JP2000088622A

JP2000088622A - 流量センサー

Info

Publication number: JP2000088622A
Application number: JP10257242A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yamagishi; 喜代志山岸; Atsushi Koike; 淳小池; Takayuki Takahata; 孝行高畑
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】流量測定値の温度依存性を少なくし、幅広い
環境温度条件下において配管内の粘性流体の流量を正確
に測定できる流量センサーを提供する。【解決手段】流体流通管路４と、流量検知ユニット５
１内の流量検知部における発熱の影響を受け且つ流体流
通管路４内に延出するように配置された流量検知用熱伝
達フィンプレート１４とを備えており、流量検知部にお
いて発熱に基づきフィンプレート１４を介して被検知流
体による吸熱の影響を受けた感温が実行され、この感温
の結果に基づき流体流通管路４内の被検知流体の流量の
検知がなされる。流体流通管路４は被検知流体の流通方
向に沿って流体流入側部分４ｂと流体流出側部分４ｃと
これらの間に位置する中央部分４ａとを有しており、フ
ィンプレート１４は中央部分４ａにおいて流体流通管路
４内へと延出している。中央部分４ａの内径は流体流入
側部分４ｂの内径よりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体流量検知技術
に属するものであり、特に、配管内を流れる流体の流量
を検知するための流量センサーに関する。本発明は特に
流量センサーの測定精度の向上を企図したものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
各種流体特に液体の流量（あるいは流速）を測定する流
量センサー（あるいは流速センサー）としては、種々の
形式のものが使用されているが、低価格化が容易である
という理由で、いわゆる熱式（特に傍熱型）の流量セン
サーが利用されている。

【０００３】この傍熱型流量センサーとしては、基板上
に薄膜技術を利用して薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁
層を介して積層し、基板と配管内の流体とを熱的に接続
させるように配置したものが使用されている。発熱体に
通電することにより感温体を加熱し、該感温体の電気的
特性例えば電気抵抗の値を変化させる。この電気抵抗値
の変化（感温体の温度上昇に基づく）は、配管内を流れ
る流体の流量（流速）に応じて変化する。これは、発熱
体の発熱量のうちの一部が基板を経て流体中へと伝達さ
れ、この流体中へ拡散する熱量は流体の流量（流速）に
応じて変化し、これに応じて感温体へと供給される熱量
が変化して、該感温体の電気抵抗値が変化するからであ
る。この感温体の電気抵抗値の変化は、流体の温度によ
っても異なり、このため、上記感温体の電気抵抗値の変
化を測定する電気回路中に温度補償用の感温素子を組み
込んでおき、流体の温度による流量測定値の変化をでき
るだけ少なくすることも行われている。

【０００４】このような、薄膜素子を用いた傍熱型流量
センサーに関しては、例えば、特開平８−１４６０２６
号公報に記載がある。

【０００５】ところで、従来の傍熱型の流量センサー
は、流量検知部の基板または該基板に対して熱的に接続
されたケーシングを配管の壁面から流体中に露出させる
ようにして配管に取り付けられている。

【０００６】しかして、流体が粘性流体特に液体である
場合には、配管内の流体の流れと直交する断面における
流速分布が不均一となる（断面内の中央部と外周部とで
流速が大きく異なる）。上記従来の管壁に単に基板また
はそれに接続されたケーシング部分を露出させたものの
場合には、上記流速分布が、流量測定の精度に大きな影
響を与える。これは、流量検知に際して、配管の断面中
央部分を流れる流体の流速が考慮されず、配管の管壁近
傍における流体の流速のみが考慮されるからである。こ
のように、従来の流量センサーでは、粘性流体の場合に
は、正確な流量測定が困難であるという問題点があっ
た。尚、常温において粘度が低い流体であっても、温度
が低下するにつれて粘度が上昇するので、以上のような
流体の粘性に関連する問題が発生する。

【０００７】流量センサーが使用される温度環境は、地
理的条件及び屋内外の別などにより極めて広い範囲であ
り、更に、これらに季節的条件及び昼夜の別などが加わ
り、温度環境の変化も極めて大きく、このような幅広い
環境温度条件下において正確に流量を検知する流量セン
サーが望まれている。

【０００８】また、上記のように、測定回路中に温度補
償用感温素子を組み込んで、流体温度による流量測定値
の変化をできるだけ少なくすることも行われているが、
未だ十分とはいえず、流量測定値の温度依存性を一層少
なくして更に測定精度を向上させることが要求されてい
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は、粘性流体であっ
ても、配管内を流れる該流体の流量を正確に測定できる
流量センサーを提供することにある。

【００１０】更に、本発明の目的は、流量測定値の温度
依存性を少なくして、幅広い環境温度条件下において、
配管内を流れる粘性流体の流量を正確に測定できる流量
センサーを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、発熱機能及び感温機能
を有する流量検知部と、被検知流体の流通のための流体
流通管路と、前記流量検知部における発熱の影響を受け
且つ前記流体流通管路内に延出するように配置された流
量検知用熱伝達部材とを備えており、前記流量検知部に
おいて発熱に基づき前記流量検知用熱伝達部材を介して
前記被検知流体による吸熱の影響を受けた感温が実行さ
れ、該感温の結果に基づき前記流体流通管路内の被検知
流体の流量の検知がなされる流量センサーであって、前
記流体流通管路は被検知流体の流通方向に沿って流体流
入側部分と流体流出側部分とこれらの間に位置する中央
部分とを有しており、前記流量検知用熱伝達部材は前記
中央部分において前記流体流通管路内へと延出してお
り、前記中央部分の内径は前記流体流入側部分の内径よ
りも小さいことを特徴とする流量センサー、が提供され
る。

【００１２】本発明の一態様においては、前記中央部分
の内径は前記流体流入側部分の内径の５０〜８０％であ
る。

【００１３】本発明の一態様においては、前記流体流出
側部分の内径は前記流体流入側部分の内径と同等であ
る。

【００１４】本発明の一態様においては、前記中央部分
と前記流体流入側部分との間には、前記流体流通管路の
内径が連続的に変化している境界部分が存在しており、
該境界部分の被検知流体の流通方向の長さは前記流体流
入側部分の内径と前記中央部分の内径との差の１／２以
下である。

【００１５】本発明の一態様においては、前記流量検知
用熱伝達部材は前記中央部分の流体流入側端部から前記
中央部分の内径の４倍以内の距離に配置されている。

【００１６】本発明の一態様においては、前記流量検知
部は前記流体流通管路外において前記流量検知用熱伝達
部材の上に形成された薄膜発熱体及び該薄膜発熱体の発
熱の影響を受けるように配置された流量検知用薄膜感温
体とを含んでいる。

【００１７】本発明の一態様においては、前記流量検知
用熱伝達部材は、平板状をなしており、前記流体流通管
路内において前記流体流通方向に沿うように配置されて
いる。

【００１８】本発明の一態様においては、前記流量検知
の際の温度補償を行うための流体温度検知部を含んでお
り、該流体温度検知部と前記流体流通管路内に延出する
ように配置された温度検知用熱伝達部材とが熱的に接続
されている。

【００１９】本発明の一態様においては、前記温度検知
用熱伝達部材は前記流体流通管路の中央部分において前
記流量検知用熱伝達部材より流体流出側に位置してい
る。

【００２０】本発明の一態様においては、前記温度検知
用熱伝達部材は、平板状をなしており、前記流体流通管
路内において前記流体流通方向に沿うように配置されて
いる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。

【００２２】図１及び図２は本発明による流量センサー
の一実施形態を示す断面図であり、図１は被検知流体が
流通する流体流通管路に沿った断面を示し、図２は流体
流通管路と直交する断面を示す。

【００２３】これらの図において、２はケーシング本体
部であり、該ケーシング本体部を貫通して被検知流体の
流通のための流体流通管路４が形成されている。該管路
４はケーシング本体部２の両端まで延びている。管路４
は、被検知流体の流通方向に沿って中央に位置する中央
部分４ａと、その両側に位置する流体流入側部分４ｂ及
び流体流出側部分４ｃとからなっている。ケーシング本
体部２の両端において、外部配管と接続するための接続
部（例えば詳細には図示されていないクイックカップリ
ング構造）６ａ，６ｂが形成されている。ケーシング本
体部２は合成樹脂製たとえば塩化ビニル樹脂や耐薬品性
及び耐油性が大きいガラス繊維強化のポリフェニレンサ
ルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）等からなる。このケーシング本体部２には、
管路４の上方にて素子収容部５が形成されており、該素
子収容部５にはケーシング蓋体部８がネジまたは嵌合な
どにより固定されている。該ケーシング蓋体部８と上記
ケーシング本体部２とによりケーシングが構成されてい
る。

【００２４】本実施形態では、ケーシング本体部２の素
子収容部５の内側（即ち管路４側）に、管路４に隣接し
て２つの素子ユニット保持部５０，６０が形成されてい
る。これら素子ユニット保持部５０，６０はいずれも管
路４の径方向を中心とする２段円筒状内面を有する。第
１の素子ユニット保持部５０により流量検知ユニット５
１が保持されており、第２の素子ユニット保持部６０に
より流体温度検知ユニット６１が保持されている。

【００２５】図３に、流量検知ユニット５１の断面図を
示す。図３に示されているように、流量検知ユニット５
１は、流量検知部１２と、該流量検知部１２に熱伝導性
良好な接合材１６により接合された熱伝達用部材として
のフィンプレート１４と、電極端子５２と、流量検知部
１２の電極を対応する電極端子５２と電気的に接続する
ボンディングワイヤ２８と、合成樹脂製の基体部５３と
を有する。該基体部５３は、耐薬品性や耐油性が大き
く、例えばＰＰＳやＰＢＴ等からなる。基体部５３は素
子ユニット保持部５０の内周面に対応した２段円筒形状
外周面を有する。基体部５３から、フィンプレート１４
の一部が管路４の側へと延出しており、電極端子５２の
一部が管路４と反対の側（外側）へと延出している。す
なわち、流量検知部１２と、接合材１６とフィンプレー
ト１４の一部と、電極端子５２の一部とボンディングワ
イヤ２８とが基体部５３により封止されている。

【００２６】流量検知部１２は、図４に示されている様
に、基板１２−１の上面（第１面）上に絶縁層１２−２
を形成し、その上に薄膜発熱体１２−３を形成し、その
上に該薄膜発熱体のための１対の電極層１２−４，１２
−５を形成し、その上に絶縁層１２−６を形成し、その
上に流量検知用薄膜感温体１２−７を形成し、その上に
絶縁層１２−８を形成したチップ状のものからなる。基
板１２−１としては例えば厚さ０．５ｍｍ程度で大きさ
２〜３ｍｍ角程度のシリコンやアルミナなどからなるも
のを用いることができ（アルミナなどの絶縁基板を用い
る場合には、絶縁層１２−２を省略することができ
る）、薄膜発熱体１２−３としては膜厚１μｍ程度で所
望形状にパターニングしたサーメットからなるものを用
いることができ、電極層１２−４，１２−５としては膜
厚０．５μｍ程度のニッケルからなるもの又はこれに膜
厚０．１μｍ程度の金を積層したものを用いることがで
き、絶縁層１２−２，１２−６，１２−８としては膜厚
１μｍ程度のＳｉＯ₂ からなるものを用いることがで
き、薄膜感温体１２−７としては膜厚０．５〜１μｍ程
度で所望形状例えば蛇行形状にパターニングした白金や
ニッケルなどの温度係数が大きく安定な金属抵抗膜を用
いることができる（あるいは酸化マンガン系のＮＴＣサ
ーミスターからなるものを用いることもできる）。この
ように、薄膜発熱体１２−３と薄膜感温体１２−７とが
薄膜絶縁層１２−６を介して極く近接して配置されてい
ることにより、薄膜感温体１２−７は薄膜発熱体１２−
３の発熱の影響を直ちに受けることになる。

【００２７】図３に示されているように、流量検知部１
２の一方の面すなわち基板１２−１の第２面に、熱伝達
用部材としての平板状フィンプレート１４が接合材１６
により接合されている。フィンプレート１４としては例
えば銅、ジュラルミン、銅−タングステン合金からなる
平板状のものを用いることができ、接合材１６としては
例えば銀ペーストを用いることができる。

【００２８】図１及び図２に示されているように、流量
検知ユニット５１（の基体部５３）の外周面と素子ユニ
ット保持部５０の内周面との間には、管路４に対するシ
ール部材としてのＯ−リング５４が介在している。

【００２９】フィンプレート１４は、上部分が流量検知
部１２に接合されており、下部分が管路４の中央部分４
ａ内へと延びている。該フィンプレート１４は、ほぼ円
形の断面を持つ管路中央部分４ａにおいて、その断面内
の中央を通って上部から下部へと該管路４を横切って延
在している。但し、管路４は必ずしも断面が円形である
必要はなく、適宜の断面形状が可能である。管路４内に
おいて、上記フィンプレート１４の幅（管路方向の寸
法）は該フィンプレート１４の厚さより十分大きい。こ
のため、フィンプレート１４は、管路中央部分４ａ内に
おける流体の流通に大きな影響を与えることなしに、流
量検知部１２と流体との間の熱伝達を良好に行うことが
可能である。

【００３０】上記ケーシング本体部２には、素子ユニッ
ト保持部５０から管路４に沿って隔てられた位置におい
て、素子ユニット保持部６０が配置されている。素子ユ
ニット保持部６０により流体温度検知ユニット６１が保
持されている。

【００３１】流体温度検知ユニット６１は、基本的に
は、流量検知部１２の代わりに流体温度検知部を用いた
ことが、流量検知ユニット５１と異なる。即ち、流体温
度検知ユニット６１は、流体温度検知部に熱伝導性良好
な接合材により接合された熱伝達用部材としてのフィン
プレート１４’と、電極端子６２と、流体温度検知部の
電極を対応する電極端子６２と電気的に接続するボンデ
ィングワイヤと、合成樹脂製の基体部とを有する。基体
部から、フィンプレート１４’の一部が管路４の側へと
延出しており、電極端子６２の一部が管路４と反対の側
（外側）へと延出している。

【００３２】温度検知部は、上記流量検知部１２と同様
な基板上に、同様な薄膜感温体（流体温度補償用薄膜感
温体）を形成したチップ状のものからなる。即ち、温度
検知部は、図４における薄膜発熱体１２−３、１対の電
極層１２−４，１２−５及び絶縁層１２−６を除去した
ものと同様にして構成することができる。また、温度検
知部には、流量検知部１２と同様にして、接合材により
フィンプレート１４’が接合されている。

【００３３】図１に示されているように、流体温度検知
ユニット６１の外周面と素子ユニット保持部６０の内周
面との間には、管路４に対するシール部材としてのＯ−
リング６４が介在している。

【００３４】流体温度検知ユニット６１は、管路中央部
分４ａ内の流体流通方向に関して流量検知ユニット５１
の下流側に配置するのが好ましい。

【００３５】上記ケーシング本体部２の素子収容部５内
には、流量検知ユニット５１及び流体温度検知ユニット
６１のための押え板３２が配置されており、その上に配
線基板２６が固定配置されている。該配線基板２６の電
極のうちのいくつかは、上記流量検知ユニット５１の電
極端子５２とワイヤボンディング等により電気的に接続
されており（図示省略）、同様に上記流体温度検知ユニ
ット６１の電極端子６２とワイヤボンディング等により
電気的に接続されている（図示省略）。配線基板２６の
電極のうちの他のいくつかは外部リード線３０と接続さ
れていて、該外部リード線３０はケーシング外へと延び
ている。この外部リード線３０は予めケーシング本体部
２の所定の箇所に一体的に配置しておき、ケーシング本
体部２への配線基板２６の取り付けの際に該配線基板２
６の電極との電気的接続を行うようにすることができ
る。

【００３６】図５は本実施形態の流量センサーの回路構
成図である。供給電源は、例えば＋１５Ｖ（±１０％）
であり、定電圧回路１０２に供給される。該定電圧回路
１０２は、例えば＋６Ｖ（±３％）で出力０．１Ｗであ
り、その出力はブリッジ回路１０４に供給される。ブリ
ッジ回路１０４は流量検知用薄膜感温体１０４−１（上
記１２−７）と温度補償用薄膜感温体１０４−２と可変
抵抗１０４−３，１０４−４とを含んでなる。

【００３７】ブリッジ回路１０４のａ，ｂ点の電圧が差
動増幅回路１０６に入力される。該差動増幅回路１０６
は可変抵抗１０６ａにより増幅率可変とされている。差
動増幅回路１０６の出力は積分回路１０８に入力され
る。これら増幅率可変の差動増幅回路１０６と積分回路
１０８とが、後述のように応答性設定手段として機能す
る。

【００３８】一方、上記供給電源は、ＮＰＮトランジス
ター１１０のコレクタに接続されており、該トランジス
ター１１０のエミッタは発熱体１１２に接続されてい
る。また、トランジスター１１０のベースには、上記積
分回路１０８の出力が入力される。即ち、供給電源はト
ランジスター１１０を経て薄膜発熱体１１２（上記１２
−３）へと電流を供給し、該発熱体１１２にかかる電圧
はトランジスター１１０の分圧により制御される。そし
て、トランジスター１１０の分圧は、抵抗を介してベー
スへと入力される積分回路１０８の出力の電流により制
御され、トランジスター１１０は可変抵抗体として機能
し、発熱体１１２の発熱を制御する発熱制御手段として
機能する。

【００３９】即ち、流量検知部１２において、薄膜発熱
体１２−３の発熱に基づき、フィンプレート１４を介し
て被検知流体による吸熱の影響を受けて、薄膜感温体１
２−７による感温が実行される。そして、該感温の結果
として、図５に示すブリッジ回路１０４のａ，ｂ点の電
圧Ｖａ，Ｖｂの差が得られる。

【００４０】（Ｖａ−Ｖｂ）の値は、流体の流量に応じ
て流量検知用薄膜感温体１０４−１の温度が変化するこ
とで、変化する。予め可変抵抗１０４−３，１０４−４
の抵抗値を適宜設定することで、基準となる所望の流体
流量の場合において（Ｖａ−Ｖｂ）の値を零とすること
ができる。この基準流量では、差動増幅回路１０６の出
力は零であり、積分回路１０８の出力が一定となり、ト
ランジスター１１０の抵抗値も一定となる。その場合に
は、発熱体１１２に印加される分圧も一定となり、この
時の流量出力が上記基準流量を示すものとなる。

【００４１】流体流量が基準流量から増減すると、差動
増幅回路１０６の出力は（Ｖａ−Ｖｂ）の値に応じて極
性（流量検知用感温体１０４−１の抵抗−温度特性の正
負により異なる）及び大きさが変化し、これに応じて積
分回路１０８の出力が変化する。積分回路１０８の出力
の変化の速さは差動増幅回路１０６の可変抵抗１０６ａ
による増幅率設定により調節することができる。これら
積分回路１０８と差動増幅回路１０６とにより、制御系
の応答特性が設定される。

【００４２】流体流量が増加した場合には流量検知用感
温体１０４−１の温度が低下するので、発熱体１１２の
発熱量を増加させる（即ち電流量を増加させる）よう、
積分回路１０８からはトランジスター１１０のベースに
対して、トランジスター１１０の抵抗を低下させるよう
な制御入力がなされる。

【００４３】他方、流体流量が減少した場合には流量検
知用感温体１０４−１の温度が上昇するので、発熱体１
１２の発熱量を減少させる（即ち電流量を減少させる）
よう、積分回路１０８からはトランジスター１１０のベ
ースに対して、トランジスター１１０の抵抗を増加させ
るような制御入力がなされる。

【００４４】以上のようにして、流体流量の変化によら
ず、常に流量検知用感温体１０４−１により検知される
温度が目標値となるように、発熱体１１２の発熱がフィ
ードバック制御される（流量検知用感温体１０４−１の
抵抗−温度特性の正負に応じて、必要な場合には差動増
幅回路１０６の出力の極性を適宜反転させる）。そし
て、その際に発熱体１１２に印加される電圧は流体流量
に対応しているので、これを流量出力として取り出す。

【００４５】これによれば、被検知流体の流量の如何に
かかわらず、発熱体１１２周囲の流量検知用感温体１０
４−１の温度がほぼ一定に維持されるので、流量センサ
ーの経時劣化が少なく、また可燃性の被検知流体の着火
爆発の発生を防止することができる。また、発熱体１１
２には定電圧回路が不要であるので、ブリッジ回路１０
４のための低出力の定電圧回路１０２を用いれば良いと
いう利点がある。このため、定電圧回路の発熱量を小さ
くでき、流量センサーを小型化しても流量検知精度を良
好に維持することができる。

【００４６】本実施形態では、図１に示されているよう
に、管路４は、中央部分４ａの内径がＤ１φであり、流
体流入側部分４ｂの内径がＤ２φであり、流体流出側部
分４ｃの内径がＤ３φであり、Ｄ１φはＤ２φ及びＤ３
φのいずれよりも小さい。従って、本実施形態の流量セ
ンサーでは、被検知流体が流体流入側部分４ｂから中央
部分４ａへと流入する際に、これらの境界部に存在する
段差により特に管路断面内での外周部における流れが攪
乱される。これにより、特に中央部分４ａの管路外周部
にまで流体流動性の高められた領域が拡大し、フィンプ
レート１４と接触する被検知流体が管路断面内の高い面
積割合の領域で平均化された流速をもつようになり、フ
ィンプレート１４を介しての放熱は管路４内の被検知流
体の流量をより正確に反映したものとなる。

【００４７】また、Ｄ２φ＝Ｄ３φであるのが、流量セ
ンサーの上流側及び下流側での被検知流体流量を変化さ
せないという点で好ましい。

【００４８】中央部分の内径Ｄ１φは、流体流入側部分
の内径Ｄ２φの５０〜８０％であるのが好ましい。これ
は、Ｄ１φ／Ｄ２φが５０％未満となり小さくなるにつ
れて、流体流通に際しての圧力損失が著しく大きくなり
流体流通自体を阻害する傾向があるためであり、Ｄ１φ
／Ｄ２φが８０％を越えて大きくなるにつれて、上記流
体攪乱による管路断面内の流速分布の均一化向上の効果
が低下する傾向にあるためである。

【００４９】図１に示されているように、フィンプレー
ト１４は、中央部分４ａの流体流入側部分４ｂの側の端
部（即ち、流体流入側部分４ｂとの境界）から管路４の
方向に距離Ｌ１の位置に配置されている。この距離Ｌ１
は中央部分４ａの内径Ｄ１φの４倍以内であるのが好ま
しく、特に２倍以内であるのがより好ましい。これは、
この距離Ｌ１が大きすぎると、中央部分４ａと流体流入
側部分４ｂとの境界の段差による攪乱を受けた被検知流
体がフィンプレート１４に達する前に該流体の攪乱状態
が減衰する傾向にあるためである。

【００５０】図６は、以上のような本実施形態の流量セ
ンサーを用いて異なる流体温度における流量変化に対す
る流量出力電圧の変化を測定した結果を示すグラフであ
る。ここで、被検知流体として灯油を使用し、Ｄ１φを
４ｍｍφとし、Ｄ２φ及びＤ３φを６ｍｍとした。流体
温度変化による流量出力電圧の変化は殆どないことがわ
かる。一方、図７は、Ｄ１φを６ｍｍφとした（即ち、
Ｄ１φ＝Ｄ２φ＝Ｄ３φ）こと以外は上記図６を得たの
と同様な流量センサーを用いて、同様な流量測定を行っ
た結果を示すグラフである。図７の場合には、流体温度
変化による流量出力電圧の変化が認められる。

【００５１】以上の実施形態では管路４の中央部分４ａ
と流体流入側部分４ｂとの間に明確な段差を形成した例
が示されているが、本発明は、このような明確な段差形
態のものに限定されることはなく、例えば管路４の中央
部分４ａと流体流入側部分４ｂとの間に管路４の内径が
連続的に変化している境界部分が存在していてもよい。
図８及び図９はこのような境界部分を有する変形例を示
す部分断面図である。図８の例では、境界部分４ｄは、
断面円弧状の面取りを施されており、管路方向の長さが
Ｌ２とされている。面取りは通常の断面直線状のもの
（管路方向に対し４５度の角度をなすもの）であっても
よい。また、図９の例では、境界部分４ｄは、流体流入
側部分４ｂから中央部分４ａへと断面直線状の斜面とさ
れており、管路方向の長さがＬ２とされている。上記の
境界部分４ｄの長さＬ２は、流体流入側部分４ｂの内径
Ｄ２φと中央部分４ａの内径Ｄ１φとの差の１／２より
小さいのが好ましい。これは、この長さＬ２が大きくな
るにつれて、中央部分４ａと流体流入側部分４ｂとの間
の境界部分４ｄの段差による流体攪乱の効果が低下する
傾向にあるためである。

【００５２】以上の実施形態においては、フィンプレー
ト１４，１４’が管路断面の中央部を通って上部から下
部へと横切っているが、該フィンプレート１４，１４’
は管路断面の上部から中央部の近傍にまで延びているも
のとすることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量セン
サーによれば、流体流通管路の中央部分の内径を流体流
入側部分の内径より小さくしているので、中央部分と流
体流入側部分との境界部に存在する段差により特に管路
断面内で外周部の流れを攪乱して流量の管路断面内分布
の平均化を行うことができる。これにより、流量検知用
熱伝達部材を介して行われる流量測定の精度を向上させ
ることができ、特に被検知流体の温度が変化しても測定
精度が低下せず、幅広い環境温度条件下での正確な流量
測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による流量センサーの一実施形態を示す
流体流通管路に沿った断面図である。

【図２】本発明による流量センサーの一実施形態を示す
流体流通管路と直交する断面図である。

【図３】本発明による流量センサーの一実施形態の流量
検知ユニットの断面図である。

【図４】本発明による流量センサーの一実施形態の流量
検知部の分解斜視図である。

【図５】本発明による流量センサーの一実施形態の回路
構成図である。

【図６】本発明による流量センサーの一実施形態におい
て異なる流体温度における流量変化に対する流量出力電
圧の変化を測定した結果を示すグラフである。

【図７】本発明との比較のための流量センサーにおいて
異なる流体温度における流量変化に対する流量出力電圧
の変化を測定した結果を示すグラフである。

【図８】本発明による流量センサーの一実施形態の変形
例を示す部分断面図である。

【図９】本発明による流量センサーの一実施形態の変形
例を示す部分断面図である。

【符号の説明】

２ケーシング本体部４流体流通管路４ａ中央部分４ｂ流体流入側部分４ｃ流体流出側部分４ｄ境界部分５素子収容部６ａ，６ｂ接続部８ケーシング蓋体部１２流量検知部１２−１基板１２−２絶縁層１２−３薄膜発熱体１２−４，１２−５電極層１２−６絶縁層１２−７流量検知用薄膜感温体１２−８絶縁層１４，１４’ フィンプレート１６接合材２２流体温度検知部２６配線基板２８ボンディングワイヤ３０外部リード線３２押え板５０素子ユニット保持部５１流量検知ユニット５２電極端子５３基体部５４Ｏ−リング６０素子ユニット保持部６１流体温度検知ユニット６２電極端子６３基体部６４Ｏ−リング１０４−１流量検知用薄膜感温体１０４−２温度補償用薄膜感温体１１２薄膜発熱体

フロントページの続き (72)発明者高畑孝行埼玉県上尾市原市1333−２三井金属鉱業株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 2F035 EA04 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱機能及び感温機能を有する流量検知
部と、被検知流体の流通のための流体流通管路と、前記
流量検知部における発熱の影響を受け且つ前記流体流通
管路内に延出するように配置された流量検知用熱伝達部
材とを備えており、前記流量検知部において発熱に基づ
き前記流量検知用熱伝達部材を介して前記被検知流体に
よる吸熱の影響を受けた感温が実行され、該感温の結果
に基づき前記流体流通管路内の被検知流体の流量の検知
がなされる流量センサーであって、前記流体流通管路は被検知流体の流通方向に沿って流体
流入側部分と流体流出側部分とこれらの間に位置する中
央部分とを有しており、前記流量検知用熱伝達部材は前
記中央部分において前記流体流通管路内へと延出してお
り、前記中央部分の内径は前記流体流入側部分の内径よ
りも小さいことを特徴とする流量センサー。
【請求項２】前記中央部分の内径は前記流体流入側部
分の内径の５０〜８０％であることを特徴とする、請求
項１に記載の流量センサー。
【請求項３】前記流体流出側部分の内径は前記流体流
入側部分の内径と同等であることを特徴とする、請求項
１〜２のいずれかに記載の流量センサー。
【請求項４】前記中央部分と前記流体流入側部分との
間には、前記流体流通管路の内径が連続的に変化してい
る境界部分が存在しており、該境界部分の被検知流体の
流通方向の長さは前記流体流入側部分の内径と前記中央
部分の内径との差の１／２以下であることを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれかに記載の流量センサー。
【請求項５】前記流量検知用熱伝達部材は前記中央部
分の流体流入側端部から前記中央部分の内径の４倍以内
の距離に配置されていることを特徴とする、請求項１〜
４のいずれかに記載の流量センサー。
【請求項６】前記流量検知部は前記流体流通管路外に
おいて前記流量検知用熱伝達部材の上に形成された薄膜
発熱体及び該薄膜発熱体の発熱の影響を受けるように配
置された流量検知用薄膜感温体とを含んでいることを特
徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の流量センサ
ー。
【請求項７】前記流量検知用熱伝達部材は、平板状を
なしており、前記流体流通管路内において前記流体流通
方向に沿うように配置されていることを特徴とする、請
求項１〜６のいずれかに記載の流量センサー。
【請求項８】前記流量検知の際の温度補償を行うため
の流体温度検知部を含んでおり、該流体温度検知部と前
記流体流通管路内に延出するように配置された温度検知
用熱伝達部材とが熱的に接続されていることを特徴とす
る、請求項１〜７のいずれかに記載の流量センサー。
【請求項９】前記温度検知用熱伝達部材は前記流体流
通管路の中央部分において前記流量検知用熱伝達部材よ
り流体流出側に位置していることを特徴とする、請求項
８に記載の流量センサー。
【請求項１０】前記温度検知用熱伝達部材は、平板状
をなしており、前記流体流通管路内において前記流体流
通方向に沿うように配置されていることを特徴とする、
請求項８〜９のいずれかに記載の流量センサー。