WO2017154513A1 - 熱式質量流量センサ、当該熱式質量流量センサの製造方法、及び当該熱式質量流量センサを用いる熱式質量流量計 - Google Patents

熱式質量流量センサ、当該熱式質量流量センサの製造方法、及び当該熱式質量流量センサを用いる熱式質量流量計 Download PDF

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石井　守
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Definitions

  • the present invention relates to a thermal mass flow sensor, a method of manufacturing the thermal mass flow sensor, and a thermal mass flow meter using the thermal mass flow sensor. More specifically, the present invention relates to a thermal mass flow sensor in which the high temperature durability of the coating layer of the sensor wire is improved, a method of manufacturing the thermal mass flow sensor, and a thermal mass flow using the thermal mass flow sensor About the total.
  • Mass flow rate sensors are widely used, for example, for the purpose of detecting the mass flow rate of a process gas supplied into a chamber in a semiconductor manufacturing process.
  • Various types of mass flow sensors are known in the art, among which thermal mass flow sensors are widely used because they can accurately measure the mass flow of process gases with a relatively simple structure. It is popular.
  • the thermal mass flow rate sensor is a flow path through which a process gas flows, a bypass provided in the middle of the flow path, and a sensor tube which branches from the flow path upstream of the bypass and joins the flow path downstream of the bypass , A pair of sensor wires wound around the sensor tube, and a sensor circuit including a bridge circuit constituted by the sensor wire and the other resistive element.
  • the bypass has a fluid resistance to the process gas and is configured to branch a portion of the process gas flowing in the flow path to the sensor tube at a constant rate. Therefore, by measuring the mass flow rate of the process gas flowing to the sensor tube, the mass flow rate of the process gas flowing to the flow path can be determined.
  • the sensor wire When a predetermined current is applied to the sensor wire, the sensor wire generates heat and heat is given to the process gas flowing through the sensor tube. The heat moves from the upstream side to the downstream side as the process gas flows. This heat transfer causes a temperature difference between the upstream sensor wire and the downstream sensor wire, resulting in a difference in electrical resistance. As a result, a potential difference occurs between the ends of the bridge circuit. By detecting this potential difference by the sensor circuit, it is possible to measure the mass flow rate of the process gas flowing through the sensor tube.
  • the surface of the sensor wire is insulated so that a short circuit (electrical contact) does not occur between the sensor wires and between the sensor wire and the sensor tube. It is common to be covered by a sexual covering layer.
  • the material constituting the covering layer is required to have a function as an electrical insulator, a function as an adhesive, and a function as a conductor of heat.
  • the sensor wire in order to heat the process gas flowing through the sensor tube, the sensor wire is heated by supplying a predetermined current to the sensor wire.
  • flow sensors may be used at high temperatures.
  • the material constituting the coating layer may chemically react with oxygen in the atmosphere to gradually disappear as a gas.
  • the covering layer disappears, for example, electrical contact may occur between adjacent sensor wires, or electrical contact may occur between the sensor wire and the sensor tube.
  • electrical contact occurs, the electrical resistance value of the sensor wire is lowered, which makes it difficult to heat the process gas by energization of the sensor wire, and the sensitivity as a flow rate sensor is lowered.
  • a gap is generated between the sensor tube and the sensor wire, which impedes the movement of heat, making it difficult to heat the process gas by energizing the sensor wire, or reducing the sensitivity as a flow sensor.
  • the inside of the package is made a vacuum or an inert gas atmosphere, and then made of a solder based material provided in the sealing hole. It has also been proposed to hermetically seal the package by heating and melting the sealing material (for example, by irradiating an electron beam, a laser beam or the like) (see, for example, Patent Document 3).
  • the coating layer of the sensor wire for use at high temperature Loss can be suppressed.
  • the thermal mass flow sensor sealed in a closed container in an inert atmosphere for the purpose of suppressing the disappearance of the coating layer of the sensor wire accompanying use at high temperature;
  • airtightness refers to, for example, “a state in which a plurality of members are joined without a gap and fluid does not leak from between these members”.
  • the bonding method capable of airtightly bonding a plurality of members in this manner for example, welding, brazing, diffusion bonding and the like can be mentioned.
  • the thermal mass flow sensor according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the sensor of the present invention") is inactive for the purpose of suppressing the disappearance of the covering layer of the sensor wire accompanying use at high temperatures. It is a thermal mass flow sensor enclosed in a closed container in the atmosphere.
  • the sensor of the present invention comprises a sealed container, and a sensor tube in airtight communication with an inlet and an outlet formed on an outer wall defining the inner space of the sealed container and housed in the inner space of the sealed container.
  • a pair of sensor wires wound around the sensor tube a covering layer covering at least a portion of the sensor wire wound around the sensor tube, and an outer wall provided with both ends of the pair of sensor wires outside the sealed container And a hermetic connector electrically connected to the external electrode.
  • the internal space of the sealed container is sealed in an inert atmosphere.
  • the senor according to the present invention further includes an exhaust pipe, which is a pipe that airtightly communicates the internal space of the sealed container with the outside through an exhaust hole, which is a through hole formed in the outer wall.
  • an exhaust pipe which is a pipe that airtightly communicates the internal space of the sealed container with the outside through an exhaust hole, which is a through hole formed in the outer wall.
  • the end of the exhaust pipe opposite to the exhaust hole is sealed by plastic deformation to form a sealed portion.
  • the sealing portion may be further sealed by welding.
  • the sensor of the present invention according to another preferred embodiment further comprises a cap having an inner space capable of receiving the seal and an opening, wherein the seal is inserted into the inner space of the cap through the opening.
  • the cap and the exhaust pipe may be further sealed by welding.
  • a pair of the first member which is a member in which the inlet and the outlet are formed, has a pair of the inlet and the outlet and the both ends of the sensor tube in airtight communication. Weld the sensor tube wound with the sensor wire.
  • An exhaust pipe is welded to a third member, which is a member having an exhaust hole, of the plurality of members constituting the hermetic container, in such a manner as to be in airtight communication with the internal space of the hermetic container via the exhaust hole.
  • Step 4 A plurality of members constituting the closed container are welded together to form the closed container.
  • Step 5 After air is exhausted from the internal space through the exhaust pipe (for example, by a pressure reducing pump or the like), the end of the exhaust pipe opposite to the exhaust hole is sealed by plastic deformation to form a sealed portion.
  • the inert gas is enclosed in the internal space through the exhaust pipe.
  • the end of the exhaust pipe opposite to the exhaust hole may be sealed by plastic deformation to form a sealed portion.
  • the inert gas may be enclosed in the internal space through the exhaust pipe.
  • the sealing portion may be further sealed by welding.
  • sealing is performed through the opening to the internal space capable of receiving the sealing portion and the internal space of the cap in which the opening is formed.
  • the cap and the exhaust pipe may be further sealed by welding in a state in which the stopper is inserted.
  • the specific detection gas is locally supplied to the outer surface of the closed container, and the inside of the inside via the exhaust pipe (for example, by a pressure reduction pump)
  • the method may further include an air tightness test step of specifying a place where the gas for detection is supplied when the gas for detection is detected in the gas discharged from the space as a defective place having insufficient air tightness.
  • the present invention also relates to a thermal mass flow meter (hereinafter sometimes referred to as "the present flow meter") using the sensor of the present invention having the configuration as described above.
  • the flow meter of the present invention may further include a heat transfer block in surface contact with each of the installation surface of the base and the side surface of the closed container of the sensor of the present invention.
  • the flow meter of the present invention may further include a temperature control block provided in contact with at least one side of the base and the heat transfer block.
  • the temperature control block is formed of a heat transfer material and has a heating element for heating the temperature control block and / or a cooling body for cooling the temperature control block.
  • the exhaust holes may be in symmetrical positions with respect to the pair of sensor wires.
  • the through hole through which the exhaust pipe is inserted may be formed in the heat transfer block, and the shortest distance between the outer surface of the exhaust pipe and the inner surface of the through hole may be 1 mm or more.
  • a heat insulating material may be filled between the outer surface of the exhaust pipe and the inner surface of the through hole.
  • the sensor wire is enclosed in a closed container in an inert atmosphere for the purpose of suppressing the disappearance of the coating layer of the sensor wire.
  • the sealed container can be assembled easily and with high accuracy, and the decrease in the airtightness of the sealed container due to use at high temperature can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the temporal change due to the deterioration of the coating layer of the sensor wire accompanying the use of the thermal mass flow sensor without increasing the manufacturing cost and / or lowering the processing accuracy of the closed container.
  • the coating layer of the sensor wire is, for example, associated with the use of the sensor of the present invention. It is possible to reduce the problem of deterioration or change in the sensitivity of the sensor of the present invention.
  • the temperature of the sensor of the present invention (corresponding to the temperature of the gas flowing through the sensor tube) is desired regardless of the ambient temperature around the flow meter of the present invention.
  • problems such as condensation and deterioration of gas inside the sensor tube can be reduced.
  • the operation of the heat generating body and / or the cooling body provided to the temperature control block by reducing the heat conduction between the heat transfer block and / or the temperature control block and the exhaust pipe and It is possible to reduce the problem that the transient temperature change of the temperature control block accompanying the switching to the stop affects the detection result of the mass flow.
  • FIG. 1 It is a perspective view of a thermal type mass flow sensor (the 1st sensor) concerning a 1st embodiment of the present invention.
  • A front view, (b) top view (perspective view), (c) bottom view of the first sensor, (d) sectional view by plane DD 'seen from left side, and (e) seen from the front It is a sectional view by plane EE '.
  • plane EE ' It is a typical enlarged view of (e) of FIG.
  • the end on the opposite side of the exhaust hole 16a of the exhaust pipe 16 provided in the first sensor according to the second modification of the first embodiment of the present invention forms a sealing portion 16b, and the inner space of the cap 16c is concerned.
  • the inert gas whose water content is reduced by the water reducing means for reducing the water contained in the inert gas is removed from the exhaust pipe.
  • FIG. 10 is a schematic side view of the first flow meter observed from the direction of arrow A shown in FIG. 9;
  • FIG. 10 is a schematic plan view (top view) of the first flow meter observed from the direction of arrow B shown in FIG. 9;
  • It is a typical front view of the 1st flowmeter concerning modification 1 of a 3rd embodiment of the present invention observed from the direction which intersects perpendicularly with the axis of the flow path of the fluid provided in the base.
  • FIG. 13 is a schematic side view of the first flow meter observed from the direction of arrow A shown in FIG. 12;
  • FIG. 13 is a schematic plan view (top view) of the first flow meter observed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • FIG. 16 is a schematic side view of the first flow meter observed from the direction of arrow A shown in FIG. 15;
  • FIG. 16 is a schematic plan view (top view) of the first flow meter observed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • first sensor thermal mass flow rate sensor
  • the first sensor 10 comprises a sensor tube 12, a pair of sensor wires 13 (13 a and 13 b, only shown in FIG. 3) wound around the sensor tube 12, and at least a sensor wire 13. And a covering layer (not shown) covering a portion wound around the sensor tube 12 in the same manner as a general thermal mass flow sensor.
  • the sensor tube 12 is inert to the fluid to be measured (for example, the process gas supplied into the chamber in the semiconductor manufacturing process) flowing therethrough, and the measurement condition (for example, mass flow rate of the fluid to be measured) It is a tubular member formed of a material that can withstand temperature, pressure, etc.).
  • a steel pipe made of stainless steel for example, SUS316 material of Japanese Industrial Standard
  • having an outer diameter of 0.6 mm and a thickness of 0.04 mm was used as the sensor tube 12.
  • the sensor wire 13 is a heating element capable of heating the fluid to be measured flowing through the sensor tube 12 by heat generation by energization and a conductor capable of functioning as a resistance element whose electric resistance value changes according to the temperature. It is a linear member to be formed.
  • a wire made of an iron-nickel alloy (iron 30%, nickel 70%) having a diameter of 35 ⁇ m was used as the sensor wire 13.
  • the material constituting the covering layer is required to have a function as an electrical insulator, a function as an adhesive, and a function as a conductor of heat. Furthermore, it is preferable to form a thin covering layer on the surface of the sensor wire 13 and have a flexibility so as not to cause a crack when the sensor wire 13 after forming the covering layer is wound around the sensor tube 12. From these viewpoints, as a material which comprises a coating layer, organic materials, such as resin which has the outstanding heat resistance, such as polyamide imide and polyimide, are used, for example.
  • a polyimide precursor N-methylpyrrolidone solution of polyimide acid (hereinafter sometimes referred to as “solution A”) is applied to the surface of the sensor wire 13, dried, and then baked. Then, a coating layer of polyimide having a thickness of 6.0 ⁇ m was formed. A coating layer may be provided on the surface of the sensor tube 12 for the purpose of, for example, further ensuring the insulation and adhesion between the sensor tube 12 and the sensor wire 13.
  • the solution A is applied to the surface of the sensor tube 12 over a predetermined length, dried, and then baked to form a coating layer made of polyimide also on the surface of the sensor tube 12 Can.
  • the sensor tube 12, the sensor wire 13 and the coating layer are housed in the internal space of the sealed container 11 sealed in an inert atmosphere for the purpose of suppressing the disappearance of the coating layer with use at high temperature.
  • the sealed container 11 is constituted by the constituent members 11a, 11b and 11c.
  • the materials constituting the component members 11a, 11b and 11c can be airtightly joined to each other by welding, for example, to form the closed container 11, and the measurement conditions of the mass flow rate of the fluid to be measured (for example, temperature and pressure) Etc.) are selected.
  • a sensor base made of stainless steel for example, SUS316L material of Japanese Industrial Standard etc.
  • a sensor case made of 42 alloy for example, a sensor case made of 42 alloy
  • a lid made of 42 alloy are adopted as constituent members 11a, 11b and 11c, respectively.
  • the airtight container 11 was comprised by joining by welding.
  • inert atmosphere refers to an atmosphere that does not degrade the coating layer. Specifically, “inert atmosphere” refers to, for example, a state in which there is no or only a slight amount of an oxidizing gas such as oxygen in the internal space of the sealed container 11, an inert gas such as a noble gas. It refers to the state in which the internal space of the sealed container 11 is filled with gas, the vacuum state (including the extremely low pressure state), and the like.
  • the sensor tube 12 is in airtight communication with the inlet 12 a and the outlet 12 b formed in the outer wall that defines the internal space of the sealed container 11.
  • the inlet 12a and the outlet 12b may be formed in any of the components 11a, 11b and 11c. That is, the inlet 12a and the outlet 12b may be formed in any of the sensor base, the sensor case and the lid. Typically, the inlet 12a and the outlet 12b are formed in the sensor base.
  • the opening on the bottom side (outside of the sealed container 11) of the two through holes formed in the component 11a which is a sensor base made of stainless steel flows It corresponds to the inlet 12a and the outlet 12b, respectively.
  • the sensor tube 12 is made of a stainless steel pipe, in this example, the sensor tube 12 and the inlet 12a and the outlet 12b are joined by welding.
  • the sensor tube 12 is disposed upstream and downstream of a bypass (not shown) provided in the flow path (not shown) of the fluid to be measured.
  • the inlet 12a and the outlet 12b are respectively connected to the upstream and downstream sides of the bypass in the flow path of the fluid to be measured.
  • the first sensor 10 is provided on the outer wall that defines the internal space of the sealed container 11, and both ends of the pair of sensor wires 13a and 13b are electrically connected to the external electrode 15 provided outside the sealed container 11.
  • a hermetic connector 14 is provided to connect.
  • power can be supplied to the pair of sensor wires 13a and 13b from a power source (not shown) provided outside the sealed container 11 through the external electrode 15.
  • a predetermined current is caused to flow through the sensor wire 13 to generate heat, and the fluid to be measured (for example, flowing inside the sensor tube 12 as described above)
  • the mass flow rate of the process gas supplied to the chamber in the semiconductor manufacturing process can be measured.
  • a sensor circuit including a bridge circuit constituted by a pair of sensor wires 13a and 13b and other resistance elements can be configured to measure the mass flow rate of the fluid to be measured flowing through the sensor tube 12 as described above. .
  • the hermetic connector 14 may be formed on any of the components 11a, 11b and 11c. That is, the hermetic connector 14 may be formed on any of the sensor base, the sensor case, and the lid. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the hermetic connector 14 is formed on the component 11b which is a 42 alloy sensor case. The detailed configuration of the hermetic connector 14 is well known to those skilled in the art, and thus the description thereof is omitted. In the present example, Kovar (registered trademark) (iron / nickel / cobalt alloy manufactured by Westinghouse Co., Ltd.) plated with gold was used as a material for forming the external electrode 15.
  • Kovar registered trademark
  • the first sensor 10 is a pipe that airtightly communicates the internal space of the sealed container 11 with the outside through the exhaust hole 16a, which is a through hole formed in the outer wall that defines the internal space of the sealed container 11.
  • the exhaust pipe 16 is further provided.
  • the exhaust hole 16a may be formed in any of the component members 11a, 11b and 11c. That is, the exhaust hole 16a may be formed in any of the sensor base, the sensor case, and the lid. In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the exhaust hole 16 a is formed in the component 11 a which is a sensor base made of stainless steel.
  • the exhaust pipe 16 is not only the measurement condition (for example, temperature and pressure, etc.) of the mass flow rate of the fluid to be measured, but also the inside and the outside of the pipe when discharging air from the internal space of the sealed container 11 as described in detail later. And a tubular member formed of a material capable of withstanding a pressure difference between the two.
  • a steel pipe made of stainless steel for example, SUS316L material of Japanese Industrial Standard
  • having an outer diameter of 2.0 mm and a thickness of 0.5 mm was used as the exhaust pipe 16.
  • the end of the exhaust pipe 16 opposite to the exhaust hole 16 a is sealed by plastic deformation to form a sealing portion 16 b.
  • the internal space of the exhaust pipe 16 in the sealing portion 16 b is closed, and the internal space of the sealed container 11 is shut off from the outside. That is, the closed container 11 is airtightly closed.
  • the sealed portion 16 b is formed by crushing the exhaust pipe 16, the internal space of the exhaust pipe 16 is closed, and the internal space of the sealed container 11 is shut off from the outside.
  • the specific method for plastically deforming the exhaust pipe 16 to form the sealing portion 16 b is not limited to the above.
  • the exhaust pipe 16 is formed of a material capable of plastic deformation.
  • the exhaust pipe 16 is formed of a metal such as, for example, an iron-based metal such as stainless steel described above.
  • the material forming the exhaust pipe 16 has properties such that it is sealed by plastic deformation to require an excessive load when forming the sealing portion 16 b or not to cause an unintended breakage. From such a point of view, the material forming the exhaust pipe 16 has a hardness smaller than a predetermined hardness. Specifically, the material forming the exhaust pipe 16 preferably has a Vickers hardness of 180 or less, more preferably 150 or less. Such an exhaust pipe 16 can be obtained, for example, by annealing a stainless steel pipe having a desired shape and size at a predetermined temperature.
  • the closed container 11 is configured by the three components 11a, 11b and 11c.
  • the number of components of the closed container 11, the shapes of the individual components, and the like are not limited to the above. That is, the number of components forming the closed container 11 and the shape of each component can be variously changed according to the configuration of the target sensor.
  • the inlet 12a, the outlet 12b, and the exhaust hole 16a are formed in the component 11a, and the hermetic connector 14 is formed in the component 11b.
  • the arrangement of the inlet 12a and the outlet 12b, the exhaust hole 16a and the hermetic connector 14 is not limited to the above as long as the configuration capable of realizing the function as a thermal mass flow sensor can be achieved. That is, all of the inlet 12a, the outlet 12b, the exhaust hole 16a, and the hermetic connector 14 may be formed in one component or may be formed in different components.
  • the sensor tube 12 around which the sensor wire 13 covered with the covering layer is wound is enclosed in the closed container 11 in an inert atmosphere. Therefore, the loss of the covering layer of the sensor wire 13 associated with the use at high temperature can be suppressed. Furthermore, according to the first sensor 10 having the above-described configuration, the closed container 11 can be obtained by welding the component members 11a to 11c under a normal atmosphere, not under a special environment such as a glove box, for example. It can be assembled. Therefore, the closed container 11 can be assembled easily and with high accuracy.
  • the internal space of the sealed container 11 thus assembled is finally airtightly closed by sealing the exhaust pipe 16 communicating with the exhaust hole 16a by plastic deformation. Therefore, the closed container 11 can be airtightly closed not under a special environment such as a glove box but under a normal atmosphere. Furthermore, unlike the sealing by heating and melting the sealing material made of, for example, a solder-based material, it is possible to suppress the decrease in the airtightness of the sealed container 11 accompanying the use at high temperature.
  • the deterioration of the coating layer of the sensor wire accompanying the use of the thermal mass flow rate sensor is caused without causing the increase of the manufacturing cost and / or the decrease of the processing accuracy of the closed container. Changes over time can be suppressed.
  • the airtight container 11 when an inert atmosphere is achieved by vacuum, the airtight container 11 is required to have a higher degree of airtightness. Further, for example, even when the internal space of the sealed container 11 is filled with an inert gas and it is necessary to heat the first sensor 10 to a significantly high temperature at the time of flow rate measurement, higher air tightness is required. Ru.
  • the sealing portion 16b may be further sealed by welding.
  • the exhaust pipe 16 is formed of a weldable material.
  • the exhaust pipe 16 is formed of a metal such as, for example, an iron-based metal such as stainless steel described above.
  • the internal space of the sealed container 11 is further airtightly closed by the welding of the sealing portion 16b.
  • the airtightness of the sealed container 11 can be further enhanced.
  • the shape of the sealing portion 16b may be caused, for example, by residual stress of plastic deformation due to temperature rise accompanying welding. May at least partially return to the state before sealing, and the seal in the sealing portion 16b may be broken.
  • the sealing portion 16 b is not welded, for example, when the first sensor 10 is heated to a significantly high temperature during flow rate measurement, the same problem may occur. That is, for example, at the time of flow rate measurement, welding, etc., there is a concern that the airtightness may be reduced due to the shape change of the sealing portion 16b due to the temperature rise.
  • the first sensor 10 further includes a cap 16 c in which an internal space capable of accommodating the sealing portion 16 b and an opening is formed.
  • the cap 16 c and the exhaust pipe 16 may be further sealed by welding in a state in which the sealing portion 16 b is inserted into the internal space of the cap 16 c through the opening.
  • the cap 16 c including the sealing portion 16 b due to the plastic deformation of the exhaust pipe 16 is further sealed by being welded to the exhaust pipe 16.
  • the sealing portion 16 b itself is not welded, it is possible to prevent a drop in air tightness due to a change in shape of the sealing portion 16 b due to a temperature rise accompanying the welding.
  • the welding is further performed by welding the cap 16c and the exhaust pipe 16 as described above. Since it has stopped, the fall of the airtightness as the airtight container 11 whole can be prevented.
  • the first method includes the first to fifth steps as described above. Each of the first to fifth steps will be described in detail below.
  • the method of manufacturing the thermal mass flow sensor according to the present invention includes, for example, the first process or the like depending on the configuration of the thermal mass flow sensor to be manufactured and the specifications of the manufacturing equipment for which the manufacturing method is to be executed. It goes without saying that steps other than the fifth step can be further included.
  • the first sensor 10 described above is implemented by sequentially executing the first to fifth steps as shown in the flowchart of FIG. The case of manufacturing by the first method is assumed. Therefore, each component of the first sensor 10 will be described with the same reference numeral as that of the first sensor 10 described above.
  • step S01 First, in step S01, of the plurality of members constituting the sealed container 11, both ends of the inflow port 12a, the outflow port 12b, and the sensor tube 12 are provided to the first member which is the member in which the inflow port 12a and the outflow port 12b are formed.
  • the sensor tube 12 on which the pair of sensor wires 13 (13a and 13b) are wound is welded so as to be in airtight communication with the portion.
  • the inlet 12a and the outlet 12b are formed in the component 11a. Therefore, in the first sensor 10, the component 11a corresponds to the first member.
  • step S02 of the plurality of members constituting the sealed container 11, both ends (13a and 13b) of the pair of sensor wires 13 are hermetically sealed on the second member which is the member provided with the hermetic connector 14. It electrically connects to the corresponding terminal (not shown) of the connector 14, respectively.
  • the hermetic connector 14 is formed on the component 11b. Therefore, in the first sensor 10, the component 11b corresponds to the second member. Further, as described above, both ends of the pair of sensor wires 13 wound around the sensor tube 12 welded to the first member (constituent member 11a) are disposed on the inner side of the second member (constitutive member 11b) It is necessary to electrically connect to the terminals of the connector 14. In order to facilitate this operation, the upper side of the component 11b (the side opposite to the side facing the component 11a) is open. In addition, as described in detail later, the opening is closed by the component 11 c to form the closed container 11.
  • a specific method for connecting both ends of the pair of sensor wires 13 to the corresponding terminals of the hermetic connector 14 is the manufacturing conditions of the first sensor 10 and the measurement conditions of the mass flow rate of the fluid to be measured (for example, temperature and pressure)
  • the connection is not particularly limited as long as the connection can endure.
  • both ends of the sensor wire 13 were connected by welding to the corresponding terminals of the hermetic connector 14.
  • step S03 the third member, which is a member having the exhaust hole 16a formed of the plurality of members constituting the hermetic container 11, is in airtight communication with the internal space of the hermetic container 11 via the exhaust hole 16a. As such, the exhaust pipe 16 is welded.
  • the exhaust hole 16a is formed in the component 11a. Therefore, in the first sensor 10, the component 11a corresponds to the third member. That is, in the first sensor 10, the component 11a corresponds to both the first member and the third member.
  • the first to third members may be any of a plurality of constituent members constituting the sealed container 11.
  • one of the plurality of components constituting the closed container 11 may correspond to all of the first to third members, or a plurality of components constituting the closed container 11
  • the first to third members may correspond to different constituent members among them.
  • step S04 a plurality of members constituting the closed container 11 are welded to each other to form the closed container 11. That is, in the fourth step, a plurality of members including the first member, the second member, and the third member described above are welded to each other to form the sealed container 11.
  • the closed container 11 is welded by mutually welding a component 11c which is a lid made of 42 alloy.
  • the specific method for welding the respective constituent members to form the closed container 11 as described above is not particularly limited.
  • a welding method such as the above-described resistance welding method or laser welding method can be employed.
  • a part of part (joining part) facing component 11a (sensor base) of component 11b (sensor case) protrudes ing.
  • the outline of the bonding portion includes the region where the external electrode 15 provided outside the component 11b is present, A protrusion 11b 'is formed on a part of the joint portion.
  • a laser welding method is adopted as a specific method for forming the closed container 11 by welding the respective constituent members.
  • a laser beam is irradiated to the bonding portion from the upper side (that is, the component 11 b side) in FIG. 1. Therefore, it is difficult to sufficiently bond the component 11a and the component 11b because the laser beam to be irradiated to the bonding portion interferes with the external electrode 15 when the above projection 11b 'is not formed. And the external electrode 15 may be damaged.
  • Step 5 Therefore, after the air (atmosphere) is discharged from the internal space of the sealed container 11 by a pressure reducing pump or the like (not shown) via the exhaust pipe 16 in step S05, the end of the exhaust pipe 16 on the opposite side to the exhaust hole 16a. The portion is sealed by plastic deformation to form a sealed portion 16b.
  • plastic deformation for example, crushing, bending, cutting, threading and the like can be mentioned.
  • plastic deformation of the exhaust pipe 16 can be generated using, for example, tools such as pliers, nippers and pliers and processing machines such as a press.
  • the sealing portion 16 b is not necessarily located at the end of the exhaust pipe 16 opposite to the exhaust hole 16 a from the start of plastic deformation of the exhaust pipe 16.
  • the sealing portion 16b is formed at the end of the exhaust pipe 16 opposite to the exhaust hole 16a. May be formed.
  • the execution order of each process included in the method of manufacturing the thermal mass flow sensor according to the present invention is not limited to the flowchart of FIG. 6 and the above description.
  • the exhaust pipe 16 is plastically deformed after the internal space of the sealed container 11 is airtightly closed except for the exhaust hole 16a and the exhaust pipe 16 formed in the third member (constituent member 11a)
  • the order of execution of the respective steps is not particularly limited as long as the fifth step of sealing to form the sealing portion 16 b is performed.
  • steps S01 to S04 surrounded by a broken line in the flowchart of FIG. 6 are not particularly limited in the execution order of the steps, as long as it is possible to obtain a thermal mass flow sensor having a target configuration.
  • the sensor tube 12 around which the sensor wire 13 covered with the covering layer is wound is sealed in the closed container 11 in an inert atmosphere (in this example, in a vacuum state)
  • an inert atmosphere in this example, in a vacuum state
  • the sealed container 11 can be assembled by welding the component members 11a to 11c under a normal atmosphere, not under a special environment such as a glove box. Therefore, the closed container 11 can be assembled easily and with high accuracy.
  • the internal space of the sealed container 11 assembled as described above is finally airtightly closed by sealing the exhaust pipe 16 communicating with the exhaust hole 16a by plastic deformation. Therefore, the closed container 11 can be airtightly closed not under a special environment such as a glove box but under a normal atmosphere. Furthermore, unlike the sealing by heating and melting the sealing material made of, for example, a solder-based material, it is possible to suppress the decrease in the airtightness of the sealed container 11 accompanying the use at high temperature.
  • the internal space of the sealed container 11 when the internal space of the sealed container 11 is in a vacuum state, the pressure difference between the internal space of the sealed container 11 and the outside is very large, and the joint between the sealing member 16 b and the components of the sealed container 11 is Depending on the airtightness, there is a concern that air or the like from the surrounding atmosphere enters the internal space of the sealed container 11 during the subsequent use period of the first sensor 10, and the internal space of the sealed container 11 is not an inert atmosphere. In order to reduce such a concern, for example, it is desirable to form the sealing portion 16 b in a state where the internal space of the sealed container 11 is filled with an inert gas.
  • the air is discharged from the internal space of the sealed container 11 by the pressure reducing pump or the like through the exhaust pipe 16 in the fifth step, the air is deactivated in the internal space of the sealed container 11 through the exhaust pipe 16 After sealing the gas, the end of the exhaust pipe 16 opposite to the exhaust hole 16a may be sealed by plastic deformation to form the sealing portion 16b.
  • the sealing portion 16 b is formed in a state in which the internal space of the sealed container 11 is filled with the inert gas.
  • the pressure difference between the internal space of the closed container 11 and the outside can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the concern that air or the like from the surrounding atmosphere enters the internal space of the sealed container 11 during the subsequent use period of the first sensor 10 and the internal space of the sealed container 11 is not inert atmosphere.
  • the inert gas with which the internal space of the sealed container 11 is filled contains water as described above, for example, the coating layer of the sensor wire 13 is used along with the use of the first sensor 10 (for example, hydrolysis etc. And the sensitivity of the first sensor 10 may change. Therefore, after the air is exhausted from the internal space of the sealed container 11 through the exhaust pipe 16 in the fifth step, the inert gas whose moisture content is reduced by the moisture reducing means for reducing the moisture contained in the inert gas May be enclosed in the internal space of the sealed container 11 via the exhaust pipe 16.
  • a piping system in which the exhaust line 20 and the sealing line 30 are connected to the exhaust pipe 16 of the first sensor 10 via the branch point B is prepared.
  • a pressure reducing pump (vacuum pump) 21 is connected to an end of the exhaust line 20 opposite to the branch point B, and an on-off valve 22 is interposed between the pressure reducing pump and the branch point B.
  • an inert gas source 31 (for example, a cylinder or the like) serving as a supply source of an inert gas (for example, nitrogen, argon or the like) is connected to the end of the sealing line 30 opposite to the branch point B
  • a regulator 32, an on-off valve 33, a moisture reducing means 34, and an on-off valve 35 are interposed in the order from the inert gas source 31 to the branch point B.
  • an inert gas source 31 for example, a cylinder or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • an inert gas for example, nitrogen, argon or the like
  • the pressure reducing pump 21 is operated in a state where the on-off valve 22 is opened and the on-off valve 35 is closed, via the exhaust pipe 16 and the exhaust line 20.
  • the air is exhausted from the internal space of the closed container 11 (not shown) (see the open arrow in the figure).
  • the on-off valve 22 is closed, the on-off valve 33 and the on-off valve 35 are opened, and the inert gas is sealed from the inert gas source 31 into the internal space of the sealed container 11 through the sealing line 30 and the exhaust pipe 16 See the solid arrows in the figure.)
  • the inert gas flowing from the inert gas source 31 to the sealed container 11 passes through the moisture reducing means 34 interposed in the sealing line 30, the moisture contained in the inert gas is reduced, and the inert gas is not The water content in the active gas is reduced.
  • the moisture reduction means 34 reduces the moisture. Therefore, for example, the problem that the coating layer of the sensor wire 13 is deteriorated due to (for example, hydrolysis etc.) or the sensitivity of the first sensor 10 changes with the use of the first sensor 10 can be reduced.
  • the internal space of the sealed container 11 is further airtightly closed by the welding of the sealing portion 16b.
  • the airtightness of the sealed container 11 can be further enhanced.
  • the cap 16 c including the sealing portion 16 b due to the plastic deformation of the exhaust pipe 16 is further sealed by being welded to the exhaust pipe 16.
  • the sealing portion 16 b itself is not welded, it is possible to prevent a drop in air tightness due to a change in shape of the sealing portion 16 b due to a temperature rise accompanying the welding.
  • the welding is further performed by welding the cap 16c and the exhaust pipe 16 as described above. Since it has stopped, the fall of the airtightness as the airtight container 11 whole can be prevented.
  • the first method may further include an air tightness test step of checking the air tightness of the sealed container 11.
  • a method of detecting the presence or absence of leakage of a specific component gas from the inside of the sealed container is adopted for the sealed container according to the prior art having no exhaust pipe. It is common to do. Specifically, for example, a detection gas (tracer gas) containing a specific component such as hydrogen (H 2 ), argon (Ar) or helium (He) is filled in the inside of the closed container, and the closed container is used as a chamber. It is left inside for a predetermined period under predetermined conditions.
  • a detection gas traceer gas
  • a specific component such as hydrogen (H 2 ), argon (Ar) or helium (He)
  • a vacuum method (spray method) using a helium leak detector as shown in FIG. 8 is cited. be able to.
  • the detection gas He
  • the portion to which the detection gas is supplied is specified as a defective portion having insufficient airtightness.
  • the thermal mass flow sensor according to the present invention including the first sensor 10 is provided with the exhaust pipe 16 communicating with the internal space of the sealed container 11. Therefore, if the exhaust pipe 16 is not sealed in the above-described fifth step, the airtightness test by the vacuum method spraying method as described above can be performed without requiring special processing.
  • a specific detection gas is locally supplied to the outer surface of the sealed container 11 before the fifth step is performed, via the exhaust pipe 16 (for example, by a pressure reduction pump or the like).
  • Airtightness test step of specifying the place where the detection gas is supplied when the detection gas is detected in the gas discharged from the internal space of the sealed container 11 as a defective place having insufficient airtightness Can further be included.
  • the airtightness test by the above-mentioned vacuum method spraying method can be performed without requiring special processing. Accordingly, the airtightness test of the closed container can be performed on the total number of thermal mass flow sensors manufactured by the first method while reducing the increase in manufacturing cost.
  • the mass spectrometer 53 is used as a detection means for the detection gas (specific component contained therein), but it goes without saying that, instead of the mass spectrometer 53, for example, A relatively simple detection means such as an analysis tube having a detection ability specialized for a specific component can be employed.
  • the first method can perform the above-described fifth step at a temperature higher than room temperature.
  • air is exhausted from the internal space of the sealed container 11 through the exhaust pipe 16 (see, for example, the open arrow in FIG. 7). Therefore, even if a small amount of water is attached to the inner wall of the sealed container 11 or a material such as a resin constituting the coating layer of the sensor wire 13 adsorbs water, the fifth step is performed at room temperature As compared with the above, water is more effectively reduced from the internal space of the sealed container 11. As a result, it is possible to reduce, for example, the problem that the coating layer of the sensor wire 13 is deteriorated due to (for example, hydrolysis etc.) or the sensitivity of the first sensor 10 changes with the use of the first sensor 10 .
  • the fifth step when air is exhausted from the internal space of the sealed container 11 through the exhaust pipe 16 and then an inert gas is sealed in the internal space through the exhaust pipe 16, it is not possible at a temperature higher than room temperature. Active gas is enclosed in the internal space. Therefore, when the first sensor 10 is used at a temperature higher than room temperature, the temperature when the inert gas is filled and the temperature when the first sensor 10 is used are lower than when the fifth step is performed at room temperature. The difference between is smaller. As a result, the pressure in the internal space when using the first sensor 10 can be prevented from becoming significantly higher than the atmospheric pressure.
  • the higher the temperature when performing the fifth step the more effectively the moisture is reduced from the internal space of the sealed container 11.
  • the temperature when executing the fifth step is excessively high, for example, the resin etc. constituting the coating layer of the sensor wire 13 may deteriorate or the stainless steel constituting the closed container 11 may discolor, etc. It may lead to problems.
  • the temperature when performing the fifth step is a temperature higher than room temperature and 200 ° C. or less.
  • the invention also relates to a thermal mass flowmeter using the thermal mass flow sensor according to the invention.
  • a thermal mass flow meter (hereinafter sometimes referred to as “first flow meter”) according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 9 is a schematic front view of the first flow meter observed from the direction orthogonal to the axis of the fluid flow path provided in the base.
  • FIG. 10 is a schematic side view of the first flow meter observed from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic plan view (top view) of the first flow meter observed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • FIGS. 9 to 11 for the purpose of facilitating the understanding of the configuration of the first flow meter 1, the flow path 2d provided inside, the bypass 3, the sensor tube 12, the sensor wires 13a and 13b, etc. Is represented by a dashed line. However, in FIG. 10 and FIG. 11, the sensor tube 12 and the sensor wires 13a and 13b are omitted.
  • the first flow meter 1 has one installation surface 2a, and is provided between the base 2 on which the fluid flow path 2d is provided and the flow path 2d. It has a bypass 3, a first sensor 10, and a sensor circuit (not shown) including a bridge circuit constituted by sensor wires 13 a and 13 b included in the first sensor 10 and other resistive elements (not shown). .
  • the sensor tube 12 is configured to branch from the flow path 2 d on the upstream side of the bypass 3 and bypass the outside of the installation surface 2 a and then join the flow path 2 d on the downstream side of the bypass 3.
  • the first flow meter 1 employs the first sensor 10 as a thermal mass flow sensor.
  • the deterioration of the coating layer of the sensor wire accompanying the use of the thermal flowmeter does not result in an increase in the manufacturing cost and / or a decrease in the processing accuracy of the closed container. Changes over time can be suppressed.
  • thermal mass flow rate sensor constituting the thermal mass flow meter according to the present invention is not limited to the first sensor 10, and various thermal mass flow rate sensors according to the present invention can be used. .
  • the first sensor 10 is disposed on the installation surface 2a of the base 2 in which the flow path 2d is provided. That is, the sensor tube 12 is provided so as to protrude from the base 2. Therefore, the first sensor 10 including the sensor tube 12 is likely to be cooled under the influence of the ambient temperature around the first flow meter 1. As a result, it becomes difficult to maintain the temperature of the gas flowing through the sensor tube 12 at a high temperature, which may lead to problems such as condensation of the gas inside the sensor tube 12, for example.
  • the first flowmeter 1 according to the first modification of the third embodiment of the present invention further includes a member (heat transfer block) for conducting heat from the base 2 to the closed container 11 of the first sensor 10 It is also good.
  • FIG. 12 is a schematic front view of the first flowmeter according to the first modification of the third embodiment of the present invention which is observed from the direction orthogonal to the axis of the flow path of the fluid provided in the base.
  • FIG. 13 is a schematic side view of the first flow meter observed from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic plan view (top view) of the first flow meter observed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • FIG. 12 to FIG. 14 for the purpose of facilitating the understanding of the configuration of the first flow meter 1, the flow path 2d provided inside, the bypass 3, the first sensor 10, the closed container 11, the exhaust pipe 16 (parts thereof) and a through hole 5a and the like formed in the heat transfer block 5 (described later) for inserting the exhaust pipe 16 are shown by broken lines.
  • the sensor tube 12 and the sensor wires 13a and 13b are omitted.
  • the hatched portions in FIG. 12 to FIG. 14 with downward slanting lines illustrate the embodiment of the heat transfer block 5.
  • the first flowmeter 1 is a heat transfer provided in contact with the installation surface 2a of the base 2 at a position adjacent to the closed container 11 and formed of a heat transfer material.
  • the block 5 is further included.
  • the bottom surface of the heat transfer block 5 is in surface contact with the installation surface 2 a, and at least one side surface of the heat transfer block 5 is in surface contact with the side surface of the sealed container 11.
  • the heat transfer block 5 is in surface contact with the side surface and the upper surface (top surface) of the closed container 11 and the installation surface 2 a of the base 2.
  • surface contact means that a position at which one part and another part are in contact is a flat surface, and both are in contact without any gap.
  • the heat transfer block 5 When the surface of the heat transfer block 5 makes surface contact with both the installation surface 2 a of the base 2 and the side surface (and the top surface) of the closed container 11, the heat transfer block 5 is interposed from the installation surface 2 a of the base Heat is conducted without delay, and the temperature difference between the base 2 and the closed vessel 11 is reduced. As a result, the temperature difference between the flow path 2 d formed inside the base 2 and the sensor tube 12 housed inside the closed container 11 is also reduced.
  • the heat transfer block 5 is preferably made of a material having as high a thermal conductivity as possible. Accordingly, the heat transfer block 5 is formed of a heat transfer material.
  • a heat transfer material refers to a material having high thermal conductivity (i.e., a good conductor of heat), which has at least a thermal conductivity higher than stainless steel.
  • copper or aluminum or an alloy containing copper or aluminum can be used.
  • the aluminum-containing alloy that can be suitably used for the heat transfer block 5 include, for example, industrial pure aluminum excellent in thermal conductivity (in the international aluminum alloy name series of 1000) and strength and workability. Examples of the excellent Al-Mg-based alloy (the international aluminum alloy name is 5000 series) and the like can be mentioned.
  • the heat transfer block 5 needs to be provided adjacent to the closed vessel 11 in contact with the installation surface 2 a of the base 2. Thereby, heat can be efficiently conducted from the installation surface 2 a toward the sealed container 11.
  • the heat transfer block 5 is preferably installed so as to cover the entire outer surface (except for the bottom surface in contact with the installation surface 2 a) of the sealed container 11.
  • the embodiment of the heat transfer block 5 is not particularly limited as long as heat can be conducted from the mounting surface 2a of the base to the closed vessel 11 through the heat transfer block 5 without any problem.
  • the heat transfer block 5 can not be installed so as to cover the entire outer surface of the closed container 11 due to the positional relationship with other parts constituting the thermal mass flow meter, etc. Even if a portion is exposed, the heat transfer block 5 may be provided adjacent to the other portion of the outer surface of the closed vessel 11 and in contact with the other portion and the installation surface 2 a of the base 2.
  • the shape of the heat transfer block 5 can be designed in any shape.
  • the heat transfer block 5 can be provided so as to be divisible into a plurality of parts for the convenience of assembly.
  • the heat transfer block 5 illustrated in FIGS. 12 to 14 is composed of two parts, and can be assembled and fixed so as to sandwich the sealed container 11.
  • a through hole for inserting the exhaust pipe 16 as illustrated in FIGS. 12 to 14. 5 a can be formed in the heat transfer block 5.
  • the heat conduction between the base 2 and (the closed container 11 of) the first sensor 10 is promoted by the heat transfer block 5, it is affected by the environmental temperature around the first flow meter 1. It becomes difficult for the first sensor 10 to be cooled. As a result, the temperature of the gas flowing through the sensor tube 12 is maintained at a desired temperature when, for example, the piping system is heated and held so that the process gas does not condense in the piping when using a coagulable gas as the process gas. As a result, problems such as condensation of gas inside the sensor tube 12 can be reduced.
  • the first flow meter 1 may further include a heat transfer promoting member which is a member for further promoting heat transfer from the base 2 to the closed vessel 11 and / or the heat transfer block 5.
  • a heat transfer promotion member a heat transfer sheet etc. which were provided in contact with the side of base 2 and the side of heat transfer block 5 can be mentioned, for example.
  • a material which forms such a heat-transfer sheet the metal material which forms the heat-transfer block 5 mentioned above, a graphite, a silicone type material, etc. can be mentioned, for example.
  • the first flow meter 1 may further include a heat insulating material which is a member for reducing the heat radiation from at least one of the base 2, the sealed container 11 and the heat transfer block 5.
  • a heat insulating material which is a member for reducing the heat radiation from at least one of the base 2, the sealed container 11 and the heat transfer block 5.
  • positioned so that the base 2, the airtight container 11, and at least one part of the exposed surface of the heat-transfer block 5 may be mentioned can be mentioned, for example.
  • a material which forms such a heat insulation sheet what hardened glass fiber with a binder, etc. can be mentioned, for example.
  • FIG. 15 is a schematic front view of the first flowmeter according to the second modification of the third embodiment of the present invention, which is observed from the direction orthogonal to the axis of the flow path of the fluid provided in the base.
  • FIG. 16 is a schematic side view of the first flow meter observed from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 17 is a schematic plan view (top view) of the first flow meter observed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • FIGS. 15 to 17 the flow path 2 d provided inside, the bypass 3, (part of the exhaust pipe 16), the heat transfer, for the purpose of facilitating the understanding of the configuration of the first flow meter 1.
  • the first sensor 10 in FIGS. 15 to 17, the first sensor 10, the closed container 11 and the like are omitted.
  • the heat generating body 8b (or the cooling body 8c) was abbreviate
  • the hatched portion of FIG. 15 to FIG. 17 with the upper right hatching illustrates the embodiment of the temperature control block 8.
  • the arrangement and shape of the temperature adjustment block 8 are It is not particularly limited. Further, although the temperature control block 8 is configured to be divided into a plurality of members in the examples shown in FIGS. 15 to 17, for example, the temperature control block 8 is configured in a range not accompanied by inconvenience in assembly and the like. The shape and number of members to be used can be determined appropriately. When the temperature control block 8 is disposed to cover the surface of the closed vessel 11 from which the exhaust pipe 16 protrudes, as in the case of the heat transfer block 5, as illustrated in FIGS. A through hole 8 a for inserting 16 can be formed in the temperature control block 8.
  • the temperature control block 8 as well as the heat transfer block 5 is preferably also made of a material having as high a thermal conductivity as possible. Accordingly, the temperature control block 8 is also formed by the heat transfer material.
  • the heat transfer material which can be suitably used for the temperature control block 8, in addition to the metal material which forms the heat transfer block 5 mentioned above, silicon rubber, ceramics, etc. can be mentioned.
  • the heating element 8b is an element or device that generates thermal energy, and as a specific example thereof, a cartridge heater including a nichrome wire can be mentioned, for example.
  • the cooling body 8c is an element or device which absorbs thermal energy, and as a specific example thereof, for example, a Peltier element or the like can be mentioned.
  • a specific example of the temperature control block 8 is, for example, a bar-like member including nichrome wire in a plate or block member formed of aluminum alloy.
  • a plate heater or the like in which the heating element 8b is provided can be suitably used.
  • the temperature control block 11 for example, a plate-like or block-like member formed of an aluminum alloy 8c inserted and / or attached, rubber cooler having cooling body 8c in plate-like or block-like member formed of silicone rubber, cooling into plate-like or block-like member formed of ceramics
  • a plate cooler or the like provided with the body 8c can be suitably used.
  • the base 2 and / or the heat transfer block 5 can be actively heated or cooled by the temperature adjustment block 8, the temperature of the first sensor 10 is maintained regardless of the ambient temperature around the first flow meter 1. It is even easier to maintain the temperature at the desired temperature. As a result, for example, problems such as condensation and deterioration of gas inside the sensor tube 12 can be reduced.
  • the first flow meter 1 is a heat transfer promoting member which is a member for further promoting heat conduction from the temperature adjustment block 8 to the base 2 and / or the closed vessel 11 and / or the heat transfer block 5. It may further have.
  • a heat transfer promoting member for example, it is provided in contact with any surface of the temperature control block 8 and any surface of the base 2 and / or the sealed container 11 and / or the heat transfer block 5 And the like.
  • a material which forms such a heat-transfer sheet the metal material which forms the heat-transfer block 5 mentioned above, a graphite, a silicone type material, etc. can be mentioned, for example.
  • the first flow meter 1 may further include a heat insulating material which is a member for reducing the heat radiation from at least one of the temperature adjustment block 8, the base 2, the closed container 11 and the heat transfer block 5.
  • a heat insulating material which is a member for reducing the heat radiation from at least one of the temperature adjustment block 8, the base 2, the closed container 11 and the heat transfer block 5.
  • positioned so that the surface of at least one part of the temperature control block 8, the base 2, the airtight container 11, and the heat transfer block 5 may be mentioned, for example .
  • a material which forms such a heat insulation sheet what hardened glass fiber with a binder, etc. can be mentioned, for example.
  • the first flowmeter 1 according to the second modification of the third embodiment described above includes the base 2 and / or the base 2 and / or the temperature control block 8 provided with the heating element 8 b and / or the cooling body 8 c in addition to the heat transfer block 5.
  • the heat transfer block 5 can be actively heated or cooled. This makes it easier to maintain the temperature of the first sensor 10 at a desired temperature regardless of the ambient temperature around the first flow meter 1. For example, problems such as condensation and deterioration of gas inside the sensor tube 12 Can be reduced.
  • the heating element 8b and / or the temperature adjustment block 8 is provided according to the relationship between the temperature of the first sensor 10 and the target temperature.
  • the operation and stop of the cooling body 8c are switched.
  • the first sensor 10 includes the exhaust pipe 16 which is a pipe that airtightly communicates the internal space of the sealed container 11 with the outside.
  • the exhaust pipe 16 withstands not only the measurement conditions (for example, temperature and pressure, etc.) of the mass flow rate of the fluid to be measured but also the pressure difference between the inside and the outside of the pipe when air is exhausted from the internal space of the sealed container 11 It is formed by the material to be obtained.
  • a metal pipe such as, for example, a stainless steel pipe is used as the exhaust pipe 16. Therefore, the exhaust pipe 16 can also act as a heat conduction path for conducting heat between the internal space of the sealed container 11 and the outside.
  • a transitional temperature change of the temperature control block 8 accompanying switching of the operation and stop of the heating element 8b and / or the cooling body 8c is transmitted to the internal space of the sealed container 11 through the exhaust pipe 16, (1)
  • the detection result of the mass flow rate by the sensor 10 may be affected. This phenomenon occurs, for example, that the position of the exhaust hole 16a (corresponding to the end of the exhaust pipe 16 on the side of the internal space of the sealed container 11) in the first sensor 10 is closer to one of the pair of sensor wires 13a and 13b, This is more remarkable when the exhaust hole 16a is in an asymmetrical position with respect to the pair of sensor wires 13a and 13b in the heat conduction path in the first sensor 10.
  • the position where the exhaust hole is symmetrical to the pair of sensor wires in the heat conduction path in the thermal mass flow sensor It is in.
  • heat is similarly transmitted to the pair of sensor wires 13 a and 13 b from the exhaust hole 16 a corresponding to the end portion of the exhaust pipe 16 on the inner space side of the sealed container 11. Configured to communicate.
  • the first sensor 10 is configured such that the exhaust pipe 16 and the exhaust hole 16a are on the symmetry axis of the pair of sensor wires 13a and 13b.
  • the exhaust holes 16a can be disposed at “symmetrical positions with respect to the pair of sensor wires 13a and 13b”.
  • the exhaust pipe 16 is disposed on the left side surface of the component 11a of the sealed container 11.
  • the exhaust pipe 16 is located at the center of the back surface of the component 11a of the sealed container 11.
  • An exhaust pipe 16 is provided.
  • the arrangement of the exhaust pipe 16 and the exhaust hole 16a is not particularly limited as long as heat can be transmitted from the exhaust hole 16a to each of the pair of sensor wires 13a and 13b in the same manner.
  • the exhaust pipe 16 may not be on the symmetry axis.
  • the heat conducted through the exhaust pipe 16 and the exhaust hole 16a is transmitted to the pair of sensor wires 13a and 13b in the same manner.
  • a transitional temperature change of the temperature control block 8 accompanying switching of the operation and stop of the heating element 8b and / or the cooling body 8c is transmitted to the internal space of the sealed container 11 through the exhaust pipe 16, Problems such as affecting the detection result of mass flow rate by the single sensor 10 are reduced.
  • the heat transfer block is obtained by spatially separating the heat transfer block 5 and / or the temperature control block 8 and the exhaust pipe 16.
  • the heat conduction between the temperature control block 8 and the exhaust pipe 16 is reduced.
  • the through hole 5 a and the through hole 8 a through which the exhaust pipe 16 is inserted are respectively formed in the heat transfer block 5 and the temperature control block 8.
  • the shortest distance between the outer surface of the exhaust pipe 16 and the inner surfaces of the through holes 5a and the through holes 8a is 1 mm or more.
  • the first flowmeter 1 according to the fifth modification of the third embodiment of the present invention is the first flowmeter 1 according to the fourth modification of the third embodiment described above, and the outer surface of the exhaust pipe 16 and the through hole 5a And the heat insulating material is filled between the inner surfaces of the through holes 8a.
  • the heat conduction between the heat transfer block 5 and / or the temperature control block 8 and the exhaust pipe 16 can be further reduced by the heat insulating material.
  • the heat conduction between the internal space of the sealed container 11 and the outside via the exhaust pipe 16 can be further reduced, the above-mentioned problems can be more reliably reduced.
  • the thermal mass flow meter according to the present invention (the flow meter of the present invention) comprises a flow control valve, an actuator for increasing or decreasing the opening of the flow control valve, and the flow meter of the present invention.
  • a thermal mass flow control device can be configured by combining with a control device that controls the opening degree of the flow control valve using the actuator so that the flow rate of the detected fluid approaches the target value. Accordingly, the present invention relates not only to the above-described thermal mass flow sensor and thermal mass flow meter, but also to a thermal mass flow controller using the flow meter of the present invention.

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Abstract

高温における使用に伴うセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂの被覆層の消失を抑制することを目的として不活性雰囲気にある密閉容器１１の中に封入される熱式質量流量センサ１０において、密閉容器１１の外壁に形成された貫通孔である排気孔１６ａを介して密閉容器１１の内部空間と外部とを気密に連通する管である排気管１６を更に備える。排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部が塑性変形によって封止されて封止部１６ｂを形成する。これにより、通常の大気雰囲気下において密閉容器１１を形成した後に密閉容器１１の内部空間を気密に閉じることができる。上記封止部１６ｂは溶接によって更に封止されていてもよい。このようにして密閉容器１１を容易且つ高精度に組み立てることができ且つ高温における使用に伴う密閉容器１１の気密性の低下を抑制することができる。

Description

熱式質量流量センサ、当該熱式質量流量センサの製造方法、及び当該熱式質量流量センサを用いる熱式質量流量計
　本発明は、熱式質量流量センサ、当該熱式質量流量センサの製造方法、及び当該熱式質量流量センサを用いる熱式質量流量計に関する。より詳しくは、本発明は、センサワイヤの被覆層の高温耐久性が向上された熱式質量流量センサ、当該熱式質量流量センサの製造方法、及び当該熱式質量流量センサを用いる熱式質量流量計に関する。
　質量流量センサは、例えば、半導体の製造プロセスにおいてチャンバー内に供給されるプロセスガスの質量流量を検出することを目的として広く使用されている。当該技術分野においては種々の形式の質量流量センサが知られているが、これらの中でも、熱式質量流量センサは比較的簡単な構造によってプロセスガスの質量流量を正確に測定することができるため広く普及している。
　熱式質量流量センサは、一般に、プロセスガスが流れる流路と、流路の中間に設けられたバイパスと、バイパスの上流側において流路から分岐しバイパスの下流側において流路と合流するセンサチューブと、センサチューブに巻き付けられた一対のセンサワイヤと、センサワイヤ及び他の抵抗素子によって構成されるブリッジ回路を含むセンサ回路と、によって構成される。上記バイパスはプロセスガスに対して流体抵抗を有し、流路を流動するプロセスガスの一部を一定の割合でセンサチューブに分岐させるように構成される。従って、センサチューブに流れるプロセスガスの質量流量を測定することにより、流路に流れるプロセスガスの質量流量を求めることができる。
　センサワイヤに所定の電流を流すとセンサワイヤが発熱し、センサチューブを流れるプロセスガスに熱が与えられる。この熱はプロセスガスの流動に伴い上流側から下流側へと移動する。この熱の移動により上流側のセンサワイヤと下流側とのセンサワイヤとの間に温度差が生じ、結果として電気抵抗の差が生ずる。その結果、ブリッジ回路の端末間に電位差が生ずる。この電位差をセンサ回路によって検出することにより、センサチューブを流れるプロセスガスの質量流量を測定することができる。
　上記のようにセンサワイヤには所定の電流が流されるため、センサワイヤ同士の間及びセンサワイヤとセンサチューブとの間において短絡（電気的接触）が生じないように、少なくともセンサワイヤの表面は絶縁性の被覆層によって覆われることが一般的である。被覆層を構成する材料には、電気絶縁体としての機能、接着剤としての機能及び熱の伝導体としての機能が求められる。更に、センサワイヤの表面に薄く形成することができ、被覆層を形成した後のセンサワイヤをセンサチューブに巻き付けても亀裂が生じたりしないように可撓性を有する被覆層が好ましい。これらの観点から、被覆層を構成する材料としては、例えば、ポリアミドイミド及びポリイミド等の、優れた耐熱性を有する樹脂等の有機材料が広く使用されている。
　ところで、熱式質量流量センサにおいては、上述したように、センサチューブを流れるプロセスガスに熱を与えるために、センサワイヤに所定の電流を流すことによってセンサワイヤを発熱させる。更に、例えば凝縮性ガス等、プロセスガスの種類によっては、高い温度において流量センサが使用される場合がある。このような高い温度において流量センサが長時間使用されると、例えば、被覆層を構成する材料が大気中の酸素と化学反応し、ガスとなって徐々に消失する虞がある。
　上記のように被覆層が消失すると、例えば、隣り合うセンサワイヤの間において電気的接触が生じたり、センサワイヤとセンサチューブとの間において電気的接触が生じたりする虞がある。このような電気的接触が生ずると、センサワイヤの電気抵抗値が低下して、センサワイヤへの通電によるプロセスガスの加熱が困難となったり、流量センサとしての感度が低下したりする。更に、センサチューブとセンサワイヤとの間において隙間が生じて熱の移動が妨げられ、センサワイヤへの通電によるプロセスガスの加熱が困難となったり、流量センサとしての感度が低下したりする。
　そこで、当該技術分野においては、上述したような高温における流量センサの使用に伴う被覆層の構成材料の消失を抑制するための技術が種々検討されている。例えば、非酸化性の雰囲気ガス（例えば、窒素及びアルゴンその他の不活性ガス等）を満たしたグローブボックス中で金属製の密閉容器の開口部から流量センサを挿入した後に当該開口部を溶接して閉じることにより、上記雰囲気ガスを上記密閉容器内に封入して被覆層の表面を覆うことが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、不活性ガス雰囲気下でハーメチックシール構造を有する容器内に熱型サーミスタ流量センサ装置を入れた後に、抵抗溶接法又はレーザー溶接法によって当該容器に蓋を取り付けることも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
　更に、底面に封止孔が設けられたパッケージの内部にＩＣチップを実装した電子デバイスにおいて、パッケージ内部を真空又は不活性ガス雰囲気とした後、上記封止孔に設けられた半田系材料からなる封止材を（例えば、電子ビーム及びレーザー光等を照射して）加熱溶融させることにより、当該パッケージを気密封止することも提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
国際公開第２０１５／０４１２５５号 特開平０９－０７９８８０号公報 特許第４８７３３１０号公報
　上述した何れの従来技術によっても、密閉容器において不活性雰囲気下（即ち、真空下又は不活性ガス雰囲気下）に熱式質量流量センサを封入することにより高温における使用に伴うセンサワイヤの被覆層の消失を抑制することができる。
　しかしながら、特許文献１及び２に記載された手法においては、不活性ガス雰囲気中で金属容器の開口部を溶接して流量センサを内部に密封する作業を、例えば、真空排気装置を備えたグローブボックス等の中で行う必要がある。従って、溶接作業の作業性が著しく悪く、溶接作業の精度及び／又は効率が著しく低下するという課題がある。
　特許文献３に記載された手法においては、上記のようにグローブボックス等の中でパッケージを組み立てる必要は無い。しかしながら、封止材の加熱溶融により封止孔を封止する作業については、やはりグローブボックス等の中で行う必要があり、作業効率が悪い。加えて、比較的低い融点を有する半田系材料等が封止材として使用されるので、流量センサの使用温度によっては、封止材が再溶融してパッケージの気密封止が破れる虞がある。このような問題への対策として、より高い融点を有する封止材を使用すると、封止材を溶融させるための温度も高くなり、パッケージを気密封止する際に流量センサが損傷する虞がある。
　以上のように、当該技術分野においては、高温における使用に伴うセンサワイヤの被覆層の消失を抑制することを目的として不活性雰囲気にある密閉容器の中に封入される熱式質量流量センサにおいて、上記密閉容器を容易且つ高精度に組み立てることができ且つ高温における使用に伴う上記密閉容器の気密性の低下を抑制することができる技術に対する要求が存在する。尚、本明細書において「気密」とは、例えば「複数の部材が隙間無く接合されて、これらの部材の間から流体が漏れ出さない状態」等を指す。また、このように複数の部材を気密に接合することが可能な接合手法の具体例としては、例えば溶接、蝋付け接合及び拡散接合等を挙げることができる。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高温における使用に伴うセンサワイヤの被覆層の消失を抑制することを目的として不活性雰囲気にある密閉容器の中に封入される熱式質量流量センサにおいて、上記密閉容器を容易且つ高精度に組み立てることができ且つ高温における使用に伴う上記密閉容器の気密性の低下を抑制することができる技術を提供することを１つの目的としている。
　即ち、本発明に係る熱式質量流量センサ（以降、「本発明センサ」と称呼される場合がある）は、高温における使用に伴うセンサワイヤの被覆層の消失を抑制することを目的として不活性雰囲気にある密閉容器の中に封入される熱式質量流量センサである。具体的には、本発明センサは、密閉容器と、密閉容器の内部空間を画定する外壁に形成された流入口及び流出口と気密に連通し且つ密閉容器の内部空間に収容されたセンサチューブと、センサチューブに巻き付けられた一対のセンサワイヤと、少なくともセンサワイヤのセンサチューブに巻き付けられた部分を覆う被覆層と、外壁に設けられて一対のセンサワイヤのそれぞれの両端を密閉容器の外部に設けられた外部電極に電気的に接続するハーメチックコネクタと、を備える。また、密閉容器の内部空間は不活性雰囲気に密閉されている。
　更に、本発明センサは、外壁に形成された貫通孔である排気孔を介して密閉容器の内部空間と外部とを気密に連通する管である排気管を更に備える。加えて、本発明センサにおいては、排気管の排気孔とは反対側の端部が塑性変形によって封止されて封止部を形成している。
　尚、１つの好ましい態様に係る本発明センサにおいて、封止部が溶接によって更に封止されていてもよい。もう１つの好ましい態様に係る本発明センサは、封止部を収容可能な内部空間及び開口部が形成されたキャップを更に備え、キャップの内部空間に開口部を通して封止部が挿入された状態においてキャップと排気管とが溶接によって更に封止されていてもよい。
　上記のような構成を有する本発明センサは、以下に示す第１工程乃至第５工程を含む本発明に係る熱式質量流量センサの製造方法（以降、「本発明方法」と称呼される場合がある）によって製造することができる。
［第１工程］
　密閉容器を構成する複数の部材のうち、流入口及び流出口が形成された部材である第１部材に、流入口及び流出口とセンサチューブの両端部とが気密に連通するように、一対のセンサワイヤが巻き付けられたセンサチューブを溶接する。
［第２工程］
　密閉容器を構成する複数の部材のうち、ハーメチックコネクタが設けられた部材である第２部材に、一対のセンサワイヤのそれぞれの両端をハーメチックコネクタの対応する端子にそれぞれ電気的に接続する。
［第３工程］
　密閉容器を構成する複数の部材のうち、排気孔が形成された部材である第３部材に、排気孔を介して密閉容器の内部空間と気密に連通するように、排気管を溶接する。
［第４工程］
　密閉容器を構成する複数の部材を互いに溶接して密閉容器を形成する。
［第５工程］
　排気管を介して（例えば、減圧ポンプ等によって）内部空間から空気を排出した後、排気管の排気孔とは反対側の端部を塑性変形によって封止して封止部を形成する。
　尚、１つの好ましい態様に係る本発明方法の第５工程において、例えば減圧ポンプ等によって、排気管を介して内部空間から空気を排出した後、排気管を介して内部空間に不活性ガスを封入した後、排気管の排気孔とは反対側の端部を塑性変形によって封止して封止部を形成するようにしてもよい。この場合、不活性ガスに含まれる水分を低減する水分低減手段によって不活性ガスにおける水分の含有率を下げた後に、排気管を介して内部空間に不活性ガスを封入するようにしてもよい。
　もう１つの好ましい態様に係る本発明方法の第５工程において、封止部を形成した後、封止部を溶接によって更に封止するようにしてもよい。更にもう１つの好ましい態様に係る本発明方法の第５工程において、封止部を形成した後、封止部を収容可能な内部空間及び開口部が形成されたキャップの内部空間に開口部を通して封止部が挿入された状態においてキャップと排気管とを溶接によって更に封止するようにしてもよい。
　加えて、本発明方法は、第５工程を実行する前に、密閉容器の外表面に特定の検知用ガスを局所的に供給しつつ、排気管を介して（例えば、減圧ポンプ等によって）内部空間から排出される気体中に検知用ガスが検出されたときに検知用ガスが供給されていた箇所を気密性が不十分な不良箇所として特定する気密性テスト工程を更に含むこともできる。
　更に、もう１つの好ましい態様に係る本発明方法において、室温よりも高い温度において第５工程を実行するようにしてもよい。この場合、室温よりも高く且つ２００℃以下の温度において第５工程を実行するようにしてもよい。
　本発明は、上述したような構成を有する本発明センサを用いる熱式質量流量計（以降、「本発明流量計」と称呼される場合がある）にも関する。本発明流量計は、ベースの設置面及び本発明センサの密閉容器の側面のそれぞれと面接触する伝熱ブロックを更に有していてもよい。本発明流量計は、ベース及び伝熱ブロックの少なくとも一方の側面に接して設けられた温度調節ブロックを更に有していてもよい。この場合、温度調節ブロックは、伝熱材料によって形成されており、且つ、温度調節ブロックを加熱する発熱体及び／又は温度調節ブロックを冷却する冷却体を有する。
　上記の場合、熱式質量流量センサにおける熱伝導経路において、一対のセンサワイヤに対して排気孔が対称な位置にあるようにしてもよい。また、排気管が挿通する貫通孔が伝熱ブロックに形成されており、且つ、排気管の外面と貫通孔の内面との間の最短距離が１ｍｍ以上であるようにしてもよい。更に、排気管の外面と貫通孔の内面との間に断熱材が充填されているようにしてもよい。
　上述した本発明センサ、本発明方法、及び本発明流量計によれば、高温における使用に伴うセンサワイヤの被覆層の消失を抑制することを目的として不活性雰囲気にある密閉容器の中に封入される熱式質量流量センサにおいて、上記密閉容器を容易且つ高精度に組み立てることができ且つ高温における使用に伴う上記密閉容器の気密性の低下を抑制することができる。従って、製造コストの増大及び／又は密閉容器の加工精度の低下を招くこと無く、熱式質量流量センサの使用に伴うセンサワイヤの被覆層の劣化に起因する経時変化を抑制することができる。
　また、本発明センサ、本発明方法、及び本発明流量計によれば、密閉容器の内部空間に含まれる水分に起因して、本発明センサの使用に伴って、例えば、センサワイヤの被覆層が劣化したり、本発明センサの感度が変化したりする問題を低減することができる。
　伝熱ブロック及び／又は温度調節ブロックを更に有する本発明流量計によれば、本発明流量計の周囲の環境温度に拘わらず本発明センサの温度（センサチューブを流れるガスの温度に対応）を所望の温度に維持して、例えばセンサチューブの内部におけるガスの凝結及び劣化等の問題を低減することができる。加えて、本発明流量計によれば、伝熱ブロック及び／又は温度調節ブロックと排気管との間における熱伝導を低減することにより、温度調節ブロックが備える発熱体及び／又は冷却体の作動と停止との切り替えに伴う温度調節ブロックの過渡的な温度変化が質量流量の検出結果に影響を及ぼす等の問題を低減することができる。
　本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
本発明の第１実施態様に係る熱式質量流量センサ（第１センサ）の斜視図である。 第１センサの（ａ）正面図、（ｂ）上面図（透視図）、（ｃ）底面図、（ｄ）左側面から見た平面Ｄ－Ｄ´による断面図、及び（ｅ）正面から見た平面Ｅ－Ｅ´による断面図である。 図２の（ｅ）の模式的な拡大図である。 第１センサが備える排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部が塑性変形によって封止されて封止部１６ｂを形成している様子を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例２に係る第１センサが備える排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部が封止部１６ｂを形成しており、キャップ１６ｃの内部空間に当該封止部１６ｂが挿入された状態においてキャップ１６ｃと排気管１６とが溶接によって更に封止されている様子を示す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施態様に係る熱式質量流量センサの製造方法（第１方法）に含まれる各工程の流れを示すフローチャートである。 第５工程において、排気管を介して密閉容器の内部空間から空気を排出した後、不活性ガスに含まれる水分を低減する水分低減手段によって水分の含有率を下げた不活性ガスを、排気管を介して、密閉容器の内部空間に封入する様子を表す模式図である。 ヘリウムリークディテクタを使用する真空法吹付け法（スプレー法）による第１センサのリークテストの様子を表す模式図である。 ベース内に設けられた流体の流路の軸線に直交する方向から観察される本発明の第３実施態様に係る熱式質量流量計（第１流量計）の模式的な正面図である。 図９に示した矢印Ａの方向から観察される第１流量計の模式的な側面図である。 図９に示した矢印Ｂの方向から観察される第１流量計の模式的な平面図（上面図）である。 ベース内に設けられた流体の流路の軸線に直交する方向から観察される本発明の第３実施態様の変形例１に係る第１流量計の模式的な正面図である。 図１２に示した矢印Ａの方向から観察される第１流量計の模式的な側面図である。 図１２に示した矢印Ｂの方向から観察される第１流量計の模式的な平面図（上面図）である。 ベース内に設けられた流体の流路の軸線に直交する方向から観察される本発明の第３実施態様の変形例２に係る第１流量計の模式的な正面図である。 図１５に示した矢印Ａの方向から観察される第１流量計の模式的な側面図である。 図１５に示した矢印Ｂの方向から観察される第１流量計の模式的な平面図（上面図）である。 本発明の第３実施態様の変形例３に係る第１流量計が備える第１センサの（ａ）正面図、（ｂ）上面図（透視図）、（ｃ）底面図、（ｄ）左側面から見た平面Ｄ－Ｄ´による断面図、及び（ｅ）正面から見た平面Ｅ－Ｅ´による断面図である。
《第１実施形態》
　以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る熱式質量流量センサ（以降、「第１センサ」と称呼される場合がある）について説明する。
（構成）
　図１乃至図４に示すように、第１センサ１０は、センサチューブ１２と、センサチューブ１２に巻き付けられた一対のセンサワイヤ１３（１３ａ及び１３ｂ、図３においてのみ図示）と、少なくともセンサワイヤ１３のセンサチューブ１２に巻き付けられた部分を覆う被覆層（図示せず）と、を備える点において、一般的な熱式質量流量センサと同様の構成を有する。
　センサチューブ１２は、その中を流れる被測定流体（例えば、半導体の製造プロセスにおいてチャンバー内に供給されるプロセスガス）に対して不活性であり、且つ、被測定流体の質量流量の測定条件（例えば温度及び圧力等）に耐え得る材料によって形成された管状の部材である。本例においては、０．６ｍｍの外径及び０．０４ｍｍの肉厚を有するステンレス鋼（例えば、日本工業規格のＳＵＳ３１６材等）製の鋼管をセンサチューブ１２として使用した。
　センサワイヤ１３は、通電により発熱してセンサチューブ１２の中を流れる被測定流体を加熱することができる発熱素子及び温度に応じて電気抵抗値が変化する抵抗素子として機能することができる導電体によって形成される線状の部材である。本例においては、３５μｍの直径を有する鉄ニッケル合金（鉄３０％、ニッケル７０％）製のワイヤをセンサワイヤ１３として使用した。
　前述したように、被覆層を構成する材料には、電気絶縁体としての機能、接着剤としての機能及び熱の伝導体としての機能が求められる。更に、センサワイヤ１３の表面に薄く形成することができ、被覆層を形成した後のセンサワイヤ１３をセンサチューブ１２に巻き付けても亀裂が生じたりしないように可撓性を有する被覆層が好ましい。これらの観点から、被覆層を構成する材料としては、例えば、ポリアミドイミド及びポリイミド等の、優れた耐熱性を有する樹脂等の有機材料が使用される。
　本例においては、ポリイミド前駆体であるポリイミド酸のＮ－メチルピロリドン溶液（以降、「溶液Ａ」と称呼される場合がある）をセンサワイヤ１３の表面に塗布、乾燥した後、焼き付けを行って、膜厚６．０μｍのポリイミドからなる被覆層を形成させた。尚、例えばセンサチューブ１２とセンサワイヤ１３との間の絶縁及び接着をより確実にすること等を目的として、センサチューブ１２の表面にも被覆層を設けてもよい。この場合、例えば、上記溶液Ａをセンサチューブ１２の表面に所定の長さに亘って塗布、乾燥した後、焼き付けを行うことにより、センサチューブ１２の表面にもポリイミドからなる被覆層を形成させることができる。
　センサチューブ１２、センサワイヤ１３及び被覆層は、高温における使用に伴う被覆層の消失を抑制することを目的として、不活性雰囲気に密閉された密閉容器１１の内部空間に収容されている。本例において、密閉容器１１は、構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃによって構成されている。構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃを構成する材料としては、例えば溶接等によって互いに気密に接合されて密閉容器１１を構成することが可能であり且つ被測定流体の質量流量の測定条件（例えば温度及び圧力等）に耐え得る材料が選択される。本例においては、ステンレス鋼（例えば、日本工業規格のＳＵＳ３１６Ｌ材等）製のセンサベース、４２アロイ製のセンサケース及び４２アロイ製の蓋をそれぞれ構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃして採用し、これらを溶接によって接合することにより密閉容器１１を構成した。
　「不活性雰囲気」とは、被覆層を劣化させない雰囲気を指す。具体的には、「不活性雰囲気」とは、例えば、酸素を始めとする酸化性ガスが密閉容器１１の内部空間に全く存在しない又は極僅かしか存在しない状態、希ガスを始めとする不活性ガスによって密閉容器１１の内部空間が充填されている状態、及び真空状態（極低圧状態を含む）等を指す。
　センサチューブ１２は、密閉容器１１の内部空間を画定する外壁に形成された流入口１２ａ及び流出口１２ｂと気密に連通している。流入口１２ａ及び流出口１２ｂは、構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの何れに形成されていてもよい。即ち、流入口１２ａ及び流出口１２ｂは、センサベース、センサケース及び蓋の何れに形成されていてもよい。典型的には、流入口１２ａ及び流出口１２ｂは、センサベースに形成される。本例においては、図２及び図３に示したように、ステンレス鋼製のセンサベースである構成部材１１ａに形成された２つの貫通孔の底面側（密閉容器１１の外側）の開口部が流入口１２ａ及び流出口１２ｂにそれぞれ該当する。
　一方、センサチューブ１２は、上述したように、ステンレス鋼製の鋼管からなるので、本例においては、センサチューブ１２と流入口１２ａ及び流出口１２ｂとは、それぞれ溶接によって接合した。
　尚、第１センサ１０が質量流量計の構成要素として組み込まれる際には、被測定流体の流路（図示せず）に設けられたバイパス（図示せず）の上流と下流とをセンサチューブ１２が連通するように、流入口１２ａ及び流出口１２ｂが、被測定流体の流路におけるバイパスの上流側及び下流側にそれぞれ接続される。
　更に、第１センサ１０は、密閉容器１１の内部空間を画定する外壁に設けられて一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂのそれぞれの両端を密閉容器１１の外部に設けられた外部電極１５に電気的に接続するハーメチックコネクタ１４を備える。これにより、外部電極１５を介して、密閉容器１１の外部に設けられた電源（図示せず）から上記一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂのそれぞれに通電することができる。その結果、第１センサ１０が質量流量計の構成要素として組み込まれる際には、センサワイヤ１３に所定の電流を流して発熱させ、前述したようにセンサチューブ１２の内部を流れる被測定流体（例えば、半導体の製造プロセスにおいてチャンバー内に供給されるプロセスガス）の質量流量を測定することができる。また、一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂ及び他の抵抗素子によって構成されるブリッジ回路を含むセンサ回路を構成して、前述したようにセンサチューブ１２を流れる被測定流体の質量流量を測定することができる。
　ハーメチックコネクタ１４は、構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの何れに形成されていてもよい。即ち、ハーメチックコネクタ１４は、センサベース、センサケース及び蓋の何れに形成されていてもよい。本例においては、図１及び図２に示したように、４２アロイ製のセンサケースである構成部材１１ｂにハーメチックコネクタ１４が形成されている。ハーメチックコネクタ１４の詳細な構成については、当業者に周知であるので、ここでの説明は割愛する。尚、本例においては、外部電極１５を構成する材料として、金めっきされたコバール（Ｋｏｖａｒ）（登録商標）（ウェスティングハウス社製、鉄／ニッケル／コバルト合金）を使用した。
　上記に加えて、第１センサ１０は、密閉容器１１の内部空間を画定する外壁に形成された貫通孔である排気孔１６ａを介して密閉容器１１の内部空間と外部とを気密に連通する管である排気管１６を更に備える。排気孔１６ａは、構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの何れに形成されていてもよい。即ち、排気孔１６ａは、センサベース、センサケース及び蓋の何れに形成されていてもよい。本例においては、図２及び図３に示したように、ステンレス鋼製のセンサベースである構成部材１１ａに排気孔１６ａが形成されている。
　排気管１６は、被測定流体の質量流量の測定条件（例えば温度及び圧力等）のみならず、詳しくは後述するように密閉容器１１の内部空間から空気を排出するときの当該管の内部と外部との圧力差に耐え得る材料によって形成された管状の部材である。本例においては、２．０ｍｍの外径及び０．５ｍｍの肉厚を有するステンレス鋼（例えば、日本工業規格のＳＵＳ３１６Ｌ材等）製の鋼管を排気管１６として使用した。
　更に、例えば図４に示すように、排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部は、塑性変形によって封止されて封止部１６ｂを形成している。これにより、封止部１６ｂにおける排気管１６の内部空間が塞がれ、密閉容器１１の内部空間が外部から遮断されている。即ち、密閉容器１１は気密に閉じられている。尚、図４においては、排気管１６を潰すことによって封止部１６ｂが形成され、排気管１６の内部空間が塞がれ、密閉容器１１の内部空間が外部から遮断されている。しかしながら、排気管１６を塑性変形させて封止部１６ｂを形成させるための具体的な手法は上記に限定されない。
　上記「塑性変形」の具体例としては、例えば、潰し、曲げ、切断及びねじ切り等を挙げることができる。従って、排気管１６は塑性変形が可能な材料によって形成される。典型的には、排気管１６は、例えば、上述したステンレス鋼等の鉄系金属を始めとする金属によって形成される。
　また、排気管１６を形成する材料は、塑性変形によって封止されて封止部１６ｂを形成する際に過大な荷重を必要としたり意図せぬ破断を生じたりしない性状を有することが望ましい。このような観点から、排気管１６を形成する材料は、所定の硬度よりも小さい硬度を有する。具体的には、排気管１６を形成する材料は、好ましくは１８０以下、より好ましくは１５０以下のビッカース硬度を有する。このような排気管１６は、例えば、所望の形状及び大きさを有するステンレス鋼製の鋼管を所定の温度において焼鈍することによって得ることができる。
　尚、第１センサ１０においては、上述したように、３つの構成部材１１ａ、１１ｂ及び１１ｃによって密閉容器１１が構成されている。しかしながら、熱式質量流量センサとしての機能を実現可能な構成を達成することができる限り、密閉容器１１の構成部材の数及び個々の構成部材の形状等は上記に限定されない。即ち、密閉容器１１を形成する構成部材の数及び個々の構成部材の形状等は目的とするセンサの構成に応じて種々に変更することができる。
　また、第１センサ１０においては、上述したように、流入口１２ａ及び流出口１２ｂ並びに排気孔１６ａが構成部材１１ａに形成され、ハーメチックコネクタ１４が構成部材１１ｂに形成されている。しかしながら、熱式質量流量センサとしての機能を実現可能な構成を達成することができる限り、流入口１２ａ及び流出口１２ｂ、排気孔１６ａ並びにハーメチックコネクタ１４の配置は上記に限定されない。即ち、流入口１２ａ及び流出口１２ｂ、排気孔１６ａ並びにハーメチックコネクタ１４の全てが１つの構成部材に形成されていてもよく、或いは、それぞれが異なる構成部材に形成されていてもよい。
（効果）
　第１センサ１０においては、被覆層に覆われたセンサワイヤ１３が巻き付けられたセンサチューブ１２が不活性雰囲気にある密閉容器１１の中に封入されている。従って、高温における使用に伴うセンサワイヤ１３の被覆層の消失を抑制することができる。更に、上記のような構成を有する第１センサ１０によれば、例えばグローブボックス等の特殊な環境下ではなく、通常の大気雰囲気下において構成部材１１ａ乃至１１ｃを溶接することによって、密閉容器１１を組み立てることができる。従って、密閉容器１１を容易且つ高精度に組み立てることができる。
　加えて、このようにして組み立てられた密閉容器１１の内部空間は、最終的には、排気孔１６ａに連通する排気管１６を塑性変形によって封止することによって気密に閉じられる。従って、例えばグローブボックス等の特殊な環境下ではなく、通常の大気雰囲気下において、密閉容器１１を気密に閉じることができる。更に、例えば半田系材料からなる封止材の加熱溶融による封止とは異なり、高温における使用に伴う密閉容器１１の気密性の低下を抑制することができる。
　上記のように、第１センサ１０によれば、製造コストの増大及び／又は密閉容器の加工精度の低下を招くこと無く、熱式質量流量センサの使用に伴うセンサワイヤの被覆層の劣化に起因する経時変化を抑制することができる。
〈第１実施形態の変形例１〉
　上述したように、第１センサ１０においては、排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部が塑性変形によって封止されて封止部１６ｂを形成することにより、不活性雰囲気にある密閉容器１１の内部空間が気密に閉じられる。しかしながら、排気管１６の塑性変形のみによる封止によって達成される密閉容器１１の気密性では不十分な場合がある。
　例えば、真空状態によって不活性雰囲気が達成される場合、密閉容器１１には、より高度な気密性が要求される。また、例えば、不活性ガスによって密閉容器１１の内部空間が充填されており且つ流量測定時に第１センサ１０を著しく高い温度にまで加熱する必要がある場合にも、より高度な気密性が要求される。
　上記のように密閉容器１１の気密性を更に高める必要がある場合においては、上記封止部１６ｂが溶接によって更に封止されていてもよい。この場合、排気管１６は溶接可能な材料によって形成される。典型的には、排気管１６は、例えば、上述したステンレス鋼等の鉄系金属を始めとする金属によって形成される。
　上記によれば、密閉容器１１の内部空間は、排気管１６の塑性変形による封止に加えて、封止部１６ｂの溶接によって更に気密に閉じられる。その結果、密閉容器１１の気密性を更に高めることができる。
〈第１実施形態の変形例２〉
　ところが、上記のように排気管１６の塑性変形による封止部１６ｂを溶接によって更に封止する場合、溶接に伴う温度上昇により、例えば塑性変形の残留応力に起因して、封止部１６ｂの形状が封止前の状態に少なくとも部分的に戻り、封止部１６ｂにおける封止が破れる場合がある。また、封止部１６ｂが溶接されていない場合、例えば、流量測定時に第１センサ１０を著しく高い温度にまで加熱すると同様の問題が生ずる虞がある。即ち、例えば流量測定時及び溶接時等において、温度上昇による封止部１６ｂの形状変化に起因する気密性の低下が懸念される。
　上記のような懸念がある場合においては、例えば図５に示すように、封止部１６ｂを収容可能な内部空間及び開口部が形成されたキャップ１６ｃを第１センサ１０が更に備え、且つ、当該キャップ１６ｃの内部空間に開口部を通して封止部１６ｂが挿入された状態において当該キャップ１６ｃと排気管１６とが溶接によって更に封止されていてもよい。
　この場合、上記キャップ１６ｃは溶接可能な材料によって形成される。典型的には、上記キャップ１６ｃは、例えば、ステンレス鋼（例えば、日本工業規格のＳＵＳ３１６Ｌ材等）等の鉄系金属を始めとする金属によって形成される。また、温度上昇による封止部１６ｂの形状変化に起因する気密性の低下を防止する観点からは、封止部１６ｂから離れた位置において上記キャップ１６ｃと排気管１６とが溶接されていることが望ましい。典型的には、上記キャップ１６ｃの開口部の周縁と、その近傍の排気管１６の外側面とが溶接される。
　上記によれば、排気管１６の塑性変形による封止部１６ｂを内包するキャップ１６ｃが排気管１６に溶接されることにより更に封止される。このように、封止部１６ｂ自体は溶接されないので、溶接に伴う温度上昇による封止部１６ｂの形状変化に起因する気密性の低下を防止することができる。更に、高い温度における流量測定に伴う温度上昇により封止部１６ｂの形状が変化して封止部１６ｂにおける封止が破れても、上記のようにキャップ１６ｃと排気管１６との溶接により更に封止されているので、密閉容器１１全体としての気密性の低下を防止することができる。
《第２実施形態》
　以下、図面を参照しながら本発明の第２実施形態に係る熱式質量流量センサの製造方法（以降、「第１方法」と称呼される場合がある）について説明する。
　第１方法によって製造される熱式質量流量センサは、上述した第１センサ１０を始めとする本発明に係る熱式質量流量センサである。従って、第１方法によって製造される熱式質量流量センサの構成については、本発明に係る熱式質量流量センサについての説明において既に述べたので、ここでは説明を繰り返さない。
　第１方法は、前述したように、第１工程乃至第５工程を含む。第１工程乃至第５工程の各々について、以下に詳細に説明する。但し、本発明に係る熱式質量流量センサの製造方法は、例えば、製造しようとする熱式質量流量センサの構成及び当該製造方法が実行される製造設備の仕様等に応じて、第１工程乃至第５工程以外の工程を更に含むことができることは言うまでも無い。
　尚、理解を容易にすることを目的として、以下の説明においては、図６のフローチャートに示されているように第１工程乃至第５工程を順次実行することにより、上述した第１センサ１０を第１方法によって製造する場合を想定する。従って、第１センサ１０の各構成要素には、第１センサ１０についての上記説明と同じ符号を付して説明する。
［第１工程］
　先ず、ステップＳ０１において、密閉容器１１を構成する複数の部材のうち、流入口１２ａ及び流出口１２ｂが形成された部材である第１部材に、流入口１２ａ及び流出口１２ｂとセンサチューブ１２の両端部とが気密に連通するように、一対のセンサワイヤ１３（１３ａ及び１３ｂ）が巻き付けられたセンサチューブ１２を溶接する。
　第１センサ１０においては、上述したように、流入口１２ａ及び流出口１２ｂは構成部材１１ａに形成されている。従って、第１センサ１０においては、構成部材１１ａが第１部材に該当する。
［第２工程］
　次に、ステップＳ０２において、密閉容器１１を構成する複数の部材のうち、ハーメチックコネクタ１４が設けられた部材である第２部材に、一対のセンサワイヤ１３のそれぞれ（１３ａ及び１３ｂ）の両端をハーメチックコネクタ１４の対応する端子（図示せず）にそれぞれ電気的に接続する。
　第１センサ１０においては、上述したように、ハーメチックコネクタ１４は構成部材１１ｂに形成されている。従って、第１センサ１０においては、構成部材１１ｂが第２部材に該当する。また、上記のように、第１部材（構成部材１１ａ）に溶接されたセンサチューブ１２に巻き付けられた一対のセンサワイヤ１３の両端を第２部材（構成部材１１ｂ）の内側に配設されたハーメチックコネクタ１４の端子に電気的に接続する必要がある。この作業を容易とするため、構成部材１１ｂの上側（構成部材１１ａに対向する側とは反対側）は開口している。尚、この開口は、詳しくは後述するように、構成部材１１ｃによって塞がれることにより密閉容器１１が形成される。
　一対のセンサワイヤ１３の両端をハーメチックコネクタ１４の対応する端子に接続するための具体的な手法は、第１センサ１０の製造条件及び被測定流体の質量流量の測定条件（例えば温度及び圧力等）に当該接続が耐え得る限り、特に限定されない。第１方法においては、センサワイヤ１３の両端をハーメチックコネクタ１４の対応する端子に溶接によって接続した。
［第３工程］
　更に、ステップＳ０３において、密閉容器１１を構成する複数の部材のうち、排気孔１６ａが形成された部材である第３部材に、排気孔１６ａを介して密閉容器１１の内部空間と気密に連通するように、排気管１６を溶接する。
　第１センサ１０においては、上述したように、排気孔１６ａは構成部材１１ａに形成されている。従って、第１センサ１０においては、構成部材１１ａが第３部材に該当する。即ち、第１センサ１０においては、構成部材１１ａが第１部材及び第３部材の両方に該当する。
　但し、第１部材乃至第３部材は、密閉容器１１を構成する複数の構成部材のうちの何れであってもよい。例えば、密閉容器１１を構成する複数の構成部材のうちの１つの構成部材が第１部材乃至第３部材の全てに該当していてもよく、或いは、密閉容器１１を構成する複数の構成部材のうちの異なる構成部材に第１部材乃至第３部材がそれぞれ該当していてもよい。
［第４工程］
　次に、ステップＳ０４において、密閉容器１１を構成する複数の部材を互いに溶接して密閉容器１１を形成する。即ち、第４工程においては、上述した第１部材、第２部材及び第３部材を含む複数の部材を互いに溶接して密閉容器１１を形成する。本例においては、ステンレス鋼製のセンサベースである構成部材１１ａ及び４２アロイ製のセンサケースである構成部材１１ｂに加えて４２アロイ製の蓋である構成部材１１ｃを互いに溶接して密閉容器１１を形成する。
　上記のように各構成部材を溶接して密閉容器１１を形成するための具体的な手法は特に限定されず、例えば上述した抵抗溶接法又はレーザー溶接法等の溶接法を採用することができる。ところで、本例においては、図１及び図２の（ｂ）に示したように、構成部材１１ｂ（センサケース）の構成部材１１ａ（センサベース）に対向する部分（接合部分）の一部が突出している。具体的には、構成部材１１ａと構成部材１１ｂとの接合面への投影図において、構成部材１１ｂの外部に設けられた外部電極１５が存在する領域を上記接合部分の輪郭が包含するように、上記接合部分の一部に突出部１１ｂ′が形成されている。
　これは、本例においては、各構成部材を溶接して密閉容器１１を形成するための具体的な手法として、レーザー溶接法を採用したためである。このレーザー溶接法においては図１に向かって上側（即ち、構成部材１１ｂ側）から接合部分にレーザー光線が照射される。従って、上記のような突出部１１ｂ′が形成されていないと、接合部分に照射されるべきレーザー光線が外部電極１５と干渉して、構成部材１１ａと構成部材１１ｂとを十分に接合させることが困難となったり外部電極１５が損傷したりする虞がある。
　ここまでの工程は何れも通常の大気雰囲気下において実行することが可能であり、例えばグローブボックス等の特殊な環境を必要としない。従って、上述した第１工程乃至第４工程において行われる各種処理を容易且つ高精度に実行することができる。尚、この段階においては、第３部材（構成部材１１ａ）に形成された排気孔１６ａ及び排気管１６を介して密閉容器１１の内部空間と外部とが未だ連通しており、密閉容器１１の内部空間は未だ大気雰囲気にある（不活性雰囲気ではない）。
［第５工程］
　そこで、ステップＳ０５において、排気管１６を介して減圧ポンプ等（図示せず）によって密閉容器１１の内部空間から空気（大気）を排出した後、排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部を塑性変形によって封止して封止部１６ｂを形成する。
　前述したように、上記「塑性変形」の具体例としては、例えば、潰し、曲げ、切断及びねじ切り等を挙げることができる。また、このような排気管１６の塑性変形は、例えば、ペンチ、ニッパ及びプライヤ等の工具並びにプレス機等の加工機械を使用して生じさせることができる。更に、上記封止部１６ｂは、必ずしも排気管１６の塑性変形の開始時点から排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部に位置する必要は無い。例えば、排気管１６の両端の間にある中間部を塑性変形させて封止し、当該中間部を切断した結果として、排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部に封止部１６ｂが形成されるようにしてもよい。
　尚、第１方法に関する上記説明においては、図６のフローチャートに示されているように第１工程乃至第５工程を順次実行する場合について説明した。しかしながら、本発明に係る熱式質量流量センサの製造方法に含まれる各工程の実行順序は図６のフローチャート及び上述した説明に限定されない。具体的には、第３部材（構成部材１１ａ）に形成された排気孔１６ａ及び排気管１６を除いて密閉容器１１の内部空間が気密に閉じられた状態になった後に排気管１６を塑性変形によって封止して封止部１６ｂを形成する第５工程が実行される限り、各工程の実行順序は特に限定されない。例えば、図６のフローチャートにおいて破線によって囲まれたステップＳ０１乃至Ｓ０４は、目的とする構成を有する熱式質量流量センサを得ることが可能である限り、それらのステップの実行順序は特に限定されない。
（効果）
　以上のように、第１方法によれば、被覆層に覆われたセンサワイヤ１３が巻き付けられたセンサチューブ１２を不活性雰囲気（本例においては真空状態）にある密閉容器１１の中に封入することにより高温における使用に伴うセンサワイヤ１３の被覆層の消失を抑制することができる第１センサ１０を容易且つ高精度に製造することができる。具体的には、第１方法によれば、例えばグローブボックス等の特殊な環境下ではなく、通常の大気雰囲気下において構成部材１１ａ乃至１１ｃを溶接することによって密閉容器１１を組み立てることができる。従って、密閉容器１１を容易且つ高精度に組み立てることができる。
　加えて、上記のようにして組み立てられた密閉容器１１の内部空間は、最終的には、排気孔１６ａに連通する排気管１６を塑性変形によって封止することによって気密に閉じられる。従って、例えばグローブボックス等の特殊な環境下ではなく、通常の大気雰囲気下において、密閉容器１１を気密に閉じることができる。更に、例えば半田系材料からなる封止材の加熱溶融による封止とは異なり、高温における使用に伴う密閉容器１１の気密性の低下を抑制することができる。
　上記のように、第１方法によれば、製造コストの増大及び／又は密閉容器の加工精度の低下を招くこと無く、熱式質量流量センサの使用に伴うセンサワイヤの被覆層の劣化に起因する経時変化を抑制することができる。
〈第２実施形態の変形例１〉
　上述した第１方法に含まれる第５工程においては、排気管１６を介して減圧ポンプ等によって密閉容器１１の内部空間から空気（大気）を排出した後、排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部を塑性変形によって封止して封止部１６ｂを形成した。これにより、密閉容器１１の内部空間は不活性雰囲気としての真空状態となる。しかしながら、密閉容器１１の内部空間が真空状態にある場合、密閉容器１１の内部空間と外部との間の圧力差が非常に大きく、封止部１６ｂ及び密閉容器１１の構成部材間の接合部の気密性によっては、その後の第１センサ１０の使用期間中に密閉容器１１の内部空間に周囲雰囲気から空気等が進入し、密閉容器１１の内部空間が不活性雰囲気ではなくなる懸念がある。このような懸念を低減するためには、例えば、密閉容器１１の内部空間が不活性ガスによって充填されている状態において封止部１６ｂを形成することが望ましい。
　このような場合は、上記第５工程において、排気管１６を介して減圧ポンプ等によって密閉容器１１の内部空間から空気を排出した後、排気管１６を介して密閉容器１１の内部空間に不活性ガスを封入した後、排気管１６の排気孔１６ａとは反対側の端部を塑性変形によって封止して封止部１６ｂを形成するようにしてもよい。
　上記によれば、密閉容器１１の内部空間が不活性ガスによって充填されている状態において封止部１６ｂが形成される。その結果、密閉容器１１の内部空間と外部との間の圧力差を小さくすることができる。従って、その後の第１センサ１０の使用期間中に密閉容器１１の内部空間に周囲雰囲気から空気等が進入して密閉容器１１の内部空間が不活性雰囲気ではなくなる懸念を低減することができる。
　ところで、上記のように密閉容器１１の内部空間に充填される不活性ガスが水分を含んでいる場合、例えば、第１センサ１０の使用に伴ってセンサワイヤ１３の被覆層が（例えば加水分解等により）劣化したり、第１センサ１０の感度が変化したりする問題等に繋がる虞がある。そこで、第５工程において、排気管１６を介して密閉容器１１の内部空間から空気を排出した後、不活性ガスに含まれる水分を低減する水分低減手段によって水分の含有率を下げた不活性ガスを、排気管１６を介して、密閉容器１１の内部空間に封入するようにしてもよい。
　具体的には、例えば、図７に示すように、第１センサ１０の排気管１６に、分岐点Ｂを介して、排気用ライン２０及び封入用ライン３０が接続された配管系を用意する。排気用ライン２０の分岐点Ｂとは反対側の末端には減圧ポンプ（真空ポンプ）２１が接続されており、減圧ポンプと分岐点Ｂとの間には開閉弁２２が介装されている。一方、封入用ライン３０の分岐点Ｂとは反対側の末端には不活性ガス（例えば、窒素及びアルゴン等）の供給源となる不活性ガス源３１（例えば、ボンベ等）が接続されており、不活性ガス源３１から分岐点Ｂに向かう順に、レギュレータ３２、開閉弁３３、水分低減手段３４、及び開閉弁３５が介装されている。尚、水分低減手段３４の具体例としては、例えば、不活性ガス中の水分を化学吸着又は物理吸着により除去・低減することができるケミカルフィルタ及び水分除去フィルタ等の各種フィルタを挙げることができる。更に、開閉弁３５と分岐点Ｂとの間の封入用ライン３０には圧力計Ｐが配設されている。
　上記のような構成を有する配管系において、先ず、開閉弁２２を開き且つ開閉弁３５を閉じている状態にて、減圧ポンプ２１を作動させることにより、排気管１６及び排気用ライン２０を介して密閉容器１１（図示せず）の内部空間から空気を排出する（図中、白抜きの矢印を参照。）。その後、開閉弁２２を閉じ且つ開閉弁３３及び開閉弁３５を開いて、不活性ガス源３１から封入用ライン３０及び排気管１６を介して密閉容器１１の内部空間に不活性ガスを封入する（図中、黒塗りの矢印を参照。）。このとき、不活性ガス源３１から密閉容器１１へと流れる不活性ガスは封入用ライン３０に介装された水分低減手段３４を通過するので、不活性ガスに含まれる水分が低減されて、不活性ガスにおける水分の含有率が低下する。
　上記によれば、密閉容器１１の内部空間に充填しようとする不活性ガスが水分を含んでいる場合であっても、水分低減手段３４によって当該水分が低減される。従って、例えば、第１センサ１０の使用に伴ってセンサワイヤ１３の被覆層が（例えば加水分解等）により劣化したり、第１センサ１０の感度が変化したりする問題を低減することができる。
〈第２実施形態の変形例２〉
　前述したように、排気管１６の塑性変形のみによる封止によって達成される密閉容器１１の気密性では不十分な場合がある。そこで、上記第５工程において、封止部１６ｂを形成した後、当該封止部１６ｂを溶接によって更に封止してもよい。
　上記によれば、密閉容器１１の内部空間は、排気管１６の塑性変形による封止に加えて、封止部１６ｂの溶接によって更に気密に閉じられる。その結果、密閉容器１１の気密性を更に高めることができる。
〈第２実施形態の変形例３〉
　ところが、前述したように、例えば流量測定時及び溶接時等において、温度上昇による封止部１６ｂの形状変化に起因する気密性の低下が懸念される場合がある。このような場合は、上記第５工程において、封止部１６ｂを形成した後、当該封止部１６ｂを収容可能な内部空間及び開口部が形成されたキャップ１６ｃの内部空間に開口部を通して当該封止部１６ｂが挿入された状態において、上記キャップ１６ｃと上記排気管１６とを溶接によって更に封止してもよい。
　上記によれば、排気管１６の塑性変形による封止部１６ｂを内包するキャップ１６ｃが排気管１６に溶接されることにより更に封止される。このように、封止部１６ｂ自体は溶接されないので、溶接に伴う温度上昇による封止部１６ｂの形状変化に起因する気密性の低下を防止することができる。更に、高い温度における流量測定に伴う温度上昇により封止部１６ｂの形状が変化して封止部１６ｂにおける封止が破れても、上記のようにキャップ１６ｃと排気管１６との溶接により更に封止されているので、密閉容器１１全体としての気密性の低下を防止することができる。
〈第２実施形態の変形例４〉
　ところで、第１方法によって製造される第１センサ１０において、センサチューブ１２に巻き付けられたセンサワイヤ１３を覆う被覆層が高温における第１センサ１０の使用に伴って消失することを確実に抑制するためには、密閉容器１１の気密性が高いことが必要である。そこで、第１方法は、密閉容器１１の気密性を調べる気密性テスト工程を更に含むことができる。
　上記気密性テスト工程の具体的な手法は特に限定されないが、排気管を備えない従来技術に係る密閉容器については、当該密閉容器の内部からの特定成分ガスの漏れの有無を検出する手法が採用されることが一般的である。具体的には、例えば水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）等の特定成分を含む検知用ガス（トレーサーガス）を密閉容器の内部に充填しておき、この密閉容器をチャンバー内に所定条件下にて所定期間放置する。その後、当該チャンバー内に漏れ出た上記特定成分の有無を例えば半導体式ガスセンサ等の検出手段によって検知することにより、当該密閉容器の気密性を調べることが一般的である。しかしながら、このような手法によれば、密閉容器の内部からの漏れの有無は検知することができるものの、漏れが発生している箇所を特定することはできない。
　漏れが発生している箇所を特定することが可能な気密性テストの具体的な手法としては、例えば、図８に示すようなヘリウムリークディテクタを使用する真空法吹付け法（スプレー法）を挙げることができる。この手法においては、例えばポンプ５２によって排気管５１を介して密閉容器５０の内部空間の気体を排出しつつ、スプレー５４を使用して密閉容器５０の外表面に検知用ガス（Ｈｅ）を局所的に供給する。そして、例えば質量分析装置５３等の検出手段によって上記排出される気体中に上記検知用ガスが検出されたときに検知用ガスが供給されていた箇所を気密性が不十分な不良箇所として特定する。
　但し、排気管を備えない従来技術に係る密閉容器５０についての気密性テストにおいて上記のような手法を採用するためには、密閉容器５０の内部空間と連通する排気管５１を新たに設ける必要がある。従って、密閉容器５０の全数について検査を行うことができず、抜き取り検査を採用せざるを得ない。更に、製造コストの大幅な増大を招く。
　ところが、第１センサ１０を始めとする本発明に係る熱式質量流量センサは密閉容器１１の内部空間と連通する排気管１６を備えている。従って、上述した第５工程において排気管１６を封止する前であれば、特段の加工を必要とすること無く、上記のような真空法吹付け法による気密性テストを行うことができる。
　そこで、第１方法は、上記第５工程を実行する前に、密閉容器１１の外表面に特定の検知用ガスを局所的に供給しつつ、排気管１６を介して（例えば、減圧ポンプ等によって）密閉容器１１の内部空間から排出される気体中に上記検知用ガスが検出されたときに上記検知用ガスが供給されていた箇所を気密性が不十分な不良箇所として特定する気密性テスト工程を更に含むことができる。
　上記によれば、特段の加工を必要とすること無く、上記真空法吹付け法による気密性テストを行うことができる。従って、製造コストの増大を低減しつつ、第１方法によって製造される熱式質量流量センサの全数について、密閉容器の気密性テストを行うことができる。
　尚、上述した図８に示した例においては、検知用ガス（に含まれる特定成分）の検出手段として質量分析装置５３を使用したが、当然のことながら、質量分析装置５３に代えて、例えば特定成分に特化した検出能を有する分析管等の相対的に簡易な検出手段を採用することができる。
〈第２実施形態の変形例５〉
　ところで、前述したように第１センサ１０の密閉容器１１の内部空間に充填される不活性ガスが水分を含んでいる場合のみならず、例えば、密閉容器１１の内壁に微量の水分が付着していたり、センサワイヤ１３の被覆層を構成する樹脂等の材料が水分を吸着していたりする場合においても、例えば、第１センサ１０の使用に伴ってセンサワイヤ１３の被覆層が（例えば加水分解等）により劣化したり、第１センサ１０の感度が変化したりする問題に繋がる虞がある。
　そこで、第１方法は、室温よりも高い温度において上述した第５工程を実行することができる。この場合、室温よりも高い温度において、密閉容器１１の内部空間から排気管１６を介して空気が排出される（例えば、図７の白抜きの矢印を参照。）。従って、密閉容器１１の内壁に微量の水分が付着していたり、センサワイヤ１３の被覆層を構成する樹脂等の材料が水分を吸着していたりしても、室温において第５工程を実行する場合と比べて、密閉容器１１の内部空間から水分がより有効に低減される。その結果、例えば、第１センサ１０の使用に伴ってセンサワイヤ１３の被覆層が（例えば加水分解等）により劣化したり、第１センサ１０の感度が変化したりする問題を低減することができる。
　また、第５工程において密閉容器１１の内部空間から排気管１６を介して空気を排出した後に排気管１６を介して内部空間に不活性ガスを封入する場合においては、室温よりも高い温度において不活性ガスが内部空間に封入される。従って、第１センサ１０が室温よりも高い温度において使用される場合、室温において第５工程を実行する場合と比べて、不活性ガスの封入時の温度と第１センサ１０の使用時の温度との差がより小さい。その結果、第１センサ１０の使用時における内部空間の圧力が大気圧よりも著しく高くなることを防止することができる。
　上記において、基本的には、第５工程を実行するときの温度が高いほど、密閉容器１１の内部空間から水分がより有効に低減される。しかしながら、第５工程を実行するときの温度を過度に高くすると、例えば、センサワイヤ１３の被覆層を構成する樹脂等が劣化したり、密閉容器１１を構成するステンレス鋼が変色したりする等の問題に繋がる虞がある。かかる観点から、より好ましくは、第５工程を実行するときの温度は、室温よりも高く且つ２００℃以下の温度である。
《第３実施形態》
　前述したように、本発明は、本発明に係る熱式質量流量センサを用いる熱式質量流量計にも関する。以下、図面を参照しながら本発明の第３実施形態に係る熱式質量流量計（以降、「第１流量計」と称呼される場合がある）について説明する。
　図９は、ベース内に設けられた流体の流路の軸線に直交する方向から観察される第１流量計の模式的な正面図である。図１０は図９に示した矢印Ａの方向から観察される第１流量計の模式的な側面図である。図１１は図９に示した矢印Ｂの方向から観察される第１流量計の模式的な平面図（上面図）である。
　図９乃至図１１においては、第１流量計１の構成についての理解を容易にすることを目的として、内部に設けられた流路２ｄ、バイパス３、センサチューブ１２、並びにセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂ等が破線によって表されている。但し、図１０及び図１１においては、センサチューブ１２並びにセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂを省略した。
　図９乃至図１１に示すように、第１流量計１は、一の設置面２ａを有し、内部に流体の流路２ｄが設けられたベース２と、流路２ｄの中間に設けられたバイパス３と、第１センサ１０と、第１センサ１０が備えるセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂ並びに他の抵抗素子（図示せず）によって構成されたブリッジ回路を含むセンサ回路（図示せず）と、を有する。センサチューブ１２は、バイパス３の上流側において流路２ｄから分岐し設置面２ａの外側を迂回した後にバイパス３の下流側において流路２ｄに合流するように構成されている。
　上記のように、第１流量計１は熱式質量流量センサとして第１センサ１０を採用している。これにより、第１センサ１０について既に述べたように、製造コストの増大及び／又は密閉容器の加工精度の低下を招くこと無く、熱式流量計の使用に伴うセンサワイヤの被覆層の劣化に起因する経時変化を抑制することができる。
　尚、第１センサ１０及びその各種変形例の構成については、既に詳細に説明したので、ここでの説明は割愛する。また、熱式質量流量計の一般的な構成については当業者に周知であるので、ここでのより詳細な説明は割愛する。また、本発明に係る熱式質量流量計を構成する熱式質量流量センサは、第１センサ１０に限定されるものではなく、本発明に係る種々の熱式質量流量センサを使用することができる。
〈第３実施形態の変形例１〉
　ところで、例えば半導体の製造プロセス等においては、ある種の液体材料の気化ガスや固体材料の昇華ガスのように、常温で凝結（液体化又は固体化）し易いガス（以降、「凝結性ガス」と称される場合がある。）をプロセスガスとして使用する場合がある。このような場合、半導体の製造プロセスにおいてチャンバー内に供給されるプロセスガスが配管内で凝結してしまわないように、チャンバーに至るまでの全ての配管系を臨界温度以上の温度に加熱保持しなければならない。この配管系には、上述したベース２の内部に設けられた流体の流路２ｄも含まれる。
　しかしながら、上述したように、第１流量計１においては、内部に流路２ｄが設けられたベース２の設置面２ａ上に第１センサ１０が配設されている。即ち、センサチューブ１２はベース２から突出して設けられている。このため、センサチューブ１２を含む第１センサ１０は、第１流量計１の周囲の環境温度の影響を受けて冷却され易い。その結果、センサチューブ１２を流れるガスの温度を高い温度に維持するのが困難となり、例えばセンサチューブ１２の内部におけるガスの凝結等の問題に繋がる虞がある。
　そこで、本発明の第３実施形態の変形例１に係る第１流量計１は、ベース２から第１センサ１０の密閉容器１１へと熱を伝導する部材（伝熱ブロック）を更に有してもよい。図１２は、ベース内に設けられた流体の流路の軸線に直交する方向から観察される、本発明の第３実施形態の変形例１に係る第１流量計の模式的な正面図である。図１３は図１２に示した矢印Ａの方向から観察される第１流量計の模式的な側面図である。図１４は図１２に示した矢印Ｂの方向から観察される第１流量計の模式的な平面図（上面図）である。
　図１２乃至図１４においては、第１流量計１の構成についての理解を容易にすることを目的として、内部に設けられた流路２ｄ、バイパス３、第１センサ１０、密閉容器１１、排気管１６（の一部）、及び排気管１６を挿通するために伝熱ブロック５（後述する）に形成された貫通孔５ａ等が破線によって表されている。尚、上述した図９とは異なり、図１２乃至図１４においては、センサチューブ１２並びにセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂを省略した。図１２乃至図１４の右下がりの斜線によってハッチングが施されている部分は、伝熱ブロック５の実施の形態を例示している。
　本発明の第３実施形態の変形例２に係る第１流量計１は、ベース２の設置面２ａに接して、密閉容器１１と隣り合う位置に設けられ且つ伝熱材料によって形成された伝熱ブロック５を更に有する。伝熱ブロック５の底面と設置面２ａとは面接触をしており、伝熱ブロック５の少なくとも一の側面と密閉容器１１の側面とは面接触をしている。図１２乃至図１４に示す第１流量計１においては、伝熱ブロック５は、密閉容器１１の側面及び上面（頂面）、並びにベース２の設置面２ａと面接触をしている。ここで、面接触とは、一の部品と他の部品とが接触する位置が平面によって構成され、両者が隙間無く接触していることをいう。
　伝熱ブロック５の表面がベース２の設置面２ａ及び密閉容器１１の側面（及び頂面）の双方と面接触することにより、ベースの設置面２ａから伝熱ブロック５を介して密閉容器１１に滞り無く熱が伝導し、ベース２と密閉容器１１の温度差が減少する。これにより、ベース２の内部に形成された流路２ｄと密閉容器１１の内部に収容されたセンサチューブ１２の温度差も減少する。
　伝熱ブロック５は、できるだけ高い熱伝導率を有する材料によって構成することが好ましい。従って、伝熱ブロック５は伝熱材料によって形成されている。本明細書において、伝熱材料は、高い熱伝導率を有する材料（即ち、熱の良導体）を指し、少なくともステンレス鋼より高い熱伝導率を有する。具体的には、銅若しくはアルミニウム又は銅若しくはアルミニウムを含む合金を用いることができる。伝熱ブロック５に好適に用いることができるアルミニウムを含む合金の具体例としては、例えば、熱伝導性に優れた工業用純アルミニウム（国際アルミニウム合金名が１０００番台のもの）及び強度と加工性に優れたＡｌ－Ｍｇ系合金（国際アルミニウム合金名が５０００番台のもの）等を挙げることができる。
　伝熱ブロック５は、ベース２の設置面２ａに接して、密閉容器１１と隣り合う位置に設けられる必要がある。これにより、設置面２ａから密閉容器１１に向かって熱を効率的に伝導することができる。図１２乃至図１４に示したように、伝熱ブロック５は、密閉容器１１の（設置面２ａと接触する底面を除く）全ての外面を覆うように設置することが好ましい。しかしながら、ベースの設置面２ａから伝熱ブロック５を介して密閉容器１１に滞り無く熱を伝導することが可能である限り、伝熱ブロック５の実施の形態は特に限定されない。具体的には、熱式質量流量計を構成する他の部品との位置関係等により伝熱ブロック５が密閉容器１１の全ての外面を覆うように設置することができず密閉容器１１の外面の一部が露出していても、伝熱ブロック５が密閉容器１１の外面の他の部分と隣り合う位置に設けられ且つ当該他の部分及びベース２の設置面２ａに接していればよい。
　伝熱ブロック５の形状は、任意の形状に設計することができる。また、伝熱ブロック５は、組み立ての便宜上、複数の部分に分割できるように設けることができる。例えば、図１２乃至図１４に例示する伝熱ブロック５は、２つの部分からなっており、密閉容器１１を挟むようにして組み立てて固定することができる。尚、密閉容器１１の排気管１６が突出している面を覆うように伝熱ブロック５を配設する場合は、図１２乃至図１４に例示したように、排気管１６を挿通するための貫通孔５ａを伝熱ブロック５に形成することができる。
　上記によれば、ベース２と第１センサ１０（の密閉容器１１）との間の熱伝導が伝熱ブロック５によって促進されるので、第１流量計１の周囲の環境温度の影響を受けて第１センサ１０が冷却され難くなる。その結果、例えば、プロセスガスとして凝結性ガスを使用するときにプロセスガスが配管内で凝結しないように配管系を加熱保持する場合において、センサチューブ１２を流れるガスの温度を所望の温度に維持することが容易となり、例えばセンサチューブ１２の内部におけるガスの凝結等の問題を低減することができる。
　尚、以上の説明においては、プロセスガスとして凝結性ガスを使用するときにプロセスガスが配管内で凝結しないように配管系を加熱保持する場合について説明したが、例えば、特定の温度を超えると劣化（例えば、分解及び変質等）し得る性質を有するガスをプロセスガスとして使用する場合においては、プロセスガスが配管内で劣化しないように配管系を冷却保持する必要がある。このような場合においてもベース２と第１センサ１０（の密閉容器１１）との間の熱伝導が伝熱ブロック５によって促進されるので、第１流量計１の周囲の環境温度の影響を受けて第１センサ１０が加熱され難くなる。その結果、センサチューブ１２を流れるガスの温度を所望の温度に維持することが容易となり、例えばセンサチューブ１２の内部におけるガスの劣化等の問題を低減することができる。
　図示しないが、第１流量計１は、ベース２から密閉容器１１及び／又は伝熱ブロック５への熱伝導を更に促進するための部材である伝熱促進部材を更に有してもよい。このような伝熱促進部材の具体例としては、例えば、ベース２の側面及び伝熱ブロック５の側面に接して設けられた伝熱シート等を挙げることができる。このような伝熱シートを形成する材料としては、例えば、上述した伝熱ブロック５を形成する金属材料、グラファイト及びシリコーン系材料等を挙げることができる。
　また、第１流量計１は、ベース２、密閉容器１１及び伝熱ブロック５の少なくとも１つからの放熱を低減するための部材である断熱材を更に有してよい。このような断熱材の具体例としては、例えば、ベース２、密閉容器１１及び伝熱ブロック５の露出面の少なくとも一部を覆うように配設された断熱シートを挙げることができる。このような断熱シートを形成する材料としては、例えば、ガラス繊維をバインダで固めたもの等を挙げることができる。
〈第３実施形態の変形例２〉
　上述した第３実施形態の変形例１に係る第１流量計１においては、ベース２と第１センサ１０（の密閉容器１１）との間の熱伝導を伝熱ブロック５によって促進することにより、第１流量計１の周囲の環境温度の影響を受けて第１センサ１０の温度を所望の温度に維持することを容易にしている。即ち、伝熱ブロック５は、自ら能動的に熱を発生するものではなく、ベース２の熱を密閉容器１１に伝える受動的な役割を担っている。
　しかしながら、第１流量計１は、伝熱ブロック５に加えて、ベース２及び／又は伝熱ブロック５を能動的に加熱又は冷却することにより第１センサ１０の温度を所望の温度に維持する手段を有していてもよい。
　図１５は、ベース内に設けられた流体の流路の軸線に直交する方向から観察される、本発明の第３実施形態の変形例２に係る第１流量計の模式的な正面図である。図１６は図１５に示した矢印Ａの方向から観察される第１流量計の模式的な側面図である。図１７は図１５に示した矢印Ｂの方向から観察される第１流量計の模式的な平面図（上面図）である。
　図１５乃至図１７においては、第１流量計１の構成についての理解を容易にすることを目的として、内部に設けられた流路２ｄ、バイパス３、排気管１６（の一部）、伝熱ブロック５、排気管１６を挿通するために温度調節ブロック８（後述する）に形成された貫通孔８ａ、及び発熱体８ｂ（又は冷却体８ｃ）等が破線によって表されている。尚、上述した図１２乃至図１４とは異なり、図１５乃至図１７においては、第１センサ１０及び密閉容器１１等を省略した。また、図１６においては、発熱体８ｂ（又は冷却体８ｃ）を省略した。図１５乃至図１７の右上がりの斜線によってハッチングが施されている部分は、温度調節ブロック８の実施の形態を例示している。
　本発明の第３実施形態の変形例２に係る第１流量計１は、上述した伝熱ブロック５に加えて、ベース２及び伝熱ブロック５の少なくとも一方の側面に接して設けられた温度調節ブロック８を更に有する。温度調節ブロック８は、伝熱材料によって形成されており、且つ、温度調節ブロック８を加熱する発熱体８ｂ及び／又は温度調節ブロック８を冷却する冷却体８ｃを有する。図１５乃至図１７に示す第１流量計１においては、温度調節ブロック８が、伝熱ブロック５の側面及び上面（頂面）並びにベース２の側面及び底面と面接触をしている。
　しかしながら、ベース２及び／又は伝熱ブロック５を能動的に加熱又は冷却することにより第１センサ１０の温度を所望の温度に維持することが可能である限り、温度調節ブロック８の配置及び形状は特に限定されない。また、図１５乃至図１７に示した例においては複数の部材に分割できるように温度調節ブロック８が構成されているが、例えば、組み立てにおける不都合等が伴わない範囲において、温度調節ブロック８を構成する部材の形状及び個数は適宜定めることができる。尚、伝熱ブロック５と同様に、密閉容器１１の排気管１６が突出している面を覆うように温度調節ブロック８を配設する場合は、図１５乃至図１７に例示したように、排気管１６を挿通するための貫通孔８ａを温度調節ブロック８に形成することができる。
　温度調節ブロック８もまた、伝熱ブロック５と同様に、できるだけ高い熱伝導率を有する材料によって構成することが好ましい。従って、温度調節ブロック８もまた伝熱材料によって形成されている。温度調節ブロック８に好適に用いることができる伝熱材料の具体例としては、例えば、上述した伝熱ブロック５を形成する金属材料に加えて、シリコンゴム及びセラミックス等を挙げることができる。
　発熱体８ｂは熱エネルギーを発生する素子又は装置であり、その具体例としては、例えば、ニクロム線を含むカートリッジヒータ等を挙げることができる。一方、冷却体８ｃは熱エネルギーを吸収する素子又は装置であり、その具体例としては、例えば、ペルチェ素子等を挙げることができる。
　従って、ベース２及び／又は伝熱ブロック５を加熱しようとする場合、温度調節ブロック８の具体例としては、例えば、アルミニウム合金によって形成された板状又はブロック状の部材にニクロム線を含む棒状のカートリッジヒータ等の発熱体８ｂを挿入したもの、シリコンゴムによって形成された板状又はブロック状の部材の中に発熱体８ｂを設けたラバーヒータ、セラミックスによって形成された板状又はブロック状の部材の中に発熱体８ｂを設けたプレートヒータ等を好適に用いることができる。
　一方、ベース２及び／又は伝熱ブロック５を冷却しようとする場合、温度調節ブロック１１の具体例としては、例えば、アルミニウム合金によって形成された板状又はブロック状の部材にペルチェ素子等の冷却体８ｃを挿入及び／又は貼付したもの、シリコンゴムによって形成された板状又はブロック状の部材の中に冷却体８ｃを設けたラバークーラ、セラミックスによって形成された板状又はブロック状の部材の中に冷却体８ｃを設けたプレートクーラ等を好適に用いることができる。
　上記によれば、ベース２及び／又は伝熱ブロック５を温度調節ブロック８によって能動的に加熱又は冷却することができるので、第１流量計１の周囲の環境温度に拘わらず第１センサ１０の温度を所望の温度に維持することが更に容易となる。その結果、例えばセンサチューブ１２の内部におけるガスの凝結及び劣化等の問題を低減することができる。
　図示しないが、この第１流量計１は、温度調節ブロック８からベース２及び／又は密閉容器１１及び／又は伝熱ブロック５への熱伝導を更に促進するための部材である伝熱促進部材を更に有してもよい。このような伝熱促進部材の具体例としては、例えば、温度調節ブロック８の何れかの面とベース２及び／又は密閉容器１１及び／又は伝熱ブロック５の何れかの面とに接して設けられた伝熱シート等を挙げることができる。このような伝熱シートを形成する材料としては、例えば、上述した伝熱ブロック５を形成する金属材料、グラファイト及びシリコーン系材料等を挙げることができる。
　また、この第１流量計１は、温度調節ブロック８、ベース２、密閉容器１１及び伝熱ブロック５の少なくとも１つからの放熱を低減するための部材である断熱材を更に有してよい。このような断熱材の具体例としては、例えば、温度調節ブロック８、ベース２、密閉容器１１及び伝熱ブロック５の少なくとも一部の表面を覆うように配設された断熱シートを挙げることができる。このような断熱シートを形成する材料としては、例えば、ガラス繊維をバインダで固めたもの等を挙げることができる。
〈第３実施形態の変形例３〉
　上述した第３実施形態の変形例２に係る第１流量計１は、伝熱ブロック５に加えて、発熱体８ｂ及び／又は冷却体８ｃを備えた温度調節ブロック８により、ベース２及び／又は伝熱ブロック５を能動的に加熱又は冷却することができる。これにより、第１流量計１の周囲の環境温度に拘わらず第１センサ１０の温度を所望の温度に維持することを更に容易にし、例えばセンサチューブ１２の内部におけるガスの凝結及び劣化等の問題を低減することができる。
　ところで、上記のように第１センサ１０の温度を所望の温度に維持する制御においては、第１センサ１０の温度と目標温度との関係に応じて、温度調節ブロック８が備える発熱体８ｂ及び／又は冷却体８ｃの作動と停止とが切り替えられる。
　一方、上述したように、第１センサ１０は、密閉容器１１の内部空間と外部とを気密に連通する管である排気管１６を備える。排気管１６は、被測定流体の質量流量の測定条件（例えば温度及び圧力等）のみならず、密閉容器１１の内部空間から空気を排出するときの当該管の内部と外部との圧力差に耐え得る材料によって形成される。典型的には、例えばステンレス鋼製の鋼管等の金属製の管が排気管１６として使用される。従って、排気管１６は、密閉容器１１の内部空間と外部との間で熱を伝導する熱伝導経路としても作用し得る。
　その結果、例えば発熱体８ｂ及び／又は冷却体８ｃの作動と停止との切り替えに伴う温度調節ブロック８の過渡的な温度変化が排気管１６を介して密閉容器１１の内部空間へと伝わり、第１センサ１０による質量流量の検出結果に影響を及ぼす場合がある。この現象は、例えば第１センサ１０における（排気管１６の密閉容器１１の内部空間側の端部に該当する）排気孔１６ａの位置が一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂの何れか一方により近い等、第１センサ１０における熱伝導経路において一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂに対して排気孔１６ａが非対称な位置にある場合により顕著となる。
　そこで、本発明の第３実施形態の変形例３に係る第１流量計１においては、前記熱式質量流量センサにおける熱伝導経路において、前記一対のセンサワイヤに対して前記排気孔が対称な位置にある。換言すれば、この第１流量計１は、排気管１６の密閉容器１１の内部空間側の端部に該当する排気孔１６ａから一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂのそれぞれに対して同じように熱が伝わるように構成される。
　具体的には、例えば、図１８に示す例のように、排気管１６及び排気孔１６ａが一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂの対称軸上にあるように第１センサ１０を構成することにより、「熱伝導経路において、一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂに対して対称な位置」に排気孔１６ａを配置することができる。図２に示した例においては密閉容器１１の構成部材１１ａの左側面に排気管１６が配設されているが、図１８に示した例においては密閉容器１１の構成部材１１ａの背面の中心に排気管１６が配設されている。
　但し、排気孔１６ａから一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂのそれぞれに対して同じように熱が伝わることが可能である限り、排気管１６及び排気孔１６ａの配置は特に限定されない。例えば、排気管１６を介して伝導される熱の大部分又は全てが排気孔１６ａの周縁を介して一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂに伝わる場合は、排気孔１６ａさえ一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂの対称軸上にあれば、排気管１６が当該対称軸上に無くてもよい。
　上記によれば、排気管１６及び排気孔１６ａを介して伝導される熱が一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂのそれぞれに対して同じように伝わる。その結果、例えば発熱体８ｂ及び／又は冷却体８ｃの作動と停止との切り替えに伴う温度調節ブロック８の過渡的な温度変化が排気管１６を介して密閉容器１１の内部空間へと伝わり、第１センサ１０による質量流量の検出結果に影響を及ぼす等の問題が低減される。
〈第３実施形態の変形例４〉
　上述した第３実施形態の変形例３においては、排気管１６及び排気孔１６ａを介して伝導される熱が一対のセンサワイヤ１３ａ及び１３ｂのそれぞれに対して同じように伝わるようにすることにより、発熱体８ｂ及び／又は冷却体８ｃの作動と停止との切り替えに伴う温度調節ブロック８の過渡的な温度変化が第１センサ１０による質量流量の検出結果に影響を及ぼす等の問題を低減した。しかしながら、伝熱ブロック５及び／又は温度調節ブロック８と排気管１６との間における熱伝導を低減することができれば、上記問題を根本的に低減することができる筈である。
　そこで、本発明の第３実施形態の変形例４に係る第１流量計１においては、伝熱ブロック５及び／又は温度調節ブロック８と排気管１６とを空間的に離すことにより、伝熱ブロック５及び／又は温度調節ブロック８と排気管１６との間における熱伝導を低減する。具体的には、この第１流量計１においては、排気管１６が挿通する貫通孔５ａ及び貫通孔８ａが伝熱ブロック５及び温度調節ブロック８にそれぞれ形成されている。加えて、排気管１６の外面と貫通孔５ａ及び貫通孔８ａの内面との間の最短距離が１ｍｍ以上である。
　上記によれば、伝熱ブロック５及び／又は温度調節ブロック８と排気管１６とが空間的に離れるので、伝熱ブロック５及び／又は温度調節ブロック８と排気管１６との間における熱伝導を低減することができる。その結果、排気管１６を介する密閉容器１１の内部空間と外部との間での熱伝導を低減することができるので、上述した問題を根本的に低減することができる。
〈第３実施形態の変形例５〉
　本発明の第３実施形態の変形例５に係る第１流量計１は、上述した第３実施形態の変形例４に係る第１流量計１であって、排気管１６の外面と貫通孔５ａ及び貫通孔８ａの内面との間に断熱材が充填されている。
　上記によれば、伝熱ブロック５及び／又は温度調節ブロック８と排気管１６との間における熱伝導を断熱材によって更に低減することができる。その結果、排気管１６を介する密閉容器１１の内部空間と外部との間での熱伝導を更に低減することができるので、上述した問題をより確実に低減することができる。
　尚、当業者に周知であるように、本発明に係る熱式質量流量計（本発明流量計）を、流量制御弁、上記流量制御弁の開度を増減するアクチュエータ、及び本発明流量計によって検出される流体の流量を目標値に近付けるように上記アクチュエータを用いて上記流量制御弁の開度を制御する制御装置と組み合わせることにより、熱式質量流量制御装置を構成することができる。従って、本発明は、上述した熱式質量流量センサ及び熱式質量流量計のみならず、本発明流量計を用いる熱式質量流量制御装置にも関する。
　以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
　１…熱式質量流量計、２…ベース、２ａ…設置面、２ｄ…流路、３…バイパス、５…伝熱ブロック、５ａ…（伝熱ブロック５の）貫通孔、８…温度調節ブロック、８ａ…（温度調節ブロック８の）貫通孔、８ｂ…発熱体、８ｃ…冷却体、１０…熱式質量流量センサ（第１センサ）、１１…密閉容器、１１ａ、１１ｂ及び１１ｃ…構成部材、１２…センサチューブ、１２ａ…流入口、１２ｂ…流出口、１３、１３ａ及び１３ｂ…センサワイヤ、１４…ハーメチックコネクタ、１５…外部電極、１６…排気管、１６ａ…排気孔、１６ｂ…封止部、１６ｃ…キャップ、２０…排気用ライン、２１…減圧ポンプ（真空ポンプ）、２２…開閉弁２２、３０…封入用ライン、３１…不活性ガス源、３２…ギュレータ、３３…開閉弁、３４…水分低減手段、３５…開閉弁、Ｂ…分岐点、Ｐ…圧力計、５０…密閉容器、５１…排気管、５２…ポンプ、５３…質量分析装置、並びに５４…スプレー。

Claims (17)

  1. 　密閉容器と、前記密閉容器の内部空間を画定する外壁に形成された流入口及び流出口と気密に連通し且つ前記密閉容器の前記内部空間に収容されたセンサチューブと、前記センサチューブに巻き付けられた一対のセンサワイヤと、少なくとも前記センサワイヤの前記センサチューブに巻き付けられた部分を覆う被覆層と、前記外壁に設けられて前記一対のセンサワイヤのそれぞれの両端を前記密閉容器の外部に設けられた外部電極に電気的に接続するハーメチックコネクタと、を備え、
    　前記密閉容器の前記内部空間は不活性雰囲気に密閉されている、
    熱式質量流量センサであって、
    　前記外壁に形成された貫通孔である排気孔を介して前記密閉容器の前記内部空間と外部とを気密に連通する管である排気管を更に備え、
    　前記排気管の前記排気孔とは反対側の端部が塑性変形によって封止されて封止部を形成している、
    熱式質量流量センサ。
  2. 　請求項１に記載の熱式質量流量センサであって、
    　前記封止部が溶接によって更に封止されている、
    熱式質量流量センサ。
  3. 　請求項１に記載の熱式質量流量センサであって、
    　前記封止部を収容可能な内部空間及び開口部が形成されたキャップを更に備え、
    　前記キャップの前記内部空間に前記開口部を通して前記封止部が挿入された状態において前記キャップと前記排気管とが溶接によって更に封止されている、
    熱式質量流量センサ。
  4. 　密閉容器と、前記密閉容器の内部空間を画定する外壁に形成された流入口及び流出口と気密に連通し且つ前記密閉容器の前記内部空間に収容されたセンサチューブと、前記センサチューブに巻き付けられた一対のセンサワイヤと、少なくとも前記センサワイヤの前記センサチューブに巻き付けられた部分を覆う被覆層と、前記外壁に設けられて前記一対のセンサワイヤのそれぞれの両端を前記密閉容器の外部に設けられた外部電極に電気的に接続するハーメチックコネクタと、を備え、
    　前記密閉容器の前記内部空間は不活性雰囲気に密閉されており、
    　前記外壁に形成された貫通孔である排気孔を介して前記密閉容器の前記内部空間と外部とを気密に連通する管である排気管を更に備え、
    　前記排気管の前記排気孔とは反対側の端部が塑性変形によって封止されて封止部を形成している、
    熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　前記密閉容器を構成する複数の部材のうち、前記流入口及び前記流出口が形成された部材である第１部材に、前記流入口及び前記流出口と前記センサチューブの両端部とが気密に連通するように、前記一対のセンサワイヤが巻き付けられた前記センサチューブを溶接する第１工程と、
    　前記密閉容器を構成する前記複数の部材のうち、前記ハーメチックコネクタが設けられた部材である第２部材に、前記一対のセンサワイヤのそれぞれの両端を前記ハーメチックコネクタの対応する端子にそれぞれ電気的に接続する第２工程と、
    　前記密閉容器を構成する前記複数の部材のうち、前記排気孔が形成された部材である第３部材に、前記排気孔を介して前記密閉容器の前記内部空間と気密に連通するように、前記排気管を溶接する第３工程と、
    　前記密閉容器を構成する前記複数の部材を互いに溶接して前記密閉容器を形成する第４工程と、
    　前記排気管を介して前記内部空間から空気を排出した後、前記排気管の前記排気孔とは反対側の端部を塑性変形によって封止して前記封止部を形成する第５工程と、
    を含む、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  5. 　請求項４に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　前記第５工程において、前記排気管を介して前記内部空間から空気を排出した後、前記排気管を介して前記内部空間に不活性ガスを封入した後、前記排気管の前記排気孔とは反対側の端部を塑性変形によって封止して前記封止部を形成する、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  6. 　請求項５に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　前記第５工程において、前記排気管を介して前記内部空間から空気を排出した後、前記不活性ガスに含まれる水分を低減する水分低減手段によって水分の含有率を下げた前記不活性ガスを、前記排気管を介して、前記内部空間に封入する、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  7. 　請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　前記第５工程において、前記封止部を形成した後、前記封止部を溶接によって更に封止する、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  8. 　請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　前記第５工程において、前記封止部を形成した後、前記封止部を収容可能な内部空間及び開口部が形成されたキャップの前記内部空間に前記開口部を通して前記封止部が挿入された状態において前記キャップと前記排気管とを溶接によって更に封止する、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  9. 　請求項４乃至請求項８の何れか１項に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　前記第５工程を実行する前に、前記密閉容器の外表面に特定の検知用ガスを局所的に供給しつつ、前記排気管を介して前記内部空間から排出される気体中に前記検知用ガスが検出されたときに前記検知用ガスが供給されていた箇所を気密性が不十分な不良箇所として特定する気密性テスト工程を更に含む、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  10. 　請求項４乃至請求項９の何れか１項に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　室温よりも高い温度において前記第５工程を実行する、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  11. 　請求項１０に記載の熱式質量流量センサの製造方法であって、
    　室温よりも高く且つ２００℃以下の温度において前記第５工程を実行する、
    熱式質量流量センサの製造方法。
  12. 　一の設置面を有し、内部に流体の流路が設けられたベースと、
    　前記流路の中間に設けられたバイパスと、
    　請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の熱式質量流量センサと、
    　前記センサワイヤ及び他の抵抗素子によって構成されたブリッジ回路を含むセンサ回路と、
    を有し、
    　前記センサチューブは、前記バイパスの上流側において前記流路から分岐し前記設置面の外側を迂回した後に前記バイパスの下流側において前記流路に合流するように構成されている、
    熱式質量流量計。
  13. 　請求項１２に記載の熱式質量流量計であって、
    　前記設置面に接して、前記密閉容器と隣り合う位置に設けられた、伝熱材料によって形成された伝熱ブロックを更に有し、
    　前記伝熱ブロックの底面と前記設置面とは面接触をしており、
    　前記伝熱ブロックの少なくとも一の側面と前記密閉容器の側面とは面接触をしている、
    熱式質量流量計。
  14. 　請求項１３に記載の熱式質量流量計であって、
    　前記ベース及び前記伝熱ブロックの少なくとも一方の側面に接して設けられた温度調節ブロックを更に有し、
    　前記温度調節ブロックは、伝熱材料によって形成されており、且つ、前記温度調節ブロックを加熱する発熱体及び／又は前記温度調節ブロックを冷却する冷却体を有する、
    熱式質量流量計。
  15. 　請求項１４に記載の熱式質量流量計であって、
    　前記熱式質量流量センサにおける熱伝導経路において、前記一対のセンサワイヤに対して前記排気孔が対称な位置にある、
    熱式質量流量計。
  16. 　請求項１４又は請求項１５に記載の熱式質量流量計であって、
    　前記排気管が挿通する貫通孔が前記伝熱ブロック及び前記温度調節ブロックに形成されており、
    　前記排気管の外面と前記貫通孔の内面との間の最短距離が１ｍｍ以上である、
    熱式質量流量計。
  17. 　請求項１６に記載の熱式質量流量計であって、
    　前記排気管の外面と前記貫通孔の内面との間に断熱材が充填されている、
    熱式質量流量計。
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