JPH02307020A - 質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は導管中を流れる流体の流量を測定する流量計に
関する。

（従来の技術） 従来、半導体製造プロセス等の微小量の精密な流量測定
には主に熱式質量流量計が使用されている。

この流量計は導管の外側の二個所に感温抵抗線を巻き、
この二個所の中間にヒーター線を巻いて一定の電流を流
して加熱する。この導管に流体が流れると、上流部では
温度が下降し、下流部では上昇して二個所の間に温度差
が生じる。

また、発熱の代りに吸熱を用いることもある。

すなわち、ヒーター線の代りにベルチェ素子を用いて一
定の電流を流して冷却する。この導管に流体が流れると
、上流部は温度が高く、下流部では低下して二個所の間
に温度差が生じる。

この温度差の変化する割合は、流体の熱容量の大きさで
決められる。このことから流体の流れを質量流量として
温度差の変化に変換し、この変化を感温抵抗線の抵抗値
の変化としてブリッジ回路で検出することができる。

上記のように従来の質量流量計は、時間当り一定の発熱
あるいは吸熱を基本としているため流体の流れが止まる
と、発熱部は高温になり過ぎ、また、吸熱部は低温にな
り過ぎる。

したがって、流体が殊に液体の場合、高温になり過ぎる
と沸とうしたり、熱分解を起す等の欠点がある。

逆に、低温になり過ぎると固化したり、粘度増大を起す
等の欠点がある。

また、発熱量あるいは吸熱量を制限すると、測定速度が
低下する欠点がある。

（解決しようとする問題点） 本発明は、上記の欠点を除去し、極めて微量流量を精度
よく、かつ、速やかに測定できる質量流量計を提供しよ
うとするものである。

（問題を解決するための手段） 本発明は、導管の上流部および下流部にそれぞれ異なっ
た温度に制御する機構を設けたものである。

また、上流部および下流部あるいは少なくとも下流部は
、例えば、真空断熱等を用いて熱的に絶縁しである。

いま、一定温度に制御された上流部の温度をＴＯとし、
一定温度に制御された下流部の温度をＴ１とする。

発熱制御あるいは吸熱制御は下流部で行なう。

Ｔ１を発熱制御する場合はＴｏ　＜ＴＩとし、Ｔ１を吸
熱制御する場合はＴｏ　＞ＴＩとする。

ここで熱絶縁が十分ならば、Ｔ１で必要とされるエネル
ギーＱは流体の流量Ｆに比例し、つぎの関係式で表わす
ことができる。

Ｑ＝Ｆ−／’−に こでβは流体の密度、Ｃは流体の比熱である。

−例として、上流部をペルチェ素子を用いて一定温度に
冷却し、下流部をヒーターを用いて加熱した場合につい
て、本発明の詳細な説明する。

上流部で冷却された流体が下流部に達したとき下流部に
設けられた温度検出器と発熱口利ｍ機構によりヒーター
の発熱量を制御し、下流部の温度を一定に保つ。

この場合、上記の関係式からヒーターの発熱量は流体の
流量に比例するから、発熱量を電力として検知すること
によって流体の流量を求めることができる。

したがって、ＴＯｌＴｌともに流体自体が異常を起さな
い範囲で一定の温度に設定するため、従来の質量流量計
のように高温になり過ぎたりあるいは低温になり過ぎた
りすることはない。

本発明になる質量流量計は、増巾器、設定および表示器
、流量調整弁等と組合せることによって質量流量制御装
置として用いることができる。

つぎに、このような質量流量計において重要なことは、
流体の逆流を検知することである。

以下、本発明における質量流量計の逆流検知法を述べる
。

第１法 上流部の温度をＴＯとし、流量を検知する下流部の温度
をＴ１とし、さらにその下流部にヒーターを用いて加熱
した１２部を設け、常にＴＯ＜ＴＩ　＜Ｔ２の温度に保
つ。

Ｔ１部にはペルチェ素子を用いる。

この場合、］°１が常に加熱状態のときは流体は正常流
である。

しかし、このＴ１が吸熱状態に変化したときは逆流を表
わす。

したがって、このＴ１の状態変化によって逆流を検知す
ることができる。

第２法 第１法のＴｏ　〈ＴＩ　＜Ｔ２の温度において、Ｔ１部
および１２部はヒーターを用いる。

流体が正常流の場合はＴ１は常に加熱状態にある。しか
し、流体が逆流した場合、Ｔ１は吸熱状態にならなけれ
ばＴ１は一定温度には保つことができず、Ｔ１のヒータ
ーではその機能を果たすことができない麹ためＴ１の温
度を制御することが不可能になる。

この不能状態を発信させることによって逆流を検知する
ことができる。

第３法 １０部が冷却できる場合、例えば、導管等を通じＴＯか
らＴ１に小さな熱伝導を有する。したがって、流体の全
白が０であるとき、Ｔ１は常に微量の発熱状態に設計す
ることができる。

しかし、流体が逆流した場合、この微量発熱量が低下す
ることによって逆流を検知することができる。

上記のように、本発明における質量流量計では種々な逆
流検知法があるが、どの検知法を用いても容易に逆流を
検知することができる。

（発明の効果） 本発明によれば、導管を流体自体の品質に異常を起さな
い範囲で一定の温度に設定するため、高温になり過ぎた
りあるいは低温になり過ぎたりすることがない特徴があ
る。

また、本発明においては、逆流検知が容易である特徴が
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体が流れる導管において、少なくとも下流部を熱的に
   絶縁し、上流部および下流部をそれぞれ異なつた温度に
   制御する機構を有し、下流部において加熱エネルギー量
   あるいは吸熱エネルギー量を測定し流体の流量を求める
   ことを特徴とする質量流量計