JPH0325724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば半導体、IC等の製造プロ
セスで用いられる各種ガスの流量制御に好適な、
サーマルセンサを用いた質量流量制御装置の改良
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、第３図の如く、抵抗発熱体（サーマルセ
ンサ）１０１Ａ，１０１Ｂを用いた質量流量制御
装置が知られている。ここに、１０２はセンサ管
で、ガスを分流（通常、数c.c.／分〜数十c.c.／分）
して質量流量を求めるために用いられる。抵抗発
熱体１０１Ａ，１０１Ｂでは、ガスが図の矢印の
如く流れるとき、上流側にある抵抗発熱体１０１
Ａが、より熱を奪われ易い。このため、抵抗発熱
体１０１Ａ，１０１Ｂが接続されている図示せぬ
ブリツヂ回路において回路の平衡がくずれ、抵抗
発熱体１０１Ａ，１０１Ｂの抵抗変化を検出でき
得る。これに基づいてガスの質量流量を求める。

そこで、抵抗発熱体１０１Ａ，１０１Ｂが、セ
ンサ管１０２内のガスにより奪われる熱を正確に
検出でき得る構造とされることが望まれる。従来
は、このセンサ管１０２の周囲を、離間的にアル
ミ系合金等による熱伝導率の高い素材による充填
材１０４で包み込むようにし、センサ管１０２と
充填材１０４との間の空中に放出される熱エネル
ギーを充填材１０４に吸収させるようにしてい
た。これによれば、上記空中において熱エネルギ
ーの増減がないから、空気の移動（対流）が生ぜ
ず、抵抗発熱体１０１Ａ，１０１Ｂ間で、不必要
な熱の移動を防止でき、正確な質量流量データの
検出がなされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような手法では、充填材
１０４をできるだけセンサ管１０２に近接させる
必要があるが、このようにすると、空中の熱エネ
ルギーだけでなく、抵抗発熱体１０１Ａ，１０１
Ｂ自体の熱エネルギーまで吸収される。これによ
つて抵抗発熱体１０１Ａ，１０１Ｂの温度が下が
り、測定感度が低下するという欠点があつた。更
に、質量流量制御装置は、必ずしもセンサ管１０
２が第３図の如き姿勢で用いられるとは限らな
い。例えば、第３図を90゜傾けた姿勢で用いられ
る時には、上方に位置する抵抗発熱体の方向に熱
エネルギーが移動することになり、測定誤差（姿
勢誤差）が生じた。

本発明は、このような従来の質量流量制御装置
の欠点に鑑みなされたもので、その目的はサーマ
ルセンサ間の不必要な熱の移動を的確に防止し得
るとともに、上記姿勢誤差の発生をも防止できる
構成を有する質量流量制御装置を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、ガスの流路を構成する管の
サーマルセンサが設けられた部分では、その先端
が上記管に近接する突出片が形成された熱伝導部
材により、上記管を包み込むように構成して、上
記目的を達成したものである。

〔作用〕

上記の構成によれば、突出片が形成されること
によつて管と熱伝導部材との間の空間において、
熱伝導部材の表面積が大となり、熱伝導部材の基
部から管までの距離があつても熱吸収が良好であ
り、しかも、突出片の先端がサーマルセンサに近
接するだけで、センサ自体の温度低下は多くな
い。更に、突出片によつて空気の移動が妨げら
れ、例え質量流量制御装置がどのような姿勢で用
いられても、所謂姿勢誤差の発生を防止でき得
る。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。同図において、２はガスの入口部を示し、３
はガスの出口部を示す。ガスは入口部２を入る
と、バイパス部４とセンサ管５とに分岐される。
センサ管５には、ガス流の上流側と下流側とに一
対の抵抗発熱体（サーマルセンサ）６Ａ，６Ｂが
巻回されている。抵抗発熱体６Ａ，６Ｂはブリツ
ヂ回路７に接続されている。ガスがセンサ管５を
通過するときに、抵抗発熱体６Ａ，６Ｂが熱を奪
われる。このとき、抵抗発熱体６Ａが抵抗発熱体
６Ｂより温度低下し、これによつて生じる温度差
をブリツヂ回路７において抵抗値変化として取出
す。この抵抗値変化に基づき、センサ管５を流れ
るガスの質量流量を検出できる。一方、センサ管
５とバイパス部４との分流比率が所定となつてい
るため、センサ管５を流れるガスの質量流量が、
流れるガス全体の質量流量を反映した値となる。
８は、バイパス部４に介装された金属メツシユを
示し、このメツシユ８により、バイパス部４とセ
ンサ管５とを流れるガスの分流比を所定に保つて
いる。また、９はセンサ部のケーシングであり、
このケーシング９により抵抗発熱体６Ａ，６Ｂが
外部から影響されぬようにし、精度の良い質量流
量の検出を可能にしている。

ケーシング９の要部の断面図を第１図に示す。
９１は熱伝導部材を示す。熱伝導部材９１の内壁
には、多数の突出片９２が所定間隔で形成されて
いる。突出片９２は、その基部９３から先端９４
へ向つてしだいに細く構成され、かつその先端９
４はセンサ管５に近接した状態で、センサ管５の
円周に沿つて一周している。このように構成され
た突出片９２は、本実施例では、第２図において
センサ管５が横方向に延びている部分に形成され
ているものとする。このため、隣接する突出片９
２の間には、部屋９５が形成され、かつ、この部
屋９５は隣接する部屋９５と、突出片９２の先端
９４とセンサ管５とによつて形成されるわずかな
空隙９６によつて連通されている。

従つて、熱伝導部材９１の内壁（センサ管５を
包み込む部分）の表面積は極めて大となつてお
り、熱伝導部材９１の基部９７からセンサ管５の
外壁までの距離が比較的長い場合であつても、部
屋９５内の熱エネルギーが良好に吸収され得る。
しかも、突出片９２の先端９４はセンサ管５と接
することなく、抵抗発熱体６Ａ，６Ｂの熱を奪う
ことはなく、測定感度の低下がない。更に、突出
片９２は、部屋９５間を空隙９６でのみ連通さ
せ、基本的には部屋９５間を遮断しているため、
空気（熱）の移動が生じにくく、極めて精度の良
い流量検出を可能としている。そして、この突出
片９２は、質量流量制御装置がどのような姿勢に
おかれても、上記と同様の理由により、所謂姿勢
誤差の発生を防止する。

再び第２図に戻つて説明する。ブリツヂ回路７
の出力信号は、増幅回路１０により増幅され、セ
ンサ出力端子１１から外部の図示せぬ表示器等へ
出力されると共に、比較回路１２へ出力される。
比較回路１２には、外部から所望の質量流量の所
定値に対応した設定信号が設定信号入力端子１３
を介して与えられる。比較回路１２は、増幅回路
１０の出力信号と設定信号とを比較して、その差
に応じた信号を出力する。この信号は、バルブ駆
動回路１４に与えられ、バルブ駆動回路１４は上
記信号に基づきバルブヒータ１５へ駆動電圧を与
える。１６はバルブを示す。このバルブ１６はノ
ーマリーオープンタイプ（電圧無印加時に弁が
（開）状態であり、電圧印加時に弁が（閉）状態
となる）である。金属ピン１７内にバルブヒータ
１５が入れられており、バルブヒータ１５の発熱
による金属ピン１７の膨脹によつて、金属ピンの
先端に固着された球状弁体１８が上下し、ガスの
通路部に対するオリフイスを調整する。

このように構成された質量流量制御装置１によ
れば、センサ管５の部分で検出される質量流量に
対応する信号が、ガス全体の質量流量を反映して
いるから、この信号と設定信号との差が無くなる
ようにバルブ１６を制御することにより、適切で
高精度な質量流量の制御が可能である。

尚、実施例においては、突出片９２の先端９４
を扁平としたが、鋭つていても良い。また、突出
片９２は、基部９３から先端９４へ向つて細くな
つていなくとも良い。更に、突出片の先端９４
は、センサ管の外壁の円周を一周するように連続
的であつたが、突出片が連山の如く林立し、空気
の移動を妨げる構成であつても良い。これによつ
ても同様の効果をあげられ得る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、突出片に
よつてサーマルセンサ間の不必要な熱移動を的確
に防止でき得るとともに、所謂姿勢誤差の発生を
も、かかる構成だけで防止できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部の断面斜視
図、第２図は本発明の一実施例のブロツク図、第
３図は従来例を示すための図である。 ５…センサ管、６Ａ，６Ｂ…抵抗発熱体、９１
…熱伝導部材、９２…突出片、９４…先端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流路におけるガスの温度信号を取り出すべ
   く、前記流路を構成する管の外壁面にサーマルセ
   ンサが設けられ、このサーマルセンサにより得ら
   れる流量データと設定された設定流量データとを
   比較し、この比較結果に基づくバルブ駆動信号に
   よりバルブの開度調整を行ないガスの質量流量を
   制御する質量流量制御装置において、前記管の前
   記サーマルセンサが設けられた部分では、その先
   端が前記管に近接する突出片が形成された熱伝導
   部材により前記管を離間して包み込むようにした
   ことを特徴とする質量流量制御装置。 ２ 突出片の先端は管に近接した状態で前記管の
   円周に沿つて一周していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の質量流量制御装置。