JP6234743B2 - Thermal flow sensor - Google Patents

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Description

本発明は、熱式流量センサに関するものである。   The present invention relates to a thermal flow sensor.

従来の熱式流量センサとしては、特許文献1に示すように、流体が流れるメイン流路から分岐し、再度メイン流路に戻るセンサ流路の2箇所に、ヒータ兼温度センサである巻線コイルをそれぞれ巻回しておき、各巻線コイルに一定電流を流したときの温度差あるいは各コイルでの温度差を一定に保ったときの各コイルの消費電力差によって流体流量を算出するようにしたものが知られている。   As a conventional thermal flow sensor, as shown in Patent Document 1, there are wound coils that are heater and temperature sensors at two locations on the sensor flow path that branches off from the main flow path through which the fluid flows and returns to the main flow path. The fluid flow rate is calculated from the temperature difference when a constant current is passed through each winding coil or the power consumption difference of each coil when the temperature difference at each coil is kept constant. It has been known.

より具体的に説明すると、メイン流路は、ブロック状をなすボディに貫通させてあり、このボディの2箇所に、該メイン流路に連通する一対のポートが設けてある。
一方、センサ流路は金属細管によって形成されており、この金属細管が専用の矩形状ケーシング内に収容されている。金属細管は、ケーシングの底面に設けた入口と出口に各端を開口させるようにして、内部でコの字型に曲げられて収容されており、そのコの字形の中間部分に前記巻線コイルが巻回されている。
そして、前記ボディにケーシングを取り付けることにより、前記各ポートに金属細管の各端がそれぞれ接続されて、メイン流路から試料流体の一部がセンサ流路である金属細管を通るように構成してある。
More specifically, the main flow path is penetrated through a block-shaped body, and a pair of ports communicating with the main flow path is provided at two locations of the body.
On the other hand, the sensor flow path is formed by a metal thin tube, and this metal thin tube is accommodated in a dedicated rectangular casing. The metal thin tube is accommodated by being bent into a U-shape inside so that each end is opened at an inlet and an outlet provided on the bottom surface of the casing, and the winding coil is placed in an intermediate portion of the U-shape. Is wound.
Then, by attaching a casing to the body, each end of the metal thin tube is connected to each port, and a part of the sample fluid passes through the metal thin tube which is a sensor flow channel from the main flow channel. is there.

このような熱式流量センサにおいて、感度及び出力リニアリティを改善するためには、熱交換率の向上が必要であり、そのためには、巻線コイルの巻幅を大きくすることが有効な手法である。なぜならば、このことによって金属細管内の流体が巻線コイルの巻回領域を通過するための時間が長くなり、結果として熱交換率が向上するからである。   In such a thermal flow sensor, in order to improve sensitivity and output linearity, it is necessary to improve the heat exchange rate. To that end, it is an effective technique to increase the winding width of the winding coil. . This is because it takes a long time for the fluid in the metal thin tube to pass through the winding region of the winding coil, and as a result, the heat exchange rate is improved.

しかしながら、コイルの巻幅を大きくすべく、単純に前記ケーシングを大きくするのは好ましくない。例えば、ケーシングの入口と出口とのピッチを長くすることによって、巻線コイルが巻回される金属細管の中間部分を長くすると、メインボディとの取付態様が変わってしまい、既存のメインボディが使用できなくなる。   However, it is not preferable to simply enlarge the casing in order to increase the winding width of the coil. For example, if the middle part of the metal thin tube around which the coil is wound is lengthened by increasing the pitch between the inlet and outlet of the casing, the mounting mode with the main body changes, and the existing main body is used. become unable.

特開2009−300403号公報JP 2009-300403 A

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、巻幅を長くして、そのことによる感度・出力リニアリティの改善などを図る一方で、サイズの増大を抑制して、既存の部品をできるだけそのまま用いることができるようにした熱式流量センサを提供することをその主たる課題とするものである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and while increasing the winding width and thereby improving the sensitivity and output linearity, etc., while suppressing the increase in size, the existing parts The main problem is to provide a thermal flow sensor that can be used as it is.

すなわち本発明に係る熱式流量センサは、メイン流路から分岐し、該メイン流路を流れる流体のうちの所定比率分が流れるようにしたセンサ流路と、該センサ流路に巻きつけた、温度たる巻線コイルとを具備し、該巻線コイルの抵抗値が示す温度に基づいて前記メイン流路を流れる流体の流量を測定するものにおいて、
前記センサ流路の入口及び出口が設けられて、該センサ流路が内部に形成されるようにしたケーシングを具備してなり、該ケーシング内におけるセンサ流路の中間部分に前記巻線コイルが設けられているとともに、該ケーシング内においてセンサ流路の前部分の少なくとも一部が前記入口よりも外側方に位置づけられ、及び/又は、該ケーシング内においてセンサ流路の後部分の少なくとも一部が、前記出口よりも外側方に位置づけられていることを特徴とするものである。
That is, the thermal flow sensor according to the present invention branches from the main flow path, and the sensor flow path is configured to flow a predetermined ratio of the fluid flowing through the main flow path, and is wound around the sensor flow path. A temperature measuring coil, and measuring the flow rate of the fluid flowing through the main flow path based on the temperature indicated by the resistance value of the winding coil;
An inlet and an outlet of the sensor flow path are provided, and a casing in which the sensor flow path is formed is provided, and the winding coil is provided in an intermediate portion of the sensor flow path in the casing. And at least a part of the front part of the sensor flow path is located outside the inlet in the casing, and / or at least a part of the rear part of the sensor flow path in the casing, It is positioned outward from the outlet.

このようなものであれば、ケーシング内において、センサ流路の前部分及び/又は後部分が、ケーシングの入口及び/又は出口よりも外側方に広がるので、その間の、巻線コイルが設けられる中間部を大きくできる。その結果、巻線コイルの巻幅を長くできるので、上述したように、熱交換率が向上し、感度・出力リニアリティを改善できる。   In such a case, in the casing, the front part and / or the rear part of the sensor flow path extend outward from the inlet and / or outlet of the casing, so that the winding coil is provided between them. The part can be enlarged. As a result, since the winding width of the winding coil can be increased, the heat exchange rate can be improved and the sensitivity and output linearity can be improved as described above.

しかも、ケーシング内においてセンサ流路が外側方に広がってその中間部分の長さを確保しているため、入口及び出口間の距離を広げることなく、従来のケーシングと同一にすることが可能となる。その結果、本発明に係るケーシングを既存のメインボディにそのまま取り付けることができ、設計変更や部品変更を最小限に留めることができる。   Moreover, since the sensor flow path spreads outward in the casing to secure the length of the intermediate portion, it can be made the same as the conventional casing without increasing the distance between the inlet and the outlet. . As a result, the casing according to the present invention can be directly attached to the existing main body, and design changes and component changes can be minimized.

感度を向上させるには、巻線コイルの抵抗値を大きくすることによっても可能である。従来は、巻幅が小さく制限されていたために、巻線コイルの抵抗値を上げて感度向上を図るべく、二重巻、三重巻にするといった工夫がなされているが、本発明によれば、巻幅を大きくできるので、巻線コイルが一重巻であっても適正な抵抗値を得ることができ、従来の二重巻のものと同等以上の感度を得られる。   The sensitivity can be improved by increasing the resistance value of the winding coil. Conventionally, since the winding width was limited to be small, in order to increase the resistance value of the winding coil and improve the sensitivity, a device such as double winding or triple winding has been devised, but according to the present invention, Since the winding width can be increased, an appropriate resistance value can be obtained even if the winding coil has a single winding, and a sensitivity equal to or higher than that of a conventional double winding can be obtained.

また、巻線コイルを二重巻にするには、二段目の巻線開始位置を人手によって設定せざるを得ず、そのために、スループットが制限されたり、あるいは、巻線状態のバラつきによる器差が生じたりするが、一重巻であれば、巻線コイルについて製造の完全自動化が可能となり、スループットの向上とセンサ特性における器差の減少を図ることができる。   In addition, in order to make the winding coil double winding, it is necessary to manually set the winding start position of the second stage. For this reason, the throughput is limited or the winding state varies. Although a difference may occur, if it is a single winding, it is possible to fully automate the manufacture of the wound coil, and it is possible to improve throughput and reduce instrumental differences in sensor characteristics.

巻線コイルの略全体を粘性が所定以下のポリイミド等の樹脂によってコーティングし、センサ流路の外周に固定するようにすれば、接着剤の点付けによる固定と比べ、巻線コイルがほどけるといった事態を可及的に防止できる。また、樹脂の粘性が低いので、粘性の高い接着剤を用いた場合と比べ、容易に均一量を塗布でき、熱容量のバラつきを抑制してやはりセンサ特性における器差の減少を図ることができる。   If the entire winding coil is coated with a resin such as polyimide whose viscosity is below a predetermined value and is fixed to the outer periphery of the sensor flow path, the winding coil will be unscrewed compared to fixing by spotting adhesive. The situation can be prevented as much as possible. Further, since the viscosity of the resin is low, it is possible to easily apply a uniform amount as compared with the case of using a highly viscous adhesive, and it is possible to suppress the variation in the heat capacity and to reduce the instrumental difference in the sensor characteristics.

このように構成した本発明によれば、センサ流路の前部分及び/又は後部分が、ケーシングの入口及び/又は出口よりも外側方に広がるので、その間の、巻線コイルが設けられる中間部を長くできる。その結果、巻線コイルの巻幅を大きくできるので、上述したように、熱交換率が向上し、感度・出力リニアリティを改善できる。   According to the present invention configured as described above, the front portion and / or the rear portion of the sensor flow path extend outward from the inlet and / or outlet of the casing, and therefore the intermediate portion provided with the winding coil therebetween. Can be long. As a result, since the winding width of the winding coil can be increased, as described above, the heat exchange rate is improved, and the sensitivity and output linearity can be improved.

しかも、ケーシング内においてセンサ流路が外側方に広がることによって中間部の長さを確保しているため、例えば、入口及び出口間の距離を広げることなく、従来のケーシングと同一にすることが可能となる。その結果、本発明に係るケーシングを既存のメインボディにそのまま取り付けることができ、設計変更や部品変更を最小限に留めることができる。   Moreover, since the length of the intermediate portion is secured by spreading the sensor flow path outward in the casing, for example, it is possible to make it the same as the conventional casing without increasing the distance between the inlet and the outlet. It becomes. As a result, the casing according to the present invention can be directly attached to the existing main body, and design changes and component changes can be minimized.

本発明の一実施形態に係る熱式流量センサの模式的外観図。1 is a schematic external view of a thermal flow sensor according to an embodiment of the present invention. 同実施形態における熱式流量センサの模式的構成図。The typical block diagram of the thermal type flow sensor in the embodiment. 同実施形態におけるケーシング本体と、その内部に収容された細管を示す正面図。The front view which shows the casing main body in the same embodiment, and the thin tube accommodated in the inside. 同実施形態において、ケーシングを台座及びメインボディに取り付けた上体での内部構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the internal structure in the upper body which attached the casing to the base and the main body in the same embodiment.

以下に、本発明に係る熱式流量センサの一実施形態について、図面を参照して説明する。   An embodiment of a thermal flow sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態に係る熱式流量センサ100は、その外観の一部を図1に示すように、正確には熱式質量流量センサであって、例えば半導体製造プロセスに用いられる流体である試料ガスG(例えばSF等の半導体処理用ガス)の流量を測定するためのものである。 As shown in FIG. 1, the thermal flow sensor 100 according to the present embodiment is a thermal mass flow sensor to be precise, and is a sample gas G that is a fluid used in a semiconductor manufacturing process, for example. This is for measuring the flow rate of a semiconductor processing gas (for example, SF 6 or the like).

具体的に説明すると、この熱式流量センサ100は、図2に示すように、前記試料ガスGが流れるメイン流路2と、このメイン流路2から分岐し、その分岐点よりも下流側の合流点においてメイン流路2に戻る分岐流路3Aの一部に設定されたセンサ流路3と、試料ガスGの流量を検出する流量検出機構4と、メイン流路2における前記分岐点と合流点との間に設けられた抵抗体としての層流素子5とを具備したものである。層流素子5は、メイン流路2及びセンサ流路3の分流比が所定の設計値となるようにするものであり、定流量特性を有するバイパス素子等の抵抗部材から構成されている。この層流素子5としては、複数本の細い管を外管の内部に挿入して形成したものや、多数の貫通孔を形成した薄い円板を複数枚積層して形成したもの等を用いることができる。
メイン流路2は、図2に示すように、金属製(例えばステンレス製)のメインボディ200に貫通させて形成したものである。
Specifically, as shown in FIG. 2, the thermal flow sensor 100 is branched from the main flow path 2 through which the sample gas G flows, and downstream of the branch point. The sensor flow path 3 set as a part of the branch flow path 3A returning to the main flow path 2 at the merge point, the flow rate detection mechanism 4 for detecting the flow rate of the sample gas G, and the branch point in the main flow path 2 merge. And a laminar flow element 5 as a resistor provided between the points. The laminar flow element 5 is such that the diversion ratio between the main flow path 2 and the sensor flow path 3 becomes a predetermined design value, and is composed of a resistance member such as a bypass element having constant flow characteristics. As the laminar flow element 5, one formed by inserting a plurality of thin tubes into the outer tube, or one formed by laminating a plurality of thin discs having a large number of through holes is used. Can do.
As shown in FIG. 2, the main flow path 2 is formed by penetrating through a main body 200 made of metal (for example, stainless steel).

センサ流路3は、図2〜図4に示すように、金属製(例えばステンレス製)の細管300により形成されたものであり、メインボディ200に台座600を介して取り付けた金属製(例えばステンレス製)のケーシング500内を通過するように収容されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the sensor flow path 3 is formed by a thin tube 300 made of metal (for example, stainless steel), and is made of metal (for example, stainless steel) attached to the main body 200 via a base 600. The product is accommodated so as to pass through the inside of the casing 500.

流量検出機構4は、図2に示すように、センサ流路3に分流した流量を検出するためのセンサ部41と、当該センサ部41からの出力信号を取得してメイン流路2を流れる試料ガスGの少なくとも質量流量を算出する流量算出部42とを備えている。   As shown in FIG. 2, the flow rate detection mechanism 4 includes a sensor unit 41 for detecting a flow rate divided into the sensor flow channel 3, and a sample that flows through the main flow channel 2 by acquiring an output signal from the sensor unit 41. A flow rate calculating unit 42 for calculating at least a mass flow rate of the gas G.

センサ部41は、温度の変化に伴って電気抵抗値が増減する発熱抵抗線を、前記細管300の外周面に巻き付けてなる上流側巻線コイル411と下流側巻線コイル412とを備えている。かかる上流側巻線コイル411及び下流側巻線コイル412はヒータと温度センサとを兼ねるものである。   The sensor unit 41 includes an upstream winding coil 411 and a downstream winding coil 412 in which a heating resistance wire whose electrical resistance value increases or decreases with changes in temperature is wound around the outer peripheral surface of the thin tube 300. . The upstream winding coil 411 and the downstream winding coil 412 serve both as a heater and a temperature sensor.

流量算出部42は、前記上流側巻線コイル411及び下流側巻線コイル412を構成の一部とする電気回路であり、ブリッジ回路、増幅回路、補正回路等を備えている。この流量算出部42は、機能的にいえば、試料ガスGの瞬時流量を上流側巻線コイル411及び下流側巻線コイル412からの電気信号(電圧値)として検出してセンサ流路3中の流量を算出するとともに、メイン流路2とセンサ流路3との分流比に基づいて、メイン流路2中の試料ガスGの流量を算出し、その算出流量に応じたセンサ出力信号(流量測定信号)を出力するものである。具体的な流量算出部42の回路構成は、定温度制御方式のものと定電流制御方式のものとで異なるが、これについては既知であるため、詳細な説明を省略する。   The flow rate calculation unit 42 is an electric circuit having the upstream winding coil 411 and the downstream winding coil 412 as a part of its configuration, and includes a bridge circuit, an amplification circuit, a correction circuit, and the like. In terms of function, the flow rate calculation unit 42 detects the instantaneous flow rate of the sample gas G as an electrical signal (voltage value) from the upstream side winding coil 411 and the downstream side winding coil 412, and detects in the sensor flow path 3. The flow rate of the sample gas G in the main flow path 2 is calculated based on the diversion ratio between the main flow path 2 and the sensor flow path 3, and a sensor output signal (flow rate) corresponding to the calculated flow rate is calculated. Measurement signal). The specific circuit configuration of the flow rate calculation unit 42 differs between the constant temperature control method and the constant current control method, but since this is known, detailed description thereof is omitted.

しかしてこの実施形態に係る熱式流量センサ100は、前記ケーシング500に特徴を有する。そこで、以下に、ケーシング500及びその関連部材について詳細に説明する。   However, the thermal flow sensor 100 according to this embodiment is characterized by the casing 500. Therefore, the casing 500 and related members will be described in detail below.

ケーシング500は、図1、図3、図4に示すように、正面が開口する中空のケーシング本体51と、前記開口を封止する蓋体52とを貼り合わせて形成した扁平な矩形板状をなすものであり、前記台座600上に起立させて取り付けてある。
図3は、前記ケーシング本体51を開口側から視た状態を示している。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the casing 500 is a flat rectangular plate formed by bonding a hollow casing body 51 whose front is open and a lid 52 that seals the opening. It is mounted on the pedestal 600 upright.
FIG. 3 shows the casing body 51 as viewed from the opening side.

このケーシング本体51の底面には、入口5a及び出口5bが所定の間隔をあけて形成してあり、この入口5a及び出口5bを介して前記細管300がケーシング500の内部を通るように配置されている。   An inlet 5a and an outlet 5b are formed at a predetermined interval on the bottom surface of the casing body 51, and the narrow tube 300 is disposed so as to pass through the inside of the casing 500 through the inlet 5a and the outlet 5b. Yes.

なお、台座600には、図4に示すように、その厚み方向に貫通する貫通孔61が一対設けてあり、入口5a及び出口5bより外側に延出する細管300は、この貫通孔61を通って台座600の裏面近傍でラッパ状に広がり、貫通孔61の内周面に溶着させてある。この台座600は、前記メインボディ200にボルト止めされるが、このとき、メインボディ200に設けられた前記分岐流路3Aの端部開口が、貫通孔61の裏面開口に合致して、分岐流路3Aがセンサ流路3、すなわち細管300に接続される。分岐流路3Aの端部開口と細管300の端部開口(貫通孔61の裏面開口)との間に設けられているのは、漏れ防止のためのOリングなどのパッキンSである。   As shown in FIG. 4, the pedestal 600 is provided with a pair of through holes 61 penetrating in the thickness direction, and the narrow tube 300 extending outward from the inlet 5 a and the outlet 5 b passes through the through hole 61. In the vicinity of the back surface of the pedestal 600, it spreads in a trumpet shape and is welded to the inner peripheral surface of the through hole 61. The pedestal 600 is bolted to the main body 200. At this time, the end opening of the branch flow path 3A provided in the main body 200 matches the back surface opening of the through hole 61, so that the branch flow The path 3A is connected to the sensor flow path 3, that is, the narrow tube 300. A packing S such as an O-ring for preventing leakage is provided between the end opening of the branch channel 3A and the end opening of the narrow tube 300 (the back surface opening of the through hole 61).

本論に戻ると、ケーシング500内における前記細管300を、上流側に相当する前部分31、下流側に相当する後部分32、及びその間の中間部分33の3つに便宜上区分したとき、前部分31及び後部分32が、それぞれ前記入口5a及び出口5bから斜め外側方に延伸した後、鉛直に延び、その後内側に湾曲して中間部分33に至るように構成してある。前部分31及び後部分32の形状は左右対称である。   Returning to this discussion, when the narrow tube 300 in the casing 500 is divided into the front part 31 corresponding to the upstream side, the rear part 32 corresponding to the downstream side, and the intermediate part 33 therebetween, for convenience, the front part 31 is divided. The rear portion 32 extends from the inlet 5a and the outlet 5b obliquely outward, then extends vertically, and then curves inward to reach the intermediate portion 33. The shapes of the front portion 31 and the rear portion 32 are bilaterally symmetric.

なお、ここで、入口5aよりも外側方とは、入口5aから見て出口5bとは逆側のことを言い、出口5bよりも外側方とは、出口5bから見て入口5aとは逆側のことを言う。外側方に相当する領域は、具体的には、図3において、入口5a及び出口5bの外側端をそれぞれ通る仮想線L1、L2で挟まれた領域の外側の領域のことであって、この外側領域を細管300が通った場合、外側方を通ったと定義する。   Here, the outer side than the inlet 5a means the side opposite to the outlet 5b when viewed from the inlet 5a, and the outer side than the outlet 5b is the side opposite to the inlet 5a when viewed from the outlet 5b. Say that. Specifically, the region corresponding to the outer side is a region outside the region sandwiched by imaginary lines L1 and L2 passing through the outer ends of the inlet 5a and the outlet 5b in FIG. When the narrow tube 300 passes through the region, it is defined as passing through the outside.

前記中間部分33は、入口5a及び出口5bを結んだ仮想ラインと平行な直管であり、この中間部分33において左右対称の位置に、前記上流側巻線コイル411及び下流側巻線コイル412がそれぞれ巻きつけてある。   The intermediate portion 33 is a straight pipe parallel to a virtual line connecting the inlet 5a and the outlet 5b, and the upstream side winding coil 411 and the downstream side winding coil 412 are disposed at symmetrical positions in the intermediate portion 33. Each is wrapped.

各巻線コイル411、412は一重巻きである。また、この実施形態では、巻線コイル411、412の全体をポリイミド樹脂によってコーティングし、細管300の外周に固定している。コーティング材としては、断熱性と絶縁性に富むものが好ましく、機械的強度、粘性率、弾性、対化学薬品性等に関する評価も重要である。ポリイミド樹脂は、それに加えて、耐熱性、高温での機械的性質、耐薬品性に優れ、更に膨張係数が小さく、難焼性であるといった優れた点が多いことから、ここでは採用している。その他に、無機系セラミックコーティング材、シリコーンシーリング材、ガラスコーティング材、フッ素樹脂なども使用可能である。
各巻線コイル411、412から延出するケーブルは、ケーシング500内に保持されている端子板71を介して外部に延出する端子72(図1に示す)に電気的に接続されており、この端子72から巻線コイル411、412の電気信号を取り出すようにしてある。なお、図3、図4中の符号は、端子板71を保持する絶縁板8である。
Each winding coil 411, 412 is a single winding. In this embodiment, the entire winding coils 411 and 412 are coated with polyimide resin and fixed to the outer periphery of the thin tube 300. As the coating material, a material having excellent heat insulating properties and insulating properties is preferable, and it is also important to evaluate mechanical strength, viscosity, elasticity, chemical resistance and the like. In addition to that, polyimide resin is adopted here because it has many excellent points such as heat resistance, mechanical properties at high temperature, chemical resistance, low expansion coefficient, and incombustibility. . In addition, inorganic ceramic coating materials, silicone sealing materials, glass coating materials, fluororesins, and the like can also be used.
A cable extending from each of the winding coils 411 and 412 is electrically connected to a terminal 72 (shown in FIG. 1) extending to the outside through a terminal plate 71 held in the casing 500. Electrical signals of the winding coils 411 and 412 are taken out from the terminal 72. 3 and 4 indicate the insulating plate 8 that holds the terminal plate 71.

前記中間部分33の各端部は、図3、図4に示すように、ケーシング500の内壁から一体に内方に延伸させたリブ状をなす放熱部材9に熱的に接続させてある。この放熱部材9は、巻線コイル411、412からの熱が外部に逃げる経路を確保し、試料ガスの温度分布が安定するまでの時間を短くするためのものである。この実施形態では、巻線コイル411、412の外方端から放熱部材9までの離間距離を従来よりも大きく(1mm→1.5mm)に設定している。なお、図中符号9aは、熱伝導性に富むパテ部材である。
次に、上記構成の熱式流量センサ100について、その効果を説明する。
As shown in FIGS. 3 and 4, each end portion of the intermediate portion 33 is thermally connected to a heat radiating member 9 having a rib shape integrally extended from the inner wall of the casing 500. The heat dissipating member 9 is for securing a path through which heat from the winding coils 411 and 412 escapes to shorten the time until the temperature distribution of the sample gas is stabilized. In this embodiment, the distance from the outer ends of the winding coils 411 and 412 to the heat radiating member 9 is set to be larger (1 mm → 1.5 mm) than before. In addition, the code | symbol 9a in a figure is a putty member rich in thermal conductivity.
Next, the effect of the thermal flow sensor 100 having the above configuration will be described.

まず、ケーシング500内において、細管300がケーシング500の入口5a及び出口5bよりも外側方に広がるので、巻線コイル411、412が設けられる中間部分33を長くできる。その結果、巻線コイル411、412の巻幅t1を長くできるので、熱交換率が向上し、感度及び出力リニアリティを改善できる。   First, in the casing 500, since the thin tube 300 spreads outward from the inlet 5a and outlet 5b of the casing 500, the intermediate portion 33 provided with the winding coils 411 and 412 can be lengthened. As a result, since the winding width t1 of the winding coils 411 and 412 can be increased, the heat exchange rate is improved, and the sensitivity and output linearity can be improved.

しかも、ケーシング500内において細管300が外側方に広がってその中間部分33の長さを確保しているため、入口5a及び出口5b間の距離p1を従来のケーシングと同一にすることが可能となる。その結果、このケーシング500を既存のメインボディにそのまま取り付けることができ、設計変更や部品変更を最小限に留めることができる。   Moreover, since the narrow tube 300 spreads outward in the casing 500 to ensure the length of the intermediate portion 33, the distance p1 between the inlet 5a and the outlet 5b can be made the same as that of the conventional casing. . As a result, the casing 500 can be directly attached to the existing main body, and design changes and component changes can be minimized.

ケーシング500内において、細管300が入口5a及び出口5bよりも外側方に広がっているということは、逆に言えば、巻幅t1を担保しつつ、入口5a及び出口5bの間隔を縮め、入口5a及び出口5bからケーシング500の外方端までの距離p2を大きく取れることでもある。この実施形態では、細管300を収容したケーシング500を台座600に接合し、このケーシング付台座600をメインボディ200にボルト止めしているが、入口5a及び出口5bからケーシング500の外方端までの距離p2が短いと、ボルト止めによる歪が入口5a及び出口5bに作用し、不測の漏洩が生じ得るところ、このセンサ構成によれば、入口5a及び出口5bからケーシング500の外方端までの距離p2を大きく取れるので、前記漏洩の不具合を好適に防止することができる。   In the casing 500, the fact that the narrow tube 300 spreads outward from the inlet 5a and the outlet 5b, conversely, reduces the distance between the inlet 5a and the outlet 5b while securing the winding width t1. In addition, the distance p2 from the outlet 5b to the outer end of the casing 500 can be increased. In this embodiment, the casing 500 containing the thin tube 300 is joined to the pedestal 600, and the pedestal 600 with casing is bolted to the main body 200, but from the inlet 5a and the outlet 5b to the outer end of the casing 500. When the distance p2 is short, distortion due to bolting acts on the inlet 5a and the outlet 5b, and unexpected leakage may occur. According to this sensor configuration, the distance from the inlet 5a and the outlet 5b to the outer end of the casing 500 Since p2 can be increased, the above-mentioned leakage problem can be suitably prevented.

また、巻幅t1が従来よりも大きいので、巻線コイル411、412が一重巻であっても適正な抵抗値を得ることができ、従来の二重巻のものと同等以上の感度を得られる。   In addition, since the winding width t1 is larger than the conventional one, an appropriate resistance value can be obtained even if the winding coils 411 and 412 are a single winding, and a sensitivity equal to or higher than that of the conventional double winding can be obtained. .

さらに、一重巻なので、巻線コイル411、412について製造の完全自動化が可能となり、スループットの向上とセンサ特性における器差の減少を図ることができる。   Furthermore, since it is a single winding, manufacturing of the winding coils 411 and 412 can be completely automated, and throughput can be improved and instrumental differences in sensor characteristics can be reduced.

加えて、巻線コイル411、412の全体をポリイミド樹脂によってコーティングし、細管300の外周に固定しているので、接着剤の点付けによる固定と比べ、巻線コイル411、412がほどけるといった事態を可及的に防止できるし、ポリイミド樹脂の粘性が低いので、粘性の高い接着剤を用いた場合と比べ、容易に均一量を塗布でき、熱容量のバラつきを抑制してセンサ特性における器差の減少を図ることもできる。   In addition, since the entire winding coils 411 and 412 are coated with polyimide resin and fixed to the outer periphery of the thin tube 300, the winding coils 411 and 412 are unscrewed as compared with fixing by spotting with an adhesive. Compared to the case of using a high-viscosity adhesive, a uniform amount can be applied easily and the variation in heat capacity can be suppressed to prevent instrumental error in sensor characteristics. It can also be reduced.

一方、放熱部材9によって、前述したように、応答速度を速めることができるが、放熱部材9が巻線コイル411、412に近すぎると、熱容量が大きくなり、巻線コイル411、412での消費電力が大きくなるし、巻線コイル411、412は試料ガスと熱交換される電力以外にも常に多くの電力を消費していることから、流量に対する出力リニアリティが悪化してしまうことにもなる。   On the other hand, as described above, the response speed can be increased by the heat radiating member 9, but if the heat radiating member 9 is too close to the winding coils 411, 412, the heat capacity becomes large and consumption by the winding coils 411, 412 is increased. The power increases, and the winding coils 411 and 412 always consume a large amount of power in addition to the power exchanged with the sample gas, so that the output linearity with respect to the flow rate is also deteriorated.

これに対し、本実施形態では、放熱部材9から巻線コイル411、412までの距離t2を従来より若干大きくすることによって、応答速度は若干遅くなるが、出力リニアリティを改善できるうえ、製造時における前記距離のばらつきも吸収しやすくなって、応答速度における器差を減少させることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られない。
On the other hand, in the present embodiment, the response speed is slightly slowed by slightly increasing the distance t2 from the heat dissipation member 9 to the winding coils 411 and 412 as compared with the conventional case, but the output linearity can be improved and at the time of manufacture. The variation in the distance is easily absorbed, and the instrumental difference in response speed can be reduced.
The present invention is not limited to the above embodiment.

細管の前部分及び後部分の形状は、図3、図4に示すものに限られず、その一部が入口及び出口よりも外側にある形状のものであればよい。例えば、曲がりくねったようなものでもかまわない。
前部分のみが入口より外側方にあって後部分は出口よりも内側方にあるもの、あるいは、後部分のみが出口よりも外側方にあって前部分は入口よりも内側方にあるものでもよい。
中間部分とは、少なくとも巻線コイルの巻かれている部分のことであり、その部分を境界にしてそれよりも上流側又は下流側がすぐに前部分又は後部分であってもよいし、前記実施形態のように、巻線コイルの巻かれている部分から所定距離だけ上流側又は下流側までが中間部分であってもよい。
The shape of the front portion and the rear portion of the thin tube is not limited to that shown in FIGS. 3 and 4, and any shape may be used as long as a part thereof is outside the inlet and the outlet. For example, it may be a winding thing.
Only the front part is outside the entrance and the rear part is inside the exit, or only the back part is outside the exit and the front part is inside the entrance .
The intermediate part is a part where at least the winding coil is wound, and the upstream side or the downstream side from that part may be the front part or the rear part immediately after that part. As in the form, the intermediate portion may be from the portion where the winding coil is wound to the upstream side or the downstream side by a predetermined distance.

巻線コイルが取り付けられる細管の中間部分は、直管に限らず、湾曲していても良い。また、この中間部分の端部が、入口及び出口よりも外側方にあってもよい。
巻線コイルは、複数重巻でもかまわない。
熱式流量センサの上流側又は下流側に、メイン流路の流量を調整する流量調整弁を設けて、流量制御装置を構成してもかまわない。
The intermediate portion of the thin tube to which the winding coil is attached is not limited to a straight tube, and may be curved. Moreover, the edge part of this intermediate part may exist in an outer side rather than an inlet_port | entrance and an exit.
The winding coil may be a multiple winding.
The flow rate control device may be configured by providing a flow rate adjustment valve for adjusting the flow rate of the main flow path on the upstream side or the downstream side of the thermal flow rate sensor.

その他、本発明は、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   In addition, it is needless to say that the present invention may appropriately combine a part or all of the above-described embodiments and modified embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100・・・熱式流量センサ
2・・・メイン流路
200・・・メインボディ
3・・・センサ流路
300・・・細管
4・・・流量検出機構
411・・・上流側巻線コイル
412・・・下流側巻線コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Thermal flow sensor 2 ... Main flow path 200 ... Main body 3 ... Sensor flow path 300 ... Narrow tube 4 ... Flow rate detection mechanism 411 ... Upstream winding coil 412 ... Downstream winding coils

Claims (3)

メイン流路から分岐し、該メイン流路を流れる流体のうちの所定比率分が流れるようにしたセンサ流路と、該センサ流路に巻きつけた温度センサたる巻線コイルとを具備し、該巻線コイルの抵抗値が示す温度に基づいて前記メイン流路を流れる流体の流量を測定するものにおいて、
前記メイン流路が内部に形成されたメインボディと別体であって、前記センサ流路の入口及び出口が設けられて、該センサ流路が内部に形成されるようにしたケーシングを具備してなり、該ケーシング内におけるセンサ流路の中間部分に前記巻線コイルが設けられているとともに、該ケーシング内においてセンサ流路の前部分の少なくとも一部が前記入口よりも外側方に位置づけられ、及び/又は、該ケーシング内においてセンサ流路の後部分の少なくとも一部が、前記出口よりも外側方に位置づけられていることを特徴とする熱式流量センサ。
A sensor flow path branched from the main flow path so that a predetermined ratio of the fluid flowing through the main flow path flows, and a winding coil as a temperature sensor wound around the sensor flow path, In what measures the flow rate of the fluid flowing through the main flow path based on the temperature indicated by the resistance value of the winding coil,
The main flow path is a separate body from the main body formed therein , and includes a casing in which an inlet and an outlet of the sensor flow path are provided so that the sensor flow path is formed inside. The winding coil is provided in an intermediate portion of the sensor flow path in the casing, and at least a part of a front portion of the sensor flow path is positioned outside the inlet in the casing, and / Or a thermal flow sensor, wherein at least a part of a rear portion of the sensor flow path is positioned outside the outlet in the casing.
前記巻線コイルが一重巻である請求項1記載の熱式流量センサ。   The thermal flow sensor according to claim 1, wherein the winding coil has a single winding. 巻線コイルの略全体を、粘性が所定以下のポリイミド等の樹脂によってコーティングし、前記センサ流路の外周に固定している請求項1又は2記載の熱式流量センサ。   The thermal flow sensor according to claim 1 or 2, wherein a substantially entire winding coil is coated with a resin such as polyimide having a viscosity of a predetermined value or less and fixed to the outer periphery of the sensor flow path.
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