JPH056328U - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流量センサの検出出力を増大させる。 【構成】 流量センサ４Ａの流速センサチップ４２を管
内流路２の流速分布の大きい部位に配置することによ
り、流速センサチップ４２には大量の気体が付与され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、管路内を流れる気体の流量測定に適用される流量計に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来の流量計の構成を説明する図であり、図３（ａ）は流量計の断面図 ，図３（ｂ）は流量計内の流速分布を示したものである。同図において、１は気 体を流す管路、２は管路１内の気体が流れる流路、３は管路１の内壁面に形成さ れた開口、４はこの開口３内にその流量検出部を突出させて装着された流量セン サである。なお、Ｆは気体の流れる方向を示す矢印である。

【０００３】 図４は図３の流量センサ４の構成を示す斜視図である。同図において、流量セ ンサ４は、例えばセラミックなどからなる基台４１の表面に流量センサチップ４ ２およびスルーホールパッド４３が接着配置され、さらにこの基台４１の背面側 にはスルーホールパッド４３と電気的に接続された外部回路接続用ピン４４が植 設されており、流量センサチップ４２とスルーホールパッド４３とがワイヤボン ド４５により電気的に接続されて構成されている。

【０００４】 図５は図４の流量センサチップ４２の構成を示す斜視図である。同図において 、流量センサチップ４２は、例えばシリコンなどからなる半導体基板４２１の中 央部には異方性エッチングにより左右の開口４２２，４２３を連通する貫通孔４ ２４が形成されており、この貫通孔４２４の上部には半導体基板４２１から空間 的に隔離された流速検出部４２５が形成されている。この流速検出部４２５の表 面には薄膜のヒータエレメント４２６とそれを挟む薄膜の測温抵抗エレメント４ ２７，４２８とが形成されて構成されている。

【０００５】 このように構成された流量計において、図３（ａ）に示すように管路１内の流 路２には矢印Ｆ方から気体が図３（ｂ）に示すような流速分布を有して流れ、こ の流路２内に設置された流量センサ４の流量センサチップ４２は矢印Ｆの方向か ら気体の流れにより、上流側の測温抵抗エレメント４２７が冷却されて降温する 。一方、下流側の測温抵抗エレメント４２８は気体の流れを媒体としてヒータエ レメント４２６からの熱伝導が促進され、温度が昇温するために温度差が生じる 。そこで測温抵抗エレメント４２７，４２８をホイートストンブリッジ回路に組 み込むことにより、温度差を電圧に変換でき、流速に応じた電圧出力が得られ、 気体の流速を検出することができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の流量計において、図３（ａ）に示すように管路１の内壁 面に装着される流量センサ４は、その流量センサチップ４２が半導体基板４２１ の板厚から決定される管路１の内壁面からの距離ｈ_o の高さを有して取り付けら れていたので、図３（ｂ）に示す流速分布から明らかなように流速が十分に速く ない位置での流速ｖ₀ で検出することになり、流速センサとして大きな出力が得 られないなどの問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

このような課題を解決するために本考案による流量計は、流量センサの流量検 出部を管路内流路の速度分布の大きい部位に配置するようにしたものである。

【０００８】

【作用】

本考案による流量計においては、流量センサの流速検出部が流路内の流速分布 の大きい部位に配置されるので、流量検出部には大量の気体が付与されることに なり、検出出力が増大される。

【０００９】

【実施例】

以下、図面を用いて本考案の実施例を詳細に説明する。 図１は本考案による流量計の一実施例による構成を示す図で図１（ａ）は断面 図、図１（ｂ）は流量センサの斜視図、図１（ｃ）は流路内の流速分布を示した ものであり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。図１（ｂ）におい て、流量センサ４Ａは、その基台４１上にある一定の高さを有する架台４６が接 着配置され、この架台４６上には流量センサチップ４２が接着配置されて構成さ れている。

【００１０】 このように構成された流量センサ４Ａは、図１（ａ）に示すように管路１の内 壁面の開口３内に装着されている。したがって流量センサチップ４２は管路１内 で流路２内に突出して設置されることになる。

【００１１】 このような構成によれば、流量センサ４Ａは、その流量センサチップ４２が図 １（ｃ）に示すように流路２内における流速分布の最も大きい部位に配置される ので、多量の気体流量が付与されることになり、したがって流量センサチップ４ ２の変換出力が増加し、流速センサ４は大きな検出出力が得られることになる。

【００１２】 具体的には、発明者らの実験によると、短辺ｂ＝３．０ｍｍ，長辺ａ＝３３ｍ ｍの長方形断面の流路において、流速ｖ＝８．４ｍｍ／ｓの気体の流れに対して 流量センサチップ４２の高さｈ₁ ＝１．２ｍｍとした流量センサ４Ａの検出出力 は、従来の高さｈ₀ ＝０．４ｍｍの流量センサ４に対して約１３％増大させるこ とができた。

【００１３】 図２は本考案による流量計の他の実施例を示す図であり、図２（ａ）は断面図 、図２（ｂ）は流量センサの斜視図であり、前述の図と同一部分には同一符号を 付してある。同図において、図１と異なる点は、流量センサ４Ｂは一端側に鍔部 ４７₁ を有しかつ他端側に流量センサチップ４２とほぼ同等形状の寸法および一 定の高さの突出部４７₂ を一体形成したカンパッケージ４７上に流量センサチッ プ４２が接着配置されて構成されており、このカンパッケージ４７がその流量セ ンサチップ４２を搭載した突出部４７₂ 側を管路１内に突出させて装着されてい る。

【００１４】 このような構成によれば、カンパッケージ４７は、その突出部４７₂ が流量セ ンサチップ４２の厚さのみを増やした大きさに形成されているので、流路２内の 気体の流れを遮ることがなくなる。つまりこの部分での流量の圧力損失がほとん ど生じなくなる。

【００１５】 具体的には、発明者らの実験によると、流量センサチップ４２の一辺が１．７ ｍｍの正方形の場合、短辺ｂ＝３．０ｍｍ，長辺ａ＝３３ｍｍの長方形断面を持 ち、長さＬ＝１８ｍｍの流路において、流速ｖ＝１４ｍ／ｓの気体の流れに対し て高さｈ₀ ＝０．４ｍｍのときの圧損に対する高さｈ₁ ＝１．２ｍｍのときの圧 力損失の増加は０．１ｍｍ水柱以下であった。

【００１６】

【考案の効果】

以上、説明したように本考案によれば、流量センサの流量検出部を管路内流路 の流速分布の大きい部位に配置するようにしたので、流量センサの検出出力が従 来よりも増大させることができた。また、流量センサの検出出力が大きくなった ことにより、信号処理回路の増幅率を低くでき、これによってオフセット電圧の 影響が減少し、安価なオペアンプが使用可能となるとともに周波数特性が改善で きる。流量センサの流量検出部の劣化が検出出力に与える影響が相対的に小さく なり、長期信頼性を向上させることができるなどの極めて優れた効果が得られる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による流量計の一実施例による構成を示
す図である。

【図２】本考案による流量計の他の実施例による構成を
示す図である。

【図３】従来の流量計の構成を示す図である。

【図４】流量センサの構成を示す図である。

【図５】流量センサチップの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 管路 ２ 流路 ３ 開口 ４Ａ 流速センサ ４Ｂ 流速センサ ４２ 流速センサチップ ４６ 架台 ４７ カンパッケージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 関 一夫 神奈川県藤沢市川名一丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 気体が流れる管路と、チップ上に発熱部
   または発熱部と測温抵抗部とからなる流量検出部を有し
   かつ前記管路内の気体の流量を測定する流量センサとを
   備え、前記流量センサの流量検出部を前記管路内の流速
   分布の大きい部位に配置することを特徴とした流量計。