JP2006133243A - Flow sensor - Google Patents
Flow sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006133243A JP2006133243A JP2006035688A JP2006035688A JP2006133243A JP 2006133243 A JP2006133243 A JP 2006133243A JP 2006035688 A JP2006035688 A JP 2006035688A JP 2006035688 A JP2006035688 A JP 2006035688A JP 2006133243 A JP2006133243 A JP 2006133243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- flow
- flow path
- substrate
- fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、流路中を流れる流体の流速または流量を計測するためのフローセンサ、特に熱式のフローセンサに関する。 The present invention relates to a flow sensor for measuring the flow velocity or flow rate of a fluid flowing in a flow path, and more particularly to a thermal flow sensor.
流体の流量や流速を計測する熱式のフローセンサとしては、発熱体(ヒーター)から出た熱による流体の空間的温度分布に流れによって偏りを生じさせ、これを温度センサで検出するタイプ(傍熱型)のものと、流体により発熱体の熱が奪われることによる電力の変化や抵抗の変化を検出し、流速または流量を検出するタイプ(自己発熱型)のものが知られている。 As a thermal type flow sensor that measures the flow rate and flow rate of a fluid, a type that causes a bias in the spatial temperature distribution of the fluid due to heat generated from a heating element (heater) and detects this with a temperature sensor (side Thermal type) and a type (self-heating type) that detects a change in electric power and a change in resistance due to heat deprived from heat by a fluid and detects a flow rate or a flow rate are known.
従来、この種のフローセンサは、主として非腐食性の気体に対して用いられていたが、最近では液体や腐食性の気体にも使用可能なものが開発されている。例えばその一例として、特許文献1に開示されたサーミスタ流速センサーおよび液体用流量センサーが知られている。
Conventionally, this type of flow sensor has been mainly used for a non-corrosive gas, but recently, a sensor that can be used for a liquid or a corrosive gas has been developed. For example, a thermistor flow rate sensor and a liquid flow rate sensor disclosed in
前記特許文献1に記載されている流速および流量センサーは、アルミナ、SiO2 等の板状の基板の一方の面に発熱体とその電極を形成し、この発熱体を絶縁体で覆い、さらにこの絶縁体の上に発熱体の温度を測定するサーミスタとその電極を形成し、反対側の面をカバー(容器)の内面に接着剤によって固着することにより、センサを流体から完全に隔絶している。カバーは熱伝導率がよく、被測定流体に対して耐食性のよい金属、例えばステンレス(SUS316L)で形成している。したがって、上記した特許文献1の流量センサ以上に摩耗、腐食等の問題が生じることがなく、信頼性を向上させることができる。
The flow rate and flow rate sensor described in
しかしながら、特許文献1に記載された流速および流量センサは、センサーをカバーの内面に接着剤によって固着しているため、流体とセンサ間の熱伝導効率が低下し、またセンサの熱容量も大きくなり、感度や応答速度が低くなるという問題があった。また、接着剤の使用量によって特性がばらつくという問題もあった。
However, since the flow velocity and flow rate sensor described in
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、応答性および感度を向上させることができるようにしたフローセンサを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a flow sensor capable of improving responsiveness and sensitivity.
上記目的を達成するために第1の発明は、流体が流れる流路を有するフローセンサにおいて、薄肉板状の基板と、この基板を挟んで対向するように配設された流路形成部材およびヒートシンク部材とを備え、前記流路は前記基板と前記流路形成部材とによって構成されており、前記基板の流路側とは反対側の面に発熱体を含む温度検出手段と前記ヒートシンク部材とを有するものである。 To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a flow sensor having a flow path through which a fluid flows, a thin plate-shaped substrate, a flow path forming member disposed so as to face the substrate, and a heat sink. And the flow path includes the substrate and the flow path forming member, and includes a temperature detection unit including a heating element on the surface opposite to the flow path side of the substrate and the heat sink member. Is.
第2の発明は、流体が流れる流路を有するフローセンサにおいて、前記流路は、少なくとも薄肉板状の基板と、ヒートシンク部材としての流路形成部材と、パッケージとによって構成されており、前記パッケージは、前記ヒートシンク部材としての流路形成部材に設けたセンサ取付孔に取付けられて前記流路の流体に接する面に開口部を有し、前記基板は、流路側とは反対側の面に発熱体を含む温度検出手段を有して前記パッケージの開口部を覆うものである。 According to a second aspect of the present invention, in the flow sensor having a flow path through which the fluid flows, the flow path includes at least a thin plate-shaped substrate, a flow path forming member as a heat sink member, and a package. Is attached to a sensor mounting hole provided in a flow path forming member as the heat sink member and has an opening on a surface in contact with the fluid of the flow path, and the substrate generates heat on a surface opposite to the flow path side. A temperature detecting means including a body is provided to cover the opening of the package.
第1の発明においては、温度検出手段は、流体に晒されないため、ごみが堆積したり、流体により経年変化したりするおそれが少なく、安定した性能を維持する。基板は薄肉板状体であるため、流体と温度検出手段間の熱伝導が良い。 In the first invention, since the temperature detection means is not exposed to the fluid, there is little possibility that dust accumulates or changes with time due to the fluid, and maintains stable performance. Since the substrate is a thin plate-like body, heat conduction between the fluid and the temperature detecting means is good.
第2の発明においては、流路形成部材のセンサ取付孔にパッケージを挿入するだけでよいので、特別な装置、部品等を必要とせず、流路形成部材に簡単に取付けることができる。 In the second invention, it is only necessary to insert the package into the sensor mounting hole of the flow path forming member, so that no special device, parts, etc. are required, and it can be easily mounted on the flow path forming member.
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1(a)、(b)、(c)は本発1明に係るフローセンサの一実施の形態を示す正面図、断面図および背面図、図2はセンサ部の正面図である。これらの図において、フローセンサ1は、表面4a側が被測定流体(以下、流体という)2の流路3に面する基板4と、この基板4を挟んで対向するように配設された流路形成部材5およびプレート6とからなり、基板4と流路形成部材5とで前記流路3の一部を形成している。なお、流路形成部材5とプレート6とは溶接、ろう付け、ボルトなどによって接合されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. 1A, 1B, and 1C are a front view, a sectional view, and a rear view showing an embodiment of a flow sensor according to the
前記基板4は、細長い矩形の薄肉板状に形成され、外周縁部が前記流路形成部材5の裏面に接合されている。基板4の材質としては、熱伝導率が低く、耐熱性、耐食性および剛性の高い材料が好ましい。このため、本実施の形態においては、板厚が50〜150μm程度の薄いステンレスによって形成され、その中央部が前記プレート6と離間して熱的に絶縁されることによりダイアフラム構造のセンサ部4Aを形成している。なお、基板4がステンレス製の場合、その板厚が50μm以下であると強度が低下するため好ましくない。また、150μm以上であると、基板の厚さ方向、つまり流体と温度検出手段間の熱の伝導効率が低下するとともに、基板の面と平行な方向の伝熱量(熱損出)が増加するため好ましくない。
The
前記センサ部4Aの通路3側とは反対側の面である裏面4bには、図示しない電気絶縁膜が形成され、その上に流体2の流速(流量)計測用の温度検出手段7、周囲温度センサ8、電極パッド9および配線用金属薄膜10が周知の薄膜成形技術によって形成されている。例えば、白金等の材料を電気絶縁膜の表面に蒸着し、所定のパターンにエッチングすることにより形成され、温度検出手段7と周囲温度センサ8が電極パッド9に配線用金属薄膜10を介してそれぞれ電気的に接続される。
An electric insulating film (not shown) is formed on the
前記温度検出手段7は、センサ部4Aの裏面中央に形成される。周囲温度センサ8は、周囲温度つまり流体温度が変化したとき、その変化を補償するために用いられるもので、センサ部4Aの裏面外周縁部寄りに形成される。電気絶縁膜としては、例えば厚さが数千オングストローム程度の薄い酸化シリコン(SiO2 )膜か、または窒化シリコン膜からなる。酸化シリコン膜は、例えばスパッタリング、CVDあるいは酸化シリコンを混入した溶剤を塗布して所定温度に加熱し、酸化シリコンを溶融固化させることにより形成される。窒化シリコン膜は、スパッタリングやCVDによって形成される。なお、周囲温度センサ8は、基板4土のセンサ部4Aの外や、基板4以外の部分に設けてもよい。また、電極パッド9もセンサ部4Aの外の基板4土に設けて、そこから電極を取り出してもよい。
The temperature detecting means 7 is formed at the center of the back surface of the
流速(流量)計測用の温度検出手段7の構成としては、一般的には発熱体兼温度センサが1つ、発熱体兼温度センサが2つ、発熱体兼温度センサと温度センサの3通りが考えられる。 The temperature detecting means 7 for measuring the flow velocity (flow rate) generally has one heating element / temperature sensor, two heating elements / temperature sensors, and a heating element / temperature sensor and a temperature sensor. Conceivable.
図2は1つの発熱体11で自己発熱型の温度検出手段7を構成した例を示す。また、センサ部4Aの裏面外周部寄りで上流側に1つの周囲温度センサ8を設けている。
FIG. 2 shows an example in which the self-heating type temperature detecting means 7 is constituted by one
図3は、2つの発熱体11A,11Bで自己発熱型の温度検出手段7を構成した例を示す。2つの発熱体11A,11Bは、センサ部4Aの裏面中央に流体2の流れ方向に近接して配列されている。また、2つの周囲温度センサ8A,8Bを設けている。これらの周囲温度センサ8A,8Bは、流体2の流れ方向と直交する方向において対向するようにセンサ部4Aの外周寄りに形成されている。
FIG. 3 shows an example in which the self-heating type temperature detection means 7 is configured by two
図4は、1つの発熱体11と、2つの温度センサ12A,12Bとで傍熱型の温度検出手段7を構成した例を示す。発熱体11は、センサ部4Aの裏面中央に設けられている。2つの温度センサ12A,12Bは、発熱体11を挟んで流体2の流れ方向の上流側と下流側にそれぞれ配列されている。また、1つの周囲温度センサ8をセンサ部4Aの裏面外周部で流体2の流れ方向の上流側に設けている。発熱体11のパターン幅は10〜50μm、温度センサ12A,12Bおよおよび周囲温度センサ8のパターン幅は5〜10μm程度が好ましい。
FIG. 4 shows an example in which the indirectly heated temperature detecting means 7 is configured by one
図5は2つの発熱体11A,11Bで自己発熱型の温度検出手段7を構成した例を示している。2つの発熱体11A,11Bは、センサ部4Aの裏面中央に流体2の流れ方向に近接して配列されている。また、1つの周囲温度センサ8を流体2の流れ方向の上流側に設けている。
FIG. 5 shows an example in which the self-heating type temperature detection means 7 is configured by two
図6は、2つの発熱体11A,11Bをセンサ部4Aの裏面中央に流体2の流れ方向に近接して配列し、自己発熱型の温度検出手段7を構成した例を示す。また、2つの周囲温度センサ8A,8Bをセンサ部4Aの裏面外周寄りで流体2の流れ方向の上流側と下流側に設けている。
FIG. 6 shows an example in which two
図7は、同じく2つの発熱体11A,11Bをセンサ部4Aの裏面中央に流体2の流れ方向に近接して配列し、自己発熱型の温度検出手段7を構成した例を示す。また、1つの周囲温度センサ8をセンサ部4Aの裏面で流体2の流れ方向と直交する方向の外周寄りに設けている。
FIG. 7 shows an example in which two
図1において、前記流路形成部材5は、細長い金属板からなり、裏面中央に前記基板4より若干小さく、深さが0.5〜数mm程度の凹部14を形成しており、この凹部14と前記基板4の表面4aとの間に形成された空間が流体2の流路3の一部を形成している。また、流路形成部材5の長手方向の両端部寄りには、前記流路3に連通する流体供給ロ15と流体排出口16を貫通して形成している。
In FIG. 1, the flow
前記プレート6は、細長い金属板からなり、前記基板4の裏面4bに密接され接合されている。また、プレート6の中央には、前記基板4のセンサ部4Aと略同じ大きさの貫通孔17が設けられており、この貫通孔17に前記温度検出手段7と周囲温度センサ8を外部と電気的に接続する電極18が配設されている。電極18は、金属フレーム19に複数本の金属製のピン20をハーメチックガラスを介して固定することにより形成されており、前記ピン20の内端が前記センサ部4Aの電極パッド9にろう付けによって接合している。電極18の取付けに際しては、貫通孔17を真空排気して取付けるか、または熱伝導率の低い乾燥した不活性ガスを基板4と電極18との間の密閉空間に封入することが好ましいが、周囲の風の影響を受けないようにすれば大気開放でもよい。なお、電極18を用いずに、金線によるワイヤーボンドでセンサの電極パッドと外部の回路基板とを接続してもよい。
The plate 6 is made of an elongated metal plate, and is in close contact with and joined to the
流路形成部材5の材質としては、構造材およびヒートシンクの役目もするため熱伝導率が高く、耐熱性、耐食性および剛性の高い材料が好ましい。また、フローセンサ1を腐食性流体に適用するには、流体2と接触する部分が全て耐食性を有する同一材料であることが好ましく、さらに各部材間の接合も接合用の異種材料を用いないで行うことが好ましい。このため、本実施の形態においては、流路形成部材5を基板4と同一材料であるステンレス(特に、SUS316L)で形成している。このように、基板4、流路形成部材5をステンレスで形成すると、YAGレーザー溶接等により異種金属を使用せずに接合することができる。また、ステンレスは、加工性も相対的に優れており、センサ用材料として好適である。ただし、ステンレスに限らず、サファイア、セラミックスなどの熱伝導率の高い材料であっても、その分薄く形成すれば面方向への熱の逃げを小さくできるので使用することが可能である。なお、300Kでのステンレス、サファイア、セラミックスの熱伝導率は、その組成にもよるがそれぞれ16,46,36[W/mK]程度である。
The material of the flow
プレート6の材質としては、構造材およびヒートシンクの役目もするため熱伝導率、耐熱性、剛性が高い材料が好ましいが、測定流体には接触しないので、耐食性はあまり必要ではない。 The material of the plate 6 is preferably a material having high thermal conductivity, heat resistance, and rigidity because it also serves as a structural material and a heat sink. However, since it does not contact the measurement fluid, corrosion resistance is not so necessary.
1つの発熱体11を用いた図2に示すフローセンサ1において、図11のような定温度差回路を用いることによって流速を電圧信号に変換することができる。この定温度差回路は、図11に示すように、抵抗R1,R2、発熱体(抵抗ヒータ)11、抵抗R3および周囲温度センサ8から構成されたブリッジ回路と、抵抗R1と発熱体11の中点電圧を反転入力とするとともに抵抗R2と抵抗R3の中点電圧を非反転入力とするオペアンプOP1とを備え、このオペアンプOP1の出力はブリッジ回路を構成する抵抗R1,R2の一端に共通に接続されている。ここで、抵抗R1,R2,R3は、周囲温度センサ8よりも常にある一定温度高くなるように抵抗値が設定されている。
In the
この状態で流体2を例えば矢印方向に流すと、発熱体11は流体2によって熱が奪われると、発熱体11の抵抗値は下がり、ブリッジ回路の平衡状態が崩れるが、オペアンプOP1によってその反転入力・非反転入力間に生じる電圧に応じた電圧がブリッジ回路に加えられるので、流体2によって奪われた熱を補償するように発熱体11の発熱量が増加する。その結果、発熱体11の抵抗値が上昇することにより、ブリッジ回路は平衡状態に戻る。したがって、平衡状態にあるブリッジ回路にはその流速に応じた電圧が加えられていることになる。図11の定温度差回路は、このときブリッジ回路に加えられている電圧のうち、発熱体11の端子間電圧を電圧出力として出力するものである。
If the
このように発熱体11の温度が周囲温度センサ8で計測される周囲温度よりある一定温度高くなるように前記定温度差回路が電流または電圧を制御して温度差を一定に保ち、その電圧、電流あるいは電力変化を検出することにより流体2の流速または流量が計測できる。
Thus, the constant temperature difference circuit controls the current or voltage so that the temperature of the
図3および図6は前記図2に示すフローセンサを2つ組合わせたもので、図13のような回路で上流側の発熱体11Aと下流側の発熱体11Bの電圧差を検出することにより流体2の流速または流量および流れの方向が計測できる。図13に示す回路では、図11に示した定温度差回路を2つ用い、発熱体11Aおよび発熱体11Bの端子間電圧の差をオペアンプOP3で増幅して電圧出力とするものである。電圧出力の大きさで流速がわかり、その極性で方向を知ることができる。なお、ここでは電圧の差をとったが、電流あるいは電力の差をとるようにしてもよい。
FIGS. 3 and 6 are combinations of two flow sensors shown in FIG. 2. By detecting a voltage difference between the
2つの発熱体11A,11Bを用いた図5および図7に示すフローセンサにおいて、図12に示す定温度差回路を用いて流体の流速および流れの方向を検出することができる。
In the flow sensor shown in FIG. 5 and FIG. 7 using the two
図12に示す回路は、抵抗R1,R2、発熱体(抵抗ヒータ)11A,11B、抵抗R3および周囲温度センサ8から構成されたブリッジ回路と、このブリッジ回路を平衡状態に保つオペアンプOP1を含む点で図11に示した定温度差回路と共通する。図12に示す回路においては、直列につながれた2つの発熱体11A,11Bの端子間電圧をそれぞれ増幅するオペアンプOP2A,OP2Bと、これらの出力の差を入力とするオペアンプOP3を備え、このオペアンプOP3の出力を流体2の流速に応じた電圧出力とするものである。
The circuit shown in FIG. 12 includes a bridge circuit composed of resistors R1 and R2, heating elements (resistance heaters) 11A and 11B, a resistor R3, and an
図12のような定温度差回路のブリッジ回路への通電によって2つの発熱体11A,11Bを1つの発熱体として周囲温度よりも、ある一定の高い温度に加熱した状態で流体2を矢印方向に流すと、上流側に位置する発熱体11Aは冷却されて降温する。一方、下流側に位置する発熱体11Bは、流体2の流れを媒体として上流側の発熱体11Aからの熱伝導により温度が上昇し、2つの発熱体11A,11Bの間に温度差が生じる。この温度差は発熱体11A,11Bの抵抗値の変化として捉えられ、この抵抗値または両端子間電圧の変化を検出してセンサ出力とすることにより、流体2の流速または流量を計測する。この場合、2つの発熱体11A,11Bを用い温度差を検出すると、1つ用いた場合に比べて再現性や精度を向上させることができる。また、発熱体11A,11Bの抵抗変化により流体2の流れの方向も検出することができる。
When the bridge circuit of the constant temperature difference circuit as shown in FIG. 12 is energized, the
1つの発熱体11と2つの温度センサ12A,12Bを用いた図4に示すフローセンサにおいて、図11のような定温度差回路のブリッジ回路への通電によって発熱体11を周囲温度よりも、ある一定の高い温度に加熱した状態で流体2を矢印方向に流すと、発熱体11の上流側温度センサ12Aと下流側温度センサ12Bの間に温度差が生じるので、図14または図15のような回路によってその電圧差または抵抗値差を検出することにより、流体2の流速または流量を計測する。ここで図14に示す回路は2つの温度センサ12A,12Bを含むブリッジ回路を用いて電圧出力を供給するものであり、図15に示す回路は直列に接続された2つの温度センサ12A,12Bの端子間電圧をそれぞれオペアンプOP1,OP2で増幅し、その差をさらにオペアンプOP3で増幅したものを電圧出力とするものである。この場合、2つの温度センサ12A,12Bを用いているので、流体2の流れの方向を検出することができ、この構成が最も精度および再現性が良い。
In the flow sensor shown in FIG. 4 using one
このようなフローセンサ1にあっては、薄肉板状体からなる基板4の流体2が接する面とは反対側の面に温度検出手段7を設けているので、温度検出手段7、周囲温度センサ8、電極パッド9等が流体2に直接接触して腐食したり劣化したり、あるいはごみ等が付着したりすることがなく、半導体製造装置などに使用されている腐食性の気体や液体の測定にも使用することができ、センサの信頼性、耐久性を向上させることができる。
In such a
また、基板4は熱伝導率が低いステンレスによって薄肉板状体に形成されているので、面と平行な方向への熱伝導が少なく、基板の厚さ方向、つまり流体2と温度検出手段7間の熱伝導が良好で、応答性を向上させることができる。また、ステンレスは、耐熱性、耐食性、加工性および剛性に優れ、センサ材料として好適である。
Further, since the
図8(a)、(b)、(c)は本発明の他の実施の形態を示す正面図、断面図および背面図である。なお、図1、図2に示した構成部材と同一のものについては同一符号をもって示し、その説明を適宜釧各する。 FIGS. 8A, 8B, and 8C are a front view, a sectional view, and a rear view showing another embodiment of the present invention. The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately described.
この実施の形態では、流体2の流路3を形成する流路形成部材30にセンサ取付孔31を形成し、このセンサ取付孔31にフローセンサ32を取付けている。流路形成部材30は、ステンレスによって形成されている。
In this embodiment, a
前記フローセンサ32は、前面中央に円形の開口部33を有し、背面が開放し、外周面後端部にフランジ34が一体に設けられたカップ状のパッケージ35と、外周部が前記パッケージ35の前面に接合されることにより前記開口部33を覆う基板4とで構成されている。基板4は、ステンレスによって薄肉板状体に形成され、裏面中央部に図4に示す温度検出手段7、周囲温度センサ8、電極パッド9および配線用金属薄膜10が電気絶縁膜を介して設けられている。なお、基板4は正方形に限らず円形等の他の形状でもよい。また、温度検出手段7と周囲温度センサ8の構成としては、図4に示すものに限らず、図2、図3、図5、図6または図7に示す構成のものであってもよい。また、周囲温度センサ8は基板4以外の部分に設けてもよい。
The
前記パッケージ35はステンレス製で、前記流路形成部材30のセンサ取付孔31に嵌合され、フランジ34が流路形成部材30の背面にYAGレーザー溶接等によって接合されている。パッケージ35の前面と基板4の表面は、流路形成部材30の内壁面30aと同一面を形成し、流路3の一部を構成している。パッケージ35の内部には、電極18が背面側開口部から組み込まれており、そのピン20が前記電極パッド9にろう付けによって接続されている。なお、センサの電極パッドから金線によるワイヤーボンドで回路基板と接続してもよい。
The
このような構造からなるフローセンサ32においては、流路形成部材30にセンサ取付孔31を形成し、このセンサ取付孔31にフローセンサ32を嵌め込んで基板4の表面を流体2に接触させ、パッケージ35を流路形成部材30に接合するだけでよいので、特別な装置、部品等を用いる必要がなく、簡単に取付けることができる。なお、フランジ34と流路形成部材30の接合は、Oリングなどのシール材を用いてボルトで固定してもよい。
In the
図9は、図4に示したセンサ部4Aの構造において、空気中で発熱体11の温度を周囲温度より30℃高く設定し、上流側と下流側の温度センサ12A,12Bの発熱体11からの距離を変化させてシミュレーションを行ったときの、その距離と2つの温度センサ12A,12Bの温度差の関係を示す図、図10はヒータRh(発熱体)から温度センサ(Ru,Rd)までの距離を示す図である。図9から明らかなように、この条件において温度差が最も大きくなる位置は、発熱体11の中心からそれぞれ650μmの位置であった。
FIG. 9 shows the structure of the
以上説明したように本発明に係るフローセンサは、流体が流れる流路を有するフローセンサにおいて、前記流路は、薄肉板状の基板と、流路形成部材とによって構成されており、前記基板の流路側とは反対側の面に発熱体を含む温度検出手段とヒートシンク部材とを有するので、温度検出手段は流体に晒されないため、ごみが堆積したり、流体により経年変化したりするおそれが少なく、安定した性能を維持することができる。基板は薄肉板状であるため、流体と温度検出手段間の熱伝導を良くすることができる。以上より、応答性および感度を向上させたセンサを提供することができる。また、基板の材質としては、ステンレス、サファイア、セラミックス等が挙げられ、この中で特にステンレスは耐食性、加工性、熱伝導率、剛性の面で非常に適した材料である。また、基板の板厚としては、流体と温度検出手段間の熱伝導を良くするとともに基板内の横方向の熱伝導を少なくするためできるだけ薄い構成がよいが、条件としては加工性、強度、ハンドリング等の製作上の外的要因を考慮して決定する必要がある。このためステンレスの場合は、50〜150μm程度が最適である。 As described above, the flow sensor according to the present invention is a flow sensor having a flow path through which a fluid flows. The flow path includes a thin plate-shaped substrate and a flow path forming member. Since the temperature detection means including the heating element and the heat sink member are provided on the surface opposite to the flow path side, the temperature detection means is not exposed to the fluid, so that there is little risk of dust accumulation or aging due to the fluid. , Can maintain stable performance. Since the substrate has a thin plate shape, heat conduction between the fluid and the temperature detecting means can be improved. As described above, a sensor with improved responsiveness and sensitivity can be provided. In addition, examples of the material of the substrate include stainless steel, sapphire, ceramics, and the like. Among these, stainless steel is a particularly suitable material in terms of corrosion resistance, workability, thermal conductivity, and rigidity. The thickness of the substrate should be as thin as possible in order to improve the heat conduction between the fluid and the temperature detection means and to reduce the heat conduction in the lateral direction in the substrate, but the conditions are workability, strength, handling It is necessary to determine in consideration of external factors such as production. For this reason, in the case of stainless steel, about 50-150 micrometers is optimal.
また、本発明は、流体が流れる流路を有するフローセンサにおいて、前記流路は、薄肉板状の基板と、ヒートシンク部材としての流路形成部材と、パッケージとによって構成されており、前記パッケージは、前記ヒートシンク部材としての流路形成部材に設けたセンサ取付孔に取付けられて前記流路の流体に接する面に開口部を有し、前記基板は、流路側とは反対側の面に発熱体を含む温度検出手段を有して前記パッケージの開口部を覆うようにしたので、特別な装置、部品等を必要とせず、流路形成部材に簡単に取付けることができる。 Further, the present invention provides a flow sensor having a flow path through which a fluid flows, wherein the flow path includes a thin plate-shaped substrate, a flow path forming member as a heat sink member, and a package. And an opening on a surface of the flow path that is in contact with the fluid of the flow path that is attached to a sensor mounting hole provided in the flow path forming member as the heat sink member, and the heating element on the surface opposite to the flow path side Since the opening portion of the package is covered with the temperature detecting means including the above, it is possible to easily attach to the flow path forming member without requiring a special device or component.
1…フローセンサ、2…流体、3…流路、4…基板、4A…センサ部、5…流路形成部材、6…プレート、7…温度検出手段、8…周囲温度センサ、9…電極パッド、10…配線用金属薄膜、11…発熱体(ヒータ)、30…流路形成部材、31…センサ取付孔、32…フローセンサ、35…パッケージ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
薄肉板状の基板と、この基板4を挟んで対向するように配設された流路形成部材およびヒートシンク部材とを備え、
前記流路は前記基板と前記流路形成部材とによって構成されており、前記基板の流路側とは反対側の面に発熱体を含む温度検出手段と前記ヒートシンク部材とを有することを特徴とするフローセンサ。 In a flow sensor having a flow path through which a fluid flows,
A thin plate-like substrate, and a flow path forming member and a heat sink member disposed so as to face each other with the substrate 4 interposed therebetween,
The flow path is constituted by the substrate and the flow path forming member, and has a temperature detection means including a heating element on the surface opposite to the flow path side of the substrate and the heat sink member. Flow sensor.
前記流路は、少なくとも薄肉板状の基板と、ヒートシンク部材としての流路形成部材と、パッケージとによって構成されており、
前記パッケージは、前記ヒートシンク部材としての流路形成部材に設けたセンサ取付孔に取付けられて前記流路の流体に接する面に開口部を有し、
前記基板は、流路側とは反対側の面に発熱体を含む温度検出手段を有して前記パッケージの開口部を覆うことを特徴とするフローセンサ。 In a flow sensor having a flow path through which a fluid flows,
The flow path is composed of at least a thin plate-shaped substrate, a flow path forming member as a heat sink member, and a package,
The package is attached to a sensor mounting hole provided in a flow path forming member as the heat sink member and has an opening on a surface in contact with the fluid of the flow path,
The flow sensor according to claim 1, wherein the substrate has temperature detection means including a heating element on a surface opposite to the flow path side to cover the opening of the package.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006035688A JP2006133243A (en) | 2006-02-13 | 2006-02-13 | Flow sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006035688A JP2006133243A (en) | 2006-02-13 | 2006-02-13 | Flow sensor |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000316717A Division JP3825242B2 (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Flow sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006133243A true JP2006133243A (en) | 2006-05-25 |
Family
ID=36726879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006035688A Pending JP2006133243A (en) | 2006-02-13 | 2006-02-13 | Flow sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006133243A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012086426A (en) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Seiko Epson Corp | Liquid ejecting head unit |
WO2020213551A1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-22 | 智一 池野 | Flow velocity sensor |
-
2006
- 2006-02-13 JP JP2006035688A patent/JP2006133243A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012086426A (en) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Seiko Epson Corp | Liquid ejecting head unit |
US9056467B2 (en) | 2010-10-19 | 2015-06-16 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head unit |
WO2020213551A1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-22 | 智一 池野 | Flow velocity sensor |
US11726104B2 (en) | 2019-04-16 | 2023-08-15 | Tomokazu Ikeno | Flow velocity sensor with improved weatherability |
JP7410022B2 (en) | 2019-04-16 | 2024-01-09 | 智一 池野 | flow rate sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3825242B2 (en) | Flow sensor | |
JPH0650783A (en) | Mass flow rate sensor | |
JPH10197309A (en) | Measuring element for thermal air flowmeter and thermal air flowmeter | |
JP3324855B2 (en) | Mass flow sensor | |
JP2009243996A (en) | Thermal type flowmeter | |
JPH03272428A (en) | Pressure sensor | |
JP2008039588A (en) | Flow sensor and mass flow controller | |
JP3683868B2 (en) | Thermal flow sensor | |
JP2006133243A (en) | Flow sensor | |
JP4404297B2 (en) | Flow sensor | |
JPH04230808A (en) | Diaphragm sensor | |
JP3969564B2 (en) | Flow sensor | |
JP2006208402A (en) | Flow sensor | |
JPH08146026A (en) | Thermistor flow velocity sensor and flow rate sensor for liquid | |
JP3454265B2 (en) | Thermal flow sensor | |
JPH04348280A (en) | Heater built-in hybrid ic | |
JP2000046608A (en) | Flow rate sensor | |
JP4139149B2 (en) | Gas sensor | |
JP3766290B2 (en) | Flow sensor | |
JPH102773A (en) | Thermal air flowmeter | |
JP3785052B2 (en) | Flow sensor | |
JP2633994B2 (en) | Thermal air flow meter | |
JPH07234238A (en) | Acceleration sensor | |
JP3766289B2 (en) | Flow sensor | |
JP2010230388A (en) | Flow sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070403 |