JP3229138B2 - 質量流量センサ - Google Patents
質量流量センサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造プロセス
で用いられるガスやその他の流体の質量流量計測に用い
られる質量流量センサに関するものである。
で用いられるガスやその他の流体の質量流量計測に用い
られる質量流量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の質量流量センサとしては、特公昭
５６−２３０９４号、特開昭５９−８８６２２号、米国
特許第４，６８６，８５６号に示されるように、流体が
流れるセンサ管の上流側と下流側とに夫々発熱抵抗体を
設け、この発熱抵抗体に抵抗を接続してブリッジ回路を
構成して、このブリッジ回路の出力に基づいて前記流体
の質量流量を検出するタイプのものが知られている。
５６−２３０９４号、特開昭５９−８８６２２号、米国
特許第４，６８６，８５６号に示されるように、流体が
流れるセンサ管の上流側と下流側とに夫々発熱抵抗体を
設け、この発熱抵抗体に抵抗を接続してブリッジ回路を
構成して、このブリッジ回路の出力に基づいて前記流体
の質量流量を検出するタイプのものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イプの質量流量センサは、センサ管がベースから立ち上
がって、上部において横方向に曲げられ、発熱抵抗体部
分を経て再び曲げられてベース方向へ向かうようにされ
ている。つまり、全体として逆Ｕ字型をなしている。
イプの質量流量センサは、センサ管がベースから立ち上
がって、上部において横方向に曲げられ、発熱抵抗体部
分を経て再び曲げられてベース方向へ向かうようにされ
ている。つまり、全体として逆Ｕ字型をなしている。
【０００４】このため、質量流量センサが横向きに設置
された場合には、センサ管１０５，発熱抵抗体１０３，
１０４は図１４のような関係となる。つまり、センサ管
１０５の垂直部分の下方に発熱抵抗体１０４が巻回さ
れ、上方に発熱抵抗体１０５が巻回される。従ってセン
サ管１０５外部においては、発熱抵抗体によって加熱さ
れた空気が上方に移動する対流Ｋ1 が生じて、実際の測
定流体の流れが無い場合にも発熱抵抗体１０４，１０５
に温度差が生じて出力零点にオフセット誤差が生じた。
この誤差を防ぐために一般にはセンサ管部にグラスウー
ル等を配置して、対流を防止しているが、このグラスウ
ール等の熱容量および保温作用により、測定流体の流量
が変化した場合の応答性が劣化する欠点があった。さら
にセンサ管内１０５内においても、加熱された流体が上
方に移動する対流が生じ、バイパス部を通じて環流する
ため、同様の誤差が生じた。この誤差を防ぐためには、
センサ管を曲げ、管内の流体が一方向に向わぬようにす
る方法が知られている（米国特許第４０５６９７５号参
照）。しかし、この方法も、センサ管の長さが長くな
り、熱容量が大きくなって応答性が劣化する欠点があっ
た。
された場合には、センサ管１０５，発熱抵抗体１０３，
１０４は図１４のような関係となる。つまり、センサ管
１０５の垂直部分の下方に発熱抵抗体１０４が巻回さ
れ、上方に発熱抵抗体１０５が巻回される。従ってセン
サ管１０５外部においては、発熱抵抗体によって加熱さ
れた空気が上方に移動する対流Ｋ1 が生じて、実際の測
定流体の流れが無い場合にも発熱抵抗体１０４，１０５
に温度差が生じて出力零点にオフセット誤差が生じた。
この誤差を防ぐために一般にはセンサ管部にグラスウー
ル等を配置して、対流を防止しているが、このグラスウ
ール等の熱容量および保温作用により、測定流体の流量
が変化した場合の応答性が劣化する欠点があった。さら
にセンサ管内１０５内においても、加熱された流体が上
方に移動する対流が生じ、バイパス部を通じて環流する
ため、同様の誤差が生じた。この誤差を防ぐためには、
センサ管を曲げ、管内の流体が一方向に向わぬようにす
る方法が知られている（米国特許第４０５６９７５号参
照）。しかし、この方法も、センサ管の長さが長くな
り、熱容量が大きくなって応答性が劣化する欠点があっ
た。
【０００５】また、２つの発熱抵抗体は独立的に、セン
サ外部の温度影響を受けやすく、外乱に弱いという問題
点があった。上記の従来例はこれらの問題を解決するに
は不十分であった。
サ外部の温度影響を受けやすく、外乱に弱いという問題
点があった。上記の従来例はこれらの問題を解決するに
は不十分であった。
【０００６】本発明は上記の従来例の質量流量センサの
問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、
取り付け姿勢に係わりなく測定誤差を少なくし、応答性
に優れ、更に、２つの発熱抵抗体が外部の温度の影響を
独立して受けにくい質量流量センサを提供することであ
る。
問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、
取り付け姿勢に係わりなく測定誤差を少なくし、応答性
に優れ、更に、２つの発熱抵抗体が外部の温度の影響を
独立して受けにくい質量流量センサを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本願の請求項１
に記載の発明では、流体が流れるセンサ管の上流側と下
流側とに夫々発熱抵抗体を設け、この発熱抵抗体に抵抗
を接続してブリッジ回路を構成して、このブリッジ回路
の出力に基づいて前記流体の質量流量を検出する質量流
量センサにおいて、前記センサ管の前記二つの発熱抵抗
体の一方より上流側と前記二つの発熱抵抗体の他方より
下流側とにおいて、当該センサ管を交叉させて、この交
叉点においてセンサ管を接合して熱的に結合させたこと
を特徴とする。
に記載の発明では、流体が流れるセンサ管の上流側と下
流側とに夫々発熱抵抗体を設け、この発熱抵抗体に抵抗
を接続してブリッジ回路を構成して、このブリッジ回路
の出力に基づいて前記流体の質量流量を検出する質量流
量センサにおいて、前記センサ管の前記二つの発熱抵抗
体の一方より上流側と前記二つの発熱抵抗体の他方より
下流側とにおいて、当該センサ管を交叉させて、この交
叉点においてセンサ管を接合して熱的に結合させたこと
を特徴とする。
【０００８】更に本願の請求項２に記載の発明は、流体
が流れるセンサ管の上流側と下流側とに夫々発熱抵抗体
を設け、この発熱抵抗体に抵抗を接続してブリッジ回路
を構成して、このブリッジ回路の出力に基づいて前記流
体の質量流量を検出する質量流量センサにおいて、前記
センサ管の前記二つの発熱抵抗体の一方より上流側と前
記二つの発熱抵抗体の他方より下流側とにおいて、当該
センサ管を交叉させて、この交叉点においてセンサ管を
熱的に結合させると共に、この交叉点とこの質量流量セ
ンサのケースとを熱的に結合させたことを特徴とする。
が流れるセンサ管の上流側と下流側とに夫々発熱抵抗体
を設け、この発熱抵抗体に抵抗を接続してブリッジ回路
を構成して、このブリッジ回路の出力に基づいて前記流
体の質量流量を検出する質量流量センサにおいて、前記
センサ管の前記二つの発熱抵抗体の一方より上流側と前
記二つの発熱抵抗体の他方より下流側とにおいて、当該
センサ管を交叉させて、この交叉点においてセンサ管を
熱的に結合させると共に、この交叉点とこの質量流量セ
ンサのケースとを熱的に結合させたことを特徴とする。
【０００９】更に本願の請求項３に記載の発明は、質量
流量センサのケースの内部には、当該ケースの内壁から
センサ管の交叉点に向かって延びた支柱が形成され、こ
の支柱と前記交叉点とが接続されたことを特徴とする。
流量センサのケースの内部には、当該ケースの内壁から
センサ管の交叉点に向かって延びた支柱が形成され、こ
の支柱と前記交叉点とが接続されたことを特徴とする。
【００１０】更に本願の請求項４に記載の発明は、質量
流量センサのケースの内部には、温度センサ抵抗が設け
られ、この温度センサ抵抗がセンサ管に設けられた発熱
抵抗体を含むブリッジ回路内に接続されて、全体でブリ
ッジ回路を構成するようにしたことを特徴とする。
流量センサのケースの内部には、温度センサ抵抗が設け
られ、この温度センサ抵抗がセンサ管に設けられた発熱
抵抗体を含むブリッジ回路内に接続されて、全体でブリ
ッジ回路を構成するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１に記載の質量流量センサによると、セ
ンサ管の二つの発熱抵抗体の一方より上流側と前記二つ
の発熱抵抗体の他方より下流側とにおいて、当該センサ
管が交叉し、この交叉点においてセンサ管が接合して熱
的に結合されているため、センサ管がループ状になり、
交叉点において熱平衡が図られ応答性が早い。さらに、
上記ループの部分を越えて対流による流体の移動が生じ
ないことから、質量流量センサの姿勢に係わらず、流体
の流れが無い時の出力安定性が向上する。
ンサ管の二つの発熱抵抗体の一方より上流側と前記二つ
の発熱抵抗体の他方より下流側とにおいて、当該センサ
管が交叉し、この交叉点においてセンサ管が接合して熱
的に結合されているため、センサ管がループ状になり、
交叉点において熱平衡が図られ応答性が早い。さらに、
上記ループの部分を越えて対流による流体の移動が生じ
ないことから、質量流量センサの姿勢に係わらず、流体
の流れが無い時の出力安定性が向上する。
【００１２】請求項２に記載の質量流量センサによる
と、交叉点が更に、ケースに熱的に結合されることによ
り、ケースに熱が逃げるためさらに応答性は早まる。二
つの発熱抵抗体は、ケースから交叉点を通じて等しく外
部温度の影響を受けるため、独立的に外部温度の影響を
受けにくい状態が生まれる。
と、交叉点が更に、ケースに熱的に結合されることによ
り、ケースに熱が逃げるためさらに応答性は早まる。二
つの発熱抵抗体は、ケースから交叉点を通じて等しく外
部温度の影響を受けるため、独立的に外部温度の影響を
受けにくい状態が生まれる。
【００１３】請求項３に記載の質量流量センサによる
と、質量流量センサのケースの内部の当該ケースの内壁
からセンサ管の交叉点に向かって延びた支柱に、センサ
管の交叉点が結合されるために、外部温度影響によるケ
ース上の温度分布が支柱を通じて等しく二つの発熱抵抗
体に伝わるため、二つの発熱抵抗体が独立的に外部温度
の影響を受ける状態を防止する。さらに発熱抵抗体の熱
は支柱を通じてケースに逃げるため応答性が早い。
と、質量流量センサのケースの内部の当該ケースの内壁
からセンサ管の交叉点に向かって延びた支柱に、センサ
管の交叉点が結合されるために、外部温度影響によるケ
ース上の温度分布が支柱を通じて等しく二つの発熱抵抗
体に伝わるため、二つの発熱抵抗体が独立的に外部温度
の影響を受ける状態を防止する。さらに発熱抵抗体の熱
は支柱を通じてケースに逃げるため応答性が早い。
【００１４】請求項４に記載の質量流量センサによる
と、質量流量センサのケースの内部の温度センサ抵抗が
センサ管に設けられた発熱抵抗体を含むブリッジ回路内
に接続されて、全体でブリッジ回路が構成され、ケース
の温度に応じた平衡点を用いて、適切な質量流量の検出
を行う。
と、質量流量センサのケースの内部の温度センサ抵抗が
センサ管に設けられた発熱抵抗体を含むブリッジ回路内
に接続されて、全体でブリッジ回路が構成され、ケース
の温度に応じた平衡点を用いて、適切な質量流量の検出
を行う。
【００１５】
【実施例】以下添付図面を参照して、本願発明の実施例
に係る質量流量センサを説明する。なお、各図面の説明
において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複
する説明を省略する。図１には、本発明の実施例に係る
質量流量センサの構成図が示されている。そして、図２
は図１のＡ−Ａ線断面矢視図であり、図３は図１の平面
図を示す。質量流量センサの主ケース１はターミナル１
１〜１３の部分を除き同一構成を有する蓋ケース１６と
合わさって、１つのケースをなし、底部フランジ１４に
穿設されたボルト穴を介して、バイパス管が設けられた
ベースにボルトで固定される。主ケース１及び蓋ケース
１６の底部には、円柱状のセンサフランジ６を埋設する
ための穴１８が形成され、この穴１８から内室３、１７
に到る溝１９が形成されている。この溝１９にはセンサ
管２が埋設される。
に係る質量流量センサを説明する。なお、各図面の説明
において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複
する説明を省略する。図１には、本発明の実施例に係る
質量流量センサの構成図が示されている。そして、図２
は図１のＡ−Ａ線断面矢視図であり、図３は図１の平面
図を示す。質量流量センサの主ケース１はターミナル１
１〜１３の部分を除き同一構成を有する蓋ケース１６と
合わさって、１つのケースをなし、底部フランジ１４に
穿設されたボルト穴を介して、バイパス管が設けられた
ベースにボルトで固定される。主ケース１及び蓋ケース
１６の底部には、円柱状のセンサフランジ６を埋設する
ための穴１８が形成され、この穴１８から内室３、１７
に到る溝１９が形成されている。この溝１９にはセンサ
管２が埋設される。
【００１６】センサ管２の両端にはセンサフランジ６が
溶接され、センサフランジ６の底部には、センサ管内の
流体と外部とを遮断するためのＯリング７が介装されて
いる。上記の内室３、１７とは、合わさって、１つの直
方体状の室を形成し、内部にセンサ管２を含むことにな
る。センサ管２は一方のセンサフランジ６から上記の室
内に到り、ここでループして交叉し、他方のセンサフラ
ンジ６に到る。センサ管２の交叉点は例えば耐熱性の接
着剤５により接合され、熱的結合が図られる。
溶接され、センサフランジ６の底部には、センサ管内の
流体と外部とを遮断するためのＯリング７が介装されて
いる。上記の内室３、１７とは、合わさって、１つの直
方体状の室を形成し、内部にセンサ管２を含むことにな
る。センサ管２は一方のセンサフランジ６から上記の室
内に到り、ここでループして交叉し、他方のセンサフラ
ンジ６に到る。センサ管２の交叉点は例えば耐熱性の接
着剤５により接合され、熱的結合が図られる。
【００１７】センサ管２には、そのループ状の部分にお
いて、第１の発熱抵抗体８と第２の発熱抵抗体９とが、
流体の上流側と下流側とに巻回される。第１の発熱抵抗
体８の一端はターミナル１１に接続され、他端はターミ
ナル１２に接続され、更に、第２の発熱抵抗体９の一端
はターミナル１３に接続され、他端はターミナル１２に
接続されている。上記の内室３、１７により形成された
室内には、グラスウール１０が充填されている。グラス
ウール１０は他の図及び他の実施例では省略されてい
る。
いて、第１の発熱抵抗体８と第２の発熱抵抗体９とが、
流体の上流側と下流側とに巻回される。第１の発熱抵抗
体８の一端はターミナル１１に接続され、他端はターミ
ナル１２に接続され、更に、第２の発熱抵抗体９の一端
はターミナル１３に接続され、他端はターミナル１２に
接続されている。上記の内室３、１７により形成された
室内には、グラスウール１０が充填されている。グラス
ウール１０は他の図及び他の実施例では省略されてい
る。
【００１８】以上の通りに構成された質量流量センサ
に、例えば、図１の左のセンサフランジ６側から流体が
到来するものとすると、流体は上記の内室３、１７によ
り形成された室内のセンサ管２に到り、交叉点を介して
ループ状の部分を１周して再び交叉点に戻る。このた
め、流体の流れが無いときにはセンサ管２内の流体はル
ープ状の部分において発熱抵抗体の熱により対流を起こ
し、上方に移動しようとした場合にも、センサ管のルー
プにより流体通路が下に向かうところで、流体が止ま
り、定常的な対流による流体の流れは無くなり、流体の
対流による出力変動は無くなる。
に、例えば、図１の左のセンサフランジ６側から流体が
到来するものとすると、流体は上記の内室３、１７によ
り形成された室内のセンサ管２に到り、交叉点を介して
ループ状の部分を１周して再び交叉点に戻る。このた
め、流体の流れが無いときにはセンサ管２内の流体はル
ープ状の部分において発熱抵抗体の熱により対流を起こ
し、上方に移動しようとした場合にも、センサ管のルー
プにより流体通路が下に向かうところで、流体が止ま
り、定常的な対流による流体の流れは無くなり、流体の
対流による出力変動は無くなる。
【００１９】また外部に測定誤差を招く熱源があり、こ
の影響でセンサケース上に図１１に示す温度分布が生じ
た場合であっても、ループ状のセンサ管に巻回された発
熱抵抗体８，９は互いの距離が近いため、外部からの温
度影響が少ない。さらにセンサ管は交叉点により熱的に
結合されたことによって、２つの発熱抵抗体の熱バラン
スがとられるため、外部の熱影響を受けず出力の零安定
性がすぐれている。ここでセンサ管の流体が流れた場合
には、流体がセンサ管の熱を奪い移動するため、２つの
発熱抵抗体に一定の温度差が生ずる。このとき、センサ
管の交叉点は交叉するセンサ管の温度を同一にするよう
に作用するため、温度差を生ずる部分はセンサ管上で少
なくなり、等価的に流量検出に関わるセンサ管の熱容量
が低下して、流量検出の応答性が早まる。
の影響でセンサケース上に図１１に示す温度分布が生じ
た場合であっても、ループ状のセンサ管に巻回された発
熱抵抗体８，９は互いの距離が近いため、外部からの温
度影響が少ない。さらにセンサ管は交叉点により熱的に
結合されたことによって、２つの発熱抵抗体の熱バラン
スがとられるため、外部の熱影響を受けず出力の零安定
性がすぐれている。ここでセンサ管の流体が流れた場合
には、流体がセンサ管の熱を奪い移動するため、２つの
発熱抵抗体に一定の温度差が生ずる。このとき、センサ
管の交叉点は交叉するセンサ管の温度を同一にするよう
に作用するため、温度差を生ずる部分はセンサ管上で少
なくなり、等価的に流量検出に関わるセンサ管の熱容量
が低下して、流量検出の応答性が早まる。
【００２０】図５には、上記実施例に係る質量流量セン
サに用いられる回路図が示されている。この図のセンサ
管２は、回路を描く都合上、直線に描かれている。この
質量流量センサはセンサ管２に矢印Ｘで示される如く流
体が流れるときに、センサ管２における上流側と下流側
とに発熱抵抗体Ｒ1 （９），Ｒ2 （８）が巻回され、定
電流源901 から定電流Ｉが与えられる。ここで、発熱抵
抗体Ｒ1 ，Ｒ2 に電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が生じるから、この電
圧差（Ｖ1 −Ｖ2 ）を図のブリッジ回路を介して差動増
幅器902 にて取り出し、質量流量を検出する。つまり、
質量流量Ｑは、流体が流れるときに生ずる発熱抵抗体Ｒ
1 ，Ｒ2 における電力変位に相当するため、ΔＶ＝Ｖ1
−Ｖ2 とし、また、流体が流れていないとき、Ｒ1 ＝Ｒ
2 とすると、質量流量ＱはＩＶ1 −ＩＶ2 に比例し、Ｉ
は一定であるから、電圧差（Ｖ1−Ｖ2 ）から質量流量
Ｑを直接検出できる。
サに用いられる回路図が示されている。この図のセンサ
管２は、回路を描く都合上、直線に描かれている。この
質量流量センサはセンサ管２に矢印Ｘで示される如く流
体が流れるときに、センサ管２における上流側と下流側
とに発熱抵抗体Ｒ1 （９），Ｒ2 （８）が巻回され、定
電流源901 から定電流Ｉが与えられる。ここで、発熱抵
抗体Ｒ1 ，Ｒ2 に電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が生じるから、この電
圧差（Ｖ1 −Ｖ2 ）を図のブリッジ回路を介して差動増
幅器902 にて取り出し、質量流量を検出する。つまり、
質量流量Ｑは、流体が流れるときに生ずる発熱抵抗体Ｒ
1 ，Ｒ2 における電力変位に相当するため、ΔＶ＝Ｖ1
−Ｖ2 とし、また、流体が流れていないとき、Ｒ1 ＝Ｒ
2 とすると、質量流量ＱはＩＶ1 −ＩＶ2 に比例し、Ｉ
は一定であるから、電圧差（Ｖ1−Ｖ2 ）から質量流量
Ｑを直接検出できる。
【００２１】図６乃至図８には本発明の第２の実施例に
係る質量流量センサが示されている。この質量流量セン
サにおいては、質量流量センサの主ケース２１の内部で
あって、当該主ケース２１の内壁のセンサ管２の交叉点
に対応する位置から、当該交叉点に向かって延びる支柱
２２が形成されている。そして、この支柱２２と上記交
叉点とが耐熱性接着剤や溶接その他の手段により接続さ
れ、センサ管２を質量流量センサのケースと熱的に結合
させている。なお、蓋ケースについても、同様に、その
内壁のセンサ管２の交叉点に対応する位置から、当該交
叉点に向かって延びる支柱が形成され、こ支柱を介して
センサ管２の交叉点が蓋ケースと熱的に結合される。
係る質量流量センサが示されている。この質量流量セン
サにおいては、質量流量センサの主ケース２１の内部で
あって、当該主ケース２１の内壁のセンサ管２の交叉点
に対応する位置から、当該交叉点に向かって延びる支柱
２２が形成されている。そして、この支柱２２と上記交
叉点とが耐熱性接着剤や溶接その他の手段により接続さ
れ、センサ管２を質量流量センサのケースと熱的に結合
させている。なお、蓋ケースについても、同様に、その
内壁のセンサ管２の交叉点に対応する位置から、当該交
叉点に向かって延びる支柱が形成され、こ支柱を介して
センサ管２の交叉点が蓋ケースと熱的に結合される。
【００２２】上記構成によって、センサ管２のループ状
の部分は、ケースと等しい温度となり、外部温度の影響
では２つの発熱抵抗体に温度差が生じない状態が生まれ
る。またセンサ管交叉点では熱が支柱を伝わりケースに
移動できるため、交叉する２つのセンサ管の温度を奪っ
て、２つのセンサ管が互いに等しい温度になりやすくな
るため応答性が高まることになる。この実施例によって
も、質量流量センサの取り付け姿勢による測定誤差の減
少が、第１の実施例と同様にもたらされることは言うま
でもない。
の部分は、ケースと等しい温度となり、外部温度の影響
では２つの発熱抵抗体に温度差が生じない状態が生まれ
る。またセンサ管交叉点では熱が支柱を伝わりケースに
移動できるため、交叉する２つのセンサ管の温度を奪っ
て、２つのセンサ管が互いに等しい温度になりやすくな
るため応答性が高まることになる。この実施例によって
も、質量流量センサの取り付け姿勢による測定誤差の減
少が、第１の実施例と同様にもたらされることは言うま
でもない。
【００２３】図９、図１０、図１２には、本発明の第３
の実施例に係る質量流量センサが示されている。この実
施例では、センサ管２のループ状部分の中央部に対応す
る主ケース３１の内壁に温度センサ抵抗３０が例えば耐
熱性接着剤により貼着されている。この温度センサ抵抗
３０は、図１２に示されるように、等温度係数マッチン
グ抵抗Ｒ5 と、これと同特性の等温度係数マッチング抵
抗Ｒ6 とが対になったセンサであって、詳細は特願平３
−１８１５１５号に述べられている。この温度センサ抵
抗３０から延びる３本のリード線は夫々ターミナル３
２、３３、３４に接続されている。そして、本発明のこ
の第３の実施例に係る質量流量センサには、図１２に示
されるように、センサ管２に設けられた発熱抵抗体８、
９を含むブリッジ回路内に、温度センサ抵抗３０の抵抗
Ｒ5 ，Ｒ6 が接続されて、全体でブリッジ回路を構成す
る回路が採用されている。
の実施例に係る質量流量センサが示されている。この実
施例では、センサ管２のループ状部分の中央部に対応す
る主ケース３１の内壁に温度センサ抵抗３０が例えば耐
熱性接着剤により貼着されている。この温度センサ抵抗
３０は、図１２に示されるように、等温度係数マッチン
グ抵抗Ｒ5 と、これと同特性の等温度係数マッチング抵
抗Ｒ6 とが対になったセンサであって、詳細は特願平３
−１８１５１５号に述べられている。この温度センサ抵
抗３０から延びる３本のリード線は夫々ターミナル３
２、３３、３４に接続されている。そして、本発明のこ
の第３の実施例に係る質量流量センサには、図１２に示
されるように、センサ管２に設けられた発熱抵抗体８、
９を含むブリッジ回路内に、温度センサ抵抗３０の抵抗
Ｒ5 ，Ｒ6 が接続されて、全体でブリッジ回路を構成す
る回路が採用されている。
【００２４】具体的には、発熱抵抗体Ｒ1 ，Ｒ2 をセン
サ管32に設け矢印Ｘ方向へ流体を流す。図示せぬ電源か
ら電圧・電流がトランジスタ112 を介して、発熱抵抗体
Ｒ1を含む側のブリッジ回路へ与えられ、同じく電源か
ら電圧・電流がトランジスタ113 を介して発熱抵抗体Ｒ
2 を含む側のブリッジ回路へ与えられる。トランジスタ
112 から電流は抵抗Ｒ3 と抵抗Ｒ7 とに分岐する。本実
施例では、抵抗Ｒ7 に直列にアースとの間に等温度係数
の測温マッチング抵抗Ｒ5 を接続する。同様にトランジ
スタ113 から電流は抵抗Ｒ4 と抵抗Ｒ8 とに分岐する。
抵抗Ｒ8 に直列にアースとの間に等温度係数マッチング
抵抗Ｒ5 と同特性の等温度係数マッチング抵抗Ｒ6 を接
続する。抵抗Ｒ3 と発熱抵抗体Ｒ1 との接続点及び抵抗
Ｒ7 と等温度係数マッチング抵抗Ｒ5 との接続点とから
取り出した電圧をコンパレータ114 へ導き、これらの差
を得てブリッジ回路が平衡するようにトランジスタ112
のベース電流を制御する。同様に、抵抗Ｒ4 と発熱抵抗
体Ｒ2 との接続点及び抵抗Ｒ8 と等温度係数マッチング
抵抗Ｒ6 との接続点とから取り出した電圧をコンパレー
タ115 へ導き、これらの差を得てブリッジ回路が平衡す
るようにトランジスタ112 のベース電流を制御する。
サ管32に設け矢印Ｘ方向へ流体を流す。図示せぬ電源か
ら電圧・電流がトランジスタ112 を介して、発熱抵抗体
Ｒ1を含む側のブリッジ回路へ与えられ、同じく電源か
ら電圧・電流がトランジスタ113 を介して発熱抵抗体Ｒ
2 を含む側のブリッジ回路へ与えられる。トランジスタ
112 から電流は抵抗Ｒ3 と抵抗Ｒ7 とに分岐する。本実
施例では、抵抗Ｒ7 に直列にアースとの間に等温度係数
の測温マッチング抵抗Ｒ5 を接続する。同様にトランジ
スタ113 から電流は抵抗Ｒ4 と抵抗Ｒ8 とに分岐する。
抵抗Ｒ8 に直列にアースとの間に等温度係数マッチング
抵抗Ｒ5 と同特性の等温度係数マッチング抵抗Ｒ6 を接
続する。抵抗Ｒ3 と発熱抵抗体Ｒ1 との接続点及び抵抗
Ｒ7 と等温度係数マッチング抵抗Ｒ5 との接続点とから
取り出した電圧をコンパレータ114 へ導き、これらの差
を得てブリッジ回路が平衡するようにトランジスタ112
のベース電流を制御する。同様に、抵抗Ｒ4 と発熱抵抗
体Ｒ2 との接続点及び抵抗Ｒ8 と等温度係数マッチング
抵抗Ｒ6 との接続点とから取り出した電圧をコンパレー
タ115 へ導き、これらの差を得てブリッジ回路が平衡す
るようにトランジスタ112 のベース電流を制御する。
【００２５】本実施例では発熱抵抗体の温度が周囲温度
または流体温度に対し所定値だけ常に高くなるように制
御がなされることになることから、周囲温度に係りなく
適切に質量流量の検出を行い得ることになる。この結
果、出力端子を発熱抵抗体Ｒ1・Ｒ2 の両端に設けるだ
けで、補正回路は不要となる。
または流体温度に対し所定値だけ常に高くなるように制
御がなされることになることから、周囲温度に係りなく
適切に質量流量の検出を行い得ることになる。この結
果、出力端子を発熱抵抗体Ｒ1・Ｒ2 の両端に設けるだ
けで、補正回路は不要となる。
【００２６】上記の場合、温度センサ抵抗３０は主ケー
ス３１の内壁のほぼ中央部に位置することになり、放熱
バランスの偏りがある場合においても、当ケースの平均
的温度を感知して動作を行うため、適切な動作が確保さ
れる。
ス３１の内壁のほぼ中央部に位置することになり、放熱
バランスの偏りがある場合においても、当ケースの平均
的温度を感知して動作を行うため、適切な動作が確保さ
れる。
【００２７】なお、第３の実施例は、第２の実施例のよ
うに、ケースとセンサ管２の交叉点との熱的結合を行う
構成に対しても適用可能である。この場合、温度センサ
抵抗３０を支柱２２の位置を避けて配置する。
うに、ケースとセンサ管２の交叉点との熱的結合を行う
構成に対しても適用可能である。この場合、温度センサ
抵抗３０を支柱２２の位置を避けて配置する。
【００２８】また、支柱の数は適宜選択される。更に、
センサ管のループ部分は、必ずしも真円に近い形状であ
る必要はなく、楕円やその他の必要形状が採用される。
センサ管のループ部分は、必ずしも真円に近い形状であ
る必要はなく、楕円やその他の必要形状が採用される。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本願の請求項１に記
載の質量流量センサによれば、センサ管の二つの発熱抵
抗体の一方より上流側と前記二つの発熱抵抗体の他方よ
り下流側とにおいて、当該センサ管が交叉し、この交叉
点においてセンサ管が接合して熱的に結合されているた
め、センサ管がループ状になり、交叉点において熱平衡
が図られ、上記ループ状の部分で対流が閉じ込められ
る。このため、質量流量センサの取り付け姿勢に起因す
る測定誤差を少なくし、また、発熱抵抗体の部分の熱平
衡が素早くなされることにより応答性を向上させる。更
に、ループ状の部分、つまり、比較的せまい部分が流体
の計測に関わるため外部からの温度の影響による測定誤
差を少なくする効果を奏する。
載の質量流量センサによれば、センサ管の二つの発熱抵
抗体の一方より上流側と前記二つの発熱抵抗体の他方よ
り下流側とにおいて、当該センサ管が交叉し、この交叉
点においてセンサ管が接合して熱的に結合されているた
め、センサ管がループ状になり、交叉点において熱平衡
が図られ、上記ループ状の部分で対流が閉じ込められ
る。このため、質量流量センサの取り付け姿勢に起因す
る測定誤差を少なくし、また、発熱抵抗体の部分の熱平
衡が素早くなされることにより応答性を向上させる。更
に、ループ状の部分、つまり、比較的せまい部分が流体
の計測に関わるため外部からの温度の影響による測定誤
差を少なくする効果を奏する。
【００３０】また、本願の請求項２に記載の質量流量セ
ンサによれば、交叉点が更に、ケースに熱的に結合され
ることにより、ケースに熱が逃げるためさらに応答性は
早まる。二つの発熱抵抗体は、ケースから交叉点を通じ
て等しく外部温度の影響を受けるため、独立的に外部温
度の影響を受けにくい状態が生まれ更に、外部からの温
度の影響による測定誤差を少なくする。
ンサによれば、交叉点が更に、ケースに熱的に結合され
ることにより、ケースに熱が逃げるためさらに応答性は
早まる。二つの発熱抵抗体は、ケースから交叉点を通じ
て等しく外部温度の影響を受けるため、独立的に外部温
度の影響を受けにくい状態が生まれ更に、外部からの温
度の影響による測定誤差を少なくする。
【００３１】また、本願の請求項３に記載の質量流量セ
ンサによれば、ケースの内壁からセンサ管の交叉点に向
かって延びた支柱を介して交叉点が、ケースに熱的に結
合されることにより、外部温度影響によるケース上の温
度分布が支柱を通じて等しく二つの発熱抵抗体に伝わる
ため、二つの発熱抵抗体が独立的に外部温度の影響を受
ける状態を防止し、外部からの温度の影響による測定誤
差を少なくする。さらに発熱抵抗体の熱は支柱を通じて
ケースに逃げるため応答性が早い。
ンサによれば、ケースの内壁からセンサ管の交叉点に向
かって延びた支柱を介して交叉点が、ケースに熱的に結
合されることにより、外部温度影響によるケース上の温
度分布が支柱を通じて等しく二つの発熱抵抗体に伝わる
ため、二つの発熱抵抗体が独立的に外部温度の影響を受
ける状態を防止し、外部からの温度の影響による測定誤
差を少なくする。さらに発熱抵抗体の熱は支柱を通じて
ケースに逃げるため応答性が早い。
【００３２】また、本願の請求項４に記載の質量流量セ
ンサによれば、質量流量センサのケースの内部の温度セ
ンサ抵抗がセンサ管に設けられた発熱抵抗体を含むブリ
ッジ回路内に接続されて、全体でブリッジ回路が構成さ
れ、ケースの温度に応じた平衡点を用いて、質量流量の
検出を行うため、補正回路が不要となり、適切な質量流
量検出を確保する。
ンサによれば、質量流量センサのケースの内部の温度セ
ンサ抵抗がセンサ管に設けられた発熱抵抗体を含むブリ
ッジ回路内に接続されて、全体でブリッジ回路が構成さ
れ、ケースの温度に応じた平衡点を用いて、質量流量の
検出を行うため、補正回路が不要となり、適切な質量流
量検出を確保する。
【図１】本発明の第１の実施例に係る質量流量センサの
構成図であって、ケースをセパレートしたときの主ケー
ス側の正面図。
構成図であって、ケースをセパレートしたときの主ケー
ス側の正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図。
【図３】図１の平面図。
【図４】蓋ケースの正面図。
【図５】本発明の第１の実施例に係る質量流量センサの
回路図。
回路図。
【図６】本発明の第２の実施例に係る質量流量センサの
構成図であって、ケースをセパレートしたときの主ケー
ス側の正面図。
構成図であって、ケースをセパレートしたときの主ケー
ス側の正面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面矢視図。
【図８】図６の要部の拡大斜視図。
【図９】本発明の第３の実施例に係る質量流量センサの
構成図であって、ケースをセパレートしたときの主ケー
ス側の正面図。
構成図であって、ケースをセパレートしたときの主ケー
ス側の正面図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線断面矢視図。
【図１１】本発明の実施例によるケースの温度分布を示
す図。
す図。
【図１２】従来例によるケースの温度分布を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施例に係る質量流量センサ
の回路図。
の回路図。
【図１４】従来例によるセンサ管内の対流を説明するた
めの図。
めの図。
１、２１、３１ 主ケース ２ センサ
管 ３、１７ 内室 ５ 耐熱性
接着剤 ６ センサフランジ ７ Ｏリン
グ ８、９ 発熱抵抗体 １０ グラ
スウール １１〜１３、３２〜３４ ターミナル １４ 底部
フランジ １６ 蓋ケース ２２ 支柱 ３０ 温度センサ抵抗
管 ３、１７ 内室 ５ 耐熱性
接着剤 ６ センサフランジ ７ Ｏリン
グ ８、９ 発熱抵抗体 １０ グラ
スウール １１〜１３、３２〜３４ ターミナル １４ 底部
フランジ １６ 蓋ケース ２２ 支柱 ３０ 温度センサ抵抗
Claims (4)
- 【請求項１】 内部を流体が流れるセンサ管の上流側と
下流側とに夫々発熱抵抗体を設け、この発熱抵抗体に抵
抗を接続してブリッジ回路を構成して、このブリッジ回
路の出力に基づいて前記流体の質量流量を検出する質量
流量センサにおいて、 前記センサ管の前記二つの発熱抵抗体の一方より上流側
と前記二つの発熱抵抗体の他方より下流側とにおいて、
当該センサ管を交叉させて、この交叉点においてセンサ
管を接合して熱的に結合させたことを特徴とする質量流
量センサ。 - 【請求項２】 内部を流体が流れるセンサ管の上流側と
下流側とに夫々発熱抵抗体を設け、この発熱抵抗体に抵
抗を接続してブリッジ回路を構成して、このブリッジ回
路の出力に基づいて前記流体の質量流量を検出する質量
流量センサにおいて、 前記センサ管の前記二つの発熱抵抗体の一方より上流側
と前記二つの発熱抵抗体の他方より下流側とにおいて、
当該センサ管を交叉させて、この交叉点においてセンサ
管を熱的に結合させると共に、この交叉点とこの質量流
量センサのケースとを熱的に結合させたことを特徴とす
る質量流量センサ。 - 【請求項３】 質量流量センサのケースの内部には、当
該ケースの内壁からセンサ管の交叉点に向かって延びた
支柱が形成され、この支柱と前記交叉点とが接続された
ことを特徴とする請求項２記載の質量流量センサ。 - 【請求項４】 質量流量センサのケースの内部には、温
度センサ抵抗が設けられ、この温度センサ抵抗がセンサ
管に設けられた発熱抵抗体を含むブリッジ回路内に接続
されて、全体でブリッジ回路を構成するようにしたこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の質
量流量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26607894A JP3229138B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | 質量流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26607894A JP3229138B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | 質量流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105776A JPH08105776A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3229138B2 true JP3229138B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=17426048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26607894A Expired - Fee Related JP3229138B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | 質量流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229138B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8219329B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-07-10 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Thermal type mass flow meter, and thermal type mass flow control device |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3528436B2 (ja) * | 1996-06-28 | 2004-05-17 | 松下電器産業株式会社 | 超音波式流量計及び流速計 |
| EP2232206B1 (en) * | 2008-01-18 | 2021-11-03 | Waters Technologies Corporation | Thermal loop flow sensor |
| JP6217226B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2017-10-25 | 日立金属株式会社 | 熱式質量流量計、質量流量制御装置、及び熱式質量流量計の製造方法 |
-
1994
- 1994-10-06 JP JP26607894A patent/JP3229138B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8219329B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-07-10 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Thermal type mass flow meter, and thermal type mass flow control device |
| JP5123175B2 (ja) * | 2006-05-26 | 2013-01-16 | 株式会社堀場エステック | サーマル式質量流量計及びサーマル式質量流量制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08105776A (ja) | 1996-04-23 |
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