以下、本発明に係る圧力センサ、差圧式流� ��計及び流量コントローラの一実施形態を図� ��に基づいて説明する。
 図1から図3に示す第1の実施形態において、� ��1は流量コントローラ10の正面図、図2は図1� �平面図、図3は図1の縦断面図である。この流 量コントローラ10は、後述する流体主流路12� �連通する配管11に組み込まれ、同流路内を流 れる液体(薬液等)の流体流量を一定に保つ流� ��制御装置であり、実際の流体流量を測定す� ��ための差圧式流量計20と、弁体の開度制御� �可能な流量調整弁60とを具備して構成される 。なお、差圧式流量計20は、流体主流路12内� �流れる流体の流れ方向において、流量調整� �60の上流側に配置されている。

 差圧式流量計20は、一対の圧力センサ21A,21B� ��オリフィスユニット40を介して直列に配置� �れた構成とされる。すなわち、差圧式流量� �20では、オリフィスユニット40を通過するこ� ��で圧力差を生じた流体圧力が両圧力センサ2 1A,21Bによって各々検出され、これら二つの圧 力値は各々電気信号に変換されて制御部50に� ��力される。こうして圧力値の信号入力を受� ��た制御部50は、二つの圧力値から得られる� �圧を流量に換算することにより、流体主流� �を流れる流体の流量測定を行うことができ� �。以下の説明では、必要に応じてオリフィ� �ユニット40より上流側に配置した圧力センサ 21Aを第1センサと呼び、下流側に配置した圧� �センサ21Bを第2センサと呼んで区別する。
 なお、圧力センサ21A,21Bの構成は、後述する 本体及び圧力導入流路形状を除いて基本的に 同じであるから、以下では上流側の第1セン� �21Aについて説明する。

 第1センサ21Aは、たとえば図3に示すように� �圧力測定を行う流体が流れる流体主流路12か ら上方へT字状に分岐する圧力導入流路22に配 置されたセンサ本体(圧力検出部)23を備えて� �る。図示の構成では、ボディ24を貫通して形 成された流体流路12と略直交するようにして� ��上方のセンサ収納空間25へ連通する圧力導� �路22が設けられている。センサ本体23は、流� ��圧力を検出できれば特に限定されることは� ��いが、たとえばピエゾ式圧力センサや静電� ��量式圧力センサ、ひずみゲージ式圧力セン� ��が好ましい。なお、本実施形態では、セン� ��本体23として、ひずみゲージ式圧力センサ� �用いている。
 ボディ24の上部には、センサ本体23及び制御 基板等の関連部品を覆うようにしてカバー26� ��取り付けられている。なお、図中の符号27� �、センサ本体23で検出した圧力値の電気信号 を制御部50へ入力するケーブルである。

 一方、第2センサ21Bは、後述する60と一体の� ��ディ24Aに流体主流路12が形成されること、� �して、圧力導入流路22Aの形状が上述した第1� ��ンサ21Aと異なっている。すなわち、第2セン サ21Bの圧力導入流路22Aは、流体流れ方向下流 側となる壁面に、流体の入口側開口面積を広 げる方向の傾斜面28を備えている。この傾斜� ��28は、圧力導入流路22Aの下流側半分を略円� �台形状にして側壁面に傾斜を設けたもので� �り、圧力導入流路22Aは、流体主流路12に連通 して流体入口側となる下方の流路断面積がセ ンサ収納空間25に連通する流体出口側より大� ��くなっている。なお、他の構成については� ��上述した第1センサ21Aと同じである。
 ところで、上述した構成例では、第2センサ 21Bにのみ傾斜面28を設けているが、この傾斜� ��28は、第1センサ21A及び第2センサ21Bの両方に 設けることが好ましいことはいうまでもない 。

 オリフィスユニット40は、第1センサ21Aと第2 センサ21Bとの間に設置される筒状部材のオリ フィス本体41を備えている。このオリフィス� ��体41には、第1センサ21A及び第2センサ21Bのボ ディ24,24Aに形成された流体主流路12A,12Bを同� �流路断面積で連結する流体主流路12Cが設け� �れている。また、流体主流路12Cの適所には� �流体主流路12Cより流路断面積を絞ったオリ� �ィス流路42が形成されている。図示の例では 、流体主流路12Cから最小径のオリフィス流路 42まで、段階的に流路断面積が狭められてい� ��。
 オリフィス本体41は、流体主流路12A,12Bと同� ��流路断面積を有する上流側の一端が第1セン サ21Aのボディ24内に挿入され、オリフィス孔4 2を形成した下流側の他端が第2センサ21Bの流� ��主流路12B内に挿入されている。なお、オリ� ��ィス本体41の両端は、袋ナット43を用いた継 手構造によりボディ24,24Aに固定されている。

 圧力センサ21Bの下流側となる流体主流路12� �は、圧力センサ21Bと共通のボディ24Aに流量� �整弁60が設置されている。この流量調整弁60� ��、差圧式流量計20の流量測定値と予め定め� �設定流量との差が所定の範囲内に入るよう� �度制御を行うものである。
 図示の流量調整弁60は、ステッピングモー� �等のモータ61を備えた駆動機構によりニード ル(弁体)62を上下方向に移動させ、弁座63に対 してニードル62が所望の開度位置となるよう� ��開閉動作させる構成を採用している。しか� ��、流量調整弁60については、ニードル62の開 度調整が可能なものであれば、その駆動機構 や弁体構造など特に限定されることはない。 なお、図中の符号64はモータ61等を覆うカバ� �、65はモータ61に接続されたケーブル、12Dは� ��体の出口となる流体主流路である。

 上述した第1センサ21Aは、ボディ24がベース� ��材13上に固定支持されている。同様に、上� �した第2センサ21B及び流量調整弁60は、共通� �ボディ24Aがベース部材14上に固定支持されて いる。そして、ボディ24,24A間をオリフィスユ ニット40で連結するとともに、ベース部材13,1 4を連結して一体化することで、差圧式流量� �20と流量調整弁60とを備えた流量コントロー� ��10が構成される。
 なお、図中の符号15は、配管11をボディ24,24A に連結して固定する継手構造の袋ナットであ る。

 このように構成された流量コントローラ1 0は、運転開始前において、制御部50に対し一 定に保ちたい所望の流体流量(以下、「設定� �量」と呼ぶ)Qrを入力して記憶させる。制御� �10は、入力された設定流量Qrに対応する弁開� ��となるように、流量調整弁60のニードル62を 動作させて初期開度を設定する。そして、流 量コントローラ10に流体を流すと、差圧式流� ��計20が実際に流れる流体流量(以下、「測定� ��量」と呼ぶ)Qfを測定して制御部5へ入力する ので、制御部50の内部では、測定流量Qfと設� �流量Qrとの流量差δQ(δQ=Qr-Qf)を求めて比較す� ��。

 上述した流量差δQは、予め設定された許容� ��囲qと比較される。そして、流量差δQの絶対 値が許容範囲qより小さい(δQ<q)場合には、� ��望の設定流量Qrが流れていると判断して流� �調整弁60を初期開度のまま維持する。
 一方、上述した流量差δQが正の値(Qr>Qf)と なり、かつ、流量差δQの絶対値が許容範囲q� �上に大きい(δQ≧q)場合には、測定流量Qfが所 望の設定流量Qrを満足しない少量側の状態と� ��断できる。そこで、流量調整弁60のニード� �62は、測定流量Qfを増加させるため、初期開� ��より開度が大きくなる方向へ動作させる。

 さらに、上述した流量差δQが負の値(Qr<Qf) となり、かつ、流量差δQの絶対値が許容範囲 q以上に大きい(δQ≧q)場合には、測定流量Qfが 所望の設定流量Qrを満足しない多量側の状態� ��判断できる。そこで、流量調整弁60のニー� �ル62は、測定流量Qfを減少させるため、初期� ��度より開度が小さくなる方向へ動作させる� ��
 このようにして、流体コントローラ10は、� �圧式流量計20から入力される測定流量Qfに基� ��いて、設定流量Qrとの比較により得られる� �量差δQの絶対値が所定の許容範囲qを満足す� ��ようにフィードバック制御を行って、流体� ��流路12を流れる流体流量を一定に保つこと� �できる。

 上述した差圧式流量計20の構成要素であ� �第2センサ21Bは、圧力導入流路22Aを形成する� ��面が傾斜面28を備えている。この傾斜面28は 、流体流れ方向下流側となる壁面が流体入口 側の開口面積を下流側へ広げるように傾斜し たものであるから、流体主流路12Bを流れる流 体に空気のような圧縮性流体が含まれていて も、圧力導入流路22A内に滞留することなく下 流側へ流出する。すなわち、流体主流路12Bを 流れる流体に含まれている圧縮性流体が圧力 導入流路22A内に入り込んでも、この圧縮性流 体は、流れに引かれるように流体流れ方向下 流側の入口開口面積を広げる傾斜面28に沿っ� ��容易に流出するので、流体主流路12BからT字 状に上方へ分岐した圧力導入流路22A内におい て、センサ本体23と流体との間に滞留するこ� ��を防止または抑制できる。

 このため、圧縮性流体は、センサ本体23� �受圧面が存在するセンサ収納空間25内へ入り 込みにくくなり、センサ本体23の受圧面と液� ��との間に圧縮性流体が滞留し、流体主流路1 2Bを流れる流体から動圧変動の影響を受ける� ��どして、圧力測定が不安定になることを防� ��できるようになる。すなわち、センサ本体2 3の受圧面は、流体主流路12Bを流れる流体圧� �(静圧)を直接受けることができるので、正確 で安定した圧力測定を行うことができる。

 そして、差圧流量計20を構成する第2圧力セ� ��サ21Bの圧力測定が安定することにより、一� ��の圧力センサにより得られる差圧も正確で� ��定したものとなるので、差圧の換算により� ��られる流量測定値の精度や信頼性が向上す� ��。なお、差圧流量計20を構成する第1圧力セ� ��サ21A及び第2圧力センサ21Bについては、両方 が傾斜面28を備えていればその流量測定値(測 定流量Qf)の精度や信頼性はより一層向上する 。
 さらに、上述した差圧流量計20の測定値を� �いて流量調整弁60の開度制御を行う流量コン トローラ10は、流量測定値(測定流量Qf)の精度 や安定性が向上することにより、流体主流路 12を流れる測定流量Qfの流体流量コントロー� �精度が向上する。

 次に、図4、図5A及び図5Bに基づいて、本発� �に係る第2の実施形態を説明する。なお、以� ��の説明では、上述した第1の実施形態と同様 の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明 は省略する。
 この実施形態においては、差圧流量計20を� �成する一対の圧力センサ21A,21Bが、いずれも� ��力導入流路22Bに傾斜面28Aを備えている。こ� ��場合の圧力導入流路22Bは、流体主流路12か� �T字状に分岐した流体が導入される入口側開� ��面積を狭めたすり鉢形状とされ、この圧力� ��入流路22Bにおいて流体流れ方向下流側とな� ��壁面に傾斜面28Aが設けられている。この傾� ��面28Aは、たとえば図5A,5Bに示すように、流� �流れ方向下流側となる圧力導入流路22Bの壁� �に対し、センサ収納空間25側から流体主流路 12へ向けて、穿設工具等を用いて流体流れ方� ��下流側へ斜めに壁面を除去するような加工� ��施して形成される。

 すなわち、この実施形態の圧力導入流路22B� ��、流体主流路12側の入口開口面積がセンサ� �納空間25側の出口開口面積より狭くなってい るので、流体主流路12を流れる流体中の圧縮� ��流体が圧力導入流路22B及びセンサ収納空間2 5内へ流入しにくい形状となっている。
 さらに、上述した圧力導入流路22Bは、流体� ��れ方向下流側の壁面に形成された傾斜面28A� ��備えているので、開口面積の狭い入口開口� ��ら入り込んだ圧縮性流体は、傾斜面28Aに導� ��れて圧力導入流路22B内に滞留することなく� ��流側へ流出する。

 従って、流体主流路12を流れる流体に含� �れている圧縮性流体が圧力導入流路22B内に� �り込んでも、この圧縮性流体は流体流れ方� �下流側の入口開口面積を広げる傾斜面28Aに� �って容易に流出するので、流体主流路12から T字状に上方へ分岐した圧力導入流路22B内に� �いて、センサ本体23と流体との間に滞留する ことを防止または抑制できる。このため、圧 縮性流体は、センサ本体23の受圧面が存在す� ��センサ収納空間25内へ入り込みにくくなる� �で、センサ本体23の受圧面と液体との間に圧 縮性流体が滞留し、流体主流路12を流れる流� ��から動圧変動の影響を受けるなどして、圧� ��測定が不安定になることを防止できるよう� ��なる。すなわち、センサ本体23の受圧面は� �流体主流路12Bを流れる流体圧力(静圧)を直接 受けることができるので、正確で安定した圧 力測定を行うことができる。

 上述した第2の実施形態の構成を採用しても 、差圧流量計20を構成する第1圧力センサ21A及 び第2圧力センサ21Bの圧力測定が安定するこ� �により、両圧力センサ21A,21Bにより得られる� ��圧も正確で安定したものとなるので、差圧� ��換算により得られる測定流量Qfの精度や信� �性が向上する。
 さらに、上述した差圧流量計20の測定値を� �いて流量調整弁60の開度制御を行う流量コン トローラ10は、測定流量Qfの精度や安定性が� �上することにより、流体主流路12を流れる測 定流量Qfの流体流量コントロール精度が向上� ��る。

 このように、上述した本発明によれば、流� ��中に含まれる空気等の圧縮性流体が圧力検� ��部であるセンサ本体23の周辺に滞留するこ� �を防止できるので、圧力センサ21A,21Bの検出� ��が正確になる。従って、この圧力センサ21A, 21Bを構成要素とする差圧式流量計20で測定さ� ��る流量精度が向上し、さらに、差圧式流量� ��20で測定した流量測定値(測定流量Qf)を用い� ��流量制御弁60の開度制御を行う流量コント� �ーラ10も、その流量コントロール精度が向上 する。
 なお、本発明は上述した実施形態に限定さ� ��るものではなく、本発明の要旨を逸脱しな� ��範囲内において適宜変更することができる� ��