本发明专利技术目的在于提供一种用于大流量但却不至于大型化的、廉价而
简洁的高性能流量传感器以及应用此传感器的质量流量控制装置。其特
征在于，流量传感器(8)将流体以特定的分流比分流至旁通流路(12)
和由形成桥式电路一部分的发热电阻丝绕制成的传感器流路(14)，将通
过上述流体流经上述传感器流路(14)而产生的热移动作为上述桥式电
路的不平衡来捕捉，以此求出上述流体的整体流量作为传感器输出。上
述旁通流路由多条细流路(74)构成，各条细流路之截面由大体呈直线状的
一条边和与该条边相切的曲线形成，上述细流路(74)的等效水力直径
(d)与上述细流路(74)的长度(T)的常用对数之比在0.27以下。并
且，该流量传感器安装在质量流量控制装置内。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对气体等较小流量的流体的质量流量进行计测的流量传 感器及应用它的质量流量控制装置。
技术介绍
一般说来，为了制造半导体集成电路等半导体制品等，需对于半导体晶片等反复在各种半导体制造装置上进行例如CVD膜形成及腐蚀操作 等，此时，因为需要对微量的处理气体的供给量进行高精度的控制，所 以，应用了例如质量流量控制器等质量流量控制装置。这里，参照图6及图7说明一般的质量流量控制装置的构成。图6 为在气体管线上设置的现行的质量流量控制装置之一例的概略构成图， 图7为质量流量控制装置的流量传感器的电路图。如图所示，该质量流量控制装置2设置在使液体及气体等流体流通 的流体通路例如气体管4的途中，对该质量流量进行控制。另外，该气 体管4的一端所连接的半导体制造装置内，例如已被抽真空。该质量流 量控制装置2具有例如由不锈钢等成形的流路6,其两端与上述气体管4 相连接。该质量流量控制装置2由位于流路6的前段一侧的流量传感器 部8和位于后段一侧流量控制阀机构10构成。首先，上述流量传感器部8具有旁通管组12，其设置在上述流路6 的气体流体的流动方向的上游一侧，将多条旁通管捆绑在一起。在上述 旁通管组12的两端，迂回地连接着传感器管14，在此与旁通管组12比 较，使少量的气体流体能够以一定的比例流过。即，在该传感器管14上， 随时使对于全部气体流量而言的一定比例的一部分气体流过。在该传感 器管14上，巻绕着串联的一对控制用电阻丝R1、 R4，通过与之连接的 传感器电路16输出表示质量流量值的流量信号Sl。3该流量信号Sl被导入例如由微电脑等构成的质量流量控制手段18， 基于上述流量信号S1求出目前所流动的气体的质量流量，且控制上述流 量控制阀机构10，以使该质量流量与自外部输入的流量设定信号Sin所 表示的质量流量相一致。该流量控制阀机构10具有设在上述流路6的下 游的流量控制阀20，作为直接控制气体流体的质量流量的阀体，该流量 控制阀20具有例如由金属板制成的可以弯曲的隔膜22。并且，通过将该隔膜22向阀口 24适当弯曲变形、移动，即可任意 控制上述阀口 24的开度。并且，该隔膜22的上面与例如由多层压电元 件(压电元件)构成的执行器26的下端连接，由此可如上所述地调整其 阀口开度。该执行器26接收来自上述质量流量控制手段18的驱动信号， 根据阀驱动电路28输出的阀驱动电压S2来动作。上述电阻丝R1、 R4与传感器电路16的关系如图7所示。即，与上 述电阻丝Rl 、 R4的串联相反，将2个基准电阻R2、 R3的串联电路并联， 形成所谓的桥式电路。并且，在该桥式电路上，连接着用于使一定的电 流通过的恒流源30。并且，将上述电阻丝R1、 R4之间的连接点和上述 基准电阻R2、 R3之间的连接点与输入端连接，设置差动电路32，求出 上述两个连接点的电位差，将该电位差作为流量信号S1输出。这里，上述电阻丝Rl、 R4由根据温度改变其电阻值的材料构成， 电阻丝R1巻绕至气体流动方向的上游，电阻丝R4巻绕至下游。并且， 基准电阻R2、 R3保持在大体一定的温度。在如此构成的质量流量控制装置2上，当传感器管14中没有气体流 体流过时，两电阻丝R1、R4的温度是相同的，因此，桥式电路是平衡的， 差动电路32的检测值即电位差例如为零。这里，假设气体流体以质量流量Q流经传感器管14,则该气体流体 被位于上游的电阻丝Rl的发热所加温，在此状态下流至下游的巻绕着电 阻丝R4位置，其结果，产生热移动，在电阻丝R1、 R4之间产生温差， 即两电阻丝R1、 R4之间的电阻值产生差异，此时产生的电位差与气体的 质量流量大体成比例。因此，通过对该流量信号S1加入特定的增益，可 求得当时流过的气体的质量流量。并且，为使该检测到的气体的质量流量与流量设定信号Sin (实际上是电压值)所表示的质量流量相一致，例 如通过PID控制法控制上述流量控制阀20的开度。不过，上述的流量传感器部8具有由多条细管构成的旁通管组12和 迂回于旁通管组12的传感器管14，并将旁通管组12与传感器管14的分 流比设置为一定，由在传感器管14检测到的流量测定全体的流量，所以， 通过增减旁通管的数量，可改变与传感器管的分流比，构成覆盖小流量 区域至大流量区域的流量传感器。因而会增加构成大流量用流量传感器 的细管的数量(例如数百只)，导致大型化，且存在着制造旁通管组的成 本增加的问题。对此，在专利文献1中，提出了一种层流元件，其以同心地插入套 管内的芯为中心，巻绕平板及波形板而构成，并固定在套管内，由此构 成廉价而易于制造的高可靠性层流旁通。并且，在专利文献2中，公开 了一种将在表面突设了多个肋板的第1带状体和平坦的第2带状体巻绕 成筒形而形成的层流元件。专利文献1日本专利实公平3-17226号公报(第1页至第3页)专利文献2日本专利特开平11-101673号公报(第2页至第3页，图4)专利技术欲解决的技术问题然而，依据专利文献1所述的技术，传感器管入口必须在上游具有 足以充分层流化的入口管长度之后才能设置，所以难以实现小型化，且 在改变流量的可测定范围(以下称之为流量范围)时，必须改变波形板 的高度及斜度，需要逐流量地设置波形板，故存在成本高的问题。并且，依据专利文献2所述的技术，为了得到层流元件的流量与输 出信号的直线性，需要增大层流元件的长度，因此存在质量流量控制装 置大型化的问题。
技术实现思路
本专利技术是关注上述事项而完成的，目的在于提供一种大流量用但却 不至于大型化的、廉价而简洁的高性能流量传感器以及应用它的质量流5量控制装置。解决问题的技术手段本专利技术提供一种流量传感器，其将流体以特定的分流比分流至旁通 流路和形成桥式电路一部分的发热电阻丝绕制成的传感器流路，将通过 上述流体流经上述传感器流路而产生的热移动作为上述桥式电路的不平 衡来捕捉，以此求出上述流体的整体流量作为传感器输出。上述旁通流 路由多条细流路构成，各条细流路之截面由大体呈直线状的一条边和与该条边相切的曲线形成，上述细流路的等效水力直径(d)与上述细流路 的长度(T)的常用对数之比在0.27以下。其中，当上述曲线在y-f (x)、 a及b与上述的一条边相切时，曲 线的长度l可用式l表示。艮卩，上述曲线与上述的一条边所围绕的细流路的周长L可用式2表示。式2丄=/ + (6-a)并且，上述曲线与上述的一条边所围绕的细流路的截面积可用式3 表不。式3^二 f广(xVx并且，当等效水力直径为d=4XS/L，上述细流路的长度为T时， 构成为满足式4。依据上述的构成，当旁通流路构成为满足式4的多条细流路时，可 提高使旁通流路流动的流体的整流效果，縮短旁通流路长度。据此可构式1式4<0.27iog(r)传感器。并且，应用它的质量流量控制装置能够大流量用 但却不至于大型化，可廉价而简洁地实现。此时，最好将平板和波形板巻绕起来构成上述细流路，上述波形板 大体呈正弦波形。并且，本专利技术还提供一种具有上述流量传感器的质量 流量控制装置。专利技术效果依据本专利技术的流量传感器及应用它的质量流量控制装置，可发挥出 如下优异的作用效果。在构成满足式4的多条细流路时，可提高使旁通流路流动的流体的 整流效果，縮短旁通流路长度。据此可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种流量传感器，其将流体以特定的分流比分流至旁通流路和由形成桥式电路一部分的发热电阻丝绕制成的传感器流路，将通过上述流体流经上述传感器流路而产生的热移动作为上述桥式电路的不平衡来捕捉，以此求出上述流体的整体流量作为传感器输出，该流量传感器的特征在于， 上述旁通流路由多条细流路构成，各条细流路之截面由大体呈直线状的一条边和与该条边相切的曲线形成，上述细流路的等效水力直径（ｄ）与上述细流路的长度（Ｔ）的常用对数之比在０．２７以下。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：杉本真乡，林明史，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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