JP2003254807A - 熱式センサおよびその設置方法ならびにマスフローメータ - Google Patents
熱式センサおよびその設置方法ならびにマスフローメータInfo
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Abstract
かつ、巻線に関連したノウハウを不要にできるととも
に、巻線に用いるNi−Fe等の線材の抵抗値や抵抗温
度係数のバラツキ等を軽減できる熱式センサおよびその
設置方法ならびにマスフローメータを提供すること。 【解決手段】 絶縁性シート2上に二つの抵抗体配線パ
ターン3,4を形成してなり、更に、前記絶縁性シート
2は、内部に流体が流れる測定管路5における上流側お
よび下流側に適宜の間隔をおいて前記二つの抵抗体配線
パターン3,4を位置させるべく前記測定管路5の外周
に巻き付け可能なように変形する薄膜よりなる。
Description
びその設置方法ならびにマスフローメータに関するもの
である。
ータに用いられる従来の熱式センサ50は、内部にガス
や液体等の流体が流れる内径が0.2mm〜0.7mm
のキャピラリ51の外周にポリイミド樹脂などの絶縁膜
52を介して抵抗温度係数の大きいNi−Fe等の線材
53を上流側および下流側に適宜の間隔をおいて巻設さ
れる。そして、上流側の巻線54aと下流側の巻線54
bによってキャピラリ51を加熱した状態で、キャピラ
リ51の内部に例えばガスが流れることによって、上流
側の巻線54aは、ガス流によって熱を奪われ、下流側
の巻線54bは、ガス流によって運ばれる熱によって温
められる。この熱バランスによってガス流量を測定でき
る。
の線材53は、径が十数μm(例えば15μm程度)と
細い線のため切れ易く、熱式センサ50のキャピラリ5
1への設置にあたり巻線54a,巻線54bのテンショ
ン管理も微妙な管理を要する。更に、Ni−Fe等の線
材53自体の抵抗値や抵抗温度係数のバラツキ等もあ
り、生産には熟練とノウハウが必要であった。
熟練が不要で、かつ、巻線に関連したノウハウを不要に
できるとともに、巻線に用いるNi−Fe等の線材の抵
抗値や抵抗温度係数のバラツキ等を軽減できる熱式セン
サおよびその設置方法ならびにマスフローメータを提供
することを目的とする。
に、本願の請求項1に係る熱式センサは、絶縁性シート
上に二つの抵抗体配線パターンを形成してなり、更に、
前記絶縁性シートは、内部に流体が流れる測定管路にお
ける上流側および下流側に適宜の間隔をおいて前記二つ
の抵抗体配線パターンを位置させるべく前記測定管路の
外周に巻き付け可能なように変形する薄膜よりなる。
設置方法は、請求項1に記載の熱式センサを、内部に流
体が流れる測定管路の外周に巻き付けることにより前記
各抵抗体配線パターンを前記測定管路における上流側お
よび下流側に位置させるようにしたことを特徴とする。
ータは、請求項1に記載の熱式センサを、内部に流体が
流れる測定管路の外周に巻き付け、前記各抵抗体配線パ
ターンを前記測定管路における上流側および下流側に位
置させてなることを特徴とする。
いて説明する。なお、この発明はそれによって限定され
るものではない。
を示す。図1は、内部に流体が流れる測定管路と、この
測定管路の外周に設置する前の熱式センサを示し、図2
は、測定管路の外周に設置された熱式センサを示す。
で、一枚の平面視矩形の絶縁性シート2上に二つの抵抗
体配線パターン3,4を形成してなる。これら配線パタ
ーン3,4は、絶縁性シート2の一方の面2aに形成さ
れている。2bは、絶縁性シート2の他方の面である。
5は、内部にガスや液体等の流体が例えばA方向に流れ
る測定管路としてのキャピラリである。このキャピラリ
5は、例えばステンレス製であり、0.2mm〜0.7
mmの内径を有する。キャピラリ5は、図3に示すよう
に、マスフローメータ20のセンサ固定ベース27およ
び本体ブロック21に垂直かつ逆U字状に立設されてい
る。
5の外周に巻き付け可能なように自在に変形するポリイ
ミドの薄膜よりなる。このポリイミド薄膜2の膜厚は、
3μm〜50μmの範囲が適当で、この実施形態では
7.5μmである。ポリイミド薄膜2の膜厚の下限を前
記3μmに設定したのは、これより薄い場合は絶縁不良
となる不都合があるからで、また、ポリイミド薄膜2の
膜厚の上限を前記50μmに設定したのは、これより厚
い場合は熱伝導性及び巻き付けの点で不具合の可能性が
あるからである。
としての機能を有し、キャピラリ5における上流側領域
Bおよび下流側領域Cに適宜の間隔Dをおいて位置され
るものである。配線パターン3は、両矢印Eで示す方向
に沿って櫛型に形成されている捲き込み部10と、E方
向に沿って左右一対の引出し線11,11で構成され
る。一方、配線パターン4も、両矢印Eで示す方向に沿
って櫛型に形成されている捲き込み部10’と、E方向
に沿って左右一対の引出し線11’,11’で構成され
る。
を被覆するポリイミドの被覆絶縁膜12がポリイミド薄
膜2の一方の面2a上に設けられている。すなわち、二
つの抵抗体配線パターン3,4は、ポリイミド被覆絶縁
膜12によって被覆されている。このポリイミド被覆絶
縁膜12は、ポリイミド薄膜2の前記膜厚よりも薄い膜
厚を有する。そして、抵抗体配線パターン3,4を構成
する各抵抗体18は、Ti(チタン)膜上にNi(ニッ
ケル)膜が積層された二層構造よりなる。例えば、スパ
ッタあるいは真空蒸着等の公知の金属膜形成手段を用い
てシート状のポリイミド薄膜2に抵抗体18,18を形
成してある。抵抗体18の厚みは、例えば0.3μmで
ある。前記ポリイミド被覆絶縁膜12は、前記抵抗体1
8を空気と遮断することで経時変化による抵抗体18の
抵抗変動を小さくする機能を有する。
ピラリ5の外周に巻き付けることにより前記抵抗体配線
パターン3および4をキャピラリ5における上流側領域
Bおよび下流側領域Cに位置させることができる。ま
た、図2に示すように、キャピラリ5の外周に熱式セン
サ1を巻き込んだ状態で、ポリイミド被覆絶縁膜12と
ポリイミド薄膜2の他方の面2bを適宜の手段で固定す
ることにより熱式センサ1をキャピラリ5の外周に固定
設置できる。
の公知の金属膜形成手段を用いてシート状のポリイミド
薄膜2に抵抗体18,18を形成し、このポリイミド薄
膜2をキャピラリ5の外周に巻き付けることで、従来熟
練と手間のかかっていた線材53の巻線54a,54b
を廃止できる。また、抵抗体18,18に抵抗体配線パ
ターン3,4を採用するとともに、抵抗体18,18の
抵抗値については抵抗体配線パターン3および4の形成
の中でレーザ等で調整できるので、抵抗体18,18の
抵抗値の調整が簡単にできるとともに、抵抗温度係数の
バラツキ等も軽減できる。
5の外周に巻き付け、各抵抗体配線パターン3,4をキ
ャピラリ5における上流側領域Bおよび下流側領域Cに
位置させてなるマスフローメータの一例を示す。
20の本体ブロックで、その一端側には流体入口22が
形成され、他端側には流体出口23が形成されるととも
に、内部に流体入口22と流体出口23とを結ぶように
して流体流路24が形成してあり、この流体流路24に
は定流量特性を有するバイパス素子25が設けてあっ
て、バイパス部6に構成されている。27は、本体ブロ
ック21の上部に設けられるセンサ固定ベースである。
このセンサ固定ベース27には、本体ブロック21内の
流路24と連通路28を介して連通する孔29を備えた
スリーブ30が着脱自在に設けてある。31はシール部
材である。そして、キャピラリ5は、センサ固定ベース
27および本体ブロック21に垂直かつ逆U字状に立設
されている。また、36はセンサ固定ベース27の上面
に抵抗溶接などによって設けられるハーメチック端子
で、抵抗体配線パターン3,4は、ハーメチック端子3
6のリードピンを介して図外のブリッジ回路に接続され
る。37は、熱式センサ1やハーメチック端子36など
を収納しこれらをカバーするためのセンサケースであ
る。なお、本体ブロック21、スリーブ30などは、ス
テンレス、ニッケル、コバールなどの耐腐食性に優れた
金属よりなる。
ン3,4をスパッタあるいは真空蒸着等の公知の金属膜
形成手段を用いて作成したが、公知のエッチングを用い
て作成してもよい。この場合でも、抵抗体18,18や
抵抗温度係数のバラツキ等を軽減できる。
周に巻き付けをポリイミド薄膜2の一方の面2aの側か
ら行ったが、ポリイミド薄膜2の他方の面2b側から行
ってもよい。
状が異なる絶縁性シート2’を用いたこの発明の第2の
実施形態を示す。なお、図4、図5において、図1〜図
3で用いた符号と同一のものは、同一または相当物であ
る。
一枚の絶縁性シートとしてのポリイミド薄膜2’上に二
つの抵抗体配線パターン3,4を形成してなる。そし
て、前記ポリイミド薄膜2’は、平面視で細長の形状を
している。具体的には、ポリイミド薄膜2’は、図5に
おいて斜めに配置された細い幅gの平面視ほぼ平行四辺
形の部分40と、この平行四辺形の部分40の上辺Mを
下辺とする平面視矩形部分41と、前記平行四辺形の部
分40の下辺Nを上辺とする平面視矩形部分42とを有
する。ポリイミド薄膜2’の膜厚は、上記実施形態のポ
リイミド薄膜2と同一であり、例えば6μmである。
2aにおける平行四辺形の部分40に二つの抵抗体配線
パターン3,4を有する。この二つの抵抗体配線パター
ン3,4は、適宜の間隔D’を有する中間部分44を介
して平行四辺形の部分40の上下位置に設けられてい
る。
能を有し、キャピラリ5における上流側領域Bおよび下
流側領域Cに適宜の間隔をおいて位置されるものであ
る。配線パターン3は、両矢印E’で示す方向に沿って
櫛型に形成されている捲き込み部10と、両矢印Hで示
す方向に沿って形成された左右一対の引出し線11,1
1で構成される。一方、配線パターン4も、両矢印E’
で示す方向に沿って櫛型に形成されている捲き込み部1
0’と、両矢印Hで示す方向に沿って形成された左右一
対の引出し線11’,11’で構成される。
センサ1’の巻き付けをポリイミド薄膜2’の一方の面
2aの側から行う。この場合、ポリイミド薄膜2’の前
記中間部分44をキャピラリ5の外周に当て、二つの抵
抗体配線パターン3,4の側がポリイミド被覆絶縁膜1
2を介してキャピラリ5の外周に接するようにポリイミ
ド薄膜2’の前記矩形部分41と矩形部分42をキャピ
ラリ5の外周のまわりに捲き込んで行く。これにより、
抵抗体配線パターン3および4をキャピラリ5における
上流側領域Bおよび下流側領域Cに位置させることがで
きる。また、熱式センサ1’のキャピラリ5の外周への
固定は、熱収縮チューブを用いて行うこともできる。
抵抗体配線パターンを形成して熱式センサを構成し、更
に、前記絶縁性シートを、内部に流体が流れる測定管路
における上流側および下流側に適宜の間隔をおいて前記
二つの抵抗体配線パターンを位置させるべく前記測定管
路の外周に巻き付け可能なように変形する薄膜より構成
したので、熱式センサを容易に製作できるとともに、熱
式センサのキャピラリへの設置のための熟練が不要で、
かつ、従来用いた巻線に関連したノウハウを不要にでき
る。
により、抵抗値、抵抗温度係数のバラツキ等も軽減でき
る。
測定管路の外周に設置する前の状態を示す図である。
の外周に設置した状態を示す図である。
スフローメータを示す構成説明図である。
測定管路の外周に設置した状態を示す図である。
定管路の外周への設置前の状態を示す図である。
ト)、3,4…抵抗体配線パターン、5…キャピラリ
(測定管路)。
Claims (4)
- 【請求項1】 絶縁性シート上に二つの抵抗体配線パタ
ーンを形成してなり、更に、前記絶縁性シートは、内部
に流体が流れる測定管路における上流側および下流側に
適宜の間隔をおいて前記二つの抵抗体配線パターンを位
置させるべく前記測定管路の外周に巻き付け可能なよう
に変形する薄膜よりなることを特徴とする熱式センサ。 - 【請求項2】 前記二つの抵抗体配線パターンを被覆す
る絶縁膜を前記絶縁性シート上に設けてある請求項1に
記載の熱式センサ。 - 【請求項3】 請求項1に記載の熱式センサを、内部に
流体が流れる測定管路の外周に巻き付けることにより前
記各抵抗体配線パターンを前記測定管路における上流側
および下流側に位置させるようにしたことを特徴とする
熱式センサの設置方法。 - 【請求項4】 請求項1に記載の熱式センサを、内部に
流体が流れる測定管路の外周に巻き付け、前記各抵抗体
配線パターンを前記測定管路における上流側および下流
側に位置させてなることを特徴とするマスフローメー
タ。
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JP2002060650A JP4005823B2 (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 熱式センサおよびその設置方法ならびにマスフローメータ |
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- 2002-03-06 JP JP2002060650A patent/JP4005823B2/ja not_active Expired - Fee Related
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