JPH08146026A - Thermistor flow velocity sensor and flow rate sensor for liquid - Google Patents

Thermistor flow velocity sensor and flow rate sensor for liquid

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JPH08146026A
JPH08146026A JP6260894A JP26089494A JPH08146026A JP H08146026 A JPH08146026 A JP H08146026A JP 6260894 A JP6260894 A JP 6260894A JP 26089494 A JP26089494 A JP 26089494A JP H08146026 A JPH08146026 A JP H08146026A
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thermistor
heating element
flow velocity
velocity sensor
sensor according
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Takayuki Takahata
孝行 高畑
Masaru Sakata
賢 坂田
Tomoo Kobayashi
与生 小林
Kiyoshi Yamagishi
喜代志 山岸
Motohiro Yabusaki
素弘 薮崎
Shinichi Inoue
眞一 井上
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a flow rate sensor for fluids which is superior in thermal responsivity, compact and highly accurate, by installing a heat-generating body and a thermistor and forming the body and thermistor into a plane shape. CONSTITUTION: The thermistor flow velocity sensor 72 is arranged in a flow passage of a piping 70 or the like in a manner not to disturb the flow of a fluid. The sensor 72 has a sensor part 73 at a face on the inner wall of a container where the flow of the fluid is detected. The sensor part 73 is connected to a connection terminal 74 set at an outer face of the container via a lead wire 75. The sensor part 73 has a heat-generating body 11 on one face of a flat substrate 10 of alumina or the like, electrodes 12, 17 at both ends, an insulating body 13 formed to cover the upper surface of the heat-generating body 11 and a thermistor 14 on the upper surface of the insulating body 13. The thermistor 14 is equipped with upper and lower electrodes 16, 15 and is of a size not to come outside the heat-generating body 11. Since the sensor part 73 is formed into a plane, the sensor 72 itself is made compact and superior in thermal responsivity, achieving highly accurate measurements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、気体、液体等の流体の
流量および流体速度等を測定、計測するサーミスタ流速
センサーおよび液体用流量センサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermistor flow velocity sensor and a liquid flow sensor for measuring and measuring the flow rate and fluid velocity of a fluid such as gas or liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術、および発明が解決しようとする課題】従
来、液体の流量を測定するために使用されるセンサーに
は主として、電磁流量計、超音波流量計、渦流量計、コ
リオリ式質量流量計等がある。それぞれ目的・精度に応
じて使い分けられるが、総じて価格が高い欠点がある。
一方、流体の流速、流量を測定する方法に、熱式流量計
がある。この熱式流量計は、流体温度より高い一定温度
に加熱した加熱部と、温度により流れる電流値が変化す
る温度検出部とを備えており、加熱部の周辺を流れる流
体により冷却されることにより、温度検出部に流れる電
流が変化することを検出する。流体の流速が大きいほど
冷却される度合いが大きいため、温度検出部に流れる電
流を検出することにより、流体の流速を知ることができ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, sensors used to measure the flow rate of liquids are mainly electromagnetic flowmeters, ultrasonic flowmeters, vortex flowmeters and Coriolis mass flowmeters. Etc. Each of them can be used according to its purpose and accuracy, but it has the drawback that the price is generally high.
On the other hand, there is a thermal type flow meter as a method for measuring the flow velocity and flow rate of a fluid. This thermal type flow meter is provided with a heating unit heated to a constant temperature higher than the fluid temperature, and a temperature detecting unit in which the current value flowing according to the temperature changes, and by being cooled by the fluid flowing around the heating unit, Detects that the current flowing through the temperature detector changes. The higher the flow velocity of the fluid, the greater the degree of cooling. Therefore, the flow velocity of the fluid can be known by detecting the current flowing through the temperature detection unit.

【0003】熱式流量計は、図13のように、配管80
等の流路に、流体温度を測定する補償用温度計81と、
加熱部及び温度検出部からなる流速センサー82を配置
し、補償用温度計81からの信号と流速センサー82か
らの信号とを測定回路83に導き、流速に換算する。
As shown in FIG. 13, the thermal type flow meter has a pipe 80.
Compensation thermometer 81 for measuring the fluid temperature in the flow path such as
A flow velocity sensor 82 including a heating unit and a temperature detection unit is arranged, and a signal from the compensating thermometer 81 and a signal from the flow velocity sensor 82 are guided to the measurement circuit 83 and converted into a flow velocity.

【0004】従来より、温度検出部にサーミスタが使用
されており、サーミスタを用いた流速センサーには、自
己発熱型と傍熱型があり、自己発熱型は温度検出部が加
熱部を兼ねたものであり、傍熱型は温度検出部と加熱部
を別々にしたものである。
Conventionally, a thermistor has been used in the temperature detecting section, and there are a self-heating type and an indirectly heating type in the flow velocity sensor using the thermistor. In the self-heating type, the temperature detecting section also serves as the heating section. In the indirectly heated type, the temperature detecting part and the heating part are separately provided.

【0005】自己発熱型サーミスタ流速センサーでは、
負特性のサーミスタを自己発熱する領域で使用するた
め、サーミスタに過電流を流すことになり、劣化が生
じ、経時変化が著しく、長時間の使用ができない。
In the self-heating type thermistor flow velocity sensor,
Since the thermistor having a negative characteristic is used in a self-heating region, an overcurrent is caused to flow in the thermistor, which causes deterioration, which significantly changes with time and cannot be used for a long time.

【0006】一方、傍熱型サーミスタ流速センサーは、
例えば図14に示すものが知られている。この流速セン
サーは、正特性のサーミスタ87の周囲を発熱体のヒー
タ86で覆い、それらをガラス等の容器85に入れ、該
容器85内に窒素ガス等を封入し、サーミスタ87及び
発熱体86のリード線を容器外に取り出した構造となっ
ている。
On the other hand, the indirectly heated thermistor flow velocity sensor is
For example, the one shown in FIG. 14 is known. In this flow velocity sensor, the thermistor 87 having a positive characteristic is surrounded by a heater 86 as a heating element, and they are put in a container 85 such as glass, and nitrogen gas or the like is enclosed in the container 85, and the thermistor 87 and the heating element 86 are sealed. The lead wire is taken out of the container.

【0007】この傍熱型サーミスタ流速センサーは、サ
ーミスタの正特性の領域を使用するため、サーミスタに
流す電流は小さくてよい(最大数百μA程度)ので、劣
化はほとんど発生せず、長時間の使用ができるが、その
構造上、流速センサーが大型化し、細い配管には取付が
不能であると共に、流体の流れを乱し、正確な流速が測
定できない。また、大型のため、熱容量が大きくなり、
応答性が著しく遅くなり、時々刻々変化する流体の流速
を適格に測定することができないし、さらに、ガス体の
ような熱容量の小さい流体や、流体温度と発熱体温度の
差が少ない場合は使用できない。しかも、サーミスタと
発熱体をガラス等の容器に入れ、窒素ガスを封入するた
めの特別の設備が必要であり、製造コストが著しく高く
なる。因みに、図14に示す傍熱型サーミスタ流速セン
サーの熱応答性は、温度的に安定するのに10秒以上を
要していた。
Since this indirectly heated thermistor flow velocity sensor uses a region having a positive characteristic of the thermistor, the current flowing through the thermistor may be small (up to several hundreds μA at maximum), so that it hardly deteriorates, and it does not occur for a long time. It can be used, but due to its structure, the flow velocity sensor becomes large, it cannot be attached to thin pipes, it disturbs the flow of fluid, and accurate flow velocity cannot be measured. Also, because of the large size, the heat capacity increases,
Responsiveness is significantly slowed down, it is not possible to properly measure the flow velocity of the fluid that changes from moment to moment.Furthermore, it is used when the fluid has a small heat capacity such as a gas body or the difference between the fluid temperature and the heating element temperature is small. Can not. Moreover, the thermistor and the heating element are put in a container such as glass and a special facility for enclosing nitrogen gas is required, which significantly increases the manufacturing cost. Incidentally, it took 10 seconds or more for the thermal response of the indirectly heated thermistor flow velocity sensor shown in FIG. 14 to stabilize in temperature.

【0008】また一方、熱式流量計のうち、比較的安価
であり、気体の流量を測定するもとして、図17に示す
ような流量センサーが利用されている。このセンサは図
の矢印方向に流れる流体中に配置した抵抗温度計101
と102の間で熱線103により流体に熱を加え、抵抗
温度計101と102で測定した温度差を得ることによ
り流体の流量を計測するものである。しかし、これによ
れば、被測定流体の比熱が十分小さいことが必要であ
り、液体特に水の流量測定には不適当である。
On the other hand, among the thermal type flow meters, a flow rate sensor as shown in FIG. 17 is used because it is relatively inexpensive and measures the flow rate of gas. This sensor is a resistance thermometer 101 arranged in a fluid flowing in the direction of the arrow in the figure.
And 102, heat is applied to the fluid by the hot wire 103, and the flow rate of the fluid is measured by obtaining the temperature difference measured by the resistance thermometers 101 and 102. However, according to this, it is necessary that the specific heat of the fluid to be measured is sufficiently small, and it is not suitable for measuring the flow rate of liquid, especially water.

【0009】よって本発明の目的は、熱応答性に優れ、
測定精度の高い、小型で、安価なサーミスタ流速センサ
ーを提供することにある。またさらに、比熱の大きな液
体特に水の流量を測定するのに適した液体用流量センサ
ーを提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to provide excellent thermal response,
An object of the present invention is to provide a small thermistor flow velocity sensor with high measurement accuracy, which is small in size and inexpensive. Another object of the present invention is to provide a liquid flow sensor suitable for measuring the flow rate of a liquid having a large specific heat, especially water.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、かか
る目的を達成するために、発熱体と、該発熱体の温度を
検出するサーミスタを具備したサーミスタ流速センサー
であって、発熱体とサーミスタとを面状としたものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a thermistor flow velocity sensor comprising a heating element and a thermistor for detecting the temperature of the heating element, the heating element and the thermistor. And are made to be planar.

【0011】また、上記発熱体がニクロム合金又はサー
メット材料からなり、上記サーミスタがスピネル型遷移
金属酸化物又は炭化シリコン又はシリコン等のNTC材
料から構成したものである。
The heating element is made of a nichrome alloy or a cermet material, and the thermistor is made of a spinel type transition metal oxide or an NTC material such as silicon carbide or silicon.

【0012】さらに、この発熱体とサーミスタがスパッ
ター、CVD等の成膜法により形成されることを特徴と
する。
Further, the heating element and the thermistor are formed by a film forming method such as sputtering or CVD.

【0013】またさらに、この発熱体とサーミスタがそ
れぞれの成分を含有するペーストを印刷等の厚膜プロセ
スにより形成したことを特徴とする。
Furthermore, the heating element and the thermistor are characterized in that a paste containing the respective components is formed by a thick film process such as printing.

【0014】さらにまた、この発熱体とサーミスタが1
つの基板上に配置されることを特徴とする。
Furthermore, this heating element and the thermistor 1
It is characterized by being arranged on one substrate.

【0015】加えて、この発熱体とサーミスタを1つの
基板の一面に配置されることを特徴とする。
In addition, the heating element and the thermistor are arranged on one surface of one substrate.

【0016】また、基板の一面に発熱体を配置し、該発
熱体の上に絶縁層を介して前記サーミスタが積層される
ことを特徴とする。
Further, a heating element is arranged on one surface of the substrate, and the thermistor is laminated on the heating element via an insulating layer.

【0017】加えてまた、発熱体の一面に絶縁層を介し
て前記サーミスタが積層されたサーミスタ流速センサー
としたものである。
In addition, the thermistor flow velocity sensor is formed by laminating the thermistor on one surface of the heating element with an insulating layer interposed therebetween.

【0018】また、この発熱体とサーミスタに接続され
る電極が成膜法又は厚膜プロセスにより形成されたこと
を特徴とする。
The electrode connected to the heating element and the thermistor is formed by a film forming method or a thick film process.

【0019】さらに、この発熱体とサーミスタを密封す
る容器内に封入し、該容器の外面に配線用の接続端子を
設けたことを特徴とする。
Further, the heating element and the thermistor are enclosed in a container which is hermetically sealed, and a connecting terminal for wiring is provided on the outer surface of the container.

【0020】また、この発熱体およびサーミスタとそれ
ぞれ接続される接続端子がFPCで接続されることを特
徴とする。
Further, it is characterized in that connection terminals respectively connected to the heating element and the thermistor are connected by an FPC.

【0021】さらにまた、基板又は発熱体を容器(キャ
ップ)の内壁面に固定したことを特徴とする。
Furthermore, the substrate or the heating element is fixed to the inner wall surface of the container (cap).

【0022】また、基板又は発熱体が半田層を介して容
器(キャップ)の内壁面に固定されたことを特徴とす
る。
Further, it is characterized in that the substrate or the heating element is fixed to the inner wall surface of the container (cap) via the solder layer.

【0023】一方、特に比熱の大きな水等の流量を測定
するのに適した液体流量センサーを提供するという目的
に対しては、本発明は、発熱体、この発熱体の近傍に配
置した測温素子、およびこれらを覆うカバーを備えた傍
熱型の液体用流量センサーにおいて、熱伝導率および電
気絶縁性が高い基板を具備し、発熱体および測温素子は
この基板上に形成されたものであり、カバーはこれらが
形成された側と反対側の基板面に接着しているとともに
この接着部分の外側において流量が測定される液体に接
するものであることを特徴とする。
On the other hand, for the purpose of providing a liquid flow rate sensor particularly suitable for measuring the flow rate of water or the like having a large specific heat, the present invention provides a heating element and a temperature measuring device arranged in the vicinity of the heating element. In an indirectly heated flow sensor for liquids, which includes an element and a cover that covers the elements, a substrate having high thermal conductivity and electrical insulation is provided, and the heating element and the temperature measuring element are formed on this substrate. The cover is adhered to the surface of the substrate opposite to the side where the covers are formed, and is in contact with the liquid whose flow rate is to be measured outside the adhered portion.

【0024】ここで、カバーは熱伝導率が良く、かつ流
量が測定される液体に対する耐食性の良い金属で構成さ
れたものであり、またカバーの形状および大きさは前記
発熱体の形状および大きさにほぼ等しいことが好まし
い。また、前記液体に接する側と反対側を覆う断熱材を
有するのが好ましい。
Here, the cover is made of a metal having a high thermal conductivity and a high corrosion resistance against a liquid whose flow rate is measured, and the shape and size of the cover are the same as those of the heating element. Is preferably approximately equal to. Further, it is preferable to have a heat insulating material covering the side opposite to the side in contact with the liquid.

【0025】これによれば、熱が基板さらにはカバーを
介して液体により効果的に奪われる場合の発熱体近傍の
温度が測温素子により測定されるため、流体をヒータで
加熱しその温度を計測する、図17のような熱式流量計
に比べ、水等の比熱の大きな液体の流量についても応答
性良く正確な測定がなされるとともに、液体とセンサー
とがカバーにより隔離されているため、腐食に対する安
定性も向上する。
According to this, since the temperature in the vicinity of the heating element when the heat is effectively taken away by the liquid through the substrate and the cover is measured by the temperature measuring element, the fluid is heated by the heater and the temperature is controlled. Compared with the thermal type flow meter as shown in FIG. 17, which measures, the flow rate of a liquid having a large specific heat, such as water, can be measured accurately with good response, and the liquid and the sensor are separated by the cover. The stability against corrosion is also improved.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

[実施例1]本発明によるサーミスタ流速センサーを用
いた流速測定を図1に示して説明する。図1に示すよう
に、配管70等の流路に補償用温度計76とサーミスタ
流速センサー72を配置する。このとき、サーミスタ流
速センサー72に接する流体71の流れが乱れないよう
に、前記補償用温度計76と前記流速センサー72の配
置位置を決める。
[Embodiment 1] Flow velocity measurement using the thermistor flow velocity sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a compensating thermometer 76 and a thermistor flow velocity sensor 72 are arranged in a flow path such as a pipe 70. At this time, the arrangement positions of the compensating thermometer 76 and the flow velocity sensor 72 are determined so that the flow of the fluid 71 in contact with the thermistor flow velocity sensor 72 is not disturbed.

【0027】前記サーミスタ流速センサー72は容器内
壁面の流体の流れを検出する面にセンサー部73を配置
し、前記容器の外面に接続端子74を設け、それらをリ
ード線75で接続する。また補償用温度計76は温度検
出器77を設け、その出力線78から信号を取り出し、
温度を計測する。
In the thermistor flow velocity sensor 72, a sensor portion 73 is arranged on the surface of the inner wall surface of the container for detecting the flow of fluid, a connecting terminal 74 is provided on the outer surface of the container, and they are connected by a lead wire 75. Further, the compensating thermometer 76 is provided with a temperature detector 77, and takes out a signal from its output line 78,
Measure the temperature.

【0028】前記サーミスタ流速センサー72の容器
は、密封構造となっており、容器の外側を流れる流体が
容器内に侵入しないようになっている。
The container of the thermistor flow velocity sensor 72 has a hermetically sealed structure so that the fluid flowing outside the container does not enter the container.

【0029】前記センサー部73を図2により説明す
る。図において、10はアルミナ、SiO2 などの平板
状の基板で、11は発熱体であり、両端に電極12,1
7を備え、基板10の一面上に形成している。
The sensor section 73 will be described with reference to FIG. In the figure, 10 is a flat plate-shaped substrate such as alumina or SiO 2 , 11 is a heating element, and electrodes 12 and 1 are provided at both ends.
7 and is formed on one surface of the substrate 10.

【0030】また、13は絶縁体であり、発熱体11の
上に全面を覆うように形成されている。14はサーミス
タであり、絶縁体13の上面に形成されており、このサ
ーミスタ14は上下に電極15,16を備え、発熱体1
1よりはみ出ない範囲の大きさで形成する。
Numeral 13 is an insulator, which is formed on the heating element 11 so as to cover the entire surface. Reference numeral 14 denotes a thermistor, which is formed on the upper surface of the insulator 13. The thermistor 14 includes electrodes 15 and 16 on the upper and lower sides, and the heating element 1
It is formed in a size that does not protrude beyond 1.

【0031】次に、発熱体11は、ニクロム、(Ni−
Cr)合金或はサーメット材料(Ta−SiO2 、Cr
−SiO2 )等の材料を用い、スパッターやCVDなど
の成膜法により形成されている。絶縁体13は発熱体1
1の発熱温度以上の耐熱性を有し、熱伝導性に優れたも
のがよいが、例えばエポキシ樹脂、フラン樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の接着性を有するもの又はSiO2 等の絶縁
物でもよい。サーミスタ14は熱容量の小さな感熱特
性、特に発熱体11の温度変化に対応する温度周辺で抵
抗値が変化する材料を選択するが、例えばスピネル型遷
移金属酸化物やSiC(炭化珪素)、Si等のNTC材
料を用い、スパッターやCVDなどの成膜法により形成
されている。電極12,15,16,17は、Ni,C
r/Pd,Cr/Ag等の材料を用い、リフトオフやエ
ッチングなどにより形成する。
Next, the heating element 11 is made of nichrome, (Ni-
Cr) alloy or cermet material (Ta-SiO 2 , Cr
It is formed by a film forming method such as sputtering or CVD using a material such as —SiO 2 ). Insulator 13 is heating element 1
A material having heat resistance equal to or higher than the exothermic temperature of 1 and excellent in thermal conductivity is preferable, but an adhesive material such as epoxy resin, furan resin, or polyimide resin, or an insulating material such as SiO 2 may be used. The thermistor 14 selects a material having a small heat capacity and a heat resistance characteristic, in particular, a resistance value that changes around the temperature corresponding to the temperature change of the heating element 11. For example, a spinel type transition metal oxide, SiC (silicon carbide), Si, or the like is used. It is formed by a film forming method such as sputtering or CVD using an NTC material. The electrodes 12, 15, 16, 17 are made of Ni, C
A material such as r / Pd or Cr / Ag is used and is formed by lift-off or etching.

【0032】上記材料及び製法によると、例えば、基板
10の厚さは0.5mmで、発熱体の厚さは0.3μm
で、絶縁体は0.3μmの厚さで、サーミスタは0.6
μm程度の厚さになる。またこの基板の大きさは5×5
mmサイズ程度でよい。
According to the above materials and manufacturing method, for example, the substrate 10 has a thickness of 0.5 mm and the heating element has a thickness of 0.3 μm.
The insulator is 0.3 μm thick and the thermistor is 0.6
The thickness is about μm. The size of this board is 5 x 5
mm size is sufficient.

【0033】上記説明では、スパッターやCVD、リフ
トオフ、エッチングなどの薄膜法を用いたが、これをそ
れぞれの成分を有するペーストを用いて印刷などの厚膜
プロセスにより形成してもよい。
In the above description, the thin film method such as sputtering, CVD, lift-off and etching is used, but it may be formed by a thick film process such as printing using a paste having each component.

【0034】この厚膜プロセスを用いた場合は、発熱体
11、絶縁体13、サーミスタ14、電極のそれぞれの
厚さは、0.5から100μm程度となる。
When this thick film process is used, the thickness of each of the heating element 11, the insulator 13, the thermistor 14, and the electrode is about 0.5 to 100 μm.

【0035】[実施例2]実施例2は前記センサー部を
他の実施例としたもので図3により説明する。図におい
ては、サーミスタ流速センサー61を上から見たもので
ある。図において、62は絶縁体であるアルミナ等から
なる基板、63は発熱体、64はサーミスタ、65は発
熱体の一方の電極、66はサーミスタの一方の電極、6
7は発熱体及びサーミスタの他方の共通電極である。
[Second Embodiment] A second embodiment will be described with reference to FIG. 3, in which the sensor section is another embodiment. In the figure, the thermistor flow velocity sensor 61 is viewed from above. In the figure, 62 is a substrate made of alumina or the like which is an insulator, 63 is a heating element, 64 is a thermistor, 65 is one electrode of the heating element, 66 is one electrode of the thermistor, 6
Reference numeral 7 is the other common electrode of the heating element and the thermistor.

【0036】前記基板62の一面に、前記発熱体63を
コ字状に形成し、前記サーミスタ64を発熱体63のコ
字状の内側に発熱体63と間隔を隔てて形成されてい
る。前記電極65は発熱体63のコ字状の一方の端部に
形成され、電極66はサーミスタ64の一方の端部に形
成され、共通電極67は発熱体のコ字状の他方の端部と
前記サーミスタ64の他方の端部とに連接して形成され
ている。
The heating element 63 is formed in a U shape on one surface of the substrate 62, and the thermistor 64 is formed inside the U shape of the heating element 63 with a space from the heating element 63. The electrode 65 is formed on one end of the heating element 63 in a U-shape, the electrode 66 is formed on one end of the thermistor 64, and the common electrode 67 is formed on the other end of the U-shape of the heating element. It is formed so as to be connected to the other end of the thermistor 64.

【0037】前記発熱体63、サーミスタ64、電極6
5から67の製造方法や材料は、実施例1の製造方法や
材料と同じ方法、材料である。
The heating element 63, the thermistor 64, the electrode 6
The manufacturing methods and materials of 5 to 67 are the same as the manufacturing methods and materials of the first embodiment.

【0038】[実施例3]実施例2は前記センサー部を
他の実施例としたもので図4を用いて説明する。図4に
おいて、1は発熱体で、2と9は発熱体1の電極で、3
は絶縁体で、4はサーミスタで、7,8はサーミスタに
接続された電極である。
[Third Embodiment] A second embodiment will be described with reference to FIG. 4, in which the sensor section is another embodiment. In FIG. 4, 1 is a heating element, 2 and 9 are electrodes of the heating element 1, 3
Is an insulator, 4 is a thermistor, and 7 and 8 are electrodes connected to the thermistor.

【0039】前記発熱体1は例えば四角形状の板状で、
カーボンソリッド抵抗器や、セラミックと炭素又は金属
類を混合して成形固化した抵抗体である。厚みは0.1
mmから2mm程度であり、大きさは例えば2×4(m
m)である。サーミスタ4は、絶縁体3を介して発熱体
1の一面に形成され、その大きさは発熱体1の大きさよ
り小さくし、発熱体1の電極2,9に接触しない大きさ
とする。前記絶縁体3は発熱体1の発熱温度以上の耐熱
性を有し、熱伝導性に優れたものがよく、例えばエポキ
シ樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁層であ
る。前記サーミスタ4は実施例1で記載した材料、製法
により形成される。電極2,9は発熱体1の両端にそれ
ぞれ設け、電極7,8はサーミスタ4の両端のそれぞれ
に設ける。前記電極2,9,7,8の材料及び製法は、
実施例1で示したものと同じである。
The heating element 1 is, for example, a quadrangular plate,
It is a carbon solid resistor or a resistor formed by mixing ceramic and carbon or metals and solidifying. Thickness is 0.1
The size is, for example, 2 × 4 (m
m). The thermistor 4 is formed on one surface of the heating element 1 with the insulator 3 interposed therebetween. The size of the thermistor 4 is smaller than the size of the heating element 1 and does not contact the electrodes 2 and 9 of the heating element 1. It is preferable that the insulator 3 has heat resistance equal to or higher than the heat generation temperature of the heating element 1 and has excellent thermal conductivity, and is, for example, an insulating layer of epoxy resin, furan resin, polyimide resin, or the like. The thermistor 4 is formed by the material and manufacturing method described in the first embodiment. The electrodes 2 and 9 are provided at both ends of the heating element 1, and the electrodes 7 and 8 are provided at both ends of the thermistor 4. The material and manufacturing method of the electrodes 2, 9, 7, and 8 are
This is the same as that shown in the first embodiment.

【0040】上記実施例1から3に述べたサーミスタ流
速センサーは、図5に示す測定回路により流速を測定す
ることができる。図において、発熱体19、サーミスタ
20を含むサーミスタ流速センサー21と補償用温度計
22とが流体に接して配備され、それらの電極を導出す
るコネクタ24や、例えば5V程度の電源25、検知用
サーミスタ20との分圧抵抗26、補償用温度計22と
の分圧抵抗27、それにサーミスタ及び補償用温度計の
端子電圧を出力する端子28,29とで構成されてい
る。
The thermistor flow velocity sensor described in Embodiments 1 to 3 can measure the flow velocity by the measuring circuit shown in FIG. In the figure, a thermistor flow velocity sensor 21 including a heating element 19 and a thermistor 20 and a compensating thermometer 22 are provided in contact with a fluid, and a connector 24 for leading out those electrodes, a power supply 25 of, for example, about 5V, a thermistor for detection. It is composed of a voltage dividing resistor 26 with respect to 20, a voltage dividing resistor 27 with respect to the compensating thermometer 22, and terminals 28 and 29 for outputting the terminal voltage of the thermistor and the compensating thermometer.

【0041】サーミスタ流速センサーの前記測定回路
は、補償用温度計22により流体の温度を検出する。こ
の場合、端子28の電圧をチェックするだけで流体自体
の温度を測定できる。流体の温度が上がれば、補償用サ
ーミスタの温度も上がり、サーミスタの温度が上昇すれ
ばNTCタイプであればその抵抗値が下がり、端子28
の電圧が下がる。この電圧と実際の温度とを事前に校正
しておけば、容易に流体の温度を知ることができる。
The measuring circuit of the thermistor flow velocity sensor detects the temperature of the fluid by the compensating thermometer 22. In this case, the temperature of the fluid itself can be measured simply by checking the voltage at the terminal 28. If the temperature of the fluid rises, the temperature of the compensating thermistor rises, and if the temperature of the thermistor rises, the resistance value of the NTC type is lowered and the terminal 28
Voltage drops. If the voltage and the actual temperature are calibrated in advance, the temperature of the fluid can be easily known.

【0042】サーミスタ流速センサー21では、コネク
タ24の共通電極端子241 と発熱体用電極242 間に
直流電源25が接続されていて、発熱体19を加熱し
て、サーミスタ20全体が流体よりも高い温度で発熱し
ている。発熱体の加熱量は電源から抵抗を介することで
容易に可変できる。ここに、流体の流速に応じて、発熱
体19又はアルミナ基板10,62の熱が奪われ、該発
熱体19等の温度が下降し、サーミスタがNTCタイプ
であればサーミスタの抵抗値の増加で分圧端子29の電
圧が上昇することになる。この際、流体の流れが速い場
合は、流体より高温の発熱体又はアルミナ基板の熱をそ
の速さに応じて奪うので、温度も下がり、より低温にな
る。
In the thermistor flow velocity sensor 21, a DC power supply 25 is connected between the common electrode terminal 24 1 of the connector 24 and the heating element electrode 24 2 to heat the heating element 19 so that the thermistor 20 as a whole is more fluid than the fluid. Exothermic at high temperature. The heating amount of the heating element can be easily changed through the resistance from the power source. Here, the heat of the heating element 19 or the alumina substrates 10 and 62 is taken according to the flow velocity of the fluid, the temperature of the heating element 19 and the like is lowered, and if the thermistor is an NTC type, the resistance value of the thermistor increases. The voltage of the voltage dividing terminal 29 will increase. At this time, when the flow of the fluid is fast, the heat of the heating element or the alumina substrate having a temperature higher than that of the fluid is absorbed according to the speed, so that the temperature is lowered and the temperature is lowered.

【0043】このように、上記サーミスタ流速センサー
を使用した測定回路では、特に下記でも述べるように、
感度の調節ができて、熱応答性がよく、製造面でのパラ
ツキもほとんどないので、近時コンピュータを使用した
制御回路に活用しやすくなっている。この場合、サーミ
スタの温度管理は、アナログ信号からデジタル信号に変
換して、コンピュータに導入する。
As described above, in the measuring circuit using the thermistor flow velocity sensor, as described below in particular,
Since the sensitivity can be adjusted, the thermal response is good, and there are few variations in manufacturing, it is easy to use in control circuits using computers in recent years. In this case, the temperature control of the thermistor is performed by converting an analog signal into a digital signal and introducing it into a computer.

【0044】次に、この流速センサーと流速との関係を
図6に示す。このグラフは、流体を水として、水を流す
パイプに補償用温度計と流速センサーを挿入した場合
で、横軸に水の水量、縦軸に補償用温度計の検出温度で
ある水温と流速センサーのサーミスタの指示温度の差を
示す図である。水温が5℃と60℃の時の流量で、補償
用温度計22の温度はそれぞれ5℃、60℃を示し、サ
ーミスタの温度は流体の流れがない場合は、水温60℃
よりも高く設定されている。このグラフの結果、水速が
ほとんどないときは、高温の流速センサーと流体の温度
には相当の温度差があるが、水流が速くなると温度差が
ほとんどなくなることが解る。こうして、本サーミスタ
流速センサーが感度に優れた流速センサーとして、機能
することが実証される。
Next, FIG. 6 shows the relationship between the flow velocity sensor and the flow velocity. This graph shows the case where the compensating thermometer and the flow velocity sensor are inserted into the pipe that flows water, using water as the fluid, and the horizontal axis shows the amount of water in the water and the vertical axis shows the water temperature and the flow velocity sensor that are the detection temperatures of the compensating thermometer. FIG. 5 is a diagram showing a difference in indicated temperature of the thermistor. When the water temperature is 5 ° C and 60 ° C, the temperature of the compensating thermometer 22 indicates 5 ° C and 60 ° C, respectively, and the temperature of the thermistor is 60 ° C when there is no fluid flow.
Set higher than. From the results of this graph, it can be seen that when there is almost no water speed, there is a considerable temperature difference between the high temperature flow sensor and the temperature of the fluid, but there is almost no temperature difference when the water flow becomes faster. In this way, it is demonstrated that the present thermistor flow velocity sensor functions as a flow velocity sensor with excellent sensitivity.

【0045】この結果を利用して、発熱体の発熱量を調
節することにより、流量に対する温度差の大きな領域で
使用でき、流量感度の調節が、可能であるという結果を
も享受できる。このことより、性能的に温度変化に対す
る感度の高い領域で使用できるということもいえる。
By utilizing this result and adjusting the heat generation amount of the heating element, it can be used in a region where the temperature difference with respect to the flow rate is large, and the flow rate sensitivity can be adjusted. From this, it can be said that it can be used in a region where performance is highly sensitive to temperature changes.

【0046】また、本実施例における応答特性につい
て、図7と図8に示して説明する。図7は、サーミスタ
流速センサー3種類を用いて、発熱体への投入電力に対
するサーミスタにより測定する温度が飽和温度の63%
(1/e)となる時間の関係を示した比較グラフであ
る。ここで、□マークは積層成膜で実施例1によるサー
ミスタ流速センサーで、○マークは実施例3による板状
発熱体と板状サーミスタを用いたサーミスタ流速センサ
ーで、●マークは実施例2で示した1枚のアルミナ基板
上に発熱体とサーミスタとを互いに一平面上に平行に配
置したサーミスタ流速センサーである。この3種はそれ
ぞれ使用態様、製造態様によりメリット・デメリットが
あるが、熱の応答特性については、実施例1で示した□
マークのサーミスタ流速センサーが瞬時に発熱体の温度
変化に対応することが理解できる。なお、従来の図14
に示すものでは、熱の応答特性としては10秒以上かか
っていた。
The response characteristics of this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 shows that the temperature measured by the thermistor with respect to the electric power supplied to the heating element is 63% of the saturation temperature by using three types of thermistor flow velocity sensors.
It is a comparison graph which showed the relationship of the time used as (1 / e). Here, the □ mark indicates the thermistor flow velocity sensor according to the first embodiment in the stacked film formation, the ○ mark indicates the thermistor flow velocity sensor using the plate-shaped heating element and the plate-like thermistor according to the third embodiment, and the ● mark indicates the second embodiment. A thermistor flow velocity sensor in which a heating element and a thermistor are arranged parallel to each other on a single alumina substrate. Each of these three types has merits and demerits depending on the usage mode and manufacturing mode, but the heat response characteristics are shown in Example 1
It can be seen that Mark's thermistor flow velocity sensor responds instantly to changes in the temperature of the heating element. In addition, in FIG.
In the case shown in (1), it took 10 seconds or more as the heat response characteristic.

【0047】さらに、図8は同様にサーミスタ流速セン
サー3種を用いて、発熱体への投入電力に対するサーミ
スタで感知する流体(図では水)との温度差の関係を示
した比較図である。各マークは図7の場合と同じであ
る。この結果から、発熱体への投入電力に応じて傾斜が
大きいほど熱感度に優れているわけで、発熱体と絶縁体
とサーミスタとが3層構造を成す積層成膜が熱容量が小
さく、流体、気体の流速、流量を測定する手段に効果的
であることが実証できる。
Further, FIG. 8 is a comparative diagram showing the relationship between the electric power supplied to the heating element and the temperature difference with the fluid (water in the figure) detected by the thermistor, similarly using three types of thermistor flow velocity sensors. Each mark is the same as in FIG. From this result, it can be seen that the larger the inclination according to the electric power applied to the heating element, the better the thermal sensitivity. Therefore, the laminated film formation in which the heating element, the insulator, and the thermistor have a three-layer structure has a small heat capacity and the fluid, It can be demonstrated that it is effective as a means for measuring the flow velocity and flow rate of gas.

【0048】他の実施例としては、図9に示した発明に
ついて説明する。図9(A)において、32はアルミナ
やセラミック等の基板で、その一面には半田層31が付
加されている。その基板32の他の一面には、発熱体3
3と絶縁体34とサーミスタ35が積層形式で形成さ
れ、積層型サーミスタ流速センサーを構成する。36,
37,39,40は各電極から取り出した端子である。
As another embodiment, the invention shown in FIG. 9 will be described. In FIG. 9A, reference numeral 32 is a substrate made of alumina, ceramics or the like, and a solder layer 31 is added to one surface thereof. The heating element 3 is provided on the other surface of the substrate 32.
3, the insulator 34, and the thermistor 35 are formed in a laminated form to form a laminated type thermistor flow velocity sensor. 36,
Reference numerals 37, 39 and 40 denote terminals taken out from the respective electrodes.

【0049】図9(B)には、前記積層サーミスタのセ
ンサー部を実装した図を示している。容器30の内側の
内壁には半田が付着されており、該積層型サーミスタの
半田層31を該半田で接着するものである。こうすれ
ば、容器の半田を付着した面の裏面を流体が流れるの
で、流体の流速による容器30の温度低下を即座に熱伝
導率のよい半田層31を介して発熱体33の温度下降に
至らせ、この下降温度をサーミスタ35が感知し、抵抗
値の増加を電気信号として知覚できるというものであ
る。
FIG. 9B shows a diagram in which the sensor portion of the laminated thermistor is mounted. Solder is attached to the inner wall of the inside of the container 30, and the solder layer 31 of the laminated thermistor is bonded with the solder. In this case, since the fluid flows on the back surface of the surface of the container to which the solder is attached, the temperature drop of the container 30 due to the flow velocity of the fluid immediately leads to the temperature drop of the heating element 33 via the solder layer 31 having a high thermal conductivity. The thermistor 35 can detect this falling temperature and can perceive an increase in the resistance value as an electric signal.

【0050】さらに、他の実施例として、図10につい
て説明する。図10(A)において、センサー42は実
施例1,3で示したサーミスタ流速センサーであり、容
器41の内壁に接着剤又は上記半田層等により固定さ
れ、容器41が気体、液体の流体の速度により機械的振
動を起こして、また、取付時のハンドリングなどの時の
振動、衝撃による電極部の劣化等で、そのセンサー部と
端子間の接続線の断線、不接触を避けるため、接続線に
FPC(フレキシブル・プリント・サーキット)43を
用いて、端子44〜46に接続するものである。また図
10(B)に示すように、FPC43とセンサー部42
とは、異方性導電フィルム49を用いて接続され、容器
41に固定されたセンサー部42とFPC43とを接着
し、接続不良を防止するようにしてもよい。
Furthermore, FIG. 10 will be described as another embodiment. In FIG. 10 (A), a sensor 42 is the thermistor flow velocity sensor shown in Embodiments 1 and 3, and is fixed to the inner wall of the container 41 with an adhesive or the solder layer, and the container 41 has a velocity of gas or liquid. Cause mechanical vibration, and also to prevent disconnection and non-contact of the connection line between the sensor and the terminal due to deterioration of the electrode part due to vibration during handling during installation, shock, etc. An FPC (flexible printed circuit) 43 is used to connect to the terminals 44 to 46. Further, as shown in FIG. 10B, the FPC 43 and the sensor unit 42
May be connected using the anisotropic conductive film 49, and the sensor unit 42 fixed to the container 41 and the FPC 43 may be adhered to each other to prevent connection failure.

【0051】さらに加えて、他の実施例として、図11
に示して説明する。この実施例は実施例1,3によるサ
ーミスタ流速センサーの応用例で、図11(A)では流
体自体の温度を測定する測温サーミスタ50と、アルミ
ナ等の基板51と、発熱体としての発熱体52と、絶縁
層を介して発熱体52に面して配備され発熱体の温度を
測定するサーミスタ53とで構成される。図11(B)
は、容器、取り出し口の様子を示した図であり、容器内
は密封して、真空にしたり、熱絶縁性樹脂を充填するこ
とで、センサー部の寿命を長くしたり、発熱体の温度を
即応正確に検知するように配置されている。測温サーミ
スタを1容器内に包含することで、傍熱形サーミスタ全
体の小型化が図られる。
In addition to this, as another embodiment, FIG.
Will be described. This embodiment is an application example of the thermistor flow velocity sensor according to the first and third embodiments. In FIG. 11A, a temperature measuring thermistor 50 for measuring the temperature of the fluid itself, a substrate 51 such as alumina, and a heating element as a heating element. 52 and a thermistor 53 which faces the heat generating element 52 via an insulating layer and measures the temperature of the heat generating element. FIG. 11 (B)
Is a diagram showing the state of the container and the outlet. By sealing the inside of the container and applying a vacuum or filling it with a heat insulating resin, the life of the sensor unit is lengthened and the temperature of the heating element is adjusted. It is arranged so that it can be detected promptly and accurately. By including the temperature measuring thermistor in one container, the size of the indirectly heated thermistor can be reduced.

【0052】またさらに、他の実施例として、図12に
示して説明する。この実施例も実施例1,3のサーミス
タ流速センサーの応用例で、図12(A)では基板56
上に測温サーミスタ55と発熱体57及びサーミスタ5
8とが配置されたものである。同一基板上に、基準とな
る補償用温度計の測温サーミスタ55が流体の温度を計
測し、その基板に面した発熱体57が発熱し、その発熱
温度をサーミスタ膜が検出する。図12(B)はこの流
速センサーを実装した図である。この場合も流量計全体
の小型化が図られる。
Still another embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is also an application example of the thermistor flow velocity sensor of Embodiments 1 and 3, and the substrate 56 in FIG.
Temperature measuring thermistor 55, heating element 57 and thermistor 5
And 8 are arranged. On the same substrate, the temperature measuring thermistor 55 of the reference compensating thermometer measures the temperature of the fluid, and the heating element 57 facing the substrate generates heat, and the heat generation temperature is detected by the thermistor film. FIG. 12B is a diagram in which this flow velocity sensor is mounted. Also in this case, the entire flow meter can be downsized.

【0053】図19は本発明の、特に水等の比熱が大き
な液体の流量を測定するのに好ましい液体用流量センサ
ーの断面図である。このセンサーは、発熱体111、発
熱体111の上に配置した測温用のサーミスタ膜11
2、およびこれらを覆うカバー105を備えた傍熱型の
液体用流量センサーであり、熱伝導率および電気絶縁性
が高い基板109を具備し、発熱体111およびサーミ
スタ膜112は基板109上に形成されたものであり、
カバー105はこれらが形成された側と反対側の基板1
09面に接着しているとともにこの接着部分の外側にお
いて流量が測定される液体に接するものである。発熱体
111およびサーミスタ膜112は外部へ接続された電
極110を有している。
FIG. 19 is a sectional view of a liquid flow sensor according to the present invention, which is particularly preferable for measuring the flow rate of a liquid having a large specific heat such as water. This sensor includes a heating element 111 and a thermistor film 11 for temperature measurement arranged on the heating element 111.
2 and an indirectly heated type flow sensor for liquids having a cover 105 covering them, a substrate 109 having high thermal conductivity and high electric insulation, and a heating element 111 and a thermistor film 112 formed on the substrate 109. Was done,
The cover 105 is the substrate 1 on the side opposite to the side where these are formed.
It is adhered to the 09 surface and is in contact with the liquid whose flow rate is to be measured outside the adhered portion. The heating element 111 and the thermistor film 112 have an electrode 110 connected to the outside.

【0054】カバー105は内径13.3mmφのキャ
ップ状で、熱伝導率が良く、かつ流量が測定される液体
に対する耐食性の良い金属、例えばステンレスSUS3
16Lで構成されたものであり、またカバー105の形
状および大きさは発熱体111の形状および大きさにほ
ぼ等しい。また、図には示されていないが、カバー10
5内において、発熱体111、サーミスタ膜112およ
び基板109の上面は、熱絶縁性の物質、例えば発泡ウ
レタン、ポリエチレン、シリコン樹脂等の充填材で覆わ
れている。基板109は、図2のタイプと同様のもので
あるが、熱伝導率が156W/Km、大きさが5×3m
m、厚さが0.53mmのシリコン製のもので、両面に
厚さ1μmの酸化膜を有するものである。また、発熱体
111の大きさは3.5×1.8mmである。
The cover 105 is a cap having an inner diameter of 13.3 mmφ, has a good thermal conductivity, and has a good corrosion resistance to a liquid whose flow rate is measured, for example, stainless SUS3.
The cover 105 has a shape and size substantially equal to the shape and size of the heating element 111. Further, although not shown in the drawing, the cover 10
In FIG. 5, the heating element 111, the thermistor film 112, and the upper surface of the substrate 109 are covered with a heat insulating substance, for example, a filling material such as urethane foam, polyethylene, or silicon resin. The substrate 109 is similar to the type of FIG. 2, but has a thermal conductivity of 156 W / Km and a size of 5 × 3 m.
It is made of silicon and has a thickness of 0.53 mm and has an oxide film with a thickness of 1 μm on both sides. The size of the heating element 111 is 3.5 × 1.8 mm.

【0055】この構成を有する本実施例のセンサ、およ
び基板の構成のみが本実施例のものと異なる比較用セン
サを、スパッタリングおよびリフトオフ法を用いて作製
し、比較テストを行なったところ、図15に示す結果が
得られている。ただし、比較用センサの基板は、熱伝導
率が1.1W/Kmで厚さが0.5mmのホウ硅酸ガラ
ス製のものであり、図18に示すように、ヒーター電源
部106から発熱体111に給電するとともに、サーミ
スタ抵抗測定部107においてサーミスタ膜112の抵
抗を測定し、その結果をCPU108において処理して
結果を得たものである。
A sensor of this embodiment having this structure and a sensor for comparison having only the structure of the substrate different from that of this embodiment were manufactured by using the sputtering and lift-off methods and subjected to a comparison test. The results shown in are obtained. However, the substrate of the comparative sensor is made of borosilicate glass having a thermal conductivity of 1.1 W / Km and a thickness of 0.5 mm, and as shown in FIG. The power is supplied to 111, the resistance of the thermistor film 112 is measured by the thermistor resistance measuring unit 107, and the result is processed by the CPU 108 to obtain the result.

【0056】図15からわかるように、ガラス基板を用
いた比較用センサの場合(図中、測定値を、「●」で示
してある)は、本実施例のもの(図中、測定値を「■」
で示してある)に比べ、流量変化に対する水温との温度
差が著しく小さく、流量変化に対する感度が著しく悪い
ことがわかる。したがって、基板としては、ガラス基板
は不適当であり、熱伝導率の良いシリコン基板が好まし
いことがわかる。なお上述の比較用センサにおいて、キ
ャップを付けずに直接流水内に挿入して測定した場合
は、図15の「○」で示す結果となり、これを比較用セ
ンサの場合と比べると、キャップを付けることが著しく
測定感度に影響を与えることがわかる。なお、カバーを
付けないで水中にセンサを置いておくと、数時間のうち
に水分がセンサの配線部分から侵入し、センサが破損す
るため、カバーは必要である。
As can be seen from FIG. 15, in the case of the comparative sensor using the glass substrate (in the figure, the measured value is indicated by "●"), the sensor of this embodiment (the measured value in the figure is "■"
It is understood that the temperature difference from the water temperature with respect to the change in the flow rate is significantly smaller than that of the above), and the sensitivity with respect to the change in the flow rate is extremely poor. Therefore, it is understood that the glass substrate is not suitable as the substrate, and the silicon substrate having good thermal conductivity is preferable. In addition, in the above-mentioned comparative sensor, when the measurement is performed by directly inserting into the running water without the cap, the result shown by “◯” in FIG. 15 is obtained, which is different from the case of the comparative sensor in that the cap is attached. It can be seen that this significantly affects the measurement sensitivity. It should be noted that if the sensor is placed in water without a cover, moisture will enter from the wiring portion of the sensor within a few hours and the sensor will be damaged, so the cover is necessary.

【0057】また、キャップの内径が7.7mmφで断
熱性の充填材を有する場合、キャップの内径が13.3
mmφで断熱性の充填材を有する場合、およびキャップ
の内径が7.7mmφで断熱性の充填材を有しない場合
のそれぞれについて同様の測定を行なったところ、図1
6に示す結果が得られている。この結果、カバーはでき
るだけセンサの寸法に近いほうがよく、かつ熱伝導率の
悪い充填材で覆われていた方が良いことがわかる。
When the cap has an inner diameter of 7.7 mm and a heat insulating filler, the inner diameter of the cap is 13.3.
The same measurement was carried out for each of the case where the heat insulating filler was used in mmφ and the case where the inner diameter of the cap was 7.7 mmφ and the heat insulating filler was not used.
The results shown in 6 are obtained. As a result, it can be seen that the cover should be as close as possible to the size of the sensor and that it should be covered with the filler having poor thermal conductivity.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、流速センサーを面状や膜状としたことにより、
サーミスタ流速センサーそのものが小型で、熱応答性・
熱追従性及び熱感度に優れ、測定精度の高い、安価なも
のになる。
As described above in detail, according to the present invention, since the flow velocity sensor has a planar shape or a film shape,
The thermistor flow velocity sensor itself is small and has thermal response
The heat followability and heat sensitivity are excellent, and the measurement accuracy is high and the cost is low.

【0059】また、サーミスタは最大数百μA程度の電
流を付加すればよく、長時間の使用に耐え、劣化の恐れ
がない。
Further, the thermistor may be applied with a maximum current of about several hundred μA, and it can be used for a long time without deterioration.

【0060】さらに、本発明によれば、流速センサーは
熱感度・熱応答性がよく、気体などの熱容量の小さな流
体の流量測定にも適する。
Further, according to the present invention, the flow velocity sensor has good thermal sensitivity and thermal responsiveness, and is suitable for flow rate measurement of a fluid having a small heat capacity such as gas.

【0061】また、この発明によれば、発熱体とサーミ
スタとを面状としているので、薄型化している。
Further, according to the present invention, since the heating element and the thermistor are planar, the thickness is reduced.

【0062】さらに、この発熱体とサーミスタを密封す
る容器内に封入し、該容器の外面に配線用の接続端子を
設け、発熱体及びサーミスタと該接続端子がFPC等で
接続されているため、耐振動性、耐衝撃性に優れてい
る。
Further, the heating element and the thermistor are sealed in a container, and a connecting terminal for wiring is provided on the outer surface of the container. Since the heating element and the thermistor are connected to the connecting terminal by FPC or the like, Excellent vibration resistance and shock resistance.

【0063】また、熱伝導率および電気絶縁性が高い基
板を具備し、発熱体および測温素子をこの基板上に形成
するとともに、カバーをこれらが形成された側と反対側
の基板面に接着させ、この接着部分において流量が測定
される液体に接するようにしたため、水等の比熱の大き
な液体の流量についても応答性良く正確な測定を行なう
ことができるとともに、液体とセンサー本体とがカバー
により隔離されているため、腐食に対する安定性も向上
する。
Further, a substrate having high thermal conductivity and electrical insulation is provided, the heating element and the temperature measuring element are formed on this substrate, and the cover is bonded to the substrate surface opposite to the side where these are formed. Since the bonded portion is in contact with the liquid whose flow rate is to be measured, the flow rate of a liquid having a large specific heat such as water can be accurately measured with good responsiveness, and the liquid and the sensor body are covered by the cover. The isolation also improves stability against corrosion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例による流速センサーを用い
た流量計の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a flow meter using a flow velocity sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施例による流速センサーのセン
サー部を示す外観図と構成図である。
FIG. 2 is an external view and a configuration diagram showing a sensor unit of a flow velocity sensor according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の一実施例による流速センサーのセン
サー部の構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram of a sensor unit of a flow velocity sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の一実施例による流速センサーのセン
サー部の構造図である。
FIG. 4 is a structural diagram of a sensor unit of a flow velocity sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の一実施例の応用を示した回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an application of one embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の一実施例による特性を示したグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing characteristics according to an embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の一実施例による特性を示したグラフ
である。
FIG. 7 is a graph showing characteristics according to an embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の一実施例による特性を示したグラフ
である。
FIG. 8 is a graph showing characteristics according to an embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の他の実施例による流速センサーの構
造図である。
FIG. 9 is a structural diagram of a flow velocity sensor according to another embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の他の実施例による流速センサーの
構造図である。
FIG. 10 is a structural diagram of a flow velocity sensor according to another embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の他の実施例による流量計の構造図
である。
FIG. 11 is a structural diagram of a flow meter according to another embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の他の実施例による流量計の構造図
である。
FIG. 12 is a structural diagram of a flow meter according to another embodiment of the present invention.

【図13】 従来の流速センサーを用いた流量計の構造
図である。
FIG. 13 is a structural diagram of a flow meter using a conventional flow velocity sensor.

【図14】 従来の流速センサーの外観図である。FIG. 14 is an external view of a conventional flow velocity sensor.

【図15】 図19のセンサーについて比較テストを行
なった結果を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the results of a comparison test performed on the sensor of FIG.

【図16】 図19のセンサーについて他の比較テスト
を行なった結果を示すグラフである。
16 is a graph showing the results of another comparison test performed on the sensor of FIG.

【図17】 従来の熱式流量計を示すブロック図であ
る。
FIG. 17 is a block diagram showing a conventional thermal type flow meter.

【図18】 図19のセンサーを用いて水温との温度差
を測定する様子を示す図である。
18 is a diagram showing how the temperature difference from the water temperature is measured using the sensor of FIG.

【図19】 本発明の、水等の比熱が大きな液体の流量
を測定するのに好ましい実施例に係る液体用流量センサ
ーの断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view of a liquid flow sensor according to a preferred embodiment of the present invention for measuring the flow rate of a liquid having a large specific heat such as water.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,63,111:発熱体、2:電極、3:絶縁
体、4,14,64:サーミスタ、5:電極、10,1
09:基板、13:絶縁体、105:カバー、107:
サーミスタ抵抗測定部、108:CPU、110:電
極、112:サーミスタ膜。
1, 11, 63, 111: heating element, 2: electrode, 3: insulator, 4, 14, 64: thermistor, 5: electrode, 10, 1
09: substrate, 13: insulator, 105: cover, 107:
Thermistor resistance measuring unit, 108: CPU, 110: electrode, 112: thermistor film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 与生 埼玉県浦和市沼影1−17−17三井金属鉱業 株式会社部品加工事業本部サーミスタ事業 部内 (72)発明者 山岸 喜代志 埼玉県上尾市原市1333−2三井金属鉱業株 式会社総合研究所内 (72)発明者 薮崎 素弘 埼玉県上尾市原市1333−2三井金属鉱業株 式会社総合研究所内 (72)発明者 井上 眞一 埼玉県上尾市原市1333−2三井金属鉱業株 式会社総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoyo Kobayashi 1-17-17 Numakage, Urawa-shi, Saitama Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. -2 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. in the Research Center of the Formula Company (72) Inventor Motohiro Yabuzaki 1333-2 Hara, Ageo-shi, Saitama Prefecture -In the Research & Research Center of the Mitsui Mining Co., Ltd. (72) Inoue Shinichi 1333-2 Ageo-shi, Saitama Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項01】 発熱体と、該発熱体の温度を検出する
サーミスタを具備したサーミスタ流速センサーであっ
て、 前記発熱体と前記サーミスタとを面状としたサーミスタ
流速センサー。
A thermistor flow velocity sensor comprising a heating element and a thermistor for detecting the temperature of the heating element, wherein the heating element and the thermistor are planar.
【請求項02】 請求項1に記載のサーミスタ流速セン
サーにおいて、前記発熱体がニクロム合金又はサーメッ
ト材料からなり、前記サーミスタがスピネル型遷移金属
酸化物又は炭化シリコン又はシリコン等のNTC材料か
らなるサーミスタ流速センサー。
2. The thermistor flow velocity sensor according to claim 1, wherein the heating element is made of a nichrome alloy or a cermet material, and the thermistor is made of a spinel type transition metal oxide or an NTC material such as silicon carbide or silicon. sensor.
【請求項03】 請求項1又は2に記載のサーミスタ流
速センサーにおいて、前記発熱体と前記サーミスタがス
パッター、CVD等の成膜法により形成されるサーミス
タ流速センサー。
The thermistor flow velocity sensor according to claim 1 or 2, wherein the heating element and the thermistor are formed by a film forming method such as sputtering or CVD.
【請求項04】 請求項1又は2に記載のサーミスタ流
速センサーにおいて、前記発熱体と前記サーミスタがそ
れぞれの成分を含有するペーストを印刷する等の厚膜プ
ロセスにより形成されるサーミスタ流速センサー。
The thermistor flow sensor according to claim 1 or 2, wherein the heating element and the thermistor are formed by a thick film process such as printing a paste containing respective components.
【請求項05】 請求項1乃至4のいずれかに記載のサ
ーミスタ流速センサーにおいて、前記発熱体と前記サー
ミスタが1つの基板上に配置されることを特徴とするサ
ーミスタ流速センサー。
5. The thermistor flow velocity sensor according to claim 1, wherein the heating element and the thermistor are arranged on one substrate.
【請求項06】 請求項5に記載のサーミスタ流速セン
サーにおいて、前記発熱体と前記サーミスタが1つの基
板の一面に配置されることを特徴とするサーミスタ流速
センサー。
6. The thermistor flow velocity sensor according to claim 5, wherein the heating element and the thermistor are arranged on one surface of one substrate.
【請求項07】 請求項5に記載のサーミスタ流速セン
サーにおいて、前記基板の一面に前記発熱体を配置し、
該発熱体の上に絶縁層を介して前記サーミスタが積層さ
れることを特徴とするサーミスタ流速センサー。
7. The thermistor flow velocity sensor according to claim 5, wherein the heating element is disposed on one surface of the substrate,
A thermistor flow velocity sensor, wherein the thermistor is laminated on the heating element via an insulating layer.
【請求項08】 請求項1乃至4のいずれかに記載のサ
ーミスタ流速センサーにおいて、前記発熱体の一面に絶
縁層を介して前記サーミスタが積層されるサーミスタ流
速センサー。
8. The thermistor flow velocity sensor according to claim 1, wherein the thermistor is laminated on one surface of the heating element with an insulating layer interposed therebetween.
【請求項09】 請求項3乃至8のいずれかに記載のサ
ーミスタ流速センサーにおいて、前記発熱体と前記サー
ミスタに接続される電極が前記成膜法又は前記厚膜プロ
セスにより形成されるサーミスタ流速センサー。
9. The thermistor flow velocity sensor according to claim 3, wherein an electrode connected to the heating element and the thermistor is formed by the film forming method or the thick film process.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載のサ
ーミスタ流速センサーにおいて、前記発熱体と前記サー
ミスタを密封する容器内に封入し、該容器の外面に配線
用の接続端子を設けたことを特徴とするサーミスタ流速
センサー。
10. The thermistor flow velocity sensor according to claim 1, wherein the heating element and the thermistor are sealed in a container, and a connection terminal for wiring is provided on an outer surface of the container. Is a thermistor flow velocity sensor.
【請求項11】 請求項10に記載のサーミスタ流速セ
ンサーにおいて、前記発熱体および前記サーミスタと前
記接続端子がFPCで接続されることを特徴とするサー
ミスタ流速センサー。
11. The thermistor flow velocity sensor according to claim 10, wherein the heating element and the thermistor are connected to the connection terminal by an FPC.
【請求項12】 請求項10又は11に記載のサーミス
タ流速センサーにおいて、前記基板又は前記発熱体を前
記容器の内壁面に固定したことを特徴とするサーミスタ
流速センサー。
12. The thermistor flow velocity sensor according to claim 10, wherein the substrate or the heating element is fixed to an inner wall surface of the container.
【請求項13】 請求項12に記載のサーミスタ流速セ
ンサーにおいて、前記基板又は前記発熱体が半田層を介
して前記容器の前記内壁面に固定されたことを特徴とす
るサーミスタ流速センサー。
13. The thermistor flow velocity sensor according to claim 12, wherein the substrate or the heating element is fixed to the inner wall surface of the container via a solder layer.
【請求項14】 発熱体、この発熱体の近傍に配置した
測温素子、およびこれらを覆うカバーを備えた傍熱型の
液体用流量センサーにおいて、熱伝導率および電気絶縁
性が高い基板を具備し、発熱体および測温素子はこの基
板上に形成されたものであり、カバーはこれらが形成さ
れた側と反対側の基板面に接着しているとともにこの接
着部分の外側において流量が測定される液体に接するも
のであることを特徴とする液体用流量センサー。
14. A heating element, a temperature measuring element arranged in the vicinity of the heating element, and an indirectly heated flow sensor for liquid, which includes a cover for covering the heating element, and a substrate having high thermal conductivity and electrical insulation. However, the heating element and the temperature measuring element are formed on this substrate, and the cover is adhered to the surface of the substrate opposite to the side on which these are formed, and the flow rate is measured outside this adhered part. A flow sensor for liquid, which is in contact with a liquid.
【請求項15】 カバーは熱伝導率が良く、かつ流量が
測定される液体に対する耐食性の良い金属で構成された
ものであり、またカバーの形状および大きさは前記発熱
体の形状および大きさにほぼ等しいことを特徴とする請
求項14記載の液体用流量センサー。
15. The cover is made of a metal having good thermal conductivity and good corrosion resistance to a liquid whose flow rate is measured, and the shape and size of the cover are the same as those of the heating element. 15. The liquid flow sensor according to claim 14, wherein the flow sensors are substantially equal to each other.
【請求項16】 前記液体に接する側と反対側を覆う断
熱材を有することを特徴とする請求項14記載の液体用
流量センサー。
16. The liquid flow sensor according to claim 14, further comprising a heat insulating material covering a side opposite to the side in contact with the liquid.
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