JPH03103721A - 流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業２Ｅの利用分野） 本発明は流鑞検出装置に関する。

（従来の技術） 近時，流量検出装１ｄは小型化が望まれており、その硯
点から，基板上に流量検出素子として薄膜抵抗素子を設
けるようにしたものが提案されている（１９８６．電気
学会第６回センサシンボジュウム　Ａ　Ｍｉｃｒｏ　Ｆ
ｌｏｗ　Ｓｅｎｓｏｒ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｓｕｂｓｔｒａ
ｔｅ１口ａｖｉｎｇ　　ａ　　Ｌｏｗ　　Ｔｈｅｒｍａ
ｌ　　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）　。

ところで．上記薄膜抵抗素子を設けた流量検出装置に用
いる熱線式流量検出原理には、第１図に示すように定温
度差法によるものがある。この流徹検出原理においては
、ヒータ素子抵抗体Ｒｈと流体温度検出素子抵抗体Ｒｆ
とからなる検出素子Ｒ，差動増幅器０等が設けられてお
り，流体温度検出素子抵抗体Ｒ『の温度は流体の温度に
等しく、ヒータ素ｆ抵抗体Ｒｆは流体の温度からある温
度差をもった温度をもってブリッジＢを平衡状態にして
いるが、ヒータ素子抵抗体Ｒｈの温度が流体の流量に応
じて変化され抵抗値が変化すると，ブリッジＢに差電圧
が生じ、その差電圧が差動増幅器０により増幅され、そ
れに基づき、ヒータ素子抵抗体Ｒｈへの電流駁が、ブリ
ッジＢの差電圧がなくなるように制御・される。この際
のヒータ素子抵抗体Ｒｈへの必要な電流に基づき流量が
求められる。

このような流量検出原理に基づく流量検出装置において
、感度向上の要求に応えるべく、それを実現しようとす
れば、前記ヒータ素子抵抗体Ｒｈの温度を高くすればよ
いことが考えられる。その具体的手段としては、ヒータ
素子抵航体Ｒｈの電流を増加させること、流体温度検出
素子抵抗体Ｒｆの抵抗値をヒータ素子抵抗体Ｒｈの抵抗
値よりも大きくすることが考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前者の場合には、ヒータ素子抵抗体Ｒｈだけで
なく流体温度検出素子抵抗体Ｒｆの電流も同時に増加し
て該流体温度検出素子抵抗体Ｒｆ自身の発熱量も増加す
ることになり、流体温度検出素子抵抗体Ｒｆが，本来、
流体温度を検出して流体温度変化に対する出力の補正を
行う補償機能を持たなければならないにもかかわらず、
その補償機能が損なわれ、感度の向上を図ることができ
ないことになる。この場合、同時にブリッジＢの消費電
力も増大することになる。

一方、後者の場合には、流体温度検出素子抵抗体Ｒｆの
電流が減少し、ヒータ素子抵抗体Ｒｈの電流が増加して
、上記前者の場合の問題点は解消されるが、流体温度検
出素子抵抗体Ｒｆの薄膜素子面積が大きくなり、検出素
子のコンパクト性を損なうことになる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、基板上に定温度差法による流量検出原理に基づき、ヒ
ータ素子抵抗体と流体温度検出素子抵抗体とからなる検
出素子が配置されている熱線式の流量検出装置において
，検出素子のコンパクト性及び消費電力を維持しつつ、
検出感度を向上させることにある。

（問題点を解決するための手段、作用）かかる目的を達
成するために本発明にあっては、基板上に，定温度差法
による流量検出原理に基づき、ヒータ素子抵抗体と流体
温度検出素子抵抗体とからなる検出素子が配置されてい
る熱線式の流量検出装置において，前記ヒータ素子抵抗
体が、前記基板上に空気層を介して設けられ、前記流体
温度検出素子抵抗体が，前記基板上に誘電体膜を介して
設けられている、構成としてある。

上述の構成により，ヒータ素子抵抗体の下部に空気層が
設けられていることから、ヒータ素子抵抗体下方への断
熱性が向上し，該ヒータ素子抵抗体の熱容量を小さくす
ることができることになり，小電流による発熱でも、ヒ
ータ素子抵抗体の温度を高くすることができることにな
る．その一方，流体温度検出素子抵抗体の下部に誘電体
膜が設けられていることから、流体温度検出素子抵抗体
は誘電体膜を介して基板に放熱されることになり、流体
温度検出素子抵抗体の温度上昇を僅かに抑えることがで
き、流体温度検出素子抵抗体の面積を大きくして該流体
温度検出素子抵抗体の抵抗値を大きくしなくても該流体
温度検出素子抵抗体における流体温度の補償機能を保持
できることになる。

このため，検出素子のコンパクト性及び消費電力を維持
しつつ、検出感度を向上させることができることになる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例に係る流量検出装置を概念的
に示すもので，この流量検出装置において、ｌは基板と
してのアルミナ基板で、このアルミナ基板ｌには、ハイ
ブリッドＩＣに使用される９６％アルミナのもの等が用
いられる。

前記アルミナ基板ｌ上には、ヒータ素子抵抗体としての
抵抗体Ｒｈと流体温度検出素子抵抗体としての抵抗体Ｒ
ｆとからなる検出素子Ｒが設けられている。この両抵抗
体Ｒｈ，Ｒｆは，前述の第１図に示す定潟度差法による
熱線式の流量検出原理の下に関連づけられており、該両
抵抗体Ｒｈ，Ｒｆは一定間隔をあけて配置されている。

前記抵抗体Ｒｈは、ガラス厚膜２ａ、アルミナフィルム
３ａを介してアルミナ基板１に設けられており、アルミ
ナフィルム３ａとアルミナ基Ｉｆとの間には空気層４が
形成されている。上記抵抗体Ｒｈは薄膜素子をして形成
されており、その薄膜素子には白金、ニッケルなどの抵
抗の温度係数が大きい金属薄膜が用いられる。上記ガラ
ス厚膜２ａはスクリーン印刷法、直接描画法等の方法に
よりパターン形成され、その厚さは，本実施例において
は５０ｕｍ程度とされている。上記アルミナフィルム３
ａは抵抗体Ｒｈをその上面に形成する機能を有しており
、そのため、アルミナフィルム３ａの上面は十分な平滑
性が確保されている。

本実施例においては、このアルミナフイルム３ａの厚さ
は５０ｕｍ程度とされている。上記空気層４は、前記ガ
ラス厚膜２ａのパターン形成に伴って形成されることに
なっており、その空気層４は抵抗体Ｒｈの下方において
なるべく広く形成されている。

前記抵抗体Ｒｆは、誘電体膜としてのガラス厚膜２ｂ，
アルミナフィルム３ｂを介してアルミナ基板ｌに設けら
れており、アルミナフイルム３ｂとアルミナ基板１間に
は空気層４は設けられていない。上記抵抗体Ｒｆは、前
述の抵抗体Ｒｈと同様に、薄膜素子として形成されてお
り、その薄膜素子には、白金，ニッケルなどの抵抗の温
度係数が大きい金属薄膜が用いられる。上記ガラス厚膿
２ｂは前記ガラス厚膜２ａと同じものが用いられ、該ガ
ラス厚膜２ｂは、ガラス厚膜２ａと同時にパターン形成
される。上記アルミナフィルム３ｂも前記アルミナフィ
ルム３ａと同じものが用いられる． したがって、上記構成によれば、抵抗体Ｒｈ，Ｒｆの熱
容量は、空気層４の有無によりそれぞれ変わることにな
る． すなわち、抵抗体Ｒｈについては、空気層４の存在によ
り下方への断熱性が向上し、抵抗体Ｒｈの熱容量は小さ
くなる。このため，小電流による発熱でも抵抗体Ｒｈの
温度を高くすることができることになる。

その一方、抵抗体Ｒｆについては、空気層４は存在せず
、抵抗体Ｒｆの熱はアルミナフィルム３ｂ、熱伝導性の
良いガラス厚膜２ｂを介してアルミナ基板ｌに積極的に
放熱されることになり、抵抗体Ｒｆの温度上昇が僅かと
なる。このため、抵抗体Ｒｆの面積を大きくして抵抗値
を大きくしなくても、抵抗体Ｒｆの本来の流体温度補償
機能を保持できることになる・ したがって、上記流量検出装置においては、検出素子の
コンパクト性及び消費電力を維持した状態で、検出感度
を上げることができることになる。

（発明の効果） 本発明は以上述べたように、基板上に、定温度差法によ
る流量検出原理に基づき、ヒータ素子抵抗体と流体温度
検出素子抵抗体とからなる検出素子が配置されている熱
線式の流盪検出装置において、検出素子のコンパクト性
及び消費電力を維持しつつ、検出感度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は定温度差法による熱線式流量検出原理を示す図
、 第２図は本発明の一実施例を概念的に説明する説明図で
ある。 ｌ・・・基板　　　２ｂ・・ガラス厚膜４・・・空気層
　　Ｒｈ，Ｒｆ　・・・抵抗体Ｒ・・・検出素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、定温度差法による流量検出原理に基づ
   き、ヒータ素子抵抗体と流体温度検出素子抵抗体とから
   なる検出素子が配置されている熱線式の流量検出装置に
   おいて、 前記ヒータ素子抵抗体が、前記基板上に空気層を介して
   設けられ、 前記流体温度検出素子抵抗体が、前記基板上に誘電体膜
   を介して設けられている、 ことを特徴とする流量検出装置。