JPH02141622A - センサのヒータ部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発熱量の変化により各種物理量を検出するセ
ンサのヒータ部の横道に関する。

［従来技術］ 従来、このようなセンサのヒータ部構造、例えば流体通
路内に配置される流量測定センサのものを例にとると、
本願出願人は量産に適するようにするため基板上に温度
測定抵抗と抵抗発熱体とを形成したものを出願した（特
願昭６３−４９２６９）、すなわち、第８図に示すよう
に、センサ基板１１上に温度測定抵抗１３と抵抗発熱体
１２とを薄膜パターン形成し、この両者の温度差が一定
になるように制御したときの供給電力値より、流木の流
量を求めるようにしている。抵抗発熱体１２は、流量が
大きいほど奪われる熱量が多くなる原理により、この発
熱体の供給熱量を決定する供給電力によって流体の流量
を測定するためのらので、温度測定抵抗１３は、上記抵
抗発熱体１２の発熱条件が流体温度によって変わるので
、これを補償するためのものである。

なお、上記抵抗発熱体１２の熱容量を少なくするととも
に、抵抗発熱体１２と温度測定抵抗１３とを断熱するた
め、両者の間に細長い断熱孔１４が設けられている。ま
た、上記抵抗発熱体１２に対しては、導電パターン１５
を介して直流電源より電力が供給され、発熱するように
なっている。

そして、上記抵抗発熱体１２は、熱効率を良くするため
、即ちより少ない供給電力でより多くの熱量を発生させ
るため、幅を狭くしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、抵抗発熱体１２の幅を狭くすると、放熱
の行われる部分に対する発熱部分の比率、すなわち抵抗
発熱体１２付近のセンサ基板１１の表面かつ裏面の面積
及びセンサ基板１１の厚み部分の面積に対する抵抗発熱
体１２の面積の比率が小さくなり、放熱部分の温度変化
が発熱部分に伝わるまで時間がかかり、流量急変時の応
答性が悪くなるという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもの
であり、温度変化に対する応答性の良い基体上のヒータ
部構造をを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明においては、基体にヒ
ータ部を形成するためのヒータ部領域の側縁部まで発熱
膜体を形成したものである。

［作用］ これにより、放熱部分であるヒータ部領域に対する発熱
部分である発熱膜体の占める割合が大きくなり、放熱部
分の温度変化が発熱部分に伝わる時間が短くなり、応答
性が良くなる。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は、熱式流量センサのセンサ基板１のヒータ部領
域２の平面図であり、このヒータ部領域２は、第１図鎖
線で示すような、センサ基板１の側縁と断熱孔３の側縁
とで挾まれる部分の表面、裏面及び側面からなるもので
ある。

センサ基板１は、数センチメートルの長さ及び幅の方形
状の板で、材質はアルミナ若しくはジルコニアよりなる
基板４又は基板４の表面にガラスよりなるアンダーグレ
ーズ５を積層したものが用いられ、このアンダーグレー
ズ５であるガラスの軟化点は次述する発熱膜体６、導電
膜体７の焼成温度より高い。

このセンサ基板１の上面の第１図の点模様部分には有機
白金ペーストが２列分印刷焼成され、白金の発熱膜体６
が形成される。この２列の発熱膜体６の外側の端縁それ
ぞれは、第２図に示すように、ヒータ部領域２の表側の
側縁部８．８、すなわちヒータ部領域２の表面、裏面、
側面のそれぞれの境界のうち表側の境界部分に達してい
る。また、２列の発熱膜体６の間の隙間は非常に狭いも
のとなっている。

発熱膜体６の焼成温度は８００℃であり、厚さは０．１
〜０．２ミクロンが望ましいが、これに限られるもので
はない、この発熱膜体６が、流量測定センサにおいては
抵抗発熱体となる。

発熱膜体６の印刷はスクリーン印刷により行われるが、
この印刷は、第３図に示すように、スクリーンＷＡ９に
パターン部１１を２列形成して、度に２列分印刷しても
良いし、第４図に示すように、二回に別けて各列を印刷
してもよい、この場合、各発熱膜体６．６の間に間隔が
あっても、なくても、あるいは重なり合ってもよい。

このスクリーン９は、有機白金ペーストが通過して発熱
膜体６の印刷を行う部分がパターン部１１、これ以外の
部分はスクリーン膜１２となっており、スクリーン膜１
２は、メツシュ状のシルクスクリーンに対し、乳剤が含
浸されており、パターン部１１は何ら含浸されていない
。このスクリーン＠１２は、乳剤が含浸されることによ
り、パターン部１１より下方に突出しており、この突出
厚みにより、発熱膜体６の厚さが制御される。しかし、
第３図の発熱膜体６．６を一度に２列印刷するときは、
各パターン部１１．１１の両側のスクリーン膜１２．１
２がセンサ基板１上に乗らないため、各パターン部１１
．１１の間の間在スクリーンｆｌ！１３により、各発熱
膜体６．６の厚さが制御される。

なお、発熱膜体６を２列としているのは、幅の広い１列
にすると印刷した発熱膜体６の厚みが薄くなってしまう
からであるが、１列の印刷であってもかまわない。

このようにして形成される発熱膜体６に対して、第１図
の斜線部分には銀パラジウム又は銀白金が印刷焼成され
、導電ｌｌＩ！ｔ４ｃ７が形成される。導電膜体７の焼
成温度は８００℃であり、厚さは４０ミクロンが望まし
いが、これに限られるものではない。

これら発熱膜体６、導電膜体７を含めたセンサ基板１上
には、透明のガラスペーストが印刷積層され、約７００
°Ｃで焼成されて、透明ガラス層１０がコーティング形
成される。この透明ガラス層１０は発熱膜体６、導電膜
体７を塵芥から保護するオーバーコート用の膜であり、
厚さは１０ミクロンが望ましいが、これに限られるもの
ではないし、材質もガラス以外のものでも良い。

そして、ヒータ部領域２の各部の温度は、発熱膜体６か
らの熱に対するアンダーグレーズ５、基板４、透明ガラ
ス層１０の熱容量、熱抵抗と、流体への放熱量で決定さ
れており、ヒータ部領域２の表面積に対して発熱膜体６
の面積が小さけれは、放熱部分であるヒータ部領域２の
温度変化が、発熱部分である発熱膜体６に伝わるまで時
間がかかるが、本願のように発熱膜体６の広さをヒータ
部領域２の側縁部８まで拡げて、ヒータ部領域２に対す
る発熱膜体６の面積を大きくすれば、ヒータ部領域２の
温度変化が発ｖ！、膜体６に伝わるまで時間が短くなり
、流量変化に対する応答性が良くなる。

なお、上記発熱膜体６は、流量測定センサにおいては抵
抗発熱体となるが、この抵抗発熱体は、流量が大きいほ
ど奪われる熱量が多くなる原理により、この発熱体の供
給熱量を決定する供給電力によって流体の流量が測定さ
れ、これに対し上記抵抗発熱体の発熱条件か流体温度に
よって変わるので、これを補償するための温度測定抵抗
（図示せず）が設けられている。これら温度測定抵抗と
抵抗発熱体とが形成されたセンサ基板１を流体通路内に
配置し、この温度測定抵抗と抵抗発熱体との温度差が一
定になるように制御したときの供給電力値より、流体の
流量が求められる。上記断熱孔３は、この抵抗発熱体の
熱容量を少なくするとともに、温度測定抵抗と抵抗発熱
体とを断熱分離するためのものである。

第５図は第二実施例を示すものである。第二実施例は、
センサ基板１の裏面側にも発熱膜体６を形成したもので
ある６表面の発熱膜体６と裏面の発熱膜体６とは、裏面
側にも表面側と同様に導電ＷＡ体７を形成し、当該裏面
側の導電膜体７と表面側の導電膜体７とを導通するスル
ーホールにより導通させても良く、またヒータ部領域２
の側面に形成した導電膜体７で導通しても良いし、さら
にヒータ部領域２のセンサ基板１に穿設した穴に注入し
た金属で導通しても良く、またからにセンサ基板１の裏
面にも表面とまったく同じ発熱膜体６、導電膜体７等を
形成したものでも良い。

これにより、ヒータ部領域２の厚さに対しヒータ部領域
２の幅をに３とすると、ヒータ部領域２に対する発熱膜
ｔ＊６の面積を３７′４まで大きくすることができ、流
量変化に対する応答性をさらに向上させることができる
。

第６図は第三実施例を示すものである。第三実施例は、
センサ基板１の裏面側のほか両側面側にも発熱膜体６を
形成して、ヒータ部領域２の全てに発熱膜体６を形成し
たものである。

これにより、ヒータ部領域２の面積と発熱膜体６の面積
を同じ大きさまで大きくすることができ、流量変化に対
する応答性をさらに向上させることができる。

本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能である０例えば、第７図に示
すように、ヒータ部領域２の全域にわたって複数列の発
熱膜体６を形成してら良いし、ヒータ部領域２は、セン
サ基板１と断熱孔３とで挾まれる部分に限らず、断熱孔
３のないセンサ基板１の表面から片側面を経て裏面に渡
るものでも良いし、断熱孔３に断熱材が充填されたもの
でも良く、ヒータ部領域２の形態はどの様なものでも良
い。また光熱膜体６の材質、大きさ、厚さ等は、上述し
たちの以外のものでも良く、製造方法も蒸着及びエツチ
ング技法によるものでも良く、本発明は流量測定センサ
以外の温度測定センサ等にも適応可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、基体にヒータ部を
形成するためのヒータ部領域の側縁部まで発熱膜体を形
成したから、放熱部分であるヒータ部領域に対する発熱
部分である発熱膜体の占める割合が大きくなり、放熱部
分の温度変化が発熱部分に伝わる時間が短くなり、温度
変化に対する応答性が良くなる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の実施例を示すもので、第１
図はヒータ部領域２の平面図、第２図はヒータ部領域２
の断面図、第３図及び第４図は発熱膜体６のスクリーン
印刷状態を示す図、第５図乃至第７図は別の実施例を示
す図、第８図は従来例を示す図である。 １・・・センサ基板、２・・・ヒータ部領域、３・・・
断熱孔、４・・・基板、５・・・アンダーブレース、６
・・・発熱１ＩＩＩ体、７・・・導電膜体、８・・・側
縁部、９・・・スクリーン、１０・・・透明ガラス層、
１１・・・パターン部、１２・・・スクリーン膜、１３
・・・闇夜スクリーン膜。 特許出願人　日本特殊陶業株式会社 代　理　人　弁理士　若原誠− 第１医 第４図 第２図 第５図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発熱量の変化により各種物理量を検出するセンサに
   おいて、 基体にヒータ部を形成するためのヒータ部領域と、 このヒータ部領域の側縁部まで形成された発熱膜体と、 この発熱膜体に対し発熱電力を供給する電力供給手段と
   を備えたことを特徴とするセンサのヒータ部構造。 ２、上記発熱膜体は、複数列の膜体よりなることを特徴
   とする請求項１記載のセンサのヒータ部構造。 ３、発熱膜体を印刷形成するためのスクリーン膜の、上
   記複数列の発熱膜体に対応した各パターン部の間にある
   間在スクリーン膜につき、各パターン部に対する突出厚
   みにより、各発熱膜体の厚さを制御することを特徴とす
   る請求項２記載のセンサのヒータ部構造。