 2013-04-16 | Fujikin Incorporated | Flow rate range variable type flow rate control apparatus |
| US9010369B2 (en) | 2005-06-27 | 2015-04-21 | Fujikin Incorporated | Flow rate range variable type flow rate control apparatus |
| US9383758B2 (en) | 2005-06-27 | 2016-07-05 | Fujikin Incorporated | Flow rate range variable type flow rate control apparatus |
| US9921089B2 (en) | 2005-06-27 | 2018-03-20 | Fujikin Incorporated | Flow rate range variable type flow rate control apparatus |
| US9133951B2 (en) | 2005-08-26 | 2015-09-15 | Fujikin Incorporated | Gasket type orifice and pressure type flow rate control apparatus for which the orifice is employed |
| US7992454B2 (en) | 2009-12-04 | 2011-08-09 | International Business Machines Corporation | Airflow bench with laminar flow element |
| JP2012108124A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Axetris Ag | 流量センサ |
| JP2012226627A (ja) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Hitachi Metals Ltd | 流量制御装置および流量センサユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3818547B2 (ja) | 2006-09-06 |
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Legal Events
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| A521 | Written amendment |
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| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |