JPS58162823A - 流動媒体の質量及び／又は温度を測定する測定センサ− - 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】 本発明は、温度依存薄層−抵抗装置のための担体を有す
る、流動媒体の質量蒸び／又は温度を測定する測定セン
サーに関する。この種の測定センサーは、質量流量計と
して欧州特許出願公開第２１２９・１号明細書の記載か
ら公知である。この明細書には、流動媒体が薄膜抵抗層
として形成された２つの温度依存抵抗に治って流れ、該
温度依存抵抗の１つが測定抵抗として使用され、第２の
温度依存抵抗が加熱抵抗として使用される。Ｌ５な測定
センサーが記載されている。加熱した抵抗の冷却、又は
再加熱に必要な電流は、流動媒体の量に対する１つの規
準である。この公知の測定センサーの担体としては、抵
抗を有するシートで支持されている枠が使用される。こ
の枠は、抵抗の範囲内で切欠きを有し、したがってこの
範囲内で専らシートは、担体として使用する。この種の
装置は、全体で高い熱容量を有する、それというのも枠
も熱平衡に関係するからである。この測定センサーは、
温度変、化をまず著しく迅速に続けるが、その後に枠に
対する温度差を顕著にし、したがってこの温度変化は、
引続き第１の迅速な適合に対して比較的に緩徐に生じる
。

西Ｐイツ国特許出願第Ｐ　３１１３７４５．８号の記載
から、薄層抵抗を絶縁層め接合下で金属担体上に構成す
ることは、公知である。この公知の薄層−抵抗線歪ゲー
ジの担体としては、例えばＣｕＢｅ−ばね板からなるば
ね部材が使用される。

担体が金属シートとして形成され、この金属シートが電
気絶縁層からなる被膜を有し、この電気絶縁層に抵抗装
置が装備されている、流動媒体の質量及び／又は温度を
測定する測定センサーは、公知の熱被膜−測定センサー
と比較して同時にセンサーの高い機械的安定性及び測定
装置における温度経過の僅かな遅延を達成するという利
点を有する。金属は、良好な熱伝導性を有し、担体の表
面は、実際に完全に抵抗装置の構成のために使用するこ
とができ、したがって使用されない材料の過剰は、全く
生じない。

金属担体は、同時に良好な弾性の性質及び良好な強度の
性質を有し、このことは、装置における可使時間を流動
媒体中で著しく上昇させる。

それにも拘らず、そのためには著しく僅かな厚さの担体
を設ける必要があるにすぎず、したがって当該種類の公
知の装置に比して著しい利点が生じる。

前記の測定センサーの好ましい他の実施形式及び改善は
、特許請求の範囲の従属請求項に記載の手段によって可
能である。完成技術の観点及び測定センサーの全体構成
との関連で少なくとも２つの温度依存抵抗が担体上に配
置されているという形成は、特に有利である。この形成
は、実際に完全に反対側の温度影響を阻止する、金属シ
ート中のスリットによって担体上で著、もく有効に熱的
に互いに減結合することができる。

担体上での温度依存抵抗及び温度非依存抵抗の共通の配
置は、種々の抵抗装置が同じ材料から構成されているか
、ないしは同じ積層材料を有する場合に特に有利になる
。この種の装置は、温度依存抵抗がタンタル層及びその
上にあるニッケル層からの二層系からなり、温度非依存
抵抗がタンタルからの単層系のみを有する程度に有利に
構成することができる。この装置の場合、温度非依存抵
抗は、タンタル層の上にあるニッケル層を腐蝕して除去
することによって著しく簡単な方法で得ることができる
。更に、２つの抵抗装置は、同じ方法でレーザー光線に
より調節することができる。更に、測定センサーの熱容
量の減少に関連して切欠きは、ケーシング装置の範囲内
で有利であることが判明した。これによって、同時にケ
ーシングへの熱伝達は著しく減少され、ひいては測定セ
ンサーの応答速度はさらに増大される。更に、センサー
の応答速度に関連して流動媒体に対する抵抗の感受性は
決定的であり、この場合均一の、大体において層状の流
れは、特に有利に作用する。この種の流動挙動は、著し
く簡単かつ有利な方法で、担体をＵ字形に曲げ、その内
側に流動媒体のための溝を形成し、この流動媒体に抵抗
を曝露することによって達成される。

金属シートのための材料としては、特にチタンが有効で
あった。

著しく薄い、例えば厚さ５０μのチタンシートは、その
材料の性質のために既に機械的に著しく安定である。チ
タンの密度は、４．　ｓ　ｋｇ　／ｄｍ３であるにすぎ
ず、その平均比熱容量は、０４７ｋＪ／（ｋｇ、Ｋ）で
ある。従って、センサーの熱容量に関して所定の形で決
定される密度と比熱容量とからなる積は、チタンに対し
て低い値をとる。

４つの連続して調節されるブリッジ抵抗をも機械的に結
合しかつ交換することができないことは、°測定センサ
ーの実施態様によって保証されている。

本発明の２つの実施例は、図面に略示され、次の記載で
詳説されている。

第１図中で、抵抗測定ブリツ・ジの電気的接続は、１０
〜１３で示され、この抵抗測定ブリッジは、流動媒体の
質量及び／又は温度を、測定するための測定センサーを
形成する。このブリッジは、温度依存抵抗ＥＬ１及びＲ
２ならびに温度非依存抵抗Ｒ３及びＲ４を有する。それ
ぞれ１つの温度依存抵抗と温度非依存抵抗との間の接続
１２及び１３は、流動媒体の質量を測定するために増幅
器を介して調節装置に導かれ、この調節装置は、接続１
０及び１１を介して抵抗装置の加熱電流を調節する。こ
の場合、流動媒体の質量を測定するた、めに温度非依存
抵抗は、さらに加熱され、その際電流の増大により抵抗
Ｒ１の冷却は増大する。この場合、加熱電流の大きさは
、流動媒体に対する１つの規準である。この場合には、
公知である測定装置に対して詳説する必要はない。流動
媒体の温度測定のためには、２つの温度依存抵抗Ｒ１又
はＲ２の１つを単独で使用することができる。前記装置
は、迅速な温度測定のために測定ブリッジとしての使用
とともに個々の測定抵抗の使用の方法をも提供する。

第２図は、温度依存抵抗Ｒ１及びＲ２ならびに温度非依
存抵抗Ｒ３及びＲ４を有する測定センサーの１つの断面
を示す。測定センサーの担体は、１４で示され、この担
体は、金属シート殊にチタンシートからなる。この担体
は、機械的応力及び測定センサーの反応時間に対する要
件に応じて厚さ２５μ〜１２５μを有する。一般に、こ
の担体は、厚さ約１００μを有するが、それにも拘らず
高い機械的強度の場合には、著しく良好な熱的性質を有
する。担体１４上には、電気絶縁層１５からなる被膜が
置かれ、この電気絶縁層は、特にガラス層からなる。こ
の絶縁層１５上に薄層技術で抵抗Ｒ１〜Ｒ４を有する抵
抗装置は装備され、この場合メンタル構造は１６で示さ
れ、ニッケル構造は１７で示される。

タンタル構造１６は、温度非依存抵抗Ｒ３及びＲ４を形
成し、タンタルとニッケルとからなる二重層は、温度依
存抵抗Ｒ１及びＲ２を形成する。抵抗及び絶縁層の上に
は、なお例えば疎水性の光重合体（Ｇｌｉｍｍｐｏｌｙ
ｍｅｒｉｓａｔ）層であることができる保護層１８が存
在する。図示した厚さの場合は、実際とは一致しないが
、製図的理由から変えられている。担体１４は、５０〜
１００μの大きさ程度の厚さを有し、絶縁層は、厚さ約
ｌＯμを有し、Ｔａ−抵抗層の厚さは、約０．０５μで
あり、ＴａＮｉ一層の厚さは、約０．２５μであり、さ
らに保護層１８は、５μの大きさ程度の厚さを有する。

第３図は、略図で流動媒体の質量を測定するための測定
センサーの構成を示し、その抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、第１図
に示した方法で配置され、接続されている。抵抗Ｒ１〜
Ｒ４は、略示され、それらは現実には実際に担体１４の
全表面を被う。測定ブリッジの電気的、接続は、第１図
に相当して１０〜１３で示され、相応して接続される。

担体１４は、ケーシング部材１９及び２００２つのが１
１で支持され、該ケーシング部材は、その側で改めて構
成部材２１に置かれている。

個々の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を配置する担体１４の支持部分に
は、４つの切欠き２２〜２５が設けられており、その結
果僅かな熱だけがケーシングに引渡たされる。抵抗Ｒ２
及びＲ４に対する抵抗Ｒ１及びＲ３の熱的減結合は、担
体１４中のスリット２６によって行なわれ、このスリッ
トは、２辺の間の反対側の熱的影響を実際に阻止する。

担体１４は、スリット２６によって２つの範囲に分割さ
れ、これら双方の範囲は、流動媒体に曝露され、その質
量を測定しなければならない。スリット２６による熱的
減結合によって、抵抗Ｒ１の温度、ひいてはその抵抗値
は、同様に温度依存比較抵抗Ｒ２が加熱によって影響を
及ぼされることなしに流動媒体による冷却に相当してさ
らに調節することができる。すなわち、担体１４は、長
さに応じて加熱辺Ｈ及び測定辺Ｍに分割され、このこと
は、担体の上端に符号Ｈ及びＭによって表わされている
。　・′第４図による装置は、第３図による装置に最大
限相当するが、個別部材は記入されてないも同じ部材は
、同じ番号ないしは符号で設けられている。第４図によ
る装置と第３図による装置との相違は、担体１４が片側
だけで構成部材２１に支持され、これによって熱導出が
温度依存抵抗を有する上部範囲内で完全に阻止されるこ
とにある。この装置の場合には、片側で開いたスリット
２７を設けることができる。流動媒体は、第３図の場合
と全く同様に矢印２８によって略示されている。

更に、第５図及び第６図中で、同じ部材は、先の図面Ω
場合と同じ番号ないしは符号で示されている。第５図に
よる担体１４は、稜角線２９及び３０に清って直角に曲
げられ、この場合担体１４の半分は、矢印３１及び３２
に相当して曲げられる。抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、担体１４の
裏面上に存在しなければならず、したがって該抵抗は、
Ｕ字形に彎曲した彼に２つの担体半分の内面上に置かれ
る。この内面範囲内で、２つの側に支持装置を有する第
６図ａによる装置の場合又は１つの側に支持装置を有す
る第６図すによる装置の場合に層状の流れ、ひいては有
利に再現可能な測定挙動が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による測定センサーの電気的接続の１
実施例を示す回路図、第２図は、温度依存抵抗及び温度
非依存抵抗を有する本発明による測定センサーの１実施
例を示す部分的断面図、第３図は、２つの側で支持され
た本発明による測定センサーの１実施例を示す略図、第
４図は、第３図により１つの側で支持された場合の測定
センサーの１実施例を示す略図、第５図は、本発明によ
るＵ字形測定センサーの製造を示す略図、第６図ａは、
２つの側で支持された場′ｉ、７の第５図による測定セ
ンサーの接合を示す略図、かつ第６図すは、第６図ａに
より１つの側で支持された場合の測定センサーの接合を
示す略図である。 １４・・・担体、１５・・・電気絶縁層、１８・・・保
＾層、１９，２０．２１・・・ケーシング装置、２２゜
２３．２４．２５・・・切欠き、２６．２７・・・スリ
ット、２８・・・流動媒体、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４・
・・抵抗装置、Ｎ１・・・ニッケル層、Ｔａ・・・タン
タル層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　温度依存薄層−抵抗装置のための担体を有する、
   流動媒体の質量及び／又は温度を測定する測定センサー
   において、担体（１４）が金属シートとして形成され、
   この金属シートが電気絶縁層（１５）からなる被膜を有
   し、この電気絶縁層に抵抗装置（１’ｌ〜Ｒ４）が装備
   されていることを特徴とする、流動媒体の質量及び／又
   は温度を測定する測定センサー。 ２、　担体（１４）の表面が大体において全面で抵抗装
   置（Ｒｚ〜Ｒ４）で被われている、特許請求の範囲第１
   項記載の測定センサー。 ３１、流動媒体によって洗われる２つの温度依存抵抗の
   １つは電流によって加熱可能であり、その際温度依存抵
   抗は抵抗測定ブリッジの熱的に互いに減結合した一部で
   ある場合、熱的減結合が担体（１４）の分割（２６，２
   ７）によって行なわれる、特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の測定センサー。 ４、　熱的減結合のためにスリン）　（２１２７）が担
   体（１４）で温度依存抵抗（Ｒ１、Ｒ２）の間にある、
   特許請求の範囲第３項記載の測定センサー。 ５、　担体（１４）上に温度依存抵抗（Ｒ１、Ｒ２）及
   び温度非依存抵抗（Ｒ３，Ｒ４）が配置されている、特
   許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の測
   定センサー。 ６、　温度依存抵抗（Ｒ１、Ｒ２）がタンタル層（Ｔａ
   　）と、その上にあるニッケル層（Ｎｉ）とからの２層
   系からなり、温度非依存抵抗（Ｒ３゜Ｒ４）がタンタル
   （Ｔａ）からの単層系を有する、特許請求の範囲第５項
   記載の測定センサー。 ７　辺のそれぞれの温度依存抵抗（Ｒ，１，Ｒ２）と温
   度非依存抵抗（Ｒ３，Ｒ４）との間の担体（１４）の分
   割が普通のスリット（２６，２７）からなる、特許請求
   の範囲第３項〜第６項のいずれか１項に記載の測定セン
   サー。 ８、　担体（１４）がケーシング装置（１９，２０；２
   １）の範囲内で少なくとも１つの切欠き（２２〜２５）
   を有する、特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１
   項に記載の測定センサー。 ９　担体（１４）が片側でケーシング（２１）に支持さ
   れている、特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１
   項に記載の測定センサー。 １０、担体（１４）がＵ字形に彎曲され、抵抗装置（Ｒ
   １−Ｒ２）がこの担体の内壁上に配置されかつ流動媒体
   （２８）に曝露されている、特許請求の範囲第１項〜第
   ９項のいずれか１項に記載の測定センサー。 １１、担体（１４）の金属シートが２５〜１２５μの厚
   さを有する、特許請求の範囲第１項〜第１０項のいずれ
   か１項に記載の測定センサー。 １２、担体（１４）の金属シートがチタンからなる、特
   許請求の範囲第１項〜第１１項のいずれか１項に記載の
   測定センサー。 １３　　電気絶縁被膜（１５）がガラス層からなる、特
   許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれか１項に記載の
   測定センサ　。 １４　　薄膜−抵抗装置（Ｒ１−Ｒ４）が保護層によっ
   て被覆されている、特許請求の範囲第１項〜第１３項の
   いずれか１項に記載の測定センサー。