JP2019148532A - 流量計測方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭隘な流路を流れる流体流量を高精度に測定することができる流量計測方法及びその装置を提供する。【解決手段】第１環状流路２７のオイルを加熱するヒータ６と、温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイル７とを備えた電圧センサ２の出力に基づき第１環状流路２７を流れる液体流量を計測する流量計測装置１において、電圧センサ２のサーモパイル７が前方に向けて延設され、サーモパイル７の後端部分がヒータ６に重畳すると共に前端部分がヒータ６から離隔するように形成され、電圧センサ２の出力を増幅する増幅手段３と、増幅手段３によって増幅された電圧センサ２の出力信号に基づき第１，第２環状流路２７，２８内のオイル流量を演算する演算手段４とを設けている。【選択図】 図１

Description

本発明は、電圧センサの出力に基づき流路を流れる液体流量を計測する流量計測方法及びその装置に関する。

従来より、配管内の流路を流れる流体の温度を上流側測定点と下流側測定点の２ヶ所で測定し、上流側測定点の流体温度が下流側測定点で測定されるまでの経過時間に基づいて流路を流れる流体流量を算出する流量計測方法は知られている。
配管切断等流量計測装置を設置するための工事を省略可能であるため、配管の外周壁面に流量計測装置を装着し、配管表面温度を測定用パラメータとして流体流量を算出する外付け（非接液式）流量計測装置が広く使用に供されている。

特許文献１の熱式流量計は、非接液式流量計測装置において、接液部分が全てガラスで構成された流路と、この流路に設けられた伝熱手段（ヒータ）と、この伝熱手段の上流側及び下流側に等間隔離隔した位置に設けられた温度検出手段（センサ部）と、これらの温度検出手段により検出された温度差に基づき液体の流量を求める演算制御手段とを備え、この演算制御手段が液体流量の増加に従って伝熱手段の温度を単調増加させるように制御している。

通常、ヒータは、発熱線がヒータ面の全域に亙って設けられることから、センサ部の温度感熱部の直上にヒータの発熱線が配置された場合、温度感熱部が配管表面からの温度だけでなく、ヒータから放射される熱の影響を直接的に受けることが懸念される。
そこで、特許文献２のセンサ装置は、冷水や温水等が流れる流路壁の外表面に貼着されたフィルム層と、このフィルム層の上に配置されたヒータと、フィルム層の上に配置され且つ離隔した１対の温度センサとからなるセンサ装置を備え、ヒータが、１対の温度センサの間に配置され且つ平面視にて温度センサに対して重らないように配設されている。

特許第４７９３６２１号公報 特開２０１６−１９１６２５号公報

特許文献１，２の熱式流量計は、流体が流れる流路の大きさや配管内部の流路内環境に拘らず、設置工事等の手間を省略しながら流体流量を計測することができる。
しかし、特許文献１，２の技術は、配管表面温度を測定用パラメータとして流体流量を間接的に検出しているため、十分な測定精度を担保することができない虞がある。
計測対象である流体の温度を直接的に計測することを狙いとして、ヒータとセンサ部からなるセンサ装置を配管内に配設することも考えられるが、センサ装置自体が流路を流れる流体の進行を阻害する流路抵抗になることから、ガウス分布に従う流体の温度分布を乱すことが懸念され、センサ装置の位置変更のみでは、測定精度を担保することは容易ではない。特に、配管内に形成された流路が狭隘になる（断面積が小さい）程、センサ装置の占有による流路抵抗が大きくなり、これに伴う温度分布の乱れの拡大が予測される。

そこで、センサ装置の薄膜化、例えば、流路を流れる液体を加熱するヒータと、温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイルとを用いてセンサ装置を構成することにより、配管内の流路に発生する温度分布の乱れを抑制しながらセンサ装置（サーモパイル式流量計）を配管内に配設することが可能である。
しかし、センサ装置の薄膜化に伴いセンサ部としてのサーモパイルから出力される出力電圧が微小になることが予測され、温度変化に伴う電圧変化と（電磁波）ノイズに起因した電圧変化との識別が難しくなる虞がある。

また、計測対象が液体流量である場合、センサ部であるサーモパイルが流路を流れる液体の温度変化検知機能を十分に発揮できない虞もある。
図１６に、配管内にサーモパイルを配置し、加熱気体を流したときのサーモパイルの出力電圧の推移と加熱液体を流したときのサーモパイルの出力電圧の推移を夫々示す。
図１６に示すように、熱容量が小さい気体の場合（破線）、サーモパイルの出力電圧は穏やかに減少する漸減特性を示し、熱容量が大きい液体の場合（実線）、サーモパイルの出力電圧は急激に減少する急減特性を示す。
即ち、配管内に設置されたサーモパイルを用いて流路を流れる液体の温度変化を検出する場合、液体の温度変化を検知可能な期間（緩傾斜期間）が極めて短く、流体計測において液体流量を直接的に計測することは容易ではない。
それ故、現時点、サーモパイル式流量計は、気体計測において実用化されているものの、熱容量が桁違いに大きい液体計測への適用は、計測対象の物性上困難であった。

本発明の目的は、狭隘な流路であっても液体流量を高精度に測定可能な流量計測方法及びその装置等を提供することである。

請求項１の流量計測方法は、電圧センサの出力に基づき流路を流れる液体流量を計測する流量計測方法において、前記流路内の液体を加熱するヒータと、前記流路の軸心と平行方向に向けて延設され且つ温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイルとからなる電圧センサであって、サーモパイルの上流端部分が前記ヒータに近接又は重畳すると共に下流端部分が前記ヒータから離隔するように形成された電圧センサを準備する準備ステップと、前記電圧センサからの出力を取得する出力取得ステップと、前記出力取得ステップで取得された出力を増幅する増幅ステップと、前記増幅ステップによって増幅された出力に基づき前記流路内を流れる液体流量を演算する演算ステップと、を有することを特徴としている。

この流量計測方法では、前記流路内の液体を加熱するヒータと、前記流路の軸心と平行方向に向けて延設され且つ温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイルとからなる電圧センサであって、サーモパイルの上流端部分が前記ヒータに近接又は重畳すると共に下流端部分が前記ヒータから離隔するように形成された電圧センサを準備する準備ステップを有するため、ヒータに加熱された流体の熱が周辺に拡散する前にサーモパイルの上流端部分の液体温度を直接的に検出することができ、サーモパイルの上流端部分と下流端部分の液体温度差に基づく出力電圧を発生させることができる。
前記電圧センサからの出力を取得する出力取得ステップと、前記出力取得ステップで取得された出力を増幅する増幅ステップを有するため、サーモパイルの上流端部分と下流端部分の温度差に起因した電圧センサの出力電圧を増幅することができ、温度変化検知機能を確保することができる。
前記増幅ステップによって増幅された出力に基づき前記流路内を流れる液体流量を演算する演算ステップを有するため、温度差に起因した電圧センサの出力電圧に基づき流路を流れる液体流量を計測することができる。

請求項２の流量計測装置は、流路内の液体を加熱するヒータと、温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイルとを備えた電圧センサの出力に基づき前記流路を流れる液体流量を計測する流量計測装置において、前記電圧センサのサーモパイルが前記流路の軸心と平行方向に向けて延設され、前記サーモパイルの上流端部分が前記ヒータに近接又は重畳すると共に下流端部分が前記ヒータから離隔するように形成され、前記電圧センサの出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段によって増幅された前記電圧センサの出力に基づき前記流路を流れる液体流量を演算する演算手段とを設けたことを特徴としている。

この流量計測装置では、前記電圧センサのサーモパイルが前記流路の軸心と平行方向に向けて延設され、前記サーモパイルの上流端部分が前記ヒータに近接又は重畳すると共に下流端部分が前記ヒータから離隔するように形成されたため、ヒータに加熱された流体の熱が周辺に拡散する前にサーモパイルの上流端部分の液体温度を直接的に検出することができ、サーモパイルの上流端部分と下流端部分の液体温度差に基づく出力電圧を発生させることができる。
前記電圧センサの出力を増幅する増幅手段を有するため、サーモパイルの上流端部分と下流端部分の温度差に起因した電圧センサの出力電圧を増幅することができ、温度変化検知機能を確保することができる。
前記増幅手段によって増幅された前記電圧センサの出力に基づき前記流路内の液体流量を演算する演算手段を設けたため、温度差に起因した電圧センサの出力電圧に基づき流路を流れる液体流量を計測することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記流路は、軸心回りに回転可能なタービンシャフトと、このタービンシャフトに外装され且つ軸心方向に延びる第１筒部を有するポンプと、前記タービンシャフトと第１筒部の間にタービンシャフトの軸心方向に延びる第２筒部を有するステータとを備えた車両のトルクコンバータにおいて、前記タービンシャフトと第２筒部の間の第１環状流路と前記第１筒部と第２筒部の間の第２環状流路のうち少なくとも一方であることを特徴としている。
この構成によれば、前記タービンシャフトと第２筒部の間の第１環状流路、或いは前記第１筒部と第２筒部の間の第２環状流路のような狭隘な流路であっても、流路を流れる液体流量を直接的に計測することができる。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、前記電圧センサは、薄膜状の本体と、前記本体内に埋設された前記ヒータと、前記本体の前記流路側面部に配設された前記サーモパイルとを有し、前記本体の前記流路の内壁側面部に前記内壁と離間した断熱用凹部が形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、ヒータからの熱が流路内壁に逃げることを防止でき、サーモパイルの上流端部分周辺の液体を確実に加熱することができる。

請求項５の発明は、請求項２〜４の何れか１項の発明において、前記演算手段は、前記電圧センサの出力特性を漸増的リニア特性に変換する変換手段を有することを特徴としている。
この構成によれば、オペレータの違和感を解消することができる。

本発明の流量計測方法及びその装置によれば、狭隘な流路を流れる流体流量を高精度に測定することができる。

実施例１に係る流量計測装置の概略構成図である。 トルクコンバータの上部縦断面図である。 図２の要部拡大図である。 図２のIV−IV線断面図である。 電圧センサの平面図である。 電圧センサの縦断面図である。 第１，第２環状流路の説明図である。 ヒータとサーモパイルの位置関係を変更した第１検証実験に係るセンサモデルである。 第１検証実験の検証結果である。 ヒータとサーモパイルの重畳関係を変更した第２検証実験に係るセンサモデルである。 第２検証実験の検証結果である。 第３検証実験の検証結果である。 第４検証実験の検証結果である。 リニア補正処理前後に係るサーモパイルの出力電圧のグラフである。 温度補正処理前後に係るセンサモデルの計測値のグラフである。 気体及び液体に係るサーモパイルの出力電圧のグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両のトルクコンバータのオイル流路に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１５に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施例の流量計測装置１は、トルクコンバータ１１内に装着され且つ流体温度を検知可能な１対の電圧センサ２と、これら１対の電圧センサ２の出力を増幅する増幅手段３と、この増幅手段３によって増幅された電圧センサ２の出力に基づきオイル流量を演算する演算手段４と、電圧センサ２の出力や演算手段４の演算結果を表示可能な表示手段５等を備えている。
尚、以下の説明は、流量計測方法の説明を含むものである。

まず、１対の電圧センサ２が装着されたトルクコンバータ１１について説明する。
図２に示すように、車両の流体伝動装置であるトルクコンバータ１１は、外殻を形成するケース１２を有し、このケース１２は、エンジン側の面を構成するフロントカバー１３の外周部に固着された複数のスタッドボルト１４と、これらのスタッドボルト１４に螺合されたナットにより、エンジン（図示略）のクランクシャフト１６の端部にクランクボルト（図示略）を用いて取り付けられたドライブプレート１７の外周部に取り付けられている。これにより、トルクコンバータ１１の全体がクランクシャフト１６に連結されて、エンジンにより軸心回りに駆動されるように構成されている。
以下、エンジン（クランクシャフト１６）側を前方、反エンジン側を後方として説明する。

トルクコンバータ１１は、ポンプ１８と、タービン１９と、ステータ２０と、ワンウエイクラッチ２１と、ロックアップクラッチ２２等を主な構成要素としている。
これらの構成要素は、流体であるオイルが充填されたケース１２内に収容されている。
ポンプ８は、湾曲状のポンプシェル内部に多数のポンプブレードを備え、ケース１２と一体回転することにより、ケース１２に充填されたオイルに旋回しながら前方に向かう流れを発生させている。ポンプシェルの後端部（内周端部）には、前後に延びるタービンシャフト２５と同軸状で且つ後方に延びる筒状のポンプスリーブ２３（第１筒部）が連結され、このポンプスリーブ２３の後端部分がギヤ式オイルポンプ２４のインナギヤに係合されている。
これにより、クランクシャフト１６の回転運動が、ケース１２（ポンプシェル）及びポンプスリーブ２３を介してオイルポンプ２４に伝達されている。

タービン１９は、タービンシェル内部にポンプブレードと向かい合う多数のタービンブレードを備え、内周端部がタービンシャフト２５と係合されている。ポンプ１８の回転によって生じた流れがタービンシェル内に導入され、内方に向かう流れがタービンブレードを押圧することにより、タービン１９がポンプ１８と同方向に駆動される。
ステータ２０は、ポンプ１８とタービン１９との対向部分の内側に配設され、放射状に延びる複数のブレードを周方向に所定間隔を隔てて有している。
ステータ２０の内周側には、ワンウエイクラッチ２１を介してタービンシャフト２５と同軸状で且つ後方に延びる筒状のステータシャフト２６（第２筒部）が形成されている。
図２〜図４に示すように、このステータシャフト２６は、ポンプスリーブ２３とタービンシャフト２５の間に挿入され、その内周壁とタービンシャフト２５の外周壁とによって前後に延びる第１環状流路２７を形成し、その外周壁とポンプスリーブ２３の内周壁とによって前後に延びる第２環状流路２８を形成している。これら第１，第２環状流路２７，２８は、タービンシャフト２５と同軸状に構成されている。

次に、トルクコンバータ１１内におけるオイルの流れについて説明する。
図３に示すように、オイルポンプ２４から吐出されたオイルは、矢印ａ１で示すように、第１環状流路２７を通ってトルクコンバータ１１内に導入され、ロックアップクラッチ２２が配設された空間部を経由してポンプシェルとタービンシェルとの間に供給される。
そして、ポンプシェルとタービンシェルとの間に供給されたオイルは、ポンプ１８、タービン１９及びステータ２０の各ブレードの間を循環し、その一部が、矢印ａ２で示すように、第２環状流路２８を通ってトルクコンバータ１１から排出される。

次に、１対の電圧センサ２について説明する。
図５，図６に示すように、１対の電圧センサ２は、気体及び液体等の流体を加熱可能なヒータ６と、温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイル７と、ヒータ６及びサーモパイル７をステータシャフト２６の壁面に固定するための基材８（本体）と、４つの電極パッド９ａ〜９ｄ等を夫々備えている。
１対の電圧センサ２は、ステータシャフト２６の所定部位を上下方向に挟み込む位置に配置されている。尚、１対の電圧センサ２は、同じ構造のセンサであるため、以下、主に、第１環状流路２７に装着された電圧センサ２について説明する。

ヒータ６は、例えば、熱電素子の一種である半導体ダイオードで構成されたマイクロヒータからなり、所定の一定電圧を印加することにより流体を加熱可能に形成されている。
ヒータ６は、マイクロヒータに限られず、不純物を拡散した拡散抵抗ヒータや白金等の薄膜ヒータでも良く、トランジスタに電流を通電してヒータとして作動させても良い。
サーモパイル７は、内部抵抗を極端に小さくすることにより、流体の温度差に基づく熱起電力（ゼーベック効果）による短絡電流を発生可能に構成されている。
ゼーベック効果とは、２種類の異なる金属導体の両端を接続して閉回路を形成し、両端に温度差を与えると金属固有の熱起電力が発生し、回路中に電流が流れる現象である。
基材８は、ガラス、フィルム、或いは金属等により、薄膜状に形成されている。本実施例では、可撓性によりサーモパイル７の強度を高め、２００℃を超える温度でも構造的に安定可能なポリイミドフィルムを採用している。
電極パッド９ａ〜９ｄは、増幅手段３にリード線１０を介して電気的に接続されている。

ここで、本発明の電圧センサ２の考え方について説明する。
第１，第２環状流路２７，２８は、径方向の間隔が極めて狭く形成されているため（例えば、２ｍｍ程度）、第１，第２環状流路２７，２８の周壁に装着される１対の電圧センサ２は、オイルの流れを阻害しないように薄膜状に形成する必要がある。
また、ポンプスリーブ２３とステータシャフト２６、ステータシャフト２６とタービンシャフト２５は、各々相対的な回転速度差を有しているため、図７に示すように、往路である第１環状流路２７を流れるオイル（矢印ａ１）及び復路である第２環状流路２８を流れるオイル（矢印ａ２）は何れも旋回しながら進行方向に流れている。
それ故、ヒータ６から付与された熱は瞬時に周辺に拡散することから、サーモパイル７の後端部と前端部により温度差を検出（感知）することができず、有効な熱起電力を発生できないことが懸念される。
そこで、複数のセンサモデルを作成し、検証実験を行った。

まず、第１の検証実験について説明する。
第１検証実験では、３つのセンサモデルＭＡ〜ＭＣを第１環状流路２７に夫々装着し、各々のセンサモデルＭＡ〜ＭＣの出力電圧（Ｖ）と流量（Ｌ／ｍｉｎ）の関係を求めた。
尚、センサモデルＭＡ〜ＭＣのヒータ６Ａ〜６Ｃの印過電圧は７Ｖに設定され、ポンプスリーブ２３とタービンシャフト２５とステータシャフト２６は各々回転速度差を有している。

図８（ａ）に示すように、センサモデルＭＡは、ヒータ６Ａが基板８の前後中央部分において内部に埋設され、サーモパイル７Ａが基板８の表面においてヒータ６Ａの後側近傍（流れ方向直上流）位置から前側近傍（流れ方向直下流）位置に亙って配設されると共に平面視にてヒータ６Ａに重畳している。
図８（ｂ）に示すように、センサモデルＭＢは、ヒータ６Ｂが基板８の後側部分に配設され、サーモパイル７Ｂが基板８の表面においてヒータ６Ｂの前端から前方に所定距離離隔して配設されると共に前方に延設されている。
図８（ｃ）に示すように、センサモデルＭＣは、ヒータ６Ｃが基板８の前後中央部分に配設され、サーモパイル７Ｃの後端部分及び前端部分がヒータ６Ｃに対して等間隔離隔した位置に配設されると共にサーモパイル７Ｃの中間部分が後端部分及び前端部分の一側端部を平面視にてヒータ６Ｃに重畳しないように連結している。
尚、平面視にてヒータに重畳した状態とは、ステータシャフト２６に固定されたセンサをタービンシャフト２５の軸心に対して拡径方向外側から視たとき、ヒータに重なり合う状態を意味している。

次に、第１検証実験の実験結果を示す。
図９に示すように、センサモデルＭＡの出力電圧は、センサモデルＭＢ，ＭＣの出力電圧よりも高いことから、サーモパイル７Ｂ（７Ｃ）の端部分がヒータ６Ｂ（６Ｃ）から所定距離離隔した場合、ヒータ６Ｂ（６Ｃ）から付与された熱が瞬時に周辺に拡散するため、サーモパイル７Ｂ（７Ｃ）によって有効な熱起電力を発生することができない。
即ち、液体流量を計測する場合、有効な熱起電力を発生させるためには、ヒータのサーモパイルに対する熱影響を考慮するのではなく、サーモパイルの一端部分をヒータに３次元的に近接させる必要があることが判明した。
しかし、センサモデルＭＡの出力電圧は、ｍＶオーダーであるため、バルブボディ等から生じる電磁波に起因したノイズ信号と混同を起こす虞がある。

次に、第２の検証実験について説明する。
第２検証実験では、ヒータとサーモパイルの重畳量を変更した３つのセンサモデルＭＤ〜ＭＦを第１環状流路２７に夫々装着し、各々のセンサモデルＭＤ〜ＭＦの出力電圧と流量の関係を求めた。
尚、ヒータ６Ｄ〜６Ｆの後端位置、サーモパイル７Ｄ〜７Ｆの後端位置及び前端位置は全て同じ位置に設定され、センサモデルＭＤ〜ＭＦのヒータ６Ａ〜６Ｃの印過電圧は７Ｖに設定されている。

図１０（ａ）に示すように、センサモデルＭＤは、前後寸法が２ｍｍに設定されたヒータ６Ｄが基板８の後側部分において内部に埋設され、サーモパイル７Ｄの後側部分が基板８表面においてヒータ６Ｄに平面視にて僅かに重畳するように配設されている。
図１０（ｂ）に示すように、センサモデルＭＥは、前後寸法が４ｍｍに設定されたヒータ６Ｅが基板８の後側部分において内部に埋設され、サーモパイル７Ｅの後側部分が基板８表面においてヒータ６Ｅに平面視にて中程度に重畳するように配設されている。
図１０（ｃ）に示すように、センサモデルＭＦは、前後寸法が６ｍｍに設定されたヒータ６Ｆが基板８の後側部分において内部に埋設され、サーモパイル７Ｆの後側部分が基板８表面においてヒータ６Ｆに平面視にて大きく（サーモパイル７Ｆの半分以上）重畳するように配設されている。

次に、第２検証実験の実験結果を示す。
図１１に示すように、センサモデルＭＤ〜ＭＦの出力電圧は、何れも同程度であることから、ヒータとサーモパイルの重畳量の変更によっては熱起電力を増加できない。
即ち、ヒータの小型化によって、サーモパイルの熱起電力を維持しながらヒータの駆動電力の抑制が可能であることが判明した。

しかし、依然としてサーモパイルの出力電圧がｍＶオーダーであるため、温度変化検知機能が十分ではない。
そこで、センサモデルＭＤにおいて、ヒータ６Ｄの印過電圧を７Ｖから１０Ｖに増加し、センサモデルＭＤの出力電圧と流量の関係を求める第３の検証実験を行った。
尚、基材８は、印過電圧１０Ｖであっても構造的に安定を確保している。
図１２に示すように、ヒータ６Ｄに対する印過電圧が１０Ｖのときのサーモパイル７Ｄの出力電圧（実線）は、ヒータ６Ｄに対する印過電圧が７Ｖのときのサーモパイル７Ｄの出力電圧（破線）の略倍の信号を出力することができた。

ヒータ６Ｄに対する印過電圧が１０Ｖのときのサーモパイル７Ｄの出力電圧は、温度変化検知機能の観点からは依然として低く、また、流量計測能力が３Ｌ／ｍｉｎと少ないことから、計測装置としての機能を十分には満たしていない。一般に、トルクコンバータ１１の流量計測には、６Ｌ／ｍｉｎ以上の流量計測能力が必要である。
それ故、ノイズ除去処理を施すと共にサーモパイル７Ｄの出力電圧を１０００倍に増幅して、センサモデルＭＤの出力電圧と流量の関係を求め求める第４の検証実験を行った。
ノイズ除去処理は、たとえば、電磁波発生源（例えば、バルブボディ）とセンサモデルＭＤの間を電磁シールドによって遮断、電磁波発生源のアース、ノイズ除去フィルターの設置等である。
図１３に示すように、サーモパイル７Ｄの出力電圧オーダー（温度変化検知機能）及び流量計測能力共に良好であり、液体流量計測装置としての機能が確保された。

図１４に示すように、サーモパイル７Ｄの出力電圧特性（破線）は、下凸状の単調減少特性であるため、電圧と流量とのリニアリティが確保されず、また、流量が増加する程、出力電圧が減少するため、オペレータに違和感が生じることになる。
そこで、サーモパイル７Ｄの出力信号を変換する信号変換器により、サーモパイル７Ｄの出力電圧特性を漸増的リニア特性に補正するリニア補正処理を行った（実線）。
尚、信号変換器は、サーモパイル７Ｄの出力信号を変換する変換関数を用いて特性を変換している。

図１５に示すように、センサモデルＭＤは、オイルが一定流量であっても、オイル温度が所定温度（例えば、３５℃）を超えた場合、実際の流量よりも少ない流量を計測し、その減少量は温度上昇に応じて増加する傾向があることが判明した（破線）。
そこで、オイル温度と計測値減少量との相関関係を実験によりマップ化し、このマップを用いてセンサモデルＭＤによる計測値（出力信号）を補正する温度補正処理を行った（実線）。

以上の検証実験及びその考察を踏まえ、電圧センサ２の説明に戻る。
図５，図６に示すように、電圧センサ２は、前述のセンサモデルＭＤの構成と同様に、前後寸法が２ｍｍに設定された平面視矩形状のヒータ６が基板８の後側部分において内部に埋設され、前後寸法が４ｍｍに設定されたサーモパイル７の後側部分が基板８の表面において平面視にてヒータ６に僅かに重畳すると共にサーモパイル７の大半の部分がヒータ６よりも前方に略直線状に延設されている。
それ故、サーモパイル７の後端部分はヒータ６に対して径方向に僅かに離隔すると共に平面視にて重畳し、サーモパイル７の前端部分はヒータ６から径方向及び前後方向に十分に離隔した位置関係になっている。
尚、ヒータ６の前後直交方向（幅）寸法は、サーモパイル７の前後直交方向寸法よりも大きく、サーモパイル７はヒータ６の前後直交方向中央部に対応するように配設されている。

図６に示すように、基材８は、ステータシャフト２６側壁部に反ステータシャフト２６側に凹入した断熱用凹部８ａを有している。この断熱用凹部８ａは、基材８の４辺各々の縁部分を残すように略直方体状に形成されている。
電圧センサ２をステータシャフト２６に固定するとき、断熱用凹部８ａの周囲の縁部分を接着剤を用いてステータシャフト２６に固着している。
これにより、ヒータ６とステータシャフト２６との間に断熱用の空気層を形成することができ、流量計測の際、ステータシャフト２６に向けて伝導するヒータ６の熱を低減することができる。

図１に示すように、第１，第２環状流路２７，２８に装着された電圧センサ２は、リード線１０を介して増幅手段３に接続されている。
第１環状流路２７に装着された電圧センサ２から延びるリード線１０はステータシャフト２６に形成された貫通孔に挿通された後、第２環状流路２８に装着された電圧センサ２から延びるリード線１０と一体的に連結される。この連結リード線１０は、オイルポンプ２４の後側壁部に形成された貫通孔に挿通された後、増幅手段３まで配索されている。
ステータシャフト２６の貫通孔及びオイルポンプ２４の後側壁部の貫通孔は、リード線１０が挿通された後、接着剤の充填によって塞がれている。
これにより、各サーモパイル７の出力信号は増幅手段３に出力される。

増幅手段３は、各電圧センサ２のサーモパイル７の出力信号を１０００倍に夫々増幅し、増幅された各々の出力電圧を演算手段４に出力している。
尚、バルブボディ等の電磁波発生源と各電圧センサ２の間は電磁シールドによって遮断され、電磁波発生源はアースされている。

演算手段４は、リニア補正機能と、温度補正機能とを備え、増幅手段３から入力した出力信号に基づき第１，第２環状流路２７，２８を流れるオイル流量を夫々演算している。
リニア補正機能は、下凸状の単調減少である出力電圧特性を漸増的リニア特性に変換する変換関数を用いて補正する機能である。
温度補正機能は、オイル温度が所定温度を超えた場合、計測流量が実際の流量よりも減少する特性をオイル温度と計測値減少量との相関関係マップを用いて補正する機能である。
増幅手段３から入力した出力信号は、リニア補正処理及び温度補正処理が施され、第１，第２環状流路２７，２８を流れるオイル流量が演算される。
また、演算手段４では、トルクコンバータ１１に存在するオイル流量を、第１環状流路２７を流れるオイル流量から第２環状流路２８を流れるオイル流量を差分することで演算している。

表示手段５は、ディスプレイを備え、演算手段４によって演算された第１環状流路２７を流れるオイル流量、第２環状流路２８を流れるオイル流量、及びトルクコンバータ１１に存在するオイル流量を時系列で表示可能に構成されている。

次に、上記流量計測装置１の作用、効果について説明する。
実施例１に係る流量計測装置１によれば、電圧センサ２のサーモパイル７が前方に向けて延設され、サーモパイル７の後端部分がヒータ６に重畳すると共に前端部分がヒータ６から離隔するように形成されたため、ヒータ６に加熱されたオイルの熱が周辺に拡散する前にサーモパイル７の後端部分の温度を直接的に検出することができ、サーモパイル７の後端部分と前端部分の温度差に基づく出力電圧を発生させることができる。
電圧センサ２の出力を増幅する増幅手段３を有するため、サーモパイル７の後端部分と前端部分の温度差に起因した電圧センサ２の出力電圧を増幅することができ、温度変化検知機能を確保することができる。
増幅手段３によって増幅された電圧センサ２の出力信号に基づき第１，第２環状流路２７，２８内のオイル流量を演算する演算手段４を設けたため、温度差に起因した電圧センサ２の出力電圧に基づき第１，第２環状流路２７，２８を流れるオイル流量を計測することができる。

第１，第２環状流路２７，２８は、軸心回りに回転可能なタービンシャフト２５と、このタービンシャフト２５に外装され且つ軸心方向に延びるポンプスリーブ２３を有するポンプ１８と、タービンシャフト２３とポンプスリーブ２３の間にタービンシャフト２３の軸心方向に延びるステータシャフト２６を有するステータ２０とを備えた車両のトルクコンバータ１１において、タービンシャフト２５とステータシャフト２６の間の第１環状流路２７とポンプスリーブ２３とステータシャフト２６の間の第２環状流路２８である。
この構成によれば、タービンシャフト２５とステータシャフト２６の間の第１環状流路２７、或いはポンプスリーブ２３とステータシャフト２６の間の第２環状流路２８のような狭隘な流路であっても、流路を流れるオイル流量を直接的に計測することができる。

電圧センサ２は、薄膜状の基材８と、基材８内に埋設されたヒータ６と、基材８の第１環状流路２７（第２環状流路２８）側面部に配設されたサーモパイル７とを有し、基材８の第１環状流路２７（第２環状流路２８）の内壁側面部に内壁と離間した断熱用凹部８ａが形成されたため、ヒータ６からの熱が第１環状流路２７（第２環状流路２８）内壁に逃げることを防止でき、サーモパイル７の後（前）端部分周辺のオイルを確実に加熱することができる。

演算手段４、電圧センサ２の出力特性を漸増的リニア特性に変換する変換手段を有するため、オペレータの違和感を解消することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、トククコンバータ内に形成された環状流路を流れるオイル流量を計測した例を説明したが、流体が流れる流路であれば良く、構造に拘りなく様々な配管に適用することができる。
また、少なくとも流体であれば良く、気体の流量計測であっても良い。

２〕前記実施形態においては、平面視にてサーモパイルの端部をヒータに重畳するように配設させた例を説明したが、少なくともサーモパイルの端部とヒータとを３次元的に近接させれば良く、平面視にて重畳していなくてもサーモパイルの端部とヒータとを近接するように配置することで、同様の効果を奏することができる。

３〕前記実施形態においては、サーモパイルの出力電圧を１０００倍に増幅する増幅手段を設けた例を説明したが、倍率は測定対象に合わせて任意に設定可能である。
この増幅手段の倍率に応じてノイズ除去処理のレベルを変更可能である。具体的には、増幅手段の倍率を上げる程、ノイズ除去処理のレベルを上げる必要がある。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ 流量計測装置
２ 電圧センサ
３ 増幅手段
４ 演算手段
６ ヒータ
７ サーモパイル
８ 基材
８ａ 断熱用凹部
１１ トルクコンバータ
１８ ポンプ
２０ ステータ
２３ ポンプスリーブ
２５ タービンシャフト
２６ ステータシャフト
２７ 第１環状流路
２８ 第２環状流路

Claims (5)

1. 電圧センサの出力に基づき流路を流れる液体流量を計測する流量計測方法において、
   前記流路内の液体を加熱するヒータと前記流路の軸心と平行方向に向けて延設され且つ温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイルとからなる電圧センサであって、サーモパイルの上流端部分が前記ヒータに近接又は重畳すると共に下流端部分が前記ヒータから離隔するように形成された電圧センサを準備する準備ステップと、
   前記電圧センサからの出力を取得する出力取得ステップと、
   前記出力取得ステップで取得された出力を増幅する増幅ステップと、
   前記増幅ステップによって増幅された出力に基づき前記流路内を流れる液体流量を演算する演算ステップと、
   を有することを特徴とする流量計測方法。
2. 流路内の液体を加熱するヒータと、温度差に基づき熱起電力を発生可能な熱電対を直列接続したサーモパイルとを備えた電圧センサの出力に基づき前記流路を流れる液体流量を計測する流量計測装置において、
   前記電圧センサのサーモパイルが前記流路の軸心と平行方向に向けて延設され、
   前記サーモパイルの上流端部分が前記ヒータに近接又は重畳すると共に下流端部分が前記ヒータから離隔するように形成され、
   前記電圧センサの出力を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段によって増幅された前記電圧センサの出力に基づき前記流路を流れる液体流量を演算する演算手段とを設けたことを特徴とする流量計測装置。
3. 前記流路は、軸心回りに回転可能なタービンシャフトと、このタービンシャフトに外装され且つ軸心方向に延びる第１筒部を有するポンプと、前記タービンシャフトと第１筒部の間にタービンシャフトの軸心方向に延びる第２筒部を有するステータとを備えた車両のトルクコンバータにおいて、前記タービンシャフトと第２筒部の間の第１環状流路と前記第１筒部と第２筒部の間の第２環状流路のうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項２に記載の流量計測装置。
4. 前記電圧センサは、薄膜状の本体と、前記本体内に埋設された前記ヒータと、前記本体の前記流路側面部に配設された前記サーモパイルとを有し、
   前記本体の前記流路の内壁側面部に前記内壁と離間した断熱用凹部が形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の流量計測装置。
5. 前記演算手段は、前記電圧センサの出力特性を漸増的リニア特性に変換する変換手段を有することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の流量計測装置。