KR20190134710A - 질량 유량 센서, 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기 - Google Patents

질량 유량 센서, 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기 Download PDF

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Abstract

제로점 변동을 저감시킨 질량 유량 센서, 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기를 제공하기 위하여, 본 발명의 질량 유량 센서(20)는, 유체가 단부(제1 단부(21))로부터 다른 단부(제2 단부(22))로 흐르고, 바닥부와 바닥부로부터 단부(제1 단부(21), 제2 단부(22))까지를 연결하는 2개의 직선형부(직선형부(22B), 직선형부(22A))를 가지는 U자형상의 유로관(23)과, 어느 하나의 직선형부(직선형부(22B) 또는 직선형부(22A))에 권취된 제1 감열 저항체(24)와, 제1 감열 저항체(24)로부터 단부(제2 단부(22) 또는 제1 단부(21)) 쪽으로 이격되어 설치되고, 제1 감열 저항체(24)가 권취된 직선형부(직선형부(22B) 또는 직선형부(22A))에 권취된 제2 감열 저항체(25)와, 제1 감열 저항체(24)를 협지하여 제2 감열 저항체(25)와는 반대 측으로 되는 측의 유로관(23) 상에 접촉하도록 설치된 방열부(26)를 구비한다.

Description

질량 유량 센서, 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기
본 발명은 질량 유량 센서((mass flow sensor), 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계(mass flow meter) 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기(mass flow controller)에 관한 것이다.
수평 방향으로 유체를 흐르게 하는 질량 유량계나 질량 유량 제어기는, U자형의 센서관이 U자형의 바닥부를 상방향으로 하여 배치되도록 설치되고, 한 쌍의 센서 소자가 U자형의 바닥부에 수평 방향으로 나란히 설치되어 있다.
한편, 이와 같은 질량 유량계나 질량 유량 제어기를 수직 방향으로 유체를 흐르게 하도록 배치하면, 특허문헌 1에서 도 7을 참조하여 설명되는 바와 같이, 열적 사이퍼닝(thermal siphoning) 현상에 의해, 제로점이 변동되는 과제가 있다.
열적 사이퍼닝 현상(서멀 사이펀 현상라고도 함)이란, 질량 유량계나 질량 유량 제어기를 수직 방향으로 유체를 흐르게 하도록 배치하고, 즉 한 쌍의 센서 소자가 수직 방향으로 나란히 설치되어 있는 상태로, 1차 측의 유체 압력이 높은 경우에, 분자량이 큰 가스에 사용할 때 생기는 현상이며, 센서 소자에서 데워진 유체가 센서관을 상승하고, 주유로(主流路)(소위 바이패스부)에 합류하고, 주유로에서 냉각된 유체가 하강하고, 다시 센서관에 유입하는 현상이다.
이 열적 사이퍼닝 현상이 생긴 경우, 질량 유량계나 질량 유량 제어기에 유체가 흐르지 않고(유량 제로) 이어도, 센서관 내의 유체는 이동하므로, 센서 소자는 유량을 감지하고, 제로점의 변동이 생긴다.
일본공개특허 평 11-64060호 공보
특허문헌 1의 대응을 행함으로써, 질량 유량계나 질량 유량 제어기를 수직 방향으로 유체를 흐르게 하도록 배치해도, 열적 사이퍼닝 현상을 방지할 수 있다. 그러나, 최근 특히 반도체 분야에서는, 질량 유량계나 질량 유량 제어기가 탑재되는 시스템의 집적화가 진행되어, 질량 유량계나 질량 유량 제어기의 소형화가 요구되는 상황에 있어서는, 센서관의 관 길이의 증가나 히터의 추가는 곤란하다.
이에, 수직 방향으로 유체를 흐르게 하는 질량 유량계나 질량 유량 제어기를 위하여, U자형의 개구부가 수평 방향을 향하도록 배치하고, 또한 U자형의 한 쌍의 측부에 수평 방향으로 나란히 센서 소자(감열 저항체)를 배치함으로써 열적 사이퍼닝 현상에 의한 제로점 변동을 억제하는 것이 가능하지만, 보다 높은 정밀도가 요구되는 상황에 있어서는, 유량이 제로일 때, 센서관의 단부가 접속되는 본체 블록에 의한 방열의 영향으로, 한 쌍의 센서 소자의 열 균형이 깨지는 것에 의해 생기는 제로점 변동이 문제로 된다.
그리고, 제로점이란, 질량 유량계나 질량 유량 제어기에 유체가 흐르지 않고 있는 경우이며, 2개의 센서 소자가 감지하는 온도에 차이가 없는 상태를 일컫는다.
제로점에서의 센서관의 온도 분포는, 2개의 센서 소자의 중간부 온도가 가장 높고, 중간부로부터 이격됨에 따라 온도는 내려가고, 선대칭인 포물선을 나타낸다.
본 발명은, 상기한 사정을 감안하여 이루어 것이며, 제로점 변동을 저감시킨 질량 유량 센서, 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 이하의 구성에 의해 파악된다.
(1) 본 발명의 질량 유량 센서는, 유체가 단부로부터 다른 단부로 흐르고, 바닥부와 상기 바닥부로부터 단부까지를 연결하는 2개의 직선형부를 가지는 U자형상의 유로관과, 상기 어느 하나의 직선형부에 권취된 제1 감열 저항체와, 상기 제1 감열 저항체로부터 단부 쪽으로 이격되어 설치되고, 상기 제1 감열 저항체가 권취된 상기 직선형부에 권취된 제2 감열 저항체와, 상기 제1 감열 저항체를 협지하여 상기 제2 감열 저항체와는 반대 측으로 되는 측의 상기 유로관 상에 접촉하도록 설치된 방열부를 구비한다.
(2) 상기 (1)의 구성에 있어서, 상기 질량 유량 센서는, 상기 제1 감열 저항체 및 상기 제2 감열 저항체의 단부가 접속되는 단자를 가지는 웰드 베이스(weld base)를 구비하고, 상기 방열부는, 상기 웰드 베이스의 일부이다.
(3) 상기 (2)의 구성에 있어서, 상기 방열부가 상기 유로관에 고정되고, 상기 유로관이 상기 웰드 베이스에 유지되어 있다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 방열부는, 0℃에서의 열전도율이 100W/m·K 이상인 재료로 형성되어 있다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 유로관이 U자형상의 개구 측을 수평 방향으로 향하게 하여 배치된다.
(6) 본 발명의 질량 유량계는, 유체가 흐르는 주유로와, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성을 가지는 질량 유량 센서와, 상기 질량 유량 센서에 의해 검출된 상기 유체의 유량에 관한 신호를 외부로 출력하는 출력부를 구비하고, 상기 질량 유량 센서의 상기 유로관의 각각의 상기 단부가 상기 주유로에 접속되어 있다.
(7) 본 발명의 질량 유량 제어기는, 유체가 흐르는 주유로와, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성을 가지는 질량 유량 센서와, 상기 주유로의 출구 측에 설치되고, 상기 질량 유량 센서에 의해 검출된 상기 유체의 유량에 기초하여, 상기 주유로 내를 흐르는 상기 유체의 유량을 설정된 유량으로 조절하는 유량 조절 밸브를 구비하고, 상기 질량 유량 센서의 상기 유로관의 각각의 상기 단부가 상기 주유로에 접속되어 있다.
본 발명에 의하면, 제로점 변동을 저감시킨 질량 유량 센서, 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량계 및 그 질량 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 질량 유량 센서를 구비한 질량 유량 제어기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 질량 유량 센서의 주요부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 질량 유량 센서를 구비한 질량 유량계의 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시형태」라고 함)를, 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고, 실시형태의 설명 전체를 통하여 동일한 요소에는 동일한 번호를 부여하고 있다.
(제1 실시형태)
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 질량 유량 센서(20)를 구비한 질량 유량 제어기(1)의 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 질량 유량 센서(20)의 주요부를 나타낸 단면도이다.
그리고, 도 1 및 도 2에 기재된 상 및 하는, 통상의 사용 시의 상측 및 하측을 나타내고 있다.
이하에서는, 질량 유량 제어기(1)의 설명을 행하면서, 본 실시형태의 질량 유량 센서(20)에 관한 설명도 행한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 질량 유량 제어기(1)는, 본체 블록(10)과, 본체 블록(10)에 장착된 하우징(19)을 구비하고 있다.
본체 블록(10)은, 유체의 입구가 되는 제1 개구부(10a)로부터 연장되는 제1 주유로(11)와, 제1 주유로(11)로부터 연장되는 제2 주유로(12)와, 유체의 출구가 되는 제2 개구부(10b)로부터 연장되는 제3 주유로(13)를 가지는 주유로를 구비하고 있다.
그리고, 제1 개구부(10a) 및 제2 개구부(10b)에는, 유체가 흐르는 배관과의 접속을 위한 도시하지 않은 접속 조인트가 장착된다.
제1 주유로(11)는, 제1 개구부(10a)로부터 제2 개구부(10b) 측으로 연장되는 내경(內徑)(D1)을 가지는 직선형의 유로가 되어 있다.
또한, 제2 주유로(12)는, 대략 L자형의 유로로 되어 있고, 제2 주유로(12)는, 제1 주유로(11)의 제1 개구부(10a)와는 반대 측의 단부(11a)로부터 제2 개구부(10b) 측으로 직선형으로 연장되는, 내경(D1)보다 작은 내경(D2)의 제1 유로(12a)와, 제1 유로(12a)의 제2 개구부(10b) 측의 단부로부터 하우징(19) 측으로 연장되고 본체 블록(10)의 외부와 연통되는 제2 유로(12b)을 구비하고 있다.
또한, 제3 주유로(13)는, 대략 L자형의 유로가 되어 있고, 제3 주유로(13)는, 제2 개구부(10b)로부터 제1 개구부(10a) 측으로 직선형으로 연장하고, 제2 개구부(10b) 측의 내경(D3)이 크고 제1 개구부(10a) 측의 내경(D4)이 작은 이경(異徑) 형상의 제3 유로(13a)와, 제3 유로(13a)의 제1 개구부(10a) 측의 단부로부터 하우징(19) 측으로 연장되고 본체 블록(10)의 외부와 연통되는 제4 유로(13b)을 구비하고 있다.
그리고, 제1 주유로(11)의 내경(D1)과 제3 주유로(13)의 제3 유로(13a)의 제2 개구부(10b) 측의 내경(D3)은, 배관과의 접속을 위한 도시하지 않은 접속 조인트에 따른 대략 동일한 내경으로 되어 있다.
또한, 제2 주유로(12)의 제1 유로(12a)의 내경(D2)과 제3 주유로(13)의 제3 유로(13a)의 제1 개구부(10a) 측의 내경(D4)은, 대략 동일한 내경으로 되어 있다.
그리고, 질량 유량 제어기(1)는, 하우징(19) 내에 수용되고, 제1 개구부(10a) 측으로부터 제2 개구부(10b) 측을 향하여 나란히 배치된 제2 유로(12b)의 외부와 연통되는 개구부(12ba)와 제4 유로(13b)의 외부와 연통되는 개구부(13ba)를 덮도록 주유로의 출구(제2 개구부(10b)) 측에 설치된 유량 제어 밸브(14)가 설치되어 있다.
예를 들면, 유량 제어 밸브(14)에는, 솔레노이드(solenoid)로 구동하는 솔레노이드 밸브나 피에조(piezo) 액추에이터로 구동하는 피에조 밸브 등이 사용되고, 후술하는 질량 유량 센서(20)에 의해 검출된 유체의 유량에 기초하여, 주유로 내를 흐르는 유체의 유량을 설정된 유량으로 조절하는 유량 조절 밸브로서 기능한다.
한편, 본체 블록(10)은, 제1 주유로(11)의 중간부로부터 하우징(19) 측으로 연장되어 본체 블록(10)의 외부와 연통되는 내경이 작은 직선형의 제1 분기 유로(11b)와, 제1 주유로(11)의 제1 분기 유로(11b)보다 단부(11a) 측의 위치로부터 하우징(19) 측으로 연장되어 본체 블록(10)의 외부와 연통되는 내경이 작은 직선형의 제2 분기 유로(11c)를 구비하고 있고, 제1 주유로(11) 내의 제1 분기 유로(11b)로부터 제2 분기 유로(11c)에 이르는 사이에는, 정유량(定流量) 특성을 가지는 바이패스 소자(15)가 설치되어 있다.
그리고, 제1 분기 유로(11b)를 통하여 후술하는 질량 유량 센서(20)에 주유로(제1 주유로(11)) 내를 흐르는 유체의 일부가 공급되고, 질량 유량 센서(20) 내를 통과한 유체가 제2 분기 유로(11c)를 통하여 주유로(제1 주유로(11)) 내로 다시 합류한다.
또한, 질량 유량 제어기(1)는, 하우징(19) 내에 수용된 제어부(16)를 구비하고 있다.
제어부(16)는, 후술하는 질량 유량 센서(20)의 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 저항값을 구하는 브리지 회로 등을 구비하고, 이 저항값의 변화로부터 주유로 내를 흐르는 유체의 유량을 구하는 연산을 행하는 질량 유량 센서(20)의 연산부로서 기능한다.
또한, 제어부(16)는, 증폭 회로, 설정 유량과 주유로 내를 흐르는 유량을 비교하여 유량 제어 밸브(14)를 제어하는 비교 제어 회로 등을 구비하고, 질량 유량 제어기(1)로서의 전반적인 제어를 행하는 기능을 가지고 있다.
또한, 질량 유량 제어기(1)는, 하우징(19)의 외주(外周)에 설치되고, 제어부(16)에 전기적으로 접속된 입출력부(17)(예를 들면, 입출력 커넥터)를 구비하고 있고, 외부 기기로부터 입력되는 설정 유량에 관한 신호의 수신(입력) 및 주유로 내의 유체의 유량에 관한 신호를 외부 기기에 송신(출력)할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면서, 질량 유량 센서(20)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 질량 유량 센서(20)는, 유체가 단부(제1 단부(21)라고도 함)로부터 다른 단부(제2 단부(22)라고도 함)로 흐르고, 바닥부(23B)와 바닥부(23B)로부터 단부(제1 단부(21) 및 제2 단부(22))까지를 연결하는 2개의 직선형부(직선형부(22B) 및 직선형부(22A))를 가지는 U자형상의 개구 측이 수평 방향을 향하여 배치된 U자형상의 유로관(23)을 구비하고 있다. 그리고, 본원에서의 U자형상이란, 바닥부에 곡률을 가지는 형상뿐만 아니라, 바닥부가 직선형인 형상(소위 "コ"자)도 포함한다.
또한, 질량 유량 센서(20)는, 유로관(23)의 제2 단부(22) 측의 직선형부(22A)에 권취된 제1 감열 저항체(24)와, 제1 감열 저항체(24)로부터 제2 단부(22) 쪽으로 이격되어 설치되고, 제1 감열 저항체(24)가 권취된 직선형부(22A)에 권취된 제2 감열 저항체(25)를 구비하고 있다.
그리고, 유로관(23)의 제1 단부(21)에는, 도 1에 나타낸 본체 블록(10)의 제1 분기 유로(11b)로부터 흘러나오는 유체가 공급되고, 유로관(23)의 제2 단부(22)로부터 흘러나오는 유체는, 도 1에 나타낸 본체 블록(10)의 제2 분기 유로(11c)에 공급된다.
또한, 질량 유량 센서(20)는, 직선형부(22A)에 권취된 코일형의 제1 감열 저항체(24)로부터 나온 인출선부(引出線部)(24a)가 접속되는 한 쌍의 단자(27a) 및 직선형부(22A)에 권취된 코일형의 제2 감열 저항체(25)로부터 나온 인출선부(25a)가 접속되는 한 쌍의 단자(27b)를 가지는 웰드 베이스(27)를 구비하고 있다.
그리고, 인출선부(24a) 및 인출선부(25a)의 길이를 조절함으로써 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 저항값 조정이 행해지고 있다.
그리고, 웰드 베이스(27)의 한 쌍의 단자(27a) 및 한 쌍의 단자(27b)는, 제어부(16)에 전기적으로 접속되고, 유체가 유로관(23)을 흐를 때의 온도 변화에 따른 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 저항값 변화에 기초하여, 본체 블록(10)의 주유로를 흐르고 있는 유체의 유량이 구해진다.
이 웰드 베이스(27)는, U자형의 유로관(23)에 접착제로 고정되는 복수의 암부(26A∼26E)를 가지고 있다.
그리고, 가는 직경의 관인 유로관(23)을 웰드 베이스(27)로 유지함으로써, 유로관(23)의 형상 안정성이 높아지므로, 유로관(23)이 진동 등으로 파손되는 것을 회피할 수 있다.
구체적으로는, 웰드 베이스(27)는, 유로관(23)의 제1 단부(21) 측의 직선형부(22B)의 제1 단부(21) 쪽의 위치에 연장되어 접착제로 유로관(23)에 고정되는 암부(26A)와, U자형의 바닥부의 직선형부(22C)의 양단의 위치에 각각 연장되어 접착제로 유로관(23)에 고정되는 한 쌍의 암부(26B) 및 암부(26C)를 구비하고 있다.
또한, 웰드 베이스(27)는, 유로관(23)의 제2 단부(22) 측의 직선형부(22A)의 제2 단부(22) 쪽의 위치에 연장되어 접착제로 유로관(23)에 고정되는 암부(26E)를 구비하고, 또한 제1 감열 저항체(24)를 협지하여 제2 감열 저항체(25)와는 반대 측이 되는 측의 제1 감열 저항체(24)에 근접하는 유로관(23) 상에 접촉하도록 설치되고, 접착제로 고정된 암부(26D)를 구비하고 있고, 웰드 베이스(27)의 일부인 암부(26D)가 방열부(26)로서 기능한다.
따라서, 방열부(26)로서 기능하는 암부(26D)는, 방열성이 높은 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
예를 들면, 방열부(26)로서 기능하는 암부(26D)는, 0℃에서의 열전도율이 100W/m·K 이상인 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 웰드 베이스(27)는, 한 쌍의 단자(27a) 및 한 쌍의 단자(27b) 등의 전류가 흐르는 부분이 절연되어 있는 것이 바람직하다.
따라서, 웰드 베이스(27)의 베이스가 되는 부재에 방열성이 높은 금속 등의 소재를 사용하고, 그 베이스가 되는 부재와 한 쌍의 단자(27a) 및 한 쌍의 단자(27b) 등의 전류가 흐르는 부분이 절연되도록 하면, 방열부(26)를 통한 방열성을 한층 높일 수 있다.
그리고, 이와 같은 방열부(26)를 설치함으로써, 질량 유량 센서(20)의 제로점(0 출력)의 변동이 억제할 수 있는 점에 대하여, 이하에서 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이,질량 유량 센서(20)는, 유로관(23)(도 2 참조)의 제1 단부(21) 및 제2 단부(22)이 본체 블록(10) 측이 되므로, 제1 단부(21) 측 및 제2 단부(22) 측은, 본체 블록(10)으로 방열하기 용이하게 되므로, 본체 블록(10) 측에 배치되는 제2 감열 저항체(25)는 열이 빼앗기기 쉽다.
한편, 본체 블록(10)으로부터 벗어난 위치에 위치하는 제1 감열 저항체(24)는, 본체 블록(10) 측으로의 방열이 없기 때문에, 그다지 열을 빼앗기지 않는다.
이 때문에, 방열부(26)가 설치되어 있지 않은 경우, 유체가 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22) 측으로 흐르고, 유체의 흐름에 의해 제1 감열 저항체(24)의 영역의 온도가 저하되고, 제1 감열 저항체(24)에서 가열된 유체가 제2 감열 저항체(25)의 영역을 통과하는 것에 의해, 제2 감열 저항체(25)의 영역의 온도가 상승했을 때, 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 영역의 온도차가 해소되게 된다.
그러나, 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 영역 온도차가 없는 상태(제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 저항값의 차이가 없는 상태)는, 통상, 유체가 흐르지 않고 있는 상태를 의미한다.
즉, 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 영역의 온도차가 해소되는 정도로 유체가 흐를 때, 0출력(즉, 유체가 흐르지 않고 있을 때의 출력)이 되고, 0출력이 변동되게 된다.
한편, 제1 감열 저항체(24)를 협지하여 제2 감열 저항체(25)와는 반대 측이 되는 측의 유로관(23) 상에 접촉하도록 방열부(26)를 설치하면, 제1 감열 저항체(24) 측은 방열부(26) 측으로 방열되기 때문에, 제2 감열 저항체(25) 측이 본체 블록(10) 측으로 방열되는 것과 동일한 상태를 실현할 수 있다.
즉, 방열부(26)가 제1 감열 저항체(24)와 제2 감열 저항체(25)의 열밸런스를 유지하는 역할을 한다.
따라서, 유체가 흐르지 않아도, 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 영역의 온도차가 해소된 상태로 되어, 유체가 흐르지 않고 있을 때, 정확하게 0출력이 출력된다.
반대로, 유체가 흐름으로써, 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)의 영역 사이에 온도차가 발생하므로, 유체의 흐름에 따른 출력이 출력되게 된다.
그리고, 본 실시형태에서는, 웰드 베이스(27)의 일부를 방열부(26)로 한 경우에 대하여 설명하였으나, 방열부(26)가 웰드 베이스(27)의 일부일 필요는 없으며, 방열성이 높은 부재를 단독으로 암부(26D)와 마찬가지 개소에 설치하도록 해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 방열부(26)가 접착제로 유로관(23)에 고정되어 있는 경우에 대하여 설명하였으나, 방열부(26)는, 접착제로 고정되어 있을 필요는 없고, 적어도 유로관(23)에 접촉하도록 되어 있으면 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1 감열 저항체(24) 및 제2 감열 저항체(25)가 유로관(23)의 제2 단부(22) 측의 직선형부(22A)에 권취되고, 방열부(26)가 제1 감열 저항체(24)를 협지하여 제2 감열 저항체(25)와는 반대 측이 되는 측의 유로관(23) 상에 접촉하도록 설치되어 있는 경우에 대하여 나타내었으나, 상기한 구성이, 제1 단부(21) 측의 직선형부(22B)에 설치되어 있어도 된다.
즉, 질량 유량 센서(20)는, 유로관(23)의 제1 단부(21) 측의 직선형부(22B)에 권취된 제1 감열 저항체(24)와, 제1 감열 저항체(24)로부터 제1 단부(21) 쪽으로 이격되어 설치되고, 제1 감열 저항체(24)가 권취된 직선형부(22B)에 권취된 제2 감열 저항체(25)와, 제1 감열 저항체(24)를 협지하여 제2 감열 저항체(25)와는 반대 측이 되는 측의 제1 감열 저항체(24)에 근접하는 유로관(23) 상에 접촉하도록 설치된 방열부(26)를 구비하는 것이라도 된다.
이와 같이 해도, 방열부(26)가 본체 블록(10)으로부터 이격되어 있는 제1 감열 저항체(24) 측을 방열하고, 제1 감열 저항체(24) 측의 온도 상태를 본체 블록(10) 측으로 방열되는 제2 감열 저항체(25) 측의 온도 상태와 동일한 상태로 하기 때문에, 전술한 바와 동일한 효과가 발휘된다.
(제2 실시형태)
제1 실시형태에서는, 질량 유량 제어기(1)의 경우에 대하여 설명하였으나 제1 실시형태에서 설명한 질량 유량 센서(20)는 질량 유량 제어기(1)에 사용되는 것으로 한정되지 않고, 질량 유량계(2)에 사용되어도 된다.
따라서, 제2 실시형태로서, 제1 실시형태의 질량 유량 센서(20)를 구비한 질량 유량계(2)에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시형태의 질량 유량 센서(20)를 구비한 질량 유량계(2)의 단면도이다.
그리고, 도 3에 기재된 상 및 하는, 통상의 사용 시의 상측 및 하측을 나타내고 있다.
제2 실시형태에서도, 기본적인 구성의 대부분은, 제1 실시형태와 동일하므로, 이하에서는, 주로 상이한 점에 대하여 설명하고, 제1 실시형태와 동일한 점에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
질량 유량계(2)에서는, 유량 제어가 불필요하므로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 도 1의 질량 유량 제어기(1)에 설치되어 있던 유량 제어 밸브(14)가 생략되어 있다.
또한, 유량 제어 밸브(14)의 생략에 따라, 도 1에 기재된 유량 제어 밸브(14)에 유체를 공급하기 위한 제2 유로(12b) 및 유량 제어 밸브(14)로부터 제3 유로(13a)에 유체를 공급하는 제4 유로(13b)도 불필요하게 된다.
이 때문에, 제1 실시형태에서 본체 블록(10)에 설치되어 있던 제2 주유로(12) 및 제3 주유로(13)의 부분이, 도 1에 기재된 제2 주유로(12)의 제1 유로(12a)와 제3 주유로(13)의 제3 유로(13a)를 직접 접속한 출구측 유로(18)로 변경되어 있다.
또한, 제1 실시형태에서는, 제어부(16)가 설정 유량과 주유로 내를 흐르는 유량을 비교하여 유량 제어 밸브(14)를 제어하는 비교 제어 회로를 구비하고 있었지만, 이 비교 제어 회로도 불필요하므로, 생략되고 있다.
그리고, 제1 실시형태에서는, 제어부(16)에 전기적으로 접속된 입출력부(17)(예를 들면, 입출력 커넥터)를 구비하고 있고, 외부 기기로부터 입력되는 설정 유량에 관한 신호의 수신(입력) 및 주유로 내의 유체의 유량에 관한 신호를 외부 기기에 송신(출력)할 수 있도록 되어 있지만, 질량 유량계(2)에서는, 적어도 주유로 내의 유체의 유량에 관한 신호를 외부 기기에 송신(출력)할 수 있으면 된다.
이 때문에, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태의 입출력부(17) 대신, 제어부(16)에 전기적으로 접속된 출력부(17A)로 하여, 주유로 내의 유체의 유량에 관한 신호를 외부 기기에 송신(출력)할 수 있도록 하고 있다.
다만, 출력부(17A)는, 주유로 내의 유체의 유량에 관한 신호를 외부 기기에 송신(출력)할 수 있는 기능을 발휘할 수 있으면 되므로, 주유로 내의 유체의 유량에 관한 신호를 외부 기기에 송신(출력)할 수 있는 기능밖에 가지고 있지 않은 것으로 할 필요는 없으며, 외부 기기로부터의 어떠한 신호를 수신(입력)할 수 있는 기능을 구비하고 있어도 된다.
그리고, 질량 유량 센서(20)에 관해서는 제1 실시형태와 동일하며, 이로부터, 수직 방향으로 유체를 흐르게 하는 질량 유량계(2)에 있어서, 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일하게, 0출력의 변동이 억제된 질량 유량계(2)를 실현할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태에 기초하여 설명하였으나, 본 발명은 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서의 다양한 변경이 가능한 것도 말할 필요도 없다.
따라서, 그러한 요지를 벗어나지 않는 범위에서의 다양한 변경을 행한 것도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이며, 이는, 당업자에 있어서 특허청구의 범위 기재로부터 명확하다.
1: 질량 유량 제어기 2: 질량 유량계
10: 본체 블록 10a: 제1 개구부
10b: 제2 개구부 11: 제1 주유로
11a: 단부 11b: 제1 분기 유로
11c: 제2 분기 유로 12: 제2 주유로
12a: 제1 유로 12b: 제2 유로
12ba: 개구부 13: 제3 주유로
13a: 제3 유로 13b: 제 4유로
13ba: 개구부 14: 유량 제어 밸브
15: 바이패스 소자 16: 제어부
17: 입출력부 17A: 출력부
18: 출구측 유로 19: 하우징
20: 질량 유량 센서 21: 제1 단부
22: 제2 단부 22A, 22B, 22C: 직선형부
23: 유로관 23B: 바닥부
24: 제1 감열 저항체 24a: 인출선부
25: 제2 감열 저항체 25a: 인출선부
26: 방열부 26A, 26B, 26C, 26D, 26E: 암부
27: 웰드 베이스 27a, 27b: 한 쌍의 단자

Claims (7)

  1. 유체(流體)가 단부(端部)로부터 다른 단부로 흐르고, 바닥부와 상기 바닥부로부터 단부까지를 연결하는 2개의 직선형부를 가지는 U자형상의 유로관(流路管),;
    어느 하나의 상기 직선형부에 권취된 제1 감열(感熱) 저항체;
    상기 제1 감열 저항체로부터 단부 쪽으로 이격되어 설치되고, 상기 제1 감열 저항체가 권취된 상기 직선형부에 권취된 제2 감열 저항체; 및
    상기 제1 감열 저항체를 협지하여 상기 제2 감열 저항체와는 반대 측으로 되는 측의 상기 유로관 상에 접촉하도록 설치된 방열부를 포함하는
    질량 유량 센서(mass flow sensor).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질량 유량 센서는, 상기 제1 감열 저항체 및 상기 제2 감열 저항체의 단부가 접속되는 단자를 가지는 웰드 베이스(weld base)를 구비하고,
    상기 방열부는, 상기 웰드 베이스의 일부인, 질량 유량 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열부가 상기 유로관에 고정되고, 상기 유로관이 상기 웰드 베이스에 유지되어 있는, 질량 유량 센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열부는, 0℃에서의 열전도율이 100W/m·K 이상인 재료로 형성되어 있는, 질량 유량 센서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로관이 U자형상의 개구 측을 수평 방향으로 향하게 하여 배치되는, 질량 유량 센서.
  6. 유체가 흐르는 주유로(主流路);
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 질량 유량 센서; 및
    상기 질량 유량 센서에 의해 검출된 상기 유체의 유량에 관한 신호를 외부로 출력하는 출력부를 구비하고,
    상기 질량 유량 센서의 상기 유로관의 각각의 상기 단부가 상기 주유로에 접속되어 있는, 질량 유량계(mass flow meter).
  7. 유체가 흐르는 주유로;
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 질량 유량 센서; 및
    상기 주유로의 출구 측에 설치되고, 상기 질량 유량 센서에 의해 검출된 상기 유체의 유량에 기초하여, 상기 주유로 내를 흐르는 상기 유체의 유량을 설정된 유량으로 조절하는 유량 조절 밸브를 구비하고,
    상기 질량 유량 센서의 상기 유로관의 각각의 상기 단부가 상기 주유로에 접속되어 있는, 질량 유량 제어기(mass flow controller).
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