JPH0432974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱伝導流体測定チヤンネルを通り流
れる流体流量（flow rate）を測定するための流
体流れ（fluid flow）測定装置に関し、本装置
は、測定チヤンネルの外壁に位置づけされている
センサ素子を含んでいて、その素子が流体流量の
函数として温度勾配を生ずるため加熱されている
ことができ、その温度勾配が測定回路によつて電
気的測定信号に変換されることができる。

このような流体流れ測定装置は米国特許第
3938384号から知られている。公知の流体流れ測
定装置では、センサ要素は、管状の流体流れ測定
チヤンネルの外表面の周りに巻かれていて、且つ
絶縁材料内に埋め込まれている感温（tempera−
ture sensitive）抵抗線として具体化されている。
抵抗体はその抵抗器を通る電流の結果として加熱
され、そして流体が流体測定チヤンネルを通れ
ば、温度勾配が抵抗体の間に生じ、この勾配は流
体流量に正比例する。前記温度勾配のため、前記
抵抗体が接続されている抵抗ブリツジの測定端子
に電圧が発生される。

前記米国特許第3938384号の記載から明らかな
如く、流体流れ測定装置のデイメンシヨンは非常
に小さい。ある実施態様においては、流体測定チ
ヤンネルの直径は0.014インチ＝0.3556mmであり、
そして前記抵抗体の各々は流体流れ測定チヤンネ
ルの周りに長さ0.2インチ＝5.08mmの長さに亘つ
て巻かれている。それは、双方のセンサ抵抗体を
実現するため毛細（hair thin）抵抗線が非常に
小さい測定管上に巻かれなければならないことを
意味している。このような流体流れ測定装置を製
作するには、特殊な工具及び非常に大きな熟練が
必要であることは明らかである。線が巻線作業中
に切断し、巻線均一に形成されず、不均等な機械
的張力が種々の巻線内に生じてこれが局部的ねじ
れとなり、そして使用中に抵抗を変化する等の機
会は確かに考えられない訳ではない。大量生産で
は更に特殊機械が開発されなければならず、これ
のみでも非常な価格上昇のフアクターを形成す
る。従つて、この型式の流体流れ測定装置は比較
的高価となる。

更に、この型式の流体流れ測定器に対する応答
時間は比較長い。実施態様では20％乃至100％の
流体流量の段階的変化後、最終測定値の98％に達
するのに20秒の時間が指示される。

本発明の目的は前記の欠点を、除き、且つ比較
的安価に確実な方法で製造でき、そして比較的速
い応答を有している上述の型式の流体流れ測定装
置を提供することである。上記の目的に関して、
上述の型式の流体流量測定装置はセンサ素子が一
体の形で（in interategd from）良く熱を伝え、
且つ電気的に絶縁されている材料の薄い基板上に
位置づけされており、その基板が流体流れ測定チ
ヤンネルの外壁に取付けられていることを特徴と
している。

一体の形に基板上に位置づけされているセンサ
素子の使用によつて、実際の製造ステツプは一方
においては、基板をチヤンネル壁に取付けること
に制約され、そして他方においてはセンサ素子を
前記基板上に一体にすることに制約され、その後
者のステツプでは種々の公知の方法が使用でき
る。というのはこの相対的配置の結果としてまた
センサ素子へ早い熱伝達が実現されて応答が非常
に早くなる。

ヨーロツパ特許第00021291号に、上述の米国特
許第3938384号に記載されたと多少類似性を示し
ている型式の流体流れ測定装置が記載されてい
る。前記の公知の流体流れ測定装置では双方のセ
ンサ抵抗器は抵抗層（resistanc−ｅ layer）の
形で薄い基板上に取付けられていることに注目さ
れたい。前記の薄い基板は、好ましくは少くとも
局部的硬化を実施後、流れている流体内、即ち測
定チヤンネル内に配置されており、そして本発明
による如く流体流れ測定チヤンネルの外壁上に配
置されていない。双方のチヤンネル並びに薄いフ
イルム抵抗体の比較的小さい寸法のためこの公知
の流体流れ測定装置の製造は種々の問題を生ず
る。一体の形の本発明によるセンサ素子を流体流
れ測定チヤンネルの外壁上に取付けることによつ
て前記の問題は主要部分が除かれ、そして更に流
体が流体流れ測定装置の構成素子に劣化の影響を
与える機会がない。また流体流れ内への前記構成
素子の汚染が除去される。

更に、流体流れチヤンネル自身内のセンサ素子
の存剤のため、前記公知の流体流れ測定装置のチ
ヤンネルを通る流体流れはある程度影響を与え、
これが測定制度に悪い影響を与える。更に流体流
れチヤンネルの壁を通るセンサ要素に関連して対
策がとられなければならない。

上述の２つの公知の流体流れ測定装置ではセン
サ素子はセンサ素子自身を通る電流の結果として
センサが加熱される。しかし乍ら、前記流体流れ
測定装置では別個の加熱素子の使用も可能であ
る。本発明によれば、その場合に、別個の加熱素
子も集積化された形状の基板上に位置づけされる
のが好ましい。これに関連して、米国特許第
2994222号を参照すると、これでは流体流れ測定
装置が２つのセンサ抵抗体並びに前記センサ抵抗
体の１つの隣接して配置された加熱抵抗体を含む
ことが記載されている。センサ抵抗体並びに加熱
器の双方は適切な抵抗材料のワイヤから形成され
ており、そのワイヤが熱伝導性の流体流量測定チ
ヤンネル上に巻かれている。しかし乍ら、前記の
公知の流体流量測定装置は米国特許第3938384号
に関して上記に示したと同じ欠点を有している。

周辺（peripherae）測定回路を簡単化するた
め、前記測定回路の構成素子の少くとも一部が直
接基板上に位置づけされているのが好ましい。一
般的に測定回路の構成素子の少くとも一部をセン
サ素子及び若し存在すれば、加熱素子と一緒に基
板上に直接一体の形に実現化され全く問題に遭遇
しないか又は少しの問題にしか遭遇せず、従つて
全体として流体流量測定装置の製造の簡単化が実
現できる。

上述の記載において、抵抗体の形式のセンサ素
子と（存在すれば）加熱素子とを含む流体流れ測
定装置が記載されている公報を参照した。しかし
乍ら、センサ素子及び、存在すれば、ヒータ素子
が半導体として具体化されている流体流れ測定装
置に本発明の原理を適用することも可能である。
その場合にセンサ素子及び、若し存在すれば、加
熱素子は本発明によればチツプ形状の一体の形の
半導体の形で基板上に実現される。

これに関連してオランダ国特許出願第609696号
に記載されている方向感知型の（direct−on
sensitive）流体の流れ測定装置を参照する。こ
の公知の流体の流れ測定装置では、センサ素子
は、測定方向で見て、少くとも１つがチツプの前
端に存在し、そして少くとも１つがチツプの後端
に存在する温度感知トランジスタより成つてい
る。前記チツプが加熱されると、流れている流体
は先づ最初にチツプの前部におけるトランジスタ
に遭遇し、そしてチツプに沿つて流れている時加
熱される。流体の流れが後のトランジスタに達す
ると前記後のトランジスタの温度は前のトランジ
スタの温度よりも高い値に達し、これが前のトラ
ンジスタの出力信号と後のトランジスタの出力信
号の差を生じ、この差は流量（flow rate）の増
加と共に全体的に増加する。前記のオランダ国特
許出願に示されている如く、測定された電圧の差
の２乗と流れている流体速度との間に直線関係が
ある。

前記の公知の方向感知型の流体流れ測定装置で
は、熱源として作用するトランジスタ又はパワー
トランジスタがチツプ上に一体の形にされること
ができる。

基礎となつている（underlaying）出願による
流体の流れ測定装置と対照的に公知の流体の流れ
測定装置のチツプは流体流れの中に位置づけされ
ており、換言すれば、保持装置に使用している測
定チヤンネル内に位置づけされている。いくつか
の適用においてはチツプの構成素子の側部を測定
されるべき流体と接触せしめるのは差しつかえな
いが、しかし乍ら、例えば非常に高粘度を有して
いるか、又は非常に侵食性（agressive）である
流体を測定しなければならないときは、チツプの
その側を（その上に熟源並びにセンサ素子が存在
する）チツプの保持素子の方に向けて、そして流
体に対してチツプの裏側のみを露出するのが好ま
しい。

更に、米国特許第3992940号から流体流れ測定
装置が知られており、これでは、センサ素子及び
加熱素子は流体測定チヤンネル内に位置づけられ
ている保持プレートに取付けられている２つのチ
ツプ上に実現されている。チツプからそれぞれへ
の種々の入力ライン及びラインが前記保持プレー
ト上を、チヤネル壁を通り外部へ延びている。

前記公知の流体流れ測定装置の欠点は前記装置
の一部を形成するチツプが保持素子によつて測定
されるべき流体と接触させられなければならない
ことであり、これは必ずしも簡単な方法で可能で
はない。保持素子内又はその上にチツプを組立
て、その後測定位置に前記保持器を取付けること
は非常に厄介であり、時間を要し、従つてかなり
の費用となる。

基礎になつている（underlaying）出願の好ま
しい実施態様によれば、半導体はチツプ形状で流
体の測定チヤンネルに接着されており、これによ
つて結合層即ち接着層はチツプ材料と一緒に前記
の基板を形成する。それが流体流れ測定装置をか
なり簡易化し、そして前記の流体流れ測定装置の
製造ではチツプ形状の市場で入手できる半導体を
接合法、即ち接着法によつて流体流れ測定装置チ
ヤンネル上へ接着し、その後チツプを測定回路に
接続するだけでよい。

基板が流体測定チヤンネルの壁の一部を形成し
ている場合には、このような相対的配置を作るた
めの特に簡単な相対的配置、そしてまた非常に簡
単な方法が得られる。これにより流体流れ測定チ
ヤンネルの一部として例えば環状チヤンネルの形
状の基板も考えられる。更に長方形断面を有する
流体流れ測定チヤンネルも考えることが可能であ
り、これによつて基板はその平らな壁の一方の部
分を形成し、そして非常に簡単な方法でそのよう
に取付けられることができる。

本発明による流体流れ測定装置を製造するため
の好ましい実施態様によれば、センサ素子は感温
性の材料の薄い又は厚いフイルム抵抗体の形状の
熱伝導のよい材料及び電気的絶縁材料の薄い基板
上に実現され、その後基板は、例えば結合剤即ち
接着剤によつて流体測定チヤンネルの外壁に取付
けられる。基板に対して例えばガラス又はアルミ
ニウム酸化物の薄板が使用されることができる。
しかし乍ら、適切なパターンの抵抗材料を用いて
連続プロセスで印刷されたプラスチツクオイル
（fail）を使用することも可能であり、前記フイ
ルムを別々に基板に分割後、印刷されたフイルム
が流体測定チヤンネルの外表面へ取付けられる。

しかし乍ら、更に他の好ましい方法によれば、
電気的絶縁材料であり、且つ熱伝導のよい材料の
薄い層状の基板を熱伝導性のよい材料で作られた
流体測定チヤンネルの外壁上に設けることも可能
であり、それから例えば感熱材料の薄い又は厚い
フイルム抵抗体の形状のセンサ素子が用意された
基板上に設けられる。例えば基板を設けて、その
基板上にその後スクリーン印刷技法を使用して、
抵抗トラツク（resistance track）が所望のパタ
ーンで実現されるエナメル法を使用することも可
能である。

本発明の更に他の開発によれば、液体測定チヤ
ンネルは基板自身内に少くとも部分的に形成され
る。その目的のため基板は例えば１方の側に溝又
はへこみ穴を有することができ、これは基板のそ
の側に閉鎖素子を位置づけ後流体流れ測定チヤネ
ルを確定する。このようにして非常に簡単な構造
が得られる。更にまた、閉鎖素子と溝又はへこみ
穴を含む基板側との間の接続が開放可能に具体化
されていれば、流体流れ測定装置は例えば保守の
ため又は掃除目的のため、又はセンサそして／又
は加熱素子をそれ等が取付けられている位置から
取除く必要もなく液体測定チヤンネル内に存在す
るフイルタ素子又は定常流（laminar flow）素
子の万一の交換のため非常に簡単に取外されるこ
とができる。

また、液体測定チヤンネルとして機能する通過
路を基板に設けることも可能である。特に比較的
小さな直径を有する流体測定チヤンネルに適して
いるこのような実施態様はレーザ光線を用いて通
過路を作ることにより正確な、且つ簡単な方法で
実現されることができる。更にまた半導体基板が
使用されれば、必要なセンサ素子そして／又は加
熱素子が基板内に又はその上に一体化された後、
原則的には測定チヤンネルを含む完全に一体の形
の構成素子を形成するため更に１つの製造ステツ
プのみが必要である。更にまた完全な測定回路が
基板上に一体の形につくられれば、比較的少数の
製造ステツプで完全な一体の形の流体流れ測定装
置が得られる。

更にまた加熱素子そして／又はセンサ素子及び
場合によつて測定回路の更に他の構成素子を平ら
な基板上の薄層内へ実現し、且つその後Ｕ形状の
素子を基板に対して位置づけして、Ｕ形状の素子
間の密接した空間が流体測定チヤンネルを確定す
るようにすることも可能である。

すべての場合において、相対的な配置は最終的
な相対的配置において薄い層が流体測定チヤンネ
ルの外壁に存在するように選択されることができ
る。特に基板及びこれと共にチヤンネル壁が非常
に薄く、熱伝導がよく且つ熱の変化に速やかに応
答する場合に特に非常によい結果を得られること
ができる。

既述の如く、また加熱手段そして／又はセンサ
素子に加えて薄い層内に更に他の構成素子を位置
づけされることができる。特に完全な測定回路が
前記層内に集積化されている実施態様は非常にコ
ンパクトな流体流れ測定装置となり、この装置は
比較的少数のステツプで、充分再現可能な方法で
製造されることができ、この測定装置は電力源及
び指示装置へ接続後使用状態となる。

集積回路技法において種々の方法が既に知られ
ており、この技法は本発明の範囲内で好結果をも
つて適用されることができ、すべてこれは厚い又
は薄い層の製造方法の如き、使用したセンサ素子
及び使用した加熱素子に依存しており、これによ
つて例えば回路の構成素子の一部が蒸発、スパツ
タリング又は真空堆積（depisition）により１又
はこれ以上の層に作られ、これにより他の構成素
子との接続に使用される接着領域をカバーしな
い。

先行技術の公報のいづれかにおいても、液体自
身の温度変化により生ずる問題は認められない。
すべての公報においては一定の液体温度が仮定さ
れている。しかし乍ら、実際には温度は確かに一
定ではなく、そしてセンサ素子及び、若し存在す
れば、加熱素子は比抵抗値が増加する材料で作ら
れているから、測定ブリツジ回路の常に乱れる
（drifting）零点調整のため公知の流体流れ測定
装置においては問題に遭遇する。そこで本出願人
は、４つのセンサ素子によつてブリツジ回路が作
られている場合に、その４つのセンサ素子が２つ
づつ直列に接続されており、且つ流体測定チヤン
ネル上に位置づけされており、各直列回路から１
つの素子が流体測定チヤンネルの第２の部分に関
して上流側の流体測定チヤンネルの第１の部分に
位置づけされるようになつていて、流体測定チヤ
ンネルの第２の部分上にそれぞれの直列回路の他
方の素子が位置づけされており、これによつて直
列回路の各々の下流端がそれぞれ他方の直列回路
の上流端に接続されており、そして電気的測定信
号が前記直列回路の接合点において得られるよう
になつていて、前記のこれ等の問題が除去される
ことができるか又は少くともかなり減少されるこ
とができることを認めた。というのはすべてのセ
ンサ素子が同じ温度に維持され、その温度が変化
する温度であり、前記センサ素子の各々の抵抗値
が同様の方法で前記の温度変化によつて影響を受
け、その結果ブリツジの零調整が行なわれないか
らである。

特に上記の型式のセンサ素子と組合せて、その
センサ素子は薄い又は厚い層の形状の抵抗素子と
してそれぞれ電気的に絶縁されている流体測定チ
ヤンネル上へ、薄い絶縁層上へ、電導性の流体測
定チヤンネル上へ形成されるか、又は熱伝導のよ
い、且つ電気的に絶縁された材料の基板上に一体
の形で設けられているトランジスタとして形成さ
れており、その基板が流体測定チヤンネルの外壁
に取付けられていて、補償及びブリツジ回路の零
点調整の乱れ（drift）のための広い対策をとる
必要性もなく非常に速かな応答が得られる。

本出願人は更に、流体自身の温度上昇におい
て、センサ素子そして／又は加熱素子から絶縁体
を通り周囲の環境への熱損失が増加し、そしてこ
れ等の増加する熱損失がブリツジ回路の零点調整
の乱れとなり、その乱れは流体自身の温度が増加
するにつれて大きくなることを認めた。この問題
を除去するため本発明が流体流れ測定装置を提供
している。

加熱素子としても作用するセンサ素子か、又は
加熱素子としても作用する別箇のセンサ素子か又
は別箇の加熱素子が抵抗素子として具体化されて
おり、この抵抗を介して第１に一定の電流が供給
される流体流れ測定装置において、前記抵抗素子
の抵抗材料並びに絶縁体の絶縁値が、流体自身の
温度上昇によつて生じた前記素子の抵抗値の増加
と共に前記要素によつて解放される熱の増加が前
記絶縁体を介して熱損失の増加により少くともほ
ぼ補償されるように選択されることを特徴とする
流体流れ測定装置。

一方では流体と、他方ではセンサ／加熱素子と
の間の熱の伝達を改良するための今までの対策に
ついて説明した。これにより重要なのは一方では
実際のセンサ素子と加熱素子との間の薄い絶縁層
並びに前記センサ素子と加熱素子との間の大きな
接触面積であり、そして他方においてはそれぞれ
流体の流れ測定チヤンネルとその上に堆積された
絶縁層である。応答時間のこれ以上の増加はセン
サ素子の全組合せの場合に実現され、そして若し
存在すれば加熱素子は絶縁体によつてカバーさ
れ、これにより周囲の環境への熱損失を減少す
る。センサ素子及び加熱素子を周囲の環境から絶
縁するためのこのような絶縁体の使用は既に米国
特許第3938384号で説明されている。その中に記
載されている装置ではオープンセル（open cell）
構造を有している絶縁体が使用されており、そし
て前記米国特許の記載では適切な材料としてポリ
スチレン、ポリウレタンフオーム、発泡ポリエチ
レン、発泡ポリプロピレン等を挙げている。しか
し乍ら、オープンセル構造のすべての前記の発泡
材料は、高温でフオーム組織が崩壊し、そして発
泡材料が完全にその絶縁特性を失うので±100℃
の範囲内の高温での使用には適していない。それ
は、前記の米国特許に記載されている型式の流体
流れ測定装置がそれ自身100℃以上の温度を有し
ている流体流れを測定するのに適していないこと
を意味している。

しかし乍ら、多くの工業領域において、それ自
身の温度が100℃乃至1000℃の範囲内である流体
流れを測定できる流体流れ測定装置に対する必要
性が増加している。本発明によれば、絶縁体は少
くとも部分的に、ガラスウールフアイバ又はロツ
クウールフアイバの如き天然のフアイバを使用し
て作られている。

添付図面を参照して更に詳細に本発明を説明す
る。

第１図は、例えばアルミニウム又は他の適切な
材料で作られている測定チユーブ１の断面を例示
している。

前記アルミニウムチユーブは、例えばアルミニ
ウム酸化物又は測定チユーブが作られている他の
金属の酸化物で作られている絶縁材料の層２又は
他の絶縁層を保持している。前記のアルミニウム
酸化物の層２上に感熱抵抗材料の層が、例えばク
ロム、ニツケル合金を用いて領域３及び４内に堆
積されている。第１図において、前記の層３及び
４は概略的に例示したのみである。層３及び４は
スタート点と終点との間のチユーブの周りに螺旋
状巻きに埋設されることができるか又はこのチユ
ーブ上に堆積された曲折した形である層内に埋設
されることができる。しかし乍ら、本発明は前記
の２つの可能性に制限されるものではなく、堆積
した（deposited）抵抗体の分野における当業者
において公知であると見做されるすべての他の解
決法が本発明の範囲内に適用可能である。

抵抗素子３及び４を保持している測定チユーブ
１は米国特許第3938384号記載されている如き回
路に適用されることができる。本発明が適用され
る場合、抵抗体素子と測定チユーブ間の直接接触
により、感度の増加及び流体流れ測定装置の速か
な応答が得られる。

抵抗層３及び４を堆積（depositing）するため
材料はガス相から堆積されることができ、材料は
液相から堆積されることができ、又は所謂高真空
内でスパツター技法（sputter technique）が使
用されるこができる。これ等の技法のすべてはこ
の分野における当業者にそれ等自身公知であり、
従つて更に詳細に説明しない。更に絶縁体５が概
略的に第１図に例示されている。前記絶縁体は好
ましくはガラスウールフアイバ又はロツクウール
フアイバの如き天然フアイバで作られており、そ
して一方ではフアイバ組織の破壊を防ぐため、且
つ他方ではいかなる空気がフアイバ組織を通過の
を防ぎこれにより絶縁体の絶縁値を増加するため
例えばアルミニウム体内に開放（unclosed）され
ることができる。

原則的に第２図乃至第７図に例示されたすべて
の実施態様において、この型式の絶縁体が使用さ
れるが、しかし乍ら、明瞭にするため、これ等の
絶縁体は第２図乃至第７図には例示されていな
い。

第２図は本発明による装置の他の実施態様を例
示している。この場合には、測定チユーブは長方
形断面を有しているので、測定装置の部分を形成
している構成素子は装置の製造に関して確実に利
点を有している平らな表面上に取付けられること
ができる。抵抗素子１３及び１４はチユーブ１１
上に概略的に例示されている。第１図に関して述
べたと同じ製造方法が第２図においても使用でき
ることは明らかである。更に場合により更に他の
構成素子が抵抗素子へ直接接続されることがで
き、この抵抗素子は別箇の回路へ長い接続具の使
用を必要とせずに薄層技法（thin layer
technique）で作られる。その場合にハイブリツ
ド回路がこれに固有なすべての利点によつて表現
される。

第３図は加熱素子そして／又はセンサ素子が半
導体基板３０の上部薄層内に一体の形の相対的配
置を例示している。概略的に２つのトランジスタ
３１及び３２が示されているが、一体の形の構成
素子の数、型式、位置及び実施態様は相異しても
よい。Ｕ形素子３３は、前記基板３０と前記Ｕ型
素子３３との間に測定チヤンネルとして機能する
チヤンネル３４が規定されるように、前記の基板
３０の下側に対して位置づけされている。

逆の形状の相対的配置も考えられ、これでは基
板がＵ形に形成されるか、又は一方側に溝を設け
られ、これによつてそれぞれＵ形溝におけるへこ
み穴は平らな素子によつて閉じられることは明ら
かであろう。

更に、一体の構成素子の位置づけを考慮して、
Ｕ形素子３４を基板３０の上部表面に対して配置
することも可能であり、従つて一体の形の構成素
子は測定チヤンネルの内壁上へ位置づけされより
良い熱の伝導及びより速い応答となる。

最後に第４図は基板４０を含んでいる実施態様
を例示しており、これでは、再び概略的に、且つ
表示としてのみトランジスタ４１及び４２が例示
されている。この場合には通路４３は基板内に実
現されており、その通路が測定チヤンネルとして
機能する。このような実施態様は無変流の
（laminar）測定チヤンネルと組合せて測定回路
として特に適しており、この場合に、通路の寸法
は前記の通路が層流チヤンネルとして機能できる
ように選択されなければならない。

第５図、第６図及び第７図においては実際にテ
ストされた多くの実施態様が例示されている。

第５図は長さＬ 60mm、外径Ｄ ２mm、そして
内径d1.9mmを有するステンレスチユーブを含む測
定チヤンネルを例示している。前記のチユーブ上
に、ニツケル材料のセンサパターンを保持してい
るAl₂O₃基板５０が付着、接着又はろう付けられ
ている。第５ｂ図は基板に対するセンサ素子のパ
ターンを例示している。ニツケル通路５４は端子
５１と端子５２との間に延びており、そしてニツ
ケル通路５５は端子５２と端子５３との間に延び
ている。両通路は螺旋形状に具体化されることが
できる。20％乃至100％の流体の流量の段階的変
化後、最終値98％を達成するための応答時間はこ
の実施態様では±１秒である。

第６図は実際にテストされた第２の実施態様を
例示している。この実施態様では測定チヤンネル
は長さＬ 60mm、外径0.2mm、そして内径1.9mmで
ある。その長さの部分に沿つてこのステンレスス
チールチユーブは実施態様の１つではAl₂O₃が使
用されているがしかし他の絶縁材料も使用される
ことができる絶縁層によつてカバーされている。
前記の絶縁層を実現するため他のスパツタリン
グ、真空蒸着、及びガルバーニ浴内での電着
（deposition）の中、種々の公知の方法が使用さ
れる。絶縁層の厚さは10ミクロンであつた。前記
の絶縁層上に厚さ２乃至10ミクロンを有するニツ
ケル層が堆積（deposite）された。また前記のニ
ツケル層を堆積するため、スパツタリング、真空
蒸着又はガルバーニ浴内での電着の如き公知の方
法が使用されることができる。

第６ｂ図に明示されている如く、その後接続タ
ーミナル６１，６２及び６３を有している螺旋状
のニツケル通路はエツチングにより又はレーザ光
線を使用して螺旋状の通路に沿つて焼成（burni
−ng）することによつて作られる。１方のセン
サ素子は端子６１と端子６２との間に存在し、そ
して他方のセンサ素子は端子６２と端子６３との
間に存在する。ニツケル通路の幅ｂは50ミクロン
である。流体の流量において20％から100％に段
階的な変化後、最終値の98％に達する応答時間は
100msecと200msecとの間であつた。

第７図は実際にテストされた第３の実施態様を
例示している。この実施態様では測定チヤンネル
は長さＬ 60mm、外径Ｄ 2.0mm、及び内径d1.9
mmを有しているステンレススチールチユーブであ
つた。前記のステンレススチールチユーブはその
全長に亘り厚さ10ミクロン乃至20ミクロンを有す
るエナメル層でカバーされていた。その後ニツケ
ル抵抗体のパターンはスクリーンプリンテイング
によつて前記のエナメル層上に堆積された。しか
し乍ら、本発明の範囲内において、また他の薄膜
技法（thin film technique）を使用することも
可能である。第７ｂ図に示されている如くまたこ
の場合、センサ素子７１及び７２はそれぞれの端
子７３と７４、並びに７４と７５の間に曲折形状
に折り重ねられる。第７ｃ図に概略的に示されて
いる如く、センサ素子のこのパターンは３回、相
互に等間隔に測定チヤンネルの外側壁上に実現さ
れた。この実施態様では20％から100％に流体流
量の段階的な変化後、最終の98％に達する応答時
間は100msecと200msecとの間であつた。

図面には２つのセンサ素子そして／又は加熱素
子の組合せのみが例示されているが、前記センサ
素子が接続されるブリツジ回路のすべての素子は
例示された方法で直接流体測定チヤンネル上に形
成されるのが好ましい。好ましくはブリツジ回路
は第８図に非常に概略的に例示されている如く具
体化される。このブリツジ回路は４つの抵抗体
R₁、R₂、R₃及びR₄で作られており、好ましくは
すべて同じ抵抗値であつて、且つ同じ抵抗材料で
作られている。液体流れの方向に抵抗体R₁及び
R₃は流体流れ測定チヤンネルの上流部分上に位
置づけされており、そして抵抗体R₂及びR₄は流
体流れチヤンネルの下流部分上に位置づけされて
いる。これ等の抵抗体は例えば第６図に概略的に
例示されている如く埋め込まれる。より詳細な例
示が第９図に提供されている。抵抗体R₁及びR₂
は１つの螺旋パターンに形成され、そして抵抗体
R₃及びR₄は第２のインターリーブ（interleve）
螺旋状パターンに形成されている。第８図に示さ
れた接続点８１，８２，８３，８４，８５，８６
がまた第９図に示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はセンサ並びに加熱要素の両方として機
能する抵抗要素を備えた測定管の断面図であり、
第２図今一つの態様の測定管の斜視図であり、第
３図は半導体基板を備えた具体例を示し、第４図
は第３図の具体例の改良された例を示し、第５
図、第６図及び第７図は実際に試験された具体例
を示し、第８図はブリツジ回路の具体例を示し、
第９図は抵抗体の具体例を示す。 １……測定チユーブ、２……絶縁材料の層、
３，４……抵抗素子（又は層）、５……絶縁体、
１１……チユーブ、１３，１４……抵抗素子、３
０，４０，５０……基板、３４……Ｕ形素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱伝導流体測定チヤンネルの外壁に位置づけ
   られたセンサ素子を含み、該素子は流体流量の函
   数として温度勾配を生ずるために加熱されること
   ができ、該温度勾配は測定回路によつて電気信号
   に変換されることができる、熱伝導流体測定チヤ
   ンネルを通つて流れる流体流量を測定するための
   流体流れ測定装置において、該センサ素子は、該
   流体測定チヤンネルの外壁に取付けられた高熱伝
   導性で且つ電気的絶縁性の材料の薄い基板上に一
   体の形で位置づけられていることを特徴とする流
   体流れ測定装置。 ２ 分離した加熱要素がまた該基板上に一体の形
   で位置づれられている特許請求の範囲第１項記載
   の流体流れ測定装置。 ３ 該測定回路の構成要素の少なくとも一部が該
   基板上に直接位置づれられている特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の流体流れ測定装置。 ４ 該基板がガラス又はアルミニウム酸化物から
   作られている特許請求の範囲第１項乃至第３項の
   いずれかに記載の流体流れ測定装置。 ５ 該センサ素子がチツプの形で該基板上に位置
   づれられた一体の半導体からなる特許請求の範囲
   第１項乃至第４項のいずれかに記載の流体流れ測
   定装置。 ６ 分離した加熱要素を含み、該加熱要素がまた
   チツプの形で該基板上に位置づけられた一体の半
   導体である特許請求の範囲第５項記載の流体流れ
   測定装置。 ７ 該チツプの形の半導体が該流体測定チヤンネ
   ルな結合され、これによつて結合層又は接着層が
   チツプ材料と一緒に該基板を形成している特許請
   求の範囲第５項記載の流体流れ測定装置。 ８ 該基板が半導体材料からなり、これによつて
   センサ素子及び加熱要素並びに測定回路の少なく
   とも一部が基板に一体となつている特許請求の範
   囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の流体流れ
   測定装置。 ９ 該基板が該流体測定チヤンネルま壁の一部を
   形成している特許請求の範囲第１項乃至第８項の
   いずれかに記載の流体流れ測定装置。 １０ 該流体測定チヤンネルが少なくとも部分的
   に基板内に形成されている特許請求の範囲第１項
   乃至第９項のいずれかに記載の流体流れ測定装
   置。 １１ 該基板の一方の側に溝又は穴が形成され、
   該溝又は穴は、基板の該一方の側に閉鎖要素を位
   置づけた後、該流体測定チヤンネルを限定する特
   許請求の範囲第１０項記載の流体流れ測定装置。 １２ 該基板が流体測定チヤンネルとして機能す
   る通過路を含む特許請求の範囲第１０項記載の流
   体流れ測定装置。 １３ 概してＵ字形の要素が概基板に対して位置
   づけられ、これによつて該Ｕ字形要素内に生じた
   閉じた空間が該流体測定チヤンネルを限定する特
   許請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記
   載の流体流れ測定装置。 １４ センサ素子を、温度感知材料の薄いか又は
   厚いフイルム状の抵抗体の形で高熱伝導性で且つ
   電気絶縁性の材料の薄い基板上に添付し、しかる
   後基板を流体測定チヤンネルの外壁に結合するこ
   とを特徴とする、熱伝導流体測定チヤンネルの外
   壁に位置づけられたセンサ素子を含み、該素子は
   流体流量の函数として温度勾配を生ずるために加
   熱されることができ、該温度勾配は測定回路によ
   つて電気信号に変換されることができる、熱伝導
   流体測定チヤンネルを通つて流れる流体流量を測
   定するための流体流れ測定装置であつて、該セン
   サ素子は、該流体測定チヤンネルの外壁に取付け
   られた高熱伝導性で且つ電気的絶縁性の材料の薄
   い基板上に一体の形で位置づけられている流体流
   れ測定装置の製造方法。 １５ 基板を箔材料から作り、その上にセンサ素
   子及び、存在する場合は、加熱要素を該箔材料上
   に存在する抵抗性材料の層をエツチングすること
   により形成する特許請求の範囲第１４項記載の方
   法。 １６ 基板を流体測定チヤンネルの外壁上に電気
   絶縁性で且つ高熱伝導性の材料薄い層の形に形成
   し、しかる後センサ素子を該基板上に温度感知材
   料の薄いか又は厚いフイルム状の抵抗体の形で添
   付することを特徴とする特許請求の範囲第１４項
   記載の方法。 １７ 加熱要素を基板上に、薄いか又は厚いフイ
   ルム状の抵抗体の形のセンサ素子として添付する
   ことを特徴とする、分離した加熱要素を含む流体
   流れ測定装置を製造するための特許請求の範囲第
   １６項記載の方法。 １８ 基板をエナメル法により薄いエナメル層の
   形で添付する特許請求の範囲第１６項又は１７項
   記載の方法。 １９ 基板をスパツタリングもしくは真空蒸着法
   又はガルバーニ浴内電着法によつて薄い層の形で
   添付する特許請求の範囲第１６項又は第１７項記
   載の方法。 ２０ 抵抗体の材料を真空蒸着もしくはスパツタ
   リング法又はガルバーニ浴内電着法によつて添付
   し、しかる後エツチング法又はレーザ切断によつ
   て材料を局部的に取除いて所望の抵抗体形状を得
   る特許請求の範囲第１６項乃至第１９項のいずれ
   かに記載の方法。 ２１ 流体測定チヤンネルをアルミニウムから作
   り、その上に基板として機能するアルミニウム酸
   化物の層を形成し、その上にセンサ素子、加熱要
   素及び測定回路の構成要素を薄いか又は厚いフイ
   ルム状回路の形で添付することを特徴とする特許
   請求の範囲第１４項記載の方法。 ２２ 熱伝導流体測定チヤンネルの外壁に位置づ
   けられ且つ絶縁体によつて周囲から熱的に絶縁さ
   れたセンサ素子を含み、該センサ素子は流体流量
   の函数として温度勾配を生ずるために加熱される
   ことができ、該温度勾配はブリツジ回路を用いて
   電気的測定信号に変換されることができる、熱伝
   導流体測定チヤンネルを通つて流れる流体流量を
   測定するための流体流れ測定装置において、該ブ
   リツジ回路は２個づつが直列に接続され且つ流体
   測定チヤンネル状に位置づけられた４個のセンサ
   素子を含み、各列の回路の中の一つの素子が流体
   測定チヤンネルの第２の部分に対して上流にある
   流体測定チヤンネルの第１の部分上に位置づけら
   れており、該第２の部分上に各列の回路の他方の
   素子が位置づけられており、これによつて各列の
   回路の下流側端部が夫々他の列の回路の上流側端
   部に接続され、該電気的測定信号は該直列の回路
   内の接続点において利用可能であることを特徴と
   する流体流れ測定装置。 ２３ 該センサ素子は抵抗要素によつて形成さ
   れ、該抵抗要素は、電気伝導性流体測定チヤンネ
   ル上の薄い絶縁層の上にある電気絶縁性流体測定
   チヤンネル上で実現される特許請求の範囲第２２
   項記載の流体流れ測定装置。 ２４ 該センサ素子は、高熱伝導性で且つ電気絶
   縁性の材料の薄い基板上に一体の形で位置づけら
   れたトランジスタによつて形成され、該基板は流
   体測定チヤンネルの外壁上に位置づけられている
   特許請求の範囲第２２項記載の流体流れ測定装
   置。 ２５ 分離した加熱要素を含み、該加熱要素はま
   た一体の形か又は材料の薄い層の形で流体測定チ
   ヤンネルの外壁上に位置づけられている特許請求
   の範囲第２２項乃至第２４項のいずれかに記載の
   流体流れ測定装置。 ２６ 測定回路の構成要素の少なくとも一部がま
   た一体の形か又は薄い材料の層の形で流体測定チ
   ヤンネルの外壁上に位置づけられている特許請求
   の範囲第２２項乃至第２５項のいずれかに記載の
   流体流れ測定装置。 ２７ 加熱要素としても機能するセンサ素子、又
   は分離した加熱要素が抵抗要素の形態をしてお
   り、該抵抗要素を通つて第１の場合に一定の電流
   が供給させる、特許請求の範囲第２２項乃至第２
   ６項のいずれかに記載の流体流れ測定装置におい
   て、該抵抗要素の抵抗材料並びに絶縁体の絶縁値
   が、流体の温度の上昇によつて生じた該抵抗要素
   の抵抗値の増加に伴つて該抵抗要素によつて放出
   される熱の増加が該絶縁体を通る熱の損失の増加
   によつて少なくとも近似的に補償されるように選
   ばれることを特徴とする流体流れ測定装置。 ２８ 電気絶縁性で且つ高熱伝導性材料の薄い層
   を流体測定チヤンネルの外壁上に堆積せしめ、し
   かる後この方法で形成された基板上にセンサ素子
   を温度感知材料の薄いか又は厚いフイルム状の抵
   抗体の形で堆積させ、しかる後絶縁体を該素子の
   周りに形成することを特徴とする、熱伝導流体測
   定チヤンネルの外壁に位置づけられ且つ絶縁体に
   よつて周囲から熱的に絶縁されたセンサ素子を含
   み、該センサ素子は流体流量の函数として温度勾
   配を生ずるために加熱されることができ、該温度
   勾配はブリツジ回路を用いて電気的測定信号に変
   換されることができる、熱伝導流体測定チヤンネ
   ルを通つて流れる流体流量を測定するための流体
   流れ測定装置であつて、該ブリツジ回路は２個づ
   つが直列に接続され且つ流体測定チヤンネル上に
   位置づけられた４個のセンサ素子を含み、各列の
   回路の中の一つの素子が流体測定チヤンネルの第
   ２の部分に対して上流にある流体測定チヤンネル
   第１の部分上に位置づけられており、該第２の部
   分上に各列の回路の他方の素子が位置づけられて
   おり、これによつて各例の回路の下流側端部が
   夫々他の列の回路の上流側端部に接続され、該電
   気的測定信号は該直列の回路内の接続点において
   利用可能である流体流れ測定装置の製造方法。 ２９ センサ素子としての加熱要素を基板上に薄
   いか又は厚いフイルム状抵抗体として形成するこ
   とを特徴とする、分離した加熱要素を備えた流体
   流れ測定装置を製造するための特許請求の範囲第
   ２８項記載の方法。 ３０ 絶縁層がエナメル法によつて堆積せしめら
   れた薄いエナメル層の形である特許請求の範囲第
   ２８項乃至第２９項記載の方法。 ３１ 絶縁層をスパツタリング、真空蒸着又はガ
   ルバーニ浴内の電着法によつて薄い層の形で堆積
   せしめる特許請求の範囲第２８項又は第２９項記
   載の方法。 ３２ 該抵抗体の材料を真空蒸着もしくはスパツ
   タリング又はガルバーニ浴内の電着法によつて堆
   積せしめ、しかる後エツチング又はレーザ加工に
   よつて所望の抵抗形状が得られるまで材料を局部
   的に取除く特許請求の範囲第２８項乃至第３１項
   のいずれかに記載の方法。 ３３ 流体測定チヤンネルをアルミニウムで作
   り、その上にアルミニウム酸化物を絶縁層として
   形成し、その上にセンサ素子、加熱要素並びに測
   定回路の構成要素を薄いか又は厚いフイルム状回
   路の形で実現し、しかる後絶縁層を該薄いか又は
   厚い要素の周りに形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第２８項記載の方法。 ３４ 絶縁層をグラスウール又はロツクウール繊
   維のような天然繊維から少なくとも部分的に作る
   特許請求の範囲第２８項乃至第３３項のいずれか
   に記載の方法。 ３５ 熱伝導流体測定チヤンネルの外壁に位置づ
   けられ且つ絶縁体によつて周囲から熱的に絶縁さ
   れたセンサ素子を含み、該センサ素子は流体流量
   の函数として温度勾配を生ずるために加熱される
   ことができ、該温度勾配はブリツジ回路を用いて
   電気的測定信号に変換されることができる、熱伝
   導流体測定チヤンネルを通つて流れる流体流量を
   測定するための流体流れ測定装置において、該ブ
   リツジ回路は２個づつが直列に接続され且つ流体
   測定チヤンネル上に位置づけられた４個のセンサ
   素子を含み、各列の回路の中の一つの素子が流体
   測定チヤンネルの第２の部分に対して上流にある
   流体測定チヤンネルの第１の部分上に位置づけら
   れており、該第２の部分上に各列の回路の他方の
   素子が位置づけられており、これによつて各列の
   回路の下流側端部が夫々他の列の回路の上流側端
   部に接続され、該電気的測定信号は該直列の回路
   内の接続点において利用可能であり、そして該セ
   ンサ素子は、電気伝導性の流体測定チヤンネル上
   の薄い絶縁層の上にある電気絶縁性の流体測定チ
   ヤンネル上に薄い層の形で実現された抵抗要素に
   よつて形成されていることを特徴とする流体流れ
   測定装置。