JP2004205520A - 流動センサー素子およびその使用 - Google Patents

Abstract

【課題】熱いガス状媒体または液状媒体の質量貫流量を測定するための迅速に応答する流動センサー素子を提供する。
【解決手段】少なくとも１個の白金薄膜抵抗を有する少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の白金薄膜抵抗を有する少なくとも１個の発熱素子を備え、少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の発熱素子がセラミックフィルムラミネートまたは幾つかの部分から構成されているセラミック構造部材から形成されている担体素子上に配置されており、この担体素子が少なくとも１個の温度測定素子ならびに少なくとも１個の発熱素子の電気的接触のために電気的帯状導体および電気的接続面を備えている、流動センサー素子の場合に、少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の発熱素子は、それぞれ電気絶縁性被覆を有する金属担体フィルムを備えており、この電気絶縁性被覆上に白金薄膜抵抗が配置されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、少なくとも１個の白金薄膜抵抗を有する少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の白金薄膜抵抗を有する少なくとも１個の発熱素子を備えている流動センサー素子に関し、この場合少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の発熱素子は、担体素子上に配置されており、この担体素子は、セラミックフィルムラミネートまたは幾つかの部分から構成されているセラミック構造部材から形成されており、この場合この担体素子は、少なくとも１個の温度測定素子ならびに少なくとも１個の発熱素子の電気的接触のために電気的帯状導体および電気的接続面を備えている。更に、本発明は、このような流動センサー素子の使用に関する。

この種の流動センサー素子は、欧州特許出願公開第１０６５４７６号明細書Ａ１の記載から公知である。この欧州特許出願公開明細書には、熱的空気貫流センサーが開示されており、この場合このセンサー素子は、加熱抵抗および抵抗温度測定素子と共に、セラミックラミネート体の切欠内に埋没されて配置されており、セラミックセメントで固定されている。センサー素子とセラミックラミネートとの接着剤による結合およびセラミックラミネート中へのセンサー素子の埋没された配置のために、センサー素子は、測定媒体との温度交換の際に著しい反応の不活性化を有する。電気的接点は、流動範囲内でエポキシ樹脂で被覆されており、したがって３００℃を上廻る温度での装置の使用は、不可能である。その上、この装置は、費用がかかり、したがって高価である。

本出願人の未だ公開されていない特許出願ＤＥ１０２２５６０２．０−３３には、電気絶縁性被覆を有する、１０〜１００μｍの全厚を有する温度センサーが開示されており、この場合この電気絶縁性被覆上には、白金薄膜抵抗が温度に敏感な素子として配置されている。この温度センサーは、冷却体の範囲内で半導体構造素子のために使用されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０６２３１号明細書Ａ１には、温度測定抵抗および加熱抵抗を有する熱フィルム風向風速計が開示されている。加熱抵抗は、プラスチック担体板の凹所内でブリッジ状に配置されている。温度測定抵抗および加熱抵抗のための白金−温度−薄膜素子は、有利に酸化アルミニウムから形成されているセラミック支持体上に配置されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４１４２０号明細書Ａ１には、絶縁層を膜として有する、金属支持体上で温度測定するためのセンサー素子が開示されている。この場合、膜は、金属支持体中の凹所を上張りする。この場合、白金薄膜は、膜上の凹所の範囲内に配置されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１２４９６４号明細書Ａ１には、旗の形で構成されている担体膜を有するガスまたは液体の流速を測定するためのセンサーが開示されている。担体膜は、有利にプラスチックから形成されており、白金からなる電気的帯状導体およびリード線を有する。プラスチックからなる担体膜を有するかかるセンサーの使用は、３００℃を上廻る温度の場合には、不可能である。
欧州特許出願公開第１０６５４７６号明細書Ａ１ 特許出願ＤＥ１０２２５６０２．０−３３ ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０６２３１号明細書Ａ１ ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４１４２０号明細書Ａ１ ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１２４９６４号明細書Ａ１

ところで、本発明の課題は、熱いガス状媒体または液状媒体の質量貫流量を測定するための迅速に応答する流動センサー素子を提供することである。

この課題は、流動センサー素子のために、少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の発熱素子がそれぞれ電気絶縁性被覆を有する金属担体フィルムを備えており、この電気絶縁性被覆上に白金薄膜抵抗が配置されていることによって解決される。

担体フィルムは、相応して薄手に形成されており、したがって系の極めて僅かな熱慣性、ひいては白金薄膜抵抗の高い応答速度が生じる。セラミックフィルムラミネートを形成させるために、セラミック生フィルム（＝焼き付けられていないフィルム）が貼り合わされかつ焼き付けられてもよいし、既に焼結されたセラミックフィルムが使用され、次に有利にガラスロウと接着されてもよい。流動センサー素子の構成のために使用される材料は、−４０℃〜＋８００℃の範囲内の温度で有利に使用されてもよい。

この場合、金属担体フィルムが３０μｍ〜８０μｍの範囲内の厚さを有することは、特に好ましい。ニッケル、クロムおよびアルミニウムの含量を有するニッケル合金または鉄合金は、金属担体フィルムのための材料として有効であることが証明された。

更に、担体フィルム上の電気絶縁性被覆が２μｍ〜５μｍの範囲内の厚さを有することは、好ましい。絶縁被覆の十分な温度安定性を得るために、電気絶縁性被覆がセラミックから形成されることは、有効であることが証明された。この場合、電気絶縁性被覆がＡｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２からの単独層から形成されているかまたは電気絶縁性被覆が少なくとも２つの異なる単独層から形成されていることは、特に有利であり、この場合単独層は、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２から形成されている。

白金薄膜抵抗のためには、この白金薄膜抵抗がそれぞれ０．５μｍ〜１．２μｍの範囲内の厚さを有することは、有効であることが証明された。

白金薄膜抵抗を測定媒体による腐蝕攻撃から保護するために、この白金薄膜抵抗がそれぞれ不動態化層で被覆されていることは、有効であることが証明された。この場合、不動態化層は、有利に１μｍ〜５μｍの範囲内の厚さを有する。単独層からの不動態化層がＡｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２から形成されているかまたは不動態化層が少なくとも２つの異なる単独層から形成されていることは、特に有効であることが証明されており、この場合単独層は、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２から形成されている。

流動センサー素子の顕著な応答挙動を得るために、担体フィルム、電気絶縁性被覆、少なくとも１つの白金薄膜抵抗および温度測定素子または発熱素子の不動態化層が１０μｍ〜１００μｍの範囲内の全厚を有することは、有効であることが証明された。

少なくとも１個の温度測定素子が２つの長い縁部および２つの狭い縁部を有する長方形の担体フィルムを備え、担体フィルムがセラミックフィルムラミネートのセラミックフィルム間またはセラミック構造部材の少なくとも２個の部材の間の狭い縁部の１つの範囲内に配置されていることは、特に有利である。

同様に、少なくとも１個の発熱素子が２つの長い縁部および２つの狭い縁部を有する長方形の担体フィルムを備え、担体フィルムがセラミックフィルムラミネートのセラミックフィルム間またはセラミック構造部材の少なくとも２個の部材の間の狭い縁部の１つの範囲内に配置されていることは、有利である。

この場合、白金薄膜抵抗は、白金薄膜抵抗のできるだけ僅かな熱の影響を熱的に不活性のセラミックフィルムラミネートまたは熱的に不活性のセラミック構造部材によって保証するために、セラミックフィルムラミネートまたはセラミック構造部材から離反した、担体フィルムの端部上に配置される。

温度測定素子および発熱素子の相互の影響を阻止するために、発熱素子の少なくとも１個の白金薄膜抵抗が温度測定素子の少なくとも１個の白金薄膜抵抗よりもさらにセラミックフィルムラミネートまたはセラミック構造部材から離れて配置されていることは、有利である。それによって、発熱素子の白金薄膜抵抗は、温度測定素子の白金薄膜抵抗と同じ測定媒体の流動繊維内には配置されていない。

特に、少なくとも１個の発熱素子の担体フィルムおよび少なくとも１個の温度測定素子の担体フィルムは、互いに距離をもって連続的に同じセラミックフィルム間またはセラミック構造部材の部材間に配置されている。

この場合、セラミックフィルムラミネートが２枚のセラミックフィルムから形成されているかまたはセラミック構造部材が、横断面でそれぞれ半月の輪郭の壁面を有する２個のセラミック管から形成されていることは、有効であることが証明された。

殊に、変化する流動方向を有する媒体を測定するために、温度測定素子、２個の発熱素子および温度測定素子が連続して配置されていることは、有効であることが証明された。

更に、セラミックフィルムラミネートが３枚のセラミックフィルムから形成されている装置は、有効であることが証明された。この場合には、殊に少なくとも１個の発熱素子の担体フィルムおよび少なくとも１個の温度測定素子の担体フィルムは、セラミックフィルムによって互いに距離をもって、および互いに平行に配置されていることは、有効であることが証明された。

発熱素子を第１のセラミックフィルムと第２のセラミックフィルムとの間に配置し、温度測定素子を３枚のセラミックフィルムの第２のセラミックフィルムと第３のセラミックフィルムとの間に配置することは、有利であり、この場合発熱素子および温度測定素子は、セラミックフィルムラミネートと同じ高さで並存して配置されている。

更に、発熱素子が３枚のセラミックフィルムの第１のセラミックフィルムと第２のセラミックフィルムとの間に配置され、２個の温度測定素子が３枚のセラミックフィルムの第２のセラミックフィルムと第３のセラミックフィルムとの間に配置されていることは、有効であることが証明され、この場合この発熱素子は、温度測定素子の間に配置されている。

更に、セラミックフィルムラミネートが４枚のセラミックフィルムから形成されているような装置は、有効であることが証明された。

この場合、第１の温度測定素子が４枚のセラミックフィルムの第１のセラミックフィルムと第２のセラミックフィルムとの間に配置され、第２の温度測定素子が４枚のセラミックフィルムの第３のセラミックフィルムと第４のセラミックフィルムとの間に配置されていることは、有利であり、この場合発熱素子および温度測定素子は、セラミックフィルムラミネートと同じ高さで並存して配置されている。

更に、第１の温度測定素子が４枚のセラミックフィルムの第１のセラミックフィルムと第２のセラミックフィルムとの間に配置され、第２の温度測定素子が４枚のセラミックフィルムの第３のセラミックフィルムと第４のセラミックフィルムとの間に配置され、発熱素子が第２のセラミックフィルムと第３のセラミックフィルムとの間に配置されていることは、有利であり、この場合温度測定素子は、セラミックフィルムラミネートと同じ高さで並存して配置されており、発熱素子は、温度測定素子に対してずれて配置されている。

管状導管を通してガス状または液状媒体を質量貫流量の測定のために本発明による流動センサー素子を使用することは、理想的であり、この場合担体フィルムは、媒体の流動方向と平行に配置されている。

この場合、本発明による流動センサー素子は、殊に−４０℃〜＋８００℃の範囲内の温度を有するガス状媒体の測定に適しており、例えばこのガス状媒体は、例えば内燃機関の排ガスを有する。

しかし、本発明による流動センサー素子は、０℃〜１５０℃の範囲内の温度を有する液状媒体の測定にも適している。

担体素子上での多数の温度測定素子および発熱素子の配置は、媒体の流動方向の認識または媒体の流動方向の変化の認識を理想的な方法で可能にする。その限りにおいて、時間間隔で変化する流動方向を有する媒体の測定のために本発明による流動センサー素子を使用することは、好ましい。

図１〜図９ａは、本発明による流動センサー素子を単に例示する。従って、この場合には、電気的帯状導体の配置および接続面ならびに温度測定素子または発熱素子１個当たりの白金薄膜の数を他に選択されてもよいことが明らかになるが、しかし、この場合本発明に範囲を逸脱することはない。

図１は、セラミックフィルムラミネート１を有する流動センサー素子を示し、この場合このセラミックフィルムラミネートは、Ａｌ_２Ｏ_３からのセラミックフィルム１ａおよびＡｌ_２Ｏ_３からの第２のセラミックフィルム１ｂから形成されている。第１のセラミックフィルム１ａと第２のセラミックフィルム１ｂとの間には、温度測定素子２および発熱素子３が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。この流動センサー素子を用いた場合には、媒体の流動方向を確認することは不可能である。

原理的に、質量貫流量の測定は、熱フィルム風向風速計の原理により行なわれる。この場合、発熱素子３は、電気的制御回路（制御回路におけるブリッジ回路および増幅器）によって一定の温度（例えば、４５０℃）に維持されるかまたは温度測定素子２に対して一定の温度差（例えば、１５０Ｋ）に維持される。更に、媒体の質量流中での変化は、発熱素子３の出力受容の変化を惹起させ、この場合この変化は、電子的に評価可能であり、直接に質量の流れに関連する。

図１ａは、図１からの流動センサー素子を側面図で示す。この場合には、温度測定素子２および発熱素子３が電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂにより接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′と電気的に接触している。電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは、第１のセラミックフィルム１ａ上に配置されており、部分的に第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されている。従って、この電気的帯状導体の状態は、部分的に点線で示されている。温度測定素子２は、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２からの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム２ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子２ａおよびそのリード線２ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム２ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。発熱素子１３は、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２からの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム３ｃを有する。ヒーターとしての白金薄膜素子３ａおよびそのリード線３ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム３ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。セラミックフィルム１ａ、１ｂは、範囲６内で互いに直接に焼結することによって結合されているかまたはガラスロウにより結合されている。接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′は、図示されていない電気接続ケーブルとの結合を生じさせることができるようにするために、第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されていない。

図２は、セラミックフィルムラミネート１を有する流動センサー素子を示し、この場合このセラミックフィルムラミネートは、Ａｌ_２Ｏ_３からの第１のセラミックフィルム１ａおよびＡｌ_２Ｏ_３からの第２のセラミックフィルム１ｂから形成されている。第１のセラミックフィルム１ａと第２のセラミックフィルム１ｂとの間には、２個の温度測定素子２、８および２個の発熱素子３、７が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。測定は、再び原理的に熱フィルム風向風速計の原理により、例えば図１の記載と同様に行なわれる。しかし、さらに、発熱素子３、７および温度測定素子２、８の数は、それぞれ発熱素子およびそれぞれ温度測定素子（２および３または７および８）に対して電気的制御回路を形成させ、評価することを可能にする。更に、この流動センサー素子を用いた場合には、媒体の流動方向を確認することができる。それというのも、流動方向に最初に配置されている発熱素子から次の発熱素子への熱エネルギーの移動が行なわれるからである。温度変化または次の発熱素子の加熱は、前記発熱素子の僅かな出力受容を生じ、このことは、媒体の流動方向のための信号として評価されることができる。

図２ａは、図２からの流動センサー素子を側面図で示す。この場合、温度測定素子２、８および発熱素子３、７は、電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂにより接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′、９ａ′、９ｂ′、１０ａ′、１０ｂ′と電気的に接触されている。電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは、第１のセラミックフィルム１ａ上に配置されており、部分的に第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されている。従って、この電気的帯状導体の状態は、部分的に点線で示されている。温度測定素子２は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からの２つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム２ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子２ａおよびそのリード線２ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム２ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびそのリード線の状態は、点線で示されている。発熱素子３は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からの２つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム３ｃを有する。ヒーターとしての白金薄膜素子３ａおよびそのリード線３ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム３ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。発熱素子７は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からの２つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム７ｃを有する。ヒーターとしての白金薄膜素子７ａおよびそのリード線７ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム７ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。温度測定素子８は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からの２つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム８ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子８ａおよびそのリード線８ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム８ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。

セラミックフィルム１ａ、１ｂは、範囲６内で互いに直接に焼結することによって結合されているかまたはガラスロウにより結合されている。接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′、９ａ′、９ｂ′、１０ａ′、１０ｂ′は、図示されていない電気接続ケーブルとの結合を生じさせることができるようにするために、第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されていない。

図３は、セラミックフィルムラミネート１を有する流動センサー素子を示し、この場合このセラミックフィルムラミネートは、Ａｌ_２Ｏ_３からの第１のセラミックフィルム１ａおよびＡｌ_２Ｏ_３からの第２のセラミックフィルム１ｂから形成されている。第１のセラミックフィルム１ａと第２のセラミックフィルム１ｂとの間には、２個の温度測定素子２、８および２個の発熱素子１１、１１′が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。この場合、二重発熱素子は、共通に被覆された担体フィルムを有する、電気的に別々に制御することができる２個の発熱素子が形成されていることによって理解される。また、前記流動センサー素子を用いた場合には、媒体の流動方向を確認することができる。

図３ａは、図３からの流動センサー素子を側面図で示す。この場合、温度測定素子２、８および二重発熱素子１１、１１′は、電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂにより接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′、９ａ′、９ｂ′、１０ａ′、１０ｂ′と電気的に接触されている。電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは、第１のセラミックフィルム１ａ上に配置されており、部分的に第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されている。従って、この電気的帯状導体の状態は、部分的に点線で示されている。温度測定素子２は、Ａｌ_２Ｏ_３からの１つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム２ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子２ａおよびそのリード線２ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム２ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびそのリード線の状態は、点線で示されている。二重発熱素子１１、１１′は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からの２つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム１１ｃを有する。ヒーターとしての白金薄膜素子１１ａ、１１ａ′およびそのリード線１１ｂ、１１ｂ′は、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム１１ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。温度測定素子８は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２からの２つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム８ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子８ａおよびそのリード線８ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム８ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。

セラミックフィルム１ａ、１ｂは、範囲６内で互いに直接に焼結することによって結合されているかまたはガラスロウにより結合されている。接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′、９ａ′、９ｂ′、１０ａ′、１０ｂ′は、図示されていない電気接続ケーブルとの結合を生じさせることができるようにするために、第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されていない。

図４は、セラミックフィルムラミネート１を有する流動センサー素子を示し、この場合このセラミックフィルムラミネートは、第１のセラミックフィルム１ａ、第２のセラミックフィルム１ｂおよびＡｌ_２Ｏ_３からの第３のセラミックフィルム１ｃから形成されている。第１のセラミックフィルム１ａと第２のセラミックフィルム１ｂとの間には、２個の温度測定素子２、２′が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。第２のセラミックフィルム１ｂと第３のセラミックフィルム１ｃとの間には、二重発熱素子１１、１１′が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。前記流動センサー素子を用いた場合には、媒体の流動方向を確認することができる。

図５および図６は、それぞれセラミックフィルムラミネート１を有する流動センサー素子を示し、この場合このセラミックフィルムラミネートは、第１のセラミックフィルム１ａ、第２のセラミックフィルム１ｂおよびＡｌ_２Ｏ_３からの第３のセラミックフィルム１ｃから形成されている。第１のセラミックフィルム１ａと第２のセラミックフィルム１ｂとの間には、１個の温度測定素子２が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。第２のセラミックフィルム１ｂと第３のセラミックフィルム１ｃとの間には、発熱素子３が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。前記流動センサー素子を用いた場合には、媒体の流動方向を確認することができる。

図６ａは、図６からの流動センサー素子を側面図で示す。この場合、温度測定素子２および発熱素子３は、電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂにより接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′と電気接触されている。電気的帯状導体５ａ、５ｂは、第１のセラミックフィルム１ａ上に配置されており、部分的に第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されている。従って、この電気的帯状導体の状態は、部分的に点線で示されている。電気的帯状導体４ａ、４ｂは、第２のセラミックフィルム１ｂ上に配置されており、部分的に第３のセラミックフィルム１ｃによって被覆されている。従って、この電気的帯状導体の状態は、部分的に点線で示されている。温度測定素子２は、ＳｉＯ_２からの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム２ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子２ａおよびそのリード線２ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム２ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。発熱素子３は、ＳｉＯ_２からの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム３ｃを有する。ヒーターとしての白金薄膜素子３ａおよびそのリード線３ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム３ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。

セラミックフィルム１ａ、１ｂは、範囲６′内で互いに直接に焼結することによって結合されているかまたはガラスロウにより結合されている。接続面５ａ′、５ｂ′は、図示されていない電気接続ケーブルとの結合を生じさせることができるようにするために、第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されていない。セラミックフィルム１ｂ、１ｃは、範囲６内で互いに直接に焼結することによって結合されているかまたはガラスロウにより結合されている。接続面４ａ′、４ｂ′は、図示されていない電気接続ケーブルとの結合を生じさせることができるようにするために、第３のセラミックフィルム１ｃによって被覆されていない。

図６ｂは、図６ａからの流動センサー素子を側面図で示し、この場合、この流動センサー素子は、環状導管１２の横断面内に埋設されている。この場合、温度測定素子２および発熱素子３の担体フィルム２ｃ、３ｃは、流動方向に対して平行に管状導管内に取り付けられている。

図７および図８は、それぞれセラミックフィルムラミネート１を有する流動センサー素子を示し、この場合このセラミックフィルムラミネートは、第１のセラミックフィルム１ａ、第２のセラミックフィルム１ｂ、第３のセラミックフィルムおよびＡｌ_２Ｏ_３からの第４のセラミックフィルム１ｄから形成されている。第１のセラミックフィルム１ａと第２のセラミックフィルム１ｂとの間には、１個の温度測定素子２が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。第２のセラミックフィルム１ｂと第３のセラミックフィルム１ｃとの間には、二重発熱素子１１、１１′が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。第３のセラミックフィルム１ｃと第４のセラミックフィルム１ｄとの間には、他の温度測定素子２′が部分的に埋設されており、かつ電気接触されている。前記流動センサー素子を用いた場合には、媒体の流動方向を確認することができる。

図９は、幾つかの部分から構成されている、Ａｌ_２Ｏ_３からのセラミック構造部材１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを有する横断面Ａ−Ａ′（図９ａ参照）での流動センサー素子を示し、この場合、この流動センサー素子は、温度測定素子２および発熱素子３を有する。セラミック構造部材１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、２個の空隙１５ａ、１５ｂを有し、これらの空隙は、温度測定素子２または発熱素子３の範囲内で気密に閉鎖されている。管状導管内への取付けのために、接続フランジ１６が存在する。また、前記流動センサー素子を用いた場合、媒体の流動方向を確認することは不可能である。

図９ａは、図９からの流動センサー素子を側面図で示す。この場合、温度測定素子２および発熱素子３は、この場合には部分的にしか確認することができない電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂにより接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′と電気接触されている。電気的帯状導体４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは、セラミック板１４ａ上に配置されており、この図では目視することができないが、部分的に第２のセラミック板１４ｂによって被覆されている。温度測定素子２は、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２からの１つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム２ｃを有する。温度測定のための白金薄膜素子２ａおよびそのリード線２ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム２ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。発熱素子３は、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２からの１つの単独層からなる、この場合には図示されていない電気絶縁性被覆を有する担体フィルム３ｃを有する。ヒーターとしての白金薄膜素子３ａおよびそのリード線３ｂは、電気絶縁性被覆を含めて担体フィルム３ｃの裏面上に配置されており、したがってこれら白金薄膜素子およびリード線の状態は、点線で示されている。セラミック板１４ａ、１４ｂは、互いに直接に焼結することによって結合されているかまたはガラスロウにより結合されかつ管状シェル１３ａ、１３ｂと結合されてセラミック構造部材を形成している。しかし、２個の半管（１３ａおよび１４ａ；１３ｂおよび１４ｂ）を使用することも可能であり、この場合セラミック板１４ａおよび管状シェル１３ａまたはセラミック板１４ｂおよび管状シェル１４ｂは、一緒になってそれぞれ１片の構造部材を形成している。接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′、９ａ′、９ｂ′、１０ａ′、１０ｂ′は、図示されていない電気接続ケーブルとの結合を生じさせることができるようにするために、第２のセラミックフィルム１ｂによって被覆されていない。接続面４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′は、この場合には図示されていない電気的接続ケーブルとの結合を生じるようにするために、第２のセラミック板１４ｂによって被覆されていない。

２層のセラミックフィルムラミネートおよび温度測定素子および発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

図１からの流動センサー素子を示す側面図。

２層のセラミックフィルムラミネートおよび２個の温度測定素子および２個の発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

図２からの流動センサー素子を示す側面図。

２層のセラミックフィルムラミネートおよび２個の温度測定素子および二重発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

図３からの流動センサー素子を示す側面図。

３層のセラミックフィルムラミネート、２個の温度測定素子および二重発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

３層のセラミックフィルムラミネート、温度測定素子および発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

３層のセラミックフィルムラミネート、温度測定素子および発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

図６からの流動センサー素子を示す側面図。

図６ａからの流動センサー素子を示す側面図。

４層のセラミックフィルムラミネート、２個の温度測定素子および二重発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

４層のセラミックフィルムラミネート、２個の温度測定素子および二重発熱素子を有する流動センサー素子を示す平面図。

図９ａ中の横断面Ａ−Ａ′で幾つかの部分から構成されているセラミック構造部材、温度測定素子および発熱素子を有する流動センサー素子を示す略図。

図９からの流動センサー素子を示す側面図。

符号の説明

１ セラミックフィルムラミネート、
１ａ セラミックフィルム、
１ｂ 第２のセラミックフィルム、
１ｃ 第３のセラミックフィルム、
１ｄ 第４のセラミックフィルム、
２ 温度測定素子、
２′ 他の温度測定素子、
２ａ 白金薄膜素子、
２ｂ リード線、
２ｃ、３ｃ 担体フィルム、
３ 発熱素子、
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ 電気的帯状導体、
４ａ′、４ｂ′、５ａ′、５ｂ′、９ａ′、９ｂ′、１０ａ′、１０ｂ′ 接続面、
６′ 範囲、
１１、１１′ 二重発熱素子、
１２ 環状導管、
１３ａ、１３ｂ 管状シェル、
１４ａ、１４ｂ セラミック板、
１５ａ、１５ｂ 空隙、
１６ 接続フランジ
Ａ−Ａ′ 横断面、

Claims (30)

1. 少なくとも１個の白金薄膜抵抗を有する少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の白金薄膜抵抗を有する少なくとも１個の発熱素子を備えている流動センサー素子であって、この場合少なくとも１個の温度測定素子および少なくとも１個の発熱素子は、担体素子上に配置されており、この担体素子は、セラミックフィルムラミネートまたは幾つかの部分から構成されているセラミック構造部材から形成されており、この場合この担体素子は、少なくとも１個の温度測定素子ならびに少なくとも１個の発熱素子の電気的接触のために電気的帯状導体および電気的接続面を備えている、流動センサー素子において、少なくとも１個の温度測定素子（２、２′、８）および少なくとも１個の発熱素子（３、３′、７、１１、１１′）がそれぞれ電気絶縁性被覆を有する金属担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）を備えており、この電気絶縁性被覆上に白金薄膜抵抗（２ａ、３ａ、７ａ、８ａ、１１ａ、１１ａ′）が配置されていることを特徴とする、流動センサー素子。
2. 金属担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）が３０μｍ〜８０μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１記載の流動センサー素子。
3. 金属担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）がニッケル、クロムおよびアルミニウムの含量を有するニッケル合金または鉄合金から形成されている、請求項１または２記載の流動センサー素子。
4. 電気絶縁性被覆が２μｍ〜５μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
5. 電気絶縁性被覆がセラミックから形成されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
6. 電気絶縁性被覆がＡｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２からの単独層から形成されているかまたは電気絶縁性被覆が少なくとも２つの異なる単独層から形成されており、この場合単独層は、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２から形成されている、請求項５記載の流動センサー素子。
7. 白金薄膜抵抗（２ａ、３ａ、７ａ、８ａ、１１ａ、１１ａ′）がそれぞれ０．５μｍ〜１．２μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
8. 白金薄膜抵抗（２ａ、３ａ、７ａ、８ａ、１１ａ、１１ａ′）がそれぞれ不動態化層で被覆されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
9. 不動態化層は、有利に１μｍ〜５μｍの範囲内の厚さを有する、請求項８記載の流動センサー素子。
10. 不動態化層がＡｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２からの単独層から形成されているかまたは不動態化層が少なくとも２つの異なる単独層から形成されており、この場合単独層は、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＳｉＯおよび／またはＳｉＯ_２から形成されている、請求項９記載の流動センサー素子。
11. 担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）、電気絶縁性被覆、少なくとも１つの白金薄膜抵抗（２ａ、３ａ、７ａ、８ａ、１１ａ、１１ａ′）および温度測定素子（２、２′、８）または発熱素子（３、３′、７、１１、１１′）の不動態化層が１０μｍ〜１００μｍの範囲内の全厚を有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
12. 少なくとも１個の温度測定素子（２、２′、８）が２つの長い縁部および２つの狭い縁部を有する長方形の担体フィルム（２ｃ、８ｃ）を備え、担体フィルム（２ｃ、８ｃ）がセラミックフィルムラミネート（１）のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）間またはセラミック構造部材（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）の少なくとも２個の部材（１４ａ、１４ｂ）の間の狭い縁部の１つの範囲内に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
13. 少なくとも１個の発熱素子（３、３′、７、１１、１１′）が２つの長い縁部および２つの狭い縁部を有する長方形の担体フィルム（３ｃ、７ｃ、１１ｃ）を備え、担体フィルム（３ｃ、７ｃ、１１ｃ）がセラミックフィルムラミネート（１）のセラミックフィルム間またはセラミック構造部材（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）の少なくとも２個の部材（１４ａ、１４ｂ）の間の狭い縁部の１つの範囲内に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
14. 発熱素子（３、３′、７、１１、１１′）の白金薄膜抵抗（３ａ、７ａ、１１ａ、１１ａ′）が温度測定素子（２、２′、８）の少なくとも１個の白金薄膜抵抗（２ａ、８ａ）よりはるかにセラミックフィルムラミネート（１）またはセラミック構造部材（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）から離反して配置されている、請求項１２または１３記載の流動センサー素子。
15. 少なくとも１個の発熱素子（３、３′、７、１１、１１′）の担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）および少なくとも１個の温度測定素子（２、２′、８）の担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）が、互いに距離をもって連続的に同じセラミックフィルム間またはセラミック構造部材の部材間に配置されている、請求項１４記載の流動センサー素子。
16. セラミックフィルムラミネート（１）が２枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ）から形成されている、請求項１５記載の流動センサー素子。
17. セラミック構造部材（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）が、横断面でそれぞれ半月の輪郭の壁面を有する２個のセラミック管（１３ａ、１４ａ；１３ｂ、１４ｂ）から形成されている、請求項１５記載の流動センサー素子。
18. 温度測定素子（２）、２個の発熱素子（３、７；１１、１１′）および温度測定素子（８）が連続して配置されている、請求項１５から１７までのいずれか１項に記載の流動センサー素子。
19. セラミックフィルムラミネート（１）が３枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ）から形成されている、請求項１４記載の流動センサー素子。
20. 少なくとも１個の発熱素子（３、３′）の担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）および少なくとも１個の温度測定素子（２、２′）の担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）が、セラミックフィルム（１ｂ、１ｃ）によって互いに距離をもって、および互いに平行に配置されている、請求項１９記載の流動センサー素子。
21. 発熱素子（３）が第１のセラミックフィルム（１ａ）と第２のセラミックフィルム（１ｂ）との間に配置され、温度測定素子（２）が３枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ）の第２のセラミックフィルム（１ｂ）と第３のセラミックフィルム（１ｃ）との間に配置されており、この場合発熱素子（３）および温度測定素子（２）は、セラミックフィルムラミネート（１）と同じ高さで並存して配置されている、請求項２０記載の流動センサー素子。
22. 発熱素子（３）が３枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ）の第１のセラミックフィルム（１ａ）と第２のセラミックフィルム（１ｂ）との間に配置され、２個の温度測定素子（２、２′）が３枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ）の第２のセラミックフィルム（１ｂ）と第３のセラミックフィルム（１ｃ）との間に配置されており、この場合この発熱素子（３）は、温度測定素子（２、２′）の間に配置されている、請求項２０記載の流動センサー素子。
23. セラミックフィルムラミネート（１）が４枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）から形成されている、請求項１４記載の流動センサー素子。
24. 第１の温度測定素子（２）が４枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の第１のセラミックフィルム（１ａ）と第２のセラミックフィルム（１ｂ）との間に配置され、第２の温度測定素子（２′）が４枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の第３のセラミックフィルム（１ｃ）と第４のセラミックフィルム（１ｄ）との間に配置されており、発熱素子（３）が第２のセラミックフィルム（１ｂ）と第３のセラミックフィルム（１ｃ）との間に配置されており、この場合発熱素子（３）および温度測定素子（２、２′）は、セラミックフィルムラミネート（１）と同じ高さで並存して配置されている、請求項２３記載の流動センサー素子。
25. 第１の温度測定素子（２）が４枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の第１のセラミックフィルム（１ａ）と第２のセラミックフィルム（１ｂ）との間に配置され、第２の温度測定素子（２′）が４枚のセラミックフィルム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の第３のセラミックフィルム（１ｃ）と第４のセラミックフィルム（１ｄ）との間に配置され、発熱素子（３）が第２のセラミックフィルム（１ｂ）と第３のセラミックフィルム（１ｃ）との間に配置されており、この場合温度測定素子（２、２′）は、セラミックフィルムラミネート（１）と同じ高さで並存して配置されており、発熱素子（３）は、温度測定素子（２、２′）に対してずれて配置されている、請求項２３記載の流動センサー素子。
26. 担体フィルム（２ｃ、３ｃ、７ｃ、８ｃ、１１ｃ）が、媒体の流動方向と平行に配置されている場合に、管状導管（１２）を通してガス状または液状媒体の質量貫流量を測定するための請求項１から２５までのいずれか１項に記載の流動センサー素子の使用。
27. ガス状媒体が−４０℃〜＋８００℃の範囲内の温度を有する、請求項２６記載の使用。
28. ガス状媒体が内燃機関の排ガスである、請求項２６または２７記載の使用。
29. 液状媒体が０℃〜１５０℃の範囲内の温度を有する、請求項２６記載の使用。
30. 媒体が時間間隔で変化する流動方向を有する、請求項２６から２９までのいずれか１項に記載の使用。

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