JP2022011292A - 熱式流量センサ、その製造方法、及びマスフローコントローラ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能で、かつボディとの接続部のシール性向上が可能な熱式流量センサ、及び該熱式流量センサを用いたマスフローコントローラの提供。【解決手段】略逆U字型を有し流体を流すセンサチューブ22と、センサチューブの途中に設けられた一対の発熱抵抗体23a,23bと、センサチューブの両側の下端部にそれぞれ挿通され、外周側にねじ部を有する略円筒状の中空ボルト24Aと、センサチューブの両側の下端部にそれぞれ外嵌されて接合され、中空ボルトと係合する略円筒状のフランジ部材24Bと、を有し、中空ボルトは、センサ流入路13a及びセンサ流出路13bの各流路口に設けられた拡径部15の内周側のねじ部に螺合して、フランジ部材を拡径部内に固定するとともに、センサチューブの各端部をセンサ流入路及びセンサ流出路にそれぞれ接続する。【選択図】図5
Description
本発明は、熱式流量センサ、その製造方法、及びマスフローコントローラに関する。
従来、半導体製造プロセスに用いられるプロセスガス等の質量流量制御装置として、マスフローコントローラ(MFC)が用いられており、特に精密な流量測定のために熱式MFCが多く用いられている。
この熱式MFCは、熱式流量センサで測定した流量に基づいて調整弁をフィードバック制御し、一次側から供給された流体(ガス等)を、指示された流量だけ二次側へ送出する装置である。
この熱式MFCは、熱式流量センサで測定した流量に基づいて調整弁をフィードバック制御し、一次側から供給された流体(ガス等)を、指示された流量だけ二次側へ送出する装置である。
熱式流量センサは、流量測定のためにMFCの流体流路を通過する流体の一部を流すセンサ流路を有し、その途中の上流側と下流側に設けた発熱抵抗体で通電加熱しつつ、両発熱抵抗体の抵抗値差として検出される温度差から、センサ流路を流れる流体の質量流量を測定する。
センサ流路は、他の大部分の流体を流すバイパス流路と並列に接続され、センサ流路とバイパス流路との流量の比率は既知で圧力によらずほぼ一定であるため、センサの検出流量から、MFCを流れる流体の質量流量が算出できる(たとえば特許文献1)。
センサ流路は、他の大部分の流体を流すバイパス流路と並列に接続され、センサ流路とバイパス流路との流量の比率は既知で圧力によらずほぼ一定であるため、センサの検出流量から、MFCを流れる流体の質量流量が算出できる(たとえば特許文献1)。
従来の熱式流量センサのMFCボディへの取り付け構造の一例を図6に示す。
図6に示すように、一対の発熱抵抗体(図示省略)が巻回された逆U字型のセンサチューブ22の両側の直線部分は、センサベース11のそれぞれの貫通孔を通過し、センサチューブ122の両端部分に溶接された各センサフランジ24は、前記貫通孔の拡径部分に嵌まるようになっている。センサベース21をボディ10に4つのボルトBTで固定することにより、熱式流量センサはボディ10に対して固定され、センサチューブ22の両端が、シール部材26を介してMFCボディ10内部のセンサ流入路10cとセンサ流出路10dにそれぞれ接続されている。
尚、センサカバー25は、下側が開いた箱状をなし、センサベース21に連結されてセンサチューブ22および発熱抵抗体を収容する(特許文献1)。
図6に示すように、一対の発熱抵抗体(図示省略)が巻回された逆U字型のセンサチューブ22の両側の直線部分は、センサベース11のそれぞれの貫通孔を通過し、センサチューブ122の両端部分に溶接された各センサフランジ24は、前記貫通孔の拡径部分に嵌まるようになっている。センサベース21をボディ10に4つのボルトBTで固定することにより、熱式流量センサはボディ10に対して固定され、センサチューブ22の両端が、シール部材26を介してMFCボディ10内部のセンサ流入路10cとセンサ流出路10dにそれぞれ接続されている。
尚、センサカバー25は、下側が開いた箱状をなし、センサベース21に連結されてセンサチューブ22および発熱抵抗体を収容する(特許文献1)。
このような従来の熱式流量センサの構造では、4点での固定箇所を有する寸法の大きいセンサベースを用いるため、省スペース化が難しいという問題があった。
また、ボルトによりセンサベースの4隅を締め付け、面圧によりシールを行っているが、現在では従来以上に流量の精密制御が求められているため、シール性の向上も求められている。
また、ボルトによりセンサベースの4隅を締め付け、面圧によりシールを行っているが、現在では従来以上に流量の精密制御が求められているため、シール性の向上も求められている。
本発明の目的は、上記問題を解決し、小型化が可能で、かつボディとの接続部のシール性向上が可能な熱式流量センサ、及び該熱式流量センサを用いたマスフローコントローラ(MFC)を提供することにある。
本発明の熱式流量センサは、
略逆U字型を有し流体を流すセンサチューブと、
前記センサチューブの途中に設けられた一対の発熱抵抗体と、
前記センサチューブの両側の下端部にそれぞれ挿通され、外周側にねじ部を有する略円筒状の中空ボルトと、
前記センサチューブの両側の下端部にそれぞれ接合され、前記中空ボルトと係合する略円筒状のフランジ部材と、を有し、
前記中空ボルトは、マスフローコントローラのセンサ流入路及びセンサ流出路の各流路口に設けられた拡径部の内周側のねじ部に螺合して、前記フランジ部材を前記拡径部内に固定するとともに、前記センサチューブの各端部を前記センサ流入路及びセンサ流出路にそれぞれ接続するように構成されたことを特徴とする。
略逆U字型を有し流体を流すセンサチューブと、
前記センサチューブの途中に設けられた一対の発熱抵抗体と、
前記センサチューブの両側の下端部にそれぞれ挿通され、外周側にねじ部を有する略円筒状の中空ボルトと、
前記センサチューブの両側の下端部にそれぞれ接合され、前記中空ボルトと係合する略円筒状のフランジ部材と、を有し、
前記中空ボルトは、マスフローコントローラのセンサ流入路及びセンサ流出路の各流路口に設けられた拡径部の内周側のねじ部に螺合して、前記フランジ部材を前記拡径部内に固定するとともに、前記センサチューブの各端部を前記センサ流入路及びセンサ流出路にそれぞれ接続するように構成されたことを特徴とする。
上記センサにおいて、前記フランジ部材は、外周側に、下端側の大径部分と上端側の小径部分を有し、前記中空ボルトは、前記小径部分に挿通されて前記大径部分との段差部に係合し、
両方の前記フランジ部材の前記小径部分の上端部に固定されて前記センサチューブを収容するセンサカバーをさらに有する構成を好ましく採用できる。
両方の前記フランジ部材の前記小径部分の上端部に固定されて前記センサチューブを収容するセンサカバーをさらに有する構成を好ましく採用できる。
上記センサにおいて、前記中空ボルトと前記フランジ部材の前記段差部との間にスラストワッシャを設けた構成が好ましく採用できる。
上記センサにおいて、前記センサカバーは、箱型を有し、該箱型の下面を構成する下板には、2本の平行なスリットが開口し、
前記フランジ部材の前記小径部分の途中の外周側には、二面取り部が凹設され、該二面取り部が前記スリットに嵌合することにより、前記センサカバーが前記両方のフランジ部材に固定されている構成が好ましく採用できる。
前記フランジ部材の前記小径部分の途中の外周側には、二面取り部が凹設され、該二面取り部が前記スリットに嵌合することにより、前記センサカバーが前記両方のフランジ部材に固定されている構成が好ましく採用できる。
上記センサにおいて、前記フランジ部材の軸方向における前記二面取り部の幅が、前記センサカバーの前記下板の厚さ以上である構成が好ましく採用できる。
本発明のマスフローコントローラは、
流体が通過する流体流路及び該流体流路からそれぞれ分岐して上面に流路口を有するセンサ流入路及びセンサ流出路が内部に形成されたボディと、
流体を前記センサ流入路から取り入れて前記センサ流出路へ還流し、通過する流体の質量流量を測定する熱式流量センサと、
前記流体流路を通過する流体の流量を調整する調整バルブと、
前記流量センサで測定された流体の質量流量が所定値になるように前記調整バルブの開度を制御する制御部と、
を有する、マスフローコントローラであって、
前記熱式流量センサとして、上記いずれかの熱式流量センサを用いたことを特徴とする。
流体が通過する流体流路及び該流体流路からそれぞれ分岐して上面に流路口を有するセンサ流入路及びセンサ流出路が内部に形成されたボディと、
流体を前記センサ流入路から取り入れて前記センサ流出路へ還流し、通過する流体の質量流量を測定する熱式流量センサと、
前記流体流路を通過する流体の流量を調整する調整バルブと、
前記流量センサで測定された流体の質量流量が所定値になるように前記調整バルブの開度を制御する制御部と、
を有する、マスフローコントローラであって、
前記熱式流量センサとして、上記いずれかの熱式流量センサを用いたことを特徴とする。
本発明によれば、従来のセンサベースを廃止し、センサチューブの両端部のフランジ部材に係合した中空ボルトが、ボディの流路口のねじ部に螺合することにより、熱式流量センサを固定する構造としたので、小型化され、かつボディとの接続部のシール性が向上した熱式流量センサと、該熱式流量センサを含むマスフローコントローラ(MFC)を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
尚、明細書や特許請求の範囲において、要素間の位置関係を説明する際、「上面」「下面」「上端側」「下端側」など、上下方向の位置関係を示す用語を用いる場合があるが、これは記載の便宜上、図面に示された上下関係で説明するものであり、実際の製品使用時には、各要素が必ずしもその上下方向位置関係になるわけではない。
尚、明細書や特許請求の範囲において、要素間の位置関係を説明する際、「上面」「下面」「上端側」「下端側」など、上下方向の位置関係を示す用語を用いる場合があるが、これは記載の便宜上、図面に示された上下関係で説明するものであり、実際の製品使用時には、各要素が必ずしもその上下方向位置関係になるわけではない。
(MFCの全体構成)
図1は、本実施形態の熱式流量センサを含むMFCを概念的に示す縦断面図である。
MFC1は、ボディ10と、流量センサ20と、制御部30と、流量調整バルブ40とを主に備える。
図1は、本実施形態の熱式流量センサを含むMFCを概念的に示す縦断面図である。
MFC1は、ボディ10と、流量センサ20と、制御部30と、流量調整バルブ40とを主に備える。
ボディ10は、ステンレス等の鋼材により構成され、本実施形態では上流側ブロック10Aとボディ(本体ブロック)10とがボルトで締結されて構成されている。ボディ10には、流入路(図示省略)と、センサ流入路13aと、バイパス流路12と、センサ流出路13bと、弁室(図示省略)と、流出路(図示省略)とが形成されている。これらの各流路を総称して「流体流路」という。
バイパス流路12へは、流入路(図示省略)を通過した流体が流入する。センサ流入路13aは、バイパス流路12の上流から分岐し、流量センサ20へ流体を流す。センサ流出路13bは、流量センサ20を通過した流体を流出させ、バイパス流路12の下流で合流する。
バイパス流路12およびセンサ流入路13aは、所定の流量比(例えば、1:2~1:1000)で流体が流れるように構成されている。バイパス流路12内には、複数枚のバイパスシートが設けられている。弁室(図示省略)内には、流量調整バルブ40のバルブ本体が配置されている。
流量センサ20は、熱式流量センサであり、例えば図2に示すように、細管からなるセンサチューブ(センサ流路)22と、該センサチューブ22の途中の上流側及び下流側に巻き付けられた発熱コイルからなる一対の発熱抵抗体23a,23bを含む。この流量センサ20の機械的構造については、後で詳述する。
図2に示すように、前記発熱抵抗体23a,23bは、基準抵抗R1,R2とをこの順にダイヤモンド状に接続され、ブリッジ回路28を形成する。このブリッジ回路28の接続点P1~P2間に入力電圧を加え、接続点P3~P4間から出力電圧を得るようになっている。なお、ブリッジ回路28は、物理的には、制御部30のボードに設けられているが、機能的には流量センサ20の出力部と捉えられる。
制御部30は、図1において、流量センサ20からの信号に基づいて流体の流量を算出し、バイパス流路12を流れる流体が所定の流量となるように流量調整バルブ40へ制御信号を出力するフィードバック制御を行う。制御部30は、増幅器,AD変換器、マイコン、DA変換器、外部との通信インターフェース等(いずれも図示省略)を含む。
流量調整バルブ40は、制御部30からの制御信号に基づいて流体の流路を開閉するバルブであり、バルブ本体と駆動アクチュエータとからなる。
(流量センサ)
本実施形態の流量センサ20の詳細を図3に示す。流量センサ20は、前記したように、細管からなるセンサチューブ22と、該センサチューブ22の中央部分22cの上流側及び下流側に巻き付けられた一対の発熱抵抗体23a,23bと、フレキシブル支持部材22dと、中空ボルト24Aと、フランジ部材24Bと、センサカバー25と、を主に備える。
本実施形態の流量センサ20の詳細を図3に示す。流量センサ20は、前記したように、細管からなるセンサチューブ22と、該センサチューブ22の中央部分22cの上流側及び下流側に巻き付けられた一対の発熱抵抗体23a,23bと、フレキシブル支持部材22dと、中空ボルト24Aと、フランジ部材24Bと、センサカバー25と、を主に備える。
センサチューブ22は、通常ステンレス合金製で、直線状の中央部分22cとその上流側及び下流側から直角方向に屈曲又は湾曲して伸びる直線状の両側部分22a,22bと、からなる略逆U字型を有し、中央部分22cに発熱抵抗体23a,23bが巻き付けられている。発熱抵抗体23a,23bは、前記した通りである。
フレキシブル支持部材22dは、センサチューブ22等をセンサカバー25の内壁に接触しないように保護するとともに、発熱抵抗体23a,23bからのリード配線を所定ルートで引き回すための樹脂製の支持部材で、逆U字型のセンサチューブ22の内側に嵌められている。このフレキシブル支持部材22dは必須ではないが、上記目的ために、取り付けることが好ましい。
中空ボルト24Aは、センサチューブ22の両側の下端部(両側部分22a,22b)にそれぞれ挿通され、外周側にねじ部24Aaを有する略円筒状の部材で、MFC1のセンサ流入路13a及びセンサ流出路13bの各流路口に設けられた拡径部15(図5参照)の内周側のねじ部15a(図5参照)に螺合するようになっている。中空ボルト24Aの外周の上端部側には、二面幅加工により工具係合部分24Abが設けられ、スパナ等の工具によりこの部分を掴んで中空ボルト24Aを回転できるようになっている。
フランジ部材24Bは、センサチューブ22の両側部分22a,22bのそれぞれの端部に外嵌され、溶接により接合されている。この嵌合・溶接は、内周側の最下端部24Bcのみに施され、それ以外の箇所ではセンサチューブ22の外周とフランジ部材24Bの内周との間は隙間がある。このフランジ部材24Bは、外周側に、下端側の大径部分24Baと上端側の小径部分24Bbを有し、前記中空ボルト24Aは、前記小径部分24Bbに挿通されて前記大径部分24Baとの段差部24Bdに係合している。
尚、前記中空ボルト24Aとフランジ部材24Bの前記段差部24Bdとの間にスラストワッシャ24Cを設けてもよい。このスラストワッシャ24Cは、中空ボルト24Aと段差部24Bdとの間の摩擦抵抗を低減する。前記スラストワッシャは複数(好適には2枚)設けられる。
この構成により、中空ボルト24Aを流路口の拡径部15(図5参照)のねじ部15a(図5参照)に螺合又はその解除をする際に、フランジ部材24Bが供回りするのを防ぐことができる。
この構成により、中空ボルト24Aを流路口の拡径部15(図5参照)のねじ部15a(図5参照)に螺合又はその解除をする際に、フランジ部材24Bが供回りするのを防ぐことができる。
センサカバー25は、フランジ部材24Bの小径部分24Bbの上端部に固定されて前記センサチューブ22を収容するものである。このセンサカバー25は必須ではないが、センサチューブの温度を安定させて、測定精度を維持するとともに、センサチューブ22や発熱抵抗体23a,23bを保護するために、取り付けることが非常に好ましい。
図3及び図4に示すように、センサカバー25は、箱型を有し、該箱型の下面を構成する下板25cには、2本の平行なスリット25dが開口し、前記フランジ部材24Bの前記小径部分24Bbの途中の外周側には、二面取り部24Beが凹設され、該二面取り部24Beが前記スリット25dに嵌合することにより、前記センサカバー25が前記両方のフランジ部材25dに固定されている。
具体的には、センサカバー25は、側面が開いた箱型を有するセンサカバー本体25aと、側面を覆う側面カバー25bとからなり、前記センサカバー本体25aの下面を構成する下板25cには、前記側面側から対抗する側面側に向かって2本の平行なスリット25dが開口している。
一方、フランジ部材24Bの前記小径部分24Bbの途中の外周側には、二面取り部24Beが凹設されているので、2つのフランジ部材24Bの二面取り部24Beを、センサカバー本体25aの側面側からそれぞれのスリット25dに嵌合させる。それにより、前記センサカバー本体25aが前記両方のフランジ部材24Bに固定されるとともに、センサチューブ22と発熱抵抗体23a,23bが、センサカバー本体25aに収容される。
また、二面取り部24Beとスリット25dとの嵌合により、各フランジ部材24Bの回転が規制されるので、流量センサ20全体をMFC1のボディに取り付ける際に、フランジ部材24Bが中空ボルト24Aと供回りするのを防ぐことができる。
その後、側面カバー25bを取り付ける。この側面カバー25bの下端部には、切り欠き部が設けられているので、それを通して発熱抵抗体23a,23bのリード線を外部へ引き出すことができる。
図3及び図4に示すように、センサカバー25は、箱型を有し、該箱型の下面を構成する下板25cには、2本の平行なスリット25dが開口し、前記フランジ部材24Bの前記小径部分24Bbの途中の外周側には、二面取り部24Beが凹設され、該二面取り部24Beが前記スリット25dに嵌合することにより、前記センサカバー25が前記両方のフランジ部材25dに固定されている。
具体的には、センサカバー25は、側面が開いた箱型を有するセンサカバー本体25aと、側面を覆う側面カバー25bとからなり、前記センサカバー本体25aの下面を構成する下板25cには、前記側面側から対抗する側面側に向かって2本の平行なスリット25dが開口している。
一方、フランジ部材24Bの前記小径部分24Bbの途中の外周側には、二面取り部24Beが凹設されているので、2つのフランジ部材24Bの二面取り部24Beを、センサカバー本体25aの側面側からそれぞれのスリット25dに嵌合させる。それにより、前記センサカバー本体25aが前記両方のフランジ部材24Bに固定されるとともに、センサチューブ22と発熱抵抗体23a,23bが、センサカバー本体25aに収容される。
また、二面取り部24Beとスリット25dとの嵌合により、各フランジ部材24Bの回転が規制されるので、流量センサ20全体をMFC1のボディに取り付ける際に、フランジ部材24Bが中空ボルト24Aと供回りするのを防ぐことができる。
その後、側面カバー25bを取り付ける。この側面カバー25bの下端部には、切り欠き部が設けられているので、それを通して発熱抵抗体23a,23bのリード線を外部へ引き出すことができる。
図5は、このように組み立てられた本実施形態の流量センサ20を、MFC1のボディ10に取りつけた状態を示す。
すなわち、中空ボルト24AをMFC1のセンサ流入路13a及びセンサ流出路13bの各流路口に設けられた拡径部15の内周側のねじ部15aに螺合する。これにより、前記フランジ部材24Bが前記拡径部15の底部に配置された環状のメタルガスケットからなるシール部材26に当接し、流量センサ20全体が固定されるとともに、センサチューブ22の各端部が前記センサ流入路13a及びセンサ流出路13bにそれぞれ接続される。
中空ボルト24Aを締め込むことにより、シール部材26はフランジ部材24Bと拡径部15の底部との間で挟まれて変形し、センサチューブ22の各端部と前記センサ流入路13a及びセンサ流出路13bとの接続部がシールされる
すなわち、中空ボルト24AをMFC1のセンサ流入路13a及びセンサ流出路13bの各流路口に設けられた拡径部15の内周側のねじ部15aに螺合する。これにより、前記フランジ部材24Bが前記拡径部15の底部に配置された環状のメタルガスケットからなるシール部材26に当接し、流量センサ20全体が固定されるとともに、センサチューブ22の各端部が前記センサ流入路13a及びセンサ流出路13bにそれぞれ接続される。
中空ボルト24Aを締め込むことにより、シール部材26はフランジ部材24Bと拡径部15の底部との間で挟まれて変形し、センサチューブ22の各端部と前記センサ流入路13a及びセンサ流出路13bとの接続部がシールされる
尚、前記フランジ部材24Bの軸方向における前記二面取り部24Beの幅が、前記センサカバー25の前記下板25cの厚さ以上である構成が好ましく採用できる。
この構成により、流量センサ20をMFCのボディ10へ取付ける際、2箇所の流路口において、中空ボルト24Aの締め込み量に差が生じて、フランジ部材24Bの前記二面取り部24Be又は高さに差が出ても、上記構成により センサカバーの歪み等の悪影響を防止できる。
この構成により、流量センサ20をMFCのボディ10へ取付ける際、2箇所の流路口において、中空ボルト24Aの締め込み量に差が生じて、フランジ部材24Bの前記二面取り部24Be又は高さに差が出ても、上記構成により センサカバーの歪み等の悪影響を防止できる。
(MFCの動作)
次に、このように構成された流量センサ20とこの流量センサ20を含む本実施形態のMFC1の動作について、図1及び図2を参照して説明する。
流量センサ20において、ブリッジ回路28の接続点P1~P2間に電圧Vin(図3ではV0と略等しい)を加え、上流側と下流側の発熱抵抗体23a、23bに通電して発熱させるとともに、これらの発熱抵抗体23a、23bの抵抗値Ra,Rb(温度に比例する)を検出する。センサチューブ22内に流体が流れると、上流側の発熱抵抗体23aは、流れてくる流体で冷やされて温度の上昇が抑えられ、下流側の発熱抵抗体23bは、上流側の発熱抵抗体23aで加熱された流体が流れてくるので、温度の上昇が大きく、その結果、両発熱抵抗体23a、23bの間で温度差が生ずる。この温度差は、ある流量の範囲では流体の質量流量に比例すると見なせる。ブリッジ回路28は、この温度差の指標となる発熱抵抗体23a、23bの抵抗値差Ra-Rbを、接続点P3~P4間の出力電圧Voutに変換して出力している。
(基準抵抗R1とR2が等しい場合、Vout=Vin×(Rb-Ra)/(Ra+Rb)となり、VoutはRb-Raにほぼ比例する。)
次に、このように構成された流量センサ20とこの流量センサ20を含む本実施形態のMFC1の動作について、図1及び図2を参照して説明する。
流量センサ20において、ブリッジ回路28の接続点P1~P2間に電圧Vin(図3ではV0と略等しい)を加え、上流側と下流側の発熱抵抗体23a、23bに通電して発熱させるとともに、これらの発熱抵抗体23a、23bの抵抗値Ra,Rb(温度に比例する)を検出する。センサチューブ22内に流体が流れると、上流側の発熱抵抗体23aは、流れてくる流体で冷やされて温度の上昇が抑えられ、下流側の発熱抵抗体23bは、上流側の発熱抵抗体23aで加熱された流体が流れてくるので、温度の上昇が大きく、その結果、両発熱抵抗体23a、23bの間で温度差が生ずる。この温度差は、ある流量の範囲では流体の質量流量に比例すると見なせる。ブリッジ回路28は、この温度差の指標となる発熱抵抗体23a、23bの抵抗値差Ra-Rbを、接続点P3~P4間の出力電圧Voutに変換して出力している。
(基準抵抗R1とR2が等しい場合、Vout=Vin×(Rb-Ra)/(Ra+Rb)となり、VoutはRb-Raにほぼ比例する。)
流量センサ20のブリッジ回路28からの出力信号は、制御部30の増幅器(図示省略)に入力され、AD変換器(図示省略)でデジタル化される。マイコン(図示省略)は、デジタル化された信号を処理して流量値を算出する。マイコン(図示省略)は、この流量値と外部のコントローラ(図示省略)から入力された流量設定値とを比較し、制御信号を出力する。この制御信号は、算出された流量値と流量設定値との単なる差分信号でもよいが、差分とその積分と微分に基づくPID制御信号であることが好ましい。
この制御信号は、DA変換器(図示省略)でアナログ電圧に変換され、さらに増幅器(図示省略)で増幅されて、流量調整バルブ40を駆動する。
このような、フィードバック制御を行うことにより、MFCを流れる流体の質量流量が所定値になるように調整する。
この制御信号は、DA変換器(図示省略)でアナログ電圧に変換され、さらに増幅器(図示省略)で増幅されて、流量調整バルブ40を駆動する。
このような、フィードバック制御を行うことにより、MFCを流れる流体の質量流量が所定値になるように調整する。
本発明によれば、従来のセンサベースを廃止し、センサチューブの両端部のフランジ部材に係合した中空ボルトが、ボディの流路口のねじ部に螺合することにより、熱式流量センサを固定する構造としたので、小型化され、かつボディとの接続部のシール性が向上した熱式流量センサと、該熱式流量センサを含むマスフローコントローラ(MFC)を提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
1 :マスフローコントローラ(MFC)
10 :ボディ
10A :上流側ブロック
12 :バイパス流路
13a :センサ流入路
13b :センサ流出路
15 :拡径部
15a :ねじ部
20 :流量センサ(熱式流量センサ)
21 :センサベース
22 :センサチューブ(センサ流路)
22a,22b:両側部分
22c :中央部分
23a,23b:発熱抵抗体(発熱コイル)
24A :中空ボルト
24Aa :ねじ部
24Ab :工具係合部分
24B :フランジ部材
24Ba :大径部分
24Bb :小径部分
24Bc :溶接部分
24Bd :段差部
24Be :二面取り部分
24C :スラストワッシャ
25 :センサカバー
25a :センサカバー本体
25b :側面カバー
25c :下板
25d :スリット
26 :シール部材
28 :ブリッジ回路
30 :制御部
40 :流量調整バルブ
BT :ボルト
P1~P4:接続点
10 :ボディ
10A :上流側ブロック
12 :バイパス流路
13a :センサ流入路
13b :センサ流出路
15 :拡径部
15a :ねじ部
20 :流量センサ(熱式流量センサ)
21 :センサベース
22 :センサチューブ(センサ流路)
22a,22b:両側部分
22c :中央部分
23a,23b:発熱抵抗体(発熱コイル)
24A :中空ボルト
24Aa :ねじ部
24Ab :工具係合部分
24B :フランジ部材
24Ba :大径部分
24Bb :小径部分
24Bc :溶接部分
24Bd :段差部
24Be :二面取り部分
24C :スラストワッシャ
25 :センサカバー
25a :センサカバー本体
25b :側面カバー
25c :下板
25d :スリット
26 :シール部材
28 :ブリッジ回路
30 :制御部
40 :流量調整バルブ
BT :ボルト
P1~P4:接続点
Claims (6)
- 略逆U字型を有し流体を流すセンサチューブと、
前記センサチューブの途中に設けられた一対の発熱抵抗体と、
前記センサチューブの両側の下端部にそれぞれ挿通され、外周側にねじ部を有する略円筒状の中空ボルトと、
前記センサチューブの両側の下端部にそれぞれ接合され、前記中空ボルトと係合する略円筒状のフランジ部材と、を有し、
前記中空ボルトは、マスフローコントローラのセンサ流入路及びセンサ流出路の各流路口に設けられた拡径部の内周側のねじ部に螺合して、前記フランジ部材を前記拡径部内に固定するとともに、前記センサチューブの各端部を前記センサ流入路及びセンサ流出路にそれぞれ接続するように構成されたことを特徴とする、熱式流量センサ。 - 前記フランジ部材は、外周側に、下端側の大径部分と上端側の小径部分を有し、
前記中空ボルトは、前記フランジ部の前記小径部分に挿通されて前記大径部分との段差部に係合し、
両方の前記フランジ部材の前記小径部分の上端部に固定されて前記センサチューブを収容するセンサカバーをさらに有する、請求項1に記載の熱式流量センサ。 - 前記中空ボルトと前記フランジ部材の前記段差部との間にスラストワッシャを設けた、請求項1又は2に記載の熱式流量センサ。
- 前記センサカバーは、箱型を有し、該箱型の下面を構成する下板には、2本の平行なスリットが開口し、
前記フランジ部材の前記小径部分の途中の外周側には、二面取り部が凹設され、該二面取り部が前記スリットに係合することにより、前記センサカバーが前記両方のフランジ部材に固定されている、請求項2に記載の熱式流量センサ。 - 前記フランジ部材の軸方向における前記二面取り部の幅が、前記センサカバーの前記下板の厚さ以上である、請求項4に記載の熱式流量センサ。
- 流体が通過する流体流路及び該流体流路からそれぞれ分岐して上面に流路口を有するセンサ流入路及びセンサ流出路が内部に形成されたボディと、
流体を前記センサ流入路から取り入れて前記センサ流出路へ還流し、通過する流体の質量流量を測定する熱式流量センサと、
前記流体流路を通過する流体の流量を調整する調整バルブと、
前記流量センサで測定された流体の質量流量が所定値になるように前記調整バルブの開度を制御する制御部と、
を有する、マスフローコントローラであって、
前記熱式流量センサとして、請求項1~5のいずれかに記載の熱式流量センサを用いたことを特徴とする、マスフローコントローラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020112323A JP2022011292A (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 熱式流量センサ、その製造方法、及びマスフローコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020112323A JP2022011292A (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 熱式流量センサ、その製造方法、及びマスフローコントローラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022011292A true JP2022011292A (ja) | 2022-01-17 |
Family
ID=80148027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020112323A Pending JP2022011292A (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 熱式流量センサ、その製造方法、及びマスフローコントローラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022011292A (ja) |
-
2020
- 2020-06-30 JP JP2020112323A patent/JP2022011292A/ja active Pending
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