JP5295318B2 - フローリストリクタ - Google Patents
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Description
I.A.関連出願
本出願は、同時係属中の204年2月27日に出願された米国仮特許出願第60/548,109号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の開示内容は本件出願に援用する。また、本出願は、同時係属中のダニエル マッド等による”Higher accuracy pressure based flow controller”と題する米国出願第10/652,506号の一部係属出願である。この一部係属出願は2002年8月28日に出願された仮出願第60/406,511号を優先権の基礎としており、これら両出願の内容を本件出願に援用する。
本開示は、例えばマスフローコントローラの一部として流量測定に用いられるフローリストリクタに関する技法を教示する。本開示は、フローリストリクタ内に清浄であり性能の変動なく形成される流路を設けるのに役立つ。
1.導入
フローリストリクタは、マスフローコントローラを含む多くの用途で用いられる。従来のフローリストリクタは、焼結合金又はフィルタから成り、これらの流れ抵抗は、製造プロセスにおいて性能の許容設計値範囲に反して制御することはできない。設計者は多くの場合、適切なフローリストリクタを得るために既製品から適したフローリストリクタを選択する必要がある。さらに、フローリストリクタは、流量測定の使用時に非線形特性を示すことができる。
焼結エレメントは、サーマルマスフローコントローラのリストリクタ構造ほど清浄ではないと考えられる。
本開示は、上記欠点の一部を克服するとともに、関連技術のフローリストリクタ及びマスフローコントローラにおいて上述の利点の一部を確実にする技法を提供する。
IV.A.概要
本開示の非焼結フローリストリクタは、ブライト鋼板の厚さに対応して形成される流路を有する。流路は、エッチングプロセスによって形成される。流路を有するこのような1枚の板に、エッチング路を有さない別の板が被せられる。この種の流路エレメントをサンドイッチ状に重ねて、所望の流量を得る。ディスク形の流路エレメントは、拡散接合を用いて、流路を有さないエレメントに取り付けられる。
例示的な実施形態を図1に示す。本開示の積層型ディスクリストリクタの図示の実施形態は、フローディスク及びスペーサディスクから成る。フローディスクは、エッチングで完全に貫通除去した部分(例えば部分100)を有する。これらのエッチング除去部分は通常、一定の幅であり、内側位置110から外側位置120まで延びる。
このようなリストリクタ設計では、非線形の流れが得られるとともに、圧縮性流れも得られる。比較すると、サーマルMFCの層流エレメントは圧力低下が小さいように設計されており、LFE(層流エレメント)にわたる圧力低下は、ライン圧力と比較して著しくはない。このようなサーマルMFCでは、ガス密度はその経路に沿って大きく変化せず、流れは非圧縮性であるとみなすことができる。
という方程式であって、
ではない。
質量流量mは体積流量Q×密度rであり、圧力低下dPに比例する。
十分に小さな直径を有するディスクフローリストリクタの一例を、大きな圧力低下で真空まで排気する層流を確保するように設計した。リストリクタをMFC内に配置し、リストリクタの流れ性能を調査した。図6は、比較のために多孔性金属リストリクタ及びチューブリストリクタのデータを示す。リストリクタディスクの有益な非線形性、流量、及び変動性を、拡散接合の前後に試験した。
Claims (2)
- 少なくとも1つの導入部、少なくとも1つの導出部、並びに、前記導入部及び導出部を繋げる流路を有する第1のディスクと、
流路を有さない第2のディスクとを備え、
複数の第1のディスク及び複数の第2のディスクが交互に積み重ねられて積層構造をなすものであり、
前記第1のディスク及び前記第2のディスクが非焼結金属からなり、
前記第1のディスクに形成された貫通孔により前記導入部、前記導出部及び前記流路が構成されるとともに、前記第1のディスクの厚みにより前記流路の断面積が調整されることを特徴とするフローリストリクタ。 - 入力部と、出力部と、流路と、圧力トランスデューサと、フローリストリクタとを備えたマスフローコントローラであって、
前記フローリストリクタが、少なくとも1つの導入部、少なくとも1つの導出部、並びに、前記導入部及び導出部を繋げる流路を有する第1のディスクと、流路を有さない第2のディスクとを備え、
複数の第1のディスク及び複数の第2のディスクが交互に積み重ねられて積層構造をなすものであり、
前記第1のディスク及び前記第2のディスクが非焼結金属からなり、
前記第1のディスクに形成された貫通孔により前記導入部、前記導出部及び前記流路が構成されるとともに、前記第1のディスクの厚みにより前記流路の断面積が調整されることを特徴とするマスフローコントローラ。
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