CN115769084A

CN115769084A - 流量传感器元件

Info

Publication number: CN115769084A
Application number: CN202180047300.3A
Authority: CN
Inventors: 下平正浩; 三浦克哉
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2023-03-07
Also published as: US20230296418A1; TW202206817A; WO2022004373A1; JP2022012232A; DE112021003533T5; JP7426170B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种非定向且传感器灵敏度优异的流量传感器元件。本发明的流量传感器元件(1)的特征在于，具备球状的基体(2)和形成在所述基体的整个表面上且电阻值因温度变化而变化的感温膜图案(3)。在本发明中，所述感温膜图案优选通过对形成在所述基体的表面上的感温膜进行修整而形成。在本发明流量传感器元件中，能够在球状的基体的整个表面上配置感温膜图案，由此，无论流体方向如何都能够得到恒定的传感器灵敏度，并能够提高流量的检测精度。

Description

流量传感器元件

技术领域

本发明涉及一种流量传感器元件，其能够测量例如风速。

背景技术

已知一种热式的流量传感器元件，其将加热后的流量检测用电阻元件暴露于流体，根据此时的散热作用来检测流体的流量。例如，在专利文献1、2中公开了一种风状态测量装置，其在截面为圆形的壳体的表面上分散粘贴有通过与外部空气的热传导进行热交换而受到外部空气的热影响的多个感温元件，并测量在壳体周围流动的风的方向和速度。在专利文献1、2中，为了加热感温元件而在壳体内部具备加热器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-8370号公报

专利文献2：日本特开2020-3354号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1、2的结构中，需要将多个感温元件配置在壳体的表面上，并且感温元件的配置容易引起传感器灵敏度因风吹的方向而产生偏差。

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种非定向的传感器灵敏度优异的流量传感器元件。

用于解决问题的技术方案

本发明的流量传感器元件的特征在于，具备球状的基体和形成在所述基体的整个表面上且电阻值因温度变化而变化的感温膜图案。

发明效果

在本发明的流量传感器元件中，能够在球状的基体的整个表面上配置感温膜图案，由此，无论流体方向如何都能够得到恒定的传感器灵敏度，并能够提高流量的检测精度。

附图说明

图1为本实施方式的流量传感器元件的侧视图。

图2为本实施方式的流量传感器元件的剖面图。

图3为本实施方式的流量传感器元件的立体图。

图4为用于表示本实施方式的流量传感器元件的变形例的侧视图。

图5为本实施方式的流量传感器元件的电路图(一示例)。

具体实施方式

以下，将详细说明本发明的一实施方式(以下简称为“实施方式”)。此外，本发明并不限于以下的实施方式，可以在其主旨范围内进行各种变形来实施。

本实施方式的流量传感器元件1为热式的流量传感器元件1，并包括电绝缘性的基体2、形成在基体2的整个表面上的感温膜图案3、分别与感温膜图案3的两端部电连接的第一接线部4和第二接线部5。

如图1、图3所示，基体2为球状。基体2只要是电绝缘物，则没有特别的材质限制。若表示一个示例，基体2例如由玻璃形成。此外，并不限定基体2的直径，可以根据使用用途而进行各种调整。若表示一个示例，基体2的直径可以为4mm左右。

如图1～图3所示，在基体2的整个表面上形成有感温膜图案3。此外，感温膜图案3优选在基体2的表面上以单一图案形成。感温膜图案3例如优选是将形成在基体2的表面上的感温膜进行修整而形成的图案，使得可以在基体2的整个表面上形成均匀膜。在修整处理中可以举出激光处理或蚀刻处理等。此外，通过利用光刻技术形成感温膜图案3，能够抑制制造成本。这里，“整个表面”是指除修整线6以外区域。

虽然不限定感温膜图案3的材质，但优选为铂(Pt)膜。通过使用铂膜，可以减少随时间推移的劣化。由此，能够在基体2的整个表面上形成由铂构成的耐久性优异的感温膜图案3。

此外，在本实施方式中，尽管并不限定感温膜图案3的图案形状，但如图1、图3所示，优选以螺旋的(螺旋)图案形成感温膜图案3。由此，无论从哪个方向吹风，流量传感器元件1都能够实现均匀的传感器灵敏度。

感温膜图案3的电阻值会因温度变化而变化。由于感温膜图案3通过接线部4、5之间的导通而被保持为温度较高的状态，并被控制为当被风吹到时，则感温膜图案3的温度降低，因此感温膜图案3的电阻值会变化。

在本实施方式中，感温膜图案3的始端3a和终端3b位于基体2的两端，即始端3a和终端3b被设置在相反方向。这里，为了方便起见，感温膜图案3的始端3a位于基体2的图示左侧端部2a侧，感温膜图案3的终端3b位于基体2的图示右侧端部2b侧。

在本实施方式中，在感温膜图案3的始端3a和终端3b上分别电连接有第一接线部4和第二接线部5。尽管第一接线部4和第二接线部5为导线，只要材料为导电的，则并不限定材质，但例如可以优选使用铜系或镍系线材通过镀锡进行了表面处理的涂层铜线。

如图2所示，在感温膜图案3的始端3a与第一接线部4的连接部以及感温膜图案3的终端3b与第二接线部5的连接部上分别设置有电极7、8。尽管并不限定，但电极7、8例如为导电性粘接剂。由此，能够适当地连接固定感温膜图案3的始端3a及终端3b和各接线部4、5。

如图2所示，在基体2的内部设置有从左侧端部2a到右侧端部2b贯通的贯通孔9。第一接线部4穿过贯通孔9。用于连接固定第一接线部4和感温膜图案3的始端3a的电极7嵌入贯通孔9的图示左侧的开口。

此外，如图2所示，第一接线部4从贯通孔9的图示右侧的开口向与第二接线部5相同的方向(图示右方向)延伸。用于连接固定第二接线部5和感温膜图案3的终端3b的电极8形成在不妨碍第一接线部4从贯通孔9延伸的位置。

在图1、图2所示的实施方式中，能够将第一接线部4和第二接线部5向同一方向引出。此时，如图2所示，通过在基体2上设置贯通孔9并使第一接线部4穿过贯通孔9内，第一接线部4和第二接线部5可以向同一方向引出。

尽管并不限定，但如图2所示，优选在实施了本实施方式的感温膜图案3的基体2的表面上形成有电绝缘性的保护膜10。例如，可以通过涂层或溅射等形成保护膜10。此外，保护膜10只要是电绝缘性的材质则不特别限定材质，但作为一示例，例如可以举出环氧系树脂。此外，图1、图3中未图示保护膜。

如图1所示，从基体2的右侧端部向同一方向(图示右方向)延伸的第一接线部4和第二接线部5通过撑条11一体地固定。此外，撑条11例如用粘接剂固定。如图1所示，第一接线部4和第二接线部5的右侧端部从撑条露出，并与未图示的控制装置电连接。此外，撑条11在图2中未图示。

在图4所示的另一实施方式中，在基体2的左侧端部2a侧设置有感温膜图案3的始端3a，在基体2的右侧端部2b侧设置有感温膜图案3的终端3b，第一接线部4和第二接线部5分别经由电极向远离基体2两端的方向延伸。在图2所示的实施方式中，与图1所示的实施方式不同，不需要在基体2上设置贯通孔。

图5为包含本实施方式的流量传感器元件1的流量装置的电路图。如图5所示，由流量传感器元件1、温度补偿用电阻元件14、电阻器26、27构成桥接电路28。如图5所示，由流量传感器元件1和电阻器26构成第一串联电路29，由温度补偿用电阻元件14和电阻器27构成第二串联电路30。而且，第一串联电路29和第二串联电路30并联连接而构成桥接电路28。

如图5所示，第一串联电路29的输出部31和第二串联电路30的输出部32分别与差动放大器(放大器)33连接。在桥接电路28上连接有包括差动放大器33的反馈电路34。反馈电路34包括晶体管(未示出)等。

电阻器26、27的电阻温度系数(TCR)小于流量传感器元件1及温度补偿用电阻元件14。流量传感器元件1例如在被控制为比规定的周围温度仅仅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14例如被控制为在上述周围温度下具有规定的电阻值Rs2。此外，电阻值Rs1小于电阻值Rs2。尽管并无限定，但例如电阻值Rs2为电阻值Rs1的几倍～十几倍左右。构成流量传感器元件1和第一串联电路29的电阻器26例如是具有与流量传感器元件1的电阻值Rs1同样的电阻值R1的固定电阻器。此外，构成温度补偿用电阻元件14和第二串联电路30的电阻器27例如是具有与温度补偿用电阻元件14的电阻值Rs2同样的电阻值R2的固定电阻器。

当风吹到流量传感器元件1时，作为发热电阻的流量传感器元件1的温度会降低，并且与流量传感器元件1连接的第一串联电路29的输出部31的电位会变动。由此，差动放大器33可获得差动输出。然后，在反馈电路34中，基于差动输出向流量传感器元件1施加驱动电压。流量传感器元件1可以根据加热流量传感器元件1所需的电压的变化来换算风速并输出。若风速变化，由于流量传感器元件1的温度也会随之变化，因此能够检测风速。

根据本实施方式，通过在球状的基体2的整个表面上形成感温膜图案3，所以无论从哪个方向吹风均能够进行风的检测，能够得到非定向且均匀的传感器灵敏度。此外，在本实施方式中，通过使基体2为球状，能够实现小型化且响应性优异，而且还具有不易使气流紊乱的效果。

尽管并不限定感温膜图案3的图案形状，但通过形成螺旋图案，无论风从哪个方向吹到球状的基体2的整个表面上，都以大致均等的面积与感温膜图案3接触，从而能够更有效地实现传感器灵敏度的均匀化。

在本实施方式中，尽管作为流量传感器元件1以风传感器元件为例，但也可以是能够检测液体流速的流量传感器元件。

产业上的可利用性

根据本发明，能够制造非定向且传感器灵敏度优异的流量传感器元件。因此，能够优选地应用于流体的方向不恒定的用途。在本发明中，无论室外还是室内均可以使用流量传感器元件。如果在本发明的流量传感器元件中配置LED等发光元件，并构成为在检测到风的情况下发光，则能够应用于灯饰用等。此外，也可以将本发明流量传感器元件应用于实验用、分析用等。

本申请基于2020年7月1日申请的日本特愿2020-113910。其内容全部包含于此。

Claims

1.一种流量传感器元件，其特征在于，具备：

球状的基体；以及

感温膜图案，其形成在所述基体的整个表面上且电阻值因温度变化而变化。

2.根据权利要求1所述的流量传感器元件，其特征在于，

所述感温膜图案是通过对形成在所述基体的表面上的感温膜进行修整而形成的。

3.根据权利要求1或2所述的流量传感器元件，其特征在于，

所述感温膜图案由螺旋图案形成。

4.根据权利要求1所述的流量传感器元件，其特征在于，

在所述感温膜图案的两端部上分别连接有接线部，一方的所述接线部穿过形成在所述基体上的贯通孔，并向与另一方的所述接线部相同的方向引出。

5.根据权利要求1所述的流量传感器元件，其特征在于，

在所述感温膜图案的两端部上分别连接有接线部，并且各接线部向相互远离的方向引出。