JPH0428023Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は感熱抵抗型流量検出装置に関する。

従来技術 従来から、感熱抵抗型流量検出装置として白金
の極細線を利用した熱線流量計が知られている。
これは、流れの中に置かれた白金線に電圧をかけ
ると発熱し、流体によつて熱を奪れて温度が変化
し、従つて抵抗が変化するという原理に基くもの
である。これに対して、発熱用抵抗体と感熱抵抗
体とを別個に形成する考案が例えば特開昭57−
93211号公報や特開昭57−93212号公報に記載され
ている。これらの公報によると、アルミナセラミ
ツク基材上に熱伝導良好な金属層を印刷形成し、
さらのその上面に電気絶縁層を印刷形成して、そ
の上に前記抵抗体を印刷形成するようにしてい
る。発熱用抵抗体から感熱抵抗体への伝熱を改善
するために、前記特開昭57−93212号公報では発
熱用抵抗体と感熱抵抗体とを重層して形成してい
る。検出精度を高めるために、測定すべき流体の
温度に感じる温度補償用抵抗体がさらに用いられ
る。

最近、シリコン結晶ウエハを基材とする検出装
置が開発された。平板状シリコン基材上に絶縁層
を形成し、その上に発熱用抵抗体と感熱抵抗体と
を薄膜状に並列して形成したものである。これに
よると、前述のセラミツク基材としたものに比べ
てシリコンの熱伝導性が優れているために、発熱
用抵抗体の温度がシリコン基材を通つて感熱抵抗
体へ応答よく伝えられ、よつて流量検出精度が飛
躍的に増大した。しかしながら、規定すべき流体
の温度に対する補償を行なおうとするときには、
温度補償用抵抗体は流体の温度にのみ感じて発熱
用抵抗体からの熱の影響を受けないようにするの
が好ましく、すると、シリコン基材は熱をよく伝
達するものであるために発熱用抵抗体と温度補償
用抵抗体とを同一のシリコン基材上に形成するこ
とができなくなる。然して、現在はこれらの抵抗
体のために別体の検出器チツプを製造するの止む
なきに至つている。

考案の目的 本考案は温度補償用抵抗体と発熱抵抗体とその
感熱抵抗体とをシリコンのような熱伝導性良好な
単一の基材上に一チツプとして形成して検出精度
の優れた流量検出装置を目的とする。

考案の構成 本考案による感熱抵抗型流量検出装置は、被測
定気体の温度を感じる第１の感熱抵抗体と、電源
からの電気を受けて発熱する発熱用抵抗体と、こ
の発熱用抵抗体からの熱を感じる第２の感熱抵抗
体とが、一定の方向に順番に単一のほぼ一様の厚
さの基材上に付着形成され、この基材には前記第
１の感熱抵抗体と前記発熱用抵抗体との間で前記
一定の方向と交差する方向に延びる溝又はスリツ
トが設けられることを特徴とする。

実施例の説明 第１図には単一のチツプとして形成された本考
案による感熱抵抗型流量検出器チツプ１が示され
る。検出器チツプ１の厚さのほぼ一定な平板短形
状シリコン結晶ウエハを基材２とし、その上面に
二酸化珪素又は四窒化珪素の絶縁膜が形成され、
第１図においては見えている面が絶縁膜である。
この絶縁膜上面には薄膜状の三個の抵抗体３，
４，５がフオトリソグラフイー及びエツチングに
より付着される。

抵抗体３，４，５は個々にはそれぞれ所望のパ
ターンで形成されるが相互の位置関係は次のよう
に定められたものでなければならない。即ち、矢
印Ｆで示される一定の方向から見て抵抗体３，
４，５の順番で並んでいなければならない。抵抗
体３は例えばニツケルを材料として形成され、抵
抗体４はニツケルクロム、抵抗体５はニツケルで
それぞれ形成される。ニツケルはニツケルクロム
より温度係数が大きいので温度の変化に対して抵
抗の変化が敏感であり、従つて検出素子として優
れている。

検出器チツプ１は測定すべき流体の流れの中に
置かれるときに、矢印Ｆが流れ方向と一致するよ
うに配置される。然して、中央の抵抗体４に電流
を通しておくと、この抵抗体４は発熱し、その温
度が流体の流量に応じて変化する。この温度の変
化を下流側の感熱抵抗体５が感じてその抵抗の変
化により流量が検出されることになる。シリコン
を基材２とするようなチツプ１においては、発熱
抵抗体３から感熱抵抗体４への熱の伝達は大部分
がシリコン基材２を介して行われ、残りの小部分
が流体の流れを介して行われ、残りの小部分が流
体の流れを介して行われる。斯くして、感熱抵抗
体４は応答性よく発熱用抵抗体３の温度の変化に
追従する。

測定すべき流体の温度が一定でない場合には、
感熱抵抗体４は流体の温度の変化の影響も受け
る。このような流体の温度の変化を補償するため
に、温度補償用感熱抵抗体３が設けられ、この温
度補償用感熱抵抗体３と感熱抵抗体５とは公知の
ブリツジ回路に組込まれることができる。温度補
償用感熱抵抗体３は流体の温度の影響のみ受けて
発熱用抵抗体４の影響を受けないことが望ましい
が、前述したようにシリコン基材２は熱をよく伝
えるために、これらが同一チツプとして形成され
ていると温度補償用感熱抵抗体３が発熱用抵抗体
４の影響を受けなくするのは難しい。本考案にお
いては、シリコン基材２に温度補償用感熱抵抗体
３と発熱抵抗体４との間で前記一定の流れ方向と
交差する方向に延びる溝６が設けられる。この溝
６は例えば選択エツチングにより形成することが
でき、さらにレーザービームを当てると溝を貫い
たスリツトとすることができる。このような溝６
又はスリツトは温度補償用感熱抵抗体３と発熱用
抵抗体４との間に横たわり、発熱用抵抗体４から
温度補償用感熱抵抗体３への熱の伝導路を少なく
とも部分的に遮断し、従つて、温度補償用感熱抵
抗体３への発熱用抵抗体４からの熱の影響が弱め
られ、検出精度が向上する。このようにして、三
個の抵抗体３，４，５を同一チツプ１上に形成す
ることにより、チツプ１の製造及び流体流通管へ
の取付けが容易になる。尚、各抵抗体３，４，５
の各端部には外部電気装置との接続のための金ボ
ンデイングパツド７が形成される。

このようにして形成された検出器チツプ１は第
３図から第５図に示される流体流通管８内に配置
支持される。流通管８内にはベンチユリ管９が取
付けられており、ベンチユリ管８は第４図に示さ
れるように二ツ割りの管部材９ａ，９ｂから成つ
ている。検出器チツプ１は二ツ割りの管部材９
ａ，９ｂ間に挟まれて支持され、各抵抗体３，
４，５の端部に付着されたボンデイングパツド７
が管部材９ｂの対応位置に形成されたリード膜１
０（第５図）に押接される。リード膜１０は管部
材９ｂの外面に沿つて延び、さらにベンチユリ管
９の支持部材１１に形成されたリード膜に延長接
続される。支持部材１１は絶縁性シール部材１２
を介して流通管８に固着される。支持部材１１は
電気回路（図示せず）を内蔵しらケース１３によ
り覆われる。このようにして、検出器チツプ１は
流体流通管８内に簡単に支持配置される。

考案の効果 以上説明したように、本考案によれば検出精度
の優れた感熱抵抗型流量検出装置が得られ、検出
器チツプの構造も簡単であり、且つ流体流通管に
容易に取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による感熱抵抗型流量検出器チ
ツプの平面図、第２図は第１図の線−に沿つ
た断面図、第３図は第１図の検出器チツプを流体
流通管に取付けた断面図、第４図は第３図のベン
チユリ管の横断面図、第５図はベンチユリ管の一
方の部材の接合面の平面図である。 １……検出器チツプ、２……基材、３……温度
補償用管熱抵抗体、４……発熱用抵抗体、５……
感熱抵抗体、６……溝、８……流通管、９……ベ
ンチユリ管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測定気体の温度を感じる第１の感熱抵抗体
   と、電源からの電気を受けて発熱する発熱用抵抗
   体と、該発熱用抵抗体からの熱を感じる第２の感
   熱抵抗体とが、一定の方向に順番に単一のほぼ一
   様の厚さの基材上に付着形成され、該基材には前
   記第１の感熱抵抗体と前記発熱用抵抗体との間で
   前記一定の方向と交差する方向に延びる溝又はス
   リツトが設けられることを特徴とする感熱抵抗型
   流量検出装置。