JPH08189847A - 熱式質量流量計 - Google Patents

熱式質量流量計

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JPH08189847A
JPH08189847A JP7000564A JP56495A JPH08189847A JP H08189847 A JPH08189847 A JP H08189847A JP 7000564 A JP7000564 A JP 7000564A JP 56495 A JP56495 A JP 56495A JP H08189847 A JPH08189847 A JP H08189847A
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JP
Japan
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pipe
sensor pipe
sensor
nickel
stainless steel
Prior art date
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Pending
Application number
JP7000564A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihito Hayashi
明史 林
Takekazu Fukaya
剛千 深谷
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.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性に優れ、かつ安価にセンサーパイプと
取付台を固定できる熱式質量流量計を提供すること。 【構成】 被測定流体が流れるセンサーパイプ1,10
と、このセンサーパイプの上流側と下流側との外周にそ
れぞれ感熱抵抗線によって形成した上流側コイル7と下
流側コイル8を巻いて設け、この上流側コイル7と下流
側コイル8と他の抵抗とによって構成したセンサー回路
と、前記センサーパイプ1が貫通して固定する取付台
2,20とを備えた熱式質量流量計において、前記センサ
ーパイプ1,10をニッケル材から、取付台2,20をステ
ンレス材からそれぞれ形成し、このニッケルセンサーパ
イプとステンレス取付台の間を金ろう材Aでろう付け固
定した熱式質量流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マスフローコントロー
ラ等に使用される熱式質量流量計に関し、センサーパイ
プをその取付台に固定する構造の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、腐食性が非常に強いハロゲン系ガ
スに対しても耐食性に優れ、かつ計測できる最大流量レ
ンジも大きく取れるようにした熱式質量流量計が特開平
3−295418号に開示されている。このものは、センサー
パイプをステンレス鋼よりも耐食性に富むと共にステン
レス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料、例えばニッケル
材から構成するという手段をとったものであった。通常
センサーパイプは略U字状に曲げられ、その両端は取付
台を貫通して密封固定する必要があるから、ここでは図
5に示すようにステンレス製の取付台2とニッケル製の
センサーパイプ1の間にステンレス製のパイプ9を嵌装
し、これらニッケルセンサーパイプ1とステンレスパイ
プ9を電子ビーム溶接Yをした上でステンレスパイプ9
とステンレス取付台2をニッケルろう付けZをして密封
固定するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようにセンサーパ
イプをニッケル材にすると耐食性は向上するが、取付台
への密封固定が面倒であった。即ち、ニッケルろう材に
よってろう付けしようとすると、ろう材中の不純物がセ
ンサーパイプに溶け込んでその融点を下げセンサーパイ
プが溶けてしまうので仲介材としてステンレスパイプ9
を必要としてした。
【0004】しかも電子ビーム溶接の場合、センサーパ
イプの肉厚が略0.04mmであるのに対して、溶接スポット
径が0.2〜0.3mmはあるので、内径側に溶接ビートが残る
ことも避けられない。そうするとセンサーパイプ側の流
量が小となり、バイパス側との分流比が合わなくなると
いう問題があった。
【0005】本発明は上記問題を解決するもので、セン
サーパイプと取付台の密封固定に関し、耐食性に優れ、
かつコスト的にも安価にできる熱式質量流量計を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定流体が
流れるセンサーパイプと、このセンサーパイプの上流側
と下流側との外周にそれぞれ感熱抵抗線からなる上流側
コイルと下流側コイルを巻いて設け、この上流側コイル
と下流側コイルと他の抵抗とによって構成したセンサー
回路と、前記センサーパイプを貫通させてこれを固定す
る取付台とを備えた熱式質量流量計において、前記セン
サーパイプをニッケル材から、取付台をステンレス材か
らそれぞれ形成し、このニッケルセンサーパイプとステ
ンレス取付台の間を金ろう材でろう付け固定した熱式質
量流量計である。
【0007】尚、上記センサー回路としては、特公昭56
−23094号公報にある定電流センサや、特公平4−49893
号公報で開示された定温度センサ、また特開平1−1508
17号公報で開示された定温度差センサなどを利用するこ
とができる。
【0008】また、金ろう材としては、純度が高く不純
物の含まないものが良く、少なくともAuの他はNiを主成
分とすることが望ましい。また金ろう材はセンサーパイ
プより液相線温度が低いほど望ましく、ろう付け温度は
1000°C以下が良い。
【0009】
【作用】ニッケルろう材(例えばJISZ3265)がCr,S
i,Feなどの不純物を数パーセント含んでいるのに対
し、金ろう材はこれらの不純物を含んでいない。従っ
て、ニッケルセンサーパイプに不純物が溶け込むことは
なく、センサーパイプ自身も溶けることはないので非常
に安定した耐食性を示しハロゲン系ガスを含むほとんど
の流体に犯されることがない。
【0010】金ろう材は、ニッケルろう材に比して単価
は高いが、使用量が微量な為、コスト的には、電子ビー
ム溶接より安価にできる。また、ステンレスパイプと電
子ビーム溶接をなくしたのでセンサーパイプの内径が狭
まるような不都合がなく正確な流量測定ができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明の一実施例の熱式流量計センサーSの
外観図であり、一対のケース4と4´とはほぼ対称に形
成されたアルミ材よりなり、図2はケース4´を外した
正面図である。ケース4,4´の合せ面3に形成した溝
5内には、セラミック繊維をペーパ状に成形したセラミ
ックペーパからなる断熱材6を装置して、センサーパイ
プ1を抱くように組立てられている。センサーパイプ1
は略U字状に折曲した細管で、センサーパイプの両端1
a,1bが基板2を貫通するように固定されている。セン
サーパイプ1は外径0.6mm、内径0.52mmで、成分がほぼ
全量ニッケルによって構成されており、その熱伝導率κ
はκ=94W/m/Kであり(理科年表60年度版による)、ス
テンレス鋼のκ=24.5W/m/K(同前)と比べて約3.8倍大
きい。このセンサーパイプの両端1a,1bは図示しないメ
インパイプに接続されており、該メインパイプにはこの
センサーパイプ1と並列にバイパス流路が形成されてお
り、センサーパイプ1の流量Qsとバイパス流路の流量と
の比が一定になるように設計されており、こうしてセン
サーパイプ1の流量Qsよりメインパイプの全流量が求め
られる様になっている。
【0012】センサーパイプ1の外周には一対のコイル
7,8が巻回されており、ケース4,4´内の溝5に収
納されている。コイル7,8は加熱要素であると同時に
感温要素でもあり、白金、鉄−ニッケルなどを芯線とす
る極細のエナメル被覆金属線によって形成されている。
センサーパイプ1の外面には、ポリイミド樹脂をトルエ
ンで希釈した絶縁材が薄く塗布され、その上から上記ヒ
ータ兼センサーコイル7,8をセンサーパイプ1の長さ
方向に100〜200回程巻回し、更に上記絶縁材を塗布して
絶縁被膜を形成して、コイル間及びコイルとセンサーパ
イプとの間の絶縁を図っている。そして、センサー回路
については上記したような定電流センサ、定温度セン
サ、定温度差センサなどの一つを利用するように構成し
ている。
【0013】以上のようであるからまず、センサーパイ
プ1内に流す流体が例えば半導体製造分野に用いられる
ClF3の場合、高温になるほど腐食速度が大きくなり、ス
テンレス鋼では120°C以下の温度でしか使用に耐え
ず、それ以上の温度では短時間で腐食が発生するが、本
実施例のセンサーパイプ1はステンレス鋼よりも耐食性
に富むニッケルで構成されているため、600°Cの高温
状態まで十分使用に耐える。このため特に腐食性の強い
上記ハロゲンガス等の流体を高温域状態で多く流すとき
にも、長期寿命を確保することが出来るようになった。
【0014】次に取付台2はステンレス鋼(SUS 316L)
によって形成している。またセンサーパイプ1はシール
性をもって基板2に密封固定する必要がある。そこで図
3に示すようにニッケルセンサーパイプ1をステンレス
取付台2に貫通した後、両者の隙間に直接金ろう材が充
填するようにろう付けAをなし密封固定するようにし
た。金ろう材は、耐食性に悪影響を与える(Si,Fe
等)の不純物元素が含まれていないし、ろう付け温度も
ニッケルろうに比べて低いのでセンサーパイプ側が溶け
ることも、また不純物が溶出することもない。もともと
金シールは各種ガスに対して犯されることがなく安定し
ており、半導体製造分野でも実績があるのでこの点でも
都合が良い。
【0015】実施例1 上記ステンレス製取付台2の貫通穴にニッケルセンサー
パイプ1を挿入後、JIS Z 3266にある金ろう材のBAu−
4種、線径φ0.3を貫通穴上面に巻いて置き、これを真
空炉にセットした。その後、常温から約90分で980°C
まで加温、980°Cで約30分保持した後自然冷却してろ
う付けを行った。以上のようにセンサーパイプ1と取付
台2の密封固定を行った結果、構造上又強度上従来のも
のと変ることなくハロゲン系ガスに対しても良好な耐食
性を示している。
【0016】図4は他の実施例を示すセンサーパイプ10
と取付台20部分の部分断面図である。図示のようにセン
サーパイプ10は直線状のパイプで、取付台20,20’は柱
状のブロック体を左右に配置したものである。尚、取付
台にはバイパス流路側に通じる開口孔21,21’とセンサ
ーパイプ10を通して密封固定する貫通孔が設けられてい
る。上記実施例と同様にセンサーパイプ10はニッケル製
で上流側コイルと下流側コイルが巻かれている。(図示
せず)取付台20,20’はステンレス(SUS 316L)製であ
る。またセンサーパイプ10を取付台20,20’の貫通孔に
挿入した後、金ろう材によって金ろう付けAして両者を
密封固定しており、他詳細については上記実施例と同様
であるので省略する。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、センサパ
イプと取付台の密封固定が構造的に簡単でかつ直接的に
行える。従って、耐食性に優れていると共に安価に製造
できる熱式質量流量計となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す熱式質量流量計の外
観図である。
【図2】 一方のケースを外したときの正面図である。
【図3】 センサパイプと取付台の固定を示す断面図で
ある。
【図4】 本発明の他の実施例を示すセンサーパイプと
取付台の断面図である。
【図5】 従来のセンサパイプと取付台の固定を示す断
面図である。
【符号の説明】
1,10…センサーパイプ 2,20…取付台
3…合せ面 4,4´…ケース 5…溝
6…断熱材 7…上流側コイル 8…下流側コイル A…金ろう付け Y…電子ビーム溶接
Z…ニッケルろう付け

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定流体が流れるセンサーパイプと、
    このセンサーパイプの上流側と下流側との外周にそれぞ
    れ感熱抵抗線からなる上流側コイルと下流側コイルを巻
    いて設け、この上流側コイルと下流側コイルと他の抵抗
    とによって構成したセンサー回路と、前記センサーパイ
    プを貫通させてこれを固定する取付台とを備えた熱式質
    量流量計において、前記センサーパイプをニッケル材か
    ら、取付台をステンレス材からそれぞれ形成し、このニ
    ッケルセンサーパイプとステンレス取付台の間を金ろう
    材でろう付け固定したことを特徴とする熱式質量流量
    計。
JP7000564A 1995-01-06 1995-01-06 熱式質量流量計 Pending JPH08189847A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015041255A1 (ja) * 2013-09-18 2015-03-26 日立金属株式会社 流量センサ、それを用いた質量流量計及び質量流量制御装置並びに流量センサの製造方法

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