JPH04110617A

JPH04110617A - マスフローコントローラーの分流構造

Info

Publication number: JPH04110617A
Application number: JP2228077A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 武中島
Original assignee: NIPPON TAIRAN KK
Current assignee: NIPPON TAIRAN KK
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-13
Also published as: KR920004818A; US5099881A; KR0151735B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、半導体の製造工程等において用いられるガス
等の流体の流量を測定するために使用されるマスフロー
コントローラーの分流構造に関する。

従来技術及びその課題マスフローコントローラーでは、主流路から分岐する流
量測定流路に一対のセンサーを設け、これらのセンサー
間で流体の質量流量を測定するようになっている。流量
測定流路と主流路に流れる流体流量の比が常に一定でな
ければ、マスフローコントローラー全体を流れる流量の
測定に誤差を生じることとなり、この比を一定にするた
めには、流量測定流路及び主流路の流れを層流とする必
要がある。

このような例として、特開昭６０−５６２１９号に開示
されるマスフローコントローラーがある。

しかし、第７図のように、このマスフローコントローラ
ー７０では、テーパ状の流路に流量測定流路７２の入ロ
ア３及び出ロア４を有すること、及び、プラグ７５の位
置が一定せず、ベース７６とプラグ７５との間に形成さ
れる環状流路が周方向で均一ではないことから、流量測
定流路７２への流体流量が不安定であるという問題があ
る。

また、ベース７６とプラグ７５との間に形成される環状
流路の面積が、入ロア３の周方向における面積と、出ロ
ア４の周方向における面積とでは、出ロア４における面
積の方が小さい。従って、流体の流れは、細流を示し微
小の渦を流路内に形成する。この渦が流量測定流路７２
への流体流量を不安定にさせる要因となる。この傾向は
、流量測定流路７２の流体流量とテーパ状の流路に流れ
る流体流量との比率が大きくなるに従い流体流量は顕著
に不安定になるという問題がある。

また、ベース７６の主流路のテーパ加工が困難である等
の問題がある。

上記のように、従来のマスフローコントローラーでは、
流量測定流路への流量を一定にして、正確な流量測定を
可能にするマスフローコントローラーはなかった。

課題を解決するための手段本発明は、上流側円形流路と、下流側円形流路と、前記
上流側円形流路及び下流側円形流路をつなぐテーパ状円
形流路を有してなる主流路を具えたベースと、前記上流
側円形流路の内周面との間で第１環状流路を形成する第
１円筒部分と、前記下流側円形流路の内周面との間で第
２環状流路を形成する第２円筒部分と、前記テーパ状円
形流路の内周面との間でテーパ状環状流路を形成するテ
ーパ状円錐台部分を具え、前記主流路に挿入されたプラ
グと、前記上流側円形流路と前記下流側円形流路とをつ
なぐ流量測定流路とを有してなるマスフローコントロー
ラーの分流構造により前記課題を解決した。

作　　　　　　　用本発明では、主流路から分岐する流量測定流路は、プラ
グの周囲において、主流路の軸に平行な第１環状流路と
第２環状流路とをつなぐように設けられている。従って
、プラグ直前及び直後とは異なり、流体は第１及び第２
環状流路の部分で整流されていることから、流量測定流
路に分岐する流量が安定し、センサ一部において正確な
流量測定を行うことができる。

また、前記第１円筒部分及び／又は前記第２円筒部分に
、軸方向に延びる複数の突起を形成し、該突起を前記上
流側円形流路及び／又は下流側円形流路の内周面に圧入
すると、第１環状流路及び第２環状流路では、突起が上
流側円形流路及び／又は下流側円形流路の内周面に当接
することから、周方向で均一な流路断面が形成され、−
層正確な流路測定を行うことができる。

実　　　施　　　例第１図はマスフローコントローラーの流量測定部分の拡
大図である。このマスフローコントローラー１０は、ベ
ース１２とセンサ一部１４とを有してなる。

ベース１２には、導入部２０が取付けられる。

ベース１２は上流側に拡径円筒部分２１を有する。

拡径円筒部分２１には、スリーブ１３及びプラグ１５が
配設される。拡径円筒部分２１の下流側には、径がそれ
より小さい下流側円形流路２３が続いている。

符号４０は流量測定流路であり、その人口４１は、拡径
円筒部分２１にあり、出口４２は下流側円形流路２３に
ある。流量測定流路４０は、ベース１２の外部において
センサ一部１４に延び、そこで流量測定流路４０中を流
れる流体の質量流量が測定される。

スリーブ１３は、第２図に示されるように、外周側にお
いて、ベース１２の拡径円筒部分２１との間で環状室３
０を形成するような拡径部分３１゜３２を有し、内周側
において、上流側円形流路２５の内周面２６及びテーパ
状円形流路２７の内周面２８を提供する。上流側円形流
路２５の内周面２６には、環状室３０と主流路２２とを
連通ずるための周方向に離間する３箇所の孔３３が形成
されている。また、下流側端部には矩形の切欠３４が形
成され、拡径円筒部分２１との間に環状シールリング３
５を介在させて、流体が環状室３０から下流側円形流路
２３に漏れることを防止している。

プラグ１５は、軸に平行な上流側の第１円筒部分５１、
軸に平行な下流側の第２円筒部分５２、及びテーパ状円
錐台部分５３からなる。第１円筒部分５１の直径は第２
円筒部分５２の直径より大きく、テーパ状円錐台部分５
３は第２円筒部分５２に近付くにつれてその直径が漸減
している。第１円筒部分５１の外周には、軸方向に延び
る３つの突起５４が形成されている。また、少なくとも
１つの突起５４の根元部には、軸方向に延びるスリット
５５が形成されている。

以上のベース１２、スリーブ１３及びプラグ１５は次の
ような関係で組立てられる。

まず、ベース１２の拡径円筒部分２１にスリーブ１３が
挿入される。これにより、上流側円形流路２５及びテー
パ状円形流路２７が形成される。

上流側円形流路２５は３つの孔３３のいずれがを通じて
環状室３０に連通ずる。

次いで、突起５４の根元部のスリット５５による突起５
４の弾性変形を利用して、プラグＪ５がスリーブ１３内
に圧入される。すると、プラグ１５の３つの突起５４が
上流側円形流路２５の内周面２６に弾接し、プラグ１５
はスリーブ１３と略々同心上に固定される。その結果、
上流側円形流路２５の内周面２６とプラグ１５の第１円
筒部分５１との間には軸に平行であり均一な流路断面の
第１環状流路５６が形成され、テーパ状円形流路２７の
内周面２８とプラグ１５のテーパ状円錐台部分５３との
間には均一な流路断面のテーパ状環状流路５７が形成さ
れる。さらに、下流側円形流路２３の内周面２４と第２
円筒部分５２との間には軸に平行であり均一な流路断面
の第２環状流路５８が形成される。なお、突起５４と孔
３３の位相が６Ｃ３間隔となるように、プラグ１５をス
リーブ１３に圧入することが好ましい。

従って、マスフローコントローラー１０中の流体は、第
１環状流路５６、テーパ状環状流路５７、第２環状流路
５８を通じる主流路２２と、第１環状流路５６の入口４
１、環状室３０、第２環状流路５８の出口４２へ通じる
流量測定流路４０とに岐れて流れることになる。

流量測定流路４０への流量は、スリーブ１３へのプラグ
１５の押込量によって定められる。すなわち、押込量に
よって、テーパ状環状流路５７の流路断面積が変化する
。その結果、流量測定流路４０の入口４１と出口４２と
の間の圧損が変化し、流量測定流路４０への流量も変化
するのである。

押込量は、センサ一部１４の出力をモニターしながら、
棒状部材等の治具によってプラグ１５を徐々に挿入する
ことにより行われる。プラグ１５にはスリット５５が形
成されているので、挿入は容易におこなうことができる
。

本発明のマスフローコントローラー１０では、軸に平行
な環状流路５６．５８に流量測定流路４０の入口４１及
び出口４２が設けられていることから、層流状態の流体
を流量測定流路４０へ取入れることができる。すなわち
、第１環状流路５６及び第２環状流路５８に流量測定流
路４０の人口４１及び出口４２を設けることにより、こ
れらの環状流路に整流素子の作用が生じる。さらに、３
つの突起５４を上流側円形流路２５の内周面２６に弾接
させ、周方向に均一な流路断面の環状流路５６．５８か
ら流体を流量測定流路４０へ取入れるようにしたことか
ら、センサ一部１４おいて正確な流量測定を行うことが
できる。また、従来のように、プラグ１５の直前及び直
後における流動状態の変化が、流量測定流路４０への流
量を不安定にさせることもない。

さらに、第１環状流路５６の断面積と第２環状流路５８
の断面積を操作することによって、第１環状流路５６に
おける流速と第２環状流路５８の流速とを等しくすると
、流量測定流路４０における流量の安定度をより一層増
すことができる。

次に、第３図乃至第６図は、他の実施例の軸方向断面図
である。軸に平行な第１環状流路から第２環状流路にお
いて流量測定流路の入口及び出口を設けることは前述の
実施例と同様である。これらの実施例では、主としてス
リーブの構造、プラグの構造、及び入口及び出口間のシ
ール構造が若干具なっている。

まず、第３図のスリーブ１３ｂは、上流側円形流路２５
ｂ１テーパ状円形流路２７ｂ及び下流側円形流路２３ｂ
を提供する構造である。プラグ１５ｂには、第１円筒部
分５１ｂ及び第２円筒部分５２ｂに突起５４ｂが設けら
れており、第１環状流路５６ｂ及び第２環状流路５８ｂ
の流路断面の均一化を図っている。３６ｂは○リングで
あり、流量測定流路４０ｂの入口４１ｂと出口４２ｂ間
の流体の流れを阻止している。

次に、第４図のプラグ１５ｃは、下流側において半径方
向の突起５４ｃを有し、第２環状流路５８ｃの断面の均
一化を図るものである。

そして、第５図のスリーブ１３ｄは、プラグ１５ｄと略
々等長で、第２環状流路５８ｄがスリーブ１３ｄとプラ
グ１５ｄの間に形成されたものである。入口４１ｄと出
口４２ｄのシール構造は、第１図のものと同様であり、
さらに、下流側において流量測定流路４０ｄの出口４２
ｄの流体の流れを乱さないように、○リング３６ｄが設
けられたものである。

最後に、第６図のスリーブ１３ｅ及びプラグ１５ｅは、
第５図のものと相似形であり、流量の大きいものに適用
できるように、これらの直径を拡大したものである。

発明の効果本発明は以上の構成であるから、まず、流量測定流路へ
の安定した分流を得ることができる。すなわち、軸に平
行な環状流路での流動状態は層流状態となることから、
安定した、且つ、正確な流量測定を行うことができる。

請求項２のマスフローコントローラーでは、周方向で均
一な環状流路が形成されるので、−層正確な流量測定を
行うことができる。

請求項３及び４のマスフローコントローラーでは、スリ
ーブを別部材として、テーパ状環状流路を構成するよう
にしたことから、従来のように、ベースにテーパ加工を
施すことが不要になり、製作が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のマスフローコントローラ
ーの分流構造の軸方向断面図、第２図はスリーブ及びプ
ラグの斜視図、第３図乃至第６図は他の実施例の軸方向
断面図、第７図は従来のマスフローコントローラーの分
流構造の要部の軸方向断面図である。１・・・拡径円筒部分　　２２・・・主流路３・・下流
側円形流路５・・・上流側円形流路７・・・テーパ状円形流路０・・・環状室　　　　　３３・・・孔４・・・切欠０・・・流量測定流路１・・・入口　　　　　　４２・・・出口１・・・第１
円筒部分　　５２・・・第２円筒部分３・・・テーパ状
円筒部分４・・・突起　　　　　　５５・・・スリット６・・・
第１環状流路７・・・テーパ状環状流路８・・・第２環状流路１０・・・マスフローコントローラー１２・・・ベース　　　　　１３・・・スリーブ１４・
・・センサ一部　　　１５・・・プラグ第図第２図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上流側円形流路と、下流側円形流路と、前記上流
側円形流路及び下流側円形流路をつなぐテーパ状円形流
路を有してなる主流路を具えたベースと、前記上流側円形流路の内周面との間で第１環状流路を形
成する第１円筒部分と、前記下流側円形流路の内周面と
の間で第２環状流路を形成する第２円筒部分と、前記テ
ーパ状円形流路の内周面との間でテーパ状環状流路を形
成するテーパ状円錐台部分を具え、前記主流路に挿入さ
れたプラグと、前記上流側円形流路と前記下流側円形流
路とをつなぐ流量測定流路とを有してなる、マスフローコントローラーの分流構造。
（２）前記第１円筒部分及び／又は前記第２円筒部分に
、軸方向に延びる複数の突起が形成され、該突起が前記
上流側円形流路及び／又は下流側円形流路の内周面に圧
入されている、請求項１記載のマスフローコントローラ
ーの分流構造。
（３）上流側円形流路の内周面及びテーパ状円形流路の
内周面を提供するように、ベース内の拡径円筒部分に嵌
め合わされたスリーブを有する、請求項１又は２記載の
マスフローコントローラーの分流構造。
（４）前記スリーブはさらに下流側円形流路の内周面を
提供するようになつている、請求項３記載のマスフロー
コントローラーの分流構造。