熱式流量計、及び熱式流量計向け流量検知部保護装置
【課題】万が一、流量検知部が真空の雰囲気下に晒されても、流量検知部に熱的なダメージがかかるのを回避することができる熱式流量計を提供することを目的とする。また、流量検知部が真空の雰囲気下に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計に対し、万が一、真空の雰囲気下になったときでもこの流量検知部を保護することができる熱式流量計向け流量検知部保護装置を提供することを目的とする。
【解決手段】熱式流量計１０１は、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を計測する熱式流量計１において、流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部３を保護するため、加熱用抵抗線４への通電をオフにするスイッチ作動制御手段８０を備える。
【解決手段】熱式流量計１０１は、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を計測する熱式流量計１において、流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部３を保護するため、加熱用抵抗線４への通電をオフにするスイッチ作動制御手段８０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発熱抵抗線を有した流量検知部により気体の流量を計測する熱式流量計に関する。また、熱式流量計のうち、流量検知部が真空の雰囲気下に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計を対象に付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、Ｎ２ガス等のガスが、半導体製造装置に微少な流量で供給され、このときの流量を計測する流量計として、例えば、特許文献１に開示されているような熱式流量計が用いられている。
図１０に、特許文献１の熱式流量計を説明する断面図を示し、図１１に、図１０に示す熱式流量計に設けた基板の説明図を示す。図１２は、図１１に示す測定チップの平面図である。
【０００３】
特許文献１は、図１０乃至図１２に示すように、流量検知部として、測定チップ１１を実装した基板２１を計測流路Ｍに配置し、測定チップ１１のシリコンチップ１２の溝１３に架設した温度センサ用熱線１８及び流速センサ用熱線１９により、計測流路Ｍを流れる計測対象気体ＧＳの流量を計測する熱式流量計１である。
温度センサ用熱線１８、流速センサ用熱線１９は、測定チップ１１の熱線用電極１４，１５，１６，１７、及びプリント基板２２の電気回路用電極２４，２５，２６，２７を介して、電気素子３１，３２，３３，３４等により基板２１の裏面（図１１中、下面）に構成された電気回路と導通している。
計測対象気体ＧＳの流量は、温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９（上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線）との温度差に基づき、この電気回路により電気信号に変換して算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような従来の熱式流量計では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１には記載されていないが、Ｎ２ガス等のガス（計測対象気体ＧＳ）を半導体製造装置に供給するときには、通常、計測対象気体ＧＳは、計測流路Ｍを正圧で流れ、この状態のときに、計測対象気体ＧＳの流量が熱式流量計によって計測されている。
熱式流量計には、ガスが入力ポート側から出力ポートに直通で流れる主流路のほか、主流路より格段に細い流路で、主流路とバイパスして連通する計測流路が形成されており、熱式流量計は、この計測流路に配置された流量検知部により、ガス（Ｎ２ガス等）の流れを、検知するようになっている。
【０００６】
すなわち、熱式流量計の流量検知部では、上流側温度検知用抵抗線と下流側温度検知用抵抗線とは、加熱用抵抗線を挟み、計測流路に沿う方向に並んで配置され、加熱用抵抗線に通電中、加熱用抵抗線で生じる熱はＮ２ガス等の温度よりも高温になる。計測時には、加熱用抵抗線の熱は、計測流路を流れるＮ２ガス等に放熱され、上流側温度検知用抵抗線と下流側温度検知用抵抗線に伝熱する。
熱式流量計は、このときの放熱により、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線のそれぞれにおいて、温度変化量に対応して変化した抵抗値を基に、電気回路で計測処理されてＮ２ガス等の流量を計測している。
【０００７】
ところで、半導体製造工程では、半導体ウエーハは、真空の雰囲気下、半導体製造装置のバッチ槽内で製造される。バッチ槽は、種々の弁等を介してＡｒ等の不活性ガスの管路と連通している。
そのため、半導体製造装置の運転中、Ｎ２ガス等の流量を熱式流量計で計測しているときには、例えば、作業者による人的な操作ミス、半導体製造装置の各種制御機器による誤作動等、何らかの理由に起因して、流量検知部が、計測中のＮ２ガス等と共に、真空の雰囲気下（負圧下）に晒されてしまう虞がある。
【０００８】
ガスがＮ２ガスの場合、Ｎ２ガスは真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にある。
万が一、計測中のＮ２ガスが真空度１３３Ｐａ（絶対圧）を下回る高い真空状態となり、Ｎ２ガスの熱伝導率が急激に低下すると共に、熱式流量計の流量検知部もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線で生じた熱が、計測流路を流れるＮ２ガスに奪われ難い状況となり、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線に伝熱し難くなる。
【０００９】
Ｎ２ガスの伝熱性が極端に低下してしまうと、加熱用抵抗線で発熱した熱や、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線に伝熱した熱が、Ｎ２ガスにほとんど放熱できなくなり、加熱用抵抗線、上流側温度検知用抵抗線、及び下流側温度検知用抵抗線の温度は上昇する。
さらに計測時、作業者が、Ｎ２ガスに放熱できないまま加熱用抵抗線が通電されていることに気付かず、加熱用熱線への通電が継続されていると、通電による発熱により、熱が、加熱用抵抗線のほか、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線に蓄熱して異常に上昇してしまい、流量計測センサ部に熱的なダメージを与え、流量計測センサ部の寿命が短くなる虞があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、万が一、流量検知部が真空の雰囲気下に晒されても、流量検知部に熱的なダメージがかかるのを回避できる熱式流量計を提供することを目的とする。また、流量検知部が真空の雰囲気下に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計に対し、万が一、真空の雰囲気下になったときでもこの流量検知部を保護することができる熱式流量計向け流量検知部保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題点を解決するために、本発明の熱式流量計、及び熱式流量計向け流量検知部保護装置は、次の構成を有している。
（１）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する熱式流量計において、流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部を保護するため、加熱用抵抗線への通電をオフにするスイッチ作動制御手段を備えることを特徴とする。
（２）（１）に記載する熱式流量計において、当該式流量計のうち、少なくとも加熱用抵抗線への通電をオン／オフするスイッチと、通電状態で加熱用抵抗線が昇温したときに、加熱用抵抗線の温度と測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御する電流制御手段とを備え、スイッチ作動制御手段が、通電時に計測流路が流量検知部と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線の電圧を検出できる検出電圧部の電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線が真空の雰囲気下に晒されていると判断して、スイッチをオフに切り替えることを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する熱式流量計において、スイッチとスイッチ作動制御手段とが、インターロック回路で電気的に接続されていることを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する熱式流量計において、測温抵抗体は、白金からなることを特徴とする。
（５）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する既存の熱式流量計に対して付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置において、当該熱式流量計向け流量検知部保護装置は、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する熱式流量計に有するスイッチ、電流制御手段、及びスイッチ作動制御手段からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を有する本発明の熱式流量計、及び熱式流量計向け流量検知部保護装置の作用・効果について説明する。
本発明の熱式流量計では、
（１）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する熱式流量計において、流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部を保護するため、加熱用抵抗線への通電をオフにするスイッチ作動制御手段を備えているので、万が一、流量検知部が真空の雰囲気下に晒され、流量検知部で生じる熱が、計測流路を流れる気体に放熱できなくなる状態になっても、流量検知部で発生する熱が過剰に上昇しようとする事態が生じる前に、流量検知部で熱を発生させている加熱用抵抗線への通電を、スイッチ作動制御手段によりオフにさせるため、流量検知部は、加熱用抵抗線の発熱による熱的ダメージを受けない。ひいては、流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されても、流量計測センサ部の寿命が短くなることもない。
【００１３】
従って、不測の事態により、万が一、熱式流量計の流量検知部が真空下の雰囲気に晒され、加熱用抵抗線で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線に伝わる熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線と隣接する流速計測用抵抗線への熱的ダメージ等、流量検知部にかかる熱的ダメージを回避することができる、という優れた効果を奏する。
【００１４】
（２）当該式流量計のうち、少なくとも加熱用抵抗線への通電をオン／オフするスイッチと、通電状態で加熱用抵抗線が昇温したときに、加熱用抵抗線の温度と測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御する電流制御手段とを備え、スイッチ作動制御手段が、通電時に計測流路が流量検知部と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線の電圧を検出できる検出電圧部の電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線が真空の雰囲気下に晒されていると判断して、スイッチをオフに切り替えるので、不測の事態により、万が一、当該熱式流量計の流量検知部が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線に伝わる熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線への通電を遮断することができる。
これにより、加熱用抵抗線自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線と隣接する流速計測用抵抗線への熱的ダメージ等、流量検知部への熱的ダメージがより確実に回避できる。
【００１５】
すなわち、熱式流量計で流量を計測する気体が、例えば、Ｎ２ガスの場合、その熱伝導率は、正圧の領域において約０．０２５（ Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１）であり、Ｎ２ガスは放熱性を有する。
Ｎ２ガスが、通常、熱式流量計の計測流路を正圧で流れている状態では、加熱用抵抗線で生じる熱はＮ２ガスに放熱され、加熱用抵抗線自体は、所定の温度以上に上昇せず、温度と共に変化する加熱用抵抗線の抵抗値も、所定の抵抗値以上に大きくならない。
加熱用抵抗線がこのような所定の抵抗値にあるときには、本発明の熱式流量計では、検出電圧部で検出される電圧は、基準電圧値Ｖ０となっている。
【００１６】
一方、Ｎ２ガスが、特に、真空度１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）（絶対圧）を下回るところまで真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にある。
万が一、熱式流量計で計測中のＮ２ガスが真空度１３３Ｐａを下回る高い真空状態となり、Ｎ２ガスの熱伝導率が急激に低下すると共に、熱式流量計の流量検知部もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線で生じる熱は、計測流路を流れるＮ２ガスに放熱され難くなる。この状態のまま加熱用抵抗線に通電を続けていると、加熱用抵抗線自体の温度がさらに上昇し、温度上昇分、加熱用抵抗線の抵抗値が増加する。
【００１７】
本発明の熱式流量計では、電流制御手段により、加熱用抵抗線の温度と測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御している。これにより、検出電圧部の電圧値Ｖは、加熱用抵抗線を流れる電流の電流値に比例するため、加熱用抵抗線に流れる電流を抑制した分、基準電圧値Ｖ０より小さくなる。
【００１８】
その一方で、前述したように、加熱用抵抗線で発生する熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になったときには、電流制御手段で加熱用抵抗線の電流値を抑制しただけでは、加熱用抵抗線に通電されている限り、加熱用抵抗線の温度上昇を完全に阻止できない。そのため、スイッチ作動制御手段が、検出電圧部の電圧値Ｖが基準電圧値Ｖ０から下がり始めて遮断電圧値ＶＣとなった時点で、スイッチをオフに切り替えて、加熱用抵抗線への通電を遮断して、加熱用抵抗線の温度上昇を完全に阻止している。
この遮断電圧値ＶＣは、加熱用抵抗線の電流が電流制御手段で抑制できる範囲に対応させて設定されることで、加熱用抵抗線で発生する熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になったときでも、加熱用抵抗線の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線への通電が遮断できる。
【００１９】
（３）スイッチとスイッチ作動制御手段とが、インターロック回路で電気的に接続されているので、気体の流量計測時に、例えば、作業者が、本発明の熱式流量計の流量検知部が真空下の雰囲気に晒されているという不測の事態に気付かない場合等でも、スイッチ作動制御手段により、スイッチが自動で作動できるようになることから、本発明の熱式流量計は、保全上、より信頼性の高い装置となる。
【００２０】
（４）測温抵抗体は、白金からなるので、抵抗値が温度に対しリニアに変化すると共に、単位温度当たりの抵抗値の変化量が比較的大きくできるため、電流制御手段が、加熱用抵抗線で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御するときに、加熱用抵抗線に流す電流を精度良く制御することができる。
【００２１】
また、本発明の熱式流量計向け流量検知部保護装置では、
（５）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する既存の熱式流量計に対して付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置において、当該熱式流量計向け流量検知部保護装置は、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する熱式流量計に有するスイッチ、電流制御手段、及びスイッチ作動制御手段からなるので、前述したように、万が一、既存の熱式流量計の流量検知部が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線の熱が計測流路内の気体に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線と隣接する流速計測用抵抗線への熱的ダメージ等、流量検知部への熱的ダメージが確実に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係る流量検知部保護装置の回路図である。
【図２】実施形態１に係る流量検知部保護装置の取付け対象となる既存の熱式流量計の測定チップを示す平面図である。
【図３】図２中、Ａ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２に示す測定チップが実装される基板の説明図である。
【図５】図１０中、Ｂ−Ｂ矢視断面に相当する図である。
【図６】Ｎ２ガスにおける真空度と検出電圧との関係を示すグラフであり、実施形態１，２に係る流量検知部保護装置において遮断電圧値ＶＣの設定に用いるグラフである。
【図７】実施例に係る流量検知部保護装置の効果を検証する実験データであり、この流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けた場合を示す実験結果である。
【図８】比較例に係る実験データであり、実施形態１に係る流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けない場合を示す実験結果である。
【図９】実施形態２に係る熱式流量計の説明図である。
【図１０】特許文献１の熱式流量計を説明する断面図である。
【図１１】図１０に示す熱式流量計に設けた基板の説明図を示す。
【図１２】図１１に示す測定チップの平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
以下、本発明に係る熱式流量計向け流量検知部保護装置について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実施形態１に係る流量検知部保護装置（熱式流量計向け流量検知部保護装置）の回路図である。図２は、実施形態１に係る流量検知部保護装置の取付け対象となる既存の熱式流量計の測定チップを示す平面図である。図３は、図２中、Ａ−Ａ矢視断面図である。図４は、図２に示す測定チップが実装される基板の説明図である。図５は、図１０中、Ｂ−Ｂ矢視断面に相当する図である。
【００２４】
熱式流量計が一般的に知られている。一例として挙げる既存の熱式流量計１は、図１乃至図５、及び参照する図１０に示すように、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、該加熱用抵抗線４を挟んで上流側と下流側にそれぞれ設けた流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を検知する。
【００２５】
はじめに、既存の熱式流量計１について、図１乃至図５、及び参照する図１０を用いて簡単に説明する。
既存の熱式流量計１では、基板２１が、図１０に示すように、螺合によりＯリング４８を介してボディ４１に密着して固定されている。ボディ４１には、入力ポート４２、入力側流路４３、主流路４４、計測流路Ｍ、出力側流路４５、出力ポート４６が形成されており、主流路４４に底板４７が設けられている。
【００２６】
基板２１について説明する。
基板２１には、参照する図１０に示すように、その裏側（図１０中、上側）に、電気素子３１，３２，３３，３４のほか、加熱用抵抗線４に通電するための電源等の電気回路部２（図１参照）が設けられている。
この基板２１の表側（図１０中、下側）には、図４に示すように、プリント基板２２が設けられていると共に、このプリント基板２２の内部に基板溝２３が形成されている。
この基板溝２３を跨いだ両側には、抵抗線電極４ａ，４ｂと電気的に接続する電気回路用電極２４ａ，２４ｂと、抵抗線電極５Ａａ，５Ａｂ，５Ｂａ，５Ｂｂと電気的に接続する電気回路用電極２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ｂａ，２５Ｂｂと、抵抗線電極６ａ，６ｂと電気的に接続する電気回路用電極２６ａ，２６ｂとが、それぞれ設けられている。
電気回路用電極２４ａ，２４ｂ、電気回路用電極２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ｂａ，２５Ｂｂ、及び電気回路用電極２６ａ，２６ｂは、プリント基板２２を介して、電気回路部２と電気的と接続している。
【００２７】
また、プリント基板２２には、測温抵抗体６の抵抗線電極６ａ，６ｂと電気的に接続する電気回路用電極２６ａ，２６ｂが設けられている。このプリント基板２２には、基板溝２３に合わせて次述する測定チップ１１Ａが実装されている。
【００２８】
測定チップ１１Ａについて説明する。
測定チップ１１Ａには、半導体マイクロマシニング加工を施すことにより、図２及び図３に示すように、測定チップ溝１３がシリコンチップ１２に形成されている。加熱用抵抗線４及び流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂは、測定チップ溝１３に架設されている。
この測定チップ溝１３を跨いだ両側には、上流側の流速計測用抵抗線５Ａの抵抗線電極５Ａａ，５Ａｂと、下流側の流速計測用抵抗線５Ｂの抵抗線電極５Ｂａ，５Ｂｂとが、加熱用抵抗線４の抵抗線電極４ａ，４ｂを挟んで設けられている。
また、測定チップ１１Ａには、測温抵抗体６が設けられている。
【００２９】
流量検知部３は、図４及び図５に示すように、測定チップ溝１３と基板溝２３とが対向する向きに測定チップ１１Ａと基板２１とを一体に接合して構成されている。
加熱用抵抗線４は、抵抗線電極４ａ，４ｂ、プリント基板２２、電気回路用電極２４ａ，２４ｂ、及び電気素子３１を介して、電気回路部２と電気的に接続している。また、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂは、抵抗線電極５Ａａ，５Ａｂ，５Ｂａ，５Ｂｂ、プリント基板２２、電気回路用電極２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ｂａ，２５Ｂｂ、及び電気素子３２，３３を介して、電気回路部２と電気的に接続している。また、測温抵抗体６は、抵抗線電極６ａ，６ｂ、プリント基板２２、電気回路用電極２６ａ，２６ｂ、及び電気素子３４を介して、電気回路部２と電気的に接続している。
【００３０】
既存の熱式流量計１では、気体ＧＳが、参照する図１０に示すように、ボディ４１の入力ポート４２から入力側流路４３に流入すると、主流路４４とそのバイパスである計測流路Ｍとに分流し、計測流路Ｍを流れる気体ＧＳ２流量を計測する。計測後、気体ＧＳ２は、主流路４４を流れる気体ＧＳ１出力側流路４５で合流して、出力ポート４６から流出する。
【００３１】
ところで、半導体製造工程では、Ｎ２ガス等のガスが、半導体製造装置に微少な流量で供給され、このときの流量を計測する流量計として、前述したような既存の熱式流量計１が用いられている。
半導体製造工程では、半導体ウエーハは、真空の雰囲気下、半導体製造装置のバッチ槽内で製造される。バッチ槽は、種々の弁等を介してＡｒ等の不活性ガスの管路と連通している。
そのため、半導体製造装置の運転中、ガスの流量を熱式流量計で計測しているときには、例えば、作業者による人的な操作ミス、半導体製造装置の各種制御機器による誤作動等、何らかの理由に起因して、計測中のガスと共に、既存の熱式流量計１の流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されてしまう虞がある。
【００３２】
本実施形態では、流量検知部保護装置５０は、周知の熱式流量計１のうち、計測する流量が微量で、流量検知部３が真空下の雰囲気に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計１を対象に付加して設けられる。
【００３３】
次に、流量検知部保護装置５０について、図１を用いて説明する。
流量検知部保護装置５０は、図１に示すように、スイッチ６０と、電流制御手段７０と、スイッチ６０とインターロック回路で電気的に接続されたスイッチ作動制御手段８０とからなり、既存の熱式流量計１の電気回路部２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続される。
スイッチ６０は、既存の熱式流量計１の電気回路部２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続され、この電源から加熱用抵抗線４への通電をオン／オフする。
【００３４】
電流制御手段７０は、通電状態で加熱用抵抗線４が昇温したときに、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御する。
具体的には、電流制御手段７０では、図１に示すように、トランジスタ７１のコレクタとスイッチ６０の端子とが接続すると共に、トランジスタ７１のベースがコンパレータ７２の出力端子に接続されている。また、このトランジスタ７１のエミッタは、分岐点Ｐ１を通じて分岐点Ｐ２で並列に分岐され、一方で分岐点Ｐ４を通じて加熱用抵抗線４と直列に、他方で測温抵抗体６と直列に、それぞれ接続されている。加熱用抵抗線４と測温抵抗体６とは分岐点Ｐ６で並列に接続し、アナロググラウンドになっている。
コンパレータ７２の非反転入力端子は、測温抵抗体６と分岐点Ｐ３で並列に接続され、非反転入力端子は、加熱用抵抗線４と分岐点Ｐ４で並列に接続されている。
【００３５】
スイッチ作動制御手段８０は、流量検知部３が真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部３を保護するため、加熱用抵抗線４への通電をオフにする。
具体的には、スイッチ作動制御手段８０では、図１に示すように、コンパレータ８１の非反転入力端子が、分岐点Ｐ８を介して分岐点Ｐ１で、トランジスタ７１のエミッタと並列に接続している。コンパレータ８１の非反転入力端子とアナロググラウンドとは、分岐点Ｐ８で並列に分岐している。コンパレータ８１の反転入力端子は、コンパレータ８１の出力端子と分岐点Ｐ７で接続され、この出力端子は、分岐点Ｐ７を通じて周知のＣＰＵ８２と接続されている。
すなわち、スイッチ作動制御手段８０は、加熱用抵抗線４への通電時に、計測流路Ｍが流量検知部３と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４の電圧を検出できる検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線４が真空下の雰囲気に晒されていると判断して、スイッチ６０をオフに切り替える。
【００３６】
また、スイッチ作動制御手段８０には、ＣＰＵ８２のほか、図１に図示していないが、ＲＯＭ及びＲＡＭ等公知の構成のマイクロコンピュータを備えている。ＲＯＭ及びＲＡＭには、スイッチ６０をオン／オフさせるプログラム、遮断電圧値ＶＣを任意に設定できるプログラム、その他のプログラムが記憶されている。
スイッチ作動制御手段８０は、このようなプログラムをＣＰＵ８２にロードすることにより、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線が真空下の雰囲気に晒されていると判断して、スイッチ６０をオフに切り替えるようになっている。
【００３７】
次に、流量検知部保護装置５０の制御内容について、説明する。
加熱用抵抗線４が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４から放熱できなくなると、加熱用抵抗線４自体の温度（抵抗値）が上昇する。加熱用抵抗線４の抵抗値が上昇すると、加熱用抵抗線４での電圧が増加する。コンパレータ７２は、加熱用抵抗線４の温度上昇に伴い、測温抵抗体６の温度（抵抗値）との温度差（抵抗値の差）を一定に保とうとし、トランジスタ７１が、電気回路部２から通電される電流を、加熱用抵抗線４の温度で上昇し過ぎた分だけ、抑制する。
その結果、スイッチ作動制御手段８０において、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖは低下する。スイッチ作動制御手段８０では、ＣＰＵ８２により、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが遮断電圧値ＶＣに達しているか否かを判断する。検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが遮断電圧値ＶＣに達していれば、スイッチ６０をオフに切り替えて、電気回路部２から加熱用抵抗線４への通電を遮断する。検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが遮断電圧値ＶＣに達していなければ、スイッチ６０をオンのままにして、電気回路部２から加熱用抵抗線４に通電を継続する。
【００３８】
ところで、半導体製造工程において、既存の熱式流量計１により流量を計測する気体ＧＳがＮ２ガスである場合がある。
気体ＧＳがＮ２ガスの場合、その熱伝導率は、正圧の領域において約０．０２５（ Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１）の近傍であるが、真空度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）（絶対圧）を下回るところで、熱伝導率は低下し始める。特に、真空度が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）より小さい真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にあり、熱がＮ２ガスに伝わり難くなる。
万が一、計測中に、Ｎ２ガスが真空度１３３Ｐａを下回り、Ｎ２ガスの熱伝導率が急激に低下すると共に、既存の熱式流量計１の流量検知部３もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱が、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスにより奪われ難く、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱し難くなる。
【００３９】
特に、既存の熱式流量計１において計測流路Ｍは主流路４４より細く、元来、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスは微量であるところに、このＮ２ガスの伝熱性が極端に低下してしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱や、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱した熱が、Ｎ２ガスにほとんど放熱できなくなり、加熱用抵抗線４、及び流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂの温度は上昇する。
【００４０】
次に、流量検知部保護装置５０の効果を検証する実験を行った。実験結果について、図６乃至図８を用いて説明する。
図６は、Ｎ２ガスにおける真空度と検出電圧との関係を示すグラフであり、本実施形態に係る流量検知部保護装置において遮断電圧値ＶＣの設定に用いるグラフである。図７は、実施例に係る流量検知部保護装置の効果を検証する実験データであり、この流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けた場合を示す実験結果である。
【００４１】
（実施例）
実施例は、図１に示すように、流量検知部保護装置５０を既存の熱式流量計１に取付けた場合であり、流量計測する気体ＧＳがＮ２ガスである場合である。
本実施例は、図７に示すように、検出電圧部Ｖｈの基準電圧値Ｖ０をＶ＝３．７（Ｖ）、遮断電圧値ＶＣ＝２．９（Ｖ）にそれぞれ設定し、検出電圧部Ｖｈの電圧Ｖが２．９（Ｖ）以下になったときに、スイッチ６０をオフとした。
【００４２】
流量検知部保護装置５０では、気体ＧＳがＮ２ガスの場合、遮断電圧値ＶＣは、図６に示すように、真空度１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）近傍で基準電圧値Ｖ０が最も低くなった後、再び上昇する前に、すなわち真空度６６５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）〜１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）の付近になったときに、スイッチ６０をオフさせるように設定しておく。
なお、既存の熱式流量計１の流量検知部３には、その特性上、製品毎に微妙なバラツキがあり、基準電圧値Ｖ０や遮断電圧値ＶＣの設定にあたり、既存の熱式流量計１の流量検知部３の対象を特定しておくことが好ましい。例えば、ある製品の既存の熱式流量計１では、図６に示すように、基準電圧値Ｖ０がＶ＝３．５（Ｖ）、遮断電圧値ＶＣがＶ＝３．１（Ｖ）であるが、本実施例に係る実験で用いる製品の既存の熱式流量計１では、適用する基準電圧値Ｖ０及び遮断電圧値ＶＣは何れも前者の製品と異なっている。
【００４３】
実験結果を図７に示す。図７に示すように、Ｎ２ガスが正圧で計測流路Ｍを流れているときには、加熱用抵抗線４のヒータ温度は、概ね１００〜２５０℃で推移しており、検出電圧部Ｖｈの電圧Ｖは、基準電圧値Ｖ０＝３．７（Ｖ）をコンスタントに維持している。
その一方で、計測流路Ｍを流れているこのＮ２ガスが負圧下になると、正圧から負圧に変化した直後に、検出電圧部Ｖｈの電圧Ｖは、一気に低下し始め、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ＝２．９（Ｖ）以下に変化した途端、スイッチ作動制御手段８０により、スイッチ６０への通電が遮断されていることが判る。
【００４４】
（比較例）
比較例は、流量検知部保護装置５０を既存の熱式流量計１に取付けない場合であり、実施例と同様、流量計測する気体ＧＳがＮ２ガスである場合である。
比較例は、実施例に係る検出電圧部Ｖｈの基準電圧値Ｖ０に相当する検出電圧を、既存の熱式流量計１の電気回路部２で計測した。また、実施例に係る電流制御手段７０に相当する電流制御手段として、通電状態で加熱用抵抗線４が昇温したときに、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御するようにした。
【００４５】
図８は、比較例に係る実験データであり、本実施形態に係る流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けない場合を示す実験結果である。
実験結果を図８に示す。図８に示すように、Ｎ２ガスが正圧で計測流路Ｍを流れているときには、加熱用抵抗線４のヒータ温度は、概ね１００〜２５０℃で推移しており、検出電圧は、Ｖ＝３．９（Ｖ）をコンスタントに維持している。
【００４６】
ところが、計測流路Ｍを流れているこのＮ２ガスが負圧下になると、正圧から負圧に変化した直後に、検出電圧は一気に降下し始め、Ｖ＝１．９（Ｖ）付近になったところで、加熱用抵抗線４のヒータ温度は、急激に上昇してしまう。
一方で、検出電圧は、通電時間の経過と共に、Ｖ＝１．９（Ｖ）付近からさらにＶ＝１．５（Ｖ）まで低下したら、そのまま横ばい状態となる。
【００４７】
このような現象は、Ｎ２ガス（気体ＧＳ）の熱伝導率は、真空度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）を下回るところで、低下し始め、特に、真空度が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）より小さい真空度の高い負圧状態になると、熱がＮ２ガスに伝わり難くなるために生じる。
すなわち、既存の熱式流量計１の流量検知部３もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱が、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスにより奪われ難く、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱し難くなって、加熱用抵抗線４の温度は上昇する。
特に、既存の熱式流量計１において計測流路Ｍは主流路４４より細く、元来、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスは微量であるところに、このＮ２ガスの伝熱性が極端に低下してしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱や、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱した熱が、Ｎ２ガスにほとんど放熱できなくなる。その結果、加熱用抵抗線４、及び流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂの温度は急激に上昇する。
【００４８】
また、実施例に係る電流制御手段７０に相当する電流制御手段により、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御し、図８に示すように、検出電圧をＶ＝３．９（Ｖ）からＶ＝１．５（Ｖ）まで低下させることはできても、一定の時間、加熱用抵抗線４の温度は急激に上がらないが、その一定時間が経過した後、加熱用抵抗線４に通電している限り、加熱用抵抗線４の温度上昇は回避できないからである。
【００４９】
（実施形態２）
次に、本発明の熱式流量計について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態１の流量検知部保護装置５０は、別体である既存の熱式流量計１に付加して設け、既存の用熱式流量計１の電気回路部２と任意に後付けで接続する構成となっていた。
これに対し、実施形態２の熱式流量計１０１は、既存の熱式流量計１に相当する熱式流量計に、その仕様として流量検知部保護装置５０に相当する流量検知部保護ユニット１５０を予め備えた熱式流量計である。
すなわち、実施形態２は、実施形態１と、流量検知部保護装置５０（流量検知部保護ユニット１５０）を熱式流量計に予め具備しているか否かの点で異なるが、それ以外の部分は、実施形態１と同様である。
従って、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、その他について説明を簡略または省略する。
【００５０】
図９は、実施形態２に係る熱式流量計の説明図である。本実施形態では、熱式流量計１０１は、図９に示すように、実施形態１において例示して説明した既存の熱式流量計１と、実施形態１に係る流量検知部保護装置５０に相当する流量検知部保護ユニット１５０とを有している。流量検知部保護装置５０と流量検知部保護ユニット１５０とは、実質的に同じ機能である。
熱式流量計１０１は、既存の熱式流量計１の電気回路部２に相当する電気回路部１０２を有している。流量検知部保護ユニット１５０のスイッチ６０は、電気回路部１０２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続され、この電源から加熱用抵抗線４への通電をオン／オフする。流量検知部３の測温抵抗体６は白金からなる。
また、本実施形態でも、実施形態１の流量検知部保護装置５０と同様、スイッチ６０とスイッチ作動制御手段８０とは、インターロック回路で電気的に接続されている。
【００５１】
なお、実施形態１において、流量検知部保護装置５０の効果を検証する実験を行ったことについて、言及した。本実施形態に係る熱式流量計１０１についても、流量検知部保護ユニット１５０の効果を検証するため、実施形態１で説明した内容の実験と同じ実験を行ったが、参照する図７及び図８と同じ実験結果が得られた。よって、本実施形態に係る熱式流量計１０１の効果を検証実験に関する説明と、実験データの開示は省略する。
【００５２】
前述した構成を有する実施形態１，２に係る流量検知部保護装置５０、及び熱式流量計１０１の作用・効果について説明する。
実施形態１に係る流量検知部保護装置５０では、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を計測する既存の熱式流量計１に対して付加する流量検知部保護装置５０において、当該流量検知部保護装置５０は、実施形態２に係る熱式流量計１０１に備えた流量検知部保護ユニット１５０と実質的に同じ機能であり、流量検知部保護ユニット１５０も、流量検知部保護装置５０と同様、スイッチ６０、電流制御手段７０、及びスイッチ作動制御手段８０からなるので、前述したように、万が一、既存の熱式流量計１の流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４の熱が計測流路Ｍ内の気体ＧＳに放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線４自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線４と隣接する流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂへの熱的ダメージ等、流量検知部３への熱的ダメージが確実に回避できる、という優れた効果を奏する。
【００５３】
また、実施形態１に係る流量検知部保護装置５０は、既存の熱式流量計１に対しても、その電気回路部２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続するだけで、簡単にかつ安価に取り付けることができる。
また、流量検知部保護装置５０は、例示した半導体製造装置の他にも、幅広い産業分野にも適用することができ、流量検知部が真空下の雰囲気に晒される可能性のある位置に配置される熱式流量計を対象に取り付けられれば、真空検知器としての役割も担う装置とすることができる。
【００５４】
実施形態２に係る熱式流量計１０１では、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を計測する熱式流量計１０１において、流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部３を保護するため、加熱用抵抗線４への通電をオフにするスイッチ作動制御手段８０を備えているので、万が一、流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、流量検知部３で生じる熱が、計測流路をＭ流れる気体ＧＳに放熱できなくなる状態になっても、流量検知部３で発生する熱が過剰に上昇しようとする事態が生じる前に、流量検知部３で熱を発生させている加熱用抵抗線４への通電を、スイッチ作動制御手段８０によりオフにさせるため、流量検知部３は、加熱用抵抗線４の発熱による熱的ダメージを受けない。
ひいては、流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されても、流量計測センサ部３の寿命が短くなることもない。
【００５５】
従って、不測の事態により、万が一、熱式流量計１の流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝わる熱が、計測流路Ｍ内の気体ＧＳに放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線４自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線４と隣接する流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂへの熱的ダメージ等、流量検知部３にかかる熱的ダメージを回避することができる、という優れた効果を奏する。
【００５６】
また、実施形態２に係る熱式流量計１０１では、熱式流量計１０１のうち、少なくとも加熱用抵抗線４への通電をオン／オフするスイッチ６０と、通電状態で加熱用抵抗線４が昇温したときに、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御する電流制御手段７０とを備え、スイッチ作動制御手段８０が、通電時に計測流路Ｍが流量検知部３と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４の電圧を検出できる検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線４が真空下の雰囲気に晒されていると判断して、スイッチ６０をオフに切り替えるので、不測の事態により、万が一、当該熱式流量計１０１の流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝わる熱が、計測流路Ｍ内の気体ＧＳ（Ｎ２ガス）に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線４の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線４への通電を遮断することができる。
これにより、加熱用抵抗線４自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線４と隣接する流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂへの熱的ダメージ等、流量検知部３への熱的ダメージがより確実に回避できる。
【００５７】
すなわち、熱式流量計１０１で流量を計測する気体ＧＳがＮ２ガスの場合、その熱伝導率は、正圧の領域において約０．０２５（ Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１）であり、Ｎ２ガスは放熱性を有する。
Ｎ２ガスが、通常、熱式流量計１０１の計測流路Ｍを正圧で流れている状態では、加熱用抵抗線４で生じる熱はＮ２ガスに放熱され、加熱用抵抗線４自体は、所定の温度（例えば、概ね１００〜２５０℃）以上に上昇せず、温度と共に変化する加熱用抵抗線の抵抗値も、所定の抵抗値以上に大きくならない。
加熱用抵抗線４がこのような所定の抵抗値にあるときには、流量検知部保護ユニット１５０では、検出電圧部Ｖｈで検出される電圧Ｖは、基準電圧値Ｖ０（参照する実施例に係る実験では、基準電圧値Ｖ０＝３．７（Ｖ））となっている。
【００５８】
一方、Ｎ２ガスが、特に、真空度１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）を下回るところまで真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にあり、熱がＮ２ガスに伝わり難くなる。
万が一、熱式流量計１０１で計測中のＮ２ガスが真空度１３３Ｐａを下回る高い真空状態となり、熱式流量計１の流量検知部３もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されると、加熱用抵抗線４で生じる熱は、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスに放熱され難くなる。この状態のまま加熱用抵抗線４に通電を続けていると、加熱用抵抗線４自体の温度がさらに上昇し、温度上昇分、加熱用抵抗線４の抵抗値が増加する。
【００５９】
流量検知部保護ユニット１５０では、電流制御手段７０により、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御している。これにより、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖは、加熱用抵抗線４を流れる電流の電流値に比例するため、加熱用抵抗線４に流れる電流を抑制した分、基準電圧値Ｖ０より小さくなる。
【００６０】
その一方で、前述したように、加熱用抵抗線４で発生する熱が、計測流路Ｍ内のＮ２ガス（気体ＧＳ）に放熱できない状況になったときには、電流制御手段７０で加熱用抵抗線４の電流値を抑制しただけでは、加熱用抵抗線４に通電されている限り、加熱用抵抗線４の温度上昇を完全に阻止できない。
そのため、スイッチ作動制御手段８０が、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが基準電圧値Ｖ０から下がり始めて遮断電圧値ＶＣとなった時点で、スイッチ６０をオフに切り替えて、加熱用抵抗線４への通電を遮断して、加熱用抵抗線４の温度上昇を完全に阻止している。
この遮断電圧値ＶＣは、加熱用抵抗線４の電流が電流制御手段７０で抑制できる範囲に対応させて設定されることで、加熱用抵抗線４で発生する熱が、計測流路Ｍ内の気体ＧＳに放熱できない状況になったときでも、加熱用抵抗線４の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線４への通電が遮断できる。
【００６１】
また、実施形態２に係る熱式流量計１０１では、スイッチ６０とスイッチ作動制御手段８０とが、インターロック回路で電気的に接続されているので、Ｎ２ガス（気体ＧＳ）の流量計測時に、例えば、作業者が、当該熱式流量計１０１の流量検知部３が真空下の雰囲気に晒されているという不測の事態に気付かない場合等でも、スイッチ作動制御手段８０により、スイッチ６０が自動でオフに作動できるようになる。
よって、本実施形態に係る熱式流量計１０１は、保全上、より信頼性の高い装置となる。
【００６２】
また、実施形態２に係る熱式流量計１０１では、測温抵抗体６は、白金からなるので、抵抗値が温度に対しリニアに変化すると共に、単位温度当たりの抵抗値の変化量が比較的大きくできるため、電流制御手段７０が、加熱用抵抗線４で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御するときに、加熱用抵抗線４に流す電流を精度良く制御することができる。
【００６３】
以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
（１）例えば、実施形態１，２では、電流制御手段７０において、加熱用抵抗線４に通電する電流の大きさの制御を、トランジスタ７１を用いて行ったが、電流制御手段は、トランジスタ７１に代えて、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いて構成しても良い。
（２）実施形態１，２で例示した既存の熱式流量計１の構造は、実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 既存の熱式流量計
１０１ 熱式流量計（本発明の熱式流量計）
３ 流量検知部
４ 加熱用抵抗線
５Ａ，５Ｂ 流速計測用抵抗線
６ 測温抵抗体
Ｍ 計測流路
５０ 流量検知部保護装置（本発明の熱式流量計向け流量検知部保護装置）
１５０ 流量検知部保護ユニット（本発明の熱式流量計向け流量検知部保護装置）
６０ スイッチ
７０ 電流制御手段
８０ スイッチ作動制御手段
Ｖｈ 検出電圧部
ＧＳ，ＧＳ１，ＧＳ２ 気体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発熱抵抗線を有した流量検知部により気体の流量を計測する熱式流量計に関する。また、熱式流量計のうち、流量検知部が真空の雰囲気下に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計を対象に付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、Ｎ２ガス等のガスが、半導体製造装置に微少な流量で供給され、このときの流量を計測する流量計として、例えば、特許文献１に開示されているような熱式流量計が用いられている。
図１０に、特許文献１の熱式流量計を説明する断面図を示し、図１１に、図１０に示す熱式流量計に設けた基板の説明図を示す。図１２は、図１１に示す測定チップの平面図である。
【０００３】
特許文献１は、図１０乃至図１２に示すように、流量検知部として、測定チップ１１を実装した基板２１を計測流路Ｍに配置し、測定チップ１１のシリコンチップ１２の溝１３に架設した温度センサ用熱線１８及び流速センサ用熱線１９により、計測流路Ｍを流れる計測対象気体ＧＳの流量を計測する熱式流量計１である。
温度センサ用熱線１８、流速センサ用熱線１９は、測定チップ１１の熱線用電極１４，１５，１６，１７、及びプリント基板２２の電気回路用電極２４，２５，２６，２７を介して、電気素子３１，３２，３３，３４等により基板２１の裏面（図１１中、下面）に構成された電気回路と導通している。
計測対象気体ＧＳの流量は、温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９（上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線）との温度差に基づき、この電気回路により電気信号に変換して算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような従来の熱式流量計では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１には記載されていないが、Ｎ２ガス等のガス（計測対象気体ＧＳ）を半導体製造装置に供給するときには、通常、計測対象気体ＧＳは、計測流路Ｍを正圧で流れ、この状態のときに、計測対象気体ＧＳの流量が熱式流量計によって計測されている。
熱式流量計には、ガスが入力ポート側から出力ポートに直通で流れる主流路のほか、主流路より格段に細い流路で、主流路とバイパスして連通する計測流路が形成されており、熱式流量計は、この計測流路に配置された流量検知部により、ガス（Ｎ２ガス等）の流れを、検知するようになっている。
【０００６】
すなわち、熱式流量計の流量検知部では、上流側温度検知用抵抗線と下流側温度検知用抵抗線とは、加熱用抵抗線を挟み、計測流路に沿う方向に並んで配置され、加熱用抵抗線に通電中、加熱用抵抗線で生じる熱はＮ２ガス等の温度よりも高温になる。計測時には、加熱用抵抗線の熱は、計測流路を流れるＮ２ガス等に放熱され、上流側温度検知用抵抗線と下流側温度検知用抵抗線に伝熱する。
熱式流量計は、このときの放熱により、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線のそれぞれにおいて、温度変化量に対応して変化した抵抗値を基に、電気回路で計測処理されてＮ２ガス等の流量を計測している。
【０００７】
ところで、半導体製造工程では、半導体ウエーハは、真空の雰囲気下、半導体製造装置のバッチ槽内で製造される。バッチ槽は、種々の弁等を介してＡｒ等の不活性ガスの管路と連通している。
そのため、半導体製造装置の運転中、Ｎ２ガス等の流量を熱式流量計で計測しているときには、例えば、作業者による人的な操作ミス、半導体製造装置の各種制御機器による誤作動等、何らかの理由に起因して、流量検知部が、計測中のＮ２ガス等と共に、真空の雰囲気下（負圧下）に晒されてしまう虞がある。
【０００８】
ガスがＮ２ガスの場合、Ｎ２ガスは真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にある。
万が一、計測中のＮ２ガスが真空度１３３Ｐａ（絶対圧）を下回る高い真空状態となり、Ｎ２ガスの熱伝導率が急激に低下すると共に、熱式流量計の流量検知部もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線で生じた熱が、計測流路を流れるＮ２ガスに奪われ難い状況となり、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線に伝熱し難くなる。
【０００９】
Ｎ２ガスの伝熱性が極端に低下してしまうと、加熱用抵抗線で発熱した熱や、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線に伝熱した熱が、Ｎ２ガスにほとんど放熱できなくなり、加熱用抵抗線、上流側温度検知用抵抗線、及び下流側温度検知用抵抗線の温度は上昇する。
さらに計測時、作業者が、Ｎ２ガスに放熱できないまま加熱用抵抗線が通電されていることに気付かず、加熱用熱線への通電が継続されていると、通電による発熱により、熱が、加熱用抵抗線のほか、上流側温度検知用抵抗線及び下流側温度検知用抵抗線に蓄熱して異常に上昇してしまい、流量計測センサ部に熱的なダメージを与え、流量計測センサ部の寿命が短くなる虞があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、万が一、流量検知部が真空の雰囲気下に晒されても、流量検知部に熱的なダメージがかかるのを回避できる熱式流量計を提供することを目的とする。また、流量検知部が真空の雰囲気下に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計に対し、万が一、真空の雰囲気下になったときでもこの流量検知部を保護することができる熱式流量計向け流量検知部保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題点を解決するために、本発明の熱式流量計、及び熱式流量計向け流量検知部保護装置は、次の構成を有している。
（１）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する熱式流量計において、流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部を保護するため、加熱用抵抗線への通電をオフにするスイッチ作動制御手段を備えることを特徴とする。
（２）（１）に記載する熱式流量計において、当該式流量計のうち、少なくとも加熱用抵抗線への通電をオン／オフするスイッチと、通電状態で加熱用抵抗線が昇温したときに、加熱用抵抗線の温度と測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御する電流制御手段とを備え、スイッチ作動制御手段が、通電時に計測流路が流量検知部と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線の電圧を検出できる検出電圧部の電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線が真空の雰囲気下に晒されていると判断して、スイッチをオフに切り替えることを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する熱式流量計において、スイッチとスイッチ作動制御手段とが、インターロック回路で電気的に接続されていることを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する熱式流量計において、測温抵抗体は、白金からなることを特徴とする。
（５）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する既存の熱式流量計に対して付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置において、当該熱式流量計向け流量検知部保護装置は、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する熱式流量計に有するスイッチ、電流制御手段、及びスイッチ作動制御手段からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を有する本発明の熱式流量計、及び熱式流量計向け流量検知部保護装置の作用・効果について説明する。
本発明の熱式流量計では、
（１）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する熱式流量計において、流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部を保護するため、加熱用抵抗線への通電をオフにするスイッチ作動制御手段を備えているので、万が一、流量検知部が真空の雰囲気下に晒され、流量検知部で生じる熱が、計測流路を流れる気体に放熱できなくなる状態になっても、流量検知部で発生する熱が過剰に上昇しようとする事態が生じる前に、流量検知部で熱を発生させている加熱用抵抗線への通電を、スイッチ作動制御手段によりオフにさせるため、流量検知部は、加熱用抵抗線の発熱による熱的ダメージを受けない。ひいては、流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されても、流量計測センサ部の寿命が短くなることもない。
【００１３】
従って、不測の事態により、万が一、熱式流量計の流量検知部が真空下の雰囲気に晒され、加熱用抵抗線で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線に伝わる熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線と隣接する流速計測用抵抗線への熱的ダメージ等、流量検知部にかかる熱的ダメージを回避することができる、という優れた効果を奏する。
【００１４】
（２）当該式流量計のうち、少なくとも加熱用抵抗線への通電をオン／オフするスイッチと、通電状態で加熱用抵抗線が昇温したときに、加熱用抵抗線の温度と測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御する電流制御手段とを備え、スイッチ作動制御手段が、通電時に計測流路が流量検知部と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線の電圧を検出できる検出電圧部の電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線が真空の雰囲気下に晒されていると判断して、スイッチをオフに切り替えるので、不測の事態により、万が一、当該熱式流量計の流量検知部が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線に伝わる熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線への通電を遮断することができる。
これにより、加熱用抵抗線自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線と隣接する流速計測用抵抗線への熱的ダメージ等、流量検知部への熱的ダメージがより確実に回避できる。
【００１５】
すなわち、熱式流量計で流量を計測する気体が、例えば、Ｎ２ガスの場合、その熱伝導率は、正圧の領域において約０．０２５（ Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１）であり、Ｎ２ガスは放熱性を有する。
Ｎ２ガスが、通常、熱式流量計の計測流路を正圧で流れている状態では、加熱用抵抗線で生じる熱はＮ２ガスに放熱され、加熱用抵抗線自体は、所定の温度以上に上昇せず、温度と共に変化する加熱用抵抗線の抵抗値も、所定の抵抗値以上に大きくならない。
加熱用抵抗線がこのような所定の抵抗値にあるときには、本発明の熱式流量計では、検出電圧部で検出される電圧は、基準電圧値Ｖ０となっている。
【００１６】
一方、Ｎ２ガスが、特に、真空度１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）（絶対圧）を下回るところまで真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にある。
万が一、熱式流量計で計測中のＮ２ガスが真空度１３３Ｐａを下回る高い真空状態となり、Ｎ２ガスの熱伝導率が急激に低下すると共に、熱式流量計の流量検知部もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線で生じる熱は、計測流路を流れるＮ２ガスに放熱され難くなる。この状態のまま加熱用抵抗線に通電を続けていると、加熱用抵抗線自体の温度がさらに上昇し、温度上昇分、加熱用抵抗線の抵抗値が増加する。
【００１７】
本発明の熱式流量計では、電流制御手段により、加熱用抵抗線の温度と測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御している。これにより、検出電圧部の電圧値Ｖは、加熱用抵抗線を流れる電流の電流値に比例するため、加熱用抵抗線に流れる電流を抑制した分、基準電圧値Ｖ０より小さくなる。
【００１８】
その一方で、前述したように、加熱用抵抗線で発生する熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になったときには、電流制御手段で加熱用抵抗線の電流値を抑制しただけでは、加熱用抵抗線に通電されている限り、加熱用抵抗線の温度上昇を完全に阻止できない。そのため、スイッチ作動制御手段が、検出電圧部の電圧値Ｖが基準電圧値Ｖ０から下がり始めて遮断電圧値ＶＣとなった時点で、スイッチをオフに切り替えて、加熱用抵抗線への通電を遮断して、加熱用抵抗線の温度上昇を完全に阻止している。
この遮断電圧値ＶＣは、加熱用抵抗線の電流が電流制御手段で抑制できる範囲に対応させて設定されることで、加熱用抵抗線で発生する熱が、計測流路内の気体に放熱できない状況になったときでも、加熱用抵抗線の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線への通電が遮断できる。
【００１９】
（３）スイッチとスイッチ作動制御手段とが、インターロック回路で電気的に接続されているので、気体の流量計測時に、例えば、作業者が、本発明の熱式流量計の流量検知部が真空下の雰囲気に晒されているという不測の事態に気付かない場合等でも、スイッチ作動制御手段により、スイッチが自動で作動できるようになることから、本発明の熱式流量計は、保全上、より信頼性の高い装置となる。
【００２０】
（４）測温抵抗体は、白金からなるので、抵抗値が温度に対しリニアに変化すると共に、単位温度当たりの抵抗値の変化量が比較的大きくできるため、電流制御手段が、加熱用抵抗線で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御するときに、加熱用抵抗線に流す電流を精度良く制御することができる。
【００２１】
また、本発明の熱式流量計向け流量検知部保護装置では、
（５）気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、流量検知部により気体の流量を計測する既存の熱式流量計に対して付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置において、当該熱式流量計向け流量検知部保護装置は、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する熱式流量計に有するスイッチ、電流制御手段、及びスイッチ作動制御手段からなるので、前述したように、万が一、既存の熱式流量計の流量検知部が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線の熱が計測流路内の気体に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線と隣接する流速計測用抵抗線への熱的ダメージ等、流量検知部への熱的ダメージが確実に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係る流量検知部保護装置の回路図である。
【図２】実施形態１に係る流量検知部保護装置の取付け対象となる既存の熱式流量計の測定チップを示す平面図である。
【図３】図２中、Ａ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２に示す測定チップが実装される基板の説明図である。
【図５】図１０中、Ｂ−Ｂ矢視断面に相当する図である。
【図６】Ｎ２ガスにおける真空度と検出電圧との関係を示すグラフであり、実施形態１，２に係る流量検知部保護装置において遮断電圧値ＶＣの設定に用いるグラフである。
【図７】実施例に係る流量検知部保護装置の効果を検証する実験データであり、この流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けた場合を示す実験結果である。
【図８】比較例に係る実験データであり、実施形態１に係る流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けない場合を示す実験結果である。
【図９】実施形態２に係る熱式流量計の説明図である。
【図１０】特許文献１の熱式流量計を説明する断面図である。
【図１１】図１０に示す熱式流量計に設けた基板の説明図を示す。
【図１２】図１１に示す測定チップの平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
以下、本発明に係る熱式流量計向け流量検知部保護装置について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実施形態１に係る流量検知部保護装置（熱式流量計向け流量検知部保護装置）の回路図である。図２は、実施形態１に係る流量検知部保護装置の取付け対象となる既存の熱式流量計の測定チップを示す平面図である。図３は、図２中、Ａ−Ａ矢視断面図である。図４は、図２に示す測定チップが実装される基板の説明図である。図５は、図１０中、Ｂ−Ｂ矢視断面に相当する図である。
【００２４】
熱式流量計が一般的に知られている。一例として挙げる既存の熱式流量計１は、図１乃至図５、及び参照する図１０に示すように、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、該加熱用抵抗線４を挟んで上流側と下流側にそれぞれ設けた流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を検知する。
【００２５】
はじめに、既存の熱式流量計１について、図１乃至図５、及び参照する図１０を用いて簡単に説明する。
既存の熱式流量計１では、基板２１が、図１０に示すように、螺合によりＯリング４８を介してボディ４１に密着して固定されている。ボディ４１には、入力ポート４２、入力側流路４３、主流路４４、計測流路Ｍ、出力側流路４５、出力ポート４６が形成されており、主流路４４に底板４７が設けられている。
【００２６】
基板２１について説明する。
基板２１には、参照する図１０に示すように、その裏側（図１０中、上側）に、電気素子３１，３２，３３，３４のほか、加熱用抵抗線４に通電するための電源等の電気回路部２（図１参照）が設けられている。
この基板２１の表側（図１０中、下側）には、図４に示すように、プリント基板２２が設けられていると共に、このプリント基板２２の内部に基板溝２３が形成されている。
この基板溝２３を跨いだ両側には、抵抗線電極４ａ，４ｂと電気的に接続する電気回路用電極２４ａ，２４ｂと、抵抗線電極５Ａａ，５Ａｂ，５Ｂａ，５Ｂｂと電気的に接続する電気回路用電極２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ｂａ，２５Ｂｂと、抵抗線電極６ａ，６ｂと電気的に接続する電気回路用電極２６ａ，２６ｂとが、それぞれ設けられている。
電気回路用電極２４ａ，２４ｂ、電気回路用電極２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ｂａ，２５Ｂｂ、及び電気回路用電極２６ａ，２６ｂは、プリント基板２２を介して、電気回路部２と電気的と接続している。
【００２７】
また、プリント基板２２には、測温抵抗体６の抵抗線電極６ａ，６ｂと電気的に接続する電気回路用電極２６ａ，２６ｂが設けられている。このプリント基板２２には、基板溝２３に合わせて次述する測定チップ１１Ａが実装されている。
【００２８】
測定チップ１１Ａについて説明する。
測定チップ１１Ａには、半導体マイクロマシニング加工を施すことにより、図２及び図３に示すように、測定チップ溝１３がシリコンチップ１２に形成されている。加熱用抵抗線４及び流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂは、測定チップ溝１３に架設されている。
この測定チップ溝１３を跨いだ両側には、上流側の流速計測用抵抗線５Ａの抵抗線電極５Ａａ，５Ａｂと、下流側の流速計測用抵抗線５Ｂの抵抗線電極５Ｂａ，５Ｂｂとが、加熱用抵抗線４の抵抗線電極４ａ，４ｂを挟んで設けられている。
また、測定チップ１１Ａには、測温抵抗体６が設けられている。
【００２９】
流量検知部３は、図４及び図５に示すように、測定チップ溝１３と基板溝２３とが対向する向きに測定チップ１１Ａと基板２１とを一体に接合して構成されている。
加熱用抵抗線４は、抵抗線電極４ａ，４ｂ、プリント基板２２、電気回路用電極２４ａ，２４ｂ、及び電気素子３１を介して、電気回路部２と電気的に接続している。また、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂは、抵抗線電極５Ａａ，５Ａｂ，５Ｂａ，５Ｂｂ、プリント基板２２、電気回路用電極２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ｂａ，２５Ｂｂ、及び電気素子３２，３３を介して、電気回路部２と電気的に接続している。また、測温抵抗体６は、抵抗線電極６ａ，６ｂ、プリント基板２２、電気回路用電極２６ａ，２６ｂ、及び電気素子３４を介して、電気回路部２と電気的に接続している。
【００３０】
既存の熱式流量計１では、気体ＧＳが、参照する図１０に示すように、ボディ４１の入力ポート４２から入力側流路４３に流入すると、主流路４４とそのバイパスである計測流路Ｍとに分流し、計測流路Ｍを流れる気体ＧＳ２流量を計測する。計測後、気体ＧＳ２は、主流路４４を流れる気体ＧＳ１出力側流路４５で合流して、出力ポート４６から流出する。
【００３１】
ところで、半導体製造工程では、Ｎ２ガス等のガスが、半導体製造装置に微少な流量で供給され、このときの流量を計測する流量計として、前述したような既存の熱式流量計１が用いられている。
半導体製造工程では、半導体ウエーハは、真空の雰囲気下、半導体製造装置のバッチ槽内で製造される。バッチ槽は、種々の弁等を介してＡｒ等の不活性ガスの管路と連通している。
そのため、半導体製造装置の運転中、ガスの流量を熱式流量計で計測しているときには、例えば、作業者による人的な操作ミス、半導体製造装置の各種制御機器による誤作動等、何らかの理由に起因して、計測中のガスと共に、既存の熱式流量計１の流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されてしまう虞がある。
【００３２】
本実施形態では、流量検知部保護装置５０は、周知の熱式流量計１のうち、計測する流量が微量で、流量検知部３が真空下の雰囲気に晒される可能性のある位置に配置される既存の熱式流量計１を対象に付加して設けられる。
【００３３】
次に、流量検知部保護装置５０について、図１を用いて説明する。
流量検知部保護装置５０は、図１に示すように、スイッチ６０と、電流制御手段７０と、スイッチ６０とインターロック回路で電気的に接続されたスイッチ作動制御手段８０とからなり、既存の熱式流量計１の電気回路部２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続される。
スイッチ６０は、既存の熱式流量計１の電気回路部２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続され、この電源から加熱用抵抗線４への通電をオン／オフする。
【００３４】
電流制御手段７０は、通電状態で加熱用抵抗線４が昇温したときに、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御する。
具体的には、電流制御手段７０では、図１に示すように、トランジスタ７１のコレクタとスイッチ６０の端子とが接続すると共に、トランジスタ７１のベースがコンパレータ７２の出力端子に接続されている。また、このトランジスタ７１のエミッタは、分岐点Ｐ１を通じて分岐点Ｐ２で並列に分岐され、一方で分岐点Ｐ４を通じて加熱用抵抗線４と直列に、他方で測温抵抗体６と直列に、それぞれ接続されている。加熱用抵抗線４と測温抵抗体６とは分岐点Ｐ６で並列に接続し、アナロググラウンドになっている。
コンパレータ７２の非反転入力端子は、測温抵抗体６と分岐点Ｐ３で並列に接続され、非反転入力端子は、加熱用抵抗線４と分岐点Ｐ４で並列に接続されている。
【００３５】
スイッチ作動制御手段８０は、流量検知部３が真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部３を保護するため、加熱用抵抗線４への通電をオフにする。
具体的には、スイッチ作動制御手段８０では、図１に示すように、コンパレータ８１の非反転入力端子が、分岐点Ｐ８を介して分岐点Ｐ１で、トランジスタ７１のエミッタと並列に接続している。コンパレータ８１の非反転入力端子とアナロググラウンドとは、分岐点Ｐ８で並列に分岐している。コンパレータ８１の反転入力端子は、コンパレータ８１の出力端子と分岐点Ｐ７で接続され、この出力端子は、分岐点Ｐ７を通じて周知のＣＰＵ８２と接続されている。
すなわち、スイッチ作動制御手段８０は、加熱用抵抗線４への通電時に、計測流路Ｍが流量検知部３と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４の電圧を検出できる検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線４が真空下の雰囲気に晒されていると判断して、スイッチ６０をオフに切り替える。
【００３６】
また、スイッチ作動制御手段８０には、ＣＰＵ８２のほか、図１に図示していないが、ＲＯＭ及びＲＡＭ等公知の構成のマイクロコンピュータを備えている。ＲＯＭ及びＲＡＭには、スイッチ６０をオン／オフさせるプログラム、遮断電圧値ＶＣを任意に設定できるプログラム、その他のプログラムが記憶されている。
スイッチ作動制御手段８０は、このようなプログラムをＣＰＵ８２にロードすることにより、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線が真空下の雰囲気に晒されていると判断して、スイッチ６０をオフに切り替えるようになっている。
【００３７】
次に、流量検知部保護装置５０の制御内容について、説明する。
加熱用抵抗線４が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４から放熱できなくなると、加熱用抵抗線４自体の温度（抵抗値）が上昇する。加熱用抵抗線４の抵抗値が上昇すると、加熱用抵抗線４での電圧が増加する。コンパレータ７２は、加熱用抵抗線４の温度上昇に伴い、測温抵抗体６の温度（抵抗値）との温度差（抵抗値の差）を一定に保とうとし、トランジスタ７１が、電気回路部２から通電される電流を、加熱用抵抗線４の温度で上昇し過ぎた分だけ、抑制する。
その結果、スイッチ作動制御手段８０において、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖは低下する。スイッチ作動制御手段８０では、ＣＰＵ８２により、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが遮断電圧値ＶＣに達しているか否かを判断する。検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが遮断電圧値ＶＣに達していれば、スイッチ６０をオフに切り替えて、電気回路部２から加熱用抵抗線４への通電を遮断する。検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが遮断電圧値ＶＣに達していなければ、スイッチ６０をオンのままにして、電気回路部２から加熱用抵抗線４に通電を継続する。
【００３８】
ところで、半導体製造工程において、既存の熱式流量計１により流量を計測する気体ＧＳがＮ２ガスである場合がある。
気体ＧＳがＮ２ガスの場合、その熱伝導率は、正圧の領域において約０．０２５（ Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１）の近傍であるが、真空度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）（絶対圧）を下回るところで、熱伝導率は低下し始める。特に、真空度が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）より小さい真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にあり、熱がＮ２ガスに伝わり難くなる。
万が一、計測中に、Ｎ２ガスが真空度１３３Ｐａを下回り、Ｎ２ガスの熱伝導率が急激に低下すると共に、既存の熱式流量計１の流量検知部３もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱が、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスにより奪われ難く、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱し難くなる。
【００３９】
特に、既存の熱式流量計１において計測流路Ｍは主流路４４より細く、元来、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスは微量であるところに、このＮ２ガスの伝熱性が極端に低下してしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱や、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱した熱が、Ｎ２ガスにほとんど放熱できなくなり、加熱用抵抗線４、及び流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂの温度は上昇する。
【００４０】
次に、流量検知部保護装置５０の効果を検証する実験を行った。実験結果について、図６乃至図８を用いて説明する。
図６は、Ｎ２ガスにおける真空度と検出電圧との関係を示すグラフであり、本実施形態に係る流量検知部保護装置において遮断電圧値ＶＣの設定に用いるグラフである。図７は、実施例に係る流量検知部保護装置の効果を検証する実験データであり、この流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けた場合を示す実験結果である。
【００４１】
（実施例）
実施例は、図１に示すように、流量検知部保護装置５０を既存の熱式流量計１に取付けた場合であり、流量計測する気体ＧＳがＮ２ガスである場合である。
本実施例は、図７に示すように、検出電圧部Ｖｈの基準電圧値Ｖ０をＶ＝３．７（Ｖ）、遮断電圧値ＶＣ＝２．９（Ｖ）にそれぞれ設定し、検出電圧部Ｖｈの電圧Ｖが２．９（Ｖ）以下になったときに、スイッチ６０をオフとした。
【００４２】
流量検知部保護装置５０では、気体ＧＳがＮ２ガスの場合、遮断電圧値ＶＣは、図６に示すように、真空度１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）近傍で基準電圧値Ｖ０が最も低くなった後、再び上昇する前に、すなわち真空度６６５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）〜１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）の付近になったときに、スイッチ６０をオフさせるように設定しておく。
なお、既存の熱式流量計１の流量検知部３には、その特性上、製品毎に微妙なバラツキがあり、基準電圧値Ｖ０や遮断電圧値ＶＣの設定にあたり、既存の熱式流量計１の流量検知部３の対象を特定しておくことが好ましい。例えば、ある製品の既存の熱式流量計１では、図６に示すように、基準電圧値Ｖ０がＶ＝３．５（Ｖ）、遮断電圧値ＶＣがＶ＝３．１（Ｖ）であるが、本実施例に係る実験で用いる製品の既存の熱式流量計１では、適用する基準電圧値Ｖ０及び遮断電圧値ＶＣは何れも前者の製品と異なっている。
【００４３】
実験結果を図７に示す。図７に示すように、Ｎ２ガスが正圧で計測流路Ｍを流れているときには、加熱用抵抗線４のヒータ温度は、概ね１００〜２５０℃で推移しており、検出電圧部Ｖｈの電圧Ｖは、基準電圧値Ｖ０＝３．７（Ｖ）をコンスタントに維持している。
その一方で、計測流路Ｍを流れているこのＮ２ガスが負圧下になると、正圧から負圧に変化した直後に、検出電圧部Ｖｈの電圧Ｖは、一気に低下し始め、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ＝２．９（Ｖ）以下に変化した途端、スイッチ作動制御手段８０により、スイッチ６０への通電が遮断されていることが判る。
【００４４】
（比較例）
比較例は、流量検知部保護装置５０を既存の熱式流量計１に取付けない場合であり、実施例と同様、流量計測する気体ＧＳがＮ２ガスである場合である。
比較例は、実施例に係る検出電圧部Ｖｈの基準電圧値Ｖ０に相当する検出電圧を、既存の熱式流量計１の電気回路部２で計測した。また、実施例に係る電流制御手段７０に相当する電流制御手段として、通電状態で加熱用抵抗線４が昇温したときに、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御するようにした。
【００４５】
図８は、比較例に係る実験データであり、本実施形態に係る流量検知部保護装置を既存の熱式流量計に取付けない場合を示す実験結果である。
実験結果を図８に示す。図８に示すように、Ｎ２ガスが正圧で計測流路Ｍを流れているときには、加熱用抵抗線４のヒータ温度は、概ね１００〜２５０℃で推移しており、検出電圧は、Ｖ＝３．９（Ｖ）をコンスタントに維持している。
【００４６】
ところが、計測流路Ｍを流れているこのＮ２ガスが負圧下になると、正圧から負圧に変化した直後に、検出電圧は一気に降下し始め、Ｖ＝１．９（Ｖ）付近になったところで、加熱用抵抗線４のヒータ温度は、急激に上昇してしまう。
一方で、検出電圧は、通電時間の経過と共に、Ｖ＝１．９（Ｖ）付近からさらにＶ＝１．５（Ｖ）まで低下したら、そのまま横ばい状態となる。
【００４７】
このような現象は、Ｎ２ガス（気体ＧＳ）の熱伝導率は、真空度が１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）を下回るところで、低下し始め、特に、真空度が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）より小さい真空度の高い負圧状態になると、熱がＮ２ガスに伝わり難くなるために生じる。
すなわち、既存の熱式流量計１の流量検知部３もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されてしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱が、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスにより奪われ難く、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱し難くなって、加熱用抵抗線４の温度は上昇する。
特に、既存の熱式流量計１において計測流路Ｍは主流路４４より細く、元来、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスは微量であるところに、このＮ２ガスの伝熱性が極端に低下してしまうと、加熱用抵抗線４で発熱した熱や、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝熱した熱が、Ｎ２ガスにほとんど放熱できなくなる。その結果、加熱用抵抗線４、及び流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂの温度は急激に上昇する。
【００４８】
また、実施例に係る電流制御手段７０に相当する電流制御手段により、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御し、図８に示すように、検出電圧をＶ＝３．９（Ｖ）からＶ＝１．５（Ｖ）まで低下させることはできても、一定の時間、加熱用抵抗線４の温度は急激に上がらないが、その一定時間が経過した後、加熱用抵抗線４に通電している限り、加熱用抵抗線４の温度上昇は回避できないからである。
【００４９】
（実施形態２）
次に、本発明の熱式流量計について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態１の流量検知部保護装置５０は、別体である既存の熱式流量計１に付加して設け、既存の用熱式流量計１の電気回路部２と任意に後付けで接続する構成となっていた。
これに対し、実施形態２の熱式流量計１０１は、既存の熱式流量計１に相当する熱式流量計に、その仕様として流量検知部保護装置５０に相当する流量検知部保護ユニット１５０を予め備えた熱式流量計である。
すなわち、実施形態２は、実施形態１と、流量検知部保護装置５０（流量検知部保護ユニット１５０）を熱式流量計に予め具備しているか否かの点で異なるが、それ以外の部分は、実施形態１と同様である。
従って、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、その他について説明を簡略または省略する。
【００５０】
図９は、実施形態２に係る熱式流量計の説明図である。本実施形態では、熱式流量計１０１は、図９に示すように、実施形態１において例示して説明した既存の熱式流量計１と、実施形態１に係る流量検知部保護装置５０に相当する流量検知部保護ユニット１５０とを有している。流量検知部保護装置５０と流量検知部保護ユニット１５０とは、実質的に同じ機能である。
熱式流量計１０１は、既存の熱式流量計１の電気回路部２に相当する電気回路部１０２を有している。流量検知部保護ユニット１５０のスイッチ６０は、電気回路部１０２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続され、この電源から加熱用抵抗線４への通電をオン／オフする。流量検知部３の測温抵抗体６は白金からなる。
また、本実施形態でも、実施形態１の流量検知部保護装置５０と同様、スイッチ６０とスイッチ作動制御手段８０とは、インターロック回路で電気的に接続されている。
【００５１】
なお、実施形態１において、流量検知部保護装置５０の効果を検証する実験を行ったことについて、言及した。本実施形態に係る熱式流量計１０１についても、流量検知部保護ユニット１５０の効果を検証するため、実施形態１で説明した内容の実験と同じ実験を行ったが、参照する図７及び図８と同じ実験結果が得られた。よって、本実施形態に係る熱式流量計１０１の効果を検証実験に関する説明と、実験データの開示は省略する。
【００５２】
前述した構成を有する実施形態１，２に係る流量検知部保護装置５０、及び熱式流量計１０１の作用・効果について説明する。
実施形態１に係る流量検知部保護装置５０では、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を計測する既存の熱式流量計１に対して付加する流量検知部保護装置５０において、当該流量検知部保護装置５０は、実施形態２に係る熱式流量計１０１に備えた流量検知部保護ユニット１５０と実質的に同じ機能であり、流量検知部保護ユニット１５０も、流量検知部保護装置５０と同様、スイッチ６０、電流制御手段７０、及びスイッチ作動制御手段８０からなるので、前述したように、万が一、既存の熱式流量計１の流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４の熱が計測流路Ｍ内の気体ＧＳに放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線４自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線４と隣接する流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂへの熱的ダメージ等、流量検知部３への熱的ダメージが確実に回避できる、という優れた効果を奏する。
【００５３】
また、実施形態１に係る流量検知部保護装置５０は、既存の熱式流量計１に対しても、その電気回路部２のうち、加熱用抵抗線４に通電するための電源と電気的に接続するだけで、簡単にかつ安価に取り付けることができる。
また、流量検知部保護装置５０は、例示した半導体製造装置の他にも、幅広い産業分野にも適用することができ、流量検知部が真空下の雰囲気に晒される可能性のある位置に配置される熱式流量計を対象に取り付けられれば、真空検知器としての役割も担う装置とすることができる。
【００５４】
実施形態２に係る熱式流量計１０１では、気体ＧＳの流量を計測する計測流路Ｍに、ヒータである加熱用抵抗線４と、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂと、測温抵抗体６とを有した流量検知部３を配置し、流量検知部３により気体ＧＳの流量を計測する熱式流量計１０１において、流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されたとき、流量検知部３を保護するため、加熱用抵抗線４への通電をオフにするスイッチ作動制御手段８０を備えているので、万が一、流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、流量検知部３で生じる熱が、計測流路をＭ流れる気体ＧＳに放熱できなくなる状態になっても、流量検知部３で発生する熱が過剰に上昇しようとする事態が生じる前に、流量検知部３で熱を発生させている加熱用抵抗線４への通電を、スイッチ作動制御手段８０によりオフにさせるため、流量検知部３は、加熱用抵抗線４の発熱による熱的ダメージを受けない。
ひいては、流量検知部３が、真空の雰囲気下に晒されても、流量計測センサ部３の寿命が短くなることもない。
【００５５】
従って、不測の事態により、万が一、熱式流量計１の流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝わる熱が、計測流路Ｍ内の気体ＧＳに放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線４自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線４と隣接する流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂへの熱的ダメージ等、流量検知部３にかかる熱的ダメージを回避することができる、という優れた効果を奏する。
【００５６】
また、実施形態２に係る熱式流量計１０１では、熱式流量計１０１のうち、少なくとも加熱用抵抗線４への通電をオン／オフするスイッチ６０と、通電状態で加熱用抵抗線４が昇温したときに、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した分の抵抗値に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御する電流制御手段７０とを備え、スイッチ作動制御手段８０が、通電時に計測流路Ｍが流量検知部３と共に真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４の電圧を検出できる検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、加熱用抵抗線４が真空下の雰囲気に晒されていると判断して、スイッチ６０をオフに切り替えるので、不測の事態により、万が一、当該熱式流量計１０１の流量検知部３が真空の雰囲気下に晒され、加熱用抵抗線４で発生する熱のほか、流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂに伝わる熱が、計測流路Ｍ内の気体ＧＳ（Ｎ２ガス）に放熱できない状況になっても、加熱用抵抗線４の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線４への通電を遮断することができる。
これにより、加熱用抵抗線４自体の熱的ダメージのほか、加熱用抵抗線４と隣接する流速計測用抵抗線５Ａ，５Ｂへの熱的ダメージ等、流量検知部３への熱的ダメージがより確実に回避できる。
【００５７】
すなわち、熱式流量計１０１で流量を計測する気体ＧＳがＮ２ガスの場合、その熱伝導率は、正圧の領域において約０．０２５（ Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１）であり、Ｎ２ガスは放熱性を有する。
Ｎ２ガスが、通常、熱式流量計１０１の計測流路Ｍを正圧で流れている状態では、加熱用抵抗線４で生じる熱はＮ２ガスに放熱され、加熱用抵抗線４自体は、所定の温度（例えば、概ね１００〜２５０℃）以上に上昇せず、温度と共に変化する加熱用抵抗線の抵抗値も、所定の抵抗値以上に大きくならない。
加熱用抵抗線４がこのような所定の抵抗値にあるときには、流量検知部保護ユニット１５０では、検出電圧部Ｖｈで検出される電圧Ｖは、基準電圧値Ｖ０（参照する実施例に係る実験では、基準電圧値Ｖ０＝３．７（Ｖ））となっている。
【００５８】
一方、Ｎ２ガスが、特に、真空度１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）を下回るところまで真空度の高い負圧状態になると、Ｎ２ガスの物性として、熱伝導率が急激に低下する傾向にあり、熱がＮ２ガスに伝わり難くなる。
万が一、熱式流量計１０１で計測中のＮ２ガスが真空度１３３Ｐａを下回る高い真空状態となり、熱式流量計１の流量検知部３もこのような高い真空状態の雰囲気に晒されると、加熱用抵抗線４で生じる熱は、計測流路Ｍを流れるＮ２ガスに放熱され難くなる。この状態のまま加熱用抵抗線４に通電を続けていると、加熱用抵抗線４自体の温度がさらに上昇し、温度上昇分、加熱用抵抗線４の抵抗値が増加する。
【００５９】
流量検知部保護ユニット１５０では、電流制御手段７０により、加熱用抵抗線４の温度と測温抵抗体６の温度との差を一定に保つよう、加熱用抵抗線４で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御している。これにより、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖは、加熱用抵抗線４を流れる電流の電流値に比例するため、加熱用抵抗線４に流れる電流を抑制した分、基準電圧値Ｖ０より小さくなる。
【００６０】
その一方で、前述したように、加熱用抵抗線４で発生する熱が、計測流路Ｍ内のＮ２ガス（気体ＧＳ）に放熱できない状況になったときには、電流制御手段７０で加熱用抵抗線４の電流値を抑制しただけでは、加熱用抵抗線４に通電されている限り、加熱用抵抗線４の温度上昇を完全に阻止できない。
そのため、スイッチ作動制御手段８０が、検出電圧部Ｖｈの電圧値Ｖが基準電圧値Ｖ０から下がり始めて遮断電圧値ＶＣとなった時点で、スイッチ６０をオフに切り替えて、加熱用抵抗線４への通電を遮断して、加熱用抵抗線４の温度上昇を完全に阻止している。
この遮断電圧値ＶＣは、加熱用抵抗線４の電流が電流制御手段７０で抑制できる範囲に対応させて設定されることで、加熱用抵抗線４で発生する熱が、計測流路Ｍ内の気体ＧＳに放熱できない状況になったときでも、加熱用抵抗線４の温度が上昇する前に、少なくとも加熱用抵抗線４への通電が遮断できる。
【００６１】
また、実施形態２に係る熱式流量計１０１では、スイッチ６０とスイッチ作動制御手段８０とが、インターロック回路で電気的に接続されているので、Ｎ２ガス（気体ＧＳ）の流量計測時に、例えば、作業者が、当該熱式流量計１０１の流量検知部３が真空下の雰囲気に晒されているという不測の事態に気付かない場合等でも、スイッチ作動制御手段８０により、スイッチ６０が自動でオフに作動できるようになる。
よって、本実施形態に係る熱式流量計１０１は、保全上、より信頼性の高い装置となる。
【００６２】
また、実施形態２に係る熱式流量計１０１では、測温抵抗体６は、白金からなるので、抵抗値が温度に対しリニアに変化すると共に、単位温度当たりの抵抗値の変化量が比較的大きくできるため、電流制御手段７０が、加熱用抵抗線４で増加した温度、すなわち抵抗値の増加分に応じて、加熱用抵抗線４に流す電流を小さく制御するときに、加熱用抵抗線４に流す電流を精度良く制御することができる。
【００６３】
以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
（１）例えば、実施形態１，２では、電流制御手段７０において、加熱用抵抗線４に通電する電流の大きさの制御を、トランジスタ７１を用いて行ったが、電流制御手段は、トランジスタ７１に代えて、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いて構成しても良い。
（２）実施形態１，２で例示した既存の熱式流量計１の構造は、実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 既存の熱式流量計
１０１ 熱式流量計（本発明の熱式流量計）
３ 流量検知部
４ 加熱用抵抗線
５Ａ，５Ｂ 流速計測用抵抗線
６ 測温抵抗体
Ｍ 計測流路
５０ 流量検知部保護装置（本発明の熱式流量計向け流量検知部保護装置）
１５０ 流量検知部保護ユニット（本発明の熱式流量計向け流量検知部保護装置）
６０ スイッチ
７０ 電流制御手段
８０ スイッチ作動制御手段
Ｖｈ 検出電圧部
ＧＳ，ＧＳ１，ＧＳ２ 気体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、前記流量検知部により前記気体の流量を計測する熱式流量計において、
前記流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されたとき、前記流量検知部を保護するため、前記加熱用抵抗線への通電をオフにするスイッチ作動制御手段を備えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
請求項１に記載する熱式流量計において、
当該式流量計のうち、少なくとも前記加熱用抵抗線への通電をオン／オフするスイッチと、
通電状態で前記加熱用抵抗線が昇温したときに、前記加熱用抵抗線の温度と前記測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、前記加熱用抵抗線で増加した分の抵抗値に応じて、前記加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御する電流制御手段とを備え、
前記スイッチ作動制御手段が、通電時に前記計測流路が前記流量検知部と共に真空の雰囲気下に晒され、前記加熱用抵抗線の電圧を検出できる検出電圧部の電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、前記加熱用抵抗線が真空の雰囲気下に晒されていると判断して、前記スイッチをオフに切り替えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する熱式流量計において、
前記スイッチと前記スイッチ作動制御手段とが、インターロック回路で電気的に接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する熱式流量計において、
前記測温抵抗体は、白金からなることを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、前記流量検知部により前記気体の流量を計測する既存の熱式流量計に対して付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置において、
当該熱式流量計向け流量検知部保護装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する熱式流量計に有する前記スイッチ、前記電流制御手段、及び前記スイッチ作動制御手段からなることを特徴とする熱式流量計向け流量検知部保護装置。
【請求項１】
気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、前記流量検知部により前記気体の流量を計測する熱式流量計において、
前記流量検知部が、真空の雰囲気下に晒されたとき、前記流量検知部を保護するため、前記加熱用抵抗線への通電をオフにするスイッチ作動制御手段を備えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
請求項１に記載する熱式流量計において、
当該式流量計のうち、少なくとも前記加熱用抵抗線への通電をオン／オフするスイッチと、
通電状態で前記加熱用抵抗線が昇温したときに、前記加熱用抵抗線の温度と前記測温抵抗体の温度との差を一定に保つよう、前記加熱用抵抗線で増加した分の抵抗値に応じて、前記加熱用抵抗線に流す電流を小さく制御する電流制御手段とを備え、
前記スイッチ作動制御手段が、通電時に前記計測流路が前記流量検知部と共に真空の雰囲気下に晒され、前記加熱用抵抗線の電圧を検出できる検出電圧部の電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ０から、閾値として予め設定された遮断電圧値ＶＣ以下に変化したときに、前記加熱用抵抗線が真空の雰囲気下に晒されていると判断して、前記スイッチをオフに切り替えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する熱式流量計において、
前記スイッチと前記スイッチ作動制御手段とが、インターロック回路で電気的に接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する熱式流量計において、
前記測温抵抗体は、白金からなることを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
気体の流量を計測する計測流路に、ヒータである加熱用抵抗線と、流速計測用抵抗線と、測温抵抗体とを有した流量検知部を配置し、前記流量検知部により前記気体の流量を計測する既存の熱式流量計に対して付加する熱式流量計向け流量検知部保護装置において、
当該熱式流量計向け流量検知部保護装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する熱式流量計に有する前記スイッチ、前記電流制御手段、及び前記スイッチ作動制御手段からなることを特徴とする熱式流量計向け流量検知部保護装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８９５６８（Ｐ２０１２−１８９５６８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２８８８（Ｐ２０１１−１３２８８８）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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