(57)【要約】【課題】容易に作製可能であり、耐腐食性が強く、高い耐圧を有する熱式流量計を実現すること。【解決手段】  流路となる溝部が形成された第１の基板と、この第１の基板と接合され前記溝部とともに流路を形成する第２の基板と、この第２の基板の表面で前記流路内に臨む位置に形成された流量計測部とを有し、前記流量計測部が流体への熱伝達を検出し流量を測定する熱式流量計において、前記第２の基板に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との接合部分を回避して前記流量計測部の信号を取り出す信号取出手段と、前記流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように前記第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路となる溝部が形成された第１の基板と、この第１の基板と接合され前記溝部とともに流路を形成する第２の基板と、前記第１の基板または前記第２の基板の表面で前記流路内に臨む位置に形成された流量計測部とを有し、前記流量計測部が流体への熱伝達を検出し流量を測定する熱式流量計において、
前記第１の基板または前記第２の基板に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との接合部分を回避して前記流量計測部の信号を取り出す信号取出手段と、
前記流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように前記第１の基板または前記第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
前記流量計測部は、
前記流路内を流れる流体に熱を伝達する伝熱手段と、この流路上であって前記伝熱手段から略等間隔をあけた上流側と下流側の位置にそれぞれ設けられ上流側及び下流側の流体の温度を計測する第１および第２の温度検出手段と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の熱式流量計。
【請求項３】
前記保護膜は、パッシベーション膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量計。
【請求項４】
前記パッシベーション膜は、ダイヤモンド薄膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱式流量計。
【請求項５】
前記信号取出手段は、
前記第２の基板を貫通し前記伝熱手段の一端に接続する第１の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記伝熱手段の他端に接続する第２の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第１の温度検出手段の一端に接続する第３の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第１の温度検出手段の他端に接続する第４の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第２の温度検出手段の一端に接続する第５の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第２の温度検出手段の他端に接続する第６の貫通電極と、
からなることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の熱式流量計。
【請求項６】
前記パッシベーション膜は、複数のダイヤモンド薄膜から構成され、
前記伝熱手段の前記流路内に露出した部分を覆うように形成される第１のダイヤモンド薄膜と、
前記第１の温度検出手段の前記流路内に露出した部分を覆うように前記第１のダイヤモンド薄膜と間隔を空けて形成される第２のダイヤモンド薄膜と、
前記第２の温度検出手段の前記流路内に露出した部分を覆うように前記第１のダイヤモンド薄膜と間隔を空けて形成される第３のダイヤモンド薄膜と、
から構成されることを特徴とする請求項５記載の熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れにより生じる温度差を検出して、流路を流れる流体の流量を測定する熱式流量計に関し、特に容易に作製可能であり、耐腐食性が強く、高い耐圧を有する熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石油、鉄鋼、化学プラント、半導体プロセスなどで導入されているプロセス制御では、配管内の流体の流量を調整するために、流体の流れる流路の上流側と下流側に設けた温度検出部の検出信号に基づき流量を測定する熱式流量計が用いられている。
【０００３】
ここで、市販の熱式流量計（液体用熱式微小流量計）は、流路に金属細管を用いているので金属を腐蝕させる液体では使用できず、また近年多く研究されているＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた熱式流量計（液体用熱式微小流量計）は検出部（付近の流路）にシリコンを用いているので耐腐食性に問題があった。
【０００４】
ここの問題を解決するべく、流路をガラスで作成して伝熱手段と温度検出手段を流路外に設置し、接液部を全て腐食性の高いガラスのみとした構成の液体用熱式微小流量計が従来から検討されている（特許文献１：特開２００６−２２６７９６号広報）。
【０００５】
しかし、このような従来の熱式流量計でも薄いガラス板の外側に伝熱手段と温度検出手段を設置する形となっており次のような問題があった。
（１）伝熱手段と温度検出手段を外側に設置するガラス板は、流体の圧力に耐えるのに十分な強度を保つために厚くする必要があるが、流量信号のＳ／Ｎ比の観点からはできるだけ薄い方が良く、相反する関係となってしまうという問題があった。
（２）製造過程で２枚のガラスを貼り合わせることになるが、２枚のガラス板の厚さが大きく異なる場合、貼り合わせが技術的に困難であった。
【０００６】
そこで、伝熱手段と温度検出手段を設置するガラス板に十分な厚さを持たせ、強度と貼り合わせのしやすさを兼ね備えて、かつ、パッシベーション膜により素子を保護することにより、耐腐食性を持たせながら前述の液熱式流量計の構成よりも流量信号のＳ／Ｎ比を改善する、次のような熱式微小流量計（特許文献２：特開２００６−２２６８６１号公報）が検討されている。
【０００７】
特許文献２には、従来の熱式流量計による流量測定に関する技術が記載されており、図５はこのような従来の熱式流量計の一例を示す構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【０００８】
１は第１の基板、２は第１の基板１表面に形成された、流路となる溝部である。溝部２はエッチングやサンドブラストなどの方法により形成される。３は第１の基板１と接合され、溝部２とともに管状の流路を形成する第２の基板である。ガラス基板同士の接合には、フッ酸や水ガラスなどを使用する方法や、熱融着（熱圧着）による方法などがある。
【０００９】
４は伝熱手段、５、６は温度検出手段であり、温度検出手段５、６は流路の流れ方向に沿って伝熱手段４から等距離の位置に配置されている。これらの伝熱手段４および温度検出手段５、６は、流量計測部を構成しており、第２の基板３の表面において、流路内に相当する位置に形成される。伝熱手段４および温度検出手段５、６は、例えば、ミアンダ状にパターニングされた金属膜よりなり、蒸着やスパッタリングなどの半導体技術により形成されている。７はシリコン酸化膜などのパッシベーション膜よりなる保護膜であり、流量計測部（伝熱手段４および温度検出手段５、６）を覆うように形成されている。
【００１０】
このように、流量計測部（伝熱手段４および温度検出手段５、６）が流路内に配置されているが、表面を保護膜７により覆われているので、耐腐食性は保たれている。
【００１１】
図６は流量に応じた信号を発生する信号処理部分を含む従来の熱式流量計の一例を示す構成図である。図６において、図５と同様のものは同一符号を付して示す。８は上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を求めるＣＰＵ等の演算制御手段である。
【００１２】
演算制御手段８は、伝熱手段４に電力を供給して、その発熱温度を制御するとともに、温度検出手段５および６からの出力信号を受け、その温度差を基にして、流路内を流れる流体の流量を算出する。
【００１３】
演算制御手段８は予め測定された被測定流体の温度に対して、被測定流体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段４を制御する。
【００１４】
このような状態で、流路内の温度は、流量がゼロの場合には、伝熱手段４の設置位置を中心にして、上流側および下流側に対称な温度分布となる。このため、温度検出手段５および６の設置位置における温度は等しくなる。言い換えれば、温度差はゼロになる。
【００１５】
一方、流路内の流体が流れると、温度分布のピークが下流側にシフトする。このため、温度検出手段５及び６の設置位置における温度はそれぞれ異なることになり、温度差が生じることになる。
【００１６】
この温度差は、被測定流体の流量に依存した信号となるので、この温度差に基づき、演算制御手段８において流路を流れる被測定流体の流量を求めることができる。
【００１７】
この結果、従来の熱式流量計では、流量計測部（伝熱手段４および温度検出手段５、６）が流路内に配置されているが、表面を保護膜７により覆われているので、耐腐食性は保たれており、かつ、伝熱手段４により流路を流れる被測定流体の温度を制御するとともに２つの温度検出手段５及び６によって伝熱手段４の上流側及び下流側の流体の温度を測定し、その温度差を演算制御手段８により演算することにより、被測定流体の流量を測定することができる。
【００１８】
このような熱式流量計に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００６−２２６７９６号広報
【００２０】
【特許文献２】特開２００６−２２６８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、図５のような従来の熱式流量計の構成では、外部へ電極を取り出すために金属薄膜パターンを挟んでガラス板を貼り合わせているので、金属薄膜を挟んだ部分で貼り合わせ強度が低くなり、厚いガラス板としても期待される耐圧が得られないという問題点があった。
【００２２】
また、金属薄膜を挟んだガラスの貼り合わせは技術的に非常に困難であるという問題点もあった。
【００２３】
本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、容易に作製可能であり、耐腐食性が強く、高い耐圧を有する熱式流量計を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
流路となる溝部が形成された第１の基板と、この第１の基板と接合され前記溝部とともに流路を形成する第２の基板と、前記第１の基板または前記第２の基板の表面で前記流路内に臨む位置に形成された流量計測部とを有し、前記流量計測部が流体への熱伝達を検出し流量を測定する熱式流量計において、
前記第１の基板または前記第２の基板に形成され、前記第１の基板と前記第２の基板との接合部分を回避して前記流量計測部の信号を取り出す信号取出手段と、
前記流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように前記第１の基板または前記第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることを特徴とする熱式流量計である。
【００２５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱式流量計において、
前記流量計測部は、
前記流路内を流れる流体に熱を伝達する伝熱手段と、この流路上であって前記伝熱手段から略等間隔をあけた上流側と下流側の位置にそれぞれ設けられ上流側及び下流側の流体の温度を計測する第１および第２の温度検出手段と、から構成されることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の熱式流量計において、
前記保護膜は、パッシベーション膜であることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の熱式流量計において、
前記パッシベーション膜は、ダイヤモンド薄膜であることを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の熱式流量計において、
前記複数の貫通電極は、
前記第２の基板を貫通し前記伝熱手段の一端に接続する第１の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記伝熱手段の他端に接続する第２の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第１の温度検出手段の一端に接続する第３の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第１の温度検出手段の他端に接続する第４の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第２の温度検出手段の一端に接続する第５の貫通電極と、
前記第２の基板を貫通し前記第２の温度検出手段の他端に接続する第６の貫通電極であることを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の熱式流量計において、
前記パッシベーション膜は、複数のダイヤモンド薄膜から構成され、
前記伝熱手段の前記流路内に露出した部分を覆うように形成される第１のダイヤモンド薄膜と、
前記第１の温度検出手段の前記流路内に露出した部分を覆うように前記第１のダイヤモンド薄膜と間隔を空けて形成される第２のダイヤモンド薄膜と、
前記第２の温度検出手段の前記流路内に露出した部分を覆うように前記第１のダイヤモンド薄膜と間隔を空けて形成される第３のダイヤモンド薄膜と、
から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
このように、本発明に係る熱式流量計では、第２の基板に形成され、第１の基板と第２の基板との接合部分を回避して第２の基板の外側に導出する（流量計測部の信号を取り出す）信号取出手段と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることにより、流路を形成する基板の接合が容易なものとなり、耐食性及びより高いＳ／Ｎ比を維持しながら高い耐圧が得られる。
【００３１】
また、本発明に係る熱式流量計は、第１の基板と第２の基板との接合部分を回避して第２の基板の外側に導出する信号取出手段と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることにより、耐腐食性は保たれている点で有効である。また保護膜１８は薄く、熱応答性に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な熱式流量計を実現することができる点でも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る熱式流量計の構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の熱式流量計の保護膜１８をダイヤモンド薄膜とした場合の説明図である。
【図３】流量に応じた信号を発生する信号処理部分を含む本発明の熱式流量計の構成図である。
【図４】測定原理として熱式とTOF式とを併用する場合の本発明の熱式流量計の構成図である。
【図５】流量に応じた信号を発生する信号処理部分を含む従来の熱式流量計の一例を示す構成図である。
【図６】流量計測部における流量に応じた信号を発生する信号処理部分を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明に係る熱式流量計の構成例を示す構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。図５と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。図５との相違点は、第２の基板に形成され、第１の基板と第２の基板との接合部分を回避して流量計測部の信号を取り出す信号取出手段と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備える点で相違する。
【００３４】
図１において、１１は（ホウケイ酸）ガラス基板などの第１の基板、１２は第１の基板１表面に形成された、流路となる溝部である。溝部１２は、エッチングやサンドブラスト、レーザ加工などの方法により形成される。なお溝部１２を刻む方法は特に限定されるものではなく、第１の基板１１に溝部が形成されるものであればどのようなものでもよい。
【００３５】
１３は第１の基板１１と接合され（貼り合わされ）て溝部１２とともに管状の流路を形成する（ホウケイ酸）ガラス基板・低温焼成積層セラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramics：LTCC）基板などの第２の基板である。
【００３６】
なお第１の基板１１と第２の基板１３の接合には、ガラス基板同士の場合はフッ酸や水ガラスなどを使用する方法や、熱融着（熱圧着）による方法などにより接合される。また第２の基板１３がＬＴＣＣ基板である場合は陽極接合による方法によって接合されるものでもよい。
【００３７】
１４は流路の一部に設けられ流路を流れる流体に温度変化を与える伝熱手段、１５、１６は流路を流れる流体の流れに沿って設けられ流路の温度を測定する温度検出手段であり、温度検出手段１５、１６は伝熱手段１４から（ほぼ）等距離の位置に配置されている。これらの伝熱手段１４および温度検出手段１５、１６は、流量計測部１００を構成しており、第２の基板１３の表面において、流路内に臨む位置（相当する位置）に形成される。
【００３８】
伝熱手段１４および温度検出手段１５、１６は、例えば、ミアンダ状にパターニングされた金属膜よりなり、蒸着などの半導体技術により形成されている。
より具体的には伝熱手段１４および温度検出手段１５、１６は、例えば、白金、ニッケルなどで形成され、第２の基板にスパッタ・蒸着などにより成膜される。パターニングは各素子（伝熱手段１４および温度検出手段１５、１６）の素材によってエッチング、リフトオフなどにより行われる。
【００３９】
ここで第２の基板１３には、第２の基板１３を貫通し一端が第２の基板の表面に露出され、他端が流量計測部１００と接続される信号取出手段の一例としての貫通電極が複数形成される。これらの貫通電極は第１の基板１１と第２の基板１３との接合部分を回避して流量計測部１００と接続され、流量計測部１００の電極を第２の基板の外側に導出するもの（伝熱手段１４と温度検出手段１５、１６からの信号取出しのためのもの）である。
【００４０】
たとえば、図１において、１７ａ〜ｆは、第１〜第６の貫通電極である。
第１の貫通電極１７ａは、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する伝熱手段１４の一端に接続されて伝熱手段１４の電極を第２の基板１３の外側に導出する。
第２の貫通電極１７ｂは、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する伝熱手段１４の他端に接続されて、伝熱手段１４の電極を第２の基板１３の外側に導出する。
【００４１】
第３の貫通電極１７ｃは、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する第１の温度検出手段１５の一端に接続されて、第１の温度検出手段１５の電極を第２の基板１３の外側に導出する。
第４の貫通電極１７ｄは、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する第１の温度検出手段１５の他端に接続されて、第１の温度検出手段１５の電極を第２の基板１３の外側に導出する。
【００４２】
第５の貫通電極１７ｅは、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する第２の温度検出手段１６の一端に接続されて、第２の温度検出手段１６の電極を第２の基板１３の外側に導出する。
第６の貫通電極１７ｆは、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する第２の温度検出手段１６の他端に接続されて、第２の温度検出手段１６の電極を第２の基板１３の外側に導出する。
【００４３】
なおこれらの貫通電極は、たとえば第２の基板１３に形成される貫通穴の底面および内壁面に金属層が形成されることにより、第２の基板１３の最表面と流量計測部１００（伝熱手段１４、第１・第２の温度検出手段１５、１６）を電気的に接続するものでもよい。
【００４４】
このような貫通電極を形成する方法として、蒸着やスパッタによる薄膜形成、無電解メッキによる薄膜形成、電解メッキによる金属の充填などがある。
【００４５】
また、本発明に係る熱式流量計の貫通電極は、流量測定部を構成する各素子の電極を第２の基板の外部に導出するものであれば、少なくとも１個以上形成されるものでよい。
【００４６】
このため本発明に係る熱式流量計は、伝熱手段と温度検出手段の信号を取り出すための電極を第２の基板に形成した複数の貫通電極とすることにより、従来の熱式流量計のように金属を挟んだ基板の貼り合わせが不要となり、耐食性とより高いＳ／Ｎ比を維持しながら高い耐圧が得られる。
【００４７】
１８はシリコン酸化膜などのパッシベーション膜よりなる保護膜であり、流量計測部１００を構成する各素子を保護するため、流量計測部１００全体を覆うようにまたは流量計測部１００を構成する素子ごとに覆うように第２の基板１３の一部に形成される。
【００４８】
ここに保護膜１８は、パッシベーション膜であって、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ダイヤモンド薄膜など、耐薬品性と接合時の温度に耐えられる絶縁膜ならばどのようなものでも良い。
【００４９】
また、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2など熱伝導性の悪い材料の場合は図１のように全素子一括でパッシベーション膜を形成する。
【００５０】
このため、流量計測部（伝熱手段１４および温度検出手段１５、１６）が流路内に配置されているが、表面を保護膜１８により覆われているので、耐腐食性は保たれている点で有効である。
【００５１】
また、保護膜１８は薄く、熱応答性に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な熱式流量計を実現することができる点でも有効である。
【００５２】
なお本発明に係る熱式流量計の保護膜１８は、ダイヤモンド（薄膜）膜からなるものでもよい。この場合ダイヤモンド薄膜の場合は熱伝導性が非常に高いため素子（伝熱手段１４、温度検出手段１５、１６）毎に保護するようなパターン成形を行うものでもよい（図２参照）。
【００５３】
図２は本発明の熱式流量計の保護膜１８をダイヤモンド薄膜とした場合の説明図であり、図２において、保護膜１８は複数のダイヤモンド薄膜１８ａ〜ｃから構成される。
【００５４】
第１のダイヤモンド薄膜１８ａは伝熱手段１４の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に形成される。
第２のダイヤモンド薄膜１８ｂは第１のダイヤモンド薄膜１８ｂと間隔をおいて第１の温度検出手段１５の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に形成される。
第３のダイヤモンド薄膜１８ｃは第２の温度検出手段１６の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に第１のダイヤモンド薄膜１８ａと間隔をおいて形成される。
【００５５】
このように形成することで、ダイヤモンド薄膜１８ａ〜ｃが素子（伝熱手段１４、温度検出手段１５、１６）ごとに保護するような成形が行なわれることにより、伝熱手段１４からの熱がダイヤモンド薄膜１８ａ〜ｃを介して温度検出手段１５、１６へ伝わることを防止できる。
【００５６】
また保護膜をダイヤモンド薄膜とすることにより、他のパッシベーション膜よりも比較的熱伝導率が高いため、より高いＳ／Ｎ比を得ることができる点で有効である。
【００５７】
図３は流量に応じた信号を発生する信号処理部分を含む本発明の熱式流量計の一例を示す構成図である。図２において、前記図１と同様のものは同一符号を付して示す。１９は上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を求めるＣＰＵ等の演算制御手段である。
【００５８】
演算制御手段１９は、伝熱手段１４に電力を供給して、その発熱温度を制御するとともに、温度検出手段１５および１６からの出力信号を受け、その温度差を基にして、流路内を流れる流体の流量を算出する。
【００５９】
演算制御手段１９は予め測定された被測定流体の温度に対して、被測定流体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段１４を制御する。
【００６０】
この演算制御手段１９は、流路内の流体の気化を防ぐため、伝熱手段を制御して初期流体温度から数℃以内の温度上昇になるようコントロールするものでもよい。
【００６１】
このような状態で、流路内の温度は、流量がゼロの場合には伝熱手段１４の設置位置を中心にして、上流側および下流側に対称な温度分布となる。このため、温度検出手段１５および１６の設置位置における温度は等しくなる。言い換えれば、温度差はゼロになる。
【００６２】
一方、流路内の流体が流れると、温度分布のピークが下流側にシフトする。このため、温度検出手段５及び６の設置位置における温度はそれぞれ異なることになり、温度差が生じることになる。
【００６３】
この温度差は、被測定流体の流量に依存した信号となるので、この温度差に基づき、演算制御手段１９において流路を流れる被測定流体の流量を求めることができる。
【００６４】
このように本発明に係る熱式流量計は、伝熱手段１４により流路を流れる被測定流体の温度を制御するとともに、２つの温度検出手段１５及び１６によって伝熱手段１４の上流側及び下流側の流体の温度を測定し、その温度差を演算制御手段１９により演算することにより、被測定流体の流量を測定することができる。
【００６５】
この結果、本発明に係る熱式流量計は、第２の基板を貫通し流量計測部と接続してこの流量計測部の信号を取り出す複数の貫通電極と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることにより、従来の熱式流量計のような流路を形成する基板が伝熱手段・温度検出手段の取り出し電極などの金属薄膜を挟んで貼り合わせるという構成を回避でき（いいかえれば、耐圧低下と貼り合せ困難の原因である金属薄膜を挟んだ接合が不要となり）、流路を形成する基板の接合が容易なものとなり、耐食性及びより高いＳ／Ｎ比を維持しながら高い耐圧が得られる。
【００６６】
また、本発明に係る熱式流量計は、第２の基板を貫通し流量計測部と接続と接続してこの流量計測部の信号を取り出す複数の貫通電極と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることにより、流路の耐腐食性は保たれている点で有効である。また保護膜１８は薄く、熱伝導性も良いので、熱応答性に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な熱式流量計を実現することができる点でも有効である。
【００６７】
（その他の実施例）
なお、本発明に係る熱式流量計は、測定原理が熱式（いわゆる三線式）の液体用流量計としているが、特にこれに限定するものではなく、気体用微小流量計、Time of Fright式（以下、TOF式という）での熱式流量計が、本発明の特徴である第２の基板を貫通し流量計測部と接続され、流量計測部の電極を第２の基板の外側に導出する複数の貫通電極と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜とを備えるものであってもよい。なお、TOF式とは、２つの下流側の温度検出部で得られる検出信号（流体温度）のピークおよびその検出信号のピークの時間差に基づいて、被測定流体の流量を測定する方式をいう。
【００６８】
図４は測定原理として熱式とTOF式とを併用する場合の本発明の熱式流量計の構成図であり、図１、図２と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。
【００６９】
図４において、本発明の熱式とTOF式を併用する熱式流量計は、上述図１で説明した熱式流量計の流量計測部１００が、伝熱手段１４、上流の温度を測定する第１の温度検出手段１５、下流の温度を測定する第２の温度検出手段１６、下流の温度を測定する第３の温度検出手段２０とから構成される点で異なる。
また、第２の基板１３を貫通し流量計測部１００を構成する第３の温度検出手段２０の一端および他端に接続されて、第１の温度検出手段１５の電極を第２の基板１３の外側に導出するに対応する貫通電極１７ｈおよび１７ｇが、第２の基板に形成される点でも異なる。
【００７０】
第１の温度検出手段１５と第２の温度検出手段１６は熱式による流量測定に用いられ、第２の温度検出手段１６と第３の温度検出手段はTOF式の測定に用いられる。
【００７１】
保護膜は、シリコン酸化膜などのパッシベーション膜よりなるものであり、流量計測部１００を構成する各素子を保護するため、流量計測部１００全体を覆うようにまたは流量計測部１００を構成する素子ごとに覆うように第２の基板１３の一部に形成される。図４では保護膜は、複数のダイヤモンド薄膜１８ａ〜ｄから構成されるものとして説明する。
【００７２】
図４において、第１のダイヤモンド薄膜１８ａは伝熱手段１４の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に形成される。
第２のダイヤモンド薄膜１８ｂは第１のダイヤモンド薄膜１８ｂと間隔をおいて第１の温度検出手段１５の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に形成される。
第３のダイヤモンド薄膜１８ｃは第２の温度検出手段１６の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に第１のダイヤモンド薄膜１８ａと間隔をおいて形成される。
第４のダイヤモンド薄膜１８ｄは第３の温度検出手段２０の流路内に露出した部分を覆うように、第２の基板の流路を形成する表面上の一部に第３のダイヤモンド薄膜１８ｃと間隔をおいて形成される。
【００７３】
このように形成することで、ダイヤモンド薄膜１８ａ〜ｄが素子（伝熱手段１４、温度検出手段１５、１６、２０）ごとに保護するような成形が行なわれることにより、伝熱手段１４からの熱がダイヤモンド薄膜１８ａ〜ｄを介して温度検出手段１５、１６、２０へ伝わることを防止できる。
【００７４】
また保護膜をダイヤモンド薄膜とすることにより、他のパッシベーション膜よりも比較的熱伝導率が高いため、より高いＳ／Ｎ比を得ることができる点で有効である。
【００７５】
なお、図４の構成において、図示しない演算制御手段は、伝熱手段１４に電力を供給して、その発熱温度を制御するとともに、第１の温度検出手段１５および第２の温度検出手段１６からの出力信号を受け、その温度差を基にして、流路内を流れる流体の流量を算出する。
【００７６】
また、図示しない演算制御手段は、伝熱手段１４に電力を供給して、その発熱温度を制御するとともに、第２の温度検出手段１６および第３の温度検出手段２０からの出力信号を受け、その２つの検出信号（流体温度）のピークの時間差に基づいて、被測定流体の流量を算出する。
このとき、演算制御手段図示しない記憶手段に予め記憶されている流路に注入された流体の流体温度特性および温度と伝熱時間との関係に基づき、検出された各ピークの時間差から被測定流体の流量を算出する。
【００７７】
この結果、本発明に係る熱式流量計は、測定原理として熱式とTime of Fright式（TOF式）とを併用するものであっても、第２の基板を貫通し流量計測部と接続され、流量計測部の電極を第２の基板の外側に導出する複数の貫通電極と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることにより、流路を形成する基板の接合が容易なものとなり、耐食性及びより高いＳ／Ｎ比を維持しながら高い耐圧が得られる点で有効である。
【００７８】
なお、本発明に係る熱式流量計は、実施例では信号取出手段が貫通電極である場合について説明したが、特にこれに限定するものではなく、第１の基板と第２の基板との接合部分を回避して流量計測部の信号を取り出す配線パターン、ケーブルなどで信号取出手段を構成するものでもよい。
【００７９】
また、本発明に係る熱式流量計は、実施例では第１の基板１１の表面であって流路に臨む位置に流量計測部が形成されるものと説明したが、特にこれに限定するものではなく、第２の基板１３の表面に形成されるものでもよい。この場合、信号取出手段は第２の基板１３のいずれかに形成され、第１の基板１１と第２の基板１３との接合部分を回避して流量計測部の信号を取り出し、保護膜１８は流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成されるものでもよい。
【００８０】
以上説明したように、本発明に係る熱式流量計は、第２の基板に形成され、第１の基板と第２の基板との接合部分を回避して流量計測部の信号を取り出す信号取出手段と、流量計測部の流路内に露出した部分を覆うように第２の基板の一部に形成される保護膜を備えることにより、従来の熱式流量計のような流路を形成する基板が金属を挟んで貼り合わせる構成（いいかえれば、流量計測部の各素子を形成する薄膜を挟んだ接合）を回避でき、流路を形成する基板の接合が容易なものとなり、耐食性及びより高いＳ／Ｎを維持しながら高い耐圧が得られるので、石油、鉄鋼、化学プラント、半導体プロセスなどで導入されているプロセス制御への貢献が期待できる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１１  第１の基板
２、１２  溝部
３、１３  第２の基板
４、１４  伝熱手段
５、１５  第１の温度検出手段
６、１６  第２の温度検出手段
７、１８  保護膜
８、１９  演算制御手段
１７ａ〜ｇ  貫通電極
２０  第３の温度検出手段
【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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