JPS63133020A

JPS63133020A - 質量流量センサ

Info

Publication number: JPS63133020A
Application number: JP61280267A
Authority: JP
Inventors: Isao Suzuki; 勲鈴木
Original assignee: NIPPON TAIRAN KK
Current assignee: NIPPON TAIRAN KK
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1988-06-04
Also published as: JPH0325727B2

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）この発明は、例えば、半導体やＩＣ等の製造プロセスで
用いられる各種ガス等の流体の質量流量を検出する場合
に好適な、質日流母センサに関するものである。

（従来の技Ｓ、ｆｉ　＞従来の斯ｆ１買」流口センサとしては、キ°、ｌピラリ
ーチューブを使用して流体を流し、このチューブの２箇
所を外側から発熱抵抗線で、リロ熟し、チューブ中を流
れる流体によりチューブの上記２箇所に温度分布の変化
が生じることを利用して、流体の質量流量を検出するも
のが知られている。この質量流量センサにおいては、チ
ューブ外部に生じる空気の対流等による測定誤差を防止
するため、チューブをケースで覆い、かつ、チューブと
ケースとの間に、グラスウール等の断熱材を充填してい
る。しかしながら、このような構成の質量流量センサに
よると、断熱材の熱容量により、熱がチューブ外部に滞
沼することになり、レスポンスが悪くなるという欠点が
ある。

そこで、ケースを金属とし、このケースによりチューブ
から放出される熱を吸収することにより、レスポンスを
改善した質量流量センサが知られている（特願昭５７−
１９９２３６号）。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、この質量流量センサによると、チューブ
の熱は空気中を介してケースに伝導するものでおるから
、レスポンスの改善にも限界があり、前述の断熱材を用
いたものに比べて、約１〆２になる程度である。更に加
えて、この構成の質量流量センサでは、チューブとケー
スの位置関係により感度、零点が変化するため、この位
置関係を微調整する必要があり、製作に多くの時間、工
数がかかり、生産効率が悪いという欠点があった。

本発明は、かかる従来の質量流量センサの欠点に鑑みな
されたもので、その目的は、レスポンスが速く、しかも
、製作に多くの時間、工数を要せず、生産効率を向上さ
せることのできる質量流量センサを提供することである
。

（問題点を解決するための手段）本発明では、流体の流路を形成する管の外壁面であって
、流体が流れる上流側と下流側とに、第１、第２のセン
サを夫々設け、上記管の上記第１のセンサが設けられて
いる部分の上流側端部と、上記管の上記第２のセンサが
設けられている部分の下流側端部とに接し、この両端部
間を熱的に連結するとともに、上記両端部からの熱を放
散する放熱部材を設けたものでおる。

（作用）上記構成の質量流量センサによると、流路にあける流体
の温度信号を取出す第１、第２のセンサが設けられた管
の部分から放出される熱は、直接に放熱部材に伝わり放
散されるから、効率良く放熱がなされ、かつ、放熱部材
により、第１、第２のセンサが設けられた管の、夫々の
上流側端部と、下流側端部とが熱的に連結されているか
ら、夫々の部分が分離されて熱の放散が生じることがな
く、等混生がなされる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は、本発明の一実施例の要部破断斜視図でおる。同
図において、１はガスの流路となる管を示し、この管内
をガスか矢印Ｘ１．Ｘ２の如く流れる。管１の中央部付
近には、発熱抵抗線から成る第１のセンサ２が管１の上
流側に巻回されて設けられ、同じく、発熱抵抗線から成
る第２のセンサ３が管１の下流側に巻回されて設けられ
ている。この第１のセンサ２と第２のセンサ３とをマつ
とともに、筐１に対して第１のセンサ２の上流側端部と
第２のセンサ３の下流側端部とで接する放熱部材である
放熱筺体４が、管１の中央部に取付けられている。この
放熱筺体４は、第２図（ａ）にその正面図、第２図（ｂ
）にその側面図が示されている。放熱筺体４は、２枚１
組で、対向させられた状態で重ね合わされて使用される
放熱筺体４は、放熱作用をなすことから、ＡＩ。

ＣＬ、ｌＡｇ等の熱伝導率の高い材料により形成される
。放熱筺体４の中央部には、第１、第２のセンサ２，３
を覆う部屋を形成するための凹部５が、長方形状に形成
され、この部分は、第２図（ｂ）から判るように肉薄に
構成されている。また、左右の縁部中央には、横方向に
延びる断面が半円状の溝部６Ａ、６Ｂが形成され、更に
、上下の縁部中央には、放熱筺体４を２枚重ね合せてネ
ジ止めして固定するための穴部７Ａ、７Ｂが形成されて
いる。　第３図には、放熱筺体４Ａ、４Ｂが重ね合わさ
れ、ネジ８Ａ、８Ｂにて固定された状態が示されている
。このように構成された、管１と、第１、第２のセンサ
２，３と放熱筺体４とから成る部分は、金属のケース９
にて覆われ、外部の熱等の影響から遮断される。そして
、ケース９内には、グラスウール等の断熱材が充填され
、熱の対流が防止される。このようにすると、質聞流最
センサが使用される場合の、質量流量センサの姿勢にか
かわりなく（即ち、質量流」センサが傾けられたり、逆
さにされたりして使用されても）、誤差の少ない計測が
可能となる。尚、放熱筺体４の凹部５にて形成される部
屋内にも、グラスウール等の断熱材を充填させ、対流防
止を図っても良い。

さて、第３図に示されるように、第１のセンサ２から導
出されたリード線１１Ａ、ＩＩＢ、第２のセンサ３から
導出されたリード線１２Ａ、１２Ｂは、第４図に示した
ブリッジ回路へ到る。即ち、電池２１の電圧が第１のセ
ンサ２、第２のセンサ３間に与えられて電流が流れると
、第１のセンサ２と第２のセンサ３とは発熱して、管１
を温めるのである。

ガスが流れていると、第１のセンサ２は、絶えず温めら
れていないガスの温度による影響を受けるのに対し、第
２のセンサ３は第１のセンサ２により温められたガスの
温度による影響を受けるようになる。つまり、ガスの質
量流量に比例して、第１、第２のセンサ２，３の温度が
決定され、第１、第２のセンサ２，３は夫々の温度にお
ける抵抗値を有するものとなる。この抵抗値の変化を、
差動増幅器を構成するオペアンプ２２で検出し、出力信
・号を出力端子２３から処理回路へ送るようにする。

この出力信号に基づき、ガスの質量流量が検出される。

ところで、本実施例では、放熱筺体４によって、管１の
うち、第１のセンサ２の上流側端部１Ａ（第３図）から
、また、第２のセンサ３の下流側端部ＩＢ（第３図）か
ら、直接的に熱が奪われ、放散される。このため、第１
のセンサ２、第２のセンサ３の発熱による熱が、熱伝導
率の高い放熱筺体４から直接に放散されることになり、
ガスの流量変化に対応して素速く第１、第２のセンサ２
３による応答が得られるようになり、レスポンスが向上
する。

ちなみに、グラスウールによる断熱作用を有するだけの
質量流量センサの立上り時定数が１．ａｓｅｃである場
合、同様の条件下において、本実施例の質屋流量センサ
では、時定数が０．４５ＳｅＣとなり、大幅にレスポン
スの改善がみられる。第１のセンサ２と上流側端部１Ａ
との間の距離及び、第２のセンサ３と下流側端部１Ｂと
の間の距離が近接しているほど、レスポンスが改善され
る。例えば、管」の外径が０．３〜１．０ｍｍの場合上
記距離が０．５〜３．０ｍｍとなると適切であり、上記
距離が５．０ｍｍ以上となると、効果が半減する。

また、上流側端部１Ａと下流側端部１Ｂとが、放熱筺体
４によって熱的に連結されているため、管１内のガス流
がなくなった場合には、上記２つの部位が等混生され易
く、センサ出力の零点安定性も著しく向上する。

次に、本発明の他の実施例を、第５図を参照して説明す
る。第５図は、放熱部材を圧延金属材でおる所定幅と所
定長を有する金属薄板５１Ａ、　５１３によって構成す
ることを示したものである。金属薄板５１Ａ、５１Ｂは
図の如く対向させられて、図示せぬ管１の、第１のセン
サと第２のセンサとを囲むように設けられる。金属薄板
５１Ａ、５１３は、同一の構成であるので、金属薄板５
１Ａのみを説明する。５２Ａ、　５３Ａは脚部を示し、
管１に取付けられたとき、第３図における上流側端部１
Ａと下流側端部１Ｂとから、脚部５２Ａ、　５３Ａが夫
々、管１の外方へ向って立上るようになる。脚部５２Ａ
、５３Ａは、所定長であり、脚部５２Ａ、５３Ａの間は
、脚部５２Ａ、　５３Ａと一体的に形成され、脚部５２
．５３と直角を有するように曲げられた結合部５４Ａに
より結ばれている。また、脚部５２Ａ、５３Ａには、管
１に沿うように直角に曲げられた取付部５５Ａ、　５６
Ａが一体的に形成されている。取付部５５Ａ、　５８Ａ
の夫々の中央部長手方向には、断面が半円状であり、管
１の半周を覆う溝部５７Ａ、　５８Ａが形成されている
。また、取付部５５Ａ、５６Ａの溝部５７Ａ、　５８Ａ
を挟んで対応する位置には、金属薄板５１Ａ、５１Ｂを
相互にネジ等で固定するための穴５９　　Ａ〜５９４Ａ
が穿設されている。かかる金属薄板５１Ａ、５１Ｂを管
１に取付けた場合にも、第３図にて示したと同様の効果
が得られる。ここでは、圧延金属材として、金属薄板を
用いたが、金属箔を用いても良い。

この場合、金属箔を管１に取付けるため、金属テープを
用いることも可能であり、また、金属箔であるから形状
を自在に形成できる利点がある。また、上記のような圧
延金属材は、本実施例のように、２個でなく、１個また
は３個以上設けても良い。

尚、本発明は、上記２つの実施例に限定されるものでは
ない。例えば、第１のセンサ２の上流側端部と、第２の
センサの下流側端部とに放熱板を夫々設け、これらを別
の金属板で連結したようなものでも良い。また、放熱部
材の厚さに限定はないから、第２の実施例で既述したの
であるが、例えば、アルミテープ、アルミ箔等で放熱部
材を構成しても良い。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、第１のセンサの
上流側端部と第２のセンサの下流側端部とから、空気で
はなく、放熱部材を介して放熱が行われ、レスポンスの
改善を図ることができるとともに、管とケースとの位置
等、位置合せの要素がなく、制作に多くの時間、工数を
要せず、生産効率を向上させ得る。更に、上記上流側端
部と下流側端部とが熱的に連結されているので、流体の
流れがない場合には、等塩化が速くなされ、零点安定化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部破断斜視図、第２図は
放熱筺体の構成図、第３図は本発明の一実施例の要部破
断正面図、第４図は質量流量を検出するための回路構成
を示す図、第５図は本発明の他の実施例を示す斜視図で
ある。１・・・管　　　　　　　　１Ａ・・・上流側端部１Ｂ
・・・下流側端部　　　２・・・第１のセンサ計・・第
２のセンサ４．４Ａ、４Ｂ・・・放熱筺体９・・・ケース　　　　　　２１・・・電池２２・・・
オペアンプ　　　　２３・・・出力端子５１Ａ、５１Ｂ
・・・金属薄板５２Ａ、　５２Ｂ、　５３．Ａ、、　５３Ｂ・・・脚部
５４Ａ、５４Ｂ・・・結合部５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ・・・取付部代理人　
弁理士　本　１）　　崇第４図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流路における流体の温度信号を取出すべく、前記
流路を形成する管の外壁面であって、前記流体が流れる
上流側と下流側とに、第１、第２のセンサが夫々設けら
れた質量流量センサにおいて、前記管の前記第１のセン
サが設けられている部分の上流側端部と、前記管の前記
第２のセンサが設けられている部分の下流側端部とに接
し、この両端部間を熱的に連結するとともに、前記両端
部からの熱を放散する放熱部材を設けたことを特徴とす
る質量流量センサ。
（２）放熱部材は、第１、第２のセンサを包むように形
成された筺体から成ることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の質量流量センサ。
（３）放熱部材は、圧延金属材から成り、上流側端部と
下流側端部とから管の外方へ向って立上り、所定長を有
する脚部と、この脚部と一体形成され、この脚部間を結
ぶ結合部とにより構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項記載の質量流量センサ。