JPH0735590A - 質量流量計 - Google Patents

質量流量計

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JPH0735590A
JPH0735590A JP5147539A JP14753993A JPH0735590A JP H0735590 A JPH0735590 A JP H0735590A JP 5147539 A JP5147539 A JP 5147539A JP 14753993 A JP14753993 A JP 14753993A JP H0735590 A JPH0735590 A JP H0735590A
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JP
Japan
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temperature
tube
mass flowmeter
sensor
sensor tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP5147539A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Tanaka
田中  誠
Hirofumi Ono
弘文 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RINTETSUKU KK
Lintec Corp
Proterial Ltd
Original Assignee
RINTETSUKU KK
Lintec Corp
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
Application filed by RINTETSUKU KK, Lintec Corp, Hitachi Metals Ltd filed Critical RINTETSUKU KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 定温度差回路を備えた質量流量計において外
部の熱的影響を排除して、ゼロ点やスパンの変動がなく
測定精度が良好な流量流量計を提供すること。 【構成】 本発明は、流体が流れるセンサ管の上流側と
下流側に前記流体の温度に応じて抵抗値が変化する一対
の感熱コイルを設け、該感熱コイルと温度検出抵抗及び
温度差設定抵抗をそれぞれ含む定温度差回路を独立して
設け、該定温度差回路によって質量流量を測定する質量
流量計において、前記上流側の温度検出抵抗は実質的に
センサ管の入口付近の温度を検出し、かつ前記下流側の
温度検出抵抗は実質的にセンサ管の出口付近の温度を検
出するようにしたものである。この質量流量計は質量流
量計本体と、センサ管を取付けると共にこれを前記本体
に固定する取付台を有し、センサ管の入口付近において
センサ管、取付台又は本体のいずれかに上流側の温度検
出抵抗を設け、かつセンサ管の出口付近においてセンサ
管、取付台又は本体のいずれかに下流側の温度検出抵抗
を設けることで達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスで
用いられるガスやその他流体の質量流量を測定する質量
流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の質量流量計としては、例えば特公
昭56−23094号公報にて開示された定電流回路を備えた
質量流量計、また特公平4−49893号公報にて開示され
た定温度回路を備えた質量流量計がある。しかしながら
前者は、流体の流れに応じて温度分布が変化するのに時
間を要するのと、その速さがセンサ管やその被覆物の熱
容量の影響を受けるため応答時間が遅いという問題点が
ある。また後者は、感熱コイルの設定温度とそれの周囲
温度とが近づくと印加される電圧が低下し測定が困難と
なり、周囲温度が設定温度を越えるとついには使用不可
となる。従って補正回路が別に必要となるし、もともと
使用できる温度範囲が狭いという問題点がある。
【0003】そこで上記問題を解決するものとして特開
平1−150817号公報において定温度差回路を備えた質量
流量計が提案された。このものは図4に示すように、上
流側感熱コイルRuと特性のほぼ相等しい周囲温度検出抵
抗Rtu及び温度係数がほぼ零の温度差設定抵抗Rsuを感熱
コイルRuに直列に接続し、これと抵抗R12、R13とで構
成するブリッジ回路と、下流側感熱コイルRdと特性のほ
ぼ相等しい周囲温度検出抵抗Rtd及び温度係数がほぼ零
の温度差設定抵抗Rsdを感熱コイルRdに直列に接続し、
これと抵抗R12’,R13’とで構成するブリッジ回路と
を上流側と下流側とにそれぞれ独立して設けるというも
のであった。これによって、上流側について言えば感熱
コイルRuの温度tと周囲温度Tとの温度差は、温度差設
定抵抗Rsuで定まる値との間に t−T=Rsu/αRo という関係が成立している。このときRsuは正の値であ
るから感熱コイルの温度tは周囲温度検出抵抗Rtuの温度
Tより温度差設定抵抗Rsuの割合だけ高く設定されるこ
とになる。
【0004】流体が流れていない時は両コイルRu,Rdの
温度tと周囲温度検出抵抗Rtu,Rtdによる温度Tとの差
は温度差設定抵抗Rsu,Rsdによって定められる値にほぼ
等しくバランスしている。流体が流れると上流側コイル
Ruの温度tは流体によって熱を奪われるが、周囲温度T
との温度差を一定に保持するため比較的大なるエネルギ
ーを供給することになる。一方下流側コイルRdでは流体
が奪う熱量が上流側に比べて少なく、周囲温度との温度
差を一定に保持するためのエネルギーが少なくてすむこ
とになる。こうしてこの両エネルギーの差を検出するこ
とにより質量流量を測定するというものである。以上よ
り、この定温度差回路は高速応答でしかも使用温度範囲
に限定がないという特徴を有するものである。なお、こ
れらの質量流量計は例えばマスフローコントローラに用
いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記定温度差
回路の説明で述べた周囲温度Tとは流体温度であるので
理想的には流体(以下ガスとする)の温度を測定すべき
である。しかし、これは現実には困難なので、従来は、
センサ管の取付台上部に熱良導性材料からなるベース部
材を接触して設け、ここに周囲温度検出抵抗Rtu,Rtdを
共に埋設していた。ここでの温度は上流、下流に強制的
な温度勾配が発生しない限り実ガス温度の変化に支配さ
れるとして、これを周囲温度、即ちガス温度とみなして
いた。
【0006】ところが環境温度にバラツキがある場所と
か、マスフローコントローラのバルブ部が特に電磁弁で
あるとソレノイド等の発熱部と上記ベース部材の位置が
近くソレノイドの放熱及び本体やベース部材を通じてセ
ンサ部に熱影響がでてガス温度に起因しない上記した温
度勾配が生じ周囲温度Tとガス温度とが一致しなくなっ
てくる。即ち周囲温度Tとは別ものの熱が加わっている
にもかかわらず、周囲温度検出抵抗は上下流側とも同じ
温度をとっているので元の温度差ではなくなってしまっ
ている。特に下流側では電磁弁からの熱が感熱コイルRd
の温度に加わりやすいので温度差を一定に保つために与
えるエネルギーが異なったものとなる。これらによって
ブリッジ回路のゼロ点及びスパンの変動が起ると共に流
量測定精度が悪化するという問題が生じることがあっ
た。本発明は上記の定温度差回路を備えた質量流量計の
改良であって、適切な周囲温度の測定をそれぞれ独立し
て行うことによってゼロ点等の変動がなく測定精度の高
い質量流量計を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体が流れる
センサ管の上流側と下流側に前記流体の温度に応じて抵
抗値が変化する一対の感熱コイルを設け、該感熱コイル
と温度検出抵抗及び温度差設定抵抗をそれぞれ含む定温
度差回路を独立して設け、該定温度差回路によって質量
流量を測定する質量流量計において、前記上流側の温度
検出抵抗は実質的にセンサ管の入口付近の温度を検出
し、かつ前記下流側の温度検出抵抗は実質的にセンサ管
の出口付近の温度を検出するようにしたものである。こ
の質量流量計は質量流量計本体と、センサ管を取付ける
と共にこれを前記本体に固定する取付台を有し、センサ
管の入口付近においてセンサ管、取付台又は本体のいず
れかに上流側の温度検出抵抗を設け、かつセンサ管の出
口付近においてセンサ管,取付台又は本体のいずれかに
下流側の温度検出抵抗を設けることが望ましい。
【0008】
【作用】本発明は上記の構成であるから、上流側と下流
側それぞれの定温度差回路における温度検出(以下特に
周囲温度と呼ばないが、本発明ではこれらは実質的にガ
ス温度とみなす。)はそれぞれ独立して測定することに
なる。上流側においては感熱コイルの温度tuと、センサ
管入口付近の温度Tuの差は、tu−Tu=Rsu/αR0が一定
になるように制御し、一方下流側においては感熱コイル
の温度tdと、センサ管出口付近の温度Tdの差は、td−Td
=Rsd/αR0が一定になるようにそれぞれ独立して制御
される。従って、上流側と下流側においてガス温度に関
係なく加わった熱(電磁弁の発熱など)は感熱コイルと
温度検出抵抗とそれぞれに加わって相殺されるから相対
的にはほぼ元の温度差に保持され、ゼロ点やスパンが変
動することがなく高精度の流量測定が達成できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の質量流量計を備えたマスフロー
コントローラの断面図、図2はそのセンサ部の断面図で
ある。マスフローコントローラ1は略長方体の本体ボデ
ィ2とガスの流入路21と、この流入路からのガスを所定
の割合に別けて流すバイパス部4とセンサ部3と、これ
らバイパス部4及びセンサ部3のガスが合流する流出路
22と、この流出路22の途中に設けたバルブ部5と、セン
サ部3の検出信号を増幅する増幅回路(図示せず)と、
この増幅した検出信号と予め設定した質量流量設定信号
とを比較し、比較した結果を前記バルブ部5へ弁駆動動
信号として出力する比較制御部(図示せず)とからなっ
ている。ここでバルブ部5の駆動弁としては電磁弁、ピ
エゾ素子を複数枚積層した積層圧電弁あるいは熱膨張を
利用したサーマル弁などがある。駆動弁として中でも発
熱量の多い電磁弁を用いた場合、特に効果的であるが、
本実施例では図示のようなノーマリーオープン型の積層
圧電弁を用いている。積層圧電弁の発熱は比較的少ない
が環境温度が変化する場所にも使用することがあるので
一例として示した。積層圧電弁の作動は、積層圧電素子
51へ電圧を印加することによって、メタルダイアフラム
52を素子の伸長で下方に押しやり弁座との間で流量を制
御している。
【0010】センサ部3は、ステンレス製の細管からな
るセンサ管10を取付台31へろう付け等の手段で固着し、
この取付台はボルト6等でボディ2へメタルOリング7
を介して組付け固定している。センサ管10のほぼ中央部
には上流側感熱コイルRuと下流側感熱コイルRdが巻かれ
ており、両感熱コイルの回りには断熱材33を充填した上
で全体をアルミ製のケース32内に納めている。なお質量
流量計センサーは、上述した通り、感熱コイルRu,Rdを
含む定温度差回路を用いている。この構成は図4に示す
通りであるのでここでの説明は省略する。
【0011】ここで、上流側の定温度差回路に含まれる
温度検出抵抗Rtu及び下流側の定温度差回路に含まれる
温度検出抵抗Rtdは、本実施例では図2に示すように上
下流別々に取付台31とケース32との間に設けている。即
ち、上流側の温度検出抵抗Rtuはセンサ管の入口付近10
uに埋設して設け、実質的に入口付近のガス温度Tuを検
出するようにしている。一方下流側の温度検出抵抗Rtd
はセンサ管の出口付近10dに埋設して設け、実質的に出
口付近のガス温度Tdを検出するようにしている。従っ
て、それぞれ最もガス温度の性状に近いものを検出して
いるし、上流側の定温度差回路と下流側の定温度差回路
とそれぞれ別個に温度を検出し、それぞれの感熱コイル
の温度との差をぞれぞれの温度差設定抵抗で定まる値に
バランスするように制御できるので環境温度の変動に追
随して正確な流量制御が行える。しかも、このような部
位に温度検出抵抗を設けることによって、回りの温度変
化、特にバルブ部からの発熱等によって与えられる熱影
響(感熱コイルや温度検出抵抗に加わる熱)はお互いに
相殺されて無視できるほどになりガス温度を測っている
とみなすことができる。
【0012】次に第2〜4実施例について図3を用いて
説明する。図では温度検出抵抗Rtu及びRtdの設置場所を
種々変えた例を図示するもので、実際は上流側と下流側
一対ずつのRtuとRtdが設置されることになる。また他の
センサ部3については前述の通りであるので説明は省略
する。先ず第2実施例としては、上流側の温度検出抵抗
Rtu1は入口付近10uのガス温度Tuを検出するためにセン
サ管の入口付近で本体ボディ2の上面に設けている。一
方下流側の温度検出抵抗Rtd1は出口付近10dのガス温度
Tdを検出するためにセンサ管の出口付近で本体ボディ2
の上面に設けている。第3実施例では、前述してきた理
由と同様に上流側の温度検出抵抗Rtu2はセンサ管の入口
付近でセンサ管の外面に設けている。一方下流側の温度
検出抵抗Rtd2はセンサ管の出口付近でセンサ管の外面に
設けている。第4実施例では同じく上流側の温度検出抵
抗Rtu3は入口付近の本体ボディに凹部を設けそこに埋設
している。また下流側の温度検出抵抗Rtd3も出口付近の
本体ボディに設けた凹部に埋設している。以上のように
本発明では、上流側及び下流側それぞれの定温度差回路
における温度検出抵抗を上流側では実質的にセンサ管の
入口付近の温度を、また下流側では実質的にセンサ管の
出口付近の温度をそれぞれ独立して検出するように配置
することによって種々の実施例を考えることができる。
【0013】
【発明の効果】本発明では、それぞれ独立して設けた定
温度差回路においてそれぞれ独立して上流側と下流側の
ガス温度を測定している。また外乱による温度影響を受
けることなく上記温度を測定するようにしているのでゼ
ロ点等の変動がなく測定精度の高い質量流量計とするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の質量流量計を用いたマスフローコン
トローラの一部断面図である。
【図2】 本発明の一実施例を示すセンサ部の一部断面
図である。
【図3】 第2〜4の実施例を示すセンサ部の一部断面
図である。
【図4】 定温度差回路を示す構成図である。
【符号の説明】 1…マスフローコントローラ 2…本体ボディ 3…センサ部 4…バイパス部 5…バルブ部 6…ボルト 7…メタルシールリング 8…本体ケース 10…センサ管 10u…センサ管の入口付近 10d…センサ管の出口付近 21…流入路 22…流出路 23,24…継手 31…取付台 32…センサケース 33…断熱材 Ru…上流側感熱コイル Rd…下流側感熱コイル Rtu,Rtu1,Rtu2,Rtu3…上流側の温度検出抵抗 Rtd,Rtd1,Rtd2,Rtd3…下流側の温度検出抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体が流れるセンサ管の上流側と下流側
    に前記流体の温度に応じて抵抗値が変化する一対の感熱
    コイルを設け、該感熱コイルと温度検出抵抗及び温度差
    設定抵抗をそれぞれ含む定温度差回路を独立して設け、
    該定温度差回路によって質量流量を測定する質量流量計
    において、前記上流側の温度検出抵抗は実質的にセンサ
    管の入口付近の温度を検出し、かつ前記下流側の温度検
    出抵抗は実質的にセンサ管の出口付近の温度を検出する
    ことを特徴とする質量流量計。
  2. 【請求項2】 質量流量計本体と、センサ管を取付ける
    と共に前記本体に固定する取付台とを有し、センサ管の
    入口付近においてセンサ管、取付台又は本体のいずれか
    に上流側の温度検出抵抗を設け、かつセンサ管の出口付
    近においてセンサ管,取付台又は本体のいずれかに下流
    側の温度検出抵抗を設けたことを特徴とする請求項1記
    載の質量流量計。
JP5147539A 1993-06-18 1993-06-18 質量流量計 Pending JPH0735590A (ja)

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JP5147539A JPH0735590A (ja) 1993-06-18 1993-06-18 質量流量計

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JP5147539A JPH0735590A (ja) 1993-06-18 1993-06-18 質量流量計

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JP5147539A Pending JPH0735590A (ja) 1993-06-18 1993-06-18 質量流量計

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JP (1) JPH0735590A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007212197A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Yamatake Corp センサの取付構造及びフローセンサの取付構造

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007212197A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Yamatake Corp センサの取付構造及びフローセンサの取付構造

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