JP2001004422A - 流体識別機能を有する流量センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定流体が測定対象のものであるか否かを
識別することができ被測定流体の過度の温度上昇を防止
できる流量センサーを提供する。 【解決手段】 通電により発熱体１１２を加熱し、発熱
体１１２から感温体１０４−１への熱伝達に対し被測定
流体により熱的影響を与えて感温体１０４−１による感
温を行い、感温体１０４−１の電気抵抗値に反映される
感温結果をブリッジ回路１０４から得る。発熱体１１２
への通電経路に接続され発熱体１１２の発熱を制御する
トランジスター１１０は、ブリッジ回路１０４の出力に
基づき感温体１０４−１の電気抵抗値が目標値と一致す
るように抵抗値変化することで発熱体１１２への通電を
制御する。流量測定・流体識別手段１１２は、出力Ｐの
増幅信号Ｐ’が所定範囲内の場合には被検知流体の流量
出力Ｑを、また所定範囲外の場合には流量検知対象以外
の流体であるとの識別出力Ｑを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
を検知するとともに被検知流体が流量検知対象のもので
あるかどうかを識別する流量センサーに関する。

【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】また、従来の傍熱型流量センサーでは、発
熱体は所定の発熱状態とされるので、被検知流体の流量
に応じて、該流体による吸熱量が異なるために発熱体周
囲の温度は変化する。このため、流量が小さい場合には
流体温度が上昇し、被検知流体がガソリン、軽油及び灯
油などの可燃性及び揮発性の流体である場合には着火爆
発のおそれがある。また、被検知流体が化学変化を生じ
やすい流体である場合には、温度上昇により変質する場
合がある。

【０００８】一方、流体流量の測定においては、配管内
に所定の測定対象流体以外の流体が予期せずして混入す
る場合がある。例えば、灯油タンクからポンプにより各
種燃焼機器へと灯油を供給する配管において灯油流量を
測定する場合には、灯油タンク内から或はポンプを経由
して空気や水が混入することがある。この場合には、燃
焼機器が不完全燃焼を生じたり燃焼機器の寿命を短縮し
たりすることになる。従って、このような場合には、直
ちにポンプの作動を停止し、正常な灯油供給がなされる
よう処置する必要がある。

【０００９】更に、例えば医療の分野において人体に対
してポンプによりまたは点滴にて所定の薬液または血液
などの流体を供給する配管においてこれら流体の流量を
測定する場合にも、ポンプなどを経由して空気が混入す
る場合がある。この場合には、人体に対して悪影響があ
るので、直ちにポンプの作動を停止し、正常な薬液や血
液などの流体の供給がなされるよう処置する必要があ
る。

【００１０】このために、被検知流体が所定の測定対象
のものであるか否かを識別することが要求される。しか
し、このような流体識別のための手段を流量センサーと
別に設けることは、装置コストの上昇を招き好ましくな
い。

【００１１】そこで、本発明の目的は、被測定流体が所
定の測定対象のものであるか否かを識別することが可能
な流量センサーを提供することにある。

【００１２】更に、本発明の目的は、被測定流体の過度
の温度上昇を防止し、被測定流体の引火爆発や変質など
の不具合の発生を防止することが可能な流量センサーを
提供することにある。

【００１３】更に、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。

【００１４】

【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、該流量検知部における発熱の影
響を受けるように被検知流体の流通のための流体流通管
路内に延出するように配置される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、前記流量検知部は前記
流体流通管路外に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含んでお
り、前記薄膜発熱体への通電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前記薄膜
発熱体への通電を制御するものであり、前記発熱制御手
段による通電制御状態が予め定められた所定範囲内の場
合には該通電制御状態に基づき前記被検知流体の流量を
測定するとともに前記通電制御状態が前記所定範囲外の
場合には被検知流体が流量検知対象のもの以外の流体で
あると識別する流量測定・流体識別手段を有する、こと
を特徴とする、流体識別機能を有する流量センサー、が
提供される。

【００１５】本発明の一態様においては、前記流量測定
・流体識別手段は前記通電制御状態に対応する出力信号
に対して設定される閾値と前記出力信号との比較を行っ
て前記通電制御状態が前記所定範囲内であるか否かを判
別するものである。

【００１６】本発明の一態様においては、前記流量測定
・流体識別手段は、前記比較を行って前記通電制御状態
が前記所定範囲内であると判別した場合には前記出力信
号の値をそのまま出力し、前記比較を行って前記通電制
御状態が前記所定範囲外であると判別した場合には前記
所定範囲の前記出力信号の範囲外であって前記閾値から
離隔した値を出力するものである。

【００１７】本発明の一態様においては、前記通電制御
状態を示す信号として前記薄膜発熱体に印加される電圧
値の信号を用いる。

【００１８】本発明の一態様においては、前記薄膜発熱
体に印加される電圧値の信号を増幅して前記流量測定・
流体識別手段へと供給するための増幅器を有する。

【００１９】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該流
体流通管路の中心線を通る。

【００２０】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る。

【００２１】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
ように配置される流体温度検知用熱伝達部材とが熱的に
接続されている。

【００２２】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
該流体流通管路の中心線を通る。

【００２３】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
る。

【００２４】

【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。

【００２５】図１は本発明による流量センサーの一実施
形態を示す回路構成図である。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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へと通電
し、該発熱体１１２にかかる電圧はトランジスター１１
０の分圧により制御される。そして、トランジスター１
１０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の出力により制御され、トランジスター１１
０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。

【００２９】薄膜発熱体１１２への通電制御状態を示す
信号として、薄膜発熱体１１２に印加される電圧値の信
号（出力Ｐ）が用いられる。この出力Ｐは、増幅器１２
１により増幅され信号Ｐ’として流量測定・流体識別手
段１２２へと入力される。図２に示されているように、
流量測定・流体識別手段１２２は比較器１２３を有して
おり、該比較器１２３は通電制御状態に対応する信号
Ｐ’に対し設定される２つの閾値Ｍ，Ｎ（Ｎ＜Ｍ）と信
号Ｐ’との比較を行って信号Ｐ’の値がＮ〜Ｍの範囲内
であるか否かを判別して、その判別結果に従って後述の
ような流量測定及び流体識別の信号（出力Ｑ）を出力す
る。

【００３０】図３及び図４は本実施形態の流量センサー
の断面図であり、図３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４は流体流通管路と直交す
る断面を示す。

【００３１】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。Ａは管
路４の中心線を示す。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，６
ｂ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（ＰＰ
Ｓ）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。

【００３２】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。

【００３３】図５に、流量検知ユニット５１の断面図を
示す。図５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、特に、熱伝達性が低く（す
なわち熱絶縁性を有する）耐薬品性や耐油性が大きい合
成樹脂からなるのが好ましい。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。

【００３４】流量検知部１２は、図６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（上記薄膜発熱
体１１２）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（上記薄膜感温体１０４−１） 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。

【００３５】図５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。

【００３６】図３及び図４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。

【００３７】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４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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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６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。

【００４１】図３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。

【００４２】流体温度検知ユニット６１は、管路４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。

【００４３】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。

【００４４】次に、本実施形態における流量測定及び流
体識別の動作について説明する。本実施形態では所定の
流量検知対象流体が灯油である場合について説明する。

【００４５】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、ブリッジ回路１０４のａ，ｂ点の電圧Ｖａ，Ｖｂの
差が得られる。

【００４６】（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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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）。

【００５１】図７は、被検知流体が灯油、水及び空気の
それぞれである場合において、それらの流量の値が変化
した時に、発熱体１１２に印加される電圧である出力Ｐ
［Ｖ］の値がどのように変化するかを示したものであ
る。流体が空気である場合には、図示されている所定の
流量範囲において出力Ｐはｎ［Ｖ］より小さい。流体が
水である場合には、図示されている所定の流量範囲にお
いて出力Ｐはｍ［Ｖ］より大きい。流体が灯油である場
合には、図示されている所定の流量範囲において出力Ｐ
はｎ〜ｍ［Ｖ］の範囲内にある。

【００５２】従って、増幅器１２１の増幅率がαに設定
されているとして、流量測定・流体識別手段１２２の比
較器１２３で設定される閾値Ｎ，Ｍをそれぞれαｎ，α
ｍとすることにより、比較器１２３からの出力Ｑを図８
に示されるようにすることができる。即ち、比較器１２
３では、増幅器１２１の出力信号Ｐ’が入力されると、
信号Ｐ’が閾値Ｎより小さい場合には、出力Ｑとして０
（零）［Ｖ］を出力し、閾値Ｍより大きい場合には出力
ＱとしてＬ［Ｖ］（Ｍ＜Ｌ）を出力する。出力Ｑとして
信号０（零）［Ｖ］またはＬ［Ｖ］が出力された場合に
は、被検知流体が流量検知対象のものではない（即ち、
灯油ではなく空気または水である）ことを意味する。一
方、信号Ｐ’が閾値Ｎ〜閾値Ｍの範囲内である場合に
は、出力Ｑとして信号Ｐ’［Ｖ］をそのまま出力する。
Ｎ〜Ｍの範囲の出力Ｑが得られた場合には、被検知流体
が所定の流量検知対象流体（灯油）であることを意味
し、この出力Ｑの値に応じた流量が測定されたことにな
る。

【００５３】実際には、出力Ｑは、所望によりレベル調
整された上で、Ａ／Ｄ変換され、コンピュータに入力さ
れる。該コンピュータは、記憶手段に予め記憶されてい
る上記出力Ｑの値（Ｎ〜Ｍ）と灯油流量値との関係に従
って出力Ｑの値に対応する灯油流量値に換算して表示手
段に表示し、或は上記出力Ｑの値が０（零）［Ｖ］の場
合及びＬ［Ｖ］の場合にはそれぞれ空気が検知されたこ
と及び水が検知されたことを表示手段に表示すると共に
警報信号を発する。更に、該警報信号に基づき自動的に
流体供給停止などの対処を行うようにすることができ
る。

【００５４】以上のような流体識別は、流体の種類に応
じて比熱及び熱伝導率などの相違に基づき熱伝達が異な
ることを利用するものであり、このような熱伝達の相違
が顕著である複数の流体であれば、互いに識別すること
が可能である。

【００５５】以上の実施形態においては、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１０４−１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１１２には定電圧回路が不要であるので、ブ
リッジ回路１０４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。

【００５６】更に、本実施形態においては、所定の流量
範囲内にて被測定流体が所定の測定対象のものであるか
否かを識別しながら、所定の測定対象流体の流量を測定
することが可能である。

【００５７】また、本実施形態では、流量検知部１２と
して薄膜発熱体と薄膜感温体とを積層してなるチップ状
のものを用いているので、応答性が良好であり、精度の
良い流量測定及び流体識別を行うことができる。

【００５８】また、本実施形態では、フィンプレート１
４は流体流通管路の径方向に延出し管路の中心線Ａを通
っているので、流体が粘性流体である場合にも精度よく
流量測定及び流体識別を行うことができる。

【００５９】以上の実施形態では、比較器１２３におい
て２つの閾値Ｎ，Ｍを用いて出力Ｐ’の値がＮ〜Ｍの範
囲内にあるかどうかを判別することで、出力Ｐ’の値が
Ｎより小さい第１の流体及びＭより大きい第２の流体と
の識別を行うようにしているが、本発明は、それ以外の
形態も可能である。例えば、水を所定の流量検知対象流
体とし、灯油又は空気の混入を識別する場合には、比較
器１２３において１つの閾値Ｍのみを用い、信号Ｐ’が
Ｍ［Ｖ］より小さい場合には出力Ｑとして０（零）
［Ｖ］を出力して被検知流体が流量検知対象のものでは
ない（即ち、水ではなく灯油または空気である）ことを
識別し、一方、信号Ｐ’がＭ［Ｖ］以上である場合には
出力Ｑとして信号Ｐ’［Ｖ］をそのまま出力して被検知
流体が所定の流量検知対象流体（水）であることを識別
し且つ出力Ｑの値に応じた流量を測定するようにしても
よい。また、例えば、空気を所定の流量検知対象流体と
し、灯油又は水の混入を識別する場合には、比較器１２
３において１つの閾値Ｎのみを用い、信号Ｐ’がＮ
［Ｖ］より大きい場合には出力ＱとしてＬ［Ｖ］を出力
して被検知流体が流量検知対象のものではない（即ち、
空気ではなく灯油または水である）ことを識別し、一
方、信号Ｐ’がＮ［Ｖ］以下である場合には出力Ｑとし
て信号Ｐ’［Ｖ］をそのまま出力して被検知流体が所定
の流量検知対象流体（空気）であることを識別し且つ出
力Ｑの値に応じた流量を測定するようにしてもよい。更
に、所定の検知対象流体として、灯油、水及び空気以外
の各種流体例えば人体注入用薬液または化学剤流体など
を用いることができ、その場合には、混入が予想される
流体として空気または水を予定することができる。

【００６０】

【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、発熱制御手段により薄膜発熱体への通電
を制御し、この通電制御状態に基づき、流量検知対象の
被検知流体の流量を検知するとともに、通電制御状態が
予め定められた所定範囲外の場合には被検知流体が流量
検知対象のもの以外の流体であると識別することが可能
である。

【００６１】更に、本発明の流量センサーによれば、被
検知流体の流量の如何にかかわらず、発熱体周囲の流量
検知用感温体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。

【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の回路
構成図である。

【図２】流量測定・流体識別手段の構成図である。

【図３】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４】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５】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６】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７】本発明による流量センサーの一実施形態におけ
る流体流量と出力Ｐ［Ｖ］との関係の一例を示すグラフ
である。

【図８】本発明による流量センサーの一実施形態におけ
る流体流量と出力Ｑ［Ｖ］との関係の一例を示すグラフ
である。

【符号の説明】

２ ケーシング本体部 ４ 流体流通管路 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 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 ５４ Ｏ−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 ６４ Ｏ−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 Ａ 管路中心線

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 2F030 CA10 CB01 CE02 2F035 EA04 EA08 EA09

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱機能及び感温機能を有する流量検知
   部と、該流量検知部における発熱の影響を受けるように
   被検知流体の流通のための流体流通管路内に延出するよ
   うに配置される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、 前記流量検知部は前記流体流通管路外にて前記流量検知
   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
   膜感温体とを含んでおり、 前記薄膜発熱体への通電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前記薄膜発熱
   体への通電を制御するものであり、前記発熱制御手段に
   よる通電制御状態が予め定められた所定範囲内の場合に
   は該通電制御状態に基づき前記被検知流体の流量を測定
   するとともに前記通電制御状態が前記所定範囲外の場合
   には被検知流体が流量検知対象のもの以外の流体である
   と識別する流量測定・流体識別手段を有する、ことを特
   徴とする、流体識別機能を有する流量センサー。
2. 【請求項２】 前記流量測定・流体識別手段は前記通電
   制御状態に対応する出力信号に対して設定される閾値と
   前記出力信号との比較を行って前記通電制御状態が前記
   所定範囲内であるか否かを判別するものであることを特
   徴とする、請求項１に記載の流量センサー。
3. 【請求項３】 前記流量測定・流体識別手段は、前記比
   較を行って前記通電制御状態が前記所定範囲内であると
   判別した場合には前記出力信号の値をそのまま出力し、
   前記比較を行って前記通電制御状態が前記所定範囲外で
   あると判別した場合には前記所定範囲の前記出力信号の
   範囲外であって前記閾値から離隔した値を出力するもの
   であることを特徴とする、請求項２に記載の流量センサ
   ー。
4. 【請求項４】 前記通電制御状態を示す信号として前記
   薄膜発熱体に印加される電圧値の信号を用いることを特
   徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の流量センサ
   ー。
5. 【請求項５】 前記薄膜発熱体に印加される電圧値の信
   号を増幅して前記流量測定・流体識別手段へと供給する
   ための増幅器を有することを特徴とする、請求項４に記
   載の流量センサー。
6. 【請求項６】 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該流体流通管路の中心線を通る
   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。
7. 【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該管路の方向
   に沿うように配置されることを特徴とする、請求項６に
   記載の流量センサー。
8. 【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る流体温度
   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６〜７のいずれかに記載の流量センサ
   ー。
9. 【請求項９】 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該流体流通管路の中心線を
   通ることを特徴とする、請求項８に記載の流量センサ
   ー。
10. 【請求項１０】 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ることを特徴とする、請求
    項９に記載の流量センサー。