JP3210530B2 - サーミスタ流速センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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
センサーに関する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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センサーを提供す
ることにある。

【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。

【００１１】上記発熱体はニクロム合金又はサーメット
材料からなり、上記サーミスタはスピネル型遷移金属酸
化物又は炭化シリコンから選択されるＮＴＣ材料から構
成したものである。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２３】特に比熱の大きな水等の流量を測定すると
いう目的に対しては、発熱体およびこの発熱体の近傍に
配置した測温素子（サーミスタ膜）に、これらを覆うカ
バーを備えて傍熱型の液体用流量センサーとすることが
適している。そし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。

【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。

【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。

【００２６】

【実施例】

［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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【図５】 本発明の一実施例の応用を示した回路図であ
る。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１１】 本発明の他の実施例による流量計の構造図
である。

【図１２】 本発明の他の実施例による流量計の構造図
である。

【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。

【図１４】 従来の流速センサーの外観図である。

【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。

【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。

【図１７】 従来の熱式流量計を示すブロック図であ
る。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平２−85723（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82286（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−218777（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−93639（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−31724（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−186819（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−146323（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−56612（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 5/10 - 5/12 G01F 1/68 - 1/699

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、 Ｎｉ−Ｃｒ合金又はサーメット材料からなる前記発熱体
   と、スピネル型遷移金属酸化物、炭化シリコンおよびシ
   リコンより選択されるＮＴＣ材料からなる前記サーミス
   タとを面状とすることを特徴とするサーミスタ流速セン
   サー。
2. 【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、 前記発熱体および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。
3. 【請求項０３】 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。
4. 【請求項０４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のサ
   ーミスタ流速センサーにおいて、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。
5. 【請求項０５】 請求項２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。
6. 【請求項０６】 請求項１乃至５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。
7. 【請求項０７】 請求項６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。
8. 【請求項０８】 請求項６又は７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。
9. 【請求項０９】 請求項８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。
10. 【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、気体または液体の流量
    または流体速度を測定することを特徴とするサーミスタ
    流速センサー。