JPH0325727B2

JPH0325727B2 -

Info

Publication number: JPH0325727B2
Application number: JP61280267A
Authority: JP
Inventors: Isao Suzuki
Original assignee: NIPPON TYLAN KK
Current assignee: NIPPON TYLAN KK
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1991-04-08
Also published as: JPS63133020A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明では、例えば、半導体やIC等の製造
プロセスで用いられる各種ガス等の流体の質量流
量を検出する場合に好適な、質量流量センサに関
するものである。

（従来の技術）従来の斯種質量流量センサとしては、キヤピラ
リーチユーブを使用して流体を流し、このチユー
ブの２箇所を外側から発熱抵抗線で加熱し、チユ
ーブ中を流れる流体によりチユーブの上記２箇所
に温度分布の変化が生じることを利用して、流体
の質量流量を検出するものが知られている。この
質量流量センサにおいては、チユーブ外部に生じ
る空気の対流等による測定誤差を防止するため、
チユーブをケースで覆い、かつ、チユーブとケー
スとの間に、グラスウール等の断熱材を充填して
いる。しかしながら、このような構成の質量流量
センサによると、断熱材の熱容量により、熱がチ
ユーブ外部に滞留することになり、レスポンスが
悪くなるという欠点がある。

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

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

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

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

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

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第１図は、本発明の一実施例の要部破断斜
視図である。同図において、１はガスの流路とな
る管を示し、この管内をガスが矢印X₁，X₂の如
く流れる。管１の中央部付近には、発熱抵抗線か
ら成る第１のセンサ２が管１の上流側に巻回され
て設けられ、同じく、発熱抵抗線から成る第２の
センサ３が管１の下流側に巻回されて設けられて
いる。この第１のセンサ２と第２のセンサ３とを
覆うとともに、管１に対して第１のセンサ２の上
流側端部と第２のセンサ３の下流側端部とで接す
る放熱部材である放熱筐体４が、管１の中央部に
取付けられている。この放熱筐体４は、第２図ａ
にその正面図、第２図ｂにその側面図が示されて
いる。放熱筐体４は、２枚１組で、対向させられ
た状態で重ね合わされて使用される放熱筐体４
は、放熱作用をなすことからAl，CUAg等の熱
伝導率の高い材料により形成される。放熱筐体４
の中央部には、第１、第２のセンサ２，３を覆う
部屋を形成するための凹部５が、長方形状に形成
され、この部分は、第２図ｂから判るように肉薄
に構成されている。また、左右の縁部中央には、
横方向に延びる断面が半円状の溝部６Ａ，６Ｂが
形成され、更に、上下の縁部中央には、放熱筐体
４を２枚重ね合せてネジ止めして固定するための
穴部７Ａ，７Ｂが形成されている。第３図には、
放熱筐体４Ａ，４Ｂが重ね合わされ、ネジ８Ａ，
８Ｂにて固定された状態が示されている。このよ
うに構成された、管１と、第１、第２のセンサ
２，３と放熱筐体４とから成る部分は、金属のケ
ース９にて覆われ、外部の熱等の影響から遮断さ
れる。そして、ケース９内には、グラスウール等
の断熱材が充填され、熱の対流が防止される。こ
のようにすると、質量流量センサが使用される場
合の、質量流量センサの姿勢にかかわりなく（即
ち、質量流量センサが傾けられたり、逆さにされ
たりして使用されても）、誤差の少ない計測が可
能となる。尚、放熱筐体４の凹部５にて形成され
る部屋内にも、グラスウール等の断熱材を充填さ
せ、対流防止を図つても良い。

さて、第３図に示されるように、第１のセンサ
２から導出されたリード線１１Ａ，１１Ｂ、第２
のセンサ３から導出されたリード線１２Ａ，１２
Ｂは、第４図に示したブリツジ回路へ到る。即
ち、電池２１の電圧が第１のセンサ２、第２のセ
ンサ３間に与えられて電流が流れると第１のセン
サ２と第２のセンサ３とは発熱して、管１を温め
るのである。ガスが流れていると、第１のセンサ
２は、絶えず温められていないガスの温度による
影響を受けるのに対し、第２のセンサ３は第１の
センサ２により温められたガスの温度による影響
を受けるようになる。つまり、ガスの質量流量に
比例して、第１、第２のセンサ２，３の温度が決
定され、第１、第２のセンサ２，３は夫々の温度
における抵抗値を有するものとなる。この抵抗値
の変化を、差動増幅器を構成するオペアンプ２２
で検出し、出力信号を出力端子２３から処理回路
へ送るようにする。

この出力信号に基づき、ガスの質量流量が検出
される。

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

ちなみに、グラスウールによる断熱作用を有す
るだけの質量流量センサの立上り時定数が1.8sec
である場合、同様の条件下において、本実施例の
質量流量センサでは、時定数が0.45secとなり、
大幅にレスポンスの改善がみられる。第１のセン
サ２と上流側端部１Ａとの間の距離及び、第２の
センサ３と下流側端部１Ｂとの間の距離が近接し
ているほど、レスポンスが改善される。例えば、
管１の外径が0.3〜1.0mmの場合上記距離が0.5〜
3.0mmとなると適切であり、上記距離が５週０mm
以上となると、効果が半減する。

また、上流側端部１Ａと下流側端部１Ｂとが、
放熱筐体４によつて熱的に連結されているため、
管１内のガス流がなくなつた場合には、上記２つ
の部位が等温化され易く、センサ出力の零点安定
性も著しく向上する。

次に、本発明の他の実施例を、第５図を参照し
て説明する。第５図は、放熱部材を圧延金属であ
る所定幅と所定長を有する金属薄板５１Ａ，５１
Ｂによつて構成することを示したものである。金
属薄板５１Ａ，５１Ｂは図の如く対向させられ
て、図示せぬ管１の、第１のセンサと第２のセン
サとを囲むように設けられる。金属薄板５１Ａ，
５１Ｂは、同一の構成であるので、金属薄板５１
Ａのみを説明する。５２Ａ，５３Ａは脚部を示
し、管１に取付けられたとき、第３図における上
流側端部１Ａと下流側端部１Ｂとから、脚部５２
Ａ，５３Ａが夫々、管１の外方へ向つて立上るよ
うになる。脚部５２Ａ，５３Ａは、所定長であ
り、脚部５２Ａ，５３Ａの間は、脚部５２Ａ，５
３Ａと一体的に形成され、脚部５２，５３と直角
を有するように曲げられた結合部５４Ａにより結
ばれている。また、脚部５２Ａ，５３Ａには、管
１に沿うように直角に曲げられた取付部５５Ａ，
５６Ａが一体的に形成されている。取付部５５
Ａ，５６Ａの夫々の中央部長手方向には、断面が
半円状であり、管１の半周を覆う溝部５７Ａ，５
８Ａが形成されている。また、取付部５５Ａ，５
６Ａの溝部５７Ａ，５８Ａを挟んで対応する位置
には、金属薄板５１Ａ，５１Ｂを相互にネジ等で
固定するための穴５９₁A〜５９₄Aが穿設されて
いる。かかる金属薄板５１Ａ，５１Ｂを管１に取
付けた場合にも、第３図にて示したと同様の効果
が得られる。ここでは、圧延金属材として、金属
薄板を用いたが、金属箔を用いても良い。この場
合、金属箔を管１に取付けるため、金属テープを
用いることも可能であり、また、金属箔であるか
ら形状を自在に形成できる利点がある。また、上
記のような圧延金属材は、本実施例のように、２
個でなく、１個または３個以上設けても良い。

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

〔発明の効果〕

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

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部破断斜視図、
第２図は放熱筐体の構成図、第３図は本発明の一
実施例の要部破断正面図、第４図は質量流量を検
出するための回路構成を示す図、第５図は本発明
の他の実施例を示す斜視図である。１…管、１Ａ…上流側端部、１Ｂ…下流側端
部、２…第１のセンサ、３…第２のセンサ、４，
４Ａ，４Ｂ…放熱筐体、９…ケース、２１…電
池、２２…オペアンプ、２３…出力端子、５１
Ａ，５１Ｂ…金属簿板、５２Ａ，５２Ｂ，５３
Ａ，５３Ｂ…脚部、５４Ａ，５４Ｂ…結合部、５
５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ…取付部。

Claims

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