CN106104222A - 热式质量流量计和使用该热式质量流量计的质量流量控制装置 - Google Patents

Abstract

【课题】本发明提供一种热式质量流量计和使用该热式质量流量计的质量流量控制装置，该热式质量流量计即使是在应对需要加热到250℃的凝结性的气体的情况下，气体也不会在传感器管的内部再次液化或凝结。【解决手段】一种热式质量流量计，其具有壳体，该壳体与基座的设置面接触地设置，用于收容传感器管和传感器线，其中，设置有与基座的设置面以及壳体的侧面分别面接触的作为热的良导体的传热模块。在优选的实施方式中，还设置有与基座的侧面接触地设置的温度调节模块。

Description

热式质量流量计和使用该热式质量流量计的质量流量控制 装置

技术领域

本发明是涉及热式质量流量计的发明，并不限定于此，涉及改良成能够使用于高温的流体的热式质量流量计的构造和使用了该热式质量流量计的质量流量控制装置。

背景技术

质量流量计(mass flow meter:マスフローメータ)以对在半导体的制造工艺中向腔室内供给的气体的质量流量进行监控的目的而被广泛使用。质量流量计除了单独使用之外，也可与流量控制阀以及控制电路等其他零部件组合而作为构成质量流量控制装置(质量流量控制器)的零部件来使用。质量流量计存在各种各样的形式，其中，热式质量流量计能够以比较简单的构造对气体的质量流量准确地进行测定，因此，广泛普及。

热式质量流量计例如像专利文献1所公开那样具有：基座，其设有供气体流动的流路；旁路，其设于流路的中间；传感器管，其在旁路的上游侧从流路分支，在旁路的下游侧与流路合流；一对传感器线，其卷绕于传感器管；壳体，其用于收容所述传感器管以及所述传感器线；以及传感器电路，其包括由传感器线以及其他电阻元件构成的桥式电路。旁路对气体具有流体阻力，因此，在流路中流动的气体中的恒定的比例的气体向传感器管分支。通过对向传感器管流动的气体的质量流量进行测定，能够对在流路中流动的气体的质量流量进行检测。

若预定的电流向传感器线流动，则对在传感器管中流动的气体施加热。该热随着气体的流动而从上游侧向下游侧移动。通过热的移动，传感器线的温度分布相对于传感器管的长度方向呈非对称，由于传感器线的电阻的温度变化，在桥式电路的终端间产生电位差。利用传感器电路对该电位差进行检测，由此，能够对在传感器管中流动的气体的质量流量进行测定。

不过，在半导体的制造工艺中，存在使用如某种液体材料的气化气体、固体材料的升华气体那样在常温下易于凝结的气体的情况。在这样的情况下，为了使凝结性的气体不在配管内凝结，必须将甚至于工艺腔室的全部的配管系统加热保持在临界温度以上的温度。因此，对于质量流量控制装置，提出了用于对供气体流动的部分进行加热的几个方案。

例如在专利文献2中公开了在形成有流路的阀体的外侧面设置有加热用加热器的压力式流量控制装置的发明作为一边将气体温度保持在250℃一边进行流量控制的压力式流量控制装置的发明。该加热用加热器是为了对阀体整体进行加热、将在形成于阀体的流路中流通的气体的温度保持在设定温度而设置的。

另外，例如，在专利文献3中公开了控制阀的发明，该控制阀是适用于压力式流量控制装置等的控制阀，其中，在形成有气体导入流路和气体导出流路的第1模块的流路节流喷嘴的附近设置有用于对在该流路节流喷嘴中通过的气体进行加热的加热器。于在流路节流喷嘴中通过的气体是低蒸气压气体的情况下，想到该低蒸气压气体由于绝热膨胀而再次液化，因此，为了防止其再次液化而设置该加热器。

而且，例如，在本申请人所申请的专利文献4中公开了质量流量控制装置的发明，在该质量流量控制装置中，至少收容传感器部并覆盖传感器部的壳体构件由导热性良好材料形成，在该壳体构件的外侧设置有能够进行温度控制的加热部件。该壳体构件是为了如下目的而设置的：为了使正硅酸乙酯(TEOS)等液体原料气化而成的气化气体于在质量流量控制器中通过之际不再次液化，在短时间内对包括与主体相比较难以加热的传感器部的质量流量控制器的各部分进行加热，使质量流量控制器的各部分的温度均匀，并将该质量流量控制器的各部分的温度调整维持成恒定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－192220号公报

专利文献2：国际公开第2011/067877号

专利文献3：日本特开2000－75931号公报

专利文献4：日本特开平6－214658号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述的专利文献4所公开的发明中，对于使用了热式质量流量计的质量流量控制装置，在能够防止在热式质量流量计的传感器管中流动的气体的温度相比于在流路中流动的气体的温度大幅度降低这方面发挥恒定的效果。然而，传感器管从基座突出地设置，因此，易于受到热式质量流量计的周围的环境温度的影响而冷却。因此，存在难以将在传感器管中流动的气体的温度维持在较高的温度的情况。

例如，在使用了热式质量流量计的现有技术的质量流量控制装置中，在应对常温下极易液化的凝结性的气体那样的情况下，即使出于防止液化的目的而要将气体的温度加热保持在例如250℃，也存在如下情况：在热式质量流量计的传感器管中流动的气体的温度相比于在流路中流动的气体的温度大幅度降低，无法可靠地防止传感器管的内部的气体的再次液化、凝结。若气体在传感器管的内部再次液化或凝结，则所生成的液体或固体附着于传感器管的内部，传感器管的截面积、热容量变化，成为热式质量流量计的测定值产生误差的原因。

热式质量流量计的形成有流路的基座一般所采用的不锈钢的导热系数比其他金属、合金的导热系数低。因此，即使使用专利文献2所公开的用于对阀体整体进行加热的加热用加热器、专利文献4所公开的用于将质量流量控制器的各部分的温度调整维持成恒定的壳体构件，也并不容易将设于与对流路进行加热的加热器分开的位置的传感器管的温度维持成与流路的温度相同的温度。

如专利文献3所公开的设于压力式流量控制装置的流路节流喷嘴的附近的加热器那样也想到与对流路进行加热的加热器不同地在热式质量流量计的附近设置专用的加热器。不过，热式质量流量计利用在传感器管中流动的气体的微小的温度差来对质量流量进行测定，因此，若利用加热器对热式质量流量计自身进行温度调节，则有可能由于加热器的通断，热式质量流量计的测定值变动。

另外，为了提高热式质量流量计的灵敏度，传感器管由较细的管构成，因此，在传感器管中流动的流体的流量并不怎么大。因此，无法将在传感器管中流动的流体所具有的热用作用于维持热式质量流量计的温度的热源。

本发明是鉴于使用了热式质量流量计的质量流量控制装置所特有的上述的各问题而做成的，其目的在于提供能够应对需要将温度保持于例如250℃的气体的热式质量流量计以及使用了该热式质量流量计的质量流量控制装置。

用于解决问题的方案

本发明的热式质量流量计以通过向收容有传感器管等的壳体的侧面供给热、来将传感器管的温度维持在与流路的温度相等的高温为目的，具有分别与基座的设置面以及壳体的侧面面接触的传热模块。该传热模块由传热材料形成。即，该传热模块是热的良导体，从基座的设置面朝向壳体的侧面高效地进行热传导，因此，即使传感器管与流路分开，传热模块介于两者之间，也能够使传感器管的温度与流路的温度相比不大幅度降低。

另外，传热模块并不是自身主动地产生热，而只不过担负有将基座的热向壳体传递的被动的作用，因此，利用传热模块的壳体的加热效果缓慢，不必担心热式质量流量计的测定值由于与传热模块之间的热的接触而变动。

在本发明的优选的实施方式中，本发明的热式质量流量计以不仅从基座的设置面、还从侧面接受热并向壳体传热为目的，还具有分别与基座的侧面和传热模块的至少一个侧面面接触的传热片。该传热片也由传热材料形成。即，该传热片也是热的良导体，除了来自基座的设置面的热之外，还能够从基座的侧面朝向传热模块高效地进行热的传导。

在本发明的优选的实施方式中，本发明的热式质量流量计还具有以覆盖传热模块的上表面的方式设置的绝热材料。通过设置绝热材料，防止从基座传导的热从传热模块的表面向周围散热，进一步提高壳体的保温效果。另外，本发明是使用了上述的热式质量流量计的质量流量控制装置的发明。

发明的效果

本发明的热式质量流量计能够有效地利用从以往基座的设置面以及侧面向外部放出的热，并将壳体及其内部的传感器管的温度维持在与流路的温度相同的程度，因此，不设置附加的热源，另外，不有损热式质量流量计的功能，就能够可靠地防止传感器管的温度相比于流路的温度大幅度地降低。由此，即使是在欲应对需要将温度保持在例如250℃的气体的情况下，也能够使气体不在传感器管的内部再次液化或凝结，因此，能够稳定地测量气体的质量流量。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的侧视图。

图2是表示本发明的一实施方式的从气体的入口侧观察到的主视图。

图3是表示本发明的一实施方式的俯视图。

图4是表示本发明的其他的实施方式的侧视图。

图5是表示本发明的其他的实施方式的从气体的入口侧观察到的主视图。

图6是表示本发明的另一实施方式的侧视图。

图7是表示本发明的另一实施方式的从气体的入口侧观察到的主视图。

图7a是表示图7所示的传热模块的形状的1个变形例的从气体的入口侧观察到的主视图。

图7b是表示图7所示的传热模块的形状的另一变形例的从气体的入口侧观察到的主视图。

图8是表示本发明的另一实施方式的俯视图。

图9是表示本发明的又一实施方式的侧视图。

图10是表示本发明的又一实施方式的从气体的入口侧观察到的主视图。

图11是表示本发明的又一实施方式的俯视图。

图12是表示本发明的再一实施方式的侧视图。

图13是表示本发明的再一实施方式的从气体的入口侧观察到的主视图。

图14是表示本发明的再一实施方式的俯视图。

具体实施方式

使用附图详细地说明用于实施本发明的方式。此外，在此说明的实施方式只不过是对本发明的实施方式进行例示，本发明的实施方式并不限于在此例示的方式。另外，本发明中的“上表面”、“侧面”、“底面”等用语的意义以图1、图2、图4和图5所记载的热式质量流量计以及质量流量控制装置的上下方向为基准进行解释。

图1是表示具有本发明的热式质量流量计1的质量流量控制装置的一实施方式的侧视图。本发明的热式质量流量计1具有：基座2，在其内部设有流体的流路2d，具有一个设置面2a；旁路3，其设于流路2d的中间；流量传感器4，其具备：传感器管4a，其在旁路3的上游侧从流路2d分支，在绕过设置面2a的外侧后在旁路3的下游侧与流路2d合流；一对传感器线4b，其卷绕于传感器管4a；以及壳体4c，其与基座2的设置面2a接触地设置，用于收容传感器管4a和传感器线4b；传感器电路(未图示)，其包括由传感器线4b以及其他电阻元件构成的桥式电路。

基座2是作为本发明的热式质量流量计1以及质量流量控制装置的整体的构造的底座的长方体的构成零部件。另外，在本发明的热式质量流量计中，基座2也具有作为在被(图2和3所记载的)加热器8加热之际具有相当的热容量的热源的功能。基座2的上表面称为设置面2a，壳体4c、流量控制阀9等构成零部件与基座2的设置面2a接触地设置。在基座2的内部，沿着长度方向设有流体的流路2d，在流路2d的两端设有气体的入口和出口。由于耐蚀性优异，因此构成基座2的材料一般使用不锈钢。不锈钢的导热系数是约15W/m·K，比其他金属、合金的导热系数低。

壳体4c是具有用于收容流量传感器4的主要的构成零部件即传感器管4a以及传感器线4b的空腔的扁平的长方体的零部件。壳体4c具有能够通过将传感器管4a以及传感器线4b的周围的温度均匀地保持从而进行质量流量的准确的测量的功能。因此，壳体4c一般使用导热系数较高的铝合金等材料。壳体4c以其底面与基座的设置面2a接触的方式设置。壳体4c的形状是扁平的长方体，壳体4c的底面只不过与基座的设置面2a的一部分接触。另外，作为构成基座的材料的不锈钢的导热系数并不大。因此，从基座的设置面2a向壳体4c的底面传递的热的量并没有大到能够将壳体4c的温度保持为与流路2d的温度同等。

壳体4c基本上是如上所述的扁平的长方体，也可以是出于设置用于向基座2的设置面2a的固定的螺孔等目的设置支脚部。在该情况下，壳体的支脚部成为从基座的设置面2a向壳体4c的热的传递路径，因此，需要考虑这一点来设置壳体的支脚部。具体而言，优选壳体4c的支脚部以与壳体4c相同的材料与壳体4c的主体不可分地构成为一体，并且设计为其与基座的设置面2a的接触面积较大。另外，还可以设置与如专利文献4所记载那样至少收容并覆盖流量传感器4的壳体构件相当的容器。在该情况下，需要留意以便不妨碍该容器与壳体4c之间的热传导。

本发明的热式质量流量计1还具有传热模块5作为特征性的构成零部件，该传热模块5与基座的设置面2a接触，并设置在与壳体4c相邻的位置。图1、图2以及图3的标注有剖面线的部分例示了传热模块5的实施方式。该传热模块5的底面5c与基座的设置面2a面接触，传热模块5的至少一个侧面5b与壳体4c的侧面面接触。在此，面接触是指，一个零部件和另一零部件接触的位置由平面构成，两者没有间隙地接触。通过传热模块5的表面与基座的设置面2a和壳体的侧面这两者面接触，热从基座的设置面2a经由传热模块5没有迟滞地向壳体4c的侧面传导，基座2与壳体4c的温度差减小。由此，形成于基座2的内部的流路2d与收容于壳体4c的内部的传感器管4a的温度差也减小。

若在零部件与零部件之间存在间隙，则空气存在于该间隙。空气的导热系数较低，成为热传导的障碍，存在间隙并不优选。因此，使想要面接触的零部件的表面尽可能平滑，提高组合零部件时的平行度，由此，能够实现理想的面接触。然而，为了提高零部件的加工精度，需要花费成本，使间隙完全为零实际上是不可能的。零部件间的间隙只要优选最大不超过0.2mm，则能够获得本发明的面接触所带来的传热的效果。零部件间的间隙如果最大不超过0.1mm，就更优选。

存在于零部件间的间隙的空气作为妨碍热传导的绝热材料发挥功能，因此，在本发明的优选的实施方式中，通过将导热系数比空气的导热系数高的物质插入零部件间，能够尽可能地排除间隙。为了该目的，优选使用具有柔软性且具有导热性以及耐热性的间隙材料。

传热模块5优选由导热系数尽可能高的材料构成。传热模块5由传热材料形成。在本说明书中，传热材料指具有较高的导热系数的材料(即，热的良导体)，至少具有比不锈钢高的导热系数。具体而言，能够使用铜或者铝或含有铜或者铝的合金。作为能够适合用于传热模块5的含有铝的合金，存在例如导热性优异的工业用纯铝(国际铝合金牌号是1000)、强度和加工性优异的Al－Mg系合金(国际铝合金牌号是5000)等。

传热模块5需要与基座的设置面2a接触并设于与壳体4c相邻的位置。由此，能够使热从基座的设置面2a朝向壳体4c的侧面高效地传导。优选传热模块5以包围壳体4c的周围的全部的方式设置。不过，由于与构成热式质量流量计的其他零部件之间的位置关系，传热模块5无法包围壳体4c的周围的全部，即使壳体4c的周围的一部分暴露，只要传热模块5设置于与壳体4c的周围的其他部分相邻的位置，就能够获得本发明的效果。

传热模块5的距基座的设置面2a的高度既可以具有与壳体4c的高度相同的高度，也可以如图1以及图2所例示那样比壳体4c的高度低。在获得本发明的效果方面优选传热模块5的高度具有壳体4c的高度的至少1/3以上的高度。

传热模块5的形状能够设计成以长方体为基本的任意的形状。需要与后述的传热片6组合，因此，优选的是，如图2所例示那样，传热模块5在组装之际的宽度与基座2的宽度一致。另外，出于组装的方便，传热模块5能够设置成能够分割成多个部分。图3所例示的传热模块5包括两个部分，能够以夹着壳体4c的方式组装并固定。

在支脚部设于壳体4c的情况下，传热模块5能够避开壳体4c的支脚部地设置。在壳体4c的支脚部的高度具有壳体4c的高度的1/3以上的高度的情况下，需要与后述的绝热材料7组合，因此，优选将传热模块5的高度设为与壳体4c的支脚部的高度一致。

对于本发明的热式质量流量计1，在优选的实施方式中，还具有与基座2的侧面接触地设置的传热片6。传热片6的表面与基座的侧面2b面接触，传热片6的表面与传热模块的至少一个侧面5b面接触。在使用之际，例如像图5中以虚线所示那样，能够在传热片6的外侧设置加热器8。利用这样的结构，从加热器8向基座的侧面2b传导的热的一部分可经由传热片6向传热模块的侧面5b供给，因此，基座2与传热模块5之间的温度差减小，并且基座2与壳体4c之间的温度差也减小。由此，形成于基座2的内部的流路2d和收容于壳体4c的内部的传感器管4a的温度差也减小。

优选传热片6由具有尽可能较高的导热系数的材料(传热材料)且易于形成为片状的材料构成。具体而言，能够使用铜或者铝或含有铜或者铝的合金的板。作为能够适合用于传热片6的含有铝的合金，存在例如导热性优异的工业用纯铝、强度和加工性优异的Al－Mg系合金等。另外，包含石墨、有机硅系材料的片等也能够恰当地用作传热片6。作为构成传热片6的材料，只要采用容易塑性变形的较软的材料，即使在基座2的侧面稍微存在由于加工、组装而产生的高度差，就也能够吸收高度差从而使传热片6与基座2的侧面密合，因此优选。

若传热片6的厚度超过8.0mm，则热式质量流量计1的宽度增大进而需要采取较大的接地面积，因此并不优选，若薄于0.5mm，与热流方向垂直的截面积变小进而热的传导效率变差，因此并不优选。因而，优选的传热片6的厚度是0.5mm以上、8.0mm以下。更优选的厚度的范围是0.8mm以上、5.0mm以下。

传热片6的形状优选如图4所例示那样是能够将基座的侧面2b以及传热模块的侧面5b全部覆盖的长方形。对于流量控制阀9的周边等不想升温的部分，能够不设置传热片6。传热片6除了与基座的侧面2b以及传热模块的侧面5b接触地设置之外，也能够如图5所例示那样以覆盖传热模块的上表面5a的方式设置。

对于本发明的热式质量流量计1，在优选的实施方式中，还具有以覆盖传热模块的上表面5a的方式设置的绝热材料7。利用该结构，能够妨碍热从传热模块的上表面5a向外部放出，传热模块5从基座的设置面2a以及传热片6接受的热不会无谓地损失而能够向壳体4c的侧面传递，因此本发明的效果进一步被增强。

绝热材料7能够如图4以及图5所例示那样以覆盖传热模块的整个上表面5a的方式设置。在传热模块5的距基座的设置面2a的高度与壳体4c的高度一致的情况下，绝热材料7能够以覆盖传热模块的上表面5a以及壳体4c的上表面的方式设置。另外，在传热片6以覆盖传热模块的上表面5a的方式设置了的情况下，绝热材料7能够以还覆盖该传热片6的方式设置。

若绝热材料7的厚度超过20mm，则即使增厚，绝热效果也并不怎么变化，因此，并不优选，若薄于3.0mm，则无法获得充分的绝热效果，因此，并不优选。因而，优选的绝热材料7的厚度是3.0mm以上、20mm以下。更优选的厚度的范围是5.0mm以上、15mm以下。

绝热材料7能够由导热系数较低的公知的材料构成。具体而言，能够恰当地使用利用粘合剂将玻璃纤维固定而成的绝热材料。

对于本发明的热式质量流量计1，在优选的实施方式中，还具有对基座2进行加热的加热器8。加热器8具有通过对基座2进行加热、来防止在基座的流路2d的内部流动的气体的再次液化或凝结的功能。加热器8能够如图2、图3以及图5所例示那样构成为与基座的侧面2b接触地设置的板状的加热器。作为板状的加热器的结构，能够恰当地使用将含有镍铬合金线的棒状的筒式加热器插入由例如铝合金形成的板状的构件而成的结构、在硅橡胶中设有发热体的橡胶加热器、在陶瓷的板材中设有发热体的板式加热器等。

加热器8也能够不设于基座2的外部而是以埋设于基座2的内部的方式设置。能够构成为例如在基座2设置孔、将含有镍铬合金线的棒状的筒式加热器插入。在该情况下，传热片6具有接受从被内置的加热器加热的基座的侧面2b向外部放出的热进而向传热模块传递的功能。

另外，在本发明的热式质量流量计中加热器8并不是必须的构成要素，也能够利用在流路2d中流动的气体自身所具有的热对基座2进行加热保持，将该热向壳体4c传递来使用。

而且，在本发明中，热所传递的方向并不限定于以上进行了说明的实施方式，也可以是与其相反的方向。在想对例如具有常温以下的沸点的液体的质量流量进行测定的情况下，替代加热器8，设置冷却器(冷却装置)来冷却基座2，经由与基座2面接触的传热模块5以及传热片6来冷却壳体4c以及传感器管4a。另外，设置绝热材料7来防止由环境温度带来的温度的上升。由此，能够有效地防止在传感器管4a中流动的液体的气化以及伴随着该气化的质量流量的测定误差的增大。

如根据上述内容也可明确那样，对于本发明的热式质量流量计1，在优选的实施方式中，能够还具有对基座2进行加热的加热器和/或对基座2进行冷却的冷却器。该加热器和/或冷却器如图2、图3以及图5所例示的加热器8那样能够构成为这样的温度调节模块：该温度调节模块具有至少与基座的侧面2b接触地设置的由传热材料形成的板状或块状的构件以及对该构件进行加热和/或冷却的发热体和/或冷却体。

即，对于本发明的热式质量流量计1，在优选的实施方式中，还具有至少与所述基座的侧面接触地设置的温度调节模块，所述温度调节模块由传热材料形成，且具有对所述温度调节模块进行加热的发热体和/或对所述温度调节模块进行冷却的冷却体。被发热体或冷却体加热或冷却的温度调节模块至少能够借助基座的侧面对基座进行加热或冷却。

对于具有本发明的上述优选的实施方式的热式质量流量计1的质量流量控制装置，以下，参照图6～图8详细地说明。图6～图8的由右向下的斜线标注了剖面线的部分例示了上述温度调节模块的实施方式。如图6～图8所例示那样，在具有该实施方式的热式质量流量计1的质量流量控制装置中，图2、图3以及图5所例示的加热器8被置换成温度调节模块11。即，加热器8能够称为温度调节模块11的一实施方式。此外，在图6～图8所示的例子中，温度调节模块11由铝合金形成，含有镍铬合金线的棒状的筒式加热器11a作为发热体插入到形成于该温度调节模块11的孔。

但是，温度调节模块11的结构并不限定于上述内容。例如，作为温度调节模块11，与加热器8同样地，能够恰当地使用例如在由铝合金形成的板状或块状的构件中插入含有镍铬合金线的棒状的筒式加热器而成的加热器、在硅橡胶中设有发热体的橡胶加热器、在陶瓷的板材或块材中设有发热体的板式加热器等。在欲要冷却基座2的情况下，作为温度调节模块11，能够恰当地使用例如在由铝合金形成的板状或块状的构件插入和/或粘贴珀尔贴元件等冷却体而成的加热器、在硅橡胶中设置冷却体而成的橡胶加热器、在陶瓷的板材或块材中设置冷却体而成的板式加热器等。

作为形成温度调节模块11的传热材料的具体例，如上所述，能够列举例如铜或者铝或含有铜或者铝的合金。作为能够适合用于温度调节模块11的含有铝的合金，存在例如导热性优异的工业用纯铝、强度和加工性优异的Al－Mg系合金等。

而且，温度调节模块11也可构成为，通过使热介质流向在由传热材料形成的主体部的内部和/或周围形成的流路，来对温度调节模块进行加热或冷却。在该情况下，作为上述热介质，能够使用例如油、水、空气以及各种气体等广泛用作热介质或制冷剂的流体。

不过，至此，对传热模块5的至少一个侧面与壳体4c的侧面面接触、且传热模块5的底面5c与基座2的设置面2a面接触的本发明的实施方式进行了说明。然而，出于尽可能小地维持传感器管4a的温度与流路2d的温度之差的观点考虑，期望的是，传热模块5不仅高效地进行基座2与壳体4c之间的热传导，而且也更高效地进行温度调节模块11与壳体4c之间的热传导。

鉴于上述那样的问题，在本发明的优选的实施方式的热式质量流量计1中，所述传热模块与所述温度调节模块的上表面和/或至少一个侧面面接触。

具体而言，也可以是，例如，如图6～图8所示，通过在传热模块5的底部附近设置凸缘状的底面扩张部5d，使传热模块5的底面5c的面积增大，传热模块5的底面5c不仅与基座2的设置面2a面接触，也与温度调节模块11的上表面面接触。由此，传热模块5不仅能够高效地进行基座2与壳体4c之间的热传导，也能够高效地进行温度调节模块11与壳体4c之间的热传导。其结果，能够更小地维持传感器管4a的温度与流路2d的温度之差。

此外，在图6～图8中，也与图1～图3以及图5同样地，传热模块5标注了由右向上的斜线构成的剖面线。但是，在图1～图3以及图5所示的例子中，传热模块5的侧面5b与壳体4c的侧面的一部分面接触，而在图6～图8所示的例子中，传热模块5的侧面5b不仅与壳体4c的整个侧面面接触，而且也与壳体4c的上表面面接触。这样，传热模块5也可以覆盖壳体4c的除了底面以外的所有的面。

在上述内容中，对通过在传热模块5的底部附近设置凸缘状的底面扩张部5d、来使传热模块5的底面5c的面积增大的实施方式进行了例示。然而，传热模块5的形状并不限定上述形状。也可以是，例如，如图7a所示，传热模块5具有由与传热模块5的底面5c平行的平面构成的截面越靠近底面5c、变得越大的喇叭口形(日文：裾広がり)的形状。或者，也可以是，如图7b所示，单纯将传热模块5的宽度变宽从而传热模块5的底面5c覆盖温度调节模块11的上表面11c的至少一部分。

或者，也可以是，例如，如图9～图11所示，使温度调节模块11的一部分朝向上方延伸到与传热模块5的侧面5b相对的区域，使该延伸出的部分和传热模块5的侧面5b面接触。此外，以后将该温度调节模块11的朝向上方延伸的部分称为“上方扩张部11b”。由此，传热模块5不仅能够高效地进行基座2与壳体4c之间的热传导，而且也能够高效地进行温度调节模块11与壳体4c之间的热传导。其结果，能够将传感器管4a的温度与流路2d的温度之差维持得更小。

不过，为了更高效地进行温度调节模块11与壳体4c之间的热传导，期望的是，将图9～图11所示的例子中的温度调节模块11的上方扩张部11b与传热模块5不可分地形成为一体。鉴于这样的问题，在本发明的优选的另一实施方式的热式质量流量计1中，所述传热模块作为所述温度调节模块的一部分，与所述温度调节模块不可分地形成为一体。

具体而言，也可以是，例如，如图12～图14所示，使温度调节模块11的一部分不仅朝向上方延伸，还朝向与壳体4c的侧面相对的区域延伸，并且使该延伸出的部分不仅与基座2的设置面2a面接触，还与壳体4c的侧面面接触。此外，以后将该温度调节模块11的朝向壳体4c的侧面延伸的部分整体称为“传热模块功能部11d”。由此，借助传热模块功能部11d，不仅能够高效地进行基座2与壳体4c之间的热传导，也能够高效地进行温度调节模块11与壳体4c之间的热传导。其结果，能够进一步将传感器管4a的温度与流路2d的温度之差维持得更小。

在本发明的优选的又一实施方式的热式质量流量计1中，还具有以至少覆盖所述传热模块的上表面或所述温度调节模块的上表面的方式设置的绝热材料。利用该结构，可妨碍热从传热模块5的上表面5a或所述温度调节模块11的上表面11c向外部放出。其结果，能够抑制经由传热模块5或温度调节模块11的传热模块功能部11d应该向壳体4c传递的热无谓地损失，因此，可进一步增强本发明的效果。

此外，绝热材料能够以不仅覆盖传热模块5的上表面5a或所述温度调节模块11的上表面11c、而且还覆盖壳体4c、传热模块5以及温度调节模块11的向外部暴露的面的一部分或全部的方式设置。对于绝热材料的配置、形状以及材料，如以上所述那样，因此，在此不反复说明。

对于本发明的热式质量流量计1，在优选的实施方式中，其特征在于，在流路2d中流动的流体的温度与在传感器管4a中流动的流体的温度之差的绝对值不成为10℃以上。根据该特征，流路2d以及传感器管4a中的流体的温度差小于10℃，因此，不必担心气体在传感器管4a的内部再次液化或凝结。为了使所述的温度差不成为10℃以上，根据控制的气体的性质、周围的环境温度等条件从本发明的热式质量流量计的实施方式选择最佳的方式来实施即可。

本发明的质量流量控制装置具有：本发明的热式质量流量计1；流量控制阀9，其以与基座的设置面2a接触的方式设置，对在流路2d中流动的流体的流量进行控制；以及控制电路(未图示)，其基于由热式质量流量计1检测出的流体的流量向流量控制阀9输出控制信号。流量控制阀9由例如隔膜9a和驱动隔膜9a的致动器9b构成。具有本发明的热式质量流量计1的质量流量控制装置使气体在传感器管4a的内部不会再次液化或凝结、而能够准确地测量气体的质量流量，因此，能够基于所测量出的气体的质量流量将气体的质量流量控制成设定值。

【实施例】

(实施例1)

准备图4以及图5所示的质量流量控制装置(具有传热模块、传热片、绝热材料以及加热器的质量流量控制装置)，在基座、传感器管以及流量控制阀的位置设置有温度传感器。传感器管的测温位置在传感器管的下部设为支承着传感器管的构件的位置。将该质量流量控制装置放入恒温槽，将恒温槽内的环境温度调整为31℃。并且，向加热器供给电力而对加热器的输出进行了调整，以使基座的温度成为155℃。

接着，将流量控制阀设为全开，从基座的气体的入口朝向流路开始了预先被加热为155℃的空气的导入。此时的空气的流量为20slm。导入到流路的空气从气体的出口向恒温槽的外部放出。观察空气的导入开始后的各部分的温度测定值的时间变化，等待温度稳定。然后，对温度稳定了时的各部分的温度测定值进行了记录。

接着，将环境温度调整成46℃、65℃以及80℃，在各自的环境温度下以与上述相同的方法对各部分的温度稳定了时的温度进行了测定并进行了记录。将所记录的各部分的温度测定值、由基座(B)与传感器管(S)的温度测定值求出的温度差B－S示出在表1的实施例1的栏。

根据表1，存在环境温度越低、传感器管的温度越比基座的温度更加降低的倾向，但两者的温度差至多不过4℃。另外，流量控制阀的位置处的温度也保持在与基座温度大致相同的温度。因而，根据本发明的热式质量流量计，可知：即使在流动有155℃的气体的情况下，传感器管的温度降低也至多不过4℃，能够有效地防止气体在传感器管以及流量控制阀的内部的再次液化或凝结。

【表1】

(实施例2)

将与在实施例1中使用的质量流量控制装置相同的质量流量控制装置设置于环境温度为25℃的场所，向加热器供给电力，并对加热器的输出进行了调整，以使基座的温度成为250℃。基座的温度稳定到250℃时的传感器管的温度为250℃，流量控制阀的温度为235℃。

接着，将流量控制阀设为全开、从基座的气体的入口朝向流路开始了被预先加热到250℃的空气的导入。此时的空气的流量为20slm。导入到流路的空气从气体的出口向外部放出。

对空气的导入开始后的各部分的温度的时间变化进行了测定。测定的结果，基座的温度从测定的开始到经过5分钟为止上升到260℃，但之后稳定在250℃。传感器管的温度从测定的开始到经过5分钟为止保持在250℃，但之后逐渐降低，经过10分钟后稳定在245℃。流量控制阀的温度从测定的开始到经过5分钟为止保持在235℃，但之后逐渐降低，经过10分种后稳定在230℃。

根据该实施例2，可知：在具有本发明的结构的热式质量流量计中，即使在流动有250℃的气体的情况下，基座与传感器管的温度差B－S的值也至多不过5℃，能够有效地防止气体在传感器管的内部再次液化或凝结。

(比较例1)

准备了从与在实施例1以及实施例2中使用的质量流量控制装置相同的质量流量控制装置拆卸了传热模块、传热片以及绝热材料而成的质量流量控制装置。使用该质量流量控制装置，利用与实施例1相同的方法，对环境温度为31℃、46℃、65℃以及80℃下的各部分的温度进行了测定并进行了记录。将所记录的各部分的温度测定值以及由基座(B)与传感器管(S)的温度测定值求出的温度差B－S表示在表1中。

根据表1，与实施例1的情况同样地存在环境温度越低、传感器管的温度越比基座的温度更加降低的倾向，但与实施例1相比，温度大幅度降低，温度差B－S的值在环境温度为31℃时是12℃，在环境温度为46℃时也达到10℃。另外，环境温度对温度差B－S的影响也比实施例1的情况更显著。而且，流量控制阀的位置处的温度的降低也相比于实施例1的情况变大。

这些结果，比较例1的热式质量流量计并不具有传热模块、传热片以及绝热材料中的任一者，因此，呈现出传感器管和流量控制阀的温度易于受到周围的环境温度的影响而降低。因而，可知：在155℃的气体向不具有传热模块、传热片以及绝热材料的以往的热式质量流量计流动了的情况下，由于环境温度，相对于基座的温度，传感器管的温度降低10℃以上，无法有效地防止气体在传感器管的内部再次液化或凝结。

(实施例3)

准备了图12～图14所示的实施方式的质量流量控制装置(具有传热模块或温度调节模块和筒式加热器的质量流量控制装置)，在筒式加热器以及传感器管的位置设置了温度传感器。使用这些质量流量控制装置，在与上述的实施例1以及实施例3同样的条件下，在各个环境温度下利用与上述相同的方法对各部分的温度稳定了时的温度进行了测定并进行了记录。将所记录的各部分的温度测定值、由筒式加热器(H)与传感器管(S)的温度测定值求出的温度差H－S表示在以下的表2中。

【表2】

如表2所示，上述测定的结果，根据上述实施方式的质量流量控制装置所含有的热式质量流量计，确认到：即使是在流动有155℃、205℃、250℃以及285℃中的任一温度的气体的情况下，也能够充分地减少传感器管的温度降低，能够有效地防止气体在传感器管和流量控制阀的内部再次液化或凝结。

附图标记说明

1、热式质量流量计；2、基座；2a、基座的设置面；2b、基座的侧面；2d、流路；3、旁路；4、流量传感器；4a、传感器管；4b、传感器线；4c、壳体；5、传热模块；5a、传热模块的上表面；5b、传热模块的侧面；5c、传热模块的底面；5d、传热模块的底面扩张部；6、传热片；7、绝热材料；8、加热器；9、流量控制阀；9a、隔膜；9b、致动器；11、温度调节模块；11a、筒式加热器；11b、温度调节模块的上方扩张部；11c、温度调节模块的上表面；11d、温度调节模块的传热模块功能部。

Claims (11)

1.一种热式质量流量计，其具有：

基座，其具有一个设置面，在其内部设有流体的流路；

旁路，其设于所述流路的中间；

流量传感器，其具备：传感器管，其在所述旁路的上游侧从所述流路分支，在绕过所述设置面的外侧后在所述旁路的下游侧与所述流路合流；一对传感器线，其卷绕于所述传感器管；以及壳体，其与所述基座的设置面接触地设置，用于收容所述传感器管和所述传感器线；

以及传感器电路，其包括由所述传感器线以及其他电阻元件构成的桥式电路，其中，

该热式质量流量计还具有传热模块，该传热模块与所述基座的设置面接触，设置于与所述壳体相邻的位置，由传热材料形成，

所述传热模块的底面与所述基座的设置面面接触，

所述传热模块的至少一个侧面与所述壳体的侧面面接触。

2.根据权利要求1所述的热式质量流量计，其中，

该热式质量流量计还具有传热片，该传热片与所述基座的侧面接触地设置，由传热材料形成，

所述传热片的表面与所述基座的侧面面接触，

所述传热片的表面与所述传热模块的至少一个侧面面接触。

3.根据权利要求1或2所述的热式质量流量计，其中，

该热式质量流量计还具有以覆盖所述传热模块的上表面的方式设置的绝热材料。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的热式质量流量计，其中，

该热式质量流量计还具有对所述基座进行加热的加热器和/或对所述基座进行冷却的冷却器。

5.根据权利要求1所述的热式质量流量计，其中，

该热式质量流量计还具有至少与所述基座的侧面接触地设置的温度调节模块，

所述温度调节模块由传热材料形成，且具有对所述温度调节模块进行加热的发热体和/或对所述温度调节模块进行冷却的冷却体。

6.根据权利要求5所述的热式质量流量计，其中，

所述传热模块与所述温度调节模块的上表面和/或至少一个侧面面接触。

7.根据权利要求5所述的热式质量流量计，其中，

所述传热模块作为所述温度调节模块的一部分而与所述温度调节模块不可分地形成为一体。

8.根据权利要求5～7中的任一项所述的热式质量流量计，其中，

该热式质量流量计还具有以至少覆盖所述传热模块的上表面或所述温度调节模块的上表面的方式设置的绝热材料。

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的热式质量流量计，其中，

在所述壳体设有支脚部。

10.根据权利要求1～9中的任一项所述的热式质量流量计，其中，

在所述流路中流动的流体的温度与在所述传感器管中流动的流体的温度的差的绝对值没有成为10℃以上。

11.一种质量流量控制装置，其中，其具有：

权利要求1～10中的任一项所述的热式质量流量计；

流量控制阀，其与所述基座的设置面接触地设置，对在所述流路中流动的流体的流量进行控制；

控制电路，其基于由所述热式质量流量计检测出的流体的流量向所述流量控制阀输出控制信号。