CN109073433B - 流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种与现有技术相比提高响应性的流量传感器。本发明的流量传感器(1)的特征在于，具有绝缘基板(2)、流量检测用电阻元件(3)、温度补偿用电阻元件(4)，使所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述绝缘基板上，以使所述温度补偿用电阻元件的端子温度接近所述流量检测用电阻元件的端子温度。由此，能够提高响应性。

Description

流量传感器

技术领域

本发明例如涉及一种可测量风速的流量传感器。

背景技术

已知一种将加热了的流量检测用电阻元件暴露在流体中，并基于此时的放热作用对流体的流量进行检测的热式流量传感器。在此，为了抑制流体的温度变化的影响，在热式流量传感器中，除了流量检测用电阻元件以外，还设置对流体本身的温度进行检测的温度补偿用电阻元件来实施温度补偿。例如，流量检测用电阻元件和温度补偿用电阻元件被设置在同一绝缘基板上(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-35978号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在流量检测用电阻元件的端子温度与温度补偿用电阻元件的端子温度因流量检测用电阻元件与温度补偿用电阻元件之间的热阻而产生差异的情况下，流量传感器的响应性根据起因于产生温度差的区域的热容量的热时间常数来确定。即，流量检测用电阻元件与温度补偿用电阻元件之间的热时间常数越大，响应性越低。

根据专利文献1中所记载的发明，将两电阻元件在热分离的状态下配置在同一基板上。根据该结构，两电阻元件的端子温度差增大，从而流量检测用电阻元件与温度补偿用电阻元件之间的热时间常数大，进而无法提高响应性。

于是本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种与现有技术相比提高响应性的流量传感器。

用于解决课题的手段

本发明中的流量传感器的特征在于，具有绝缘基板、流量检测用电阻元件、温度补偿用电阻元件，使所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述绝缘基板上，以使所述温度补偿用电阻元件的端子温度接近所述流量检测用电阻元件的端子温度。

此外，本发明的流量传感器的特征在于，具有：绝缘基板、流量检测用电阻元件、温度补偿用电阻元件，所述流量检测用电阻元件被配置在所述绝缘基板的表面侧，所述温度补偿用电阻元件被配置在所述绝缘基板的背面侧，并隔着所述绝缘基板与所述流量检测用电阻元件相对配置。

发明效果

本发明的流量传感器能够缩小两电阻元件间的热时间常数，从而能够提高响应性。

附图说明

图1为本实施方式中的流量传感器的部分俯视图。

图2为图1所示的流量传感器的A-A箭头方向上观察的剖视图。

图3为图2所示的流量传感器的部分放大剖视图。

图4为本实施方式的流量传感器的电路图。

图5中图5A以及图5B为表示在本实施方式的流量传感器设置了盖体的结构的部分立体图。

图6为图5A中所表示的流量传感器的B-B箭头方向上观察的剖视图。

图7中图7A～图7C为表示不同于图2的另一实施方式的流量传感器的部分剖视图。

图8为表示不同于图1、图2的另一实施方式的流量传感器，图8A为俯视图，图8B为图8A中所表示的C-C箭头方向上观察的剖视图。

图9为实验中使用的实施例的俯视图(图9A)、背面图(图9B)。

图10为实验中使用的比较例的俯视图(图10A)、背面图(图10B)。

图11为表示实施例和比较例的相对于风速的响应性的曲线图。

具体实施方式

以下对本发明的一实施方式(以下简称为“实施方式”)进行详细说明。另外，本发明并不局限于以下的实施方式，可在其主旨的范围内进行各种变形来实施。

图1为本实施方式的流量传感器的部分俯视图。此外，图2为图1中所示的流量传感器的A-A箭头方向上观察的剖视图。

图1、图2中所示的本实施方式的流量传感器1为热式流量传感器1并且被构成为，具有绝缘基板2、和被配置在绝缘基板2上的流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4。另外，图1中未图示出被配置在绝缘基板2的背面的温度补偿用电阻元件4。

绝缘基板2并未特别限定，但优选为，玻璃纤维布中浸渍了环氧树脂的通常的印刷基板，例如，可提示出FR4基板。

如图2所示，绝缘基板2的表面2a上配置有流量检测用电阻元件3。此外，如图2所示，绝缘基板2的背面2b上配置有温度补偿用电阻元件4。

流量检测用电阻元件3为发热电阻，例如，对于任意设定的周围温度以变高规定温度的方式来进行加热控制。因此，当流体与流量检测用电阻元件3接触时，流量检测用电阻元件3的温度下降。本实施方式的流量传感器1是利用流量检测用电阻元件3的放热来对流体的流量(流速)进行检测的。

此外，本实施方式的流量传感器1利用温度补偿用电阻元件4对流体本身的温度进行检测，并对流体的温度变化的影响进行补偿。如此，在流量传感器1中配置温度补偿用电阻元件4，从而能够降低流体的温度变化影响流量检测，进而能够高精度地实施流量检测。

如图1、图2所示，绝缘基板2被构成为，具有元件设置部2c、隔着缝隙5与元件设置部2c分离的支承部2d、将元件设置部2c与支承部2d之间连接的细窄的连接部2e(参照图1)。支承部2d上搭载有未图示的信号处理部(IC)。流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4与信号处理部电连接。虽然支承部2d以无断开的方式包围元件设置部2c的周围，但也可以是一部分断开。另，通过支承部2d以无断开的方式包围元件设置部2c的周围，从而能够提高元件设置部2c的机械性强度。

如图1、图2所示，流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4均在元件设置部2c内，并且分别被配置在表面2a以及背面2b。

在此，元件设置部2c的宽度(直径)例如几mm～十mm以内程度、连接部2e的宽度相对于元件设置部2c的宽度(直径)例如为几分之1～10分之1以内程度。此外，绝缘基板2的厚度例如在1mm以内程度。另，上述列举的数值为一个示例，本实施方式并不对各部位的大小、厚度进行限定。

利用图3来对流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4的元件构造进行说明。图3为图2中所示的流量传感器的部分放大剖视图。

如图3所示，流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4为芯片型电阻器。如图3所示，流量检测用电阻元件3被构成为，具有陶瓷基板6、被形成在陶瓷基板6的表面的电阻层7、与电阻层7电连接并被设置在陶瓷基板6的表面的端子8。如图3所示，端子8被形成在陶瓷基板6的两侧的侧面，并且从与电阻层7电连接的位置起通过侧面延伸至与绝缘基板2相对的背面位置。同样地，温度补偿用电阻元件4也被构成为，具有陶瓷基板9、被形成在陶瓷基板9的表面的电阻层10、与电阻层10电连接并被设置在陶瓷基板9的表面的端子11。如图3所示，流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4的各电阻层7、10的表面被保护层12覆盖。

如图3所示，流量检测用电阻元件3在端子8的部分隔着焊料层14而表面安装在被形成在绝缘基板2的表面2a的连接盘13。同样地，温度补偿用电阻元件4也在端子11的部分隔着焊料层14表面安装在被形成在绝缘基板2的背面2b的连接盘13。

如图1所示，配线图案15在绝缘基板2的表面2a上从元件设置部2c的连接盘13起引出至支承部2d。此外，虽然未图示，但同样地，在背面2b上，也从连接盘13引出有配线图案15。并且，各配线图案15与被设置在支承部2d上的信号处理部连接。

图4为本实施方式的流量传感器的电路图。如图4所示，由流量检测用电阻元件3、温度补偿用电阻元件4、电阻器16、17构成桥电路18。如图4所示，由流量检测用电阻元件3和电阻器16构成第1串联电路19，由温度补偿用电阻元件4和电阻器17构成第2串联电路20。并且，第1串联电路19与第2串联电路20以并联连接的方式构成桥电路18。

如图4所示，第1串联电路19的输出部21和第2串联电路20的输出部22分别与差动放大器(Amplifier)23连接。桥电路18与包含差动放大器23的反馈电路24连接。反馈电路24包含晶体管(未图示)等。

电阻器16、17与流量检测用电阻元件3、以及温度补偿用电阻元件4相比电阻温度系数(TCR)小。流量检测用电阻元件3例如在被控制为与规定的周围温度相比高出规定值的加热状态下具有规定的电阻值Rs1，此外，温度补偿用电阻元件4例如被控制为在所述的周围温度下具有规定的电阻值Rs2。另外，电阻值Rs1比电阻值Rs2小。虽然并未限定，但例如，电阻值Rs2为电阻值Rs1的几倍～十几倍程度。与流量检测用电阻元件3构成第1串联电路19的电阻器16例如是具有与流量检测用电阻元件3的电阻值Rs1同样的电阻值R1的固定电阻器。此外，与温度补偿用电阻元件4构成第2串联电路20的电阻器17例如是具有与温度补偿用电阻元件4的电阻值Rs2同样的电阻值R2的固定电阻器。

本实施方式的流量传感器1例如为风速传感器。在无风状态下，来自差动放大器23的差动输出被控制在几乎为零。从无风状态吹风时，作为发热电阻的流量检测用电阻元件3的温度下降，因此连接有流量检测用电阻元件3的第1串联电路19的输出部21的电位发生变动。由此，通过差动放大器23可获得差动输出。并且，反馈电路24基于差动输出向流量检测用电阻元件3施加驱动电压。流量传感器1可基于流量检测用电阻元件3的加热所需要的电压的变化对风速进行换算并输出。当风速发生变化时，流量检测用电阻元件3的温度也会随之发生变化，因此能够对风速进行检测。

如此，能够利用本实施方式的流量传感器1对风速进行检测，例如，能够提供一种根据风速的变化而使发光二极管(Light Emitting Diode；LED)的颜色发生变化或者明暗发生变化的应用程序。能够将使用了本实施方式的流量传感器1的应用程序用作例如IOT的传感器网络的一个示例。

本实施方式的流量传感器1具有如下方面的特征部分，即，为了使温度补偿用电阻元件4的端子11的温度(以下称作“端子温度”)接近流量检测用电阻元件3的端子8的温度(以下称作“端子温度”)，流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4分别被配置在绝缘基板2上。在此“接近”是指容许两电阻元件存在稍微的端子温度差。“稍微的端子温度差”是指，例如比后述的比较例的方式的端子温度差小的状态。此外，本实施方式中的流量传感器1的端子温度差具体而言优选为5℃以内程度，更优选为约3℃以内，但并不局限于此。

在本实施方式中，通过构成流量传感器1的流量检测用电阻元件3、以及温度补偿用电阻元件4相对于绝缘基板2而采用以下所规定的配置，从而能够尽可能地缩小流量检测用电阻元件3和温度补偿用电阻元件4的端子温度差。

即，在本实施方式中，如图2及图3所示，流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4隔着绝缘基板2相对配置。在此，“相对配置”不仅是指温度补偿用电阻元件4被配置在流量检测用电阻元件3的正背面的结构，还包括流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4以隔着绝缘基板2而至少一部分重叠的方式相对于绝缘基板2而彼此在横向上错开配置的形式。此时，流量检测用电阻元件3的端子8与温度补偿用电阻元件4的端子11优选为，以隔着绝缘基板2而一部分重叠的方式配置。

在流量检测用电阻元件3的端子温度与温度补偿用电阻元件4的端子温度因流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4之间的热阻而产生差异的情况下，流量传感器1的响应性根据起因于产生温度差的区域的热容量的热时间常数来确定。因此，为了提高流量传感器1的响应性的本实施方式将流量检测用电阻元件3和温度补偿用电阻元件4配置在绝缘基板2上，以使两电阻元件间的热时间常数变小。

即，本实施方式如图2所示，流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4隔着绝缘基板2而相对配置。由此能够缩小两电阻元件间的热阻，从而能够使温度补偿用电阻元件4的端子温度接近流量检测用电阻元件3的端子温度。此外，介于两电阻元件间的绝缘基板2的板厚薄，热容量小。由此能够缩小介于两电阻元件间的绝缘基板2的热容量和根据两电阻元件间的热阻而确定的热时间常数，从而能够提高响应性。此外，如上所述，介于两电阻元件间的绝缘基板2的热容量小，能够降低耗电。

如此，本实施方式通过改善响应性，从而即使实施耐候性涂覆等，增加电阻元件的热容量，也能够维持良好的响应性。由此，本实施方式能够用作即使在屋外等要求耐候性的用途中也实现响应性优异的风量传感器1。

此外，本实施方式的流量传感器1如图1、图2所示，流量检测用电阻元件3被配置在会碰到风的绝缘基板2的表面2a侧。另一方面，温度补偿用电阻元件4被配置在与表面2a相比不会碰到风的绝缘基板2的背面2b侧。如此，温度补偿用电阻元件4被配置成，与流量检测用电阻元件3相比与风的接触受到防碍。温度补偿用电阻元件4因流量检测用电阻元件3自身发热而受到在绝缘基板2内传递的热的影响，温度补偿用电阻元件4的温度也处于上升的状态。因此，当温度补偿用电阻元件4碰到风时，温度补偿用电阻元件4自身也会温度下降，从图4中所示的第2串联电路20的输出部22所获得的电压发生变化，从而造成灵敏度恶化。因此，为了使温度补偿用电阻元件4不会碰到风，将温度补偿用电阻元件4例如配置在绝缘基板2的背面2b侧，从而能够维持灵敏度，并且提高响应性。

此外，本实施方式中，流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4构成具有图3中所示的构造的芯片型电阻器。作为发热电阻的流量检测用电阻元件3从电阻层7释放焦耳热。热的一部分经过流量检测用电阻元件3的陶瓷基板6以及端子8，进一步从绝缘基板2到达温度补偿用电阻元件4的端子11。因此，流量检测用电阻元件3的电阻层7的温度最高，到达至温度补偿用电阻元件4的端子11，温度逐渐下降。如此，在将芯片型电阻器配置在绝缘基板上的构成中，原本在电阻层7与端子8之间产生温度差。该温度差起因于电阻层7与端子8之间的陶瓷基板6的热阻。因此，在绝缘基板2上，作为流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4配置芯片型电阻器的结构中的、流量传感器1的响应性也必须参考芯片型电阻器的热容量，但通常来讲，无法通过芯片型电阻器内部的热阻来降低热容量的影响。即，如本实施方式那样，通过将流量检测用电阻元件3和温度补偿用电阻元件4相对配置在绝缘基板2的表背面上，来使温度补偿用电阻元件4的端子温度尽可能地接近流量检测用电阻元件3的端子温度，从而能够最大限度地抑制流量检测用电阻元件3的电阻层7与温度补偿用电阻元件4的端子11间所作用的热阻以及热容量的增大，进而能够有效地改善响应性。此外，即使作为流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4而使用的芯片型电阻器不使用昂贵的铂来作为电阻材料，也能够实现所需要的响应性以及灵敏度，因此，能够廉价地制造出流量传感器1。

图5A及图5B为表示在本实施方式的流量传感器上设置盖体的结构的部分立体图。图6为图5A中所示的流量传感器的B-B箭头方向上观察的剖视图。图5A为从流量传感器1的表面侧观察到的立体图，图5B为从流量传感器1的背面侧观察到的立体图。

在本实施方式中，如图5A、图5B及图6所示，在绝缘基板2的背面2b上设置盖体25。如图6所示，在盖体25形成有凹部25a，并将凹部25a朝向绝缘基板2的背面2b侧的状态下，盖体25被安装在流量传感器1的背面。由此，能够将被配置在绝缘基板2的背面2b的温度补偿用电阻元件4收纳在凹部25a内。

本实施方式中，流量检测用电阻元件3及温度补偿用电阻元件4被配置在绝缘基板2中的、元件设置部2c内。因此，盖体25以覆盖元件设置部2c的周围的方式设置在元件设置部2c的背面。如图5A、图6所示，在盖体25设置有多个钩状的安装部25b。并且，安装部25b从缝隙5中被安装固定在支承部2d的表面。如此，通过以收纳温度补偿用电阻元件4的方式将盖体25设置在绝缘基板2上，从而能够防止风碰到温度补偿用电阻元件4。此时，温度补偿用电阻元件4位于盖体25的凹部25a内，从而能够保持通过与流量检测用电阻元件3的端子8的热耦合而与空气接触的状态。由此，温度补偿用电阻元件4能够检测周围温度的变化，从而能够保持良好的灵敏度。此外，如本实施方式那样，具有缝隙5的结构能够在将盖体25安装在绝缘基板2上时利用缝隙5，如图5A、图5B及图6所示，能够简单地将盖体25安装在元件设置部2c的背面。另外，也可以不将收纳温度补偿用电阻元件4的盖体25的凹部25a设为密闭空间，而在盖体25的中心等设置从盖体25的表面穿向凹部25a的通气口等。由此，能够获得更优异的特性。

图7A～图7C为表示不同于图2的实施方式的流量传感器的部分剖视图。图2中温度补偿用电阻元件4被配置在流量检测用电阻元件3的正背面，但在图7A中，流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4在绝缘基板2的表背面上以隔着绝缘基板2而一部分重叠的方式，在横方向上错开的状态下被配置。另外，如上所述，图7A的方式也是“相对配置”的一个方式。另一方面，图7B中所示的流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4成为隔着绝缘基板2而不重叠并在绝缘基板2的横向分离的状态。

在本实施方式中，如图1所示，配置有流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4的元件设置部2c经由连接部2e与支承部2d连接。如图1所示，连接部2e的宽度比元件设置部2c细得多，被设为热阻高的区域。如此，在将元件设置部2c与支承部2d分离并通过细窄的连接部2e将元件设置部2c与支承部2d连接的结构中，即使在元件设置部2c内，流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4以隔着绝缘基板2而不重叠的方式分离配置，也能够缩小流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4之间的热阻的影响。根据本实施方式，例如，与将流量检测用电阻元件3配置在元件设置部2c并将温度补偿用电阻元件4配置在支承部2d的方式相比，能够缩小流量检测用电阻元件3和温度补偿用电阻元件4的热阻，从而能够使温度补偿用电阻元件4的端子温度接近流量检测用电阻元件3的端子温度。因此，如图7B所示，在将流量检测用电阻元件3和温度补偿用电阻元件4配置在元件设置部2c内的结构中，即使流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4以隔着绝缘基板2而不重叠的方式分离配置，也能够使温度补偿用电阻元件4的端子温度接近流量检测用电阻元件3的端子温度。此外，作为产生端子温度差的区域的绝缘基板2的热容量因两电阻元件分离而增大，但即使两电阻元件在与支承部2d分离的、被局限的元件设置部2c内以稍微错开的方式配置，也能够尽可能地抑制热容量的上升。以上，即使采用图7B中所示的结构，也能够缩小两电阻元件间的热时间常数，从而能够提高响应性。另，如图2、图7A所示，通过将流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4隔着绝缘基板2而重叠，从而能够进一步缩小流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4之间的热时间常数，进而能够更有效地提高响应性。

此外，虽然在图2中所示的实施方式中配置有1个温度补偿用电阻元件4，但例如，如图7C所示，也可以配置多个温度补偿用电阻元件4，以由多个温度补偿用电阻元件4构成规定的电阻值方式进行控制。此时，各温度补偿用电阻元件4相对于流量检测用电阻元件3的中心而对称配置，能够使流量检测用电阻元件3与各温度补偿用电阻元件4的各端子温度差同样地减小，从而能够稳定地提高响应性。

上述的实施方式均将温度补偿用电阻元件4配置在绝缘基板2的背面2b以抑制风碰到温度补偿用电阻元件4，但也可以与流量检测用电阻元件3一起将温度补偿用电阻元件4配置在绝缘基板2的表面2a。可以提示出如下结构，即，此时温度补偿用电阻元件4以比流量检测用电阻元件3不容易碰到风的方式迎风配置流量检测用电阻元件3且背风配置温度补偿用电阻元件4，或者，此时设置对于温度补偿用电阻元件4的防风壁，或者，图8A及图8B中所示的结构。

图8A为俯视图，图8B为图8A中所示的C-C箭头方向上观察的剖视图。

在图8A及图8B中所示的实施方式中，配置流量检测用电阻元件3及温度补偿用电阻元件4的绝缘基板26被构成为，具有元件设置部26c、与元件设置部26c分离的支承部26d、和将元件设置部26c与支承部26d之间连接的细窄的连接部26e。并且，在元件设置部26c的表面26a上配置有流量检测用电阻元件3和温度补偿用电阻元件4。如图8A及图8B所示，在通过细窄的连接部26e将元件设置部26c与支承部26d连接的结构中，即使流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4分离地配置在元件设置部26c内，也能够缩小流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4的热阻。另外，通过适当地调节与各电阻元件3、4的端子接合的连接盘28的大小、形状、各电阻元件3、4的间隔，从而能够尽可能地缩小两电阻元件3、4的端子温度差。

并且，在图8A及图8B中所示的实施方式中，温度补偿用电阻元件4的表面被断热层27覆盖。由此，能够防止温度补偿用电阻元件4碰到风。

但是，在图8A及图8B的结构中，温度补偿用电阻元件4的温度基准在背面26b而流量检测用电阻元件3向空气的放热在表面26a，两者的位置分离会造成与上述举出的实施方式相比作为温度补偿用电阻元件4的功能下降。因此，如图2等所示，将温度补偿用电阻元件4配置在绝缘基板2的背面2b并将温度补偿用电阻元件4的温度基准设作表面2a，并且将温度补偿用电阻元件4的温度基准暴露于流量检测用电阻元件3接触的外部空气侧并抑制风碰到温度补偿用电阻元件4的结构，会适当维持作为温度补偿用电阻元件4的功能，故而优选。此外，代替图8A及图8B，若有多余空间，也可以将温度补偿用电阻元件4与流量检测用电阻元件3一起配置在绝缘基板2的表面，并且对于温度补偿用电阻元件4覆盖具有空洞的盖子。

另外，作为绝缘基板的形式，与图8A及图8B中所示的绝缘基板26的形式相比，优选为图1中所示的绝缘基板2的形式。即，如图2中所示的绝缘基板2那样，采用由支承部2d包围元件设置部2c的周围且将元件设置部2c与支承部2d之间由多个连接部2e连接的结构，从而比图8A及图8B中所示的元件设置部26c能够进一步提高元件设置部2c的机械性强度。另外，虽然在图1中元件设置部2c的机械性强度下降，但是可将连接部2e设为1个。但是，如图1所示，连接部2e也是配线图案15的形成区域，因此如图1所示，相对于多个配线图案15，同样地设置多个连接部2e，从而能够从元件设置部2c向支承部2d简单地延伸形成多个配线图案15。

上述中说明了本实施方式的流量传感器1以作为风速传感器，但并不局限于风速传感器。在本实施方式中，也可以采用以风以外的流体，例如气流、水等的液体作为对象的流量传感器。此时，若将流量传感器设为图5A及图5B、图8A及图8B中所示的结构，即使将液体作为对象，也能够防止液体接触到温度补偿用电阻元件4，从而能够维持灵敏度并且以良好的响应性来适当检测液体的流速。

以下汇总并记载本实施方式的特征结构。

本实施方式的流量传感器的特征在于，具有：绝缘基板、流量检测用电阻元件、温度补偿用电阻元件，所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述绝缘基板上，以使所述温度补偿用电阻元件的端子温度接近所述流量检测用电阻元件的端子温度。由此，能够缩小两电阻元件间的热时间常数，从而能够提高响应性。

此外，本实施方式中的流量传感器的特征在于，具有：绝缘基板、流量检测用电阻元件、温度补偿用电阻元件，所述流量检测用电阻元件被配置在所述绝缘基板的表面侧，所述温度补偿用电阻元件被配置在所述绝缘基板的背面侧，并且隔着所述绝缘基板与所述流量检测用电阻元件相对配置。如此，将流量检测用电阻元件和温度补偿用电阻元件相对配置在绝缘基板的表背，从而能够使温度补偿用电阻元件的端子温度接近流量检测用电阻元件的端子温度，进而能够缩小两电阻元件间的热时间常数，进而能够提高响应性。

此外，在本实施方式中，优选为，所述温度补偿用电阻元件被配置为，与所述流量检测用电阻元件相比与流体的接触受到阻碍。热因来自被加热了的流量检测用电阻元件的放热而传递到绝缘基板上，从而使温度补偿用电阻元件的温度也上升。因此，当温度补偿用电阻元件与流体接触时，温度补偿用电阻元件自身也容易产生温度变化，造成灵敏度下降。由此，如本发明那样，以与流体的接触受到阻碍的方式配置温度补偿用电阻元件，从而能够维持灵敏度并且能够提高响应性。

此外，在本实施方式中，优选为，所述绝缘基板被构成为，具有元件设置部、与所述元件设置部分离的支承部、将所述元件设置部和所述支承部之间连接并且比所述元件设置部细窄的连接部，所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述元件设置部内。根据本发明的结构，细窄的连接部的热阻高。并且，在与支承部分离且与热阻高的连接部连接的元件设置部内配置流量检测用电阻元件及温度补偿用电阻元件，从而能够缩小两电阻元件间的热阻，进而能够使温度补偿用电阻元件的端子温度适当地接近流量检测用电阻元件的端子温度。由此，能够缩小两电阻元件间的热时间常数，从而能够提高响应性。

此外，在本实施方式中，优选为，所述支承部隔着缝隙包围所述元件设置部的周围，所述元件设置部与所述支承部之间通过多个所述连接部连接。由此，能够提高元件设置部的机械性强度。

此外，在本实施方式中，优选为，在所述元件设置部的背面设置有具有凹部的盖体，所述温度补偿用电阻元件被配置在所述元件设置部的背面且所述凹部内。由此，能够更加适当地防止温度补偿用电阻元件与流体接触。此时，能够保持温度补偿用电阻元件与外部空气(空气)接触的状态，从而能够保持良好的灵敏度。此外，具有上述的缝隙的结构，能够利用缝隙将盖体与绝缘基板连接，从而能够简单地安装在元件设置部的背面。

此外，在本实施方式中，所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件被构成为，具有陶瓷基板、被设置在所述陶瓷基板的表面的电阻层、和与所述电阻层电连接并被设置在所述陶瓷基板的表面的端子。本发明中的流量检测用电阻元件以及温度补偿用电阻元件为具备陶瓷基板、电阻层以及端子的芯片型电阻器。在本发明中，将作为流量检测用电阻元件以及温度补偿用电阻元件的芯片型电阻器配置在绝缘基板上的结构能够有效地提高响应性。

实施例

以下，为了明确本发明的效果，利用实施了的实施例对本发明进行详细地说明。另外，本发明并不会因以下的实施例而受到任何限定。

[端子温度差的实验]

首先，在实验中，使用以下所示的实施例及比较例的流量传感器对流量传感器的各部位的温度进行测量，并且比较流量检测用电阻元件与温度补偿用电阻元件的端子温度差。

(实施例)

图9A及图9B为实验中所使用的实施例的俯视图(图9A)和背面图(图9B)。如图9A所示，在元件设置部2c的表面上配置1个流量检测用电阻元件3，如图9B所示，在元件设置部2c的背面上配置2个温度补偿用电阻元件4。另外，图9A及图9B中所示的绝缘基板的形式与图1中所示的绝缘基板2的形式相同。

(比较例)

图10A及图10B为实验中所使用的比较例的俯视图(图10A)和背面图(图10B)。如图10A及图10B所示，绝缘基板采用不同于图9A及图9B的形式。即，如图10A及图10B所示，绝缘基板采用如下结构，即，中央部29a、周围部29b、支承部29c分别通过缝隙30、31而分离，中央部29a与周围部29b之间通过细窄的连接部32而连接，周围部29b与支承部29c之间通过细窄的连接部33而连接。

并且，如图10A所示，中央部29a的表面设置1个流量检测用电阻元件3，如图10B所示，周围部29b的背面配置1个温度补偿用电阻元件4。

实施例以及比较例圴使用相同的流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4。作为流量检测用电阻元件3以及温度补偿用电阻元件4，使用KOA制的图3中所示的芯片型电阻器。此外，实施例以及比较例均使用相同厚度的FR4基板作为绝缘基板。此外，实施例以及比较例均采用与图4相同的电路结构，在无风状态下，以温度补偿用电阻元件4在25℃下具有规定的电阻值Rs2且流量检测用电阻元件3在比温度补偿用电阻元件4高几度的温度下具有规定的电阻值Rs1的方式使电路进行驱动，并加热作为发热用电阻的流量检测用电阻元件3。另外，以使电阻值Rs2成为电阻值Rs1的约10倍左右的方式进行控制。

(实验方法)

利用红外线热像仪来测量图9A中所示的表面侧的a点～d点的各部位与图9B中所示的背面侧的e点的部位的温度。a点(表)位于流量检测用电阻元件3的中央。b点(表)在流量检测用电阻元件的端子位置。c点(表)以及d点(表)位于绝缘基板的分支部。此外，e点(背)在温度补偿用电阻元件的端子位置。

同样地，利用红外线热像仪来测量图10A中所示的表面侧的f点～j点的各部位与图10B中所示的背面侧的k点～o点的部位的温度。f点(表)位于流量检测用电阻元件3的中央。g点(表)在流量检测用电阻元件的端子位置。h点(表)以及i点(表)位于绝缘基板的分支部。此外，j点(表)位于绝缘基板的顶端附近。k点(背)为绝缘基板的与温度补偿用电阻元件的端子相对的位置。l点(背)位于温度补偿用电阻元件的端子。m点(背)以及n点(背)位于绝缘基板的分支部。此外，o点(背)位于绝缘基板的顶端附近。

利用以下所示的实验方法来测量各部位的温度。

·测量环境

室温：25℃(24小时温度管理)

·测量方法

试样表面处理：对风量传感器(风速传感器)整体涂布放射率0.98的喷涂涂料。

测量条件：在周围的风不会碰到风量传感器的环境下进行测量。

测量装置：日本Avionics公司制的红外线热像仪TH9260(2007年制)、使用镜片：TH92-486

使用(最小分解能：100μm×100μm、焦距：195mm、连结标准镜片来使用)。

以下示出各部位的温度测量结果。表1为实施例的实验结果，表2为比较例的实验结果。另外，表1及表2中所示的“温度上升值”是指相对于室温的25℃的温度差。

[表1]

[表2]

如表1所示，可知流量检测用电阻元件3的端子温度为43.3℃，温度补偿用电阻元件4的端子温度为42.2℃，端子温度差约1℃。

另一方面，在比较例中，流量检测用电阻元件3的端子温度为42.0℃。此外，温度补偿用电阻元件4的端子温度为36.9℃。由此，比较例的端子温度差约5℃。

[响应性的实验]

接下来，使用上述列举出的实施例以及比较例的各流量传感器针对响应性来进行实验。

在实验中，在上述的测量环境下，用扇子扇实施例以及比较例的各流量传感器而使表面侧碰到风。此时，使实施例和比较例的各流量传感器相邻设置，同时多次连续地用扇子进行扇风，并通过各流量传感器来测量风速。其实验结果示于图11。

图11中所示的各波形的峰值表示用扇子扇风时风最强的瞬间。如图11所示，可知实施例与比较例相比，波形的上升和下降速度快。即，实施例与比较例相比检测出尖锐的峰值。如此，在实施例中，各峰值适当地分离，成为容易区分出各峰值的状态，因此可知，实施例与比较例相比，“响应快”或“时间方向的分解能高”。

如此可知，流量检测用电阻元件3与温度补偿用电阻元件4的端子温度差小的实施例与比较例相比，能够提高响应性。

产业上的可利用性

本发明中的流量传感器例如能够用作可检测风速的风速传感器。可应用于根据风速而使LED的颜色、明暗发生改变、或者使声音的大小、旋律发生改变、或者使图像发生改变等各种各样的应用程序。能够将使用了本发明的流量传感器的应用程序用作例如IOT的传感器网络的一个示例。

此外，也可以将本发明的流量传感器搭载在汽车、电子设备等中，用作热式风量仪等。

尤其根据本发明，能够将制造費控制得较低的同时，能够进行高精度的风速的检测，能够控制上述的应用程序所涉及的制造原价，并且能够响应性快地实现与风速相对应的动态的表现，从而能够给予使用者、观众快乐、有趣的感觉、爽快感、刺激等。

本申请基于2016年4月26日申请的日本特愿2016-088070。其内容全部包含于此。

Claims (9)

1.一种流量传感器，其特征在于，具有绝缘基板、流量检测用电阻元件、温度补偿用电阻元件，

使所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述绝缘基板上，以使所述温度补偿用电阻元件的端子温度接近所述流量检测用电阻元件的端子温度，

所述绝缘基板被构成为，具有元件设置部、与所述元件设置部分离的支承部、将所述元件设置部与所述支承部之间连接并且比所述元件设置部细窄的连接部，

所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述元件设置部内。

2.一种流量传感器，其特征在于，具有绝缘基板、流量检测用电阻元件、温度补偿用电阻元件，

所述流量检测用电阻元件被配置在所述绝缘基板的表面侧，所述温度补偿用电阻元件被配置在所述绝缘基板的背面侧，并隔着所述绝缘基板与所述流量检测用电阻元件相对配置，

所述绝缘基板被构成为，具有元件设置部、与所述元件设置部分离的支承部、将所述元件设置部与所述支承部之间连接并且比所述元件设置部细窄的连接部，

所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件分别配置在所述元件设置部内。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的流量传感器，其特征在于，

所述温度补偿用电阻元件被配置成，与所述流量检测用电阻元件相比与流体的接触受到阻碍。

4.根据权利要求3所述的流量传感器，其特征在于，

所述支承部隔着缝隙来包围所述元件设置部的周围，所述元件设置部与所述支承部之间通过多个所述连接部连接。

5.根据权利要求4所述的流量传感器，其特征在于，

在所述元件设置部的背面设置有具有凹部的盖体，所述温度补偿用电阻元件被配置在所述元件设置部的背面且在所述凹部内。

6.根据权利要求1或2所述的流量传感器，其特征在于，

所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件被构成为，具有陶瓷基板、被设置在所述陶瓷基板的表面上的电阻层、与所述电阻层电连接、被设置在所述陶瓷基板的表面上的端子。

7.根据权利要求3所述的流量传感器，其特征在于，

所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件被构成为，具有陶瓷基板、被设置在所述陶瓷基板的表面上的电阻层、与所述电阻层电连接、被设置在所述陶瓷基板的表面上的端子。

8.根据权利要求4所述的流量传感器，其特征在于，

所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件被构成为，具有陶瓷基板、被设置在所述陶瓷基板的表面上的电阻层、与所述电阻层电连接、被设置在所述陶瓷基板的表面上的端子。

9.根据权利要求5所述的流量传感器，其特征在于，

所述流量检测用电阻元件以及所述温度补偿用电阻元件被构成为，具有陶瓷基板、被设置在所述陶瓷基板的表面上的电阻层、与所述电阻层电连接、被设置在所述陶瓷基板的表面上的端子。

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