JP4368459B2 - 流体識別機能を有する流量センサー - Google Patents

Description

【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。
【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１２１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，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。
【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５１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５１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１２−７（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１２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。
【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１１２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，αｍ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１２３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１４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１２３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

Claims (8)

1. 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、前記流体流通管路外にて前記流量検知用熱伝達部材上に形成された発熱体を含み且つ感温機能を有する流量検知部とを備え、該流量検知部を用いて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、
   前記発熱体への通電経路に該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流量検知部が目標の感温状態を維持するように前記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前記発熱体の通電制御の状態が予め流量検知対象の流体につき定められた所定範囲内の場合には該通電制御状態を示す信号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・流体識別手段を有し、
   該流量測定・流体識別手段は、前記通電制御状態を示す信号に対して設定される上側閾値及び／または下側閾値と前記通電制御状態を示す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し、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流量の値を出力し、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上側閾値及び／または下側閾値と前記通電制御状態を示す信号との大小関係に応じて前記上側閾値より大きいか又は前記下側閾値より小さい予め定められた値を出力するものであることを特徴とする流量センサー。
2. 前記通電制御状態を示す信号として前記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に記載の流量センサー。
3. 前記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２に記載の流量センサー。
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乃至３のいずれか一項に記載の流量センサー。
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ることを特徴とする、請求項４に記載の流量センサー。
6. 更に、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、前記流体流通管路外にて前記流体温度検知用熱伝達部材上に形成され前記流量検知の際の温度補償を行う流体温度検知部とを備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流量センサー。
7. 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６に記載の流量センサー。
8. 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７に記載の流量センサー。

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