JP2017072923A - 気体流量制御装置、気体流量計および気体流量センサ - Google Patents
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Abstract
Description
上記気体流路を流れる気体の質量流量を調整する気体流量調整手段と、
上記気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計測手段と、
上記気体流量計測手段の計測結果に応じて上記気体流量調整手段を駆動制御する制御手段とを備えてなり、
上記気体流量調整手段は、弁体を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータを備える気体流量制御弁からなり、
上記気体流量計測手段は、上記気体の流れを検知する熱式MEMSフローセンサチップを備えた気体流量計からなり、
上記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備える
ことを特徴とする。
(1)上記位置決め接続手段は、上記気体流量調整手段と気体流量計測手段の下側部位を位置決め支持する固定ベースの形態とされ、上記気体流量調整手段と気体流量計測手段が上記固定ベースにより位置決め支持された状態において、これら気体流量調整手段および気体流量計測手段の内部に配設された気体流通路の接続端が同一軸線上に配置される。
(1)上記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなる。
(1)上記熱式MEMSフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなる。
本発明に空気流量制御装置を図1〜図13に示し、この装置1は、具体的には、各種気体流路を形成する配管100に介装配置されて、気体の質量流量を制御する装置である。
手段5により、軸方向へ一体に接続されて、円筒形の外観形状を呈する空気流量制御装置装置1を構成する。
軸方向へ一体接続されて、円筒形の外観形状を呈する空気流量制御装置装置1が形成される。
すなわち、図示の実施形態の流量測定部31において、一対のマイクロヒータ素子37、38に、抵抗器R1、R2がそれぞれ直列接続されるとともに、これら2つの直列回路が、抵抗器R1、R2側の端部同士とマイクロヒータ素子37、38側の端部同士とが接続されてブリッジ回路73が構成されている。
すなわち、気体流量計3の定電流源74から流量センサ30のマイクロヒータ素子37、38に給電されて、これらのマイクロヒータ素子37、38が熱している運転状態において、配管100に気体が流れていない時には、流量センサ30のセンサ通路50にも気体が流れず、よって上流側および下流側のマイクロヒータ素子37、38の熱は平衡状態に保たれており(図9(a)および図10の実線で示される温度分布参照)、表示部77に表示される気体流量の指示値もゼロである。
例えば、外部設定入力手段である操作パネル等からなる流量設定部85(図13)により対象となる配管100に流す気体流量が適宜入力設定される。
本実施形態は図14および図15に示されており、実施形態1の空気流量制御装置1における気体流量制御弁2と気体流量計3を分離設置することにより複数の気体流路の流量制御を行うようにしたものである。
その他の構成および作用は実施形態1と同様である。
本実施形態は図16に示されており、実施形態2の空気流量制御装置1における制御方法を改変したものである。
その他の構成および作用は実施形態2と同様である。
2 気体流量制御弁(気体流量調整手段)
3 気体流量計(気体流量計測手段)
4 制御部(制御手段)
5 固定ベース(位置決め接続手段)
6 気体流量計の連通路
7 気体流量制御弁の連通路
15 ニードル(弁体)
15a 先端テーパ部
16 直動型ステッピングモータ
17 弁ハウジング
17a 弁室
21 オリフィス
25 内蔵型ボールねじ
25a ボールねじのねじ軸
30 流量センサ(センサ部)
31 流量測定部
32 層流回路
35 熱式MEMSフローセンサチップ
36 シリコン基台
37、38 マイクロヒータ素子
45 センサベース
45a〜45e ベース基板
50 センサ通路
100 配管、本管(気体流路)
110〜114 分岐管
Claims (22)
- 気体流路に介装配置されて、前記気体流路を流れる気体の質量流量を制御する装置であって、
前記気体流路を流れる気体の質量流量を調整する気体流量調整手段と、
前記気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計測手段と、
前記気体流量計測手段の計測結果に応じて前記気体流量調整手段を駆動制御する制御手段とを備えてなり、
前記気体流量調整手段は、弁体を開閉動作させるアクチュエータとして直動型ステッピングモータを備える気体流量制御弁からなり、
前記気体流量計測手段は、前記気体の流れを検知する熱式MEMSフローセンサチップを備えた気体流量計からなり、
前記気体流量調整手段および気体流量計測手段は、互いに分離設置可能な装置ユニットの形態とされるとともに、これら両装置ユニットが位置決め接続手段により一体接続可能な構造を備える
ことを特徴とする気体流量制御装置。 - 前記位置決め接続手段は、前記気体流量調整手段と気体流量計測手段の下側部位を位置決め支持する固定ベースの形態とされ、
前記気体流量調整手段と気体流量計測手段が前記 固定ベースにより位置決め支持された状態において、これら気体流量調整手段および気体流量計測手段の内部に配設された気体流通路の接続端が同一軸線上に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の気体流量制御装置。 - 前記気体流路の本管に介装配置された単一の前記気体流量計測手段と、
前記本管から分岐する複数の分岐管にそれぞれ介装配置された複数の前記気体流量調整手段と、
前記気体流量計測手段の計測結果に応じて複数の前記気体流量調整手段をそれぞれ駆動制御する前記制御手段とを備えてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の気体流量制御装置。 - 前記制御手段は、前記気体流量計測手段の計測結果に応じて、前記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を均一に調整するように前記複数の気体流量調整手段を駆動制御する構成とされている
ことを特徴とする請求項3に記載の気体流量制御装置。 - 前記制御手段は、前記気体流量計測手段の計測結果に応じて、前記複数の分岐管を流れる気体の質量流量を個別に調整するように前記複数の気体流量調整手段を駆動制御する構成とされている
ことを特徴とする請求項3に記載の気体流量制御装置。 - 前記直動型ステッピングモータの直動軸が内蔵型ボールねじのねじ軸で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の気体流量制御装置。 - 前記ねじ軸に、弁体を構成するニードルが同軸上に一体的に設けられるとともに、弁座を構成するオリフィスが前記気体流路に連通接続される弁ハウジングの接続端に形成されてなり、
前記ニードルとオリフィスの軸線が前記気体流路の軸線と同軸状に設定されている
ことを特徴とする請求項6に記載の気体流量制御装置。 - 前記気体流量計は、前記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の気体流量制御装置。 - 前記流量センサは、前記気体の流れを層流化する層流回路と、前記気体の流れを検知する前記熱式MEMSフローセンサチップとを備えてなるICサイズの形態とされている
ことを特徴とする請求項8に記載の気体流量制御装置。 - 前記熱式MEMSフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなる
ことを特徴とする請求項9に記載の気体流量制御装置。 - 前記流量センサは、内部に前記層流回路が形成されたセンサベースに、前記熱式MEMSフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの前記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が前記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする請求項10に記載の気体流量制御装置。 - 前記センサベースは、プリント基板材料からなるベース薄板が複数積層されてなり、
これらベース薄板に形成された複数のスリットの組合せにより前記層流回路が形成されている
ことを特徴とする請求項11に記載の気体流量制御装置。 - 前記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されている
ことを特徴とする請求項12に記載の気体流量制御装置。 - 気体流路に介装配置されて、気体流路を流れる気体の質量流量を計測するものであって、
前記気体の流れを検知する熱式MEMSフローセンサチップを備えてなる
ことを特徴とする気体流量計。 - 前記気体流路の気体の流れを検知する流量センサと、この流量センサにより検知した気体の質量流量を算出する流量測定部とを備えてなる
ことを特徴とする請求項14に記載の気体流量計。 - 前記流量センサは、前記気体の流れを層流化する層流回路と、前記気体の流れを検知する前記熱式MEMSフローセンサチップとを備えてなるICサイズの形態とされている
ことを特徴とする請求項15に記載の気体流量計。 - 請求項1に記載の気体流量制御装置における前記気体流量計測手段を構成する
ことを特徴とする請求項14から16のいずれか一つに記載の気体流量計。 - 気体流路を流れる気体の質量流量を計測する気体流量計のセンサ部に設けられて、気体流れを検知するものであって、
前記気体の流れを層流化する層流回路と、前記気体の流れを検知する熱式MEMSフローセンサチップとを備えてなるICサイズの形態とされている
ことを特徴とする気体流量センサ。 - 前記熱式MEMSフローセンサチップは、シリコン基台に一対のマイクロヒータ素子が薄膜形成されてなる
ことを特徴とする請求項18に記載の気体流量センサ。 - 内部に前記層流回路が形成されたセンサベースに、前記熱式MEMSフローセンサチップが実装されるとともに、このフローセンサチップの前記一対のマイクロヒータ素子上を通過するセンサ通路が前記層流回路から分岐して形成されている
ことを特徴とする請求項18に記載の気体流量センサ。 - 前記センサベースは、プリント基板材料からなるベース薄板が複数積層されてなり、
これらベース薄板に形成された複数のスリットの組合せにより前記層流回路が形成されている
ことを特徴とする請求項20に記載の気体流量センサ。 - 前記層流回路とセンサ通路の内周面に金メッキが施されている
ことを特徴とする請求項20に記載の気体流量センサ。
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