JP2842729B2 - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量及び流速を
計測する感熱式流量センサに関する。
計測する感熱式流量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の感熱式流量センサとして
は、例えば、実開昭６１−１０８９３０号公報に記載さ
れた図８に示すものが知られている。そこで、図８に示
す従来の感熱式流量センサについて説明する。同図にお
いて、１は流体の主流路となるハウジング、２はこのハ
ウジング１内に流体の流れに沿って配設された検出管、
３はこの検出管２の所定位置に配設された流速プロー
ブ、４はこの流速プローブ３の下流側の所定位置に配設
された流体温センサで、上記流速プローブ３及び流体温
センサ４はそれぞれに接続された抵抗Ｒ１及びＲ２と共
にブリッジ回路を構成している。また、このブリッジ回
路は、一方の接続点５、６において差動増幅器１０１に
接続され、他方の接続点７においてトランジスタ１０２
のエミッタに接続されている。また、これら両者１０
１、１０２はブリッジ回路へ供給する電流を制御する制
御回路を構成している。そして、この制御回路は、上記
差動増幅器１０１がトランジスタ１０２のベースに接続
され、トランジスタ１０２のコレクタが電源１０３に接
続されて構成されている。
は、例えば、実開昭６１−１０８９３０号公報に記載さ
れた図８に示すものが知られている。そこで、図８に示
す従来の感熱式流量センサについて説明する。同図にお
いて、１は流体の主流路となるハウジング、２はこのハ
ウジング１内に流体の流れに沿って配設された検出管、
３はこの検出管２の所定位置に配設された流速プロー
ブ、４はこの流速プローブ３の下流側の所定位置に配設
された流体温センサで、上記流速プローブ３及び流体温
センサ４はそれぞれに接続された抵抗Ｒ１及びＲ２と共
にブリッジ回路を構成している。また、このブリッジ回
路は、一方の接続点５、６において差動増幅器１０１に
接続され、他方の接続点７においてトランジスタ１０２
のエミッタに接続されている。また、これら両者１０
１、１０２はブリッジ回路へ供給する電流を制御する制
御回路を構成している。そして、この制御回路は、上記
差動増幅器１０１がトランジスタ１０２のベースに接続
され、トランジスタ１０２のコレクタが電源１０３に接
続されて構成されている。
【０００３】また、図９（ａ）、（ｂ）は上記流速プロ
ーブ３を示す正面図及び側面図で、同図において、３１
はアルミナによって細長形状に形成された絶縁性の支持
基材、３２はこの支持基材３１に被着され且つ温度によ
って抵抗値が変化する物質からなる膜状の感熱抵抗体、
３３は上記感熱抵抗体３２の表面に描画された、電流路
を形成するパターニングライン、３４は本感熱抵抗体３
２の基端部に接続されたリード線、３５は上記感熱抵抗
体３２を保護する保護コート、３６は本流速プローブ３
を支持するホルダーである。尚、図８及び図９におい
て、ｈ０、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５は流速プロー
ブ３の高さを示している。
ーブ３を示す正面図及び側面図で、同図において、３１
はアルミナによって細長形状に形成された絶縁性の支持
基材、３２はこの支持基材３１に被着され且つ温度によ
って抵抗値が変化する物質からなる膜状の感熱抵抗体、
３３は上記感熱抵抗体３２の表面に描画された、電流路
を形成するパターニングライン、３４は本感熱抵抗体３
２の基端部に接続されたリード線、３５は上記感熱抵抗
体３２を保護する保護コート、３６は本流速プローブ３
を支持するホルダーである。尚、図８及び図９におい
て、ｈ０、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５は流速プロー
ブ３の高さを示している。
【０００４】次に、動作について説明する。ハウジング
１内に流体が流れている場合には、制御回路は、流速プ
ローブ３の感熱抵抗体３２の平均温度が流体より一定温
度だけ高くなるようにブリッジ回路へ供給する電流を制
御してブリッジ回路を平衡状態にしている。この状態で
流体の流量が増加すると、感熱抵抗体３２が流体によっ
て冷却されてその抵抗値が変化し、ブリッジ回路の平衡
状態が崩れて非平衡になるが、この時、制御回路が作動
してブリッジ回路への供給電流を大きくすることによっ
て感熱抵抗体３２を加熱して平均温度を元の状態に戻
し、ブリッジ回路の平衡状態を回復させる。
１内に流体が流れている場合には、制御回路は、流速プ
ローブ３の感熱抵抗体３２の平均温度が流体より一定温
度だけ高くなるようにブリッジ回路へ供給する電流を制
御してブリッジ回路を平衡状態にしている。この状態で
流体の流量が増加すると、感熱抵抗体３２が流体によっ
て冷却されてその抵抗値が変化し、ブリッジ回路の平衡
状態が崩れて非平衡になるが、この時、制御回路が作動
してブリッジ回路への供給電流を大きくすることによっ
て感熱抵抗体３２を加熱して平均温度を元の状態に戻
し、ブリッジ回路の平衡状態を回復させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
感熱式流量センサでは、感熱抵抗体３２で発生した熱
は、流体によって奪われるだけではなく、支持基材３１
を介して流速プローブ３の支持側へ逃げるため、流速プ
ローブ３の温度分布は、図１０に示すように、その先端
で高温になり、その基端で低温になり、特に、感熱抵抗
体３２を白金のような抵抗温度係数が正の物質で形成し
た場合には、感熱抵抗体３２の高温部での局所的な抵抗
値が高くなり、逆に、その低温部での局所的な抵抗値が
低くなって低温部に比べて相対的抵抗値が大きくなった
高温部が余計に加熱され、温度差が拡大され、更に、支
持基材３１に熱伝導性の高い物質で形成されているた
め、温度差が拡大され、支持部材３１にアルミナのよう
な熱伝導率の高い物質を用いたときには、その傾向は益
々強くなる。
感熱式流量センサでは、感熱抵抗体３２で発生した熱
は、流体によって奪われるだけではなく、支持基材３１
を介して流速プローブ３の支持側へ逃げるため、流速プ
ローブ３の温度分布は、図１０に示すように、その先端
で高温になり、その基端で低温になり、特に、感熱抵抗
体３２を白金のような抵抗温度係数が正の物質で形成し
た場合には、感熱抵抗体３２の高温部での局所的な抵抗
値が高くなり、逆に、その低温部での局所的な抵抗値が
低くなって低温部に比べて相対的抵抗値が大きくなった
高温部が余計に加熱され、温度差が拡大され、更に、支
持基材３１に熱伝導性の高い物質で形成されているた
め、温度差が拡大され、支持部材３１にアルミナのよう
な熱伝導率の高い物質を用いたときには、その傾向は益
々強くなる。
【０００６】感熱抵抗体３２の平均温度は制御回路によ
って一定温度に制御されているため、感熱抵抗体３２の
局所最高温度Ｔｍａｘが高くなる。感熱式流量センサで
は流速プローブ３からの熱放熱があり、この放熱量は物
体の絶対温度の４乗に比例するため、この熱放射量は略
局所最高温度Ｔmaxに支配されると考えられ、このよう
に局所最高温度Ｔmaxが高くなる構成では熱放射によっ
て計測誤差が大きくなる。また、感熱抵抗体３２から支
持側へ逃げる熱量の全発熱量に対する割合は流速によっ
て変化するため、各部の温度分布は流速によって変化す
る。したがって、流体の流速が急変した場合、各部の温
度分布がその流速に対応した分布になるまで制御回路は
過度的な動作をし、正常な出力が得られない。このよう
に、従来の感熱式流量センサの流速プローブでは、感熱
抵抗体３２の平均温度に比べて局所最高温度Ｔｍａｘが
高くなるため、流速ブローブ３からの熱放射の影響によ
る誤差が大きく、また流速が急変した場合に課題があっ
た。
って一定温度に制御されているため、感熱抵抗体３２の
局所最高温度Ｔｍａｘが高くなる。感熱式流量センサで
は流速プローブ３からの熱放熱があり、この放熱量は物
体の絶対温度の４乗に比例するため、この熱放射量は略
局所最高温度Ｔmaxに支配されると考えられ、このよう
に局所最高温度Ｔmaxが高くなる構成では熱放射によっ
て計測誤差が大きくなる。また、感熱抵抗体３２から支
持側へ逃げる熱量の全発熱量に対する割合は流速によっ
て変化するため、各部の温度分布は流速によって変化す
る。したがって、流体の流速が急変した場合、各部の温
度分布がその流速に対応した分布になるまで制御回路は
過度的な動作をし、正常な出力が得られない。このよう
に、従来の感熱式流量センサの流速プローブでは、感熱
抵抗体３２の平均温度に比べて局所最高温度Ｔｍａｘが
高くなるため、流速ブローブ３からの熱放射の影響によ
る誤差が大きく、また流速が急変した場合に課題があっ
た。
【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、流速プローブからの熱放射の影響による誤
差を小さくすると共に、応答性に優れた感熱式流量セン
サを提供することを目的としている。
れたもので、流速プローブからの熱放射の影響による誤
差を小さくすると共に、応答性に優れた感熱式流量セン
サを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る感熱式流量センサでは、流速プローブは、電気絶縁性
の支持基材と、この支持基材の表面に被着された感熱抵
抗体とを備え、上記感熱抵抗体を、温度によって抵抗の
変化する物質からなる主感熱部と、この主感熱部より抵
抗温度係数が大きい物質からなる熱緩衝部によって形成
すると共に、上記熱緩衝部を上記主感熱部の上記流速プ
ローブの支持側に隣接させたものである。
る感熱式流量センサでは、流速プローブは、電気絶縁性
の支持基材と、この支持基材の表面に被着された感熱抵
抗体とを備え、上記感熱抵抗体を、温度によって抵抗の
変化する物質からなる主感熱部と、この主感熱部より抵
抗温度係数が大きい物質からなる熱緩衝部によって形成
すると共に、上記熱緩衝部を上記主感熱部の上記流速プ
ローブの支持側に隣接させたものである。
【０００９】また、請求項２に係る感熱式流量センサで
は、流速プローブは、電気絶縁性の支持基材と、この支
持基材の表面に被着された感熱抵抗体とを備え、上記感
熱抵抗体を、温度によって抵抗の変化し且つ負の抵抗温
度係数を有する物質からなる主感熱部と、正の抵抗温度
係数を有する物質からなる熱緩衝部によって形成すると
共に、上記熱緩衝部を上記流速プローブの支持側で上記
主感熱部に隣接させたものである。
は、流速プローブは、電気絶縁性の支持基材と、この支
持基材の表面に被着された感熱抵抗体とを備え、上記感
熱抵抗体を、温度によって抵抗の変化し且つ負の抵抗温
度係数を有する物質からなる主感熱部と、正の抵抗温度
係数を有する物質からなる熱緩衝部によって形成すると
共に、上記熱緩衝部を上記流速プローブの支持側で上記
主感熱部に隣接させたものである。
【００１０】また、請求項３に係る感熱式流量センサで
は、流速プローブは、電気絶縁性の支持基材と、この支
持基材の表面に被着され且つ温度によって抵抗の変化す
る物質からなる第１抵抗体と、この第１の抵抗体の表面
上の一部、あるいは第１の抵抗体の表面上の一部と上記
支持部材の表面にまたがって被着され、かつ第１の抵抗
体より抵抗温度係数が大きい物質からなる第２の抵抗体
とを備え、上記第１の抵抗体のみが被着された部分で主
感熱部を構成し、また上記第２の抵抗体が被着された部
分で熱緩衝部を構成したものである。
は、流速プローブは、電気絶縁性の支持基材と、この支
持基材の表面に被着され且つ温度によって抵抗の変化す
る物質からなる第１抵抗体と、この第１の抵抗体の表面
上の一部、あるいは第１の抵抗体の表面上の一部と上記
支持部材の表面にまたがって被着され、かつ第１の抵抗
体より抵抗温度係数が大きい物質からなる第２の抵抗体
とを備え、上記第１の抵抗体のみが被着された部分で主
感熱部を構成し、また上記第２の抵抗体が被着された部
分で熱緩衝部を構成したものである。
【００１１】
【実施例】以下、図１〜図７に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の感熱式流
量センサの一実施例の流速プローブを示す図で、（ａ）
はその正面図、（ｂ）はその側面図、図２は図１に示す
流速プローブの機能を示すグラフ、図３は本発明の感熱
式流量センサの他の実施例を示す図で、（ａ）はその正
面図、（ｂ）はその側面図、図４は本発明の感熱式流量
センサの更に他の実施例を示す部分断面図、図５は本発
明の感熱式流量センサの他の実施例を示す図で、（ａ）
はその正面図、（ｂ）はその側面図、図６は図５に示す
流速プローブの温度分布を示すグラフ、図７は本発明の
感熱式流量センサの更に他の実施例を示す部分断面図で
ある。
発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の感熱式流
量センサの一実施例の流速プローブを示す図で、（ａ）
はその正面図、（ｂ）はその側面図、図２は図１に示す
流速プローブの機能を示すグラフ、図３は本発明の感熱
式流量センサの他の実施例を示す図で、（ａ）はその正
面図、（ｂ）はその側面図、図４は本発明の感熱式流量
センサの更に他の実施例を示す部分断面図、図５は本発
明の感熱式流量センサの他の実施例を示す図で、（ａ）
はその正面図、（ｂ）はその側面図、図６は図５に示す
流速プローブの温度分布を示すグラフ、図７は本発明の
感熱式流量センサの更に他の実施例を示す部分断面図で
ある。
【００１２】実施例１． 本実施例の感熱式流量センサは、従来のものと同様ブリ
ッジ回路及び制御回路（図８参照）を備え、図１に示す
ように、その流速プローブ２１が一端で支持された状態
で流体中に配設され、流体の流速に応じて奪われる熱量
に基づいて流体の流速及び流量を測定するように構成さ
れている。また、上記流速プローブ２１は、同図に示す
ように、電気絶縁性のジルコニア（熱伝導率：１０Ｗ／
ｍ・Ｋ以下）等のセラミックスによって細長形状に形成
された支持基材２１１と、この支持基材２１１の表面に
被着された膜状の感熱抵抗体２１２と、この感熱抵抗体
２１２の表面に描画され且つ電流路を形成するパターニ
ングライン２１３と、上記感熱抵抗体２１２の支持側、
即ち下端部に接続された一対のリード線２１４、２１４
と、上記感熱抵抗体２１２を保護する保護コート２１５
と、本プローブ２１を支持するホルダー２１６とを備え
て構成されている。
ッジ回路及び制御回路（図８参照）を備え、図１に示す
ように、その流速プローブ２１が一端で支持された状態
で流体中に配設され、流体の流速に応じて奪われる熱量
に基づいて流体の流速及び流量を測定するように構成さ
れている。また、上記流速プローブ２１は、同図に示す
ように、電気絶縁性のジルコニア（熱伝導率：１０Ｗ／
ｍ・Ｋ以下）等のセラミックスによって細長形状に形成
された支持基材２１１と、この支持基材２１１の表面に
被着された膜状の感熱抵抗体２１２と、この感熱抵抗体
２１２の表面に描画され且つ電流路を形成するパターニ
ングライン２１３と、上記感熱抵抗体２１２の支持側、
即ち下端部に接続された一対のリード線２１４、２１４
と、上記感熱抵抗体２１２を保護する保護コート２１５
と、本プローブ２１を支持するホルダー２１６とを備え
て構成されている。
【００１３】而して、上記感熱抵抗体２１２は、温度に
よって抵抗の変化し且つ負の抵抗温度係数を有する酸化
物半導体等によって形成された主感熱部２１２Ａと、こ
の主感熱部２１２Ａの下端から連設された正の抵抗温度
係数を有する白金、ニッケル等によって形成された熱緩
衝部２１２Ｂとから構成されている。
よって抵抗の変化し且つ負の抵抗温度係数を有する酸化
物半導体等によって形成された主感熱部２１２Ａと、こ
の主感熱部２１２Ａの下端から連設された正の抵抗温度
係数を有する白金、ニッケル等によって形成された熱緩
衝部２１２Ｂとから構成されている。
【００１４】次に、本実施例の動作を作用効果と共に説
明する。本実施例の感熱式流量センサは、感熱抵抗体２
１以外は従来のものと同様に動作するため、感熱抵抗体
２１２の動作を中心に説明する。動作時には、流体の流
れによって流速プローブ２１の熱が奪われて制御回路に
よって供給電流が大きくなると、正の抵抗温度係数を有
する熱緩衝部２１２Ｂの主感熱部２１２Ａ側の高温部に
おいて抵抗値が大きくなり発熱が大きくなると共に、負
の抵抗温度係数を有する主感熱部２１２Ａの局所的な高
温部での抵抗値が小さくなり、局所的な低温部の抵抗値
が逆に高くなって高温部に比べて低温部が余計に加熱さ
れ、主感熱部２１２Ａでの温度分布が均されて平坦化す
る。このとき、感熱抵抗体２１の平均温度を制御回路に
よって制御しているため、感熱抵抗体２１２の局所最高
温度Ｔmaxが、図２に示すように、平均温度と比較して
それほど高くならない。また、支持基材２１１を形成す
るジルコニアは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下と小さ
いため、感熱抵抗体２１から支持部に伝導する熱量を小
さくすることができるため、主感熱部２１２Ａの温度分
布をさらに平坦化し、局所最高温度Ｔｍａｘを低く抑え
ることができる。このため、熱放射による誤差を抑制す
ると共に、流速による感熱抵抗体２１２の温度分布の変
化が少ないため、流体の流量が急変した場合でも各部の
温度がその流速に対応した平衡状態に達する時間が短
く、感熱式流量センサとしての応答性が速くなる。
明する。本実施例の感熱式流量センサは、感熱抵抗体２
１以外は従来のものと同様に動作するため、感熱抵抗体
２１２の動作を中心に説明する。動作時には、流体の流
れによって流速プローブ２１の熱が奪われて制御回路に
よって供給電流が大きくなると、正の抵抗温度係数を有
する熱緩衝部２１２Ｂの主感熱部２１２Ａ側の高温部に
おいて抵抗値が大きくなり発熱が大きくなると共に、負
の抵抗温度係数を有する主感熱部２１２Ａの局所的な高
温部での抵抗値が小さくなり、局所的な低温部の抵抗値
が逆に高くなって高温部に比べて低温部が余計に加熱さ
れ、主感熱部２１２Ａでの温度分布が均されて平坦化す
る。このとき、感熱抵抗体２１の平均温度を制御回路に
よって制御しているため、感熱抵抗体２１２の局所最高
温度Ｔmaxが、図２に示すように、平均温度と比較して
それほど高くならない。また、支持基材２１１を形成す
るジルコニアは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下と小さ
いため、感熱抵抗体２１から支持部に伝導する熱量を小
さくすることができるため、主感熱部２１２Ａの温度分
布をさらに平坦化し、局所最高温度Ｔｍａｘを低く抑え
ることができる。このため、熱放射による誤差を抑制す
ると共に、流速による感熱抵抗体２１２の温度分布の変
化が少ないため、流体の流量が急変した場合でも各部の
温度がその流速に対応した平衡状態に達する時間が短
く、感熱式流量センサとしての応答性が速くなる。
【００１５】実施例２． 本実施例の感熱式流量センサは、図３に示すように、ジ
ルコニア等のセラミッスによって細長形状に形成された
支持基材２１１と、この支持基材２１１の表面に被着さ
れ且つ温度によって抵抗の変化する物質からなる膜状の
第１抵抗体２１７と、この第１抵抗体２１７の下方部表
面に被着され且つ第１抵抗体２１７より１０００ｐｐｍ
以上大きい抵抗温度係数を有する膜状の第２抵抗体２１
８とを備え、第２抵抗体２１８で被覆されていない上方
部で主感熱部２１２Ａを形成し、第２抵抗体２１８で被
覆された部分で熱緩衝部２１２Ｂを形成している以外は
実施例１と同様に構成されている。
ルコニア等のセラミッスによって細長形状に形成された
支持基材２１１と、この支持基材２１１の表面に被着さ
れ且つ温度によって抵抗の変化する物質からなる膜状の
第１抵抗体２１７と、この第１抵抗体２１７の下方部表
面に被着され且つ第１抵抗体２１７より１０００ｐｐｍ
以上大きい抵抗温度係数を有する膜状の第２抵抗体２１
８とを備え、第２抵抗体２１８で被覆されていない上方
部で主感熱部２１２Ａを形成し、第２抵抗体２１８で被
覆された部分で熱緩衝部２１２Ｂを形成している以外は
実施例１と同様に構成されている。
【００１６】実施例３． 本実施例の感熱式流量センサは、図４に示すように、流
速プローブ２１が円筒状に形成され且つその両端で支持
されたもので、内側にジルコニア等のセラミックスによ
って形成された略円筒状の支持基材２１１と、この支持
基材２１１の表面に被着された膜状の感熱抵抗体２１２
と、この感熱抵抗体２１２の表面に描画された、電流路
を形成するためのパターニングライン２１３と、上記感
熱抵抗体２１２の両端に接続された一対のリード線２１
４、２１４と、上記感熱抵抗体２１２を保護する保護コ
ート２１５とを備え、更に、上記感熱抵抗体２１２に
は、中央部が主感熱部２１２Ａとして形成され、この主
感熱部２１２Ａの長手方向両側が熱緩衝部２１２Ｂとし
て連設して形成され、係る点以外の用いられる材料等は
上記各実施例に準じて構成されている。
速プローブ２１が円筒状に形成され且つその両端で支持
されたもので、内側にジルコニア等のセラミックスによ
って形成された略円筒状の支持基材２１１と、この支持
基材２１１の表面に被着された膜状の感熱抵抗体２１２
と、この感熱抵抗体２１２の表面に描画された、電流路
を形成するためのパターニングライン２１３と、上記感
熱抵抗体２１２の両端に接続された一対のリード線２１
４、２１４と、上記感熱抵抗体２１２を保護する保護コ
ート２１５とを備え、更に、上記感熱抵抗体２１２に
は、中央部が主感熱部２１２Ａとして形成され、この主
感熱部２１２Ａの長手方向両側が熱緩衝部２１２Ｂとし
て連設して形成され、係る点以外の用いられる材料等は
上記各実施例に準じて構成されている。
【００１７】実施例４． 本実施例の感熱式流量センサは、図５に示すように、流
速プローブ２１が電気絶縁性の支持基材２１１と、この
支持基材の表面に被着された感熱抵抗体２１２とを備え
て構成され、上記感熱抵抗体２１２を上述のような金属
酸化物半導体等の抵抗温度係数が負の物質によって形成
したものである。また、上記支持基材２１１は、例え
ば、上述のような熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の物
質、例えば、ジルコニア等のセラミックスによって形成
されている。
速プローブ２１が電気絶縁性の支持基材２１１と、この
支持基材の表面に被着された感熱抵抗体２１２とを備え
て構成され、上記感熱抵抗体２１２を上述のような金属
酸化物半導体等の抵抗温度係数が負の物質によって形成
したものである。また、上記支持基材２１１は、例え
ば、上述のような熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の物
質、例えば、ジルコニア等のセラミックスによって形成
されている。
【００１８】次に、動作の動作を作用効果と共に説明す
る。本実施例では、流速プローブ２１の感熱抵抗体２１
２が負の抵抗温度係数を有する物質によって形成されい
るため、感熱抵抗体２１２の高温部での局所的な抵抗値
が小さくなり、逆に、局所的な低温部での抵抗値が大き
くなって高温部に比べて低温部が余計に加熱され、高温
部と低温部との温度差が縮小する。そして、感熱抵抗体
２１２の平均温度を制御回路によって制御しているた
め、感熱抵抗体２１２の局所最高温度Ｔmaxが、図６に
示すように、平均温度と比較してそれほど高くならず、
従来に比べて温度分布が平坦化する。また、支持基材２
１１を形成するジルコニアは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以下と小さいため、主感熱部の温度分布を平坦化し、
局所最高温度Ｔｍａｘが更に低くなり、熱放射による計
測誤差を抑制することができる。感熱抵抗体２１の局所
最高温度Ｔmaxが更に低くなり、熱の散逸による計測誤
差を抑制する。また、流速による感熱抵抗体２１２の温
度分布の変化が少ないため、流体の流量が急変した場合
でも各部の温度がその流速に対応した平衡状態に達する
時間が短く、感熱式流量センサとしての応答性が速くな
る。つまり、感熱抵抗体２１２全体を負の抵抗温度係数
を有する物質によって形成しても上記各実施例と同様の
作用効果を期することができる。
る。本実施例では、流速プローブ２１の感熱抵抗体２１
２が負の抵抗温度係数を有する物質によって形成されい
るため、感熱抵抗体２１２の高温部での局所的な抵抗値
が小さくなり、逆に、局所的な低温部での抵抗値が大き
くなって高温部に比べて低温部が余計に加熱され、高温
部と低温部との温度差が縮小する。そして、感熱抵抗体
２１２の平均温度を制御回路によって制御しているた
め、感熱抵抗体２１２の局所最高温度Ｔmaxが、図６に
示すように、平均温度と比較してそれほど高くならず、
従来に比べて温度分布が平坦化する。また、支持基材２
１１を形成するジルコニアは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以下と小さいため、主感熱部の温度分布を平坦化し、
局所最高温度Ｔｍａｘが更に低くなり、熱放射による計
測誤差を抑制することができる。感熱抵抗体２１の局所
最高温度Ｔmaxが更に低くなり、熱の散逸による計測誤
差を抑制する。また、流速による感熱抵抗体２１２の温
度分布の変化が少ないため、流体の流量が急変した場合
でも各部の温度がその流速に対応した平衡状態に達する
時間が短く、感熱式流量センサとしての応答性が速くな
る。つまり、感熱抵抗体２１２全体を負の抵抗温度係数
を有する物質によって形成しても上記各実施例と同様の
作用効果を期することができる。
【００１９】実施例５． 本実施例の感熱式流量センサは、図７に示すように、実
施例４で細長形状の流速プローブ２１を円筒状に形成し
且つその両端で支持したものであってもよい。つまり、
本実施例の感熱式流量センサは、内側にジルコニア等の
セラミックスによって形成された略円筒状の支持基材２
１１と、この支持基材２１１の表面に被着され、実施例
４と同様の膜状の感熱抵抗体２１２と、この感熱抵抗体
２１２の表面に描画された、電流路を形成するパターニ
ングライン２１３と、上記感熱抵抗体２１２の両端に接
続された一対のリード線２１４、２１４と、上記感熱抵
抗体２１２を保護する保護コート２１５とを備えて構成
されている。本実施例においても実施例４と同様の作用
効果を期することができる。
施例４で細長形状の流速プローブ２１を円筒状に形成し
且つその両端で支持したものであってもよい。つまり、
本実施例の感熱式流量センサは、内側にジルコニア等の
セラミックスによって形成された略円筒状の支持基材２
１１と、この支持基材２１１の表面に被着され、実施例
４と同様の膜状の感熱抵抗体２１２と、この感熱抵抗体
２１２の表面に描画された、電流路を形成するパターニ
ングライン２１３と、上記感熱抵抗体２１２の両端に接
続された一対のリード線２１４、２１４と、上記感熱抵
抗体２１２を保護する保護コート２１５とを備えて構成
されている。本実施例においても実施例４と同様の作用
効果を期することができる。
【００２０】尚、本実施例は、上記各実施例に何等制限
されるものではなく、例えば、実施例１では、主感熱部
２１２Ａが負の抵抗温度係数を有する物質からなり、熱
緩衝部２１２Ｂが正の抵抗温度係数を有する物質からな
るものについて説明したが、熱緩衝部２１２Ｂが主感熱
部２１２Ａより大きな抵抗温度係数を有する物質によっ
て形成されておればよく、また、実施例２では、第２抵
抗体２１８が第１抵抗体２１７の下方部に被着されたも
のについて説明したが、この第２抵抗体２１８は第１抵
抗体の下方部から支持基材２１１に亘って被着したもの
であってもよい。
されるものではなく、例えば、実施例１では、主感熱部
２１２Ａが負の抵抗温度係数を有する物質からなり、熱
緩衝部２１２Ｂが正の抵抗温度係数を有する物質からな
るものについて説明したが、熱緩衝部２１２Ｂが主感熱
部２１２Ａより大きな抵抗温度係数を有する物質によっ
て形成されておればよく、また、実施例２では、第２抵
抗体２１８が第１抵抗体２１７の下方部に被着されたも
のについて説明したが、この第２抵抗体２１８は第１抵
抗体の下方部から支持基材２１１に亘って被着したもの
であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載の感熱式流量セ
ンサによれば、流速プローブは、電気絶縁性の支持基材
と、この支持基材の表面に被着された感熱抵抗体とを備
え、上記感熱抵抗体を、温度によって抵抗の変化する物
質からなる主感熱部と、この主感熱部より抵抗温度係数
が大きい物質からなる熱緩衝部によって形成すると共
に、上記熱緩衝部を上記主感熱部の上記流速プローブの
支持側に隣接させたものであるので、流速プローブから
の熱放射の影響による誤差を小さくすると共に、応答性
に優れた感熱式流量センサを提供することができる。
ンサによれば、流速プローブは、電気絶縁性の支持基材
と、この支持基材の表面に被着された感熱抵抗体とを備
え、上記感熱抵抗体を、温度によって抵抗の変化する物
質からなる主感熱部と、この主感熱部より抵抗温度係数
が大きい物質からなる熱緩衝部によって形成すると共
に、上記熱緩衝部を上記主感熱部の上記流速プローブの
支持側に隣接させたものであるので、流速プローブから
の熱放射の影響による誤差を小さくすると共に、応答性
に優れた感熱式流量センサを提供することができる。
【００２２】また、本発明の請求項２に記載の感熱式流
量センサによれば、その流速プローブの感熱抵抗体を抵
抗温度係数が負の物質からなる主感熱部と、抵抗温度係
数が正の物質からなる熱緩衝部によって形成してそれぞ
れの高温部と低温部との温度差を更に小さくするように
したので、流速プローブからの熱放射による誤差を更に
小さくすると共に、応答性に優れた感熱式流量センサを
提供することができる。
量センサによれば、その流速プローブの感熱抵抗体を抵
抗温度係数が負の物質からなる主感熱部と、抵抗温度係
数が正の物質からなる熱緩衝部によって形成してそれぞ
れの高温部と低温部との温度差を更に小さくするように
したので、流速プローブからの熱放射による誤差を更に
小さくすると共に、応答性に優れた感熱式流量センサを
提供することができる。
【００２３】また、本発明の請求項３に記載の感熱式流
量センサによれば、流速プローブは、電気絶縁性の支持
基材と、この支持基材の表面に被着され且つ温度によっ
て抵抗の変化する物質からなる第１抵抗体と、この第１
の抵抗体の表面上の一部、あるいは第１の抵抗体の表面
上の一部と上記支持部材の表面にまたがって被着され、
かつ第１の抵抗体より抵抗温度係数が大きい物質からな
る第２の抵抗体とを備え、上記第１の抵抗体のみが被着
された部分で主感熱部を構成し、また上記第２の抵抗体
が被着された部分で熱緩衝部を構成したので、流速プロ
ーブからの熱放射による誤差を小さくすると共に、応答
性に優れた感熱式流量センサを提供することができる。
また、第１の抵抗体と第２の抵抗体との接続が簡単にな
るので、簡単な製造方法により、主感熱部と熱緩衝部と
を形成することができる。
量センサによれば、流速プローブは、電気絶縁性の支持
基材と、この支持基材の表面に被着され且つ温度によっ
て抵抗の変化する物質からなる第１抵抗体と、この第１
の抵抗体の表面上の一部、あるいは第１の抵抗体の表面
上の一部と上記支持部材の表面にまたがって被着され、
かつ第１の抵抗体より抵抗温度係数が大きい物質からな
る第２の抵抗体とを備え、上記第１の抵抗体のみが被着
された部分で主感熱部を構成し、また上記第２の抵抗体
が被着された部分で熱緩衝部を構成したので、流速プロ
ーブからの熱放射による誤差を小さくすると共に、応答
性に優れた感熱式流量センサを提供することができる。
また、第１の抵抗体と第２の抵抗体との接続が簡単にな
るので、簡単な製造方法により、主感熱部と熱緩衝部と
を形成することができる。
【００２４】
【図１】 本発明の感熱式流量センサの一実施例の流速
プローブを示す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそ
の側面図である。
プローブを示す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそ
の側面図である。
【図２】 図１に示す流速プローブの温度分布を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】 本発明の感熱式流量センサの他の実施例を示
す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
【図４】 本発明の感熱式流量センサの更に他の実施例
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図５】 本発明の感熱式流量センサの他の実施例を示
す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。
【図６】 図５に示す流速プローブの温度分布を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図７】 本発明の感熱式流量センサの更に他の実施例
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図８】 従来の感熱式流量センサの一例を示す構成図
である。
である。
【図９】 図８に示す感熱式流量センサの流速プローブ
を示す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図
である。
を示す図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図
である。
【図１０】 図９に示す流速プローブの温度分布を示す
グラフである。
グラフである。
２１ 流速プローブ、２１１ 支持基材、２１２ 感熱
抵抗体、２１２Ａ 主感熱部、２１２Ｂ 熱緩衝部。
抵抗体、２１２Ａ 主感熱部、２１２Ｂ 熱緩衝部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/68 G01P 5/12
Claims (3)
- 【請求項１】 流体の流速に応じて奪われる熱量に基づ
いて流体の流速及び流量を測定する感熱式流量センサに
おいて、上記流体中に配設された流速プローブは、電気
絶縁性の支持基材と、この支持基材の表面に被着された
感熱抵抗体とを備え、上記感熱抵抗体を、温度によって
抵抗の変化する物質からなる主感熱部と、この主感熱部
より抵抗温度係数が大きい物質からなる熱緩衝部によっ
て形成すると共に、上記熱緩衝部を上記主感熱部の上記
流速プローブの支持側に隣接させたことを特徴とする感
熱式流量センサ。 - 【請求項２】 流体の流速に応じて奪われる熱量に基づ
いて流体の流速及び流量を測定する感熱式流量センサに
おいて、上記流体中に配設された上記流速プローブは、
電気絶縁性の支持基材と、この支持基材の表面に被着さ
れた感熱抵抗体とを備え、上記感熱抵抗体を、温度によ
って抵抗の変化し且つ負の抵抗温度係数を有する物質か
らなる主感熱部と、正の抵抗温度係数を有する物質から
なる熱緩衝部によって形成すると共に、上記熱緩衝部を
上記流速プローブの支持側で上記主感熱部に隣接させた
ことを特徴とする感熱式流量センサ。 - 【請求項３】 流体の流速に応じて奪われる熱量に基づ
いて流体の流速及び流量を測定する感熱式流量センサに
おいて、上記流体中に配設された流速プローブは、電気
絶縁性の支持基材と、この支持基材の表面に被着され且
つ温度によって抵抗の変化する物質からなる第１抵抗体
と、この第１の抵抗体の表面上の一部、あるいは第１の
抵抗体の表面上の一部と上記支持部材の表面にまたがっ
て被着され、かつ第１の抵抗体より抵抗温度係数が大き
い物質からなる第２の抵抗体とを備え、上記第１の抵抗
体のみが被着された部分で主感熱部を構成し、また上記
第２の抵抗体が被着された部分で熱緩衝部を構成したこ
とを特徴とする感熱式流量センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111535A JP2842729B2 (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 感熱式流量センサ |
| KR93006360A KR960015069B1 (en) | 1992-04-30 | 1993-04-15 | Fluid flux sensor |
| DE4314364A DE4314364C2 (de) | 1992-04-30 | 1993-04-30 | Thermischer Flußsensor |
| US08/403,133 US5465618A (en) | 1992-04-30 | 1995-03-13 | Thermal flow sensor and heat-sensitive resistor therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111535A JP2842729B2 (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 感熱式流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306947A JPH05306947A (ja) | 1993-11-19 |
| JP2842729B2 true JP2842729B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=14563817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4111535A Expired - Fee Related JP2842729B2 (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 感熱式流量センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5465618A (ja) |
| JP (1) | JP2842729B2 (ja) |
| KR (1) | KR960015069B1 (ja) |
| DE (1) | DE4314364C2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11125550A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Ricoh Co Ltd | センサ |
| DE69714747T2 (de) * | 1997-12-30 | 2003-04-30 | Qualiflow S A | Verfahren zu Herstellung von einem Sensor für einen thermischen Massendurchflussmesser |
| JP3484372B2 (ja) | 1999-06-10 | 2004-01-06 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| US6681625B1 (en) * | 2000-01-19 | 2004-01-27 | Lockheed Martin Corporation | Constant-temperature-difference bidirectional flow sensor |
| WO2001084518A1 (en) * | 2000-05-01 | 2001-11-08 | Isc/Us, Inc. | Data capture and logging with passive rf transmission |
| US6533731B2 (en) * | 2001-05-15 | 2003-03-18 | Lifecheck, Llc | Method and apparatus for measuring heat flow |
| US6647779B2 (en) * | 2001-06-04 | 2003-11-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Temperature sensing resistance element and thermal flow sensor using same |
| US6708561B2 (en) | 2002-04-19 | 2004-03-23 | Visteon Global Technologies, Inc. | Fluid flow meter having an improved sampling channel |
| US6826955B2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-12-07 | Visteon Global Technologies, Inc. | Mass fluid flow sensor having an improved housing design |
| US7049558B2 (en) * | 2003-01-27 | 2006-05-23 | Arcturas Bioscience, Inc. | Apparatus and method for heating microfluidic volumes and moving fluids |
| US6973825B2 (en) * | 2003-02-24 | 2005-12-13 | Visteon Global Technologies, Inc. | Hot-wire mass flow sensor with low-loss bypass passage |
| US7107835B2 (en) * | 2004-09-08 | 2006-09-19 | Honeywell International Inc. | Thermal mass flow sensor |
| ATE547041T1 (de) | 2009-04-20 | 2012-03-15 | Belimed Ag | Vorrichtung und verfahren zum behandeln und analysieren von kanälen in instrumenten, insbesondere in endoskopen |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3696294A (en) * | 1970-01-26 | 1972-10-03 | Ecc Corp | Rms voltage or current sensor |
| DE2720049C3 (de) * | 1977-05-04 | 1980-07-10 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Dünnschicht-Heißleiter und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE3108021C2 (de) * | 1981-03-03 | 1986-02-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Konstant-Temperatur-Anemometer mit Temperaturkompensation |
| US4628743A (en) * | 1981-07-06 | 1986-12-16 | The Dow Chemical Company | Apparatus and method for metering sub-10 cc/minute liquid flow |
| JPS59162413A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-13 | Hitachi Ltd | 熱式流量計 |
| JPH0244211A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-14 | Sharp Corp | フローセンサ |
| DE4009833C2 (de) * | 1989-03-31 | 1996-09-26 | Aisan Ind | Luftmengenmeßeinrichtung für Ansaugluft |
| US5094105A (en) * | 1990-08-20 | 1992-03-10 | General Motors Corporation | Optimized convection based mass airflow sensor |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP4111535A patent/JP2842729B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-15 KR KR93006360A patent/KR960015069B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 DE DE4314364A patent/DE4314364C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-03-13 US US08/403,133 patent/US5465618A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5465618A (en) | 1995-11-14 |
| KR960015069B1 (en) | 1996-10-24 |
| KR930022062A (ko) | 1993-11-23 |
| DE4314364C2 (de) | 1995-07-20 |
| DE4314364A1 (de) | 1993-11-04 |
| JPH05306947A (ja) | 1993-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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