JP6844874B2 - 質量流量センサ、その質量流量センサを備えるマスフローメータ及びその質量流量センサを備えるマスフローコントローラ - Google Patents

質量流量センサ、その質量流量センサを備えるマスフローメータ及びその質量流量センサを備えるマスフローコントローラ Download PDF

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Description

本発明は質量流量センサ、その質量流量センサを備えるマスフローメータ及びその質量流量センサを備えるマスフローコントローラに関する。
水平方向に流体を流すマスフローメータやマスフローコントローラは、U字状のセンサ管がU字状の底部を上向きにして配置されるように設けられ、一対のセンサ素子がU字状の底部に水平方向に並んで設けられている。
一方で、このようなマスフローメータやマスフローコントローラを垂直方向に流体を流すように配置すると、特許文献1で図7を参照して説明される通り、サーマルサイフォニング現象によって、ゼロ点が変動するという課題がある。
サーマルサイフォニング現象(サーマルサイフォン現象とも言う。)とは、マスフローメータやマスフローコントローラを垂直方向に流体を流すように配置、すなわち一対のセンサ素子が垂直方向に並んで設けられている状態で、一次側の流体圧力が高い場合に、分子量の大きいガスに使用する際に生じる現象であり、センサ素子で温められた流体がセンサ管を上昇し、主流路(いわゆるバイパス部)に合流し、主流路にて冷却された流体が降下し、再びセンサ管に流入する現象である。
このサーマルサイフォニング現象が生じた場合、マスフローメータやマスフローコントローラに流体が流れていない(流量ゼロ)であっても、センサ管内の流体は移動するため、センサ素子は流量を感知し、ゼロ点の変動が生じる。
特開平11−64060号公報
特許文献1の対応を行なうことで、マスフローメータやマスフローコントローラを垂直方向に流体を流すように配置しても、サーマルサイフォニング現象を防止することが可能である。
しかし、近年特に半導体分野では、マスフローメータやマスフローコントローラが搭載されるシステムの集積化が進み、マスフローメータやマスフローコントローラの小型化が求められる状況においては、センサ管の管長の増加やヒーターの追加は困難である。
そこで、鉛直方向に流体を流すマスフローメータやマスフローコントローラのために、U字状の開口部が水平方向を向くように配置すると共に、U字状の一対の側部に水平方向に並んでセンサ素子(感熱抵抗体)を配置することでサーマルサイフォニング現象によるゼロ点変動を抑制することが可能であるが、より高い精度が要求される状況においては、流量がゼロの際に、センサ管の端部が接続される本体ブロックによる放熱の影響で、一対のセンサ素子の熱バランスが崩れることで生じるゼロ点変動が問題となる。
なお、ゼロ点とは、マスフローメータやマスフローコントローラに流体が流れていない場合であり、2つのセンサ素子が感知する温度に差がない状態を言う。
ゼロ点におけるセンサ管の温度分布は、2つのセンサ素子の中間部の温度が最も高く、中間部から離れるにつれて温度は下がり、線対称な山なりを示す。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ゼロ点変動を低減した質量流量センサ、その質量流量センサを備えるマスフローメータ及びその質量流量センサを備えるマスフローコントローラを提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
(1)本発明の質量流量センサは、流体が端部から他の端部に流れ、底部と前記底部から端部までを繋ぐ2本の直線状部を有するU字形状の流路管と、前記いずれかの直線状部に巻き付けられた第1感熱抵抗体と、前記第1感熱抵抗体から端部寄りに離間して設けられ、前記第1感熱抵抗体が巻き付けられた前記直線状部に巻き付けられた第2感熱抵抗体と、前記第1感熱抵抗体を挟んで前記第2感熱抵抗体と反対側となる側の前記流路管上に接触するように設けられた放熱部と、を備える。
(2)上記(1)の構成において、前記質量流量センサは、前記第1感熱抵抗体及び前記第2感熱抵抗体の端部が接続される端子を有するウェルドベースを備え、前記放熱部は、前記ウェルドベースの一部である。
(3)上記(2)の構成において、前記放熱部が前記流路管に固定され、前記流路管が前記ウェルドベースに保持されている。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つの構成において、前記放熱部は、0度における熱伝導率が100W/m・K以上の材料で形成されている。
(5)上記(1)から(4)のいずれか1つの構成において、前記流路管がU字形状の開口側を水平方向に向けて配置される。
(6)本発明のマスフローメータは、流体の流れる主流路と、上記(1)から(5)のいずれか1つの構成を有する質量流量センサと、前記質量流量センサによって検出された前記流体の流量に関する信号を外部に出力する出力部と、を備え、前記質量流量センサの前記流路管のそれぞれの前記端部が前記主流路に接続されている。
(7)本発明のマスフローコントローラは、流体の流れる主流路と、上記(1)から(5)のいずれか1つの構成を有する質量流量センサと、前記主流路の出口側に設けられ、前記質量流量センサによって検出された前記流体の流量に基づき、前記主流路内を流れる前記流体の流量を設定された流量に調節する流量調節弁と、を備え、前記質量流量センサの前記流路管のそれぞれの前記端部が前記主流路に接続されている。
本発明によれば、ゼロ点変動を低減した質量流量センサ、その質量流量センサを備えるマスフローメータ及びその質量流量センサを備えるマスフローコントローラを提供することができる。
本発明に係る第1実施形態の質量流量センサを備えたマスフローコントローラの断面図である。 本発明に係る第1実施形態の質量流量センサの主要部を示す断面図である。 本発明に係る第1実施形態の質量流量センサを備えたマスフローメータの断面図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
(第1実施形態)
図1は本発明に係る第1実施形態の質量流量センサ20を備えたマスフローコントローラ1の断面図であり、図2は本発明に係る第1実施形態の質量流量センサ20の主要部を示す断面図である。
なお、図1及び図2に記載の上及び下は、通常の使用時における上側及び下側を示している。
以下では、マスフローコントローラ1の説明を行いながら、本実施形態の質量流量センサ20についての説明も行う。
図1に示すように、マスフローコントローラ1は、本体ブロック10と、本体ブロック10に取り付けられた筐体19と、を備えている。
本体ブロック10は、流体の入口となる第1開口部10aから延在する第1主流路11と、第1主流路11から延在する第2主流路12と、流体の出口となる第2開口部10bから延在する第3主流路13と、を有する主流路を備えている。
なお、第1開口部10a及び第2開口部10bには、流体が流れる配管との接続のための図示しない接続継手が取り付けられる。
第1主流路11は、第1開口部10aから第2開口部10b側に延在する内径D1を有する直線状の流路になっている。
また、第2主流路12は、ほぼL字状の流路になっており、第2主流路12は、第1主流路11の第1開口部10aと反対側の端部11aから第2開口部10b側に直線状に延在する、内径D1より小さい内径D2の第1流路12aと、第1流路12aの第2開口部10b側の端部から筐体19側に延在して本体ブロック10の外部に連通する第2流路12bと、を備えている。
さらに、第3主流路13は、ほぼL字状の流路になっており、第3主流路13は、第2開口部10bから第1開口部10a側に直線状に延在し、第2開口部10b側の内径D3が大きく第1開口部10a側の内径D4が小さい異径形状の第3流路13aと、第3流路13aの第1開口部10a側の端部から筐体19側に延在して本体ブロック10の外部に連通する第4流路13bと、を備えている。
なお、第1主流路11の内径D1と第3主流路13の第3流路13aの第2開口部10b側の内径D3は、配管との接続のための図示しない接続継手に応じたほぼ同じ内径になっている。
また、第2主流路12の第1流路12aの内径D2と第3主流路13の第3流路13aの第1開口部10a側の内径D4は、ほぼ同じ内径になっている。
そして、マスフローコントローラ1は、筐体19内に収容され、第1開口部10a側から第2開口部10b側に向かって並んで配置された第2流路12bの外部に連通する開口部12baと第4流路13bの外部に連通する開口部13baを覆うように主流路の出口(第2開口部10b)側に設けられた流量制御弁14が設けられている。
例えば、流量制御弁14には、ソレノイドで駆動するソレノイドバルブやピエゾアクチュエータで駆動するピエゾバルブ等が用いられ、後述する質量流量センサ20によって検出された流体の流量に基づき、主流路内を流れる流体の流量を設定された流量に調節する流量調節弁として機能する。
一方、本体ブロック10は、第1主流路11の中間部から筐体19側に延在して本体ブロック10の外部に連通する内径の小さい直線状の第1分岐流路11bと、第1主流路11の第1分岐流路11bより端部11a側の位置から筐体19側に延在して本体ブロック10の外部に連通する内径の小さい直線状の第2分岐流路11cと、を備えており、第1主流路11内の第1分岐流路11bから第2分岐流路11cに至る間には、定流量特性を有するバイパス素子15が設けられている。
そして、第1分岐流路11bを通じて後述する質量流量センサ20に主流路(第1主流路11)内を流れる流体の一部が供給され、質量流量センサ20内を通過した流体が第2分岐流路11cを通じて主流路(第1主流路11)内に再び合流する。
また、マスフローコントローラ1は、筐体19内に収容された制御部16を備えている。
制御部16は、後述する質量流量センサ20の第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の抵抗値を求めるブリッジ回路等を備え、この抵抗値の変化から主流路内を流れる流体の流量を求める演算を行う質量流量センサ20の演算部として機能する。
また、制御部16は、増幅回路、設定流量と主流路内を流れる流量を比較して流量制御弁14を制御する比較制御回路等を備え、マスフローコントローラ1としての全般的な制御を行う機能を有している。
さらに、マスフローコントローラ1は、筐体19の外周に設けられ、制御部16に電気的に接続された入出力部17(例えば、入出力コネクタ)を備えており、外部機器から入力される設定流量に関する信号の受信(入力)及び主流路内の流体の流量に関する信号を外部機器に送信(出力)できるようになっている。
次に、図2を参照しながら、質量流量センサ20について詳細に説明する。
図2に示すように、質量流量センサ20は、流体が端部(第1端部21とも言う。)から他の端部(第2端部22とも言う。)に流れ、底部23Bと底部23Bから端部(第1端部21及び第2端部22)までを繋ぐ2本の直線状部(直線状部22B及び直線状部22A)を有するU字形状の開口側を水平方向に向けて配置されたU字形状の流路管23を備えている。
なお、本願におけるU字形状とは、底部に曲率を有する形状のみではなく、底部が直線状である形状(いわゆるコの字)も含む。
また、質量流量センサ20は、流路管23の第2端部22側の直線状部22Aに巻き付けられた第1感熱抵抗体24と、第1感熱抵抗体24から第2端部22側寄りに離間して設けられ、第1感熱抵抗体24が巻き付けられた直線状部22Aに巻き付けられた第2感熱抵抗体25と、を備えている。
なお、流路管23の第1端部21には、図1に示す本体ブロック10の第1分岐流路11bから流れ出る流体が供給され、流路管23の第2端部22から流れ出る流体は、図1に示す本体ブロック10の第2分岐流路11cに供給される。
さらに、質量流量センサ20は、直線状部22Aに巻き付けられたコイル状の第1感熱抵抗体24から出た引出線部24aが接続される一対の端子27a及び直線状部22Aに巻き付けられたコイル状の第2感熱抵抗体25から出た引出線部25aが接続される一対の端子27bを有するウェルドベース27を備えている。
なお、引出線部24a及び引出線部25aの長さを調節することで第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の抵抗値の調整が行われている。
そして、ウェルドベース27の一対の端子27a及び一対の端子27bは、制御部16に電気的に接続され、流体が流路管23を流れるときの温度変化に伴う第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の抵抗値の変化に基づいて、本体ブロック10の主流路を流れている流体の流量が求められる。
このウェルドベース27は、U字状の流路管23に接着剤で固定される複数のアーム部26A〜26Eを有している。
そして、細径管である流路管23をウェルドベース27で保持することで、流路管23の形状安定性が高まるため、流路管23が振動等で破損することを回避できる。
具体的には、ウェルドベース27は、流路管23の第1端部21側の直線状部22Bの第1端部21寄りの位置に延在して接着剤で流路管23に固定されるアーム部26Aと、U字状の低部の直線状部22Cの両端の位置にそれぞれ延在して接着剤で流路管23に固定される一対のアーム部26B及びアーム部26Cと、を備えている。
また、ウェルドベース27は、流路管23の第2端部22側の直線状部22Aの第2端部22寄りの位置に延在して接着剤で流路管23に固定されるアーム部26Eを備えると共に、第1感熱抵抗体24を挟んで第2感熱抵抗体25と反対側となる側の第1感熱抵抗体24に近接する流路管23上に接触するように設けられ、接着剤で固定されたアーム部26Dを備えており、ウェルドベース27の一部であるアーム部26Dが放熱部26として機能する。
したがって、放熱部26として機能するアーム部26Dは、放熱性の高い材料で形成されていることが好ましい。
例えば、放熱部26として機能するアーム部26Dは、0度における熱伝導率が100W/m・K以上の材料で形成されていることが好ましい。
なお、ウェルドベース27は、一対の端子27a及び一対の端子27b等の電流が流れる部分が絶縁されるようになっていればよい。
したがって、ウェルドベース27のベースになる部材に放熱性の高い金属等の素材を用い、そのベースになる部材と一対の端子27a及び一対の端子27b等の電流が流れる部分とが絶縁されるようにすれば、放熱部26を介した放熱性を一層高めることができる。
そして、このような放熱部26を設けることで、質量流量センサ20のゼロ点(0出力)の変動が抑制できることについて、以下、説明する。
図1に示すように、質量流量センサ20は、流路管23(図2参照)の第1端部21及び第2端部22が本体ブロック10側となるため、第1端部21側及び第2端部22側は、本体ブロック10に放熱しやすくなるため、本体ブロック10側に配置される第2感熱抵抗体25は熱が奪われやすい。
一方で、本体ブロック10から離れた位置に位置する第1感熱抵抗体24は、本体ブロック10側への放熱がないため、あまり熱が奪われることがない。
このため、放熱部26が設けられていない場合、流体が第1端部21から第2端部22側に流れ、流体の流れによって第1感熱抵抗体24の領域の温度が低下し、第1感熱抵抗体24で加熱された流体が第2感熱抵抗体25の領域を通ることで、第2感熱抵抗体25の領域の温度が上昇したときに、第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の領域の温度差が解消されることになる。
しかしながら、第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の領域の温度差がない状態(第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の抵抗値の差がない状態)は、通常、流体が流れていない状態を意味する。
つまり、第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の領域の温度差が解消される程度に流体が流れたときに、0出力(つまり、流体が流れていないときの出力)となり、0出力が変動することになる。
一方、第1感熱抵抗体24を挟んで第2感熱抵抗体25と反対側となる側の流路管23上に接触するように放熱部26を設けると、第1感熱抵抗体24側は放熱部26側に放熱されるため、第2感熱抵抗体25側が本体ブロック10側へ放熱されるのと同様の状態を実現することができる。
つまり、放熱部26が第1感熱抵抗体24と第2感熱抵抗体25の熱バランスを取る役割を果たす。
したがって、流体が流れなくても、第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の領域の温度差が解消された状態になり、流体が流れていないときに、正しく0出力が出力される。
逆に、流体が流れることで、第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25の領域の間に温度差が発生するので、流体の流れに応じた出力が出力されるようになる。
なお、本実施形態では、ウェルドベース27の一部を放熱部26とした場合について説明したが、放熱部26がウェルドベース27の一部である必要はなく、放熱性の高い部材を単独でアーム部26Dと同様の箇所に設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、放熱部26が接着剤で流路管23に固定されている場合について説明したが、放熱部26は、接着剤で固定されている必要はなく、少なくとも流路管23に接触するようになっていればよい。
さらに、本実施形態では、第1感熱抵抗体24及び第2感熱抵抗体25が流路管23の第2端部22側の直線状部22Aに巻き付けられ、放熱部26が第1感熱抵抗体24を挟んで第2感熱抵抗体25と反対側となる側の流路管23上に接触するように設けられている場合について示したが、当該構成が、第1端部21側の直線状部22Bに設けられていてもよい。
つまり、質量流量センサ20は、流路管23の第1端部21側の直線状部22Bに巻き付けられた第1感熱抵抗体24と、第1感熱抵抗体24から第1端部21側寄りに離間して設けられ、第1感熱抵抗体24が巻き付けられた直線状部22Bに巻き付けられた第2感熱抵抗体25と、第1感熱抵抗体24を挟んで第2感熱抵抗体25と反対側となる側の第1感熱抵抗体24に近接する流路管23上に接触するように設けられた放熱部26と、を備えるものであってもよい。
このようにしても、放熱部26が本体ブロック10から離れている第1感熱抵抗体24側を放熱し、第1感熱抵抗体24側の温度状態を本体ブロック10側へ放熱される第2感熱抵抗体25側の温度状態と同様の状態にするため、上述したのと同様の効果が発揮される。
(第2実施形態)
第1実施形態では、マスフローコントローラ1の場合について説明したが第1実施形態で説明した質量流量センサ20はマスフローコントローラ1に使用されることに限定されるものではなく、マスフローメータ2に使用されてもよい。
したがって、第2実施形態として、第1実施形態の質量流量センサ20を備えたマスフローメータ2について説明する。
図3は本発明に係る第1実施形態の質量流量センサ20を備えたマスフローメータ2の断面図である。
なお、図3に記載の上及び下は、通常の使用時における上側及び下側を示している。
第2実施形態でも、基本的な構成の多くは、第1実施形態と同様であるため、以下では、主に異なる点について説明し、第1実施形態と同様である点については説明を省略する場合がある。
マスフローメータ2では、流量制御が不要であるため、図3に示すように、図1のマスフローコントローラ1に設けられていた流量制御弁14が省略されている。
また、流量制御弁14の省略に伴って、図1に記載の流量制御弁14に流体を供給するための第2流路12b及び流量制御弁14から第3流路13aに流体を供給する第4流路13bも不要となる。
このため、第1実施形態で本体ブロック10に設けられていた第2主流路12及び第3主流路13の部分が、図1に記載の第2主流路12の第1流路12aと第3主流路13の第3流路13aを直接接続した出口側流路18に変更されている。
さらに、第1実施形態では、制御部16が設定流量と主流路内を流れる流量を比較して流量制御弁14を制御する比較制御回路を備えていたが、この比較制御回路も不要であるため、省略されている。
そして、第1実施形態では、制御部16に電気的に接続された入出力部17(例えば、入出力コネクタ)を備えており、外部機器から入力される設定流量に関する信号の受信(入力)及び主流路内の流体の流量に関する信号を外部機器に送信(出力)できるようになっていたが、マスフローメータ2では、少なくとも主流路内の流体の流量に関する信号を外部機器に送信(出力)できればよい。
このため、第2実施形態では、第1実施形態の入出力部17に変えて、制御部16に電気的に接続された出力部17Aとして、主流路内の流体の流量に関する信号を外部機器に送信(出力)できるようにしている。
ただし、出力部17Aは、主流路内の流体の流量に関する信号を外部機器に送信(出力)できる機能が発揮できればよいため、主流路内の流体の流量に関する信号を外部機器に送信(出力)できる機能のみしか有しないものとされる必要はなく、外部機器からの何らかの信号を受信(入力)できる機能を備えていてもよい。
そして、質量流量センサ20に関しては第1実施形態と同様であり、このことから、鉛直方向に流体を流すマスフローメータ2において、第1実施形態で説明したのと同様に、0出力の変動が抑制されたマスフローメータ2を実現することが可能である。
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもない。
したがって、そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
1 マスフローコントローラ
2 マスフローメータ
10 本体ブロック
10a 第1開口部
10b 第2開口部
11 第1主流路
11a 端部
11b 第1分岐流路
11c 第2分岐流路
12 第2主流路
12a 第1流路
12b 第2流路
12ba 開口部
13 第3主流路
13a 第3流路
13b 第4流路
13ba 開口部
14 流量制御弁
15 バイパス素子
16 制御部
17 入出力部
17A 出力部
18 出口側流路
19 筐体
20 質量流量センサ
21 第1端部
22 第2端部
22A,22B,22C 直線状部
23 流路管
23B 底部
24 第1感熱抵抗体
24a 引出線部
25 第2感熱抵抗体
25a 引出線部
26 放熱部
26A,26B,26C,26D,26E アーム部
27 ウェルドベース
27a,27b 一対の端子

Claims (6)

  1. 流体が端部から他の端部に流れ、底部と前記底部から前記端部及び前記他の端部までを繋ぐ2本の直線状部を有するU字形状の流路管と、
    前記いずれかの直線状部に巻き付けられた第1感熱抵抗体と、
    前記第1感熱抵抗体から前記端部又は前記他の端部寄りに離間して設けられ、前記第1感熱抵抗体が巻き付けられた前記直線状部に巻き付けられた第2感熱抵抗体と、
    前記第1感熱抵抗体を挟んで前記第2感熱抵抗体と反対側となる側の前記流路管上に接触するように設けられた放熱部と、
    前記流路管のU字形状に囲われた領域に位置し、前記第1感熱抵抗体及び前記第2感熱抵抗体の端部が接続される端子を有するウェルドベースと、を備え
    前記放熱部は、前記ウェルドベースのアーム部として、前記流路管の前記底部と前記第1感熱抵抗体の間で前記第1感熱抵抗体に近接する位置に延在する、
    ことを特徴とする質量流量センサ。
  2. 前記放熱部が前記流路管に固定され、前記流路管が前記ウェルドベースに保持されていることを特徴とする請求項1に記載の質量流量センサ。
  3. 前記放熱部は、0度における熱伝導率が100W/m・K以上の材料で形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の質量流量センサ。
  4. 前記流路管がU字形状の開口側を水平方向に向けて配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の質量流量センサ。
  5. 流体の流れる主流路と、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の質量流量センサと、
    前記質量流量センサによって検出された前記流体の流量に関する信号を外部に出力する出力部と、を備え、
    前記質量流量センサの前記流路管の前記端部及び前記他の端部が前記主流路に接続されていることを特徴とするマスフローメータ。
  6. 流体の流れる主流路と、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の質量流量センサと、
    前記主流路の出口側に設けられ、前記質量流量センサによって検出された前記流体の流量に基づき、前記主流路内を流れる前記流体の流量を設定された流量に調節する流量調節弁と、を備え、
    前記質量流量センサの前記流路管の前記端部及び前記他の端部が前記主流路に接続されていることを特徴とするマスフローコントローラ。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4519246A (en) * 1981-12-21 1985-05-28 Advanced Semiconductor Materials International, N.V. Improved flow meter
US5191793A (en) * 1984-03-12 1993-03-09 Tylan Corporation Fluid mass flow meter device with reduced attitude sensitivity
CN85201847U (zh) * 1985-05-13 1986-06-11 张开逊 导电流体流量计
JPH0676897B2 (ja) * 1986-05-27 1994-09-28 株式会社エステツク 熱式流量計
JP2796299B2 (ja) 1987-12-21 1998-09-10 株式会社日立製作所 半導体装置
JP2791828B2 (ja) * 1990-08-11 1998-08-27 株式会社エステック 熱式質量流量計
US6044701A (en) * 1992-10-16 2000-04-04 Unit Instruments, Inc. Thermal mass flow controller having orthogonal thermal mass flow sensor
JP4027470B2 (ja) 1997-08-09 2007-12-26 株式会社堀場エステック 質量流量制御装置
JP2000227354A (ja) * 1998-12-01 2000-08-15 Nippon M K S Kk 流量センサ
JP3378833B2 (ja) * 1999-07-05 2003-02-17 株式会社日立製作所 発熱抵抗体式空気流量測定装置
JP3761769B2 (ja) * 2000-06-20 2006-03-29 三菱電機株式会社 熱式流量センサ
JP4576597B2 (ja) * 2001-06-01 2010-11-10 株式会社フジキン 耐腐食性集積化マスフローコントローラ
US6668642B2 (en) * 2001-12-21 2003-12-30 Mks Instruments, Inc. Apparatus and method for thermal isolation of thermal mass flow sensor
US7473031B2 (en) * 2002-04-01 2009-01-06 Palo Alto Research Center, Incorporated Resistive thermal sensing
JP3754678B2 (ja) * 2003-04-16 2006-03-15 株式会社フジキン 耐食金属製熱式質量流量センサとこれを用いた流体供給機器
DE10345584A1 (de) * 2003-09-29 2005-04-28 Bosch Gmbh Robert Leiterplatte mit Kunststoffteil zur Aufnahme einer Messeinrichtung
JP5080020B2 (ja) * 2006-04-13 2012-11-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量センサ
NL1032007C2 (nl) * 2006-06-14 2007-12-17 Berkin Bv Stromingssensor van het thermische type.
JP4317556B2 (ja) * 2006-07-21 2009-08-19 株式会社日立製作所 熱式流量センサ
US7469583B2 (en) * 2007-02-21 2008-12-30 Mks Japan, Inc. Flow sensor
JP2009014601A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Yamatake Corp 流量計
JP2009192220A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Hitachi Metals Ltd 流量センサおよびこれを用いた質量流量制御装置
US7971480B2 (en) * 2008-10-13 2011-07-05 Hitachi Metals, Ltd. Mass flow controller having a first pair of thermal sensing elements opposing a second pair of thermal sensing elements
JP2010169657A (ja) * 2008-12-25 2010-08-05 Horiba Stec Co Ltd 質量流量計及びマスフローコントローラ
CN101551262B (zh) * 2009-04-26 2011-04-13 浙江恒光汽车部件有限公司 数字式空气流量计的空气流量检测电路
CN201397163Y (zh) * 2009-04-26 2010-02-03 浙江恒光汽车部件有限公司 数字式空气流量计的空气流量检测电路
US8196601B2 (en) * 2009-06-30 2012-06-12 Hitachi Metals, Ltd Thermal flow sensor with zero drift compensation
US8251091B2 (en) * 2009-09-17 2012-08-28 Hitachi Metals, Ltd. Temperature insensitive mass flow controller
JP5534193B2 (ja) * 2010-04-20 2014-06-25 アズビル株式会社 温度拡散率測定システム及び流量測定システム
CN201897577U (zh) * 2010-11-10 2011-07-13 致惠科技股份有限公司 热导管测试装置
JP6426475B2 (ja) * 2012-03-07 2018-11-21 イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド 熱モデルを用いてrod測定における熱に起因する誤差を最小にすることによって質量流量制御器または質量流量計における実時間補正のための減衰速度測定の精度を改善するためのシステムおよび方法
WO2015151638A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 日立金属株式会社 熱式質量流量測定方法、当該方法を使用する熱式質量流量計、及び当該熱式質量流量計を使用する熱式質量流量制御装置
US9823107B2 (en) * 2015-03-06 2017-11-21 Alicat Scientific, Inc. Systems and methods for thermal mass flow insulation
JP6775288B2 (ja) * 2015-10-08 2020-10-28 株式会社堀場エステック 流体制御弁及びその制御プログラム
US10295518B2 (en) * 2015-12-14 2019-05-21 Hitachi Metals, Ltd. System and method for detecting concentration of a gas in a gas stream
CN108779997A (zh) * 2016-01-22 2018-11-09 伊利诺斯工具制品有限公司 动态地配置在质量流量控制器上存储的数据值的系统和方法
JP2017173143A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 セイコーエプソン株式会社 流量検出装置
JP6815847B2 (ja) * 2016-11-25 2021-01-20 株式会社堀場エステック 流路形成構造、流量測定装置及び流量制御装置

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