JPH1130542A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流量センサ等から外部へ接続するための構成
を、より簡便なものとする。 【解決手段】 底部１３の外側が管内を流れる流体に接
するように管に取り付けられるキャップ部材１、キャッ
プ部材の底部内側に配置した、流量センサ１５、温度補
償用サーミスタ１７およびこれらと外部とを接続するリ
ード線１１、ならびに、キャップ部材を閉塞するケース
部材５を備え、流量センサは、キャップ部材底部を介し
て流体により熱が奪われることによる温度変化に応じて
抵抗値が変化することにより流量に応じた流量出力を生
成するための流量検出用抵抗を有する、傍熱型または自
己発熱型で薄膜または厚膜製のものであり、温度補償用
サーミスタは流体の温度に応じた流量出力の変動を補償
するように流量検出用抵抗に直列または並列に接続され
た、薄膜または厚膜製のものであり、リード線は被覆を
有しておらず、かつケース部材に設けられた貫通穴３７
を介して外部に接続しており、かつこの貫通穴は樹脂４
１によりシールされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管内を流れる流体
の流量を計測する流量計に関し、特に、流量検出用のセ
ンサとして薄膜または厚膜製のものを用い、これを密封
して防水耐湿構造とするのに適したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜または厚膜製の流量センサを用い、
防水耐湿構造とするのに適した流量計に関する技術とし
ては、例えば特開平９−７９８８０号に開示されている
流量センサ装置が知られている。この装置は、図６に示
すように、底部の外側が管内を流れる流体に接するよう
に前記管に取り付けられるキャップ部材９０と、キャッ
プ部材９０の底部内側に配置した流量センサ９１および
流体の温度を測定するためのサーミスタ９２と、キャッ
プ部材９０を密封して閉塞する蓋９３と、流量センサ９
１およびサーミスタ９２を外部に接続するためのプリン
ト基板９４と、流量センサ９１およびサーミスタ９２を
外部に接続するために蓋９３に貫通させて設けた端子９
５と、端子９５とプリント基板９４とを接続するととも
にプリント基板９４を支持するコネクタ９６とを備え、
蓋９３を取り付けると同時に端子９５がコネクタ９６に
接続するようにして、防水耐湿構造とするのを容易にし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術によれば、流量センサ９１およびサーミスタ９２
を外部に接続するために、蓋９３に設けた端子９５やコ
ネクタ９６を用いているため、構造が複雑である等の問
題がある。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、流量計において、流量センサ等から外部へ
接続するための構成をより簡便なものとすることにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の流量計は、底部の外側が管内を流れる流体に接
するように前記管に取り付けられるキャップ部材、前記
キャップ部材の底部内側に配置した、流量センサ、これ
と外部とを接続するリード線、ならびに、前記キャップ
部材を閉塞するケース部材を備え、前記流量センサは、
前記キャップ部材底部を介して前記流体により熱が奪わ
れることによる温度変化に応じて抵抗値が変化すること
により前記流量に応じた流量出力を生成するための流量
検出用抵抗を有する、傍熱型または自己発熱型のもので
あり、前記リード線は被覆を有しておらず、かつ前記ケ
ース部材に設けられた貫通穴を介して外部に接続してお
り、かつこの貫通穴は樹脂によりシールされていること
を特徴とする。

【０００６】つまり、流量センサ等を外部に接続するた
めにリード線を用いているため、接続のための構成が簡
便なものとなる。しかし、単にリード線を用いただけで
は、リード線の通る貫通穴を樹脂でシールしたとして
も、リード線の導線と被覆との間を経て水分や湿りが流
量センサ等の近傍にまで伝達される場合がある。そこで
リード線としては被覆のないものを用いるようにしてい
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記キャップ部材の底部内側に配置した温度補償
用サーミスタを有し、この温度補償用サーミスタは前記
流体の温度に応じた前記流量出力の変動を補償するよう
に前記流量検出用抵抗に直列または並列に接続された、
薄膜または厚膜製のものである。前記流量センサとして
は薄膜または厚膜製のものを用いることができる。

【０００８】また、前記流量センサおよび温度補償用サ
ーミスタを外部に接続するために、それらを囲むように
前記キャップ部材の底部内側に配置した配線基板を有
し、前記ケース部材は、前記配線基板方向に延びて前記
配線基板と結合して内側に密封された空間を形成する筒
状部を有し、その密封空間内に前記流量センサおよび温
度補償用サーミスタが位置し、前記配線基板は、前記流
量センサおよび温度補償用サーミスタを外部に接続する
ための配線を有し、かつその配線および配線基板は前記
筒状部の外側まで伸びており、前記リード線は、前記配
線基板の配線と前記筒状部の外側において接続し、かつ
前記筒状部の外側および前記ケース部材に設けられた貫
通穴を経て外部に接続している。そして、前記筒状部の
外側には、前記キャップ部材、配線基板およびケース部
材とで囲まれた部分が形成されており、その部分には防
水・防湿用の前記樹脂が充填され、かつこの樹脂部分は
前記貫通穴を介して前記ケース部材の上面にまで及んで
おり、したがって、前記リード線は、この樹脂部分を経
て外部に接続している。これによれば、断熱性の向上や
耐水性のさらなる向上が図られる。

【０００９】また、さらに、前記ケース部材の前記キャ
ップ部材とは反対側に設けた回路基板、前記ケース部材
の前記回路基板が設けられた部分を閉塞する蓋部材を備
え、前記リード線は前記配線板と前記回路基板とを接続
するものであり、前記回路基板は、前記流量検出用抵抗
および温度補償用サーミスタを含むブリッジ回路を形成
して前記流量に応じた流量出力を行う回路を有する。そ
して前記回路基板とケース部材との間には密封された空
間が形成されている。それにより、断熱性をさらに向上
させながら、流量計のコンパト化が図られる。

【００１０】また、前記回路基板の上面は、それを保持
している前記ケース部材へかけて、熱伝導性および絶縁
性が良好な樹脂で覆われている。さらに、前記筒状部の
内側において前記キャップ部材の底部に設けた前記流体
の温度を測定するための温度測定用サーミスタを有す
る。

【００１１】以下、本発明の実施形態を、実施例を通じ
てより具体的に説明する。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る流量計を示
す一部を破断した側面図である。同図に示すように、こ
の流量計は、底部の外側が所定の管内を流れる流体に接
するように前記管に取り付けられるステンレス製のキャ
ップ部材１、キャップ部材１の底部内側に配置した、流
量センサ１５、温度補償用サーミスタ１７および温度測
定用サーミスタ２５、キャップ部材１を閉塞する下側ケ
ース部材５、下側ケース部材５のキャップ部材１とは反
対側に設けた回路基板７、下側ケース部材５の回路基板
７が設けられた部分を閉塞する上側ケース部材（蓋部
材）９、ならびに、配線基板３と回路基板７とを接続す
るリード線１１を備える。

【００１３】流量センサ１５および温度補償用サーミス
タ１７は、キャップ部材１との間の良好な熱伝導性が確
保されるように、半田等により固定してある。温度測定
用サーミスタ２５は、ビード型のものであり、シリコン
により、底部１３の凹部１６内に埋めてある。

【００１４】図２は流量計の回路の一部を示す。同図に
示すように、流量センサ１５は、キャップ部材１底部を
介して流体により熱が奪われることによる温度変化に応
じて抵抗値が変化することにより流量に応じた流量出力
を生成するための流量検出用抵抗１９を有する。流量セ
ンサ１５としては、ここでは、抵抗２１によって熱を付
与する傍熱型で薄膜製のものを用いている。温度補償用
サーミスタ１７は流体の温度に応じた流量出力の変動を
補償するように流量検出用抵抗１９に直列または並列に
接続された、薄膜製のものである。

【００１５】流量センサ１５は、図５に示すように、基
板８１上に厚さ５μｍの積層膜８０を設けたものであ
り、積層膜８０は、下から、感温膜（サーミスタ）８２
（流量検出用抵抗１９）、感温膜８２に接続した電極８
３、絶縁膜８４、発熱体８５（抵抗２１）、発熱体８５
に接続した電極８６、および絶縁膜８７を、この順に積
層したものである。

【００１６】下側ケース部材５は、配線基板３方向に延
び、配線基板３を支持するとともに、配線基板３と下側
ケース部材５との間に密封された空間２２を形成する筒
状部２３を有し、流量センサ１５および温度補償用サー
ミスタ１７は筒状部２３が配線基板３と結合する部分の
内側に位置する。筒状部２３は、配線基板３に対してシ
リコン樹脂や熱硬化型の接着剤により結合させることが
でき、これにより、防水耐湿構造による空間２２が容易
に形成されている。

【００１７】下側ケース部材５のキャップ部材１への固
定は、エポキシ樹脂等の接着剤２６により行われてい
る。その接着の際の接着剤２６のはみ出しを防止するた
め、下側ケース部材５には、凸部２８を設けてある。ま
た、ケース部材５がキャップ部材１から抜けるのを防止
するために、ケース部材５は、キャップ部材１に圧入さ
れた楔形部分３０を有し、かつキャップ部材５の端部１
２はケース部材５の方へ折り曲げられている。なお、凸
部２８の代わりに、キャップ部材１側に液溜りを設け
て、接着剤のはみ出しを防止することもできる。

【００１８】配線基板３は、底部１３に対し、エポキシ
樹脂を用いた接着等により固定してある。その固定の
際、配線基板３の周辺ではエポキシ樹脂２４をキャップ
部材１の底部１３から側壁５９へかけて盛り上がるよう
に付与してキャップ部材１の強度を補い、流体の圧力に
対する耐圧性を向上させるようにするのが好ましい。

【００１９】図３は配線基板３の平面図である。この図
に示すように、配線基板３には、貫通穴２７、２９、３
１が設けられており、これらの穴の部分に、底部１３に
固定された流量センサ１５、温度補償用サーミスタ１７
および温度測定用サーミスタ２５が位置する。配線基板
３はまた、流量センサ１５、温度補償用サーミスタ１７
および温度測定用サーミスタ２５を回路基板７に接続す
るためのプリントされた配線３３を有し、各配線３３の
端部は、配線基板３が筒状部２３と結合する部分３４よ
り外側に位置する端子３５となっている。流量センサ１
５、温度補償用サーミスタ１７および温度測定用サーミ
スタ２５は、各配線３３に対し、ワイヤボンディング等
により接続されている。

【００２０】リード線１１の一方は、筒状部２３の外側
の各端子３５を介して配線基板３と接続し、他方は、筒
状部２３の外側および下側ケース部材５に設けられた貫
通穴３７を経て回路基板７に接続している。回路基板７
は、図２に示すように、流量検出用抵抗１９および温度
補償用サーミスタ１７を含むブリッジ回路を形成して流
量に応じた流量出力を行う回路を有する。図２には示さ
れていない温度測定用サーミスタ２５は、回路基板７を
経て、そのまま外部に接続される。リード線１１として
は、防水性を考慮し、被覆のないものを用いている。被
覆があると、被覆と導線との間を伝って水分が伝達しや
すくなるからである。

【００２１】筒状部２３の外側には、キャップ部材１、
配線基板３および下側ケース部材５とで囲まれた部分が
形成されており、その部分には防水・防湿用の樹脂４１
が充填され、かつこの樹脂４１部分は貫通穴３７を介し
て下側ケース部材５の上面にまで及んでいる。したがっ
て、リード線１１はこの樹脂４１部分を経て回路基板７
に接続している。樹脂４１としては、防水・防湿性に優
れ、かつステンレスとの接合性が良い、ウエレタン樹脂
が好ましい。

【００２２】回路基板７の上面は、下側ケース部材５の
内壁へかけて、熱伝導性および絶縁性が良好な樹脂、例
えばシリコン樹脂４３で覆われている。また回路基板７
は、下側ケース部材５に対し、有機接着剤４５により固
定されている。これにより、回路基板７と下側ケース５
との間には密封された空間３９が形成されている。な
お、下側ケース部材５に対する回路基板７の固定は、下
側ケース部材５に設けたツメによって行ったり、ネジ止
めにより行ってもよい。

【００２３】上側ケース部材９は、下側ケース部材５に
対し、有機接着剤による接着、超音波溶着、ワンタッチ
式の固定、タップネジ等により固定することができる。
上側ケース部材９と下側ケース部材５との間の回路基板
７上には空間４７が形成されている。

【００２４】図４に示すように、このような構成を有す
る流量計４９は、管５１に対し、底部１３が管５１内を
流れる流体５３と、その流れの方向に平行に接するよう
に取り付けられる。取り付けは、下側ケース部材５およ
びキャップ部材１に設けられた貫通穴５５（図１）を介
し、これら部材を管５１にネジ５２によりネジ止めする
ことにより行うことができる。

【００２５】この状態において、図２の回路に所定の電
圧Ｖを印加すると、抵抗２１は発熱するが、その熱はキ
ャップ部材の底部１３を介して流体５３により奪われる
ため、流量センサ１５の温度は、流体５３の流量に応じ
た温度となり、その温度に応じた電圧がブリッジ回路５
７から出力される。ただしそのときの流量センサ１５の
温度は、流体５３の流量のほか、流体５３の温度によっ
ても変動する。温度補償用サーミスタ１７はこのような
流体５３の温度による変動を補償し、ブリッジ回路５７
の出力が、流体５３の流量にのみ依存するように作用す
る。ブリッジ回路５７の出力は、増幅され、流量出力と
して、回路基板７の回路から出力される。

【００２６】このとき、空間２２は、外部に対する断熱
作用を果たすため、外部の温度の影響に左右されないよ
り正確な流量出力が得られる。また、この断熱効果は、
空間３９および４７によって、さらに高められている。

【００２７】また、キャップ部材１は、感度向上のため
に薄い例えば厚さが０．２ｍｍのステンレス板で構成さ
れるが、その底部１３は、配線基板３およびこれを支持
する下側ケース部材５の筒部２３により支持されている
ため、流体５３の圧力により変形することはない。ま
た、キャップ部材１の側壁５９部分も、内側に樹脂４１
が充填されているため、変形することはない。さらに、
配線基板３の周辺のエポキシ樹脂２４により、底部１３
および側壁５９の耐圧性が高められている。

【００２８】また、何らかの原因で水分が空間４７内に
侵入したとしても、樹脂４１および４３が存在するた
め、その水分が空間２２にまで至って流量検出精度等に
悪影響を及ぼすことはない。また、この防水・防湿効果
は、リード線１１を被覆のないものとしたことによりさ
らに向上している。つまり、被覆がないため、被覆とリ
ード線１１との間を伝わって水分が空間２２の方まで侵
入することはない。

【００２９】なお、上述において、流量センサ１５、温
度補償用サーミスタ１７および温度測定用サーミスタ２
５はすべて１つの空間２２により断熱されているが、各
素子毎に別個の空間により断熱するようにしてもよい。
つまり、空間２２を壁により仕切ったり、小さな筒状部
を各素子毎に設けたりしても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
量センサ等を外部に接続するリード線として被覆を有し
ていないものを用い、かつリード線が通る貫通穴を樹脂
によりシールするようにしたため、防水・防湿性と、接
続の自由度・簡便性とを共に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る流量計を示す一部を
破断した側面図である。

【図２】 図１の流量計の回路の一部を示す回路図であ
る。

【図３】 図１の流量計の配線基板の平面図である。

【図４】 図１の流量計を管に取り付けた様子を示す図
である。

【図５】 図１の流量計で使用しうる流量センサの構造
図である。

【図６】 従来例に係る流量センサ装置を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１：キャップ部材、３：配線基板、５：下側ケース部
材、７：回路基板、９：上側ケース部材、１１：リード
線またはリードフレーム、１２：端部、１３：底部、１
５：流量センサ、１６：凹部、１７：温度補償用サーミ
スタ、１９：流量検出用抵抗、２１：抵抗、２２：密封
空間、２３：筒状部、２４：エポキシ樹脂、２５：温度
測定用サーミスタ、２６：接着剤、２７，２９，３１：
貫通穴、２８：凸部、３０：楔形部分、３３：配線、３
４：結合する部分、３５：端子、３７：貫通穴、４１：
樹脂、４３：シリコン樹脂、４５：有機接着剤、３９：
密封された空間、４７：空間、４９：流量計、５１：
管、５３：流体、５５：貫通穴、５９：側壁、６１：貫
通穴、６３：エポキシ樹脂、６５：熱風。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 喜代志 埼玉県上尾市原市1333−２三井金属鉱業株 式会社総合研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部の外側が管内を流れる流体に接する
   ように前記管に取り付けられるキャップ部材、前記キャ
   ップ部材の底部内側に配置した、流量センサ、これと外
   部とを接続するリード線、ならびに、前記キャップ部材
   を閉塞するケース部材を備え、 前記流量センサは、前記キャップ部材底部を介して前記
   流体により熱が奪われることによる温度変化に応じて抵
   抗値が変化することにより前記流量に応じた流量出力を
   生成するための流量検出用抵抗を有する、傍熱型または
   自己発熱型のものであり、 前記リード線は被覆を有しておらず、かつ前記ケース部
   材に設けられた貫通穴を介して外部に接続しており、か
   つこの貫通穴は樹脂によりシールされていることを特徴
   とする流量計。
2. 【請求項２】 前記キャップ部材の底部内側に配置した
   温度補償用サーミスタを有し、この温度補償用サーミス
   タは前記流体の温度に応じた前記流量出力の変動を補償
   するように前記流量検出用抵抗に直列または並列に接続
   された、薄膜または厚膜製のものであることを特徴とす
   る請求項１に記載の流量計。
3. 【請求項３】 前記流量センサおよび温度補償用サーミ
   スタを外部に接続するために、それらを囲むように前記
   キャップ部材の底部内側に配置した配線基板を有し、前
   記ケース部材は、前記配線基板方向に延びて前記配線基
   板と結合して内側に密封された空間を形成する筒状部を
   有し、その密封空間内に前記流量センサおよび温度補償
   用サーミスタが位置し、前記配線基板は、前記流量セン
   サおよび温度補償用サーミスタを外部に接続するための
   配線を有し、かつその配線および配線基板は前記筒状部
   の外側まで伸びており、前記リード線は、前記配線基板
   の配線と前記筒状部の外側において接続し、かつ前記筒
   状部の外側および前記ケース部材に設けられた貫通穴を
   経て外部に接続していることを特徴とする請求項２記載
   の流量計。
4. 【請求項４】 前記筒状部の外側には、前記キャップ部
   材、配線基板およびケース部材とで囲まれた部分が形成
   されており、その部分には防水・防湿用の前記樹脂が充
   填され、かつこの樹脂部分は前記貫通穴を介して前記ケ
   ース部材の上面にまで及んでおり、したがって、前記リ
   ード線はこの樹脂部分を経て外部に接続していることを
   特徴とする請求項２または３に記載の流量計。
5. 【請求項５】 前記ケース部材の前記キャップ部材とは
   反対側に設けた回路基板、前記ケース部材の前記回路基
   板が設けられた部分を閉塞する蓋部材を備え、前記リー
   ド線は前記配線板と前記回路基板とを接続するものであ
   り、前記回路基板は、前記流量検出用抵抗および温度補
   償用サーミスタを含むブリッジ回路を形成して前記流量
   に応じた流量出力を行う回路を有することを特徴とする
   請求項２〜４のいずれか１項に載載の流量計。
6. 【請求項６】 前記回路基板とケース部材との間には密
   封された空間が形成されていることを特徴とする請求項
   ５に記載の流量計。
7. 【請求項７】 前記回路基板の上面は、それを保持して
   いる前記ケース部材へかけて、熱伝導性および絶縁性が
   良好な樹脂で覆われていることを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の流量計。
8. 【請求項８】 前記筒状部の内側において前記キャップ
   部材の底部に設けた前記流体の温度を測定するための温
   度測定用サーミスタを有することを特徴とする請求項１
   〜７のいずれか１項に記載の流量計。
9. 【請求項９】 前記流量センサは、薄膜または厚膜製の
   ものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１
   項に記載の流量計。