JP3683868B2 - Thermal flow sensor - Google Patents
Thermal flow sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP3683868B2 JP3683868B2 JP2002135283A JP2002135283A JP3683868B2 JP 3683868 B2 JP3683868 B2 JP 3683868B2 JP 2002135283 A JP2002135283 A JP 2002135283A JP 2002135283 A JP2002135283 A JP 2002135283A JP 3683868 B2 JP3683868 B2 JP 3683868B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- sensor
- fluid
- flow
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路中を流れる流体の流速または流量計測に用いられるフローセンサ、特に熱式のフローセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
流体の流速や流量を計測する熱式のフローセンサは、流速検出手段を備えたセンサチップを配管内に計測すべき流体の流れに対して平行になるように設置し、発熱体(ヒーター)から出た熱による流体の空間的温度分布に流れによって偏りを生じさせ、これを温度センサで検出(傍熱型)するか、または流体により発熱体の熱が奪われることによる電力の変化や抵抗の変化を検出(自己発熱型)することで、流速または流量を計測するようにしている。
【0003】
図9(a)、(b)は従来の熱式フローセンサの正面図および断面図である。この熱式フローセンサ1は、流体2の流路3を形成する流路形成部材4と、この流路形成部材4の前方側開口部4aに外周縁部5aが接合された基板5と、この基板5の表面に電気絶縁膜13を介してボルトなどにより押し当てて固定(圧着)されたプレート6とを有し、基板5の中央部がダイアフラム部5Aを形成し流速検出手段を構成する発熱体と2つの抵抗体(温度センサ)およびその回路パターン7が周知の薄膜形成技術によって形成されている。基板5は薄肉状に形成され、裏面が流体2と接することにより前記流路形成部材4とともに前記流路3の一部を形成している。前記流路形成部材4と基板5の材質としては、熱伝導率が低く耐熱性、耐食性に優れた材料、例えばSUS304、SUS316系のステンレス鋼が用いられる。
【0004】
前記プレート6は、中央に前記ダイアフラム部5Aと略同一の大きさの貫通孔8を有し、またこの貫通孔8には電極9が組み込まれている。電極9は、金属製フレーム10に複数本の端子ピン11をハーメチックガラス12によって封止したものが用いられ、各端子ピン11の一端が前記回路パターン7にロー付けまたは半田付けによって接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の熱式フローセンサ1は、薄肉状に形成した基板5の表面にプレート6をボルトで締め付けて圧着しているだけであるため、基板5とプレート6の機械的および熱的接触が不確実で不安定であり、ダイアフラム部5Aの温度分布が不安定になっている。よって、流体2の圧力変化に伴い基板5のダイアフラム部5Aが面方向に弾性変形すると、基板5とプレート6の接触状態が変化し、ダイアフラム部5Aの温度分布が変化するため、センサの流速または流量特性やゼロ点がシフトし、精度、再現性、信頼性および耐久性に欠けるという問題があった。すなわち、流路3内が負圧になると基板5が流路3側に弾性変形して外周縁部5aのみがプレート6に接触した状態となり、反対に流路3内の圧力が高くなるとダイアフラム部5Aのみがセンサ側に弾性変形するため、ダイアフラム部5Aより外側部分、つまり基板5の貫通孔8より外側部分全体がプレート6に接触し、プレート6との接触面積(熱伝導経路)が変化する。このように圧力変動によって基板5の固定部分が変化すると、基板5の温度分布も大きく変化するため測定誤差となる。
また、プレート6、および基板5とプレート6の圧着手段等の部品点数が増加し、形状が大きくて複雑になるという問題もあった。
【0006】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、流体の圧力変化による流速または流量特性の変化を小さくすることにより、精度、再現性、信頼性、耐久性を向上させるとともに、部品点数を削減して製作し得るようにした熱式フローセンサを提供することにある。
また、流路内が負圧または真空状態のときゼロ点調整(補正)を行い、加圧状態で流量計測を行いたいという半導体製造装置関連などでの実用上のニーズにも応えることができる熱式フローセンサを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第1の発明は、流路形成部材とともに被測定流体の流路を形成する基板とからなる熱式フローセンサにおいて、前記基板に、薄肉部と、この薄肉部を取り囲む厚肉の固定部とを一体に形成し、前記薄肉部の流路側とは反対側の面に流速検出手段を設けたものである。
【0008】
第1の発明においては、基板が厚肉の固定部と薄肉部とで一体形成されているので、流体の圧力変化によって薄肉部が弾性変形しても、薄肉部の固定端の位置が変化しない。
【0009】
第2の発明は、上記第1の発明において、流路形成部材と基板が一体に形成されているものである。
【0010】
第2の発明においては、流路形成部材と基板を一つの部材で形成しているので、流体がリークすることがなく、部品点数も削減できる。
【0011】
第3の発明は、被測定流体が流れる配管にセンサ取付孔を形成し、このセンサ取付孔を覆う基板を前記被測定流体に接するように配設し、前記基板に、薄肉部と、この薄肉部を取り囲む厚肉の固定部とを一体に形成し、前記薄肉部の前記被測定流体に接する面とは反対側の面に流速検出手段を設けたものである。
【0012】
第3の発明においては、基板が配管のセンサ取付孔に直接取付けられるので、流路形成部材が不要となる。また、大口径の配管にも容易に取付けられるので、大流量の計測も可能となる。
【0013】
第4の発明は、上記第1、第2または第3の発明において、基板がステンレス、サファイア、セラミックスのうちのいずれか一つによって形成されているものである。
【0014】
第4の発明においては、基板材料として、ステンレス、サファイアまたはセラミックスが用いられる。ステンレスは導電材料であるため、電気絶縁膜が形成され、サファイア、セラミックスは絶縁材料であるため、その必要がない。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明による熱式フローセンサの第1の実施の形態を示す断面図、図2はセンサ部の正面図である。これらの図において、全体を符号20で示す熱式フローセンサは、センサチップ21と、このセンサチップ21とともに流体2の流路3を形成する流路形成部材22等で構成されている。
【0016】
前記センサチップ21は、基板24と、この基板24の表面中央に形成された流速検出手段25等で構成されている。
【0017】
前記基板24は、薄くて細長い矩形の板状に形成され、外周縁部が厚肉の固定部24Aを形成し、前記流路形成部材22の表面に接合されている。基板24の中央部は、裏面側に長円形の凹部26が形成されることにより薄肉部24Bを形成している。この薄肉部24Bは、膜厚が50〜150μm程度で、ダイアフラム構造のセンサ部を形成している。なお、薄肉部24Bの流れの方向(矢印A方向)と垂直方向(短手方向)の長さ(幅)は、強度(耐圧)の点で1〜3mm程度が好ましい。また、凹部26は長円形としたが、これに限らず円形、矩形などであってもよい。
【0018】
前記基板24の材質としては、熱伝導率がシリコンに比べて低く、耐熱性、耐食性および剛性の高い材料、例えばステンレス、サファイアまたはセラミックスが用いられる。この場合、本実施の形態においては、板厚が0.5〜3mm程度のステンレス(特に、SUS316L)の薄板によって基板24を形成した例を示している。
【0019】
基板24がステンレス製の場合、センサ部を構成する薄肉部24Bの板厚が50μm以下であると強度が低下するため好ましくない。また、150μm以上であると、基板24の厚さ方向、つまり流体2と前記流速検出手段25との間の熱の伝導効率が低下するとともに、基板24の面と平行な方向の伝熱量(熱損出)が増加するため好ましくない。なお、基板24の固定部24Aは薄肉部24Bの形状保持とヒートシンクの役割を果たす。
【0020】
前記基板24の凹部26は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術、エンドミルまたはその複合技術によって形成される。フォトリソグラフィ技術とエッチング技術による場合は、先ず、ステンレス製のウエハの裏面全体にレジストをスピンコートなどによって塗布するか、レジストフィルムを貼付け、紫外線(または電子線)を照射して前記レジストにマスクパターンを転写露光する。次に露光されたレジストを現像液で現像し、レジストの不要部分を除去する。露光された部分を残すか除去するかで、ネガ型レジストまたはポジ型レジストを選定する。レジストが除去された部分はウエハが露出しており、この露出している部分をウエットエッチングまたはドライエッチングによって厚さが50〜150μm程度になるまで除去する。そして、残っているレジストを剥離、除去して洗浄すると、薄肉部24Bと凹部26が形成される。ウエットエッチングの場合は、エッチング液に浸漬またはスプレーして少しずつ溶解させる。ドライエッチングの場合は、スパッター、プラズマ等によってイオンや電子をウエハの裏面に照射し、少しずつ削っていくことで形成することができる。なお、基板24がセラミックスの場合には、始めから凹部26をもった形で基板24を焼成して製作しても良い。
【0021】
前記薄肉部24Bの前記流体2側とは反対側の面(表面)は鏡面研磨され、電気絶縁膜13が全面にわたって形成されている。また、この電気絶縁膜13の表面には、複数の電極パッド30(30a〜30f)および配線用金属薄膜31を含む前記流速検出手段25と周囲温度検出手段34が周知の薄膜成形技術によって形成されている。例えば、白金等の材料を電気絶縁膜13の表面に蒸着し、所定のパターンにエッチングすることにより形成され、流速検出手段25と周囲温度検出手段34が電極パッド30に配線用金属薄膜31を介してそれぞれ電気的に接続されている。さらに、各電極パッド30は、基板24の上方にスペーサ36を介して設けたプリント配線板35の電極端子に図示を省略したボンディングワイヤを介して接続されている。
【0022】
前記電気絶縁膜13としては、例えば厚さが数千オングストロームから数ミクロン程度の薄い酸化シリコン(SiO2 )膜、窒化シリコン膜、アルミナ膜、ポリイミド膜等によって形成されている。酸化シリコン膜は、例えばスパッタリング、CVDあるいはSOG(スピンオングラス)等により形成することができる。窒化シリコン膜は、スパッタリングやCVD等によって形成することができる。
【0023】
前記流速検出手段25、周囲温度検出手段34を図2に基づいてさらに詳述すると、流速検出手段25は、1つの発熱体32(抵抗ヒータ)と2つの温度センサ33A,33Bとからなり、傍熱型の流速検出手段を形成している。発熱体32は、薄肉部24Bの略中央に位置するように形成されている。2つの温度センサ33A,33Bは、発熱体32を挟んで流体2の流れ方向の上流側と下流側にそれぞれ位置するように形成されている。
【0024】
前記周囲温度検出手段34は、周囲温度、つまり流体2の温度が変化したとき、その変化を補償するために用いられるもので、薄肉部24Bの外周寄りで上流側の温度センサ33Aよりさらに上流側に形成されている。発熱体32のパターン幅は10〜50μm、温度センサ33A,33Bおよび周囲温度検出手段34のパターン幅は5〜20μm程度が好ましい。なお、周囲温度検出手段34が発熱体32からの熱の影響を受けてしまう場合には、周囲温度検出手段34は、基板24の薄肉部24Bではなく、厚肉の部分(固定部24A)など周囲温度の検出に最適な他の箇所に形成する。また、外付けの温度センサで代用してもよい。
【0025】
前記流路形成部材22は、前記基板24と同様にステンレス製の細長い金属板からなり、表面中央に突設された外形が基板24と略等しい凸部22Aと、2つの貫通孔40,41を有し、前記凸部22Aの上面に前記基板24の固定部24Aが接合され、貫通孔40,41と前記基板24の凹部26が互いに連通して前記流体2の流路3を形成している。流路3の形状は、凹部26において長円形でなくてもよいが、流体2の流れの方向が明確でスムーズに流れる形状が好ましい。このような流路形成部材22を前記基板24と同一材料であるステンレスによって形成すると、YAGレーザー溶接等により異種金属を使用せずに両部材を溶接することができる。なお、流路形成部材22は、アルミニウム、セラミックスなどでもよく、その場合はOリングとボルト等を使用して接合する。勿論、流路形成部材22がステンレスの場合でも、同様にOリングとボルト等を使用して接合してもよい。
【0026】
図3は熱式フローセンサ20の定温度差回路を示す図である。同図において、発熱体32、周囲温度検出手段34および3つの固定抵抗R1 ,R2 ,R3 はブリッジ回路を形成し、これとオペアンプ(OP1 )とで定温度差回路を構成している。OP1 は、ブリッジ回路と、抵抗R1 と発熱体32の中点電圧を反転入力とするとともに、抵抗R2 と抵抗R3 の中点電圧を非反転入力とする。このOP1 の出力は、抵抗R1 ,R2 の一端に共通に接続されている。抵抗R1 ,R2 ,R3 は、発熱体32が周囲温度センサ34よりも常に一定温度高くなるように抵抗値が設定されている。
【0027】
図4は熱式フローセンサ20のセンサ出力回路を示す図である。同図において、2つの温度センサ33A,33Bと2つの固定抵抗R4 ,R5 はブリッジ回路を形成し、これとOP2 とでセンサ出力回路を構成している。
【0028】
このような熱式フローセンサ20において、図3に示す定温度差回路のブリッジ回路への通電によって発熱体32を周囲温度よりもある一定の高い温度に加熱した状態で流体2を図1の矢印方向に流すと、薄肉部24Bは流体2によってその流速に比例して熱を奪われるため、発熱体32も熱を奪われて抵抗値が下がる。このため、ブリッジ回路の平衡状態が崩れるが、OP1によってその反転入力・非反転入力間に生じる電圧に応じた電圧がブリッジ回路に加えられるので、流体2によって奪われた熱を補償するように発熱体32の発熱量が増加する。その結果、発熱体32の抵抗値が上昇することにより、ブリッジ回路は平衡状態に戻る。したがって、平衡状態にあるブリッジ回路にはその流速に応じた電圧が加えられていることになる。なお、図3の定温度差回路の用い方としては、ヒータにセンサを共用させると、ブリッジ回路に加えられる電圧のうち発熱体32の端子間電圧を電圧出力として出力させることも可能である。
【0029】
流体2の流れによって発熱体32近傍の温度分布が崩れると、発熱体32の上流側に位置する温度センサ33Aと下流側に位置する温度センサ33Bの間に温度差が生じるので、図4に示すセンサ出力回路によってその電圧差または抵抗値差を検出する。2つの温度センサ33A,33Bの温度差は流体2の流速に比例する。そこで、予め流路断面平均流速または流量と温度差、つまり前記センサ出力回路によって検出された電圧差または抵抗値差との関係を校正しておけば、前記電圧差または抵抗値差から実際の流路断面平均流速または流量を計測することができる。なお、流速検出手段25と周囲温度検出手段34との構成は、上記した実施の形態に限らず種々の変更が可能である。また、周囲温度検出手段34は発熱体32からの熱の影響を受けず、流体温度を検出できるところに配置する。
【0030】
このような構造からなる熱式フローセンサ20によれば、基板24の外周部を厚肉の固定部24Aとして流路形成部材22の表面に接合し、中央部をダイアフラム構造の薄肉部24Bとし、この薄肉部24Bの流体2が接触しない表面側に流速検出手段25と周囲温度検出手段34を形成しているので、図9に示したプレート6を基板24に圧着する必要がなく、流体2の圧力変化によって薄肉部24Bが弾性変形しても剥離する箇所がないため、図9に示した従来のフローセンサ1に比べてセンサの流速または流量特性に対する圧力の影響が小さくなり、長期間にわたって安定した状態に維持することができる。特に、ゼロ点のシフトが小さいため、高い測定精度が得られ、センサの信頼性および耐久性を向上させることができる。
【0031】
図5は本発明の第2の実施の形態を示す断面図、図6は基板の平面図である。
この実施の形態は、ヘッダ型と呼ばれるタイプの熱式フローセンサに適用したものである。ヘッダ型熱式フローセンサ50は、流体2が流れる配管壁51に設けたセンサ用取付孔52に外部から嵌挿され、溶接またはOリングとボルト等によって固定されるもので、ブラケット53とセンサチップ54とで容器を構成し、内部にプリント基板55を収納している。
【0032】
ブラケット53は、ステンレス鋼によって両端が開放する筒状に形成されて前記センサ用取付孔52に外側から嵌合され、フランジ53Aが前記配管51の外周面に接合されている。一方、ブラケット53の内端面、すなわちフランジ53A側とは反対側の開口端面には、前記センサチップ54が接合されている。
【0033】
前記センサチップ54は、上記した実施の形態と同様にステンレス鋼等によって形成された基板56を備えている。基板56は、前記ブラケット53の内端面に接合され、前記配管51のセンサ取付孔52を気密に覆い、前記ブラケット53側の面56aに第1、第2の凹部57a、57bが形成され、この面56aと反対側の面56bが前記配管51内を流れる流体2との接触面を形成している。また、基板56の前記凹部57a,57bが形成されている部分は、ダイアフラム構造の薄肉部56B1 ,56B2 を形成し、それ以外が固定部56Aを形成し、前記ブラケット53の内端面に接合されている。
【0034】
前記第1の凹部57aは、基板56の略中央に形成され、第2の凹部57bは第1の凹部57aより上流側に形成されている。第1、第2の凹部57a,57bの底面には、電気絶縁膜13がそれぞれ形成されており、その上に流速検出手段25と周囲温度検出手段34が形成されている。すなわち、本実施の形態においては、流速検出手段25の発熱体32(図1)の発熱による周囲温度検出手段34への影響を防止するために、2つの凹部57a,57bを設け、これらの凹部に流速検出手段25と周囲温度検出手段34を別々に配置したものである。なお、それぞれの凹部57a,57bは、強度(耐圧)の点から直径が1〜3mm程度の円形が好ましいが、他の形状であってもよい。
【0035】
このようなセンサチップ54は、上記した実施の形態と同様に製作されるが、この場合は凹部57a,57bの底部に位置するそれぞれの薄肉部56B1 ,56B2 表面にパターンを形成する際のフォトリソグラフィには投影露光装置や直接描画装置を用いる。あるいは、ジェットプリンティングシステムを使用して抵抗体や導体のパターンを直接形成する。なお、変形例としては、図7に示すように基板56の中央に1つの凹部57を形成し、周囲温度検出手段34としては、固定部56A上に形成するようにしてもよい。
【0036】
このような構造からなる熱式フローセンサ50においても、上記した第1の実施の形態と同様な効果が得られることは明らかであろう。
【0037】
図8(a)、(b)は本発明の第3の実施の形態を示す断面図およびA−A線断面図である。
この実施の形態は、センサチップを構成する基板をステンレス製のパイプ61によって形成し、このパイプ61の中心孔を流体2の流路3として用いるようにしている。このため、上記した第1の実施の形態における流路形成部材22が不要で、センサチップ自体が流路形成部材を兼用している。言い換えれば、熱式フローセンサ60のセンサチップと流路形成部材をパイプ61によって一体に形成している。パイプ61は、断面形状が円形のものに限らず、矩形、楕円形等の非円形のものであってもよい。
【0038】
前記パイプ61は、外周面の長手方向中央部に形成された凹部64を有し、この凹部64とパイプ61の内周との間の肉薄部分が薄肉部65を形成している。凹部64は、エッチングまたはエンドミルやプレス等の機械加工あるいはその複合技術によって形成される。
【0039】
前記薄肉部65の流体2に接する面とは反対側の面は鏡面仕上げされ、電気絶縁膜13によって被覆されている。また、この電気絶縁膜13の表面中央部には、図2に示した複数の電極パッド30および配線用金属薄膜31を含む流速検出手段25と周囲温度検出手段34が周知の薄膜形成技術によって形成されている。なお、パイプ61がセラミックス等の絶縁体の場合には、上記した電気絶縁膜13は不要である。また、周囲温度検出手段34は、温度検出に最適な場所に形成してもよい。また、外付けのセンサで代用してもよい。
【0040】
このような構造からなる熱式フローセンサ60によれば、1本のパイプ61が流路形成部材とセンサチップの基板を兼用するため、接合部がなく流体2がリークすることがなく、さらに部品点数が少ないため、信頼性の高い熱式フローセンサを製作することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る熱式フローセンサによれば、流体の圧力変化によるセンサチップの流速または流量特性の変化が小さく、センサの測定精度、再現性、信頼性および耐久性を向上させることができ、しかも部品点数を削減して製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る熱式フローセンサの第1の実施の形態を示す断面図である。
【図2】 センサ部の正面図である。
【図3】 熱式フローセンサの定温度差回路を示す図である。
【図4】 センサ出力回路を示す図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態を示す断面図である。
【図6】 基板の平面図である。
【図7】 センサチップの他の実施の形態を示す断面図である。
【図8】 (a)、(b)は本発明の第3の実施の形態を示す断面図およびA−A線断面図である。
【図9】 熱式フローセンサの従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
2…流体、3…流路、13…電気絶縁膜、20…熱式フローセンサ、21…センサチップ、22…流路形成部材、24…基板、24A…固定部、24B…薄肉部、25…流速検出手段、26…凹部、30…電極パッド、31…配線用金属薄膜、32…発熱体(ヒータ)、33A,33B…温度センサ、34…周囲温度検出手段、50…ヘッダ型熱式フローセンサ、51…配管壁、60…熱式フローセンサ、61…パイプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow sensor used for measuring the flow velocity or flow rate of a fluid flowing in a flow path, and more particularly to a thermal flow sensor.
[0002]
[Prior art]
A thermal flow sensor that measures the flow rate and flow rate of a fluid is installed with a sensor chip equipped with a flow rate detection means parallel to the flow of the fluid to be measured in the pipe. The spatial temperature distribution of the fluid due to the generated heat is biased by the flow, and this is detected by the temperature sensor (indirect heating type), or the change in electric power and resistance due to the heat being taken away by the fluid By detecting the change (self-heating type), the flow velocity or flow rate is measured.
[0003]
9A and 9B are a front view and a sectional view of a conventional thermal flow sensor. The
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described conventional
In addition, the number of components such as the
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. The object of the present invention is to reduce the change in flow velocity or flow rate characteristics due to a change in fluid pressure, thereby reducing accuracy, reproducibility, reliability, An object of the present invention is to provide a thermal flow sensor capable of improving durability and reducing the number of components.
Also, heat that can respond to practical needs such as semiconductor manufacturing equipment that wants to perform zero point adjustment (correction) when the flow path is under negative pressure or vacuum and perform flow measurement under pressure It is in providing a flow sensor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention is a thermal flow sensor comprising a substrate that forms a flow path of a fluid to be measured together with a flow path forming member, and the substrate includes a thin portion and surrounds the thin portion. a fixing portion of the thick formed integrally, the channel side of the thin portion is provided with a flow rate detection means on the opposite side.
[0008]
In the first invention, since the substrate is integrally formed of the thick fixed portion and the thin portion, the position of the fixed end of the thin portion does not change even if the thin portion is elastically deformed by a change in fluid pressure. .
[0009]
According to a second invention, in the first invention, the flow path forming member and the substrate are integrally formed.
[0010]
In the second invention, since the flow path forming member and the substrate are formed by one member, the fluid does not leak and the number of parts can be reduced.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, a sensor mounting hole is formed in a pipe through which a fluid to be measured flows, and a substrate that covers the sensor mounting hole is disposed so as to contact the fluid to be measured. parts are integrally formed with the fixed portion of the thick surrounding the, and the surface contacting the fluid to be measured of the thin portion is provided with a flow rate detection means on the opposite side.
[0012]
In the third invention, since the substrate is directly attached to the sensor attachment hole of the pipe, the flow path forming member becomes unnecessary. Further, since it can be easily attached to a large-diameter pipe, a large flow rate can be measured.
[0013]
According to a fourth invention, in the first, second, or third invention, the substrate is formed of any one of stainless steel, sapphire, and ceramics.
[0014]
In the fourth invention, stainless steel, sapphire or ceramics is used as the substrate material. Since stainless steel is a conductive material, an electrical insulating film is formed, and sapphire and ceramics are insulating materials, so that is not necessary.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a thermal flow sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of a sensor unit. In these drawings, the thermal flow sensor generally indicated by
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
As the material of the
[0019]
When the
[0020]
The
[0021]
The surface (surface) opposite to the
[0022]
The electrical insulating
[0023]
The flow velocity detection means 25 and the ambient temperature detection means 34 will be described in more detail with reference to FIG. 2. The flow velocity detection means 25 includes one heating element 32 (resistance heater) and two
[0024]
The ambient temperature detection means 34 is used to compensate for a change in ambient temperature, that is, the temperature of the
[0025]
The flow
[0026]
FIG. 3 is a diagram showing a constant temperature difference circuit of the
[0027]
FIG. 4 is a diagram showing a sensor output circuit of the
[0028]
In such a
[0029]
When the temperature distribution in the vicinity of the
[0030]
According to the
[0031]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view of the substrate.
This embodiment is applied to a thermal flow sensor of a type called a header type. The header type
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
Such a
[0036]
It will be apparent that the
[0037]
FIGS. 8A and 8B are a cross-sectional view and a cross-sectional view taken along line AA showing a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the substrate constituting the sensor chip is formed by a
[0038]
The
[0039]
The surface of the
[0040]
According to the
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the thermal type flow sensor of the present invention, the change in flow velocity or flow rate characteristic of the sensor chip due to the change in fluid pressure is small, and the measurement accuracy, reproducibility, reliability and durability of the sensor are improved. In addition, the number of parts can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a thermal flow sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a sensor unit.
FIG. 3 is a diagram showing a constant temperature difference circuit of a thermal type flow sensor.
FIG. 4 is a diagram showing a sensor output circuit.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a substrate.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of a sensor chip.
FIGS. 8A and 8B are a cross-sectional view and a cross-sectional view taken along line AA showing a third embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional example of a thermal flow sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板に、薄肉部と、この薄肉部を取り囲む厚肉の固定部とを一体に形成し、前記薄肉部の流路側とは反対側の面に流速検出手段を設けたことを特徴とする熱式フローセンサ。In a thermal flow sensor comprising a substrate that forms a flow path of a fluid to be measured together with a flow path forming member,
The substrate, the heat and the thin portion, characterized in that the the fixing portion of the thick surrounding the thin portion formed integrally, and the flow path side of the thin portion provided with the flow rate detection means on the opposite side Type flow sensor.
流路形成部材と基板が一体に形成されていることを特徴とする熱式フローセンサ。The thermal flow sensor according to claim 1,
A thermal flow sensor, wherein a flow path forming member and a substrate are integrally formed.
基板がステンレス、サファイア、セラミックスのうちのいずれか一つによって形成されていることを特徴とする熱式フローセンサ。The thermal flow sensor according to claim 1, 2, or 3,
A thermal flow sensor characterized in that the substrate is formed of any one of stainless steel, sapphire, and ceramics.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002135283A JP3683868B2 (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Thermal flow sensor |
EP03090136.7A EP1365216B1 (en) | 2002-05-10 | 2003-05-07 | Flow sensor and method of manufacturing the same |
US10/434,563 US6981410B2 (en) | 2002-05-10 | 2003-05-09 | Flow sensor and method of manufacturing the same |
CNB031251498A CN1266456C (en) | 2002-05-10 | 2003-05-12 | Flow sensor and its mfg. method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002135283A JP3683868B2 (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Thermal flow sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003329697A JP2003329697A (en) | 2003-11-19 |
JP3683868B2 true JP3683868B2 (en) | 2005-08-17 |
Family
ID=29697648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002135283A Expired - Fee Related JP3683868B2 (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Thermal flow sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3683868B2 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3754678B2 (en) | 2003-04-16 | 2006-03-15 | 株式会社フジキン | Corrosion-resistant metal thermal mass flow sensor and fluid supply equipment using the same |
JP2005241279A (en) | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Fujikin Inc | Sensor made of anti-corrosion metal for fluid and fluid supply apparatus |
US7069779B2 (en) * | 2004-06-30 | 2006-07-04 | Codman & Shurtleff, Inc. | Thermal flow sensor having an inverted substrate |
US7181963B2 (en) * | 2004-06-30 | 2007-02-27 | Codman & Shurtleff, Inc | Thermal flow sensor having streamlined packaging |
US7036369B2 (en) * | 2004-06-30 | 2006-05-02 | Codman & Shurtleff, Inc. | Thermal flow sensor having recesses in a substrate |
US20060000272A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Beat Neuenschwander | Thermal flow sensor having an asymmetric design |
JP4502256B2 (en) | 2004-09-07 | 2010-07-14 | 株式会社山武 | Flow sensor |
CN100430729C (en) * | 2006-12-15 | 2008-11-05 | 北京师范大学 | Pressure Sensitive High Concentration Water Velocity Meter |
CN102538883A (en) * | 2012-01-19 | 2012-07-04 | 上海华强浮罗仪表有限公司 | Electromagnetic flowmeter |
JP2013160706A (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Flow detector and manufacturing method of the same |
CN118160145A (en) * | 2021-10-27 | 2024-06-07 | 株式会社杰士汤浅国际 | Power storage device |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002135283A patent/JP3683868B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003329697A (en) | 2003-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6981410B2 (en) | Flow sensor and method of manufacturing the same | |
JP3364115B2 (en) | Thermal flow detection element | |
JP3825242B2 (en) | Flow sensor | |
JP3683868B2 (en) | Thermal flow sensor | |
WO2000039551A1 (en) | Pressure sensor | |
JP4404297B2 (en) | Flow sensor | |
JP3655593B2 (en) | Flow sensor | |
JP2003294508A (en) | Thermosensitive flow rate detection element and its manufacturing method | |
JPH109924A (en) | Thermal air flow meter | |
JP3969564B2 (en) | Flow sensor | |
JP4139149B2 (en) | Gas sensor | |
JP3686398B2 (en) | Manufacturing method of flow sensor | |
JPH0428023Y2 (en) | ||
JP3766290B2 (en) | Flow sensor | |
JP2005114494A (en) | Manufacturing method of flow sensor | |
JP3785052B2 (en) | Flow sensor | |
JP3016424B2 (en) | Flow sensor | |
JP2006133243A (en) | Flow sensor | |
JP3766289B2 (en) | Flow sensor | |
JP3740027B2 (en) | Flow sensor | |
JP2005114502A (en) | Flow sensor | |
JP2004077428A (en) | Pressure sensor | |
JP2000065616A (en) | Flow sensor, temperature sensor and flow rate-detecting apparatus | |
JP2006208402A (en) | Flow sensor | |
JP2002365112A (en) | Flow sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050418 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050524 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050526 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3683868 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080603 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090603 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100603 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100603 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110603 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120603 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130603 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130603 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140603 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |