WO1999027327A1

WO1999027327A1 - Detecteur de debit, detecteur de temperature, et instrument de mesure de debit

Info

Publication number: WO1999027327A1
Application number: PCT/JP1998/005207
Authority: WO
Inventors: Kiyoshi Yamagishi; Toshiaki Kawanishi; Kenji Tomonari; Shinichi Inoue; Atsushi Koike
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 1999-06-03
Also published as: CN1657882A; EP1035406A1; CN1657881A; CN1645061A; CN1124472C; US6588268B1; KR20010024662A; CN1279761A; CA2310635A1; KR100441305B1; CN1474165A; EP1035406A4; CA2310635C

Description

明細書流量センサ一、温度センサー及び流量検出装置技術分野

本発明は、流体流量検知技術に属するものであり、特に、配管内を流れる気体、液体等の流体の流量を検知するための流量センサー及び流量検出装置更には流量検出の際の流体温度検知のために使用され得る温度センサ一に関する。本発明の流量センサ一は特に幅広い温度環境条件下において流体の流量を正確に測定するのに好適であり、また、製造上の組立容易性を企図したものである。

更に、本発明は特に流量センサー及び流量検出装置更には温度センサーの測定精度の向上を企図したものである。背景技術

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一）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。

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、基板を配管に取付け、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。

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 - 1 4 6 0 2 6号公報に記載がある。

ところで、従来の流量センサ一は配管部分に取り付けられる金属製の管路を有しており、該金属製管路内を流体が通過するようになっている。そして、この金属製管路が外気に露出している。金属製管路は熱伝導性が高いため、外気温が変化するとその影響が直ちに管路内の流体（特に管路壁と接する部分）に伝達され、熱式流量センサーの流量測定の精度の低下をもたらす可能性がある。特に、流量が微少である場合には測定精度に与える影響が大きくなる。このような問題は、管路内を流れる流体の温度と外気温との差が大きい場合に顕著となる。

また、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一シングを配管の壁面から露出させるようにして配管に取り付けられている。

例えば、熱応答性に優れ、測定精度が高く、小型かつ安価な傍熱型流量センサ一として上記特開平 8 - 1 4 6 0 2 6号公報に開示されている薄膜素子を用いた傍熱型流量センサ一は、次のような構成を有する。

即ち、図 3 1 A及び 3 1 Bに示すように、流量センサ一 5 0 1は、薄膜技術を利用して基板 5 0 2上に薄膜発熱体 5 0 3と薄膜感温体 5 0 4とを絶縁層 5 0 5を介して積層したものであり、図 3 2に示すように、配管 5 0 6の適宜位置に設置されて使用される。

この流量センサ一 5 0 1では、発熱体 5 0 3に通電することにより感温体 5 0 4を加熱し、感温体 5 0 4の電気抵抗値の変化を検出する。ここで、流量センサ一 5 0 1は配管 5 0 6に設置されているため、発熱体 5 0 3の発熱量の一部は基板 5 0 2を介して配管内を流れる流体中へと放逸され、感温体 5 0 4に伝達される熱量はこの放逸熱量を差し引いたものとなる。そして、この放逸熱量は流体の流量に対応して変化するから、供給される熱量により変化する感温体 5 0 4の電気抵抗値の変化を検出することによって、配管 5 0 6内を流れる流体の流量を測定できる。

又、前記放逸熱量は流体の温度によっても変化するから、図 3 2に示すように、配管 5 0 6の適宜位置に温度センサー 5 0 7を設置し、感温体 5 0 4の電気抵抗値の変化を検出する流量検出回路中に温度補償回路を付加して、流体の温度による流量測定値の誤差をできるだけ少なくすることも行われている。

しかし、従来の流量センサ一 5 0 1は、金属製配管 5 0 6に直接設置されており、しかも、その金属製配管 5 0 6は外気に露出していた。よつて、熱伝導性が高い金属製配管 5 0 6を介して流体の保有する熱量が外気へと放逸され、又は、外気から流体へと熱量が供給されやすく、流量センサ一 5 0 1の測定精度を低下させる要因となった。特に、流体の流量が微小である場合には、測定精度に与える影響が大きく、流体の温度と外気の温度との差が大きい場合、流体の比熱が小さい場合にあっては、さらにその影響は顕著であった。

また、流体が粘性流体特に粘度の比較的高い粘性流体特に液体である場合には、配管 5 0 6内の流体の流れと直交する断面における流速は管壁近傍部と中央部とで大きく異なり、流速ベクトルは中央部に極値を有する略放物線状を呈するようになる。即ち、流速分布の不均一が顕著となる。従来の管壁に単に基板 5 0 2またはそれに接続されたケ一シング 5 0 8を設置して流体に露出させ、管壁近傍部のみの流速を測定するものの場合には、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、従来の流量センサ一では、比較的高い粘度を持つ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。特に、単位時間あたりの流量が多い場合より流量が比較的少ない場合には上記粘性に基づく問題点が一層顕著である。

また、傍熱型の流量センサーの測定精度の向上のためには、発熱体から発せられた熱が被検知流体による吸熱の影響のみを受けて感温体へと伝達されることが重要である。しかしながら、従来の傍熱型流量センサーにおいては、外部環境と感温体との間の熱伝達や外部環境と発熱体との間の熱伝達が無視できず、外部環境温度によつて検知流量が変化し流量検知誤差が発生するという問題がある。

そして、流量センサ一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、特に屋外の場合には温度環境の変化も極めて大きレ、。従来の流量センサ一はこのような外部温度環境の影響を受けやすい構造であったため、流量測定値の誤差が大きかった。そこで、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。

そこで、本発明の目的は、外部環境温度条件による測定精度への悪影響を阻止することで、測定精度の向上した熱式流量センサーまたは流量検出装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、熱式流量センサーまたは流量検出装置の製造上における組立を容易ならしめることにある。

また、本発明の目的は、比較的高い粘度の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または流量検出装置を提供することにある。

更に、本発明の目的は、比較的少ない流量であっても、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または流量検出装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、流量センサ一各部からケーシング及び外部へ放逸される熱量を極力少なくして、流体の比熱が小さい場合や流量が少ない場合であっても、流体の流量を高精度に測定できる流量センサ一または流量検出装置を提供することにある。

更に、本発明の目的は、ケーシングへの組み込み作業を簡易化するとともに、固定状態も安定にして十分な耐久性を有する流量センサーまたは流量検出装置を提供することにある。

また、本発明は、流量センサーと同様な構造を有する流体温度検知用温度センサ一であって、外気とセンサ一との間の熱の流通を少なくし、流体の温度を高精度で測定することの可能な温度センサーを提供することを目的とするものである。発明の開示

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、

発熱機能と感温機能とを有する流量検知部と、該流量検知部からの熱が被検知流体に伝達され吸熱されるように形成された該被検知流体のための管路とを備えており、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管路内の被検知流体の流量を検知する流量センサ一（流量検出装置）であって、

前記管路の形成されたケーシングには前記管路に隣接して少なくとも 1 つの素子ュニット保持部が形成されており、該素子ュニット保持部のうちの 1つには前記流量検知部を含む流量検知ュニッ卜が保持されていることを特徴とする流量センサー、

が提供される。

本発明の一態様においては、前記ケーシングは合成樹脂からなる。

本発明の一態様においては、前記流量検知ユニットは、前記流量検知部と、該流量検知部に付設された第 1の熱伝達用部材と、前記流量検知部に電気的に接続された第 1の電極端子と、合成樹脂製の第 1の基体部とを含んでおり、該第 1の基体部が前記 1つの素子ュニット保持部により保持されており、該第 1の基体部から前記第 1の熱伝達用部材が前記管路内へと延出しており、該第 1の基体部から前記第 1の電極端子が前記管路と反対の外側へと延出している。

本発明の一態様においては、前記第 1の熱伝達用部材は前記管路の断面の少なくとも中央部の近傍に至るように延びている。

本発明の一態様においては、前記第 1の基体部は、弾力性を有する内側部分と該内側部分の外側に配置された外側部分とからなる。

本発明の一態様においては、前記第 1の基体部の中心部には空洞が形成されている。

本発明の一態様においては、前記第 1の熱伝達用部材は平板状であり、該第 1の熱伝達用部材の前記第 1の基体部内の部分の片面に前記流量検知部が接合されている。

本発明の一態様においては、前記第 1の基体部と前記ケーシングとの間には前記管路に対するシール部材が介在している。

本発明の一態様においては、前記ケ一シングには、前記素子ュニット保持部の外側に素子収容部が形成されており、該素子収容部には配線基板が配置されており、該配線基板と前記流量検知ュニットの第 1の電極端子とが電気的に接続されている。

本発明の一態様においては、前記素子収容部は蓋により覆われている。本発明の一態様においては、前記流量検知部は、第 1の基板上に薄膜発熱体と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形成してなる。

本発明の一態様においては、前記第 1の熱伝達用部材は前記第 1の基板に接合されている。

本発明の一態様においては、前記薄膜発熱体と前記流量検知用薄膜感温体とは前記第 1の基板の第 1面上にて第 1の絶縁層を介して積層されている。

本発明の一態様においては、前記第 1の熱伝達用部材は前記第 1の基板の第 2面に接合されている。

本発明の一態様においては、前記第 1の熱伝達用部材の前記管路の方向の寸法は、前記管路の断面内における前記第 1の熱伝達用部材の延在方向と直交する方向の寸法より大きい。

本発明の一態様においては、前記素子ュニット保持部のうちの他の 1つには、前記流量検知の際の流体温度補償を行うための流体温度検知部を含む流体温度検知ュニッ卜が保持されている。

本発明の一態様においては、前記流体温度検知ュニットは、前記流体温度検知部と、該流体温度検知部に付設された第 2の熱伝達用部材と、前記流体温度検知部に電気的に接続された第 2の電極端子と、合成樹脂製の第 2の基体部とを含んでおり、該第 2の基体部が前記他の 1つの素子ュニット保持部により保持されており、該第 2の基体部から前記第 2の熱伝達用部材が前記管路内へと延びており、該第 2の基体部から前記第 2の電極端子が管路と反対の側へと延出している。

本発明の一態様においては、前記第 2の熱伝達用部材は前記管路の断面の少なくとも中央部の近傍に至るように延びている。

本発明の一態様においては、前記第 2の基体部は、弾力性を有する内側部分と該内側部分の外側に配置された硬質の外側部分とからなる。本発明の一態様においては、前記第 2の基体部の中心部には空洞が形成されている。

本発明の一態様においては、前記第 2の熱伝達用部材は平板状であり、該第 2の熱伝達用部材の前記第 2の基体部内の部分の片面に前記流体温度検知部が接合されている。

本発明の一態様においては、前記第 2の基体部と前記ケ一シングとの間には前記管路に対するシール部材が介在している。

本発明の一態様においては、前記配線基板と前記流体温度検知ュニットの第 2の電極端子とが電気的に接続されている。

本発明の一態様においては、前記流体温度検知部は、第 2の基板上に流体温度検知用薄膜感温体を形成してなる。

本発明の一態様においては、前記第 2の熱伝達用部材は前記第 2の基板に接合されている。

本発明の一態様においては、前記流体温度検知用薄膜感温体は前記第 2 の基板の第 1面上にて第 2の絶縁層を介して積層されている。

本発明の一態様においては、前記第 2の熱伝達用部材は前記第 2の基板の第 2面に接合されている。

本発明の一態様においては、前記第 2の熱伝達用部材の前記管路の方向の寸法は、前記管路の断面内における前記第 2の熱伝達用部材の延在方向と直交する方向の寸法より大きい。

また、本発明によれば、

発熱機能と感温機能とを有する流量検知部と、該流量検知部からの熱が被検知流体に伝達され吸熱されるように形成された該被検知流体のための管路とを備えており、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管路内の被検知流体の流量を検知する流量センサー（流量検出装置）であって、前記ケ一シングは合成樹脂からなることを特徴とする流量センサ一、が提供される。

更に、本発明によれば、

発熱機能と感温機能とを有する流量検知部において発熱に基づき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被検知流体の流量を検知する流量センサー（流量検出装置）に用いられる流量検知ユニットであって、

前記流量検知部と、該流量検知部に付設された第 1の熱伝達用部材と、前記流量検知部に電気的に接続された第 1の電極端子と、合成樹脂製の第 1の基体部とを含んでおり、該第 1の基体部から前記第 1の熱伝達用部材と前記第 1の電極端子とが互いに反対側へと延出していることを特徴とする流量検知ユニット（流量センサ一）、

が提供され、

発熱機能と感温機能とを有する流量検知部において発熱に基づき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被検知流体の流量を検知する流量センサ一にて前記流量検知の際の流体温度補償を行うために用いられる流体温度検知ユニット（温度センサー）であって、

流体温度検知部と、該流体温度検知部に付設された第 2の熱伝達用部材と、前記流体温度検知部に電気的に接続された第 2の電極端子と、合成樹脂製の第 2の基体部とを含んでおり、該第 2の基体部から前記第 2の熱伝達用部材と前記第 2の電極端子が互いに反対側へと延出していることを特徴とする流体温度検知ュ二ット、

が提供される。

また、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、

前記流量検知部及び前記流量検知用熱伝達部材の前記流量検知部と熱的に接続された部分は流量検知用基体部内に封止されており、該流量検知用基体部は熱伝導率が 0 . 7 [WZm * K ] 以下の合成樹脂からなることを特徴とする流量センサー、

が提供される。

本発明の一態様においては、前記流量検知用基体部は熱伝導率が 0 . 4 [W/m · K ] 以下の合成樹脂からなる。

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流体流通管路の径方向に延出しており該流体流通管路の中心線を通っている。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該管路の方向に沿うように配置されている。

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。

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流体温度検知用熱伝達部材とが熱的に接続されている。

本発明の一態様においては、前記流体温度検知部及び前記流体温度検知用熱伝達部材の前記流体温度検知部と熱的に接続された部分は流体温度検知用基体部内に封止されており、該流体温度検知用基体部は熱伝導率が

0 . 7 [W/m - K ] 以下の合成樹脂からなる。

本発明の一態様においては、前記流体温度検知用基体部は熱伝導率が 0 . 4 [W/m - K ] 以下の合成樹脂からなる。

本発明の一態様においては、前記流体温度検知用熱伝達部材は前記流体流通管路の径方向に延出しており該流体流通管路の中心線を通っている。

本発明の一態様においては、前記流体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該管路の方向に沿うように配置されている。

本発明の一態様においては、前記薄膜発熱体に電流を供給する経路に該薄膜発熱体の発熱を制御する発熱制御手段が接続されており、該発熱制御手段は前記感温の結果が目標と一致するように該感温の結果に基づき前記薄膜発熱体への供給電流を制御し、前記発熱制御手段による制御状態に基づき前記被検知流体の流量を検知するものである。

更に、上記目的を達成するため、本発明は、基板上に発熱体と感温体とを形成した流量検知部と、被検知流体との間で熱伝達を行うフィンプレー卜と、流量に対応した電圧値を出力する出力端子とを有し、前記流量検知部、前記フィンプレートの一部及び前記出力端子の一部をモールディングにより被覆して流量センサ一を構成したものである。

ここで、前記流量検知部を前記フィンプレートの一端部の表面に固着し、前記流量検知部と前記出力端子とをボンディングワイヤーによって接続するのが好ましい。

プレート素材から前記フィンプレートと前記出力端子に相当する部分を有するプレート基材を形成し、フィンプレートと出力端子とを同時に形成するようにすれば、製造工程が簡略化される。

前記ブレート基材は、前記プレート素材をエッチングして形成することができる。

又、本発明は、前記流量センサーと、この流量センサーを収容するセンサ一挿入孔を穿設したケーシングと、前記センサー挿入孔に対応する位置に開口部を形成した被検知流体を流通させる流通管とを有する流量検出装置を構成してなるものである。

さらに、被検知流体の温度を検知する温度センサ一を設け、前記ケ一シングにこの温度センサ一を収容するセンサ一挿入孔を穿設し、前記流通管にこのセンサー挿入孔に対応する位置に開口部を形成して、流体温度補償用の温度センサーのケーシングへの組み込み作業を簡易とし、固定状態も安定的とするようにしてもよい。

尚、前記流量センサ一、前記温度センサ一と前記センサー挿入孔との間にシール材を介在させれば、それら間隙から流体の漏洩を防止することができ、好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、基板上に発熱体ど発熱体と感温体とを形成した流量検知部を有する流量センサーであって、前記基板に凹部を形成し、この凹部を封止して空気層などの気体層を設けたものである。

ここで、前記凹部は、エッチングにより形成することができ、ガラスからなるプレパラートにより封止することができる。

被検知流体との間で熱伝達を行うフィンプレートを設け、このフィンプレートの一端部の面に、前記発熱体、前記感温体を積層した面を対向させて、前記流量検知部を固着する構成とすれば、流量センサー各部からケ一シング及び外部へ放逸される熱量を極力少なくすることができ、より好ましい。

更に、上記目的を達成するため、本発明の流量センサ一は、絶縁体を挟んで発熱体と感温体とを積層して形成された流量検知部と、この流量検知部に一端が接合したフィンプレートと、流量検知部と電気的に接続した出力端子とを有し、樹脂八ウジング内に流量検知部が収納され、当該ハウジング外部にフィンプレートと出力端子の端部が突出されてなるものであつて、上記樹脂ハウジング内部に空洞部が設けられ、この空洞部に流量検知部が設置されていることを特徴としている。

また、本発明の温度センサ一は、絶縁体と感温体を積層して形成された温度検知部と、この温度検知部に一端が接合したフィンブレートと、温度検知部と電気的に接続した出力端子とを有し、樹脂ハゥジング内に温度検知部が収納され、当該ハウジング外部にフィンプレートと出力端子の端部が突出されてなるものであって、上記樹脂ハウジング内部に空洞部が設けられ、この空洞部に温度検知部が設置されていることを特徴としている。

上記構成の流量センサー及び温度センサーにあっては、空洞部内に流量又は温度検知部と接合するフィンプレートの端部と上記検知部と接続する出力端子の端部とを配することが、より好ましい。

また、センサー外部との断熱性向上のため、樹脂ハウジングの外周面部に切欠部を設けることが好ましい。樹脂ハウジングは、中空凹部を有するハゥジング本体と、これを被閉する蓋体との分離構造のものとすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による流量センサーの一実施形態を示す一部切欠側面図である。

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る。

図 3は、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 4は、本発明による流量センサ一の一実施形態の流量センサ一の回路構成図である。

図 5は、本発明による流量センサーの流量検知ュニッ卜の変形例を示す断面図である。

図 6は、本発明による流量センサ一の素子ュニッ卜保持部への流量検知ュニッ卜の取り付けの変形例を示す断面図である。

図 7は、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 8は、本発明による流量センサ一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 9は、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 1 0は、本発明による流量センサ一の一実施形態の回路構成図である。

図 1 1は、本発明による流量センサーの一実施形態における出力電圧の変化を測定した結果を示すグラフである。

図 1 2は、本発明との比較のための流量センサーにおける出力電圧の変化を測定した結果を示すグラフである。

図 1 3は、本発明の流量センサ一における出力電圧の変化を測定した結果を示すグラフである。

図 1 4 Aは、本発明の流量センサーの一実施形態を示す正面断面図である。

図 1 4 Bは、本発明の流量センサーの一実施形態を示す側面断面図である。

図 1 5は、本発明の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 1 6は、本発明の流量センサーの一実施形態の流量検知部の縦断面図である。図 1 7は、本発明の流量センサ一の一実施形態の製造工程を示す説明図である。

図 1 8は、図 1 7に示す製造工程により製造される流量センサーの断面図である。—

図 1 9は、本発明の流量センサ一を組み込んだ流量検出装置の一実施形態を示す正面断面図である。

図 2 0は、本発明の流量センサーを組み込んだ流量検出装置の一実施形態を示す側面断面図である。

図 2 1は、本発明者等が開発した流量検知部をフィンプレートに載置した流量センサ一及びそれを設置した流量検出装置の概略説明図である。図 2 2は、本発明の流量センサーの一実施形態を示す分解斜視図である。

図 2 3は、図 2 2の流量センサーの蓋体を分離した状態の断面図である。

図 2 4は、流量検知部の構成を示す図である。

図 2 5 Aは、流量センサーの他の実施形態を示す分解斜視図である。図 2 5 Bは、流量センサーの他の実施形態を示す断面図である。

図 2 6 Aは、流量センサーのさらに他の実施形態を示す分解斜視図である。

図 2 6 Bは、流量センサ一のさらに他の実施形態を示す断面図である。

図 2 7は、本発明の温度センサ一の構成要素である温度検知部の構成を示す図である。

図 2 8は、流量検出装置の正面断面図である。

図 2 9は、流量検出装置の側面断面図である。

図 3 0は、本発明の流量センサーの実施例及び比較例の測定結果を示すグラフである。図 3 1 Aは、従来の流量センサ一の流量検知部の斜視図である。

図 3 1 Bは、従来の流量センサーの流量検知部の断面図である。

図 3 2は、従来の流量センサーを配管に設置した状態を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

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。

図 1は本発明による流量センサーの一実施形態を示す一部切欠側面図であり、図 2はその断面図である。

これらの図において、 2はケ一シング本体部であり、該ケ一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はケ一シング本体部 2の両端まで延びている。該ケーシング本体部 2の両端において、外部配管と接続するための接続部（例えばォネジ） 6 a , 6 bが形成されている。ケ一シング本体部 2は合成樹脂製たとえば塩化ビ二ル樹脂ゃ耐薬品性及び耐油性が犬きいガラス繊維強化のポリフエ二レンサルフアイド（P P S ) ゃポリブチレンテレフタレート（P B T ) 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がネジまたは嵌合等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。

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 5 0 , 6 0が形成されている。これら素子ユニット保持部 5 0， 6 0はいずれも管路 4の径方向を中心とする円筒状内面を有する。第 1の素子ュニット保持部 5 0により流量検知ュ二ット 5 1が保持されており、第 2の素子ュニット保持部 6 0により流体温度検知ュニット 6 1が保持されている。

流量検知ュニット 5 1は、流量検知部 1 2と、該流量検知部 1 2に熱伝導性良好な接合材 1 6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は異なる 2つの部分すなわち内側部分 5 3— 1と外側部分 53-2とからなる。内側部分 53 - 1は、弾力性を有しており、例えばフッ素ゴム等からなり、ケ一シング本体部 2及び流量検知ュニット 51を構成する各部材の熱膨張率差に基づき温度変化により発生する応力を吸収して変形することができる。また、外側部分 53— 2 は、硬質で耐薬品性ゃ耐油性が大きく、例えばポリフヱニレンサルフアイド（PPS) ゃポリブチレンテレフ夕レート（PBT) 等からなる。基体部 53は素子ュニット保持部 50の内周面に対応した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内へと延出しており、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の一部とが基体部 53により封止されている。

流量検知部 12は、図 3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 1 2— 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. 5 mm程度で大きさ 2〜 3 mm角程度のシリコンゃ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 1 2— 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 1 μ m程度で所望形状にパ夕一ユ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. 5 m程度のニッケルからなるもの又はこれに膜厚 0. 1 m程度の金を積層したものを用いることができ、絶縁層 1 2— 2 , 1 2 - 6 , 1 2— 8としては膜厚 1 m m程度の S i 0 ₂ からなるものを用いることができ、薄膜感温体 1 2— 7としては膜厚 0 . 5〜 1 m程度で所望形状例えば蛇行形状にパターユングした白金ゃ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 N T C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 1 2— 3と薄膜感温体 1 2— 7とが薄膜絶縁層 1 2— 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 1 2 - 7は薄膜発熱体 1 2 - 3の発熱の影響を直ちに受けることになる。

図 2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 1 2一 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 1 4が熱伝導性良好な接合材 1 6により接合されている。フィンプレート 1 4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 1 6としては例えば銀ペーストを用いることができる。尚、ケ一シング本体部 2には、上記流量検知部 1 2が配置されている位置において、フィンプレート 1 4が通過する開口が形成されている。

図 1及び図 2に示されているように、基体部 5 3の外周面と素子ュニット保持部 5 0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 0—リング 5 4が介在している。

フィンプレート 1 4は、上部分が流量検知部 1 2に接合されており、下部分が管路 4内へと延びている。該フィンプレート 1 4は、ほぼ円形の断面を持つ管路 4内において、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、上記フィンプレー卜 1 4の管路方向の寸法は該フィンプレート 1 4の厚さ L ₂ より十分大きい。このため、フィンプレート 1 4は、管路 4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 1 2と流体との間の熱伝達を良好に行うことが可能である。

上記ケ一シング本体部 2には、素子ュニット保持部 5 0から管路 4に沿って隔てられた位置において、素子ュニット保持部 6 0が配置されている。素子ュニット保持部 6 0により流体温度検知ュニット 6 1が保持されている。

流体温度検知ュニット 6 1は、流体温度検知部 2 2と、該流体温度検知部 2 2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 1 4 ' と、電極端子 6 2と、流体温度検知部 2 2の電極を対応する電極端子 6 2と電気的に接続するボンディングワイヤ 2 9と、合成樹脂製の基体部 6 3とを有する。該基体部 6 3は異なる 2つの部分すなわち内側部分 6 3 - 1と外側部分 6 3— 2とからなる。内側部分 6 3— 1 は、弾力性を有しており、例えばフッ素ゴム等からなり、ケ一シング本体部 2及び流体温度検知ュニット 6 1を構成する各部材の熱膨張率差に基づき温度変化により発生する応力を吸収して変形することができる。また、外側部分 6 3— 2は、硬質で耐薬品性ゃ耐油性が大きく、例えばポリフニ二レンサルファイド（P P S ) ゃポリブチレンテレフタレート（P B T ) 等からなる。基体部 6 3は素子ュニット保持部 6 0の内周面に対応した円筒形状外周面を有する。基体部 6 3から、フィンプレート 1 4 ' の一部が管路 4内へと延出しており、電極端子 6 2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、流体温度検知部 2 2と、フィンプレート 1 4 ' の一部と、電極端子 6 2の一部とが基体部 6 3により封止されている。

温度検知部 2 2は、上記流量検知部 1 2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 2 2は、図 3における薄膜発熱体 1 2— 3、 1対の電極層 1 2— 4， 1 2— 5及び絶縁層 1 2— 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 2 2には、流量検知部 1 2と同様にして、接合材によりフィンプレート 1 4 ' が接合されている。

流体温度検知ュニット 6 1は、管路 4内の流体流通方向に関して流量検知ュニット 5 1の上流側に配置するのが好ましい。

上記ケ一シング本体部 2の素子収容部 5内には、配線基板 2 6が固定配置されている。該配線基板 2 6の電極のうちのいくつかは、上記流量検知ユニット 5 1の電極端子 5 2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 6 1の電極端子 6 2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 2 6の電極のうちの他のいくつかは外部リード線 3 0と接続されていて、該外部リード線 3 0はケ一シング外へと延びている。図 4は本実施形態の流量センサーの回路構成図である。図示されているように、直流電源 4 0の電圧が、薄膜発熱体 1 2 - 3とブリッジ回路 4 2 とに印加される。ブリッジ回路 4 2中の差動増幅器 4 4の出力として、流量を示す出力が得られる。即ち、流量検知部 1 2において、薄膜発熱体 1 2— 3の発熱に基づき、フィンプレート 1 4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、該感温の結果に基づき、更に温度検知部 2 2でフィンプレート 1 4 ' を介して検知される被検知流体温度の補償を行って、管路 4内の被検知流体の流量が検知される。

図 5は、本実施形態における流量検知ュ二ット 5 1の変形例を示す断面図である。この変形例では、基体部 5 3の中心部（内側部分 5 3 - 1の中心部）には空洞 5 5が形成されており、該空洞 5 5内に流量検知部 1 2が位置している。この空洞 5 5の断熱効果により、流量検知部 1 2に対する周囲環境からの熱的影響を低減することができる。基体部 5 3には、空洞 5 5と上記素子収容部 5とを連通させる通気孔 5 6を形成しておくことができる。流体温度検知ュニッ卜 6 1も同様に空洞及び通気孔を有するものとすることができる。

図 6は、本実施形態における素子ュニット保持部 5 0への流量検知ュニット 5 1の取り付けの変形例を示す断面図である。図 1〜2においては、素子ュニット保持部 5 0の内周面と流量検知ュニット 5 1の外周面との双方に 0 —リング収容溝が形成されているが、本図 6の例では素子ュニット保持部 5 0の内周面のみに 0—リング収容溝 5 7を形成している。流量検知ュニット 5 1の外周面のみに 0—リング収容溝を形成することも可能である。素子ュニット保持部 6 0への流体温度検知ュニット 6 1の取り付けについても、同様にすることができる。

以上の本実施形態によれば、ケーシング本体部 2を熱伝導性の低い合成樹脂から構成しているので、周囲環境温度条件が変化しても、その影響が直ちに管路 4内の被検知流体に及んで流量測定に悪影響を与えるようなことはない。

また、流量検知部 1 2を含んでいる流量検知ュニット 5 1を素子ュニット保持部 5 0により保持し、流体温度検知部 2 2を含んでいる流体温度検知ュニット 6 1を素子ュニット保持部 6 0により保持するので、製造上における組立が容易である。

また、フィンプレート 1 4 , 1 4 ' を用いているので、被検知流体が比較的高い粘度の粘性流体であっても、更に管路 4の断面内の径方向流量分布がどのようなものであろうとも、該流量分布を十分に反映した正確な流量検知が可能である。

従って、比較的少ない微小流量であっても、あるいは幅広い環境温度条件下において、配管内を流れる流体の流量を正確に測定することが可能である。

以上の実施形態においては、フィンプレート 1 4， 1 4 ' 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 1 4， 1 4 ' 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。これによつて、管路 4の断面内の径方向流量分布がどのようなものであろうとも、該流量分布を良好に反映した正確な流量検知が可能である。

以上説明したように、本発明実施形態の流量センサーによれば、流量検知部を含む素子をュニット化しているので、製造上における組立が容易である。また、本発明実施形態の流量センサ一によれば、外気温の変動による悪影響を受けにくい正確な流量測定が可能である。また、本発明実施形態の流量センサ一によれば、比較的高い粘度の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することができる。更に、本発明実施形態の流量センサ一によれば、比較的少ない流量であっても、配管内を流れる該流体の流量を正確に測定することができる。

次に、図 7及び図 8は本発明による流量センサ一の一実施形態を示す断面図であり、図 7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 8は流体流通管路と直交する断面を示す。これらの図において、上記図 1〜 2におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。 Aは管路 4の中心線を示す。

本実施形態では、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） 6 a， 6 bが形成されている。素子ユニット保持部 5 0， 6 0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の素子ュニット保持部 5 0により 2段円筒状外面をもつ流量検知ュニット 5 1 が保持されており、第 2の素子ュニット保持部 6 0により 2段円筒状外面をもつ流体温度検知ュニット 6 1が保持されている。

図 9に、流量検知ユニット 5 1の断面図を示す。図 9に示されているように、流量検知ュ二ット 5 1は、流量検知部 1 2と、該流量検知部 1 2に熱伝導性良好な接合材 1 6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 1 4と、電極端子 5 2と、流量検知部 1 2の電極を対応する電極端子 5 2と電気的に接続するボンディングワイヤ 2 8と、合成樹脂製の基体部 5 3とを有する。該基体部 5 3は、特に、熱伝達性が低く（すなわち熱絶縁性を有する）耐薬品性ゃ耐油性が大きい合成樹脂からなるのが好ましい。基体部 5 3は素子ュニッ卜保持部 5 0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 5 3から、フィンプレート 1 4の一部が管路 4の側へと延出しており、電極端子 5 2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 1 2と、接合材 1 6とフィンプレート 1 4の一部と、電極端子 5 2の一部とボンディングワイヤ 2 8 とが基体部 5 3により封止されている。

流体温度検知ュ二ット 6 1は、基本的には、流量検知部 1 2の代わりに流体温度検知部を用いたことが、流量検知ュニット 5 1と異なる。即ち、流体温度検知ュニット 6 1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 1 4 ' と、電極端子 6 2と、流体温度検知部の電極を対応する電極端子 6 2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 1 4 ' の一部が管路 4の側へと延出しており、電極端子 6 2の一部が管路 4と反対の側（外側）へと延出している。

温度検知部は、上記流量検知部 1 2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 3における薄膜発熱体 1 2— 3、 1対の電極層 1 2 - 4 , 1 2— 5及び絶縁層 1 2— 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 1 2と同様にして、接合材によりフィンプレート 1 4 ' が接合されている。

図 7に示されているように、流体温度検知ュニット 6 1の外周面と素子ュニット保持部 6 0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 0 —リング 6 4が介在している。

上記ケ一シング本体部 2の素子収容部 5内には、流量検知ュニット 5 1 及び流体温度検知ュニット 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、上記流量検知ュニット 51の電極端子 52とワイヤボンデイ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ュニット 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一ド線 30と接続されていて、該外部リ一ド線 30はケ一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 26の電極との電気的接続を行うようにすることができる。

図 1 0は本実施形態の流量センサ一の回路構成図である。供給電源は、例えば + 15 V (± 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 10 4一 2と可変抵抗 104— 3， 104— 4とを含んでなる。

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 106 a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。

一方、上記供給電源は、 NPNトランジスタ一 1 10のコレクタに接続されており、該トランジスタ一 1 10のェミッタは発熱体 1 12に接続されている。また、トランジスタ一 1 10のベースには、上記積分回路 10 8の出力が入力される。即ち、供給電源はトランジスタ一 1 10を経て薄膜発熱体 1 12 (上記 12— 3) へと電流を供給し、該発熱体 1 12にかかる電圧はトランジスター 1 10の分圧により制御される。そして、トランジスタ一 1 10の分圧は、抵抗を介してべ一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、トランジスタ一 1 10は可変抵抗体として機能し、発熱体 1 12の発熱を制御する発熱制御手段として機能する。

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 12— 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 10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。

(V a— Vb) の値は、流体の流量に応じて流量検知用薄膜感温体 10 4一 1の温度が変化することで、変化する。予め可変抵抗 104— 3， 1 04-4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 1 10の抵抗値も一定となる。その場合には、発熱体 1 12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。

流体流量が基準流量から増減すると、差動増幅回路 1 06の出力は (Va - Vb) の値に応じて極性（流量検知用感温体 104— 1の抵抗一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 106 a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。

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 1 1 2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 1 0 8からはトランジスタ一 1 1 0のベースに対して、トランジスタ一 1 1 0の抵抗を低下させるような制御入力がなされる。

他方、流体流量が減少した場合には流量検知用感温体 1 0 4 - 1の温度が上昇するので、発熱体 1 1 2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 1 0 8からはトランジスター 1 1 0のベースに対して、トランジスター 1 1 0の抵抗を増加させるような制御入力がなされる。

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 1 0 4— 1により検知される温度が目標値となるように、発熱休 1 1 2の発熱がフィ一ドバック制御される（流量検知用感温体 1 0 4 - 1の抵抗一温度特性の正負に応じて、必要な場合には差動増幅回路 1 0 6の出力の極性を適宜反転させる）。そして、その際に発熱体 1 1 2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。

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 1 1 2周囲の流量検知用感温体 1 0 4— 1の温度がほぼ一定に維持されるので、流量センサ一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 1 1 2には定電圧回路が不要であるので、プリッジ回路 1 0 4のための低出力の定電圧回路 1 0 2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。

本実施形態では、流量検知用基体部 5 3及び流体温度検知用基体部は、熱伝導率； Lが 0 . 7 [WZm · K ] 以下の合成樹脂からなっている。このような合成樹脂としては、例えば非晶質シリカを 4 0重量％含むエポキシ樹脂（ん = 0 . 6 0 ) 用いることができる。このように、熱伝導率 0 . Ί [W/m · K ] 以下の流量検知用基体部 5 3や流体温度検知用基体部を使用することで、外部環境温度の影響の少ない流量検知ゃ流体温度検知を行うことができる。

流量検知用基体部 53及び流体温度検知用基体部は、特に熱伝導率が 0. 4 [WZm · K] 以下の合成樹脂からなるのが好ましい。このような合成樹脂としては、例えば非晶質シリカを 20重量％含むエポキシ樹脂 ( λ = 0. 33) を用いることができる。このように、熱伝導率 0. 4 [WZm · K] 以下の流量検知用基体部 53や流体温度検知用基体部を使用することで、外部環境温度の影響が更に少ない流量検知ゃ流体温度検知を行うことができ、且つ流量変化の際の応答性の高い流量検知を行うことができる。

図 1 1は、以上のような本実施形態の流量センサーを用いて、流体温度 25 °Cで流量変化に対する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、管路径を 4mm«i>とし、流量検知用基体部 53及び流体温度検知用基体部として非晶質シリカを 4 0重量％含むエポキシ樹脂（ん=0. 60) からなるものを使用した。外部環境温度 15 °Cの場合と外部環境温度 35 °Cの場合との双方について測定を行った。一方、図 12は、流量検知用基体部 53として非晶質シリ力を 60重量％含むエポキシ樹脂（ =0. 88) からなるものを使用すること以外は上記図 1 1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 12の場合に比べて、図 1 1 の場合の方が外部環境温度変化による流量出力電圧の変化が少なく、測定誤差を小さくできることがわかる。

図 13は、以上のような本実施形態の流量センサ一を用いて、 20 c c /m i nから 80 ccZm i nへと流量を変化させた直後から変化後の流量を維持した場合の、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、管路径を 4 mm とした。流量検知用基体部 53及び流体温度検知用基体部として、非晶質シリカを 20重量％含むエポキシ樹脂（ん =0. 33) からなるものを用いた場合 (X) と、非晶質シリカを 40重量％含むエポキシ樹脂（λ = 0. 60) からなるものを用いた場合（Υ) との双方について測定を行った。 Xの場合の方が Υの場合より応答性に優れており、測定誤差を小さくできることがわかる。

かくして、本実施形態においては、外部環境温度によらず、管路 4内の被検知流体の流量を正確且つ安定して検知することができる。

以上説明したように、本発明実施形態の流量センサ一によれば、流量検知部を封止する流量検知用基体部を低熱伝導率の合成樹脂から構成しているので、外部環境との熱伝達による流量検知への悪影響が低減され、これにより、幅広い環境温度条件下で管路内の被検知流体の流量を正確且つ安定して検知することができる。

次に、図 14Α， 14 Β, 15〜20を参照しつつ、本発明による流量センサー及び流量検出装置の好適な実施形態について、説明する。

流量センサー 201は、図 14 Α， 14 Βに示すように、流量検知部 2 02、フィンプレート 203、出力端子 204及び被覆部材 205よりなる。

流量検知部 202は、図 15に示すように、基板 206上に順次、絶縁層 207、薄膜発熱体 208、電極層 209， 2 10、絶縁層 2 1 1、薄膜感温体 2 1 2、絶縁層 2 1 3を積層、形成したチップ状のものである。

基板 206は、シリコン、アルミナ等からなる厚さ 600 m、大きさ 2 X 3mm程度の矩形板であり、図 16に示すように、発熱体 208、感温体 2 12を積層した反対面より、エッチング等により、深さ 550 μιη の凹部 214を形成してある。ここで、凹部 214の深さは、特に限定されるものではないが、基板 206の強度を十分確保できれば、基板 206 の厚さに極力近い方が好ましい。又、凹部 214の内径寸法も、特に限定されるものではないが、発熱体 208または感温体 212の外形寸法より大とする方が好ましい。

そして、図 16に示すように、基板 206の発熱体 208、感温体 2 1 2を積層した反対面には、ガラスからなる膜厚 50〜200 μπιのプレパラート 2 15を固着させ、前記凹部 214を完全に封止してある。

発熱体 208は、膜厚 1 /um程度で所望形状にパターニングしたサーメットからなり、電極層 209, 210は、膜厚 0. 5 m程度のニッケル又はこれに膜厚 0. 5 /xm程度の金を積層してなる。

感温体 212は、膜厚 0. 5〜1 m程度で所望形状、例えば蛇行状にパターニングした白金、ニッケル等の温度係数が大きく安定な金属抵抗膜又は酸化マンガン系の NT Cサーミスターからなる。

絶縁層 207， 2 1 1 , 2 1 3は、膜厚 1 μ m程度の S i 0₂ からなる。

フィンプレート 203は、銅、ジュラルミン、銅—タングステン合金等の熱伝導性の良好な材料からなり、厚さ 200 μ m、幅 2 mm程度の矩形薄板である。

流量検知部 202は、図 14Bに示すように、フィンプレート 203の上端部の面に、発熱体 208、感温体 212を積層した面を対向させて、銀ペースト等の接合材 2 16を介して固着してある。そして、ボンディングワイヤー 217によって出力端子 204と接続し、流量検知部 202、フィンプレート 203の上半部及び出力端子 204の下半部をモ一ルディングによる被覆部材 205により被覆してある。

本発明の流量センサー 201は、流量検知部 202の基板 206に凹部 2 14を形成して、ここに断熱効果の高い空気層を設けるとともに、フィンプレート 3の上端部の面に、発熱体 208、感温体 2 12を積層した面を対向させて、流量検知部 202を固着して、被覆部材 205と発熱体 2 08、感温体 212が接触する面積を極力少なくしたから、感温体 21 2 の保有する熱量、又、フィンプレート 2 0 3を伝達する熱量が被覆部材 2 0 5へと流出又は流入することが極めて少なくなる。よって、流体の比熱が小さい場合、流量が少ない場合等にあっても、流量センサ一 2 0 1の感度を低下させることがない。

流量センサ一 2 0 1の製造方法としては、種々方法を採用することができる力前記フィンブレート 2 0 3と出力端子 2 0 4とを一体物から同時に得るようにしてもよい。

例えば、図 1 7に示すように、順次、プレート素材 2 1 9をエッチングして所定形状のプレート基材 2 1 8を形成し（S 1 ) 、流量検知部 2 0 2 を接合する部分を銀メツキ処理し（S 2 ) 、銀ペーストを塗布して流量検知部 2 0 2を固着し、流量検知部 2 0 2と出力端子 2 0 4とをボンディングワイヤ一 2 1 7によって接続し、フィンプレート 2 0 3に相当する部分をニッケルメツキする（S 3 ) 。そして、流量検知部 2 0 2、フィンプレート 2 0 3の上半部及び出力端子 2 0 4の下半部をエポキシ樹脂によつてモールディングし被覆部材 2 0 5を形成して（S 4 ) 、図 1 8に示すような流量センサー 2 0 1を製造するようにしてもよい。

流量検出装置 2 2 1は、図 1 9及び図 2 0に示すように、ケーシング 2 2 2、流通管 2 2 3、前記流量センサー 2 0 1、温度センサー 2 2 4及び流量検出回路基板 2 2 5等よりなる。

ケ一シング 2 2 2は、塩化ビュル樹脂等の合成樹脂製で、本体部 2 2 6 及びこれに着脱自在な蓋体部 2 2 7からなり、本体部 2 2 6の両端部は外部配管と接続するための接続部 2 2 8， 2 2 8とし、本体部 2 2 6内には流体流通管 2 2 3を貫通させてある。

本体部 2 2 6の上部にはセンサー挿入空間 2 2 9を画成してあり、このセンサ一挿入空間 2 2 9から前記流通管 2 2 3に向かってセンサー挿入孔 2 3 0， 2 3 1を穿設してある。

流通管 2 2 3は、銅、鉄、ステンレス鋼等の金属からなる円管であり、前記センサー挿入孔 2 3 0， 2 3 1に対応する位置に開口部 2 3 2， 2 3 3を形成してある。

温度センサー 2 2 4は、温度検知部（上記温度検知部 2 2と同様）、フィンプレート 2 3 5、出力端子 2 3 6及び被覆部材 2 3 7等よりなり、流量検知部 2 0 2の発熱体 2 0 8、電極層 2 0 9 , 2 1 0、絶縁層 2 1 1 を有しないことを除いて、流量検知部 2 0 2と同様の構成である。温度センサー 2 2 4の製造方法としても、流量センサー 2 0 1と同様の方法を採用することができる。

流量センサー 2 0 1、温度センサ一 2 2 4は、ケ一シング 2 2 2のセンサ一挿入空間 2 2 9からセンサー挿入孔 2 3 0， 2 3 1に嵌挿され、フィンプレート 2 0 3， 2 3 5の下半部は、流通管 2 2 3の開口部 2 3 2 , 2 3 3を挿通して流通管 2 2 3内に位置し、嵌挿時に、フィンプレート 2 0 3 , 2 3 5の下端は、流通管 2 2 3の軸線より下方まで到達するようにしてある。尚、流量センサ一 2 0 1、温度センサ一 2 2 4とセンサ一挿入孔 2 3 0， 2 3 1との間には 0リング 2 3 8， 2 3 9を介在させ、これら間隙より流体が漏洩するのを防止している。

流量センサ一 2 0 1、温度センサ一 2 2 4を嵌挿した後、センサ一挿入空間 2 2 9にセンサー押圧板 2 4 0を挿入して流量センサー 2 0 1、温度センサ一 2 2 4の被覆部材 2 0 5， 2 3 7の上面を押圧し、さらに、流量検出回路基板 2 2 5を装着する。

流量検出回路基板 2 2 5は、流量センサー 2 0 1と温度センサー 2 2 4 の出力端子 2 0 4， 2 3 6と電気的に接続されており（図示しない）、全体として図 4に関し説明したような流量検出回路が構成されている。すなわち、流量センサ一 2 0 1においては、フィンプレート 2 0 3を介して流体に放逸された熱量を発熱体 2 0 8の発熱量から差し引いた熱量を感温体 2 1 2が検知し、一方、温度センサ一 2 2 4においては、フィンプレート 2 3 5を介して流体の保有する熱量を感温体が検知し、流体温度補償が実行されて、流体の流量が精度良く検知されるのである。

本発明の流量センサ一 2 0 1は、流量検知部 2 0 2、フィンプレー卜 2 0 3の上半部及び出力端子 2 0 4の下半部をモールディングによる被覆部材 2 0 5により被覆したから、ケ一シング 2 2 2のセンサ一挿入孔 2 3 0 , 2 3 1に確実に嵌挿でき、密封状態が不完全となってフィンプレート 2 0 3を伝達する熱が金属製流通管 2 2 3を介してケ一シング 2 2 2へと流出したり又はケ一シング 2 2 2からフィンプレート 2 0 3へと熱が流入することも極めて少なくなる。

この点からも、流体の比熱が小さい場合、流量が少ない場合等にあっても、流量センサー 2 0 1の感度を低下させることがない。

さらに、本発明の流量センサ一 2 0 1は、流量検知部 2 0 2、フィンブレート 2 0 3の上半部及び出力端子 2 0 4の下半部をモールディングによる被覆部材 2 0 5により被覆して一体化してあり、温度センサ一 2 2 4も同様であり、ケ一シング 2 2 2に形成したセンサ一挿入孔 2 3 0， 2 3 1 に嵌挿するだけであるから、ケーシング 2 2 2への組み込みは極めて簡単であり、しかも、固定状態も安定であって耐久性の高いものである。図 2 1は参考のために示す流量検出装置の断面図であり、この流量検出装置は本発明者らの開発にかかるものである。

この流量検出装置 3 1 2では、基板 3 0 2上に薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁層を介して積層した流量検知部 3 0 6を、 L字型に折曲したフィンプレート 3 0 7の水平板部 3 0 7 a上に載置してなる流量センサー 3 0 1が用いられている。そして、ケ一シング 3 0 8内において、フィンプレート 3 0 7の垂直板部 3 0 7 bと流通管 3 0 9の開口部との間にガラス 3 1 0を充填して密封し、流量検知部 3 0 6とフィンプレート 3 0 7の水平板部 3 0 7 a全体を合成樹脂 2 1 1によって被覆し、密封するとともに固定することで、流量検出装置 3 1 2を形成している。

この流量センサ一 3 0 1及び流量検出装置 3 1 2によって、外気への熱量放逸又は外気からの熱量供給、管路横断面における流速変化、外部温度環境の影響等に起因する流量の測定精度の低下という問題は大幅に改善される。

しかし、流量センサ一 301では、流量検知部 306を接合材 313によってフィンプレート 307の水平板部 307 aに接合し、フィンプレート 307の垂直板部 307bと流通管 309の開口部との間にガラス 31 0を充填して密封し、流量検知部 306とフィンプレート 307の水平板部 307 a全体を合成樹脂 31 1によって被覆し、密封する作業を必要とするため、ケ一シング 308への組み込みが面倒であるとともに、固定状態も不安定になって耐久性に問題が生ずるおそれがある。

本発明は、かかる問題点をも解消できるものであり、ケ一シングへの組み込み作業を簡易にするとともに、固定状態も安定にして十分に耐久性を有する流量センサー及び流量検出装置を提供することができる。

また、本発明実施形態の流量センサ一によれば、流量センサ一各部からケ一シング及び外部へ放逸する熱量を極力少なくすることができて、流体の比熱が小さい場合、流量が少ない場合等にあっても、流量を高精度に測定できる。

次に、図 22〜24, 25 A, 25 B, 26 A, 26 B, 27〜30を参照して、本発明の流量センサー及び温度センサーの好適な実施形態について、説明する。

図 22及び図 23に示された流量センサ一 40 1は、流量検知部 40 2、フィンプレート 403、出力端子 404及び八ウジング 405よりなる。

流量検知部 402は、図 24に示すように、シリコン、アルミナ等からなる厚さ 400 μπι、 2 m m角程度の矩形板よりなる基板 406上に順次、薄膜感温抵抗体 407、層間絶縁層 8、薄膜発熱体 409及び発熱体電極 4 10, 41 1、保護膜 412を積層、形成したものである。符号 4 13は、ボンディングワイヤーと接続する感温抵抗体 407の端縁部及び発熱体電極 410、 41 1を、薄膜の金（An) 又は白金（Pt) で被覆するボンディングパッドである。

感温抵抗体 407は、膜厚 0. 5〜1 μπ程度で所望形状、例えば蛇行状にパターユングした白金等の温度係数が大きく安定な金属抵抗膜、又は酸化マンガン系の NT Cサ一ミスターからなる。

層間絶縁層 408及び保護膜 412は、膜厚 1 μπι程度の S i 0₂ からなる。

発熱体 409は、膜厚 1 程度で所望形状にパターニングした抵抗体、例えばニッケル（N i ) 、 N i—Cr、 Pt、より好ましくは Ta— S i 0₂ 、 Nb-S i 0₂ 等のサ一メット材料からなり、発熱体電極 41 0， 41 1は、膜厚 1 m程度の N i或いはこれに膜厚 0. 5 μπι程度の A uを積層してなる。

ボンディングパッド 413は、縦横 0. 2 X 0. 15mm, 厚さ 0. 1 m程度の A uからなる。

フィンプレート 403は、銅、ジュラルミン、銅一タングステン合金等の熱伝導性の良好な材料からなる厚さ 200 μπι、幅 2 mm程度の矩形薄板を用い、その上端部を適宜な長さで略直角に折り曲げた逆 L字形に形成されている。そして、この折り曲げ片部の上面に、銀ペースト等の接合材 414を介して流量検知部 402を固着してある。

出力端子 404は、銅等の電導性の良好な材料からなる厚さ 200 m 程度の線状薄板である。

ハウジング 405は、ハウジング本体 415と蓋体 416からなり、何れも耐薬品性ゃ耐油性の高い硬質樹脂、より好ましくは熱伝導性の低い樹脂、例えばエポキシ樹脂ゃポリブチレンテレフタレ一ト（PBT) 、ポリフエ二レンスルフィド（PPS) 等を用いて形成されている。

ハウジング本体 415は、上部を凹ませて内部を中空凹部 417とした浅い円筒形をなし、その周壁縁部には周壁乃至頂部を凹状に切り欠いた、蓋体 4 1 6が係合される被係合部 4 1 5 aが設けられ、また、その底面には、円柱形に突出させた凸段部 4 1 5 bが設けられている。上記中空凹部 4 1 7は、周壁上端部から円形に凹ませた大径凹部 4 1 7 aと、大径凹部の底部中央をさらに円形に凹ませた小径凹部 4 1 7 bよりなつている。蓋体 4 1 6は、凹部を下方に向けた皿形をなし、上記ハウジング本体の被係合部に係合する下方に突出する係止部 4 1 6 aが周縁に設けられ、ハウジング本体 4 1 5の上面に被着し得るように形成されている。

図 2 3に示されているように、ハウジング本体 4 1 5内で、上部に流量検知部 4 0 2を固着したフィンプレート 4 0 3が小径凹部 4 1 7 b内に挿通され、その下端部を凸段部 4 1 5 bを貫いてハウジング外方に突出させ、且つ上部の折り曲げ片部を大径凹部 4 1 7 aの底部に当接させて支持され、また、四本の出力端子 4 0 4がその片半部をハウジング本体の側壁を貫いてハウジング外方に水平に突出させ、且つ他の片半部を大径凹部 4 1 7 aの底部に接合させて支持され、さらに、各出力端子 4 0 4と流量検知部 4 0 2とがボンディングワイヤ一 4 1 8によって接続されている。そして、このように各要素が配置されたハウジング本体 4 1 5に蓋体 4 1 6を被せ、これを接着剤により又は添着により固着し、ハウジング 4 0 5内を封止するこどにより本形態の流量センサ一 4 0 1が形成される。本形態の流量センサ一 4 0 1によれば、蓋体 4 1 6によりハウジング本体 4 1 5の中空凹部 4 1 7を密閉してハウジング 4 0 5内に空洞部を形成し、この空洞部内に流量検知部 4 0 2が収納される。これにより、流量検知部 4 0 2の周囲とハウジング 4 0 5の内周面との間に、断熱効果の高い気体層（空気層）が形成され、また、流量検知部 4 0 2との接合部又は接続部を含めてフィンプレート 4 0 3と出力端子 4 0 4の表面部が中空凹部 4 1 7内に露出され、これら要素とハウジング 4 0 5との接触面積を少なくしてあるので、センサ一外部からハウジング 4 0 5を介して流量検知部 4 0 2に伝達される熱量を極めて少なくすることができる。なお、気体層には、結露防止のために乾燥空気、より好ましくは窒素ガスあるいはアルゴンガス等を充填することが望ましい。

よって、外気と流量センサー 4 0 1とでの熱量の流入出の影響を抑制し、流体以外のものからの熱量の流入等による測定誤差が小さくなって流量の測定精度が高まり、流体の比熱が小さい場合や流量が少ない場合等にあっても、流量の正確な測定が可能となる。

図 2 5 A , 2 5 B及び図 2 6 A , 2 6 Bに示された形態の流量センサー 4 0 1は、上記形態とはハウジング 4 0 5の形態を異ならせたものである。

図 2 5 A , 2 5 Bに示された形態のハゥジング 4 0 5は、上記形態と同様にハウジング本体 4 1 9と蓋体 4 2 0からなり、ハウジング本体 4 1 9 は円柱体の正面長手方向中央部に、その両側部間にわたって凹状に切り欠いてなる中空凹部 4 2 1を設け、また、背面側外周面部に、後述のケーシング 4 5 2との熱的な接触面積を少なくするため、適宜の幅及び深さで凹ませた切欠部 1 9 dを設けて形成してある。また、蓋体 4 2 0はハウジング本体の周面に接合可能な湾曲板よりなり、ハウジング本体 4 1 9の周面に蓋体 4 2 0を被着して中空凹部 4 2 1を閉止し得るようになつている。

なお、ハウジング本体 4 1 9の周面内側には蓋体 4 2 0を係止する係止段部 4 1 9 aが設けられ、また底面には円柱形に突出させた凸段部 4 1 9 bが設けてある。

また、図 2 6 A， 2 6 Bに示された形態のハウジング 4 0 5は、上記ハウジング本体 4 1 9を用い、これに略コ字状の折曲板よりなる蓋体 4 2 2 を被着して中空凹部 4 2 1を閉止し得るようになつている。この場合、ハウジング本体 4 1 9の周面内側には蓋体 4 2 2を係止する係止段部 4 1 9 cが蓋体の周面に沿って設けてある。ハウジング本体 4 1 9の背面側外周面部に適宜の幅及び深さに凹んだ切欠部 4 1 9 dを設けてあるのは、図 2 5 A , 2 5 Bのものと同様である。

これらの形態では、 L字形に折り曲げられていない帯状のフィンブレート 4 0 3を用い、ハウジング本体 4 1 9内でフィンブレ一卜 4 0 3を中空凹部 4 2 1の下部に挿通させると共に、その上端部に流量検知部 4 0 2を固着し、フィンプレート 4 0 3の下端部を凸段部 4 1 9 bを貫いてハウジング外方に突出させる。また、四本の出力端子 4 0 4を、その上端部を中空凹部 4 2 1の上部を貫いてハウジング外方に突出させ、その下端部を中空凹部 4 2 1内に配置させ、さらに、各出力端子 4 0 4と流量検知部 4 0 2とをボンディングワイヤー 4 1 8によって接続する。

そして、このように各要素が配置されたハウジング本体 4 1 9の側面に蓋体 4 2 0又は蓋体 4 2 2を被せ、これを接着剤により又は添着により固着し、ハウジング 4 0 5内を封止することにより流量センサ一 4 0 1が形成される。

これらの形態の流量センサ一 4 0 1によっても、上記と同様、ハウジング本体 4 1 9への蓋体 4 2 0又は蓋体 4 2 2の被着によりハウジング 4 0 5内に空洞部が形成され、この中に流量検知部 4 0 2が収納されるので、流量検知部 4 0 2の周囲に形成された空気層の断熱効果により、外気と流量センサー 4 0 1との熱量の流入出の影響を減少させて、流量の測定精度を高めることが可能となる。

更に、ハウジング本体 4 1 9の外周面部に切欠部 4 1 9 dが設けてあるので、センサ一の周囲から熱量が伝わりにくく、断熱性の良好なものとなっている。即ち、センサ一を流量検出装置に装着した状態では、図 2 9 に示されているように、この切欠部 4 1 9 dはセンサ一挿入孔 4 5 9の周面とは接触せず、切欠部 4 1 9 dの部分が空隙部となるので、この空隙部の空気層によってケ一シング 4 5 2からハウジング本体 4 1 9への熱の流出入が少なくなり、上記ハウジング 4 0 5内に形成された空洞部の断熱効果と相まつて測定誤差を小さくすることができる。

なお、切欠部 4 1 9 dは、ハウジング本体 4 1 9の大きさや形状等に応じ、適宜な位置に適宜な大きさ及び形状に設けることができ、図 2 2 , 2 3に示した形態のハウジング本体 4 1 5の外周面にも設けることができる。

また、図 2 8に示される本発明の温度センサ一 4 3 1は、上記各形態の流量センサー 4 0 1の構成要素の内、流量検知部 4 0 2のみを、図 2 7に示された温度検知部 4 3 2に取り替えて構成することができる。

すなわち、温度検知部 4 3 2は、基板 4 3 3の上面に直接、絶縁層 4 3 4、薄膜感温体 4 3 5、絶縁層 4 3 6を順次積層、形成したものであり、基板 4 3 3、絶縁層 4 3 4， 4 3 6及び感温体 4 3 5の形状、材質は、流量検知部 4 0 2のものと同様である。

そして、図示されないが、この温度検知部 4 3 2をフィンプレート 4 0 3の端部に固着し、このフィンプレート 4 0 3と出力端子 4 0 4とを中空凹部 4 1 7， 4 2 1を有するハウジング本体 4 1 5， 4 1 9内に配置し、温度検知部 4 3 2と出力端子 4 0 4とをボンディングワイヤ一 4 1 8によって接続し、さらに蓋体 4 1 6 , 4 2 0， 4 2 2をハウジング本体に被着し、中空凹部 4 1 7， 4 2 1を密閉してハウジング 4 0 5内に空洞部を形成することにより、温度検知部 4 3 2の周囲を空気層とした温度センサー 4 3 1を得ることができる。

このように形成された温度センサー 4 3 1は、流量センサー 4 0 1と同様に、ハウジング 4 0 5の空洞部内に温度検知部 4 3 2が収納され、温度検知部 4 3 2の周囲とハウジング 4 0 5の内周面との間に断熱効果の高い空気層が形成され、また、温度検知部 4 3 2との接合部又は接続部を含めてフィンプレート 4 0 3と出力端子 4 0 4の表面部が中空凹部内に露出されるので、外気と温度センサ一 4 3 1との間で、ハウジング 4 0 5を介しての熱量の流入出の影響が減小し、この熱量に及ぼす測定誤差を抑制せしめて、流体の温度の測定精度を高めることができる。

ハウジング本体 4 1 5 , 4 1 9の外周面部に切欠部 4 1 9 dが設けてあれば、切欠部 4 1 9 dの部分が空隙部となってハウジング本体 4 1 5 , 4 1 9への熱の流出入が少なくなり、不要熱量が及ぼす測定誤差を抑制できて、好まい。

本発明の流量センサー 4 0 1と温度センサ一 4 3 1は共通の構成要素を有し、共に種々の方法により製造することができる。具体的には、別体に形成されたハウジング本体 4 1 5， 4 1 9にフィンプレート 4 0 3等の構成要素を設置し、その後、蓋体 4 1 6 , 4 2 0 , 4 2 2を被着して形成したり、或いは、ハウジング本体成形時に内部に設置される構成要素を一体に組み込んで成形し、その後、蓋体を被着して形成したりすることができる。

また、本発明の流量センサー 4 0 1及び温度センサー 4 3 1は、ハウジング 4 0 5内に空洞部が設けられ、この空洞部内に流量検知部 4 0 2又は温度検知部 4 3 2が収納され、両部の表面が空洞部内の空気層に露出されることによって、ハウジング 4 0 5からの熱量の伝達を阻止し、外気との熱量の流入出を抑制するものである。

よって、センサー内に設けられた空洞部内に流量検知部 4 0 2又は温度検知部 4 3 2が収納される構造であれば、八ウジング 4 0 5の形態は問わない。前述の形態では、製造上の都合から、ハウジング本体と蓋体とに分離した構造としたが、他の分離構造のものや、これらを各構成要素とともに一体に成形する構造のものとしてもよい。

上記構成の流量センサ一 4 0 1及び温度センサ一 4 3 1は、図 2 8及び図 2 9に示すケーシング 4 5 2に嵌挿されて流量検出装置 4 5 1を構成し、流量の測定に使用される。

ケーシング 4 5 2は、塩化ビュル樹脂、 P B T、 P P S等の合成樹脂製で、本体部 4 5 5及びこれに着脱自在な蓋体部 4 5 6からなり、本体部 4 5 5の両端部は外部配管と接続するための接続部 4 5 7， 4 5 7とし、本体部 4 5 5内には流通管 4 5 3を貫通させてある。

本体部 4 5 5の上部にはセンサー挿入空間 4 5 8を画成してあり、このセンサ一挿入空間から流通管 4 5 3に向かってセンサ一挿入孔 4 5 9 , 4 6 0を穿設してある。

流通管 4 5 3は、銅、鉄、ステンレス鋼等の金属円筒管であり、センサ一挿入孔 4 5 9， 4 6 0に対応する位置に開口部 4 6 1， 4 6 2を形成してある。

流量センサ一 4 0 1、温度センサ一 4 3 1は、ケ一シング 4 5 2のセンサー挿入空間 4 5 8からセンサー挿入孔 4 5 9 , 4 6 0に嵌挿され、フィンプレート 4 0 3の下半部は、流通管 4 5 3の開口部 4 6 1 , 4 6 2を挿通して当該管内に位置し、嵌挿時に、フィンプレート 4 0 3の下端は、流通管 4 5 3の軸線より下方まで到達するようにしてある。

尚、流量センサー 4 0 1、温度センサー 4 3 1 とセンサ一挿入孔 4 5 9， 4 6 0との間には 0リング 4 6 3， 4 6 4を介在させ、これら間隙より流体が漏洩するのを防止している。

流量センサー 4 0 1、温度センサー 4 3 1を嵌挿した後、センサ一挿入空間 4 5 8にセンサ一押圧板 4 6 5を挿入して両センサーのハウジング 4 0 5の上面を押圧し、さらに流量等検出回路基板 4 5 4を装着する。流量等検出回路基板 4 5 4は、流量センサー 4 0 1と温度センサ一 4 3 1の各出力端子 4 0 4と電気的に接続されており、全体として、上記図 1 0に関し説明したような流量検出回路を構成している。

詳しくは、流量検知部 4 0 2の感温抵抗体 4 0 7と温度検知部 4 3 2の感温体 4 3 5と可変抵抗体とを含むプリッジ回路が構成され、これに定電圧回路で定電圧を供給し、ブリッジ回路の出力が増幅率調整抵抗をを備えた差動増幅回路及び積分回路を介して、エミッタ端子が流量検知部 4 0 2 の発熱体 4 0 9に接続されたコレクタ接地のトランジスタのベース端子に入力され、、ブリッジ回路の a , b点の電位差に応じて変化する発熱体 4 0 9の電位を流量の検知信号として取り出す。

すなわち、感温抵抗体 4 0 7による流体の検出温度が低くなつた場合には、積分回路からは発熱体 4 0 9の発熱量を増加させるよう、換言すれば発熱体への供給電力が増すようトランジスタのベース電流値が制御され、他方、感温抵抗体 4 0 7による流体の検出温度が上昇した場合には、積分回路からは発熱体 4 0 9の発熱量を減少させるよう、換言すれば発熱体への供給電力が減るようトランジスタのベース電流値が制御され、被検知流体の流量の如何にかかわらず流体の温度補償を実行して、流体の流量を高精度で検知できるようになつている。

[実施例〕

図 2 2及び図 2 3に示された形態の流量センサ一 4 0 1を用いて、前述の流量検出装置 4 5 1と同様の構造の流量検出装置を構成し、流量を測定した。

被測定流体として灯油を用い、これを流通管 4 5 3に所定量流し、これをある時点で所定量に増量又は減量して、流量を連続的に測定した。そして、流量を切り替えた時点からの、時間経過に伴う出力変動率の変化を求めた。

2 0 c c /分の流れを 8 0 c c Z分の流れに切り替え、その時点から時間経過に伴う出力変動率の変化を図 3 0中の符番（A ) に示す。

また、 8 0 c c /分の流れを 2 0 c c Z分の流れに切り替え、その時点から時間経過に伴う出力変動率の変化を同図中の符番（B ) に示す。なお、出力変動率とは、流通管 4 5 3を流れる流体の実流量値に対する、測定流量値の割合（測定流量値実流量値）をいい、出力変動率が 1 . 0に近づく程、測定誤差が少ないことを意味する。

[比較例〕

流量検知部の周囲が八ゥジングで隙間なく覆われた従来構造の流量センサ一を実施例の装置に組み入れ、同様の手順により流量を測定し、出力変動率を求めた。

2 0 c c Z分の流れを 8 0 c c Z分の流れに切り替えたときの出力変動率の変化を図 3 0中の符番（C ) に示し、 8 0 c c Z分の流れを 2 0 c c /分の流れに切り替えたときの出力変動率の変化を同図中の符番（D ) に示す。

図 3 0によれば、従来の流量センサーでは、測定流量値が実流量値に近づき、出力が安定するまで長時間（図中では 3 0秒以上、実計測では 2分程）を要するが、本発明の流量センサーでは、出力が 5秒以内に安定し、流量の変化に対して短時間で追随している。よって、本発明のセンサーによれば、感度が良好で応答性に優れ、測定精度が安定且つ向上することが確認された。

以上説明したように、本発明実施形態の流量センサ一及び温度センサーによれば、外気と流量センサ一又は温度センサ一とで熱量の流入出の影響を少なくして、流体の比熱が小さい場合、流量が少ない場合等にあっても、流量及びその温度を高精度で測定することが可能となる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明の流量センサ一によれば、流量検知部を含む素子をユニット化しているので、製造上における組立が容易である。また、本発明の流量センサ一によれば、外気温の変動による悪影響を受けにくい正確な流量測定が可能である。また、本発明の流量センサ一によれば、比較的高い粘度の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することができる。更に、本発明によれば、比較的少ない流量であっても、配管内を流れる該流体の流量を正確に測定することができる。

また、以上説明したように、本発明の流量センサ一によれば、流量検知部を封止する流量検知用基体部を低熱伝導率の合成樹脂から構成しているので、外部環境との熱伝達による流量検知への悪影響が低減され、これにより、幅広い環境温度条件下で管路内の被検知流体の流量を正確且つ安定して検知することができる。

本発明は、ケーシングへの組み込み作業を簡易にするとともに、固定状態も安定にして十分に耐久性を有する流量センサー及び流量検出装置を提供することができる。

また、本発明の流量センサーによれば、流量センサー各部からケーシング及び外部へ放逸する熱量を極力少なくすることができて、流体の比熱が小さい場合、流量が少ない場合等にあっても、流量を高精度に測定できる。

また、以上説明したように、本発明の流量センサ一及び温度センサ一によれば、外気と流量センサ一又は温度センサ一とで熱量の流入出の影響を少なくして、流体の比熱が小さい場合、流量が少ない場合等にあっても、流量及びその温度を高精度で測定することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 発熱機能と感温機能とを有する流量検知部と、該流量検知部からの熱が被検知流体に伝達され吸熱されるように形成された該被検知流体のための管路とを備えており、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管路内の被検知流体の流量を検知する流量センサーであって、前記管路の形成されたケ一シングには前記管路に隣接して少なくとも 1 つの素子ュニット保持部が形成されており、該素子ュニット保持部のうちの 1つには前記流量検知部を含む流量検知ュニッ卜が保持されていることを特徴とする流量センサ一。

2 . 前記ケ一シングは合成樹脂からなることを特徴とする、請求項 1 に記載の流量センサ一。

3 . 前記流量検知ュニットは、前記流量検知部と、該流量検知部に付設された第 1の熱伝達用部材と、前記流量検知部に電気的に接続された第

1の電極端子と、合成樹脂製の第 1の基体部とを含んでおり、該第 1の基体部が前記 1つの素子ュニット保持部により保持されており、該第 1の基体部から前記第 1の熱伝達用部材が前記管路内へと延出しており、該第 1 の基体部から前記第 1の電極端子が前記管路と反対の外側へと延出してい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。

4 . 前記第 1の熱伝達用部材は前記管路の断面の少なくとも中央部の近傍に至るように延びていることを特徴とする、請求項 3に記載の流量センサ一。

5 . 前記第 1の基体部は、弾力性を有する内側部分と該内側部分の外側に配置された外側部分とからなることを特徴とする、請求項 3〜 4のいずれかに記載の流量センサ一。

6 . 前記第 1の基体部の中心部には空洞が形成されていることを特徴とする、請求項 3〜 5のいずれかに記載の流量センサ一。

7 . 前記第 1の熱伝達用部材は平板状であり、該第 1の熱伝達用部材の前記第 1の基体部内の部分の片面に前記流量検知部が接合されていることを特徴とする、請求項 3〜 6のいずれかに記載の流量センサ一。

8 . 前記第 1の基体部と前記ケーシングとの間には前記管路に対するシール部材が介在していることを特徴とする、請求項 3〜 7のいずれかに記載の流量センサ一。

9 · 前記ケーシングには、前記素子ュニット保持部の外側に素子収容部が形成されており、該素子収容部には配線基板が配置されており、該配線基板と前記流量検知ュニットの第 1の電極端子とが電気的に接続されていることを特徴とする、請求項 3〜 8のいずれかに記載の流量センサ一。

1 0 . 前記素子収容部は蓋により覆われていることを特徴とする、請求項 9に記載の流量センサ一。

1 1 . 前記流量検知部は、第 1の基板上に薄膜発熱体と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形成してなることを特徴とする、請求項 1〜1 0のいずれかに記載の流量センサ一。

1 2 . 前記第 1の熱伝達用部材は前記第 1の基板に接合されていることを特徴とする、請求項 1 1に記載の流量センサ一。

1 3 . 前記薄膜発熱体と前記流量検知用薄膜感温体とは前記第 1の基板の第 1面上にて第 1の絶縁層を介して積層されていることを特徴とする、請求項 1 1に記載の流量センサ一。

1 4 . 前記第 1の熱伝達用部材は前記第 1の基板の第 2面に接合されていることを特徴とする、請求項 1 3に記載の流量センサ一。

1 5 . 前記第 1の熱伝達用部材の前記管路の方向の寸法は、前記管路の断面内における前記第 1の熱伝達用部材の延在方向と直交する方向の寸法より大きいことを特徴とする、請求項 3〜 1 4のいずれかに記載の流量センサ一。

1 6 . 前記素子ュニット保持部のうちの他の 1つには、前記流量検知の際の流体温度補償を行うための流体温度検知部を含む流体温度検知ュニットが保持されていることを特徴とする、請求項 1〜1 5のいずれかに記載の流量センサ一。

1 7 . 前記流体温度検知ュニットは、前記流体温度検知部と、該流体温度検知部に付設された第 2の熱伝達用部材と、前記流体温度検知部に電気的に接続された第 2の電極端子と、合成樹脂製の第 2の基体部とを含んでおり、該第 2の基体部が前記他の 1つの素子ュニット保持部により保持されており、該第 2の基体部から前記第 2の熱伝達用部材が前記管路内へと延びており、該第 2の基体部から前記第 2の電極端子が管路と反対の側へと延出していることを特徴とする、請求項 1 6に記載の流量センサー。

1 8 . 前記第 2の熱伝達用部材は前記管路の断面の少なくとも中央部の近傍に至るように延びていることを特徴とする、請求項 1 7に記載の流量センサ一。

1 9 . 前記第 2の基体部は、弾力性を有する内側部分と該内側部分の外側に配置された硬質の外側部分とからなることを特徴とする、請求項 1 7〜 1 8のいずれかに記載の流量センサ一。

2 0 . 前記第 2の基体部の中心部には空洞が形成されていることを特徴とする、請求項 1 7〜1 9のいずれかに記載の流量センサ一。

2 1 . 前記第 2の熱伝達用部材は平板状であり、該第 2の熱伝達用部材の前記第 2の基体部内の部分の片面に前記流体温度検知部が接合されていることを特徴とする、請求項 1 7〜2 0のいずれかに記載の流量センサー。

2 2 . 前記第 2の基体部と前記ケ一シングとの間には前記管路に対するシール部材が介在していることを特徴とする、請求項 1 7〜2 1のいずれかに記載の流量センサ一。

2 3 . 前記配線基板と前記流体温度検知ュニットの第 2の電極端子とが電気的に接続されていることを特徴とする、請求項 1 7〜2 2のいずれかに記載の流量センサ一。

2 4 . 前記流体温度検知部は、第 2の基板上に流体温度検知用薄膜感温体を形成してなることを特徴とする、請求項 1 7〜2 3のいずれかに記載の流量センサ一。

2 5 . 前記第 2の熱伝達用部材は前記第 2の基板に接合されていることを特徴とする、請求項 2 4に記載の流量センサー。

2 6 . 前記流体温度検知用薄膜感温体は前記第 2の基板の第 1面上にて第 2の絶縁層を介して積層されていることを特徴とする、請求項 2 4に記載の流量センサー。

2 7 . 前記第 2の熱伝達用部材は前記第 2の基板の第 2面に接合されていることを特徴とする、請求項 2 6に記載の流量センサー。

2 8 . 前記第 2の熱伝達用部材の前記管路の方向の寸法は、前記管路の断面内における前記第 2の熱伝達用部材の延在方向と直交する方向の寸法より大きいことを特徴とする、請求項 1 7〜2 7のいずれかに記載の流量センサ一。

2 9 . 発熱機能と感温機能とを有する流量検知部と、該流量検知部からの熱が被検知流体に伝達され吸熱されるように形成された該被検知流体のための管路とを備えており、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管路内の被検知流体の流量を検知する流量センサ一であって、前記ケ一シングは合成樹脂からなることを特徴とする流量センサ一。

3 0 . 発熱機能と感温機能とを有する流量検知部において発熱に基づき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被検知流体の流量を検知する流量センサ一に用いられる流量検知ュニッ卜であって、

前記流量検知部と、該流量検知部に付設された第 1の熱伝達用部材と、前記流量検知部に電気的に接続された第 1の電極端子と、合成樹脂製の第 1の基体部とを含んでおり、該第 1の基体部から前記第 1の熱伝達用部材と前記第 1の電極端子とが互いに反対側へと延出していることを特徴とする流量検知ュニット。

3 1 . 発熱機能と感温機能とを有する流量検知部において発熱に基づき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被検知流体の流量を検知する流量センサーにて前記流量検知の際の流体温度補償を行うために用いられる流体温度検知ュ二ットであって、流体温度検知部と、該流体温度検知部に付設された第 2の熱伝達用部材と、前記流体温度検知部に電気的に接続された第 2の電極端子と、合成樹脂製の第 2の基体部とを含んでおり、該第 2の基体部から前記第 2の熱伝達用部材と前記第 2の電極端子が互いに反対側へと延出していることを特徴とする流体温度検知ュ二ット。

3 2 . 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一であって、

前記流量検知部及び前記流量検知用熱伝達部材の前記流量検知部と熱的に接続された部分は流量検知用基体部内に封止されており、該流量検知用基体部は熱伝導率が 0 . Ί [W/m - K ] 以下の合成樹脂からなることを特徴とする流量センサ一。

3 3 . 前記流量検知用基体部は熱伝導率が 0 . 4 [W/m - K ] 以下の合成樹脂からなることを特徴とする、請求項 3 2に記載の流量センサ一。

3 4 . 前記流量検知用熱伝達部材は前記流体流通管路の径方向に延出しており該流体流通管路の中心線を通っていることを特徴とする、請求項

3 2〜3 3のいずれかに記載の流量センサ一。

3 5 . 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該管路の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 3 2〜3 4のいずれかに記載の流量センサー。

3 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 3 2〜3 5のいずれかに記載の流量センサ一。

3 7 . 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流体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 3 2〜3 6のいずれかに記載の流量センサー。

3 8 . 前記流体温度検知部及び前記流体温度検知用熱伝達部材の前記流体温度検知部と熱的に接続された部分は流体温度検知用基体部内に封止されており、該流体温度検知用基体部は熱伝導率が 0 . 7 [W/m - K ] 以下の合成樹脂からなることを特徴とする、請求項 3 7に記載の流量センサー。

3 9 · 前記流体温度検知用基体部は熱伝導率が 0 . 4 [W/m · K ] 以下の合成樹脂からなることを特徴とする、請求項 3 8に記載の流量センサ一。

4 0 . 前記流体温度検知用熱伝達部材は前記流体流通管路の径方向に延出しており該流体流通管路の中心線を通っていることを特徴とする、請求項 3 7〜3 9のいずれかに記載の流量センサ一。

4 1 . 前記流体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該管路の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 3 7〜4 0のいずれかに記載の流量センサ一。

4 2 . 前記薄膜発熱体に電流を供給する経路に該薄膜発熱体の発熱を制御する発熱制御手段が接続されており、該発熱制御手段は前記感温の糸;吉果が目標と一致するように該感温の結果に基づき前記薄膜発熱体への供給電流を制御し、前記発熱制御手段による制御状態に基づき前記被検知流体の流量を検知するものであることを特徴とする、請求項 3 6〜4 1のいずれかに記載の流量センサ一。

4 3 . 基板上に発熱体と感温体とを形成した流量検知部と、被検知流体との間で熱伝達を行うフィンプレートと、流量に対応した電圧値を出力する出力端子とを有し、前記流量検知部、前記フィンプレートの一部及び前記出力端子の一部をモールディングにより被覆したことを特徴とする流量センサ一。

4 4 . 前記流量検知部を前記フィンプレートの一端面に固着し、前記流量検知部と前記出力端子とをボンディングワイヤーによつて接続したことを特徴とする請求項 4 3に記載の流量センサー。

4 5 . プレート素材から前記フィンプレートと前記出力端子に相当する部分を有するプレート基材を形成し、フィンプレートと出力端子とを一体物から同時に形成したことを特徴とする請求項 4 3又は 4 4に記載の流量センサ一。

4 6 . 前記プレート基材は、前記プレート素材をエッチングして形成したことを特徴とする請求項 4 5に記載の流量センサ一。

4 7 . 請求項 4 3に記載の流量センサーと、この流量センサ一を収容するセンサー挿入孔を穿設したケ一シングと、前記センサ一挿入孔に対応する位置に開口部を形成した被検知流体を流通させる流通管とを有する流

4 8 . 前記流量センサ一と前記センサー挿入孔との間にシール材を介在させたことを特徴とする請求項 4 7に記載の流量検出装置。

4 9 . さらに、被検知流体の温度を検知する温度センサーを設け、前記ケ一シングにこの温度センサーを収容するセンサー挿入孔を穿設し、前記流通管にこのセンサ一挿入孔に対応する位置に開口部を形成したことを特徴とする請求項 4 7又は 4 8に記載の流量検出装置。

5 0 . 前記温度センサーと前記センサー挿入孔との間にシール材を介在させたことを特徴とする請求項 4 9に記載の流量検出装置。

5 1 . 基板上に発熱体と感温体とを形成した流量検知部を有する流量センサ一であって、前記基板に凹部を形成し、この凹部を封止して気体層を設けたことを特徴とする流量センサ一。

5 2 . 前記凹部は、エッチングにより形成されたものであることを特徴とする、請求項 5 1に記載の流量センサー。

5 3 . 前記凹部は、ガラスからなるプレパラートにより封止されたものであることを特徴とする、請求項 5 1〜5 2のいずれかに記載の流量センサ一。

5 4 . 被検知流体との間で熱伝達を行うフィンブレートを設け、このフィンプレートの一端部の面に、前記発熱体、前記感温体を積層した面を対向させて、前記流量検知部を固着したことを特徴とする、請求項 5 1〜 5 3のいずれかに記載の流量センサ一。

5 5 . 絶縁体を挟んで発熱体と感温体とを積層して形成された流量検知部と、この流量検知部に一端が接合したフィンプレートと、流量検知部と電気的に接続した出力端子とを有し、樹脂ハゥジング内に流量検知部が収納され、当該ハウジング外部にフィンプレートと出力端子の端部が突出されてなる流量センサ一において、樹脂ハウジング内部に空洞部が設けられ、この空洞部に流量検知部が設置されていることを特徴とする流量センサ一。

5 6 . 空洞部内に、流量検知部と接合するフィンプレートの端部と流量検知部と接続する出力端子の端部とを配した請求項 5 5に記載の流量センサ一。

5 7 . 樹脂ハウジング外周面部に切欠部が設けられてなる請求項 5 5 又は 5 6に記載の流量センサ一。

5 8 . 中空凹部を有するハウジング本体と、これを被閉する蓋体とで樹脂ハウジングを構成した請求項 5 5〜5 7のいずれかに記載の流量センサー。

5 9 . 絶縁体と感温体を積層して形成された温度検知部と、この温度検知部に一端が接合したフィンプレートと、温度検知部と電気的に接続した出力端子とを有し、樹脂ハウジング内に温度検知部を収納し、当該ハウジング外部にフィンプレートと出力端子の端部が突出されてなる温度センサ一において、樹脂ハウジング内部に空洞部が設けられ、この空洞部に温度検知部が設置されていることを特徴とする温度センサ一。

6 0 . 空洞部内に、温度検知部と接合するフィンプレートの端部と温度検知部と接続する出力端子の端部とを配した請求項 5 9に記載の温度センサ一。

6 1 . 樹脂ハウジング外周面部に切欠部が設けられてなる請求項 5 9 又は 6 0に記載の温度センサ一。

6 2 . 中空凹部を有するハウジング本体と、これを被閉する蓋体とで樹脂ハウジングを構成した請求項 5 9〜6 1のいずれかに記載の温度センサ—。