JP2022127149A - 熱式流量計 - Google Patents
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Abstract
【課題】センサチップを効率よく冷却できる熱式流量計を提供する。【解決手段】被測定用の流体が流れる流路１２を備える。流量検出用の検出面１７を有し、流路１２に検出面１７が露出するように流路１２の壁１３に組み付けられたセンサチップ１５を備える。センサチップ１５の検出面１７とは反対側の裏面１８に接着された放熱部材２１を備える。放熱部材２１は、流路１２の壁１３を形成する材料より熱伝導率が高い材料によって形成され、流路１２の壁１３の外側に位置する外部環境２２と接している。【選択図】 図１
Description
本発明は、センサチップを冷却する構造を備えた熱式流量計に関する。
従来の熱式流量計は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、被測定用の流体が流れる流路にセンサチップの検出部が露出する構成が採られている。特許文献１に開示されたセンサチップ１（図３参照）は、流路２の壁の一部を構成する筐体３の中に設けられている。このセンサチップ１の検出部４は、流路２の内壁面２ａと同一平面上に位置するように配置されている。
特許文献２に開示されているセンサチップ５（図４参照）は、被測定用の流体が導かれるキャビティ６がチップ裏面ではなく内部に設けられており、チップ裏面が筐体７に全面にわたって固定されて圧力変動の影響を受けることがないように構成されている。
ところで、被測定用の流体が流れる流路を形成する筐体は、様々な種類の流体を流すことができるように、耐食性を有する材料で形成することが望ましい。この種の筐体の材料は、製造コストや加工性に優れた樹脂材料を採用することが多い。
また、熱式流量計に用いられるセンサチップにおいて、ヒータの熱を効率的に流体と熱授受させるためには、センサチップの熱を外部に逃がすことが有効である。
また、熱式流量計に用いられるセンサチップにおいて、ヒータの熱を効率的に流体と熱授受させるためには、センサチップの熱を外部に逃がすことが有効である。
特許文献１や特許文献２に示すような熱式流量計では、筐体を樹脂材料によって形成するとセンサ感度を高くすることは難しくなるという問題があった。この理由は、樹脂材料は金属材料と較べると熱伝導率が低く、センサチップの熱が筐体の外に逃げ難くなるからである。
本発明の目的は、センサチップを効率よく冷却できる熱式流量計を提供することである。
この目的を達成するために本発明に係る熱式流量計は、被測定用の流体が流れる流路と、流量検出用の検出面を有し、前記流路に前記検出面が露出するように前記流路の壁に組み付けられたセンサチップと、前記センサチップの前記検出面とは反対側の裏面に接着された放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記流路の壁を形成する材料より熱伝導率が高い材料によって形成され、前記流路の壁の外側に位置する外部環境と接しているものである。
本発明は、前記熱式流量計において、前記流路の壁を形成する材料は樹脂材料であり、前記放熱部材を形成する材料は銅であってもよい。
本発明によれば、センサチップの熱が放熱部材を介して外部環境に放散されるから、センサチップを効率よく冷却できる熱式流量計を提供することができる。
以下、本発明に係る熱式流量計の一実施の形態を図１および図２を参照して詳細に説明する。
図１に示す熱式流量計１１は、被測定用の流体（図示せず）が流れる流路１２を備えている。流路１２は、パイプ状の壁１３の中に形成されており、流量計用筐体１４の中に収容されている。流路１２内を流れる流体は、液体あるいは気体で、流路１２内を流れる。流路１２の壁１３は、耐食性を有する樹脂材料によって形成されている。
図１に示す熱式流量計１１は、被測定用の流体（図示せず）が流れる流路１２を備えている。流路１２は、パイプ状の壁１３の中に形成されており、流量計用筐体１４の中に収容されている。流路１２内を流れる流体は、液体あるいは気体で、流路１２内を流れる。流路１２の壁１３は、耐食性を有する樹脂材料によって形成されている。
流路１２の壁１３にはセンサチップ１５が組み付けられている。センサチップ１５は、流路１２の壁１３に形成された貫通穴１６に挿入されて貫通穴１６を閉塞している。詳述すると、センサチップ１５は、例えばシリコンによって流路１２の壁１３より薄い板状に形成されており、貫通穴１６の流路側開口部に配置されている。センサチップ１５を形成する材料は、シリコンに限定されることはなく、例えばガラスやセラミックなどでもよい。
このセンサチップ１５の流路１２に露出する部分には、検出面１７が形成されている。この検出面１７は、流路１２の内壁面１２ａと同一平面上に位置付けられている。検出面１７には、図示してはいないが、温度センサとヒータとが設けられている。温度センサとヒータは、センサチップ１５から壁１３の外に延びる配線によって流量算出回路に接続されている。
センサチップ１５の検出面１７とは反対側の裏面１８には放熱部材２１が接着されている。放熱部材２１は、流路１２の壁１３を形成する樹脂材料より熱伝導率が高い材料によって板状に形成されている。この実施の形態による放熱部材２１は、熱伝導率が高い金属材料によって形成されている。熱伝導率が高い金属材料としては、例えば銅を挙げることができる。ここでいう銅は、純銅および銅合金を含む。
放熱部材２１は、センサチップ１５の裏面の全域に例えば接着剤（図示せず）によって接着されている。放熱部材２１の厚みは、センサチップ１５とは反対側の裏面２１ａが貫通穴１６の開口端に達し、壁１３の外に露出するような厚みである。このため、放熱部材２１の裏面２１ａは、流路１２の壁１３の外側に位置する外部環境２２と接している。この実施の形態による外部環境２２は、流量計用筐体１４の内部の空間である。
このように構成された熱式流量計１１においては、センサチップ１５の熱が伝導により放熱部材２１に伝達され、放熱部材２１の裏面２１ａから流量計用筐体１４の内部の空間に放散される。放熱部材２１は銅によって形成されているから、センサチップが樹脂材料からなる筐体に組み付けられた従来の熱式流量計と較べると、センサチップ１５の熱が外部に伝わり易くなる。
したがって、この実施の形態によれば、センサチップを効率よく冷却することが可能な熱式流量計を提供することができる。
したがって、この実施の形態によれば、センサチップを効率よく冷却することが可能な熱式流量計を提供することができる。
この実施の形態のように放熱部材２１がセンサチップ１５に接着されている場合と、放熱部材２１が設けられていない場合とについて、それぞれセンサ感度を測定したところ、図２に示すような結果が得られた。センサ感度の測定は、毎分０．０１ｍｌ～毎分５００ｍｌの流量の範囲で複数の流量についてそれぞれ行った。測定の結果、各々の流量値において感度が向上することが分かった。図２は、流量が毎分２００ｍｌの場合の測定結果を示している。
図２から分かるように、放熱部材２１が設けられている場合は、放熱部材２１が設けられていない場合より感度が高くなる。
図２から分かるように、放熱部材２１が設けられている場合は、放熱部材２１が設けられていない場合より感度が高くなる。
１１…熱式流量計、１２…流路、１３…壁、１５…センサチップ、１７…検出面、１８…裏面、２１…放熱部材、２２…外部環境。
Claims (2)
- 被測定用の流体が流れる流路と、
流量検出用の検出面を有し、前記流路に前記検出面が露出するように前記流路の壁に組み付けられたセンサチップと、
前記センサチップの前記検出面とは反対側の裏面に接着された放熱部材とを備え、
前記放熱部材は、前記流路の壁を形成する材料より熱伝導率が高い材料によって形成され、前記流路の壁の外側に位置する外部環境と接していることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項１記載の熱式流量計において、
前記流路の壁を形成する材料は樹脂材料であり、
前記放熱部材を形成する材料は銅であることを特徴とする熱式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021025128A JP2022127149A (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 熱式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021025128A JP2022127149A (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 熱式流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2022127149A true JP2022127149A (ja) | 2022-08-31 |
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ID=83060219
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| JP2021025128A Pending JP2022127149A (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 熱式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022127149A (ja) |
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2021
- 2021-02-19 JP JP2021025128A patent/JP2022127149A/ja active Pending
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