(57)【要約】【課題】  配管を介して伝わる発熱体から温度センサ部への熱伝導を抑制でき、高精度な流量測定が可能なフローセンサを提供すること。【解決手段】  配管に接続され配管の一部となって流体が内部を流通する筒部材７と、筒部材の外周面に設けられ筒部材の軸線方向に互いに間隔を空けて形成された一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂと、筒部材の外周面に設けられ一対の温度センサ部の間で一対の温度センサ部と間隔を空けて形成された電気抵抗により発熱する発熱体４とを備え、筒部材が、一対の温度センサ部が設けられた一対のセンサ用筒部７ａ，７ｂと、一対のセンサ用筒部の間に配されて発熱体が設けられた発熱体用筒部７ｃと、一対のセンサ用筒部と発熱体用筒部との間に設けられセンサ用筒部及び発熱体用筒部よりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部８とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管の途中に接続されるフローセンサであって、
前記配管に接続され前記配管の一部となって流体が内部を流通する筒部材と、
前記筒部材の外周面に設けられ前記筒部材の軸線方向に互いに間隔を空けて形成された一対の温度センサ部と、
前記筒部材の外周面に設けられ一対の前記温度センサ部の間で一対の前記温度センサ部と間隔を空けて形成された電気抵抗により発熱する発熱体とを備え、
前記筒部材が、一対の前記温度センサ部が設けられた一対のセンサ用筒部と、
一対のセンサ用筒部の間に配されて前記発熱体が設けられた発熱体用筒部と、
一対の前記センサ用筒部と前記発熱体用筒部との間に設けられ前記センサ用筒部及び前記発熱体用筒部よりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部とを備えていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のフローセンサにおいて、
前記熱抵抗体部の厚さが、前記センサ用筒部及び前記発熱体用筒部よりも薄く設定されていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフローセンサにおいて、
前記温度センサ部及び前記発熱体が、前記筒部材の略全周にわたって延在していることを特徴とするフローセンサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のフローセンサにおいて、
前記温度センサ部が、前記筒部材の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられるセンサ用絶縁性フィルムと、
前記センサ用絶縁性フィルムの表面又は裏面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、
前記薄膜サーミスタ部に形成された一対の対向電極とを備え、
前記発熱体が、前記筒部材の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられる発熱体用絶縁性フィルムと、
前記発熱体用絶縁性フィルムの表面又は裏面に形成された抵抗加熱体とを備えていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のフローセンサにおいて、
前記薄膜サーミスタ部が、前記センサ用絶縁性フィルムの表面に形成され、
前記センサ用絶縁性フィルムの裏面であって少なくとも前記薄膜サーミスタ部に対向した部分に前記センサ用絶縁性フィルムより熱伝導性が高いセンサ用熱伝導体膜が形成されていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のフローセンサにおいて、
前記抵抗加熱体が、前記発熱用絶縁性フィルムの表面に形成され、
前記発熱体用絶縁性フィルムの裏面であって少なくとも前記抵抗加熱体に対向した部分に前記発熱体用絶縁性フィルムより熱伝導性が高い発熱体用熱伝導体膜が形成されていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載のフローセンサにおいて、
前記抵抗加熱体と前記薄膜サーミスタ部とが、同じ材料で形成されていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のフローセンサにおいて、
一対の前記温度センサ部及び前記発熱体を覆うケース部を備えていることを特徴とするフローセンサ。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載のフローセンサにおいて、
一対の前記温度センサ部及び前記発熱体を封止する絶縁性の被覆体を備えていることを特徴とするフローセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管を流れる流体の温度差で流量を測定可能なフローセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱体を挟む２つの温度センサの温度差によって流量を測定するフローセンサが知られている。例えば、特許文献１では、流体を通す管に取り付けた発熱体と、管の発熱体の上流側及び下流側にそれぞれ設けた上流側及び下流側温度検出手段と、両温度検出手段の検出温度差に基づいて管を通過する流体の流量を求める演算手段とを有した熱式流量計が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２では、液体が流通するＵ字形流管と、Ｕ字形流管に巻き付けられた抵抗線の加熱手段と、加熱手段の前後でＵ字形流管に巻き付けられ温度を測定する一対の感熱抵抗線とを備えた熱式流量センサが記載されている。
さらに、特許文献３では、２つの感熱抵抗素子を支持している２つの基板にガスが流れる通路を形成する筒体が設けられ、その外表面上に抵抗線のヒータが巻きつけられているフローセンサが記載されている。
これらフローセンサは、温度を検出する一対のセンサだけでなく、一対のセンサの間に発熱体を設けることで、流量だけでなく流れの方向も検知することが可能であると共に、流れの方向にかかわらず、流量測定が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０７０９３号公報
【特許文献２】特開平２−１４１６２１号公報
【特許文献３】特開２００５−２４４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来のフローセンサでは、発熱体と一対の温度センサ部との間で、発熱体の熱が配管を通じて温度センサ部に伝わることで、流体の温度測定及び流量測定の精度が低下してしまう問題があった。特に、フローセンサの小型化を図る際に、発熱体と一対の温度センサ部との間隔も狭くなり、配管を介して温度センサ部に伝わる発熱体の熱の影響が大きくなってしまう不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、配管を介して伝わる発熱体から温度センサ部への熱伝導を抑制でき、高精度な流量測定が可能なフローセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るフローセンサは、流体が流れる配管の途中に接続されるフローセンサであって、前記配管に接続され前記配管の一部となって流体が内部を流通する筒部材と、前記筒部材の外周面に設けられ前記筒部材の軸線方向に互いに間隔を空けて形成された一対の温度センサ部と、前記筒部材の外周面に設けられ一対の前記温度センサ部の間で一対の前記温度センサ部と間隔を空けて形成された電気抵抗により発熱する発熱体とを備え、前記筒部材が、一対の前記温度センサ部が設けられた一対のセンサ用筒部と、一対のセンサ用筒部の間に配されて前記発熱体が設けられた発熱体用筒部と、一対の前記センサ用筒部と前記発熱体用筒部との間に設けられ前記センサ用筒部及び前記発熱体用筒部よりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
このフローセンサでは、一対のセンサ用筒部と発熱体用筒部との間に設けられセンサ用筒部及び発熱体用筒部よりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部を備えているので、発熱体と温度センサ部との間で筒部材を介して伝わる熱を熱抵抗体部により抑制することができ、高精度な流量測定が可能になる。
なお、筒部材の外側に取り付けられるため、腐食性の流体等でも影響を受けずに、流量測定が可能である。
【０００９】
第２の発明に係るフローセンサは、第１の発明において、前記熱抵抗体部の厚さが、前記センサ用筒部及び前記発熱体用筒部よりも薄く設定されていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、熱抵抗体部の厚さが、センサ用筒部及び発熱体用筒部よりも薄く設定されているので、熱抵抗体部における熱伝導性がさらに低くなり、発熱体から温度センサ部への熱伝導をより抑制することができる。
【００１０】
第３の発明に係るフローセンサは、第１又は第２の発明において、前記温度センサ部及び前記発熱体が、前記筒部材の略全周にわたって延在していることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、温度センサ部及び発熱体が、筒部材の略全周にわたって延在しているので、筒部材の周方向の温度均一化を促進でき、より高精度な流量測定が可能になる。
【００１１】
第４の発明に係るフローセンサは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記温度センサ部が、前記筒部材の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられるセンサ用絶縁性フィルムと、前記センサ用絶縁性フィルムの表面又は裏面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部に形成された一対の対向電極とを備え、前記発熱体が、前記筒部材の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられる発熱体用絶縁性フィルムと、前記発熱体用絶縁性フィルムの表面又は裏面に形成された抵抗加熱体とを備えていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、温度センサ部が、センサ用絶縁性フィルムと、薄膜サーミスタ部と、一対の対向電極とを備え、発熱体が、筒部材の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられる発熱体用絶縁性フィルムと、抵抗加熱体とを備えているので、センサ用絶縁性フィルム及び発熱体用絶縁性フィルムを筒部材の外周面に貼り付ける又は巻き付けることで、容易に温度センサ部及び発熱体を筒部材に設置できる。また、薄い薄膜サーミスタ部がセンサ用絶縁性フィルムと共に曲げ易いと共に、膜状の薄膜サーミスタ部が面接触していることで、線状の抵抗体を用いた温度センサに比べて、より高精度な温度測定が可能になる。
【００１２】
第５の発明に係るフローセンサは、第４の発明において、前記薄膜サーミスタ部が、前記センサ用絶縁性フィルムの表面に形成され、前記センサ用絶縁性フィルムの裏面であって少なくとも前記薄膜サーミスタ部に対向した部分に前記センサ用絶縁性フィルムより熱伝導性が高いセンサ用熱伝導体膜が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、センサ用絶縁性フィルムの裏面であって少なくとも薄膜サーミスタ部に対向した部分にセンサ用絶縁性フィルムより熱伝導性が高いセンサ用熱伝導体膜が形成されているので、センサ用熱伝導体膜によって薄膜サーミスタ部に高い熱伝導性で熱を伝えることができる。また、一対の温度センサ部のセンサ用熱伝導体膜は、互いに離間して接触していないため、熱伝導体膜間での直接の熱伝導がなく、流体を通した熱伝達の効果を高めることができる。
【００１３】
第６の発明に係るフローセンサは、第４又は第５の発明において、前記抵抗加熱体が、前記発熱用絶縁性フィルムの表面に形成され、前記発熱体用絶縁性フィルムの裏面であって少なくとも前記抵抗加熱体に対向した部分に前記発熱体用絶縁性フィルムより熱伝導性が高い発熱体用熱伝導体膜が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、発熱体用絶縁性フィルムの裏面であって少なくとも抵抗加熱体に対向した部分に発熱体用絶縁性フィルムより熱伝導性が高い発熱体用熱伝導体膜が形成されているので、発熱体用熱伝導体膜によって発熱体の熱を高い熱伝導性で直下の流体に伝えることができる。
【００１４】
第７の発明に係るフローセンサは、第４から第６の発明のいずれかにおいて、前記抵抗加熱体と前記薄膜サーミスタ部とが、同じ材料で形成されていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、抵抗加熱体と薄膜サーミスタ部とが、同じ材料で形成されているので、同一プロセスで両者を同時に形成することができると共に、互いに異なる材料を用意する必要が無く、製造工程の削減及び材料コストの低減を図ることができる。
【００１５】
第８の発明に係るフローセンサは、第１から第７の発明のいずれかにおいて、一対の前記温度センサ部及び前記発熱体を覆うケース部を備えていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、一対の温度センサ部及び発熱体を覆うケース部を備えているので、ケース部により外界の影響を遮断することができる。
【００１６】
第９の発明に係るフローセンサは、第１から第７の発明のいずれかにおいて、一対の前記温度センサ部及び前記発熱体を封止する絶縁性の被覆体を備えていることを特徴とする。
すなわち、このフローセンサでは、一対の温度センサ部及び発熱体を封止する絶縁性の被覆体を備えているので、被覆体により外界の影響を遮断することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るフローセンサによれば、一対のセンサ用筒部と発熱体用筒部との間に設けられセンサ用筒部及び発熱体用筒部よりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部を備えているので、発熱体と温度センサ部との間で筒部材を介して伝わる熱を熱抵抗体部により抑制することができる。
したがって、本発明のフローセンサでは、流体を介して熱伝達の効果を高めることができ、高精度な流量測定が可能になると共に、一対の温度センサ部と発熱体との間隔を狭めて小型化することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るフローセンサの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】第１実施形態において、筒部材取り付け前の一対の温度センサ部及び発熱体を示す平面図である。
【図３】第１実施形態において、フローセンサを示す断面図である。
【図４】本発明に係るフローセンサの第２実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係るフローセンサの第３実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るフローセンサの第４実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係るフローセンサの第５実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るフローセンサにおける第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００２０】
本実施形態のフローセンサ１は、図１から図３に示すように、気体や液体等の流体が流れる配管Ｐの途中に接続されるフローセンサであって、配管Ｐに接続され配管Ｐの一部となって流体が内部を流通する筒部材７と、筒部材７の外周面に設けられ筒部材７の軸線方向に互いに間隔を空けて形成された一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂと、筒部材７の外周面に設けられ一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂの間で一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂと間隔を空けて形成された電気抵抗により発熱する発熱体４とを備えている。
【００２１】
上記筒部材７は、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂが設けられた一対のセンサ用筒部７ａ，７ｂと、一対のセンサ用筒部７ａ，７ｂの間に配されて発熱体４が設けられた発熱体用筒部７ｃと、一対のセンサ用筒部７ａ，７ｂと発熱体用筒部７ｃとの間に設けられセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃよりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部８とを備えている。すなわち、一対のセンサ用筒部７ａ，７ｂと発熱体用筒部７ｃとは、一対の熱抵抗体部８を介して連結されている。
上記温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４は、筒部材７の略全周にわたって延在している。
【００２２】
上記温度センサ部３Ａ，３Ｂは、筒部材７の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられるセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂと、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂの表面又は裏面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部５と、薄膜サーミスタ部５の上又は下に互いに対向して形成された一対の対向電極６とを備えている。なお、本実施形態では、薄膜サーミスタ部５がセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂの表面に形成され、一対の対向電極６は、薄膜サーミスタ部５の上に形成されている。
上記発熱体４は、筒部材７の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられる発熱体用絶縁性フィルム２Ｃと、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの表面又は裏面に形成された抵抗加熱体４ａとを備えている。なお、本実施形態では、抵抗加熱体４ａが発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの表面に形成されている。
【００２３】
本実施形態では、配管Ｐと同じ内径とされた円筒状の筒部材７を配管Ｐの途中に接続している。
上記筒部材７のセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃは、例えば配管Ｐと同じ材料で形成されている。
また、一対の熱抵抗体部８は、円環状に形成され、例えばセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃが金属製である場合、金属よりも熱伝導性の低い塩化ビニル等の樹脂で形成されている。なお、本実施形態では、熱抵抗体部８の厚さがセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃと同じに設定されている。
【００２４】
上記温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４は、筒部材７の略全周にわたって延在している。
一対のセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃは、図２に示すように、長方形状又は帯状に形成されており、薄膜サーミスタ部５、対向電極６及び抵抗加熱体４ａは、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの長手方向に沿って延在している。
【００２５】
したがって、本実施形態では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４が、長手方向を筒部材７の周方向に沿わせて筒部材７の外周面に裏面側を向けて巻き付けた状態で取り付けられており、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４が、筒部材７の外周面を略一周して略円環状に配されている。なお、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃを筒部材７に固定するため、接着剤で筒部材７の外周面に接着しても構わない。
【００２６】
上記一対のセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃは、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで形成されている。なお、絶縁性フィルム２は、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート，ＬＣＰ：液晶ポリマー等でも作製できる。
【００２７】
上記薄膜サーミスタ部５は、フレキシブル性を有したサーミスタ膜であって、例えばスパッタリングで成膜されたＭ−Ａｌ−Ｎ膜（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す）である。
すなわち、薄膜サーミスタ部５は、一般式：ＭｘＡｌｙＮｚ（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕの少なくとも１種を示す。０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９８、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。なお、これらの膜については、フレキシブル性と良好なサーミスタ特性とが確認されている。また、薄膜サーミスタ部５には、サーミスタ特性を大きく変えない範囲内において、酸素が含まれていてもよい。
【００２８】
なお、本実施形態では、特にＴｉ−Ａｌ−Ｎのサーミスタ材料でセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂの長手方向に延在した帯状に形成された薄膜サーミスタ部５を採用している。すなわち、この薄膜サーミスタ部５は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
【００２９】
上記抵抗加熱体４ａは、ミアンダ状に折り返しジグザグに屈曲した線状にパターン形成され、例えば通電により加熱する抵抗加熱が可能なニッケル膜やサーミスタ膜等でパターン形成されている。特に、抵抗加熱体４ａと薄膜サーミスタ部５とを同じ材料で形成することが好ましい。本実施形態では、上記Ｔｉ−Ａｌ−Ｎで抵抗加熱体４ａも形成している。この場合、広い面積の絶縁性フィルム上に上記Ｔｉ−Ａｌ−Ｎの膜をスパッタリング等で成膜し、薄膜サーミスタ部５と抵抗加熱体４ａとを同時にパターニングして形成した後、所定形状のセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂと発熱体用絶縁性フィルム２Ｃとに切断して、温度センサ部３Ａ，３Ｂと発熱体４とを作製する。
【００３０】
上記一対の対向電極６は、互いに対向して櫛型状にパターン形成された櫛型電極であり、交互に配された複数の櫛部６ａを有している。
これら一対の対向電極６は、例えば膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍ形成された電極層とを有している。
【００３１】
一対の対向電極６の基端部には、一対のセンサ用パッド部６ｂが設けられており、外部の回路と接続可能とされている。
また、抵抗加熱体４ａの両端部には、一対の発熱体用パッド部４ｂが設けられている。すなわち、抵抗加熱体４ａは、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの一端近傍に配された一方の発熱体用パッド部４ｂから発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの長手方向に直線状に延在し、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの他端近傍で折り返した後、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの一端近傍までミアンダ形状を有して他方の発熱体用パッド部４ｂまで延在している。
【００３２】
なお、ポリイミド樹脂等で形成された薄い絶縁性保護膜を、センサ用パッド部６ｂ及び発熱体用パッド部４ｂを除き、一対の対向電極６を含む薄膜サーミスタ部５上や抵抗加熱体４ａ上に、スクリーン印刷等で部分的にパターン形成しても構わない。
図１中、流体の流れる方向は、二点鎖線の矢印で示している。また、図２中、一対の対向電極６、薄膜サーミスタ部５及び抵抗加熱体４ａには、ハッチングを施している。
【００３３】
一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂのセンサ用パッド部６ｂには、それぞれ温度センサ部３Ａ，３Ｂの出力に基づいて流体の温度を算出する一対の温度演算部１１が接続されている。
また、発熱体４の発熱体用パッド部４ｂには、発熱体４の温度を所定の温度に制御する発熱体制御部１２が接続されている。
さらに、一対の温度演算部１１と発熱体制御部１２とには、算出した一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂにおける各検出温度及び検出温度差と、発熱体４による流体への加熱量と、流体の物性値とに基づいて流体の流量を算出する流量演算装置１３が接続されている。
【００３４】
このように本実施形態のフローセンサ１では、一対のセンサ用筒部７ａ，７ｂと発熱体用筒部７ｃとの間に設けられセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃよりも熱伝導性の低い材料で形成された一対の熱抵抗体部８を備えているので、発熱体４と温度センサ部３Ａ，３Ｂとの間で筒部材７を介して伝わる熱を熱抵抗体部８により抑制することができ、高精度な流量測定が可能になる。
【００３５】
特に、温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４が、筒部材７の略全周にわたって延在しているので、筒部材７の周方向の温度均一化を促進でき、より高精度な流量測定が可能になる。
また、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂと発熱体４との間は、空気層が介在しているため、温度センサ部３Ａ，３Ｂと発熱体４とが接触せず、互いの直接の熱伝達を極力抑制することができる。
なお、筒部材７の外側に取り付けられるため、腐食性の流体等でも影響を受けずに、流量測定が可能である。
【００３６】
さらに、温度センサ部３Ａ，３Ｂが、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂと、薄膜サーミスタ部５と、一対の対向電極６とを備え、発熱体４が、筒部材７の外周面に貼り付けられる又は巻き付けられる発熱体用絶縁性フィルム２Ｃと、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの表面又は裏面に形成された抵抗加熱体４ａとを備えているので、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃを筒部材７の外周面に貼り付ける又は巻き付けることで、容易に温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を筒部材に設置できる。
【００３７】
また、薄い薄膜サーミスタ部５がセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂと共に曲げ易いと共に、膜状の薄膜サーミスタ部５が面接触していることで、線状の抵抗体を用いた温度センサに比べて、より高精度な温度測定が可能になる。
また、抵抗加熱体４ａと薄膜サーミスタ部５とを同じ材料で形成することで、同一プロセスで両者を同時に形成することができると共に、互いに異なる材料を容易する必要が無く、製造工程の削減及び材料コストの低減を図ることができる。
【００３８】
また、薄膜サーミスタ部５が、上記ＭｘＡｌｙＮｚで示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であるので、非焼成で成膜可能で柔軟性を有して高Ｂ定数の薄膜サーミスタ部５により、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂの曲げに追従して柔軟に薄膜サーミスタ部５が湾曲可能であると共に、高精度な温度測定が可能になる。
【００３９】
次に、本発明に係るフローセンサの第２から第５実施形態について、図３から図７を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、熱抵抗体部８がセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃと同じ厚さで形成されているのに対し、第２実施形態のフローセンサ２１では、図４に示すように、熱抵抗体部２８の厚さが、センサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃよりも薄く設定されている点である。
すなわち、第２実施形態では、熱抵抗体部２８の内径がセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃの内径と同じに設定され、熱抵抗体部２８の外径がセンサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃの外径より小さく設定されている。
【００４１】
したがって、第２実施形態のフローセンサ２１では、熱抵抗体部８の厚さが、センサ用筒部７ａ，７ｂ及び発熱体用筒部７ｃよりも薄く設定されているので、熱抵抗体部８における熱伝導性がさらに低くなり、発熱体４から温度センサ部３Ａ，３Ｂへの熱伝導をより抑制することができる。
【００４２】
次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４が外部に露出しているのに対し、第３実施形態のフローセンサ３１では、図５に示すように、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を覆うケース部３２を備えている点である。
すなわち、第３実施形態では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を囲んだ状態で内部を密封したケース部３２が筒部材７の外周面に取り付けられている。
【００４３】
上記ケース部３２は、例えば内部に一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を密封状態で収納した内部空間を有する樹脂製等の円筒状部材である。
このように第３実施形態のフローセンサ３１では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を覆うケース部３２を備えているので、ケース部３２により外界の影響を遮断することができる。
【００４４】
次に、第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４をケース部３２で覆っているのに対し、第４実施形態のフローセンサ４１では、図６に示すように、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を封止する絶縁性の被覆体４２を備えている点である。
すなわち、第４実施形態では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を封止した樹脂等の被覆体４２が筒部材７の外周面に形成されている。この被覆体４２は、筒部材７の外周面に密着した状態で円筒状に樹脂等で成形されている。
【００４５】
上記被覆体４２は、熱硬化性樹脂等の絶縁材料で形成され、特に、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃよりも熱伝導率が小さい材料を採用することが好ましい。
このように第４実施形態のフローセンサ４１では、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を封止する絶縁性の被覆体４２を備えているので、被覆体４２により外界の影響を遮断することができる。
【００４６】
次に、第５実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ及び発熱体用絶縁性フィルム２Ｃを筒部材７の外周面に直接接触させて一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４を取り付けているが、第５実施形態のフローセンサ５１では、図７に示すように、センサ用熱伝導体膜５８及び発熱体用熱伝導体膜５９を介して一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂ及び発熱体４が取り付けられている点である。
【００４７】
すなわち、第５実施形態では、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂの裏面であって少なくとも薄膜サーミスタ部５に対向した部分にセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂより熱伝導性が高いセンサ用熱伝導体膜５８が形成されている。
また、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの裏面であって少なくとも抵抗加熱体４ａに対向した部分に発熱体用絶縁性フィルム２Ｃより熱伝導性が高い発熱体用熱伝導体膜５９が形成されている。
上記センサ用熱伝導体膜５８及び発熱体用熱伝導体膜５９は、例えば銅箔等の金属膜でセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂ又は発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの裏面全面に形成され、筒部材７の全周に沿って円環状に配されている。
【００４８】
このように第５実施形態のフローセンサ５１では、センサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂの裏面であって薄膜サーミスタ部５に対向した部分にセンサ用絶縁性フィルム２Ａ，２Ｂより熱伝導性が高いセンサ用熱伝導体膜５８が形成されているので、センサ用熱伝導体膜５８によって薄膜サーミスタ部５に高い熱伝導性で熱を伝えることができる。また、一対の温度センサ部３Ａ，３Ｂのセンサ用熱伝導体膜５８は、互いに離間して接触していないため、熱伝導体膜間での直接の熱伝導がなく、流体を通した熱伝達の効果を高めることができる。
さらに、発熱体用絶縁性フィルム２Ｃの裏面であって抵抗加熱体４ａに対向した部分に発熱体用絶縁性フィルム２Ｃより熱伝導性が高い発熱体用熱伝導体膜５９が形成されているので、発熱体用熱伝導体膜５９によって発熱体の熱を高い熱伝導性で直下の流体に伝えることができる。
【００４９】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５０】
例えば、上記各実施形態では、薄膜サーミスタ部の上に一対の対向電極が形成されているが、薄膜サーミスタ部の下、すなわち薄膜サーミスタ部と絶縁性フィルムとの間に一対の対向電極を形成しても構わない。
上記各実施形態のように、配管の全周にわたって温度センサ部及び発熱体を巻回し、薄膜サーミスタ部及び抵抗加熱体も略全周にわたって延在させることが好ましいが、筒部材の周方向の一部、例えば半周にわたって温度センサ部及び発熱体を貼り付けて延在させても構わない。
【符号の説明】
【００５１】
１，２１，３１，４１，５１…フローセンサ、２Ａ，２Ｂ…センサ用絶縁性フィルム、２Ｃ…発熱体用絶縁性フィルム、３Ａ，３Ｂ…温度センサ部、４…発熱体、４ａ…抵抗加熱体、５…薄膜サーミスタ部、６…対向電極、７…筒部材、７ａ，７ｂ…センサ用筒部、７ｃ…発熱体用筒部、８…熱抵抗体部、３２…ケース部、４２…被覆体、５８…センサ用熱伝導体膜、５９…発熱体用熱伝導体膜、Ｐ…配管
【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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