(57)【要約】【課題】流速検知用のセンサチップを配管に接着することなく、配管内を流れる流体の流速を測定できる熱式流速センサを提供する。【解決手段】流体が流れる配管１と、配管１の外周面に直接形成された、流体の流速検知用の膜状流速検知部２とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管と、
前記配管の外周面に直接形成された、前記流体の流速検知用の膜状流速検知部
とを備えた熱式流量センサ。
【請求項２】
前記膜状流速検知部は、
白金膜で形成される
ことを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサ。
【請求項３】
前記膜状流速検知部の内、上下流の温度検知部は、
サーモパイルで形成される
ことを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサ。
【請求項４】
前記配管は、前記外周面の一部に平坦部を有しており、
前記膜状流速検知部は、前記平坦部の表面に形成される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の熱式流量センサ。
【請求項５】
前記膜状流速検知部は、前記配管の外周面に螺旋状に形成される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の熱式流量センサ。
【請求項６】
前記配管は、当該配管内に、前記流体が流れる複数の流路管を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の熱式流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管内を流れる流体の流速を測定する熱式流速センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流速を検知するためのセンサチップを別途製作し、当該別途製作したセンサチップを、配管の表面に、例えば接着剤によって接着し、当該配管に接着されたセンサチップによって、配管内を流れる流体の流速を測定するようにする熱式流速センサが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００１／０８４０８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の熱式流速センサでは、別途製作されたセンサチップが配管の表面に接着されるようにしているため、例えば、接着剤起因の応力によってセンサの特性シフトが発生したり、場合によってはセンサチップが破損する等、センサチップが接着されることに起因した問題が生じるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、センサチップを配管に接着することなく、配管内を流れる流体の流速を測定できる熱式流速センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る熱式流速センサは、流体が流れる配管と、配管の外周面に直接形成された、流体の流速検知用の膜状流速検知部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、センサチップを配管に接着することなく、配管内を流れる流体の流速を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａ、図１Ｂは、この発明の実施の形態１に係る熱式流速センサの構成例を示す図であり、上面図と側面図である。
【図２】実施の形態１において、膜状流速検知部の形成方法のその他の一例を説明するための図である。
【図３】実施の形態１において、膜状流速検知部の形成方法のその他の一例を説明するための図である。
【図４】実施の形態１において、膜状流速検知部の形成方法のその他の一例を説明するための図である。
【図５】実施の形態１において、膜状流速検知部の形成方法のその他の一例を説明するための図である。
【図６】実施の形態１において、膜状流速検知部の形成方法のその他の一例を説明するための図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、この発明の実施の形態１に係る熱式流速センサの構成のその他の一例を示す図であり、上面図と側面図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、この発明の実施の形態１に係る熱式流速センサの構成のその他の一例を示す図であり、上面図と側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る熱式流速センサの構成例を示す図である。
図１Ａは熱式流速センサの上面図であり、図１Ｂは熱式流速センサの側面図である。
【００１０】
なお、この実施の形態１では、流速検知原理の一例として、１つのヒータ用抵抗体とその上下流にそれぞれ温度センサを設け、ヒータから生じた熱が、流速によって生じる上下流温度センサの熱バランスの崩れを温度差として計測することで、配管１内の流体の流速を測定する。
【００１１】
この実施の形態１に係る熱式流速センサは、図１に示すように、流体が流れる配管１と、配管１の外周面における平坦部１１に直接形成された膜状流速検知部２とを備える。
なお、図１では、熱式流速センサと接続される電子回路基板、および、熱式流速センサと電子回路基板とを接続する信号線の図示を省略している。
【００１２】
配管１は、円筒状の配管である。この実施の形態１では、配管１はガラス管とする。
平坦部１１は、配管１の外周面の一部であり、当該配管１の外周面の一部が研削等で薄くされ、平坦化されてなる。
【００１３】
膜状流速検知部２は、膜状流速検知、例えば、白金等のＲＴＤ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ。測温抵抗体）用の薄膜が流路表面に直接形成され、矩形状にパターンニングされることで形成される。
【００１４】
膜状流速検知部２は、例えば、従来から半導体の製造に用いられる、既存の薄膜形成技術やリソグラフィー技術等によって形成される。
なお、これは一例にすぎず、膜状流速検知部２は、例えば、金属インクジェットで形成されるようにしてもよいし、スクリーン印刷の技術を用いて形成されるようにしてもよい。
膜状流速検知部２を配管１の表面に形成する際に、密着力が弱い場合は、密着増強用の薄膜層を挿入しても良い。
【００１５】
従来からの、センサチップを配管に接着するような熱式流速センサでは、当該センサチップの接着に起因した様々な問題が生じていた。
例えば、接着材起因の応力によって膜状流速検知部に歪を生じ、センサの特性シフトが発生したり、センサチップが破損するという問題があった。
また、例えば、配管内の流体に熱を与えるためには、接着剤および配管の薄肉を介して流体に熱を与えることになるが、接着層等を介することにより、センサチップの感度低下が生じる、あるいは、センサチップの応答性が悪化するという問題があった。
また、例えば、接着剤の厚みまたは塗り方等にばらつきがあったり、気泡が含有するなどがあれば、センサチップの特性もばらついてしまうという問題があった。
また、接着剤等で接着する際に、センサチップを破損してしまう可能性もあるという問題があった。
【００１６】
これに対し、この実施の形態１に係る熱式流速センサでは、上述したように、流体が流れる配管１の外周面上の平坦部１１に、膜状流速検知部２が直接形成されるようにした。これにより、センサチップを配管１に接着することなく、配管１内を流れる流体の流速を測定できる。その結果、上述したような、センサチップの接着に起因した様々な問題が生じないようにすることができる。
【００１７】
なお、ここでは、図１に示すように、熱式流速センサの膜状流速検知部２は、円筒状の配管１の外周面における平坦部１１に直接形成されるようにしていたが、膜状流速検知部２の形成方法はこれに限らず、配管１の外周面に直接形成されるようにしても良い。
以下、配管１の表面に直接形成される膜状流速検知部２のその他の形成例について、図面を用いて説明する。
なお、以下の説明に用いる図面は、配管１の側面図であり、以下の説明において、配管１の上面図は省略する。
【００１８】
例えば、図２に示すように、配管１は平坦部１１を有さず、膜状流速検知部２は、円筒状の配管１の外周面の一部に直接形成されるものであってもよい。
また、例えば、図３に示すように、配管１は平坦部１１を有さず、膜状流速検知部２は、円筒状の配管１の外周面の全体にわたって螺旋状に直接形成されるものであってもよい。なお、外周円筒に膜状流速検知部２を形成する技術については、例えば、真空薄膜形成技術、リソグラフィー技術等、既存の技術を応用させるようにすればよい。
【００１９】
また、ここでは、図１に示すように、配管１は円筒状としたが、配管１は円筒状のものに限らない。
例えば、図４に示すように、配管１は四角形状の管とし、膜状流速検知部２は、当該四角形状の配管１の一辺の外周面に直接形成されるものであってもよい。
また、例えば、図５に示すように、配管１を四角形状の管とし、膜状流速検知部２は、当該四角形状の配管１の複数の辺の外周面それぞれに、直接形成されるものであってもよい。
なお、図５では、四角形状の配管１の全ての辺、すなわち４つの辺の外周面に膜状流速検知部２が直接形成されるものとしているが、これに限らず、２つ、または、３つの辺の外周面に、それぞれ、膜状流速検知部２が直接形成されるようにしてもよい。
【００２０】
また、例えば、図１で説明した配管１は、管内部に流体が流れる流路が１つのみ形成されているものとしたが、図６に示すように、配管１は、当該配管１の管内部に、流体が流れる流路を複数有するものであってもよい。なお、図６では、配管１は、流路を４つ備えるものとしているが、これに限らず、流路は２つ、３つ、または、５つ以上としてもよい。
【００２１】
また、熱式流速センサは、上述したような形成方法を組み合わせて形成されるようにしてもよい。
例えば、管内部に流体が流れる流路を複数有する配管１（図６参照）は平坦部１１を有さず、膜状流速検知部２が、円筒状の配管１の外周面の全体にわたって螺旋状に直接形成される（図３参照）ようにしてもよい。
【００２２】
また、上述のとおり、この実施の形態１では、膜状流速検知部２は、例えば、白金等のＲＴＤ用の薄膜抵抗としたが、これは一例に過ぎず、上下流の温度センサ部について、温度を計測できる手段であれば、例えば、サーモパイル等で形成されるものとしてもよい。
【００２３】
また、以上の実施の形態１では、一例として、熱式流速センサは、流速検知の原理として、ヒータとその上下流にそれぞれ温度センサを有する流速検知の原理を採用するものとしたが、これに限らない。
【００２４】
例えば、図７に示すように、熱式流速センサは、ヒータのみを有する流速検知の原理を採用してもよい。
図７Ａは、ヒータのみを有する流速検知の原理を採用した熱式流速センサの上面図であり、図１Ｂは当該熱式流速センサの側面図である。
ヒータのみを有するタイプでは、当該１つのヒータから出力される電気的信号に基づき、配管内を流れる流体の流速による熱の奪われ方の違いを、印加している電力または電圧の変化として計測することで、配管内の流体の流速を測定する。
【００２５】
また、例えば、図８に示すように、熱式流速センサは、流速検知の原理として、２つのヒータを流体の流れ方向に並べて配置する流速検知の原理を採用してもよい。
図８Ａは、２つのヒータを有する熱式流速センサの上面図であり、図８Ｂは当該熱式流速センサの側面図である。
２つのヒータを有するタイプでは、当該２つのヒータから出力される信号に基づき、配管１内を流れる流体の流速による熱バランスの崩れを、２つのヒータの電力差あるいは電圧差として計測することで、配管１内の流体の流速を測定する。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１によれば、流体が流れる配管１と、配管１の外周面に直接形成された、流体の流速検知用の膜状流速検知部２とを備えるように構成したので、センサチップを配管に接着することなく、配管内を流れる流体の流速を測定できる。
【００２７】
なお、上記では、配管１はガラス管としたが、これに限らず、配管１は、例えば、セラミック等であってもよく、膜状流速検知部２による伝熱および測定が妨げられない部材であればよい。
【００２８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  配管
２  膜状流速検知部
１１  平坦部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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