JP6688059B2 - 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 type flow sensor.
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と、このメイン流路から分岐したセンサ流路と、このセンサ流路に設けられた流量検出機構とを備えたものがある。 As a thermal type flow rate sensor, as shown in Patent Document 1, a main flow path through which a fluid flows, a sensor flow path branched from this main flow path, and a flow rate detection mechanism provided in this sensor flow path are provided. There is something.
この流量検出機構は、センサ流路を形成する導管に、温度に応じて抵抗値が変化する一対の発熱抵抗体を巻回して構成されるセンシング部と、このセンシング部の出力信号を用いてメイン流路を流れる流体の質量流量を算出する流量算出部とを備えている。 This flow rate detection mechanism uses a sensing unit configured by winding a pair of heating resistors whose resistance value changes according to temperature around a conduit forming a sensor flow path, and a main unit using an output signal of the sensing unit. And a flow rate calculation unit that calculates the mass flow rate of the fluid flowing through the flow path.
従来の発熱抵抗体は、その外側周面がポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等の絶縁性樹脂により被覆されている。 A conventional heating resistor has an outer peripheral surface covered with an insulating resin such as a polyimide resin or a polyamide-imide resin.
ここで、熱式流量センサを例えば半導体製造プロセスに用いる場合には、前記センシング部の温度は、通常２００℃未満である。このため、前記絶縁性樹脂の熱劣化による絶縁性の低下を考慮する必要はない。 Here, when the thermal type flow sensor is used in, for example, a semiconductor manufacturing process, the temperature of the sensing unit is usually lower than 200 ° C. Therefore, it is not necessary to consider the deterioration of the insulating property due to the thermal deterioration of the insulating resin.
しかしながら、近年の半導体製造プロセスでは、固体材料を昇華させた材料ガスが用いられることなどにより、材料ガスが高温化している。そうすると、前記センシング部の温度が、絶縁性樹脂の耐熱温度を超える場合がある。その結果、絶縁性樹脂が熱劣化して、その絶縁性が低下し、発熱抵抗体同士が短絡する恐れがある。 However, in recent semiconductor manufacturing processes, the material gas is heated to a high temperature due to the use of a material gas obtained by sublimating a solid material. Then, the temperature of the sensing part may exceed the heat resistant temperature of the insulating resin. As a result, the insulating resin is thermally deteriorated, its insulating property is deteriorated, and the heating resistors may be short-circuited.
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、熱式流量センサのセンシング部の耐熱温度を上げることをその主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and its main object is to raise the heat resistant temperature of the sensing portion of the thermal type flow sensor.
すなわち本発明に係る熱式流量センサは、流体が流れる導管に、温度に応じて抵抗値が変化する発熱抵抗体を巻回したセンシング部を有する熱式流量センサであって、前記導管の外面に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の外面に形成された溝とを備え、前記発熱抵抗体が、前記溝に沿って巻回されていることを特徴とする。 That is, the thermal type flow sensor according to the present invention is a thermal type flow rate sensor having a sensing portion in which a heating resistor whose resistance value changes according to temperature is wound around a conduit through which a fluid flows, and which is provided on the outer surface of the conduit. It is characterized in that it is provided with a first insulating layer provided and a groove formed on an outer surface of the first insulating layer, and the heating resistor is wound along the groove.
この熱式流量センサであれば、発熱抵抗体が第１絶縁層の外面に形成された溝に沿って巻回されているので、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂により被覆された発熱抵抗体を用いる必要が無い。したがって、第１絶縁層を例えばアルミナなどの無機材料から形成することで、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂を不要にすることができ、熱式流量センサのセンシング部の耐熱温度を上げることができる。
また、溝に沿って発熱抵抗体が巻回されるので、絶縁性樹脂を用いずに発熱抵抗体同士の短絡を防止することができ、また、発熱抵抗体の巻回作業を容易にすることができる。
さらに、溝に発熱抵抗体の一部が配置されるので、溝内面と発熱抵抗体の接触面積を大きくし、また、発熱抵抗体を導管に近づけることができる。これにより、導管への熱伝達効率を向上させることができ、流量測定の精度を向上させることができる。
In this thermal type flow sensor, since the heating resistor is wound along the groove formed on the outer surface of the first insulating layer, the heating resistor coated with an insulating resin such as polyimide resin is used. There is no need. Therefore, by forming the first insulating layer from an inorganic material such as alumina, it is possible to eliminate the need for an insulating resin such as polyimide resin and increase the heat resistant temperature of the sensing portion of the thermal type flow sensor.
Further, since the heating resistors are wound along the groove, it is possible to prevent short-circuiting between the heating resistors without using an insulating resin, and to facilitate the winding work of the heating resistors. You can
Further, since a part of the heating resistor is arranged in the groove, the contact area between the inner surface of the groove and the heating resistor can be increased, and the heating resistor can be brought closer to the conduit. As a result, the efficiency of heat transfer to the conduit can be improved, and the accuracy of flow rate measurement can be improved.
発熱抵抗体から外部への放熱を低減して、流量測定の精度を向上させるためには、前記発熱抵抗体を前記導管の外側から覆う第２絶縁層をさらに備え、前記第２絶縁層の熱伝導率が、前記第１絶縁層の熱伝導率よりも小さいことが望ましい。また、この第２絶縁層は、発熱抵抗体を導管に固定する機能も奏する。 In order to reduce the heat radiation from the heating resistor to the outside and improve the accuracy of the flow rate measurement, a second insulating layer covering the heating resistor from the outside of the conduit is further provided, and the heat of the second insulating layer is further provided. It is desirable that the conductivity is smaller than the thermal conductivity of the first insulating layer. The second insulating layer also has a function of fixing the heating resistor to the conduit.
前記導管が、金属から形成されていることが望ましい。これならば、前記第２絶縁層による被覆の効果を一層顕著にすることができる。つまり、発熱抵抗体からの熱を、導管を介して、流体へ効率良く伝えることができる。 Desirably, the conduit is formed of metal. In this case, the effect of coating with the second insulating layer can be made more remarkable. That is, the heat from the heating resistor can be efficiently transferred to the fluid via the conduit.
このように構成した本発明によれば、発熱抵抗体が第１絶縁層の外面に形成された溝に沿って巻回されているので、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂により被覆された発熱抵抗体を用いる必要が無い。したがって、熱式流量センサのセンシング部の耐熱温度を上げることができる。 According to the present invention thus configured, since the heating resistor is wound along the groove formed on the outer surface of the first insulating layer, the heating resistor covered with an insulating resin such as a polyimide resin is used. There is no need to use. Therefore, the heat resistant temperature of the sensing portion of the thermal type flow sensor can be increased.
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 type flow sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の熱式流量センサ１００は、例えば半導体製造装置に組み込まれて半導体製造プロセスに用いられるものである。
具体的にこの熱式流量センサ１００は、図１に示すように、流体である試料ガスＧが流れるメイン流路２と、このメイン流路２から分岐して試料ガスＧを分流させるセンサ流路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におけるセンサ流路３の分岐点Ｐと合流点Ｑの間に設けられ、複数の内部流路５１を有する流体抵抗としての層流素子５とを備える。試料ガスとしては、例えばＳＦ６等の半導体処理用ガスや半導体材料ガス等である。
The thermal type flow sensor 100 of the present embodiment is incorporated in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus and used in a semiconductor manufacturing process.
Specifically, as shown in FIG. 1, the thermal type flow sensor 100 includes a main flow path 2 through which a sample gas G, which is a fluid, flows, and a sensor flow path branched from the main flow path 2 to divert the sample gas G. 3, a flow rate detection mechanism 4 for detecting the flow rate of the sample gas G, and a fluid resistance having a plurality of internal flow channels 51 provided between the branch point P and the confluence point Q of the sensor flow channel 3 in the main flow channel 2. And the laminar flow element 5 as. The sample gas is, for example, a semiconductor processing gas such as SF 6 or a semiconductor material gas.
なお、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る。この層流素子５は、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。
具体的に層流素子５としては、複数本の細管を外管の内部に挿入して形成したもの、又は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。
It should be noted that the laminar flow element 5 is such that the diversion ratio of the main flow path 2 and the sensor flow path 3 becomes a predetermined design value. The laminar flow element 5 is composed of a resistance member such as a bypass element having a constant flow rate characteristic.
Specifically, as the laminar flow element 5, an element formed by inserting a plurality of thin tubes inside the outer tube, or an element formed by laminating a plurality of thin disks having a large number of through holes is used. be able to.
メイン流路２は、流体導入ポート２１及び流体導出ポート２２を有する概略直管状のメイン流路管２０により形成されている。なお、メイン流路２は、概略直方体形状をなすブロック体に形成された内部流路であっても良い。 The main flow path 2 is formed by a main flow path pipe 20 having a substantially straight tubular shape having a fluid introduction port 21 and a fluid discharge port 22. The main flow path 2 may be an internal flow path formed in a block body having a substantially rectangular parallelepiped shape.
センサ流路３は、メイン流路管２０に接続されたセンサ流路管３０により形成されている。センサ流路管３０は、概略逆Ｕ字形状をなす中空細管（導管）である。本実施形態のセンサ流路管３０は、ステンレス等の金属製である。なお、センサ流路管３０は、金属以外の他の素材を用いて形成することができる。 The sensor flow channel 3 is formed by a sensor flow channel tube 30 connected to the main flow channel tube 20. The sensor channel tube 30 is a hollow thin tube (conduit) having a substantially inverted U shape. The sensor channel pipe 30 of the present embodiment is made of metal such as stainless steel. The sensor channel pipe 30 can be formed using a material other than metal.
流量検出機構４は、メイン流路２を流れる試料ガスＧの流量を検出するものである。この流量検出機構４は、センサ流路３に分流した流量を検出するためのセンシング部４１と、当該センシング部４１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。 The flow rate detection mechanism 4 detects the flow rate of the sample gas G flowing through the main flow path 2. The flow rate detection mechanism 4 detects at least the mass flow rate of the sample gas G flowing in the main flow path 2 by acquiring the output signal of the sensing section 41 and the sensing section 41 for detecting the flow rate divided into the sensor flow path 3. And a flow rate calculation unit 42 for calculating.
センシング部４１は、センサ流路３における上流側に設けられた上流側コイル４１１と、センサ流路３における下流側に設けられた下流側コイル４１２とを有する。 The sensing unit 41 has an upstream coil 411 provided on the upstream side of the sensor channel 3 and a downstream coil 412 provided on the downstream side of the sensor channel 3.
上流側コイル４１１は、センサ流路３の上流側におけるセンサ流路管３０の外側周面３０ａに発熱抵抗体６を巻き付けて構成されている。また、下流側コイル４１２は、センサ流路３の下流側におけるセンサ流路管３０の外側周面３０ａに発熱抵抗体６を巻き付けて構成されている。 The upstream coil 411 is configured by winding the heat generating resistor 6 around the outer peripheral surface 30a of the sensor channel pipe 30 on the upstream side of the sensor channel 3. Further, the downstream coil 412 is configured by winding the heating resistor 6 around the outer peripheral surface 30a of the sensor channel pipe 30 on the downstream side of the sensor channel 3.
上流側コイル４１１及び下流側コイル４１２の発熱抵抗体６は、温度に応じて電気抵抗値が変化する金属線から形成されている。 The heating resistors 6 of the upstream coil 411 and the downstream coil 412 are formed of a metal wire whose electric resistance value changes according to temperature.
流量算出部４２は、前記上流側コイル４１１及び下流側コイル４１２が構成の一部とされた電気回路であり、ブリッジ回路、増幅回路及び補正回路等を備えている。この流量算出部４２は、試料ガスＧの瞬時流量をセンサ部４１１、４１２によって電気信号（電圧値）として検出してセンサ流路３中の試料ガスＧの流量を算出する。そして、流量算出部４２は、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の流量を算出する。また、流量算出部４２は、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。 The flow rate calculation unit 42 is an electric circuit in which the upstream coil 411 and the downstream coil 412 are part of the configuration, and includes a bridge circuit, an amplifier circuit, a correction circuit, and the like. The flow rate calculation unit 42 detects the instantaneous flow rate of the sample gas G as an electric signal (voltage value) by the sensor units 411 and 412 and calculates the flow rate of the sample gas G in the sensor flow path 3. Then, the flow rate calculation unit 42 calculates the flow rate of the sample gas G in the main channel 2 based on the diversion ratio between the main channel 2 and the sensor channel 3. In addition, the flow rate calculation unit 42 outputs a sensor output signal (flow rate measurement signal) according to the calculated flow rate.
しかして、本実施形態の熱式流量センサ１００では、図２に示すように、前記センサ流路管３０の外側周面３０ａに螺旋溝７が形成されている。 Thus, in the thermal type flow sensor 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the spiral groove 7 is formed on the outer peripheral surface 30a of the sensor channel pipe 30.
この螺旋溝７は、前記上流側コイル４１１及び前記下流側コイル４１２の設置範囲に亘って形成されている。螺旋溝７のピッチは、発熱抵抗体６を螺旋溝７に沿って巻回した場合に、互いに隣接する巻回単位要素（発熱抵抗体の一巻き分）が互いに接触しない程度としてある。 The spiral groove 7 is formed over the installation range of the upstream coil 411 and the downstream coil 412. The pitch of the spiral groove 7 is such that when the heating resistor 6 is wound along the spiral groove 7, adjacent winding unit elements (one winding of the heating resistor) do not contact each other.
なお、螺旋溝７の断面形状は、前記発熱抵抗体６の断面に対応する形状である。本実施形態では、発熱抵抗体６の断面形状は円形であり、前記螺旋溝７の断面形状は部分円弧状である。螺旋溝７の深さは、発熱抵抗体６の少なくとも一部を収容する深さであればよい。なお、螺旋溝７の断面形状としては、Ｖ字形状、Ｕ字形状、矩形状、又は、底に向かって幅が小さくなる台形状等であっても良い。 The cross-sectional shape of the spiral groove 7 is a shape corresponding to the cross section of the heating resistor 6. In the present embodiment, the heating resistor 6 has a circular cross-sectional shape, and the spiral groove 7 has a partial arc-shaped cross-sectional shape. The depth of the spiral groove 7 may be a depth that accommodates at least a part of the heating resistor 6. The cross-sectional shape of the spiral groove 7 may be a V shape, a U shape, a rectangular shape, or a trapezoidal shape whose width decreases toward the bottom.
また、この螺旋溝７は、絶縁層８（以下、第１絶縁層８という。）により被覆されている。第１絶縁層８は、螺旋溝７全体を被覆しており、螺旋溝７の内面だけでなく、螺旋溝７の内面に連続したセンサ流路管３０の外側周面３０ａの一部も被覆している。本実施形態の第１絶縁層８は、センサ流路管３０の流路方向に沿って螺旋溝７全体を含む範囲において、センサ流路管３０の外側周面３０ａ全周を被覆している。
この第１絶縁層８は、例えばアルミナ等の電気絶縁性を有する無機材料から形成されている。また、第１絶縁層８は、例えば蒸着又は溶射等により形成された薄膜であり、略均一の膜厚を有するものである。
The spiral groove 7 is covered with an insulating layer 8 (hereinafter referred to as the first insulating layer 8). The first insulating layer 8 covers the entire spiral groove 7, and covers not only the inner surface of the spiral groove 7 but also a part of the outer peripheral surface 30a of the sensor channel pipe 30 that is continuous with the inner surface of the spiral groove 7. ing. The first insulating layer 8 of the present embodiment covers the entire outer peripheral surface 30a of the sensor channel tube 30 in the range including the entire spiral groove 7 along the channel direction of the sensor channel tube 30.
The first insulating layer 8 is made of an electrically insulating inorganic material such as alumina. The first insulating layer 8 is a thin film formed by vapor deposition or thermal spraying, for example, and has a substantially uniform film thickness.
前記第１絶縁層８によって螺旋溝７を被覆することによって、第１絶縁層８の外側周面には、前記螺旋溝７に対応した螺旋溝９が形成される。 By covering the spiral groove 7 with the first insulating layer 8, a spiral groove 9 corresponding to the spiral groove 7 is formed on the outer peripheral surface of the first insulating layer 8.
そして、発熱抵抗体６は、第１絶縁層８の外側周面に形成された螺旋溝９に沿って巻回されることにより、第１絶縁層８を介して螺旋溝７に沿って巻回されている。 The heating resistor 6 is wound along the spiral groove 9 formed on the outer peripheral surface of the first insulating layer 8 to be wound along the spiral groove 7 via the first insulating layer 8. Has been done.
本実施形態では、前記螺旋溝７（螺旋溝９）に巻回された発熱抵抗体６（上流側コイル４１１及び下流側コイル４１２）が、センサ流路管３０の外側から第２絶縁層１０により被覆されている。つまり、発熱抵抗体６（上流側コイル４１１及び下流側コイル４１２）は、第１絶縁層８及び第２絶縁層１０の２層により全体が覆われている。
この第２絶縁層１０は、例えばアルミナ等の電気絶縁性を有する無機材料から形成されている。また、第２絶縁層１０は、例えば蒸着又は溶射等により形成された薄膜である。
In the present embodiment, the heating resistor 6 (the upstream coil 411 and the downstream coil 412) wound around the spiral groove 7 (spiral groove 9) is formed by the second insulating layer 10 from the outside of the sensor flow pipe 30. It is covered. That is, the heating resistor 6 (the upstream coil 411 and the downstream coil 412) is entirely covered with the two layers of the first insulating layer 8 and the second insulating layer 10.
The second insulating layer 10 is made of an electrically insulating inorganic material such as alumina. The second insulating layer 10 is a thin film formed by, for example, vapor deposition or thermal spraying.
次に、このセンシング部４１の形成方法の一例について、図３を参照して説明する。
センサ流路管３０の外側周面３０ａに、例えば切削加工等の機械加工によって、螺旋溝７を形成する（図３（Ａ））。
次に、螺旋溝７全体を覆うように、例えば蒸着又は溶射によって、例えばアルミナ等の無機材料からなる絶縁膜（第１絶縁層８）を形成する（図３（Ｂ））。
そして、第１絶縁層８の外側周面に形成された螺旋溝９に、絶縁性樹脂が被覆されていない発熱抵抗体６を巻回して、上流側コイル４１１及び下流側コイル４１２を形成する（図３（Ｃ））。
その後、発熱抵抗体６及び第１絶縁層８を覆うように、例えば蒸着又は溶射によって、例えばアルミナ等の無機材料からなる絶縁膜（第２絶縁層１０）を形成する（図３（Ｄ））。この第２絶縁層１０を形成することにより、上流側コイル４１１及び下流側コイル４１２が、センサ流路管３０に固定される。
以上により、センシング部４１が形成される。
Next, an example of a method of forming the sensing unit 41 will be described with reference to FIG.
The spiral groove 7 is formed on the outer peripheral surface 30a of the sensor channel pipe 30 by mechanical processing such as cutting (FIG. 3A).
Next, an insulating film (first insulating layer 8) made of an inorganic material such as alumina is formed by, for example, vapor deposition or thermal spraying so as to cover the entire spiral groove 7 (FIG. 3B).
Then, the heating resistor 6 not covered with the insulating resin is wound around the spiral groove 9 formed on the outer peripheral surface of the first insulating layer 8 to form the upstream coil 411 and the downstream coil 412 ( FIG. 3C).
After that, an insulating film (second insulating layer 10) made of an inorganic material such as alumina is formed by, for example, vapor deposition or thermal spraying so as to cover the heating resistor 6 and the first insulating layer 8 (FIG. 3D). . By forming the second insulating layer 10, the upstream coil 411 and the downstream coil 412 are fixed to the sensor flow channel pipe 30.
The sensing unit 41 is formed as described above.
このように構成した熱式流量センサ１００によれば、発熱抵抗体６が第１絶縁層８の外面に形成された螺旋溝９に沿って巻回されているので、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂により被覆された発熱抵抗体６を用いる必要が無い。本実施形態では、第１絶縁層８を例えばアルミナなどの無機材料から形成することで、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂を不要にすることができ、熱式流量センサ１００のセンシング部４１の耐熱温度を上げることができる。特に、第１絶縁層８としてアルミナを用いれば、熱伝導率が高いことから、熱式流量センサ１００の応答速度を速くすることができる。
また、螺旋溝９に沿って発熱抵抗体６が巻回されるので、絶縁性樹脂を用いずに発熱抵抗体６同士の短絡を防止することができ、また、発熱抵抗体６の巻回作業を容易にすることができる。
さらに、螺旋溝９に発熱抵抗体６の一部が配置されるので、溝９内面と発熱抵抗体６の接触面積を大きくし、また、発熱抵抗体６をセンサ流路３に近づけることができる。これにより、センサ流路３を流れる流体への熱伝達効率を向上させることができ、流量測定の精度を向上させることができる。
According to the thermal type flow sensor 100 configured in this manner, the heating resistor 6 is wound along the spiral groove 9 formed on the outer surface of the first insulating layer 8, and thus an insulating resin such as a polyimide resin is used. It is not necessary to use the heating resistor 6 covered with. In the present embodiment, by forming the first insulating layer 8 from an inorganic material such as alumina, it is possible to eliminate the need for an insulating resin such as a polyimide resin, and the heat resistant temperature of the sensing unit 41 of the thermal type flow sensor 100. Can be raised. In particular, if alumina is used as the first insulating layer 8, the thermal conductivity is high, and therefore the response speed of the thermal type flow sensor 100 can be increased.
Further, since the heating resistor 6 is wound along the spiral groove 9, it is possible to prevent a short circuit between the heating resistors 6 without using an insulating resin, and the work of winding the heating resistor 6 is possible. Can be facilitated.
Further, since a part of the heating resistor 6 is arranged in the spiral groove 9, the contact area between the inner surface of the groove 9 and the heating resistor 6 can be increased, and the heating resistor 6 can be brought close to the sensor flow path 3. . As a result, the efficiency of heat transfer to the fluid flowing through the sensor channel 3 can be improved, and the accuracy of flow rate measurement can be improved.
発熱抵抗体６が、センサ流路管３０の外側から第２絶縁層１０により被覆されているので、発熱抵抗体６から外部への放熱を低減して、流量測定の精度を向上させることができる。 Since the heating resistor 6 is covered with the second insulating layer 10 from the outside of the sensor channel pipe 30, it is possible to reduce heat radiation from the heating resistor 6 to the outside and improve the accuracy of flow rate measurement. .
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、第１絶縁層８が、螺旋溝７の内面及びそれに連続するセンサ流路管３０の外側周面３０ａの一部に亘って形成されているが、図４に示すように、螺旋溝７の内面のみに形成されたものであっても良い。この場合であっても、第１絶縁層８の外面に溝９が形成される。第２絶縁層１０を設けた場合には、第２絶縁層１０がセンサ流路管３０の外側周面３０に接触する。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the first insulating layer 8 is formed over the inner surface of the spiral groove 7 and a part of the outer peripheral surface 30a of the sensor channel pipe 30 which is continuous with the inner surface of the spiral groove 7, but as shown in FIG. Further, it may be formed only on the inner surface of the spiral groove 7. Even in this case, the groove 9 is formed on the outer surface of the first insulating layer 8. When the second insulating layer 10 is provided, the second insulating layer 10 contacts the outer peripheral surface 30 of the sensor channel pipe 30.
また、前記実施形態では、センサ流路管３０の外面に螺旋溝７が形成されることによって第１絶縁層８の外面に螺旋溝９が形成されているが、図５に示すように、センサ流路管３０に螺旋溝７を形成することなく、第１絶縁層８の外面に螺旋溝９を形成しても良い。 Further, in the above-described embodiment, the spiral groove 9 is formed on the outer surface of the first insulating layer 8 by forming the spiral groove 7 on the outer surface of the sensor channel pipe 30, but as shown in FIG. The spiral groove 9 may be formed on the outer surface of the first insulating layer 8 without forming the spiral groove 7 on the flow path tube 30.
さらに、第１絶縁層８に形成される溝は、螺旋溝に限られず、第１絶縁層８の外側周面の全周に亘って形成された複数の環状溝であっても良い。この環状溝は、互いにセンサ流路の流れ方向に離間して形成される。このとき、発熱抵抗体６は、この環状溝の周方向の一部に部分的に収容されてセンサ流路管３０に螺旋状に巻回される。その他、前記溝は、第１絶縁層８の外側周面の一部に亘って形成された複数の部分溝であっても良い。このとき、発熱抵抗体６は、この部分溝の周方向の全部又は一部に部分的に収容されてセンサ流路管３０に螺旋状に巻回される。 Further, the groove formed in the first insulating layer 8 is not limited to the spiral groove, and may be a plurality of annular grooves formed over the entire outer peripheral surface of the first insulating layer 8. The annular grooves are formed apart from each other in the sensor flow direction. At this time, the heat generating resistor 6 is partially housed in a part of the annular groove in the circumferential direction and is spirally wound around the sensor channel pipe 30. In addition, the groove may be a plurality of partial grooves formed over a part of the outer peripheral surface of the first insulating layer 8. At this time, the heating resistor 6 is partially housed in all or part of the circumferential direction of the partial groove and is spirally wound around the sensor flow channel tube 30.
また、第１絶縁層８及びセンサ流路管３０の間又は第１絶縁層８及び発熱抵抗体６の間に、その他の中間層を設ける構成としても良い。 Further, another intermediate layer may be provided between the first insulating layer 8 and the sensor flow tube 30 or between the first insulating layer 8 and the heating resistor 6.
また、前記実施形態の第１絶縁層８及び第２絶縁層１０はともに、アルミナ等の同一の無機材料から形成しているが、両者を互いに異なる無機材料から形成しても良い。例えば、第２絶縁層１０の熱伝導率が、第１絶縁層８の熱伝導率よりも小さい材料とすれば、センサ流路管３０及び発熱抵抗体６の熱交換効率を妨げることなく、放熱を抑えることができる。 Further, although both the first insulating layer 8 and the second insulating layer 10 of the above-described embodiment are made of the same inorganic material such as alumina, they may be made of different inorganic materials. For example, if the second insulating layer 10 is made of a material whose thermal conductivity is lower than that of the first insulating layer 8, the heat exchange efficiency of the sensor flow tube 30 and the heating resistor 6 is not hindered, and the heat radiation is performed. Can be suppressed.
前記実施形態のセンシング部は、上流側コイル及び下流側コイルの間にヒータを設けた構成としても良い。このセンシング部は、前記ヒータにより生じる温度分布の変化を、上流側コイル及び下流側コイルの温度差から検出して、流体の質量流量を検出する。この場合、上流側コイル及び下流側コイルを、前記実施形態のように第１絶縁層に形成された溝に沿って巻回する構成とする。また、ヒータを発熱抵抗体で構成する場合には、当該ヒータを絶縁層に形成された溝に沿って巻回する構成としても良い。なお、ヒータのみを絶縁層に形成された溝に沿って巻回する構成としても良い。 The sensing unit of the above embodiment may have a configuration in which a heater is provided between the upstream coil and the downstream coil. The sensing unit detects the change in temperature distribution caused by the heater from the temperature difference between the upstream coil and the downstream coil, and detects the mass flow rate of the fluid. In this case, the upstream coil and the downstream coil are wound along the groove formed in the first insulating layer as in the above embodiment. When the heater is composed of a heating resistor, the heater may be wound along a groove formed in the insulating layer. Note that only the heater may be wound along the groove formed in the insulating layer.
前記実施形態の質量流量センサ１００をマスフローコントローラＺに用いても良い。この場合、低真空領域において高精度且つ高感度に流量を測定することができるため、非常に高精度な流量制御を実現し得るマスフローコントローラＺを提供することができる。 The mass flow sensor 100 of the above embodiment may be used for the mass flow controller Z. In this case, since the flow rate can be measured with high accuracy and high sensitivity in the low vacuum region, it is possible to provide the mass flow controller Z that can realize the flow rate control with extremely high accuracy.
この質量流量センサ１００を組み込むマスフローコントローラＺの具体的態様としては、例えば、図６に示すように、前記実施形態の質量流量センサ１００と、メイン流路２の合流点ＭＰより下流側に設けた流量制御バルブＺ１と、質量流量センサ１００の出力する流量測定信号の示す信号値（測定流量値）及び入力手段（図示しない）により入力される流量設定信号の示す目標流量である設定流量値に基づいて流量制御バルブＺ１の弁開度を制御する弁制御部Ｚ２と、を具備する。 As a concrete mode of the mass flow controller Z incorporating the mass flow rate sensor 100, for example, as shown in FIG. Based on the flow rate control valve Z1, the set flow rate value which is the target flow rate indicated by the signal value (measured flow rate value) indicated by the flow rate measurement signal output from the mass flow rate sensor 100 and the flow rate setting signal input by the input means (not shown). And a valve control unit Z2 for controlling the valve opening of the flow rate control valve Z1.
前記実施形態の質量流量センサ及びマスフローコントローラを半導体製造プロセス以外にも用いることができる。 The mass flow sensor and the mass flow controller of the above-described embodiment can be used in other than the semiconductor manufacturing process.
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、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 goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００・・・熱式流量センサ
３０ ・・・導管（センサ流路管）
４１ ・・・センシング部
６ ・・・発熱抵抗体
８ ・・・第１絶縁層
９ ・・・溝（螺旋溝）
１０ ・・・第２絶縁層
100 ... Thermal flow rate sensor 30 ... Conduit (sensor flow pipe)
41 ... Sensing part 6 ... Heating resistor 8 ... First insulating layer 9 ... Groove (spiral groove)
10 ... Second insulating layer
Claims (5)
前記導管の外面に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の外面に形成された溝とを備え、
前記発熱抵抗体が、前記溝に沿って巻回されている熱式流量センサ。 A thermal type flow sensor having a sensing part in which a heating resistor whose resistance value changes according to temperature is wound around a conduit through which a fluid flows,
A first insulating layer provided on the outer surface of the conduit;
A groove formed on the outer surface of the first insulating layer,
A thermal type flow sensor in which the heating resistor is wound along the groove.
前記第２絶縁層の熱伝導率が、前記第１絶縁層の熱伝導率よりも小さい請求項１記載の熱式流量センサ。 Further comprising a second insulating layer covering the heating resistor from the outside of the conduit,
The thermal flow sensor according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the second insulating layer is smaller than the thermal conductivity of the first insulating layer.
前記導管の外面に第１絶縁層を形成し、Forming a first insulating layer on the outer surface of the conduit;
前記第１絶縁層の外面に溝を形成し、Forming a groove on the outer surface of the first insulating layer,
前記溝に沿って前記発熱抵抗体を巻回することを特徴とする熱式流量センサの形成方法。A method of forming a thermal type flow sensor, comprising winding the heating resistor along the groove.
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