JPH1151728A - 熱式質量流量計 - Google Patents
熱式質量流量計Info
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- JPH1151728A JPH1151728A JP9205623A JP20562397A JPH1151728A JP H1151728 A JPH1151728 A JP H1151728A JP 9205623 A JP9205623 A JP 9205623A JP 20562397 A JP20562397 A JP 20562397A JP H1151728 A JPH1151728 A JP H1151728A
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- sensor
- pipe
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造簡単でかつコスト的にも安価にできる熱
式質量流量計のセンサーパイプと取付基台の固定構造を
提供すること。 【解決手段】 被測定流体が流れるニッケルセンサーパ
イプ１と、このニッケルセンサーパイプ１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、前記ニッケルセンサーパイプ１を貫通させ
てこれを固定する取付基台２の貫通孔下端２２に突出部
２０を形成し、この突出部２０と前記ニッケルセンサー
パイプ１の先端部１２を電子ビーム溶接Ｘして固定した
熱式質量流量計である。
式質量流量計のセンサーパイプと取付基台の固定構造を
提供すること。 【解決手段】 被測定流体が流れるニッケルセンサーパ
イプ１と、このニッケルセンサーパイプ１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、前記ニッケルセンサーパイプ１を貫通させ
てこれを固定する取付基台２の貫通孔下端２２に突出部
２０を形成し、この突出部２０と前記ニッケルセンサー
パイプ１の先端部１２を電子ビーム溶接Ｘして固定した
熱式質量流量計である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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
パイプをその取付基台に固定する構造の改良に関するも
のである。
ローラ等に使用される熱式質量流量計に関し、センサー
パイプをその取付基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
基台を貫通して固定する必要があるから、ここでは図４
に示すようにステンレス材（SUS316L）の取付基台２と
ニッケル材のセンサーパイプ１の間にステンレス材（SU
S316L）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とステンレス取付基台２をニ
ッケルろう付けＺをして固定するようにしていた。
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
基台を貫通して固定する必要があるから、ここでは図４
に示すようにステンレス材（SUS316L）の取付基台２と
ニッケル材のセンサーパイプ１の間にステンレス材（SU
S316L）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とステンレス取付基台２をニ
ッケルろう付けＺをして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の向上と使用流量範囲
の拡大は望めるが、取付基台とセンサーパイプの固定が
面倒でコスト的にも高いものとなっていた。すなわち、
両者の固定構造としては耐食性と作業性及びコストの面
から通常ニッケルろう材が使用されている。しかしこの
場合ニッケルセンサーパイプと取付基台を直接ニッケル
ろう材を用い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。よって仲介材としてステン
レスパイプ９を必要とし、さらにこのステンレスパイプ
とセンサーパイプを電子ビーム溶接するようにしてい
た。以上のことから従来は、電子ビーム溶接Ｙとニッケ
ルろう付けＺの両方を必要としていた。
イプをニッケル材にすると耐食性の向上と使用流量範囲
の拡大は望めるが、取付基台とセンサーパイプの固定が
面倒でコスト的にも高いものとなっていた。すなわち、
両者の固定構造としては耐食性と作業性及びコストの面
から通常ニッケルろう材が使用されている。しかしこの
場合ニッケルセンサーパイプと取付基台を直接ニッケル
ろう材を用い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。よって仲介材としてステン
レスパイプ９を必要とし、さらにこのステンレスパイプ
とセンサーパイプを電子ビーム溶接するようにしてい
た。以上のことから従来は、電子ビーム溶接Ｙとニッケ
ルろう付けＺの両方を必要としていた。
【０００４】本発明は上記問題を解決するもので、ニッ
ケルセンサーパイプと取付基台の固定構造に関し、構造
簡単で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。
ケルセンサーパイプと取付基台の固定構造に関し、構造
簡単で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。
【０００５】
【発明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
取付基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形成すると共に、前記取付
基台の貫通部下端に突出部を形成し、この突出部と前記
センサーパイプの先端部を電子ビーム溶接して固定した
熱式質量流量計である。
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
取付基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形成すると共に、前記取付
基台の貫通部下端に突出部を形成し、この突出部と前記
センサーパイプの先端部を電子ビーム溶接して固定した
熱式質量流量計である。
【０００６】ここで取付基台はステンレス材から形成
し、突出部の幅（厚さ）は電子ビーム溶接の溶接部の大
きさにもよるがおよそセンサーパイプの肉厚の１０倍ま
でが望ましく、高さ（深さ）は溶接時の熱を適度に保留
できる程の熱容量に設定することが好ましく、およそ
０．２〜１．０ｍｍ程度が望ましい。
し、突出部の幅（厚さ）は電子ビーム溶接の溶接部の大
きさにもよるがおよそセンサーパイプの肉厚の１０倍ま
でが望ましく、高さ（深さ）は溶接時の熱を適度に保留
できる程の熱容量に設定することが好ましく、およそ
０．２〜１．０ｍｍ程度が望ましい。
【０００７】ここで例えば、従来構造のままでニッケル
センサーパイプと取付基台を直接電子ビーム溶接しよう
とすると、先ず大きな平面の一部にセンサーパイプと取
付基台の接合部があるだけなのでビームの狙いが定まら
ず溶接がしにくい。また、取付基台側はセンサーパイプ
に比べて非常に大きな熱容量を持つことになるので溶接
時の熱バランスが取れずに良好な溶接ができない。とい
う不都合が生じる。この点で突出部を設けたことによっ
て、この突出部とセンサパイプの端面は電子ビーム溶接
のいわば開先部となるが、これらが同一平面内にあるの
で溶接部のビーム位置が容易に定められ溶接が容易に且
つきれいに仕上がる。また、溶接時の熱は熱伝導の良い
センサパイプ側に積極的に逃げるのであるが、突出部自
体の熱容量は小さく伝導しやすいので突出部にもバラン
スよく熱が伝わり効率的に良好な溶接部を得ることがで
きる。以上によってニッケルセンサーパイプと取付基台
を直接固定することが出来るようになった。
センサーパイプと取付基台を直接電子ビーム溶接しよう
とすると、先ず大きな平面の一部にセンサーパイプと取
付基台の接合部があるだけなのでビームの狙いが定まら
ず溶接がしにくい。また、取付基台側はセンサーパイプ
に比べて非常に大きな熱容量を持つことになるので溶接
時の熱バランスが取れずに良好な溶接ができない。とい
う不都合が生じる。この点で突出部を設けたことによっ
て、この突出部とセンサパイプの端面は電子ビーム溶接
のいわば開先部となるが、これらが同一平面内にあるの
で溶接部のビーム位置が容易に定められ溶接が容易に且
つきれいに仕上がる。また、溶接時の熱は熱伝導の良い
センサパイプ側に積極的に逃げるのであるが、突出部自
体の熱容量は小さく伝導しやすいので突出部にもバラン
スよく熱が伝わり効率的に良好な溶接部を得ることがで
きる。以上によってニッケルセンサーパイプと取付基台
を直接固定することが出来るようになった。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例を示す熱式質
量流量計のケースを取り除いた正面図である。図２はセ
ンサーパイプと取付基台の固定部拡大断面図である。
照して説明する。図１は本発明の一実施例を示す熱式質
量流量計のケースを取り除いた正面図である。図２はセ
ンサーパイプと取付基台の固定部拡大断面図である。
【０００９】図１においてケース４はアルミ材からなり
対称に形成されたケース４´（図示せず）と一対となっ
ている。図１はケース４´を外した正面図であるが、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を装填して、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はここでは略Ｕ字
状に折曲した細管で、センサーパイプの両端1a，1bが取
付基台２を貫通して固定される。センサーパイプ１は、
例えば外径0.6mm、内径0.52mmの細管をほぼ全量ニッケ
ルによって構成したものを用いている。因みにその熱伝
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。例えばマスフローコントローラでは、
このセンサーパイプ１の両端1a，1bは図示しないメイン
流路に連絡されており、このメイン流路にはセンサーパ
イプ１と並列にバイパス流路が形成されている。そして
センサーパイプ１の流量Qsとバイパス流路の流量の比が
一定になるように設定されており、こうしてセンサーパ
イプ１の流量Qsを検出することによりメイン流路の全流
量が求められるようになっている。
対称に形成されたケース４´（図示せず）と一対となっ
ている。図１はケース４´を外した正面図であるが、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を装填して、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はここでは略Ｕ字
状に折曲した細管で、センサーパイプの両端1a，1bが取
付基台２を貫通して固定される。センサーパイプ１は、
例えば外径0.6mm、内径0.52mmの細管をほぼ全量ニッケ
ルによって構成したものを用いている。因みにその熱伝
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。例えばマスフローコントローラでは、
このセンサーパイプ１の両端1a，1bは図示しないメイン
流路に連絡されており、このメイン流路にはセンサーパ
イプ１と並列にバイパス流路が形成されている。そして
センサーパイプ１の流量Qsとバイパス流路の流量の比が
一定になるように設定されており、こうしてセンサーパ
イプ１の流量Qsを検出することによりメイン流路の全流
量が求められるようになっている。
【００１０】さて、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
ー回路については他の抵抗体と共にブリッジ回路を構成
して定電流センサ（特公昭56-23094号）、定温度センサ
（特公平4-49893号）あるいは定温度差センサ（特開平1
-150817号）等の質量流量センサを適宜構成する。
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
ー回路については他の抵抗体と共にブリッジ回路を構成
して定電流センサ（特公昭56-23094号）、定温度センサ
（特公平4-49893号）あるいは定温度差センサ（特開平1
-150817号）等の質量流量センサを適宜構成する。
【００１１】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
腐食速度が増し、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。この点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材で構成されてい
るため、600°Ｃの高温状態まで十分使用に耐えること
ができる。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。またニッケルセン
サーパイプとしたことによって熱伝導が良いので検出で
きる比例流量域が拡大されて結果的に大流量まで制御が
できるようになった。
導体製造分野に用いられるClF3の場合、高温になるほど
腐食速度が増し、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。この点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材で構成されてい
るため、600°Ｃの高温状態まで十分使用に耐えること
ができる。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。またニッケルセン
サーパイプとしたことによって熱伝導が良いので検出で
きる比例流量域が拡大されて結果的に大流量まで制御が
できるようになった。
【００１２】次に、図２に示す取付基台２はステンレス
材（SUS316L）によって形成しており、上記したセンサ
ーパイプ１はこの取付基台２に少なくとも固定する必要
がある。そこで本実施例では取付基台２の貫通孔２１の
下端に突出部２０を形成し、貫通孔下端面２２にセンサ
ーパイプ１の端面１２を面一に合わせるようにした。そ
してこの突出部２０とセンサーパイプの端面１２を直接
電子ビーム溶接Ｘして両者を固定している。この例では
取付基台２の下部に環状凹溝２３を形成して突出部２０
を形成したが、これに限定されることはなく例えば図３
のように取付基台の下面２２から直接突出部２０を形成
するようにしてもよい。
材（SUS316L）によって形成しており、上記したセンサ
ーパイプ１はこの取付基台２に少なくとも固定する必要
がある。そこで本実施例では取付基台２の貫通孔２１の
下端に突出部２０を形成し、貫通孔下端面２２にセンサ
ーパイプ１の端面１２を面一に合わせるようにした。そ
してこの突出部２０とセンサーパイプの端面１２を直接
電子ビーム溶接Ｘして両者を固定している。この例では
取付基台２の下部に環状凹溝２３を形成して突出部２０
を形成したが、これに限定されることはなく例えば図３
のように取付基台の下面２２から直接突出部２０を形成
するようにしてもよい。
【００１３】さて、図２の例の場合センサーパイプの肉
厚は０．０４ｍｍ、突出部の厚さＷは０．３ｍｍ、深さ
ｈは０．５ｍｍとした。また電子ビーム溶接の溶接部Ｘ
はおよそ０．３ｍｍ程度の幅に仕上がっている。このよ
うに突出部２０を形成することによって電子ビーム溶接
のビームの狙いが集中して行えミスのないきれいな溶接
が出来る。また溶接時の熱はセンサーパイプ側から積極
的に逃げるのであるが、このような突出部を部分的に設
けたことによって適度な熱が突出部２０にも伝導して結
果として効率的な溶接が行える。またセンサーパイプの
端面を突出部の端面に合わせる構造であるのでセンサー
パイプの固定や位置合わせが容易となる。
厚は０．０４ｍｍ、突出部の厚さＷは０．３ｍｍ、深さ
ｈは０．５ｍｍとした。また電子ビーム溶接の溶接部Ｘ
はおよそ０．３ｍｍ程度の幅に仕上がっている。このよ
うに突出部２０を形成することによって電子ビーム溶接
のビームの狙いが集中して行えミスのないきれいな溶接
が出来る。また溶接時の熱はセンサーパイプ側から積極
的に逃げるのであるが、このような突出部を部分的に設
けたことによって適度な熱が突出部２０にも伝導して結
果として効率的な溶接が行える。またセンサーパイプの
端面を突出部の端面に合わせる構造であるのでセンサー
パイプの固定や位置合わせが容易となる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ニッケル
センサーパイプと取付基台の固定が構造的に簡単でかつ
直接的に行える。従って、耐食性と適用流量範囲が広く
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。
センサーパイプと取付基台の固定が構造的に簡単でかつ
直接的に行える。従って、耐食性と適用流量範囲が広く
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１】 本発明の一実施例を示す熱式質量流量計の正
面図である。
面図である。
【図２】 センサーパイプと取付基台の固定部を示す拡
大断面図である。
大断面図である。
【図３】 センサーパイプと取付基台の固定部の他の実
施例の拡大断面図である。
施例の拡大断面図である。
【図４】 従来のセンサーパイプと取付基台の固定部を
示す断面図である。
示す断面図である。
１：センサーパイプ ２：
取付基台 ３：合わせ面 ４：
ケース ５：溝 ６：
断熱材 ７：上流側コイル ８：
下流側コイル ９：ステンレスパイプ １２：
センサーパイプの下端面 ２０：突出部 ２１：
貫通孔 ２２：貫通孔下端面 ２３：
環状凹溝 Ｘ、Ｙ：電子ビーム溶接 Ｚ：
ニッケルろう付け
取付基台 ３：合わせ面 ４：
ケース ５：溝 ６：
断熱材 ７：上流側コイル ８：
下流側コイル ９：ステンレスパイプ １２：
センサーパイプの下端面 ２０：突出部 ２１：
貫通孔 ２２：貫通孔下端面 ２３：
環状凹溝 Ｘ、Ｙ：電子ビーム溶接 Ｚ：
ニッケルろう付け
Claims (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基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
ら形成すると共に、前記取付基台の貫通孔下端に突出部
を形成し、この突出部と前記センサーパイプの先端部を
電子ビーム溶接して固定したことを特徴とする熱式質量
流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20562397A JP3865159B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 熱式質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20562397A JP3865159B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 熱式質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151728A true JPH1151728A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3865159B2 JP3865159B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=16509959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20562397A Expired - Fee Related JP3865159B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 熱式質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3865159B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304934A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-31 | Berkin Bv | 質量流量計 |
| JP2010107327A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 熱式ガス流量計 |
| JP2011129384A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | 含浸型陰極構体 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP20562397A patent/JP3865159B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304934A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-31 | Berkin Bv | 質量流量計 |
| JP2010107327A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 熱式ガス流量計 |
| JP2011129384A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | 含浸型陰極構体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3865159B2 (ja) | 2007-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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