特許 7521951 流量センサ素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】流量センサ素子

(51)【国際特許分類】

   G01P 5/12 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

G01P5/12 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020113909

(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公開番号】P2022012231

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-05-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000105350

【氏名又は名称】ＫＯＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100121049

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 正義

(72)【発明者】

【氏名】下平 正浩

(72)【発明者】

【氏名】三浦 克哉

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０５９７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２７４５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００７６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０８８７５７７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０６－２７５４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－０１８０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０７３２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ ５／１２

Ｇ０１Ｆ １／６８ ～ １／６９２

Ｇ０１Ｋ ７／１６ ～ ７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に貫通孔を有する中空柱状の基体と、
前記基体の両端面の間を繋ぐ外周面に形成された、温度変化により電気抵抗値が変化する感温膜パターンと、
前記感温膜パターンの両端に電気的に接続された第１の配線部及び第２の配線部と、を有し、
前記第１の配線部は、前記貫通孔を通って、前記第２の配線部側に引き出され、前記感温膜パターンと電気的に接続された側の前記基体の端面から突出していることを特徴とする流量センサ素子。

【請求項2】

前記感温膜パターンは、前記基体の外周面に形成された感温膜がスパイラルパターンにトリミングされたものであることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ素子。

【請求項3】

前記基体は、円筒形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流量センサ素子。

【請求項4】

前記基体の両端には、第１の電極キャップ及び第２の電極キャップが、前記感温膜パターンと電気的に接続された状態で、嵌合されており、
前記第１の配線部は、前記第１の電極キャップに電気的に接続され、前記第１の電極キャップの反対側に位置する前記第２の電極キャップに非接触となるように、前記貫通孔から外部に引き出されており、
前記第２の配線部は、前記第１の配線部と接触しない位置にて前記第２の電極キャップに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流量センサ素子。

【請求項5】

前記第１の配線部は、導電性の固定部材により、前記感温膜パターンの一方の端部側と電気的に接続されるとともに、前記貫通孔に挿通された状態を保持しており、
前記第２の配線部は、前記感温膜パターンの他方の端部側の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流量センサ素子。

【請求項6】

前記基体は、第１の貫通孔及び第２の貫通孔を有し、
前記第１の配線部が、導電性の固定部材により、前記感温膜パターンの一方の端部側と電気的に接続されるとともに、前記第１の貫通孔に挿通された状態にて保持されており、
前記第２の配線部が、導電性の固定部材により、前記感温膜パターンの他方の端部側と電気的に接続されるとともに、前記第２の貫通孔に保持されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流量センサ素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば、風速を計測可能な流量センサ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

加熱した流量検知用抵抗素子を流体に曝し、その際の放熱作用に基づいて流体の流量を検出する熱式の流量センサ素子が知られている。

【0003】

特許文献１には、温度センサに関する発明が開示されている。特許文献１に記載の温度センサは、複数の貫通孔を有する支持体と、各貫通孔に挿入される白金線と、各白金線と電気的に接続され、支持体の一方の端面に形成された白金薄膜と、を有して構成される。白金薄膜には、幅が狭くされた感温部が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第２９４６２５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の温度センサの構成は、一端面のみが感温領域であるため、この温度センサを流量を検知する流量センサ素子として適用した際、検知可能な流量の方向は限定的となり、無指向性に劣るという問題がある。

【0006】

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、周方向の指向性が無い流量センサ素子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】

本発明における流量センサ素子は、内部に貫通孔を有する中空柱状の基体と、前記基体の両端面の間を繋ぐ外周面に形成された、温度変化により電気抵抗値が変化する感温膜パターンと、前記感温膜パターンの両端に電気的に接続された第１の配線部及び第２の配線部と、を有し、前記第１の配線部は、前記貫通孔を通って、前記第２の配線部側に引き出され、前記感温膜パターンと電気的に接続された側の前記基体の端面から突出していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の流量センサ素子においては、中空柱状の基体を備え、基体の外周面に感温膜パターンを形成し、感温膜パターンに接続される配線部のうち、第１の配線部を、基体に設けられた貫通孔に通して、第２の配線部と同じ方向に引き出した構成としている。これにより、基体の外周面全域に感温膜パターンが、配線部と重なることなく形成されており、周方向に対しセンシング感度が均一な無指向性の流量センサ素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】第１の実施の形態における流量センサ素子の側面図である。

【図1B】第１の実施の形態における流量センサ素子の断面図である。

【図1C】第１の実施の形態における流量センサ素子の斜視図である。

【図1D】第１の実施の形態の流量センサ素子に取り付けられる第１の電極キャップ及び第１の配線部の斜視図である。

【図1E】第１の実施の形態の流量センサ素子に取り付けられる第２の電極キャップ及び第２の配線部の斜視図である。

【図2A】第２の実施の形態における流量センサ素子の側面図である。

【図2B】第２の実施の形態における流量センサ素子の断面図である。

【図2C】第２の実施の形態における流量センサ素子の斜視図である。

【図3A】第３の実施の形態における流量センサ素子の側面図である。

【図3B】第３の実施の形態における流量センサ素子の断面図である。

【図3C】第３の実施の形態における流量センサ素子の斜視図である。

【図4】本実施の形態の流量センサ素子の回路図（一例）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0011】

本実施の形態の流量センサ素子は、熱式の流量センサ素子であり、内部に貫通孔を有する中空柱状の基体と、基体の外周面に形成された感温膜パターンと、感温膜パターンの両端部に夫々、電気的に接続された第１の配線部及び第２の配線部と、を具備して構成される。以下、図面を用いて、本実施の形態の流量センサ素子の構造について説明する。

【0012】

＜第１の実施の形態の流量センサ素子１＞
図１Ａは、第１の実施の形態における流量センサ素子の側面図である。図１Ｂは、第１の実施の形態における流量センサ素子の断面図である。図１Ｃは、第１の実施の形態における流量センサ素子の斜視図である。図１Ｄは、第１の実施の形態の流量センサ素子に取り付けられる第１の電極キャップ及び第１の配線部の斜視図である。図１Ｅは、第１の実施の形態の流量センサ素子に取り付けられる第２の電極キャップ及び第２の配線部の斜視図である。

【0013】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基体２は、中空柱状である。「中空柱状」とは、円筒状、多角筒状、或いは、楕円筒状等の中空で柱状の形状と定義される。したがって、基体２は、略平面状の上端面２ａ及び下端面２ｂと、上端面２ａ及び下端面２ｂの間を繋ぐ外周面２ｃと、を有して構成され、上端面２ａから下端面２ｂにわたって、基体２の内部を貫く貫通孔７が形成されている。基体２の形状を限定するものではないが、基体２は、円筒状であることが、周方向へのセンシング感度をより均一にでき、より効果的に、無指向性を実現できるため好ましい。

【0014】

また、基体２は、電気的に絶縁物であれば特に材質を問うものではない。基体２は、例えば、絶縁碍子等のセラミックス、ガラス、プラスチック等で形成される。このうち、耐久性及び加工性の観点より、基体２は、セラミックスであることが好適である。

【0015】

図１Ｂに示すように、基体２の上端面２ａ、下端面２ｂ、及び外周面２ｃには感温膜６が形成されている。また、感温膜６は、上端面２ａ及び下端面２ｂから貫通孔７の壁面の一部にまで連続して延出している。限定されるものではないが、貫通孔７への感温膜６の深さは、貫通孔７の径とほぼ同程度である。本実施の形態では、感温膜６を蒸着法などで成膜することができ、そのため、感温膜６を、上端面２ａ、下端面２ｂ、及び外周面２ｃのみならず、貫通孔７の壁面の一部にまで延出して形成することができる。

【0016】

図１Ａ～図１Ｃに示すように、基体２の外周面２ｃに形成された感温膜６は、トリミングされて、感温膜パターン３を構成している。なお、感温膜パターン３は、基体２の外周面２ｃに、単一パターンで形成されていることが好ましい。このように、外周面２ｃに形成された感温膜６を、トリミングにてパターニングすることにより、基体２の外周面全体に均一膜のパターンを形成することができ好ましい。トリミング処理には、レーザ処理やエッチング処理などを挙げることができる。なお、感温膜パターン３を、フォトリソグラフィ技術にて形成することにより、製造コストを抑えることが可能になる。ここで、「外周面全体」とは、トリミングライン１２を除く領域を指す。

【0017】

感温膜パターン３の材質を限定するものではないが、白金（Ｐｔ）膜であることが好ましい。白金膜を使用することで、経時劣化を少なくすることができる。これにより、白金からなる耐久性に優れた感温膜パターン３を、基体２の外周面２ｃ全体に形成することができる。

【0018】

また、本実施の形態では、感温膜パターン３のパターン形状を限定するものではないが、図１Ａ、図１Ｃに示すように、感温膜パターン３を、スパイラル（螺旋）パターンで形成することが好ましい。これにより、流量センサ素子１に対して、周方向のどの方向から風が当たっても、センサ感度の均一化を図ることができる。

【0019】

感温膜パターン３は、温度変化により電気抵抗値が変化する。配線部４、５間の導通により感温膜パターン３は、温度が高い状態に保持されており、風が当たると感温膜パターン３の温度が低くなることで、感温膜パターン３の電気抵抗値が変化するよう制御されている。

【0020】

第１の実施の形態では、図１Ａ～図１Ｃに示すように、基体２の上端面２ａ側に第１の電極キャップ８が嵌合されており、基体２の下端面２ｂ側に第２の電極キャップ９が嵌合されている。

【0021】

各電極キャップ８、９は、導電性であれば材質を問うものでなく、例えば、金属で形成される。

【0022】

図１Ｂ及び、図１Ｄに示すように、第１の電極キャップ８には、径方向の中心に穴８ａが設けられており、穴８ａに、第１の配線部４が挿通されている。第１の配線部４は、第１の電極キャップ８に、導電性の固定部材１０を介して接合されている。これにより、第１の配線部４と第１の電極キャップ８は、電気的に接続された状態にある。固定部材１０を限定するものではないが、例えば、はんだ、導電性接着剤等であることが好ましい。導電性接着剤の材質を限定するものではないが、例えば、エポキシ樹脂の銀フィラーを混合したものである。

【0023】

図１Ｂ及び、図１Ｅに示すように、第２の電極キャップ９には、径方向の中心に穴９ａが設けられている。また、第２の電極キャップ９の外周には、複数の第２の配線部５が間隔を開けて、取り付けられている。各第２の配線部５は、第２の電極キャップ９に導電性接着剤や溶接などで固定される。

【0024】

第１の配線部４及び第２の配線部５は、リード線であり、電気伝導性であれば材質を限定するものではないが、例えば、銅系やニッケル系の線材が錫メッキにより表面処理された被覆銅線を好ましく使用することができる。

【0025】

各電極キャップ８、９の内径を、基体２の外径よりも多少小さいサイズにして、各電極キャップ８、９を、基体２に押し込んで、基体２の外周面２ｃに固定することが好ましい。このとき、電極キャップ８、９は、弾性変形により、基体２への締め付け力が生じ、各電極キャップ８、９を、基体２の外周面２ｃに精度良く且つ確実に保持することができる。

【0026】

図１Ａ及び、図１Ｂに示すように、第１の電極キャップ８及び第２の電極キャップ９が基体２に嵌合されると、第１の電極キャップ８は、感温膜パターン３の上端側に電気的に接続された状態にある。これにより、感温膜パターン３と第１の配線部４とが、第１の電極キャップ８を介して電気的に接続される。また、第２の電極キャップ９は、感温膜パターン３の下端側に電気的に接続された状態にある。これにより、感温膜パターン３と第２の配線部５とが電気的に接続される。

【0027】

図１Ａ～図１Ｃに示すように、第１の配線部４は、基体２の貫通孔７を通って、第２の配線部５と同じ側（図示下方向）に引き出される。このとき、第１の配線部４は、貫通孔７の下端側の側壁にまで延出した感温膜６や第２の電極キャップ９に接触しショートしてはいけない。そこで、図１Ｂに示すように、第１の配線部４は、第２の電極キャップ９の穴９ａの位置で絶縁接着剤等の絶縁層１１を介して、第２の電極キャップ９に固定される。これにより、第１の配線部４が感温膜６や第２の電極キャップ９に対し非接触にて保持される。なお、絶縁層１１が無くても、第１の配線部４が感温膜６や第２の電極キャップ９に対し非接触にて保持可能であれば、絶縁層１１を設ける必要はない。また、絶縁接着剤としては、エポキシ系が好ましいが、エポキシ系以外の絶縁接着剤（例えば、ポリイミドなど）であってもよい。

【0028】

また、図１Ａ～図１Ｃに示す感温膜パターン３の露出表面には、電気絶縁性の保護膜１３が形成されていることが好ましい。例えば、保護膜１３を、塗装やスパッタ等で形成することができる。また、保護膜１３は、電気絶縁性の材質であれば特に材質を限定するものではないが、一例を示すと、例えば、エポキシ系樹脂を挙げることができる。

【0029】

図１Ａ～図１Ｃに示す流量センサ素子１の製造方法を限定するものではないが、例えば、基体２の表面（上端面２ａ、下端面２ｂ及び外周面２ｃ）に感温膜６を成膜する。このとき、感温膜６は、基体２の貫通孔７の壁面にも一部成膜される。次に、感温膜６を熱処理した後、基体２の外周面２ｃに形成された感温膜６に対してトリミング処理を施して、感温膜パターン３を形成する。続いて、第１の電極キャップ８及び第２の電極キャップ９を、基体２の両端に嵌合する。これにより、各電極キャップ８、９と感温膜パターン３とは電気的に接続された状態になる。次に、第１の配線部４を基体２の貫通孔７に挿通し、第１の配線部４と第１の電極キャップ８とを導電性の固定部材１０で接合する。固定部材１０としては、はんだや、導電性接着剤を例示することができる。これにより、第１の配線部４と感温膜パターン３とが電気的に接続された状態になる。図１Ｂに示すように、必要に応じて、第１の配線部４と第２の電極キャップ９に設けられた穴９ａとの間に絶縁層１１を設けて、第１の配線部４を第２の電極キャップ９に固定する。更に、複数の第２の配線部５を、第２の電極キャップ９の外周に間隔を開けて取り付ける。複数の第２の配線部５は、第２の電極キャップ９に等間隔で配置することが好ましい。したがって、第２の配線部５が２本の場合、各第２の配線部５を１８０°間隔で配置することが好ましい。

【0030】

最後に、電気絶縁性の保護膜１３を、感温膜パターン３の露出表面に形成する。保護膜の形成は任意である。

【0031】

なお、図１Ｄや図１Ｅのように、予め、第１の配線部４及び第２の配線部５を、第１の電極キャップ８及び第２の電極キャップ９に接続固定しておき、配線部付きの各電極キャップ８、９を、基体２の両端に嵌合してもよい。

【0032】

図４は、第１の実施の形態の流量センサ素子１を含む流量装置の回路図である。図４に示すように、流量センサ素子１と、温度補償用抵抗素子１４と、抵抗器２６、２７とでブリッジ回路２８を構成している。図４に示すように、流量センサ素子１と抵抗器２６とで第１の直列回路２９を構成し、温度補償用抵抗素子１４と抵抗器２７とで第２の直列回路３５を構成している。そして、第１の直列回路２９と第２の直列回路３５とが、並列に接続されてブリッジ回路２８を構成している。

【0033】

図４に示すように、第１の直列回路２９の出力部３１と、第２の直列回路３５の出力部３２とが、夫々、差動増幅器（アンプ）３３に接続されている。ブリッジ回路２８には、差動増幅器３３を含めたフィードバック回路３４が接続されている。フィードバック回路３４には、トランジスタ（図示せず）等が含まれる。

【0034】

抵抗器２６、２７は、流量センサ素子１、及び温度補償用抵抗素子１４よりも抵抗温度係数（ＴＣＲ）が小さい。流量センサ素子１は、例えば、所定の周囲温度よりも所定値だけ高くなるように制御された加熱状態で、所定の抵抗値Ｒｓ１を有し、また、温度補償用抵抗素子１４は、例えば、前記の周囲温度にて、所定の抵抗値Ｒｓ２を有するように制御されている。なお、抵抗値Ｒｓ１は、抵抗値Ｒｓ２よりも小さい。限定するものではないが、例えば、抵抗値Ｒｓ２は、抵抗値Ｒｓ１の数倍～十数倍程度である。流量センサ素子１と第１の直列回路２９を構成する抵抗器２６は、例えば、流量センサ素子１の抵抗値Ｒｓ１と同様の抵抗値Ｒ１を有する固定抵抗器である。また、温度補償用抵抗素子１４と第２の直列回路３５を構成する抵抗器２７は、例えば、温度補償用抵抗素子１４の抵抗値Ｒｓ２と同様の抵抗値Ｒ２を有する固定抵抗器である。

【0035】

流量センサ素子１に風が当たると、発熱抵抗である流量センサ素子１の温度は低下し、流量センサ素子１が接続された第１の直列回路２９の出力部３１の電位が変動する。これにより、差動増幅器３３により差動出力が得られる。そして、フィードバック回路３４では、差動出力に基づいて、流量センサ素子１に駆動電圧を印加する。流量センサ素子１は、流量センサ素子１の加熱に要する電圧の変化に基づいて風速を換算し出力することができる。風速が変化すると、それに伴い、流量センサ素子１の温度が変化するため、風速を検知することができる。なお、図４の回路構成は、後述の流量センサ素子２０、３０にも適用することができる。

【0036】

本実施の形態によれば、中空柱状の基体２の外周面２ｃ全体に、感温膜パターン３を形成したことで、外周面２ｃに対し、どの方向から風が当たっても風の検知が可能であり、周方向の無指向性を実現できる。

【0037】

また、本実施の形態では、感温膜パターン３の両端に接続される配線部４、５のうち、第１の配線部４を、貫通孔７に通し、第２の配線部５と同方向に引き出している。このため、感温膜パターン３の露出表面に、第１の配線部４が重なることなく、周方向に対するセンサ感度を均一にすることができる。

【0038】

図１Ａ～図１Ｃに示す第１の実施の形態の流量センサ素子１では、基体２の上端面２ａ側と下端面２ｂ側の双方に、電極キャップ８、９を嵌合し、電極キャップ８、９を介して、感温膜パターン３と各配線部４、５とを電気的に接続している。このように電極キャップ８、９を設けることで、確実な電気的接続を実現することができるとともに、安価に製造することができる。

【0039】

第１の電極キャップ８には、径方向の中央に穴８ａが設けられ、この穴８ａに導電性の固定部材１０により第１の配線部４を保持している。第１の電極キャップ８の穴８ａと基体２の貫通孔７の位置は、高さ方向に一致している。また、第２の電極キャップ９に設けられた穴９ａの位置も、貫通孔７と高さ方向に一致している。このため、穴８ａ、９ａと貫通孔７とが連通しており、適切に、第１の配線部４を挿通することができる。これにより、第１の配線部４は、基体２の略中心を貫く。一方、複数の第２の配線部５は、第２の電極キャップ９の外周に配置されることで、中心から離れた位置にあり、第２の電極キャップ９の穴９ａから突出する第１の配線部４の邪魔にはならず、第１の配線部４と第２の配線部５とは接触しない。

【0040】

また、図１Ａ～図１Ｃに示すように、第２の配線部５は複数本設けられるが、これにより、流量センサ素子１の自立性を得ることができる。このとき、複数本の第２の配線部５のうち、一本を残して、残りの第２の配線部５をダミー配線とすることができる。なお、第２の配線部５を一本のみ、第２の電極キャップ９の外周に設ける構成としてもよい。

【0041】

＜第２の実施の形態の流量センサ素子２０＞
図２Ａは、第２の実施の形態における流量センサ素子の側面図である。図２Ｂは、第２の実施の形態における流量センサ素子の断面図である。図２Ｃは、第２の実施の形態における流量センサ素子の斜視図である。

【0042】

図２Ａ～図２Ｃに示す第２の実施の形態の流量センサ素子２０において、図１Ａ～図１Ｃに示す第１の実施の形態の流量センサ素子１と同じ部分については、同じ符号を付した。以下では、主に、流量センサ素子１と異なる部分について説明する。

【0043】

図２Ａ～図２Ｃに示すように、第２の実施の形態の流量センサ素子２０では、図１Ａ～図１Ｃと異なって、電極キャップ８、９が設けられていない。

【0044】

図２Ａ～図２Ｃに示すように、基体２の上端面２ａに形成された感温膜６の表面に薄板状の電極板２１が設けられ、第１の配線部４が電極板２１、導電性の固定部材１０を介して保持されている。第１の配線部４と感温膜パターン３とは、電極板２１を介して、電気的に接続されている。

【0045】

あるいは、電極板２１を設ける代わりに、上端面２ａの全域に導電性接着剤を塗布するとともに、基体２の貫通孔７に挿通される第１の配線部４を導電性接着剤にて固定保持してもよい。これによっても、第１の配線部４と感温膜パターン３とを確実に、電気的に接続することができる。

【0046】

図２Ａ～図２Ｃに示すように、第２の配線部５は、基体２の下端面２ｂ側の外周面２ｃに溶接、或いは、導電性接着剤を介して接合される。

【0047】

図２Ａ～図２Ｃでは、第２の配線部５は一本のみ設けられているが、図１Ａ～図１Ｃと同様に複数本、設けてもよい。第２の配線部５を複数本とすることで、流量センサ素子２０の自立性を得ることができる。

【0048】

第２の実施の形態の流量センサ素子２０も、流量センサ素子１と同様に、中空柱状の基体２の外周面２ｃ全体に、感温膜パターン３を形成したことで、外周面２ｃに対し、どの方向から風が当たっても風の検知が可能であり、周方向の無指向性を実現できる。また、感温膜パターン３の両端に接続される配線部４、５のうち、第１の配線部４を、貫通孔７に通し、第２の配線部５と同方向に引き出している。このため、感温膜パターン３の表面に、第１の配線部４が重なることなく、周方向に対し、均一なセンサ感度を得ることができる。

【0049】

また、第２の実施の形態の流量センサ素子２０は、図１Ａ～図１Ｃに示す流量センサ素子１と異なって、電極キャップを設けないため、流量センサ素子２０の小型化を共に、素子全体の熱容量を減らすことができ、検出精度を向上させることができる。

【0050】

＜第３の実施の形態の流量センサ素子３０＞
図３Ａは、第３の実施の形態における流量センサ素子の側面図である。図３Ｂは、第３の実施の形態における流量センサ素子の断面図である。図３Ｃは、第３の実施の形態における流量センサ素子の斜視図である。

【0051】

図３Ａ～図３Ｃに示す第３の実施の形態の流量センサ素子３０において、第１の実施の形態の流量センサ素子１や第２の実施の形態の流量センサ素子２０と同じ部分については、同じ符号を付した。以下では、主に、流量センサ素子１、２０と異なる部分について説明する。

【0052】

第３の実施の形態の流量センサ素子３０は、流量センサ素子１、２０と異なって、基体２に複数の貫通孔３６、３７が設けられている。

【0053】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１の貫通孔３６には、第１の配線部４が挿通されており、第１の配線部４は、基体２の上端面２ａ側で、電極板２１を介して、感温膜パターン３と電気的に接続されている。

【0054】

また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第２の貫通孔３７の下端側の途中まで、第２の配線部５が挿入されており、第２の貫通孔３７の壁面に固定部材３８を介して保持されている。第２の貫通孔３７の下端側の壁面には感温膜パターン３と連続する感温膜６が成膜されており、第２の配線部５は、感温膜６に固定部材３８を介して電気的に接続される。したがって、第２の配線部５は、感温膜パターン３の下端側に電気的に接続されている。

【0055】

また、図３Ａ～図３Ｃに示すように、基体２の下端面２ｂには、電極絶縁体３９が設けられ、電極絶縁体３９には、第１の貫通孔３６及び第２の貫通孔３７に連通する穴３９ａ、３９ｂが設けられている。したがって、第１の配線部４は、第１の貫通孔３６から電極絶縁体３９の穴３９ａを通って、下端側に延出される。また、第２の配線部５は、第２の貫通孔３７から電極絶縁体３９の穴３９ｂを通って、下端側に延出される。なお、図３Ｂに示すように、電極絶縁体３９の各穴３９ａ、３９ｂと各配線部４、５との間は、絶縁接着剤等の絶縁層１１により固着されていることが、各配線部４、５を適切に保持することができて好ましい。電極絶縁体３９は、無くてもよいが、電極絶縁体３９を設けることで、距離的に近い各配線部４、５を電気的に絶縁しながら固定保持することができ好ましい。

【0056】

第３の実施の形態の流量センサ素子３０も、流量センサ素子１、２０と同様に、中空柱状の基体２の外周面２ｃ全体に、感温膜パターン３を形成したことで、外周面２ｃに対し、どの方向から風が当たっても風の検知が可能であり、周方向の無指向性を実現できる。また、感温膜パターン３の両端に接続される配線部４、５を、基体２の各貫通孔３６、３７に配置している。このため、感温膜パターン３の表面に、各配線部４、５が重なることなく、周方向に対し、均一なセンサ感度を得ることができる。

【0057】

第３の実施の形態の流量センサ素子３０では、第１の配線部４のみならず、第２の配線部５も、基体２の外周面２ｃの外側に露出していないため、スリムな形態を実現することができる。

【0058】

また、図３Ａに示すように、素子部（感温膜パターン３の部分）の高さを調整する調整台４０を、基体の下端面側に配置してもよい。なお、図３Ｂ及び図３Ｃには、調整台４０を図示していない。調整台４０は、絶縁物である。なお、図３Ａに示す電極絶縁体３９と調整台４０とを一体化してもよい。また、調整台４０の設置は、流量センサ素子１、２０の形態にも適用できる。

【0059】

また、本実施の形態では、感温膜パターン３のパターン形状を限定するものではないが、スパイラルパターンとすることで、基体２の外周面２ｃ全体に、どの方向から風が当たっても、感温膜パターン３には略均等な面積で接触し、より効果的に、センサ感度の均一化を図ることができる。

【0060】

本実施の形態では、流量センサ素子１として風センサ素子を例に挙げたが、液体の流速検知が可能な流量センサ素子であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明によれば、周方向に無指向性で且つセンサ感度に優れた流量センサ素子を製造することができる。このため、周方向からの流体の方向が一定でない用途に好ましく適用することができる。本発明では、流量センサ素子を屋外及び屋内問わず使用することができる。本発明の流量センサ素子に、ＬＥＤ等の発光素子を配置して、風を検知した場合に発光するよう構成すれば、イルミネーション用などに適用することができる。また、本発明の流量センサ素子を実験用、分析用などに適用することも可能である。

【符号の説明】

【0062】

１、２０、３０ ：流量センサ素子
２ ：基体
２ａ ：上端面
２ｂ ：下端面
２ｃ ：外周面
３ ：感温膜パターン
４ ：第１の配線部
５ ：第２の配線部
６ ：感温膜
７ ：貫通孔
８ ：第１の電極キャップ
８ａ ：穴
９ ：第２の電極キャップ
９ａ ：穴
１０、３８ ：固定部材
１１ ：絶縁層
１２ ：トリミングライン
１３ ：保護膜
１４ ：温度補償用抵抗素子
２１ ：電極板
２６、２７ ：抵抗器
２８ ：ブリッジ回路
２９ ：第１の直列回路
３１、３２ ：出力部
３３ ：差動増幅器
３４ ：フィードバック回路
３５ ：第２の直列回路
３９ ：電極絶縁体
４０ ：調整台

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】