JPH1019621A - 真空用微小流量計 - Google Patents
真空用微小流量計Info
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- JPH1019621A JPH1019621A JP8176546A JP17654696A JPH1019621A JP H1019621 A JPH1019621 A JP H1019621A JP 8176546 A JP8176546 A JP 8176546A JP 17654696 A JP17654696 A JP 17654696A JP H1019621 A JPH1019621 A JP H1019621A
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- Japan
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- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 57
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】真空環境下でも圧力損失が殆どなく、質量流量
を確実に測定できるようにする。 【解決手段】流路１１内にセンサ部１２が水平に設けら
れる。このセンサ部１２は、低熱伝導のベースフィルム
１３上に上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体を設け
たもので、低熱伝導の支持線１６，１７により流路１１
内に保持される。また、上記上流側抵抗発熱体及び下流
側抵抗発熱体は、支持線１６，１７を介してブリッジ回
路１９に接続され、このブリッジ回路１９により上流側
抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体の抵抗値が測定され
る。そして、この上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱
体の抵抗値に基づいて両抵抗発熱体の温度差が算出さ
れ、更にこの温度差から流体の流量が求められる。
を確実に測定できるようにする。 【解決手段】流路１１内にセンサ部１２が水平に設けら
れる。このセンサ部１２は、低熱伝導のベースフィルム
１３上に上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体を設け
たもので、低熱伝導の支持線１６，１７により流路１１
内に保持される。また、上記上流側抵抗発熱体及び下流
側抵抗発熱体は、支持線１６，１７を介してブリッジ回
路１９に接続され、このブリッジ回路１９により上流側
抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体の抵抗値が測定され
る。そして、この上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱
体の抵抗値に基づいて両抵抗発熱体の温度差が算出さ
れ、更にこの温度差から流体の流量が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧以下の真空
に近い圧力下において流れる例えばガス等の流体の流量
を計測する真空用微小流量計に関する。
に近い圧力下において流れる例えばガス等の流体の流量
を計測する真空用微小流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】大気圧以下の真空に近い圧力下において
流れる気体の流量を計測する従来の真空用微小流量計
は、図６に示すように構成されている。図６に示すよう
に真空用微小流量計１は、センサ部２とバイパス部３か
らなり、計測する流路４に設けられる。センサ部２は、
毛細管５を使用し、この毛細管５に二つのヒータ（抵抗
発熱体）６，７を巻回している。このヒータ６，７は、
ブリッジ回路（図示せず）に接続され、このブリッジ回
路により、ヒータ６，７の抵抗値が測定される。また、
バイパス部３は、センサ部２と同等の毛細管を使用して
層流素子バイパスを構成している。
流れる気体の流量を計測する従来の真空用微小流量計
は、図６に示すように構成されている。図６に示すよう
に真空用微小流量計１は、センサ部２とバイパス部３か
らなり、計測する流路４に設けられる。センサ部２は、
毛細管５を使用し、この毛細管５に二つのヒータ（抵抗
発熱体）６，７を巻回している。このヒータ６，７は、
ブリッジ回路（図示せず）に接続され、このブリッジ回
路により、ヒータ６，７の抵抗値が測定される。また、
バイパス部３は、センサ部２と同等の毛細管を使用して
層流素子バイパスを構成している。
【０００３】上記センサ部２は、ヒータ６，７により加
熱されて温度が上昇するが、その温度分布は図６に示す
ようになる。すなわち、気体が流れていない場合の温度
分布は、毛細管５の中央部が最も高く、両端部に近い程
低くなっているが、気体が流れると、温度の最高部が毛
細管５の末端方向に移動する。
熱されて温度が上昇するが、その温度分布は図６に示す
ようになる。すなわち、気体が流れていない場合の温度
分布は、毛細管５の中央部が最も高く、両端部に近い程
低くなっているが、気体が流れると、温度の最高部が毛
細管５の末端方向に移動する。
【０００４】上記センサ部２に流れる気体の流量は最大
で１０ｍｌ／ｍｉｎ程度であるため、殆どの気体はバイ
パス部３に流れる。センサ部２の流量をＱｓ、バイパス
部３の流量をＱｂとすると、総流量Ｑは「Ｑ＝Ｑｓ＋Ｑ
ｂ」であり、分流比ｋは「Ｑｂ／Ｑｓ＝ｋ」で表され
る。
で１０ｍｌ／ｍｉｎ程度であるため、殆どの気体はバイ
パス部３に流れる。センサ部２の流量をＱｓ、バイパス
部３の流量をＱｂとすると、総流量Ｑは「Ｑ＝Ｑｓ＋Ｑ
ｂ」であり、分流比ｋは「Ｑｂ／Ｑｓ＝ｋ」で表され
る。
【０００５】そして、上記センサ部２における抵抗発熱
体であるヒータ６，７の温度差を、その電気抵抗差より
求め、質量流量を測定する。ここで、質量流量は、通常
ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍｉｎ．）と呼ば
れる大気圧１５℃における気体の体積の単位時間当りの
流量で表される。上記ｓｃｃｍ以外にｓｌｍ（ｓｔａｎ
ｄａｒｄ ｌ／ｍｉｎ．）も用いられる。
体であるヒータ６，７の温度差を、その電気抵抗差より
求め、質量流量を測定する。ここで、質量流量は、通常
ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍｉｎ．）と呼ば
れる大気圧１５℃における気体の体積の単位時間当りの
流量で表される。上記ｓｃｃｍ以外にｓｌｍ（ｓｔａｎ
ｄａｒｄ ｌ／ｍｉｎ．）も用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】流路４内が真空に近い
環境下では、ヒータ（抵抗発熱体）６，７から流路４中
に流れる気体への伝熱が悪くなるため、相対的に配管
（流路４）を熱伝導で伝わる伝熱量が大きくなる。この
ためセンサ部２の上流と下流に温度差をつけるために流
量を大きくしたり、あるいはヒータ６，７を設置する毛
細管５を細くする必要がある。このため圧力損失が１Ｔ
ｏｒｒ以上となって許容範囲を越えてしまい、計測器の
後流側に必要流量が流れなくなるという問題がある。
環境下では、ヒータ（抵抗発熱体）６，７から流路４中
に流れる気体への伝熱が悪くなるため、相対的に配管
（流路４）を熱伝導で伝わる伝熱量が大きくなる。この
ためセンサ部２の上流と下流に温度差をつけるために流
量を大きくしたり、あるいはヒータ６，７を設置する毛
細管５を細くする必要がある。このため圧力損失が１Ｔ
ｏｒｒ以上となって許容範囲を越えてしまい、計測器の
後流側に必要流量が流れなくなるという問題がある。
【０００７】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、真空環境下でも圧力損失が殆どなく、質量
流量の測定が可能な真空用微小流量計を提供することを
目的とする。
れたもので、真空環境下でも圧力損失が殆どなく、質量
流量の測定が可能な真空用微小流量計を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る真空用微小
流量計は、真空に近い圧力下の流体が流れる流路に、低
熱伝導のベースフィルム上に設けられた上流側抵抗発熱
体及び下流側抵抗発熱体を低熱伝導支持線で保持し、上
記上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体の温度分布か
ら上記流体の流量を計測することを特徴とする。
流量計は、真空に近い圧力下の流体が流れる流路に、低
熱伝導のベースフィルム上に設けられた上流側抵抗発熱
体及び下流側抵抗発熱体を低熱伝導支持線で保持し、上
記上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体の温度分布か
ら上記流体の流量を計測することを特徴とする。
【０００９】上記のように上流側抵抗発熱体及び下流側
抵抗発熱体を低熱伝導率のベースフィルムに設置し、低
熱伝導の支持線で保持することにより、抵抗発熱体の発
熱は殆ど流体に伝えられる。この結果、真空環境下で気
体と抵抗発熱体との熱伝達率が悪い状態においても、上
流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体との温度差が顕著に
なり、質量流量を確実に測定することができる。
抵抗発熱体を低熱伝導率のベースフィルムに設置し、低
熱伝導の支持線で保持することにより、抵抗発熱体の発
熱は殆ど流体に伝えられる。この結果、真空環境下で気
体と抵抗発熱体との熱伝達率が悪い状態においても、上
流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体との温度差が顕著に
なり、質量流量を確実に測定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
真空用微小流量計の正面図、図２は同平面図である。図
１及び図２において、１１は流路で、この流路１１の途
中にセンサ部１２が水平に設けられる。このセンサ部１
２は、図３に詳細を示すように低熱伝導のベースフィル
ム１３上に平板状に形成された上流側抵抗発熱体１４及
び下流側抵抗発熱体１５を設けたものである。上記セン
サ部１２は、図１に示すように低熱伝導の保持用フィル
ム１８により保持され、流路１１内に平行に設けられ
る。上記抵抗発熱体１４，１５は、同じ特性を有するも
ので、それぞれ低熱伝導の支持線１６，１７により流路
１１に支持される。上記支持線１６，１７としては、熱
伝導の非常に小さい部材、例えば直径１０μｍ程度の銅
線が用いられる。また、上記抵抗発熱体１４，１５は、
上記支持線１６，１７を介してブリッジ回路１９に接続
され、このブリッジ回路１９により抵抗発熱体１４，１
５の抵抗値が測定される。そして、この抵抗発熱体１
４，１５の抵抗値に基づいて上流側抵抗発熱体１４と下
流側抵抗発熱体１５との温度差が演算回路（図示せず）
により算出され、更に、この温度差から流体の流量が求
められる。
実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
真空用微小流量計の正面図、図２は同平面図である。図
１及び図２において、１１は流路で、この流路１１の途
中にセンサ部１２が水平に設けられる。このセンサ部１
２は、図３に詳細を示すように低熱伝導のベースフィル
ム１３上に平板状に形成された上流側抵抗発熱体１４及
び下流側抵抗発熱体１５を設けたものである。上記セン
サ部１２は、図１に示すように低熱伝導の保持用フィル
ム１８により保持され、流路１１内に平行に設けられ
る。上記抵抗発熱体１４，１５は、同じ特性を有するも
ので、それぞれ低熱伝導の支持線１６，１７により流路
１１に支持される。上記支持線１６，１７としては、熱
伝導の非常に小さい部材、例えば直径１０μｍ程度の銅
線が用いられる。また、上記抵抗発熱体１４，１５は、
上記支持線１６，１７を介してブリッジ回路１９に接続
され、このブリッジ回路１９により抵抗発熱体１４，１
５の抵抗値が測定される。そして、この抵抗発熱体１
４，１５の抵抗値に基づいて上流側抵抗発熱体１４と下
流側抵抗発熱体１５との温度差が演算回路（図示せず）
により算出され、更に、この温度差から流体の流量が求
められる。
【００１１】次に上記実施形態の動作を説明する。セン
サ部１２の抵抗発熱体１４，１５には、同じ電流量が供
給され、その発熱により流路１１内を流れる流体、すな
わち気体が加熱される。この場合は、流路１１内を流れ
る気体は、まず、上流側抵抗発熱体１４に加熱されて下
流側抵抗発熱体１５に達する。従って、下流側抵抗発熱
体１５の温度は、上流側抵抗発熱体１４の温度より高く
なる。ベースフィルム１３、保持用フィルム１８及び支
持線１６，１７は、熱伝導が非常に小さいので、流路１
１内を流れる気体が流量が微小であっても、上流側抵抗
発熱体１４と下流側抵抗発熱体１５との温度差が顕著に
現れる。
サ部１２の抵抗発熱体１４，１５には、同じ電流量が供
給され、その発熱により流路１１内を流れる流体、すな
わち気体が加熱される。この場合は、流路１１内を流れ
る気体は、まず、上流側抵抗発熱体１４に加熱されて下
流側抵抗発熱体１５に達する。従って、下流側抵抗発熱
体１５の温度は、上流側抵抗発熱体１４の温度より高く
なる。ベースフィルム１３、保持用フィルム１８及び支
持線１６，１７は、熱伝導が非常に小さいので、流路１
１内を流れる気体が流量が微小であっても、上流側抵抗
発熱体１４と下流側抵抗発熱体１５との温度差が顕著に
現れる。
【００１２】上記抵抗発熱体１４，１５の抵抗値がブリ
ッジ回路１９により計測され、その抵抗値に基づいて抵
抗発熱体１４，１５の温度差が算出される。更に、この
温度差から流体の質量流量を求めることができる。
ッジ回路１９により計測され、その抵抗値に基づいて抵
抗発熱体１４，１５の温度差が算出される。更に、この
温度差から流体の質量流量を求めることができる。
【００１３】図４は、ブリッジ回路１９で測定された電
圧（センサ出力）と真空槽の圧力上昇により求めた流量
との関係を示したものである。この図から明らかなよう
に真空環境下でも、微小流量を測定することができるも
のである。また、このときの圧力損失は０．１Ｔｏｒｒ
以下で、許容範囲内に収まっている。
圧（センサ出力）と真空槽の圧力上昇により求めた流量
との関係を示したものである。この図から明らかなよう
に真空環境下でも、微小流量を測定することができるも
のである。また、このときの圧力損失は０．１Ｔｏｒｒ
以下で、許容範囲内に収まっている。
【００１４】次に上流側抵抗発熱体１４と下流側抵抗発
熱体１５の温度差から流体の質量流量を求める場合の原
理について説明する。図５は、センサ部１２における温
度分布状態を示したもので、実線ａは気体流量が０、破
線ｂは気体流量が微小、破線ｃは気体流量が小、破線ｄ
は気体流量が大の場合の温度分布特性である。
熱体１５の温度差から流体の質量流量を求める場合の原
理について説明する。図５は、センサ部１２における温
度分布状態を示したもので、実線ａは気体流量が０、破
線ｂは気体流量が微小、破線ｃは気体流量が小、破線ｄ
は気体流量が大の場合の温度分布特性である。
【００１５】今、上流側抵抗発熱体１４の温度をＴ1 、
下流側抵抗発熱体１５の温度をＴ2とすると、抵抗発熱
体１４から気体への伝熱量Ｑg1、抵抗発熱体１５から気
体への伝熱量Ｑg2、下流側抵抗発熱体１５の位置での気
体温度Ｔg2等は、次のような関係がある。
下流側抵抗発熱体１５の温度をＴ2とすると、抵抗発熱
体１４から気体への伝熱量Ｑg1、抵抗発熱体１５から気
体への伝熱量Ｑg2、下流側抵抗発熱体１５の位置での気
体温度Ｔg2等は、次のような関係がある。
【００１６】 Ｑg1＝αＡ（Ｔ1 −Ｔg1） …（１） Ｑg2＝αＡ（Ｔ2 −Ｔg2） …（２） Ｔg2＝｛Ｑg1／（Ｃp Ｗg ）｝＋Ｔg1 …（３） 但し、Ｑg1：抵抗発熱体１４から気体への伝熱量（Ｗ） Ｑg2：抵抗発熱体１５から気体への伝熱量（Ｗ） Ｔg1：上流側抵抗発熱体１４の位置での気体温度（℃） Ｔg2：下流側抵抗発熱体１５の位置での気体温度（℃） α ：気体への熱伝達率（Ｗ／ｍ2 ℃） Ａ ：伝熱面積（ｍ2 ） Ｃp ：気体比熱（ｊ／ｋｇ℃） Ｗg ：気体流量（ｋｇ／ｓ） そして、上記（１）式〜（３）式から上流側抵抗発熱体
１４の位置での気体温度Ｔg1及び下流側抵抗発熱体１５
の位置での気体温度Ｔg2を消去すると、 ｆ＝（Ｑg1，Ｑg2，α，Ｔ1 ，Ｔ2 ）＝０ の関係が得られる。
１４の位置での気体温度Ｔg1及び下流側抵抗発熱体１５
の位置での気体温度Ｔg2を消去すると、 ｆ＝（Ｑg1，Ｑg2，α，Ｔ1 ，Ｔ2 ）＝０ の関係が得られる。
【００１７】ここで、Ｑg1，Ｑg2，αは、気体流量Ｗg
の関数であるので、予め検定することで、気体流量Ｗg
と抵抗発熱体１４，１５の温度Ｔ1 ，Ｔ2 の関係を求め
ることができる。
の関数であるので、予め検定することで、気体流量Ｗg
と抵抗発熱体１４，１５の温度Ｔ1 ，Ｔ2 の関係を求め
ることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、抵
抗発熱体１４，１５を低熱伝導率のベースフィルム１３
に設置し、低熱伝導の支持線１６，１７で保持すること
により、抵抗発熱体１４，１５の発熱は殆ど流体に伝え
られる。この結果、真空環境下で気体と抵抗発熱体１
４，１５との熱伝達率が悪い状態においても、上流側抵
抗発熱体１４と下流側抵抗発熱体１５との温度差が顕著
になり、質量流量を確実に測定することができる。すな
わち、従来技術のように流路を細くする必要がないの
で、真空環境下でも圧力損失が殆どなく、質量流量を確
実に測定することができる。
抗発熱体１４，１５を低熱伝導率のベースフィルム１３
に設置し、低熱伝導の支持線１６，１７で保持すること
により、抵抗発熱体１４，１５の発熱は殆ど流体に伝え
られる。この結果、真空環境下で気体と抵抗発熱体１
４，１５との熱伝達率が悪い状態においても、上流側抵
抗発熱体１４と下流側抵抗発熱体１５との温度差が顕著
になり、質量流量を確実に測定することができる。すな
わち、従来技術のように流路を細くする必要がないの
で、真空環境下でも圧力損失が殆どなく、質量流量を確
実に測定することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る真空用微小流量計の
正面図。
正面図。
【図２】同実施形態における真空用微小流量計の平面
図。
図。
【図３】同実施形態におけるセンサ部の詳細を示す図。
【図４】同実施形態におけるセンサ出力と真空槽の圧力
上昇により求めた流量との関係を示す図。
上昇により求めた流量との関係を示す図。
【図５】同実施形態におけるセンサ部の温度分布状態を
示す図。
示す図。
【図６】従来の真空用微小流量計の構成及びセンサ部の
温度分布を示す図。
温度分布を示す図。
１１ 流路 １２ センサ部 １３ ベースフィルム １４ 上流側抵抗発熱体 １５ 下流側抵抗発熱体 １６，１７ 支持線 １８ 保持用フィルム １９ ブリッジ回路
Claims (1)
- 【請求項１】 真空に近い圧力下の流体が流れる流路
に、低熱伝導のベースフィルム上に設けられた上流側抵
抗発熱体及び下流側抵抗発熱体を低熱伝導支持線で保持
し、上記上流側抵抗発熱体及び下流側抵抗発熱体の温度
分布から上記流体の流量を計測することを特徴とする真
空用微小流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17654696A JP3367827B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 真空用微小流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17654696A JP3367827B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 真空用微小流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019621A true JPH1019621A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3367827B2 JP3367827B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=16015483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17654696A Expired - Fee Related JP3367827B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 真空用微小流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367827B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015087146A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 株式会社フジキン | ガス流量計 |
| JP2019027823A (ja) * | 2017-07-26 | 2019-02-21 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 流量計および流量計測方法 |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP17654696A patent/JP3367827B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015087146A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 株式会社フジキン | ガス流量計 |
| JP2019027823A (ja) * | 2017-07-26 | 2019-02-21 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 流量計および流量計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3367827B2 (ja) | 2003-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021008 |
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