KR101901415B1 - 질량 유량계 및 속도계 - Google Patents

Abstract

질량 유량계는 히터부(13)의 양측에 각각 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가 형성된 유량 센서(10)를 구비한다. 유량 센서(10)는 열가소성 수지로 구성되고, 복수 적층된 절연층(100, 110, 120)과, 이들의 절연층에 대하여 형성되고, 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140)를 구비하고, 복수의 절연층(100, 110, 120)이 가열하면서 가압되어 일체화한 다층 기판으로 구성된다. 히터부(13)로부터 방출된 열을 갖는 유체가 유량 센서(10)의 일면을 따라서 이동했을 때에 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 각각의 영역에 있어서의 일면과 타면의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 기전력을 발생한다. 유량 센서(10)는 복수의 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조이고, 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이기 때문에 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어렵다.

Description

질량 유량계 및 속도계{MASS FLOWMETER AND SPEEDOMETER}

본 발명은 질량 유량계 및 속도계에 관한 것이다.

종래의 질량 유량계로서, 플로 센서를 이용한 열식 질량 유량계가 있다. 이 플로 센서는 다이어프램 및 다이어프램 바로 아래의 공간을 갖는 센서 칩에 있어서, 다이어프램에 2개의 센서용 저항체와 히터용 저항체를 형성하고 있다. 2개의 센서용 저항체와 히터용 저항체는 유체의 흐름 방향에서 센서용 저항체, 히터용 저항체, 센서용 저항체의 차례로 배치되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

센서용 저항체는 온도 변화에 따라서 저항값이 변화하는 것이다. 다이어프램은 센서용 저항체가 받는 다이어프램의 열용량에 의한 영향을 작게 하기 위해, 가능한 한 얇게 된다. 다이어프램의 바로 아래의 공간은 센서용 저항체가 받는 센서 칩으로부터의 열적 영향을 작게 하기 위한 것이다.

종래의 질량 유량계에서는 유체의 질량 유량 변화에 동반하는 유체의 온도 변화를 센서용 저항체를 이용하여 검출하고 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 2006―136566호 공보

상기와 같이, 플로 센서는 얇은 다이어프램 및 그 바로 아래에 공간이 형성된 다이어프램 구조를 갖고 있기 때문에 다이어프램이 충격에 의하여 파손되기 쉽다는 문제가 있었다.

마찬가지로, 이동하는 물체에 센서를 설치하고, 그 센서에 의하여 이동하는 물체의 이동 속도를 계측하는 속도계에 있어서도, 센서가 상기한 다이어프램 구조를 갖고 있으면, 충격에 의하여 파손되기 쉽다는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기 점을 감안하여, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 질량 유량계 및 속도계를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상기한 종래의 질량 유량계와는 유체의 온도 변화의 검출 방식이 다른 질량 유량계 및 속도계를 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명의 질량 유량계는,

일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

센서는 열가소성 수지로 구성되고, 복수 적층된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 복수의 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화한 다층 기판으로 구성되고, 열전 변환 소자는 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에서 발생한 출력과, 이 출력과 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

여기에서, 센서의 일면측의 유체에 열원체로부터 열을 방출하고 있는 상태에서 유체의 질량 유량이 변화하면, 센서의 일면측의 유체의 온도가 변화한다. 본 발명에서는 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 센서의 일면을 따라서 이동했을 때에 열전 변환 소자가 센서의 일면측의 온도에 따른 전기적인 출력을 발생하게 되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 유체의 질량 유량 변화에 동반하는 유체의 온도 변화를 열전 변환 소자의 출력으로 검출할 수 있기 때문에, 이 출력으로부터 유체의 질량 유량을 구할 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하는 센서는 복수의 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조이고, 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 질량 유량계를 제공할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 청구항 9에 기재된 발명의 속도계는,

유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

센서는 열가소성 수지로 구성되고, 복수 적층된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 복수의 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화한 다층 기판으로 구성되고,

열전 변환 소자는 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 센서에서 보아 상대적으로 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에서 발생한 출력과, 이 출력과 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

여기에서, 센서의 일면측의 유체에 열원체로부터 열을 방출하고 있는 상태에서 이동체의 이동 속도가 변화했을 때에는 센서에서 보면, 센서의 일면측에 존재하는 유체의 온도가 변화한다. 본 발명에서는 센서에서 보아 상대적으로 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 센서의 일면을 따라서 이동했을 때에 열전 변환 소자가 센서의 일면측의 온도에 따른 전기적인 출력을 발생하게 되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 이동체의 이동 속도의 변화에 동반하는 유체의 온도 변화를 열전 변환 소자의 출력으로 검출할 수 있기 때문에, 이 출력으로부터 이동체의 이동 속도를 구할 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하는 센서는 복수의 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조이고, 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 속도계를 제공할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 청구항 10에 기재된 발명의 질량 유량계는,

일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

센서는 가요성 재료로 구성된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 절연층과 제 1, 제 2 도전체가 가열하면서 가압되어 일체화되어 있고,

열전 변환 소자는 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에서 발생한 출력과, 이 출력과 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

본 발명에 따르면, 청구항 1에 기재된 발명과 마찬가지로, 열전 변환 소자의 출력으로부터 유체의 질량 유량을 구할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 센서는 절연층과 제 1, 제 2 도전체가 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조이고, 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 질량 유량계를 제공할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 청구항 12에 기재된 발명의 질량 유량계는,

일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

센서는 다른 도전체로 구성되고, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비한 중실(中實)의 구조체이고,

열전 변환 소자는 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에서 발생한 출력과, 이 출력과 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

본 발명에 따르면, 청구항 1에 기재된 발명과 마찬가지로, 열전 변환 소자의 출력으로부터 유체의 질량 유량을 구할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 센서는 중실의 구조체이고, 센서의 내부에 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 질량 유량계를 제공할 수 있다.

또한, 여기에서 말하는 중실의 구조체란, 종래의 플로 센서가 갖는 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않고, 속이 꽉 찬 구조체를 의미한다. 다만, 센서를 구성하는 각 구성 부재 간에 형성되는 작은 간극을 갖는 구조체를 배제하는 의미는 아니다.

상기 제 2 목적을 달성하기 위해, 청구항 13에 기재된 발명의 질량 유량계는,

일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고, 열전 변환 소자는 다른 도전체로서, 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에서 발생한 출력과, 이 출력과 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

여기에서, 센서의 일면측의 유체에 열원체로부터 열을 방출하고 있는 상태에서 유체의 질량 유량이 변화하면, 센서의 일면측의 유체의 온도가 변화한다. 본 발명에서는 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 센서의 일면을 따라서 이동했을 때에 열전 변환 소자가 센서의 일면측의 온도에 따른 전기적인 출력을 발생하게 되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 유체의 질량 유량 변화에 동반하는 유체의 온도 변화를 열전 변환 소자의 출력으로 검출할 수 있기 때문에, 이 출력으로부터 유체의 질량 유량을 구할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기한 종래의 질량 유량계와는 유체의 온도 변화의 검출 방식이 다른 질량 유량계를 제공할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 청구항 15에 기재된 발명의 속도계는,

유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

센서는 가요성 재료로 구성된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 절연층과 제 1, 제 2 도전체가 가열하면서 가압되어 일체화되어 있고,

열전 변환 소자는 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 센서에서 보아 상대적으로 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에 발생한 출력과, 출력과 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

본 발명에 따르면, 청구항 9에 기재된 발명과 마찬가지로, 열전 변환 소자의 출력으로부터 이동체의 이동 속도를 구할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 센서는 절연층과 제 1, 제 2 도전체가 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조이고, 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 속도계를 제공할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 청구항 17에 기재된 발명의 속도계는,

유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

센서는 다른 도전체로 구성되고, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비한 중실의 구조체이고,

열전 변환 소자는 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 센서에서 보아 상대적으로 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에 발생한 출력과, 출력과 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

본 발명에 따르면, 청구항 9에 기재된 발명과 마찬가지로, 열전 변환 소자의 출력으로부터 이동체의 이동 속도를 구할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 센서는 중실의 구조체이고, 센서의 내부에 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않는 구조이다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어려운 센서를 구비하는 속도계를 제공할 수 있다.

또한, 여기에서 말하는 중실의 구조체란, 종래의 플로 센서가 갖는 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않고, 속이 꽉 찬 구조체를 의미한다. 다만, 센서를 구성하는 각 구성 부재 간에 형성되는 작은 간극을 갖는 구조체를 배제하는 의미는 아니다.

상기 제 2 목적을 달성하기 위해, 청구항 18에 기재된 발명의 속도계는,

유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,

일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,

열전 변환 소자는 다른 도전체로서, 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 센서에서 보아 상대적으로 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 일면을 따라서 이동했을 때에 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,

열전 변환 소자에 발생한 출력과, 출력과 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비한다.

여기에서, 센서의 일면측의 유체에 열원체로부터 열을 방출하고 있는 상태에서 이동체의 이동 속도가 변화했을 때에는 센서에서 보면, 센서의 일면측에 존재하는 유체의 온도가 변화한다. 본 발명에서는 센서에서 보아 상대적으로 열원체로부터 방출된 열을 갖는 유체가 센서의 일면을 따라서 이동했을 때에 열전 변환 소자가 센서의 일면측의 온도에 따른 전기적인 출력을 발생하게 되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 이동체의 이동 속도의 변화에 동반하는 유체의 온도 변화를 열전 변환 소자의 출력으로 검출할 수 있기 때문에, 이 출력으로부터 이동체의 이동 속도를 구할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기한 종래의 질량 유량계와는 유체의 온도 변화의 검출 방식이 다른 속도계를 제공할 수 있다.

또한, 이 란 및 특허 청구 범위에서 기재한 각 요소의 괄호 내의 부호는 후술하는 실시 형태에 기재된 구체적 부재와의 대응 관계를 나타내는 일례이다.

도 1은 제 1 실시 형태에 있어서의 질량 유량계의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2a는 도 1 중의 유량 센서의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 ⅡB―ⅡB선 단면에 대응하는 모식도이다.
도 3은 도 2a의 Ⅲ―Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 제 1 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 없는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 6은 제 1 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 있는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 비교예 1에 있어서, 유체 흐름이 없는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 8은 비교예 1에 있어서, 유체 흐름이 있는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 제 3 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11a는 제 4 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11b는 제 4 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11c는 제 4 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11d는 제 4 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 제 5 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 계측 장소로의 설치 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 13은 제 6 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 단면도이다.
도 14는 제 7 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 15는 도 14의 ⅩⅤ―ⅩⅤ선 단면도이다.
도 16은 제 7 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 없는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면으로서, 도 14의 ⅩⅥ―ⅩⅥ선 단면에 대응하는 모식도이다.
도 17은 제 7 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 있는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면으로서, 도 14의 ⅩⅦ―ⅩⅦ선 단면에 대응하는 모식도이다.
도 18은 제 8 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 19는 제 8 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 저면도이다.
도 20a는 도 18의 ⅩⅩA―ⅩⅩA선 단면도이다.
도 20b는 제 8 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 20a에 대응하는 단면도이다.
도 21a는 도 18의 ⅩⅩⅠA―ⅩⅩⅠA선 단면도이다.
도 21b는 제 8 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 21a에 대응하는 단면도이다.
도 22는 제 8 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 없는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 23은 제 8 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 있는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 24는 제 9 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 25는 제 9 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 저면도이다.
도 26a는 도 24의 ⅩⅩⅥA―ⅩⅩⅥA선 단면도이다.
도 26b는 제 9 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 26a에 대응하는 단면도이다.
도 27a는 도 24의 ⅩⅩⅦA―ⅩⅩⅦA선 단면도이다.
도 27b는 제 9 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 21a에 대응하는 단면도이다.
도 28은 제 10 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 29는 제 10 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 저면도이다.
도 30a는 도 28의 ⅩⅩⅩA―ⅩⅩⅩA선 단면도이다.
도 30b는 제 10 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 30a에 대응하는 단면도이다.
도 31a는 도 28의 ⅩⅩⅩⅠA―ⅩⅩⅩⅠA선 단면도이다.
도 31b는 제 10 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 31a에 대응하는 단면도이다.
도 32는 제 10 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 없는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 33은 제 10 실시 형태에 있어서, 유체 흐름이 있는 상태인 때의 유량 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 34는 제 11 실시 형태에 있어서의 속도계의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 35는 제 11 실시 형태에 있어서, 이동체가 정지 상태인 때의 속도 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 36은 제 11 실시 형태에 있어서, 이동체가 이동 상태인 때의 속도 센서 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 37은 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 38은 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 39는 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 40은 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 41은 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 42는 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.
도 43은 다른 실시 형태에 있어서의 유량 센서의 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초해서 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태 상호에 있어서, 서로 동일 또는 균등한 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 실시한다.

(제 1 실시 형태)

본 실시 형태에서는 배관 내를 흐르는 유체의 질량 유량을 계측하는 질량 유량계에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 질량 유량계(1)는 1개의 유량 센서(10)와, 1개의 제어 장치(2)를 구비하고 있다.

유량 센서(10)는 유체의 질량 유량의 계측 장소인 배관(3) 내에 설치되고, 배관(3) 내를 흐르는 유체의 질량 유량에 따른 센서 신호를 제어 장치(2)로 출력한다. 유량 센서(10)는 일면과 그 반대측의 타면을 갖는 직사각형의 평판 형상이다. 유량 센서(10)는 원통 형상의 배관(3)의 내면을 따라서 만곡한 상태에서 도시하지 않는 접착층을 통하여 배관(3)의 내면에 접착되어 있다.

배관(3)은 배관(3) 내를 흐르는 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 재료인 수지로 구성되어 있다.

도 2a, 도 2b에 도시한 바와 같이, 유량 센서(10)는 상면(10a)과 그 반대측의 하면(10b)을 갖는 다층 기판으로 구성되어 있다. 이하에서는 유량 센서(10)를 다층 기판(10)이라고도 부른다. 상면(10a)과 하면(10b)이 각각 유량 센서(10)의 일면과 타면에 대응한다.

이 유량 센서(10)는 1개의 다층 기판(10) 내에 제 1, 제 2 센서부(11, 12)와 히터부(13)가 형성된 것이다. 제 1, 제 2 센서부(11, 12) 및 히터부(13)는 다층 기판(10)의 상면(10a) 및 하면(10b)에 평행한 방향에서 제 1 센서부(11), 히터부(13), 제 2 센서부(12)의 차례로 나열하여 배치되어 있다. 유량 센서(10)는 유체의 흐름 방향(D1, D2)에 평행한 방향에서 히터부(13)의 양측에 제 1 센서부(11)와 제 2 센서부(12)가 위치하도록 유체의 질량 유량의 계측 부분인 배관(3) 내에 설치된다. 또한, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 센서부(11, 12) 및 히터부(13)가 다층 기판(10)의 상면(10a) 및 하면(10b)에 평행한 방향으로 나열해 있었지만, 엄밀하게 평행하지 않아도 좋고, 다층 기판(10)의 상면(10a) 및 하면(10b)을 따른 방향으로 나열하여 배치되어 있으면 좋다.

제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 각각 다층 기판(10)의 상면(10a) 및 하면(10b)에 수직인 방향에서 다층 기판(10)의 내부를 통과하는 열류의 크기에 따른 기전력, 즉, 전압을 발생하는 열전 변환 소자가 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 각각 다층 기판(10)의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차에 따른 기전력을 발생하는 열전 변환 소자가 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 센서부(11, 12)에 형성된 열전 변환 소자가 각각 특허 청구 범위에 기재된 제 1, 제 2 열전 변환 소자에 대응한다. 또한, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가, 각각 특허 청구 범위에 기재된 제 1, 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역에 대응한다. 또한, 유량 센서(10)의 상면(10a) 중, 제 1 센서부(11)의 영역이 특허 청구 범위에 기재된 센서의 일면에 위치하는 제 1 영역에 대응하고, 유량 센서(10)의 하면(10b)에 있어서의 제 1 센서부(11)의 영역이 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역에 대응한다. 마찬가지로, 유량 센서(10)의 상면(10a) 중, 제 2 센서부(12)의 영역이 특허 청구 범위에 기재된 센서의 일면에 위치하는 제 1 영역에 대응하고, 유량 센서(10)의 하면(10b)에 있어서의 제 2 센서부(12)의 영역이 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역에 대응한다.

또한, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 같은 방향의 열류에 의하여 발생하는 기전력의 극성이 반대인 관계로 되도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서, 제 1 센서부(11)는 도 2b 중의 화살표와 같이, 내부를 통과하는 열류의 방향이 상향인 때, 제 1 센서부(11)에서 발생하는 기전력(전압)이 플러스의 값으로 되도록 구성되어 있다. 한편, 제 2 센서부(12)는 도 2b 중의 화살표와 같이, 내부를 통과하는 열류의 방향이 하향인 때, 제 2 센서부(12)에서 발생하는 기전력(전압)이 플러스의 값으로 되도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 그 형상 및 크기가 같아서, 히터부(13)로부터의 거리가 같다. 즉, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 유량 센서(10)의 상면(10a)에 평행한 방향에서의 히터부(13)의 중심을 지나고, 상면(10a)에 수직인 히터부(13)의 중심선을 기준으로 한 선대칭의 관계를 갖고 있다.

그리고 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 도 2a 중에 파선으로 나타낸 바와 같이, 직렬로 전기적으로 접속되고, 제어 장치(2)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 2a 중의 파선은 배선을 나타내고 있다. 이에 따라, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각의 기전력을 합친 총 기전력이 유량 센서(10)로부터 제어 장치(2)를 향하여 출력된다.

히터부(13)는 온열을 발생하는 열원체이고, 본 실시 형태에서는 니크롬선 등의 통전에 의해 발열하는 전열선에 의하여 구성되어 있다. 히터부(13)는 제어 장치(2)와 전기적으로 접속되어 있다.

제어 장치(2)는 예를 들면, 마이크로컴퓨터, 기억 수단으로서의 메모리, 그 주변 회로로 구성되는 전자 제어 장치이다. 제어 장치(2)는 유량 센서(10)로부터 출력된 센서 신호(기전력)에 기초하여 유체의 질량 유량의 연산 처리를 실시하는 연산부로서 기능한다. 또한, 제어 장치(2)는 히터부(13)의 작동과 정지를 제어하는 제어부로서도 기능한다.

다음으로, 유량 센서(10)의 구체적인 내부 구조에 대하여 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 유량 센서(10)는 절연 기재(100)와, 절연 기재(100)의 표면(100a)에 배치된 표면 보호 부재(110)와, 절연 기재(100)의 이면(100b)에 배치된 이면 보호 부재(120)가 적층되어 일체화된 다층 기판으로 구성되어 있다. 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110) 및 이면 보호 부재(120)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 구성되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 열가소성 수지로 구성된 절연층이 복수 적층된 것이고, 가요성을 갖고 있다. 이 때문에, 원통 형상의 배관(3)의 내면에 따라 만곡시킨 상태에서 유량 센서(10)를 배관(3)의 내면에 접착시킬 수 있다.

제 1 센서부(11)와 제 2 센서부(12)에서는 절연 기재(100)에, 그 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)이 형성되어 있다. 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)은 도시하지 않지만, 절연 기재(100)의 평면 방향에 있어서, 서로 엇갈리게 되도록 격자 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 제 1 센서부(11)의 구조와 제 2 센서부(12)의 구조는 히터부(13)를 기준으로 한 선대칭의 관계이고, 기본적인 구조는 같다.

그리고 제 1 비아홀(101)에는 제 1 층간 접속 부재(130)가 배치되고, 제 2 비아홀(102)에는 제 2 층간 접속 부재(140)가 배치되어 있다. 즉, 절연 기재(100)에는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 서로 엇갈리게 되도록 배치되어 있다.

제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 제벡(seebeck) 효과를 발휘하도록 서로 다른 도전체로 구성되어 있다. 도전체란, 금속이나 반도체 등의 도전성 재료이다. 따라서, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 특허 청구 범위에 기재된 제 1, 제 2 도전체에 대응한다.

예를 들면, 제 1 층간 접속 부재(130)는 P형을 구성하는 Bi―Sb―Te합금의 분말이 소결 전에 있어서의 복수의 금속 원자의 결정 구조를 유지하도록 고상 소결된 금속 화합물로 구성된다. 또한, 제 2 층간 접속 부재(140)는 N형을 구성하는 Bi―Te합금의 분말이 소결 전에 있어서의 복수의 금속 원자의 결정 구조를 유지하도록 고상 소결된 금속 화합물로 구성된다.

표면 보호 부재(110)에는 절연 기재(100)와 대향하는 일면(110a)측에 동박 등이 패터닝된 복수의 표면 패턴(111)이 서로 이격되도록 형성되어 있다. 그리고 각 표면 패턴(111)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(130)와 1개의 제 2 층간 접속 부재(140)를 1개의 세트(150)로 했을 때, 각 세트(150)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 같은 표면 패턴(111)과 접속되어 있다. 즉, 각 세트(150)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 표면 패턴(111)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

이면 보호 부재(120)에는 절연 기재(100)와 대향하는 일면(120a)측에 동박 등이 패터닝된 복수의 이면 패턴(121)이 서로 이격되도록 형성되어 있다. 그리고 각 이면 패턴(121)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 이웃하는 2개의 세트(150)에 있어서, 한쪽의 세트(150)의 제 1 층간 접속 부재(130)와 다른쪽의 세트(150)의 제 2 층간 접속 부재(140)가 같은 이면 패턴(121)과 접속되어 있다. 즉, 세트(150)에 걸쳐서 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 같은 이면 패턴(121)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

이와 같이 하여, 각 세트(150)는 직렬로 접속되고, 또한 도 2a 중의 파선으로 나타낸 바와 같이, 반복하여 되꺾이도록 다층 기판 내에 배치되어 있다. 또한, 한 세트의 서로 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 1개의 열전 변환 소자를 구성하고 있다. 따라서, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 각각 직렬로 접속된 복수의 열전 변환 소자를 구비하고 있다. 또한, 제 1 센서부(11)에 형성된 열전 변환 소자가 제 1 열전 변환 소자이고, 제 2 센서부(12)에 형성된 열전 변환 소자가 제 2 열전 변환 소자이다.

다층 기판 중, 히터부(13)에서는 절연 기재(100)의 내부에 전열선(13a)이 매설되어 있다. 또한, 다층 기판의 히터부(13)의 아래에, 히터부(13)에 걸치도록 이면 패턴(121)이 형성되어 있다. 이 이면 패턴(121)에 의하여 제 1 센서부(11)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와, 제 2 센서부(12)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 직렬로 접속되어 있다.

이상이 본 실시 형태에 있어서의 유량 센서(10)의 기본적인 구성이다. 이 유량 센서(10)에서는 다층 기판(10)의 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각의 영역에 있어서, 서로 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)의 상단측이 다층 기판(10)의 상면(10a)측에 위치하고, 하단측이 다층 기판(10)의 하면(10b)측에 위치해 있다. 이 때문에, 다층 기판(10)의 제 1 센서부(11)의 영역에 있어서, 다층 기판(10)의 양면(10a, 10b)에 온도차가 발생하면, 제 1 센서부(11)가 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에, 그 온도차에 따른 기전력이 발생한다. 마찬가지로, 다층 기판(10)의 제 2 센서부(12)의 영역에 있어서, 다층 기판(10)의 양면(10a, 10b)에 온도차가 발생하면, 제 2 센서부(12)가 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에, 그 온도차에 따른 기전력이 발생한다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기와 같이, 제 1, 제 2 비아홀(101, 102) 내에 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 배치하고 있기 때문에 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)의 수나 직경, 간격 등을 적절히 변경함으로써 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)의 고밀도화가 가능하게 된다. 이에 따라, 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에서 발생하는 기전력을 크게 할 수 있어서, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 고감도화가 가능하다.

또한, 상기와 같이, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속은 복수의 금속 원자가 해당 금속 원자의 결정 구조를 유지한 상태로 소결된 소결 합금이다. 이에 따라, 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에서 발생하는 기전력을 크게 할 수 있어서, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 고감도화가 가능하다.

또한, 상기와 같이, 제 1 센서부(11)의 구조와 제 2 센서부(12)의 구조는 히터부(13)를 기준으로 한 선대칭의 관계이다. 즉, 제 1 층간 접속 부재(130)와 제 2 층간 접속 부재(140)의 접속순이 반대인 관계로 되어 있다. 이 때문에, 제 1 센서부(11)와 제 2 센서부(12)에서는 발생하는 기전력의 극성이 반대로 된다.

다음으로, 상기 유량 센서(10)의 제조 방법에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다.

우선, 도 4(a)에 도시된 절연 기재(100)를 준비한다. 이것은 다음과 같이 하여 형성된다.

전열선(13a)이 매립된 절연 기재(100)를 준비하고, 복수의 제 1 비아홀(101)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다. 다음으로, 각 제 1 비아홀(101)에 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전한다. 또한, 제 1 비아홀(101)에 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전하는 방법(장치)으로서는, 본 출원인에 의한 일본 특허 출원2010―50356호에 기재된 방법(장치)을 채용하면 좋다.

간단히 설명하면, 도시하지 않지만, 흡착지를 통하여 지지대 상에 이면(100b)이 흡착지와 대향하도록 절연 기재(100)를 배치한다. 그리고 제 1 도전성 페이스트(131)를 용융시키면서 제 1 비아홀(101) 내에 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전한다. 이에 따라, 제 1 도전성 페이스트(131)의 유기 용제의 대부분이 흡착지에 흡착되고, 제 1 비아홀(101)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.

또한, 흡착지는 제 1 도전성 페이스트(131)의 유기 용제를 흡수할 수 있는 재질의 것이면 좋고, 일반적인 상질지 등이 이용된다. 또한, 제 1 도전성 페이스트(131)는 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 Bi―Sb―Te합금의 분말을 융점이 43℃인 파라핀 등의 유기 용제를 추가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 이 때문에, 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전할 때에는 절연 기재(100)의 표면(100a)이 약 43℃로 가열된 상태로 실시된다.

계속해서, 절연 기재(100)에 복수의 제 2 비아홀(102)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다. 이 제 2 비아홀(102)은 상기와 같이, 제 1 비아홀(101)과 엇갈리게 되고, 제 1 비아홀(101)과 함께 격자 패턴을 구성하도록 형성된다.

다음으로, 각 제 2 비아홀(102)에 제 2 도전성 페이스트(141)를 충전한다. 이 공정은 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전하는 공정과 마찬가지로 실시할 수 있다. 즉, 도시하지 않지만, 흡착지를 통하여 지지대 상에 이면(100b)이 흡착지와 대향하도록 절연 기재(100)를 배치한 후, 제 2 비아홀(102) 내에 제 2 도전성 페이스트(141)를 충전한다. 이에 따라, 제 2 도전성 페이스트(141)의 유기 용제의 대부분이 흡착지에 흡착되고, 제 2 비아홀(102)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.

제 2 도전성 페이스트(141)는 제 1 도전성 페이스트(131)를 구성하는 금속 원자와 다른 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 Bi―Te합금의 분말을 융점이 상온인 테레빈 등의 유기 용제를 추가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 즉, 제 2 도전성 페이스트(141)를 구성하는 유기 용제는 제 1 도전성 페이스트(131)를 구성하는 유기 용제보다 융점이 낮은 것이 이용된다. 그리고 제 2 도전성 페이스트(141)를 충전할 때에는 절연 기재(100)의 표면(100a)이 상온으로 유지된 상태로 실시된다. 바꾸어 말하면, 제 1 도전성 페이스트(131)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태에서 제 2 도전성 페이스트(141)의 충전이 실시된다. 이에 따라, 제 1 비아홀(101)에 제 2 도전성 페이스트(141)가 혼입되는 것이 억제된다.

또한, 제 1 도전성 페이스트(131)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태란, 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전하는 공정에 있어서, 흡착지에 흡착되지 않고 제 1 비아홀(101)에 잔존해 있는 유기 용제를 말한다.

또한, 도 4(b), (c)에 도시된 표면 보호 부재(110) 및 이면 보호 부재(120)를 준비한다. 이들은 다음과 같이 하여 형성된다. 우선, 표면 보호 부재(110) 및 이면 보호 부재(120) 중, 절연 기재(100)와 대향하는 일면(110a, 120a)에 동박 등을 형성한다. 그리고 이 동박을 적절히 패터닝함으로써 표면 보호 부재(110) 및 이면 보호 부재(120)에 대하여 서로 이격되어 있는 복수의 표면 패턴(111) 및 서로 이격되어 있는 복수의 이면 패턴(121)을 형성한다.

그 후, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 이면 보호 부재(120), 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110)를 차례로 적층하여 적층체(170)를 형성한다. 이 적층체(170)를 도시하지 않는 한쌍의 프레스판 사이에 배치하고, 적층 방향의 상하 양면으로부터 진공 상태로 가열하면서 가압함으로써 적층체를 일체화한다. 구체적으로는, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(131, 141)가 고상 소결되어 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하고, 또한 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와 표면 패턴(111) 및 이면 패턴(121)이 접속되도록 가열하면서 가압하여 적층체(170)를 일체화한다.

또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적층체(170)를 일체화할 때에는 적층체(170)와 프레스판 사이에 록 울 페이퍼 등의 완충재를 배치해도 좋다. 이상과 같이 하여, 상기 유량 센서(10)가 제조된다.

다음으로, 본 실시 형태의 질량 유량계(1)에 의한 유체의 질량 유량의 계측 방법에 대하여 도 5, 도 6을 이용해서 설명한다. 또한, 도 5, 도 6은 도 2b에 대응한 도면이다.

유체의 질량 유량의 계측 시에는 히터부(13)를 작동시켜서 발열시킨다. 이하에서는 배관(3) 내에 유체 흐름이 없는 상태인 때와, 배관(3) 내에 유체 흐름이 있는 상태인 때의 유량 센서(10)의 상태를 설명한다. 유체 흐름이 없는 상태란, 유체는 존재하지만, 유체의 질량 유량이 0인 상태이고, 유체의 유량 변화가 없는 상태이다. 유체 흐름이 있는 상태란, 유체의 질량 유량의 절대값이 0보다도 큰 상태이고, 유체의 질량 유량이 0인 상태와 비교하여 유체의 유량 변화가 일어나고 있는 상태이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 유체 흐름이 없는 상태인 때에는 히터부(13)로부터의 열이 전달됨으로써 유량 센서(10)의 상면(10a)측에 존재하는 유체에 도 5 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 유량 센서(10)의 하면(10b)측의 배관(3)에 도 5 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 유량 센서(10)의 상면(10a)은 유체의 온도 분포에 따른 온도로 되고, 유량 센서(10)의 하면(10b)은 배관(3)의 온도 분포에 따른 온도로 된다.

이때, 유체 및 배관(3)에 대하여 히터부(13)로부터 방출된 열이 히터부(13)를 사이에 두고 양측에 균등하게 전달되기 때문에 유체 및 배관(3)의 온도 분포는 히터부(13)를 사이에 두고 양측에서 같다. 또한, 본 실시 형태에서는 유체쪽이 배관(3)보다도 열이 전달되기 쉽기 때문에 유체의 온도 분포와 배관(3)의 온도 분포가 다르다. 구체적으로는, 유량 센서(10)의 상면(10a)과 하면(10b)에 있어서의 히터부(13)로부터의 거리가 같은 위치끼리의 온도를 비교하면, 유체측의 상면(10a)쪽이 배관(3)측의 하면(10b)보다도 온도가 높아진다.

이 때문에, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 모두 상면(10a)이 고온측으로 되고, 하면(10b)이 저온측으로 되어, 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차가 같게 된다. 이 때문에, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 내부에 같은 방향에서 같은 크기의 열류가 흐른다. 따라서, 제 1 센서부(11)에서 발생하는 기전력과 제 2 센서부(12)에서 발생하는 기전력은 같은 크기로서, 플러스 마이너스의 극성이 다르기 때문에 양자를 합치면 서로 소멸시켜서, 유량 센서(10)로부터 출력되는 총 기전력은 0으로 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 유체 흐름이 있는 상태인 때에는 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 유량 센서(10)의 상면(10a)측의 유체의 온도 분포가 변화한다. 즉, 유량 센서(10)의 상면(10a)을 따라서 유체가 흐르면, 도 6 중의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 히터부(13)로부터의 열에 의하여 고온으로 되는 유체의 고온부가 유체 흐름 방향(D1)으로 이동한다. 도 6에서는 유체의 흐름 방향(D1)이 오른쪽 방향이기 때문에 유체 중, 80℃의 고온부가 유체 흐름이 없는 상태인 때보다도 우측으로 이동한다. 또한, 유량 센서(10)의 하면(10b)측에는 유체가 흐르지 않기 때문에 유량 센서(10)의 하면(10b)측에 위치하는 배관(3)의 온도 분포는 변화하지 않거나, 또는 그 변화는 작다.

이 때문에, 도 6에 도시한 바와 같이, 히터부(13)보다도 유체 흐름 하류측의 제 2 센서부(12)에서는 상면(10a)이 고온측, 하면(10b)이 저온측으로 되고, 도 6 중에 화살표로 나타내는 하향의 열류가 제 2 센서부(12)를 통과하게 된다. 또한, 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차가, 유체 흐름이 없는 상태인 때보다도 커진다. 따라서, 제 2 센서부(12)에서 발생하는 기전력은 플러스로 되고, 유체 흐름이 없는 상태인 때보다도 전압값이 커진다.

한편, 히터부(13)보다도 유체 흐름 상류측의 제 1 센서부(11)에서는 상면(10a)이 저온측, 하면(10b)이 고온측으로 되고, 도 6 중의 화살표로 나타내는 상향의 열류가 제 1 센서부(11)를 통과하게 된다. 따라서, 제 1 센서부(11)에서 발생하는 기전력은 유체 흐름이 없는 상태인 때의 기전력과는 반대인 플러스로 된다.

이 결과, 제 1 센서부(11)에서 발생한 기전력과 제 2 센서부에서 발생한 기전력을 합친 플러스의 총 기전력이 유량 센서(10)로부터 출력된다. 이때, 다층 기판(10)의 상면(10a)에 있어서의 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 영역의 온도와 유체의 질량 유량의 사이에 일정한 관계가 있다. 이 때문에, 유량 센서(10)로부터 출력되는 총 기전력과 유체의 질량 유량의 사이에 일정한 관계가 있다. 그래서 제어 장치(2)는 유량 센서(10)로부터 출력된 총 기전력의 크기와, 그 총 기전력의 크기와 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 유체의 질량 유량을 연산한다. 이와 같이 하여 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다. 또한, 유량 센서(10)로부터 출력되는 총 기전력과 유체의 질량 유량의 관계는 미리 실험 등에 의하여 구해지고, 제어 장치(2)의 메모리에 미리 기억되어 있다.

이상의 설명과 같이, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 이면 보호 부재(120), 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110)가 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조이고, 속이 꽉 찬 중실의 구조체이다. 이 때문에, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 종래의 플로 센서(flow sensor)가 갖는 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않기 때문에 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어렵다. 또한, 여기에서 말하는 중실의 구조체란, 종래의 플로 센서가 갖는 다이어프램 바로 아래의 공간과 같은 큰 공간이 존재하지 않고, 속이 꽉 찬 구조체를 의미한다. 다만, 센서를 구성하는 각 구성 부재 간에 형성되는 작은 간극을 갖는 구조체를 배제하는 의미는 아니다.

여기에서, 본 실시 형태에 있어서의 유량 센서(10)의 설치 상태와, 도 7, 도 8에 도시한 비교예 1에 있어서의 유량 센서(10)의 설치 상태를 비교한다. 비교예 1은 상기한 유량 센서(10)를, 유량 센서(10)의 상면(10a)과 하면(10b)의 양면이 배관(3)의 내부를 흐르는 유체와 접하도록 배관(3) 내의 내부에 설치하고 있다.

비교예 1에서는 도 7에 도시한 유체 흐름이 없는 상태인 때, 도 7 중의 등온선과 같이, 유량 센서(10)의 상면(10a)측과 하면(10b)측의 유체의 온도 분포는 같다. 이 때문에, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 둘 모두는, 상면(10a)과 하면(10b)에 있어서 히터부(13)로부터의 거리가 같은 위치끼리의 온도가 같고, 내부에 열류가 발생하지 않기 때문에 기전력이 발생하지 않는다.

또한, 비교예 1에서는 도 8에 도시한 유체 흐름이 있는 상태인 때에도 유량 센서(10)의 상면(10a)측과 하면(10b)측에 유체가 흐르기 때문에 도 8 중의 등온선과 같이, 유량 센서(10)의 상면(10a)측과 하면(10b)측의 유체의 온도 분포는 같다. 이 때문에, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 둘 모두는 상면(10a)과 하면(10b)에 있어서 히터부(13)로부터의 거리가 같은 위치끼리의 온도가 같고, 내부에 열류가 발생하지 않기 때문에 기전력이 발생하지 않는다. 이와 같이, 유량 센서(10)의 양면(10a, 10b)측을 유체가 흐르는 경우, 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차에 변화가 발생하지 않는다. 따라서, 비교예 1에서는 유체의 질량 유량을 계측할 수 없다.

이에 대하여, 본 실시 형태에서는 계측 대상의 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 배관(3)의 내면에 유량 센서(10)의 하면(10b)을 접착시키고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 유량 센서(10)의 하면(10b)에 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 배관(3)이 존재하는 상태에서 유량 센서(10)가 배관(3)에 설치되어 있다.

이에 따라, 유체 흐름이 있는 상태인 때에는 유량 센서(10)의 상면(10a)측은 유체 흐름에 의하여 유체 흐름 방향으로 히터부(13)로부터의 열이 이동하는 것에 대하여, 유량 센서(10)의 하면(10b)측은 상면(10a)측과 비교하여 히터부(13)로부터의 열의 이동이 억제된 상태로 된다. 이 결과, 유체 흐름이 있는 상태인 때, 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차에 변화를 발생시킬 수 있다. 이 결과, 본 실시 형태에 따르면, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차에 따른 기전력의 합계에 기초하여 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 히터부(13)의 양측에 제 1, 제 2 센서부(11, 12)를 갖고 있고, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가 같은 방향의 열류에 의하여 발생하는 기전력의 극성이 다르도록 구성되어 있고, 또한 다층 기판의 내부에서 전기적으로 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다.

여기에서, 유량 센서(10)는 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 한쪽만을 갖는 구성을 채용한 것이어도 좋다. 이 경우이어도 유체 흐름이 있는 상태인 때, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 둘 모두는, 유체 흐름이 없는 상태와 비교하여 상면과 하면의 온도차가 변화하기 때문에(도 5, 도 6 참조), 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 한쪽만의 기전력에 기초해도 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

다만, 다음의 이유에 의해, 본 실시 형태의 유량 센서(10)쪽이 바람직하다. 즉, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 상기와 같이, 유체 흐름이 있는 상태인 때에, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)로부터 같은 극성의 기전력이 발생하여, 양쪽의 기전력을 합친 것을 출력한다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 한쪽만을 갖는 구성의 유량 센서와 비교하여 유량 센서(10)가 출력하는 기전력을 크게 할 수 있고, 즉, 감도를 크게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 유량 센서(10)와 달리, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가 같은 방향의 열류에 의하여 발생하는 기전력의 극성이 같게 되도록 구성해도 좋다. 이때, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)를 직렬로 접속해도 좋고, 양자를 독립시켜서 제어 장치(2)와 전기적으로 접속해도 좋다.

다만, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가 같은 방향의 열류에 의하여 발생하는 기전력의 극성이 같게 되도록 구성되고, 양자가 직렬로 접속된 유량 센서에서는 유체의 흐름 방향이 순방향과 역방향에서 유량 센서로부터 출력되는 전압값의 극성은 같다. 이 때문에, 유체의 흐름 방향이 순방향과 역방향에서 교체된 경우에 유체의 흐름 방향을 특정할 수 없다.

이에 대하여, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 유체의 흐름 방향이 순방향과 역방향에서 교체된 경우, 유량 센서(10)로부터 출력되는 전압값의 극성이 다르다. 이 때문에, 출력된 전압값의 극성으로부터 유체의 흐름 방향이 순방향인지 역방향인지를 특정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 유량 센서(10)와 달리, 유량 센서가 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 한쪽만을 갖는 경우나 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가 같은 방향의 열류에 의하여 발생하는 기전력의 극성이 같게 되도록 구성되어 있는 경우에는 주위 환경의 온도 변화에 의해 발생한 열류의 변화를 소거할 수 없다는 문제가 발생한다. 예를 들면, 태양 직사광에 의하여 배관(3) 내의 온도가 상승하면, 유체 흐름이 없는 상태이어도 유량 센서를 통과하는 열류가 변화하기 때문에 유량 센서로부터 출력되는 기전력이 변화한다. 이 때문에, 유체의 질량 유량의 계측 결과에 오차가 발생해 버린다.

이에 대하여, 본 실시 형태의 유량 센서(10)에서는 주위 환경의 온도 변화에 의해 제 1, 제 2 센서부(11, 12)를 통과하는 열류에 변화가 발생해도, 그 변화는 같기 때문에 제 1, 제 2 센서부(11, 12)에서 발생하는 기전력을 합침으로써 열류의 변화분을 소거할 수 있다. 이에 따라, 유체의 질량 유량의 측정 결과의 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 유량 센서(10)가 종래의 플로 센서보다도 파손되기 어려운 것에 대해서는, 다음과 같이 설명할 수도 있다.

종래의 플로 센서는 유체 흐름에 동반하는 열이동에 의한 다이어프램의 표면의 온도 변화를 센서용 저항체로 검출한다. 이 때문에, 센서용 저항체가 받는 다이어프램의 열용량에 의한 영향을 작게 하기 위해 다이어프램이 가능한 한 얇게 되어 있다. 바꾸어 말하면, 유체 흐름에 동반하는 열이동이 발생했을 때, 다이어프램 전체, 즉, 다이어프램의 일면과 타면의 양쪽이 같은 온도로 되는 편이 유체 흐름에 동반하는 열이동에 의한 다이어프램의 표면의 온도 변화를 고감도로 검출할 수 있다.

한편, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 유체 흐름에 동반하는 열이동에 의하여 발생하는 기판의 두께 방향으로 흐르는 열류의 변화를 제 1, 제 2 열전 변환 소자(11, 12)에서 검출한다. 이때, 기판의 양면이 같은 온도로 되어 버리면, 기판의 두께 방향으로 흐르는 열류가 발생하지 않는다. 이 때문에, 본 실시 형태의 유량 센서(10)에서는 기판의 두께를 종래의 플로 센서의 다이어프램과 같이 얇게 할 필요가 없다. 또한, 여기에서 말하는 기판이란, 일면과 그 반대측의 타면을 갖는 판 형상의 유량 센서(10) 자체를 의미한다.

따라서, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 종래의 플로 센서와 같이, 얇은 다이어프램 및 다이어프램의 바로 아래의 큰 공간이 존재하지 않는 구조이어서, 종래의 플로 센서보다도 파손되기 어렵다.

(제 2 실시 형태)

본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여, 유량 센서(10)의 배관(3)으로의 설치 방법을 변경한 것이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 유량 센서(10)는 평판 형상의 강체(剛體)(4)의 표면 상에 실린 상태에서 배관(3)의 내부에 설치된다. 유량 센서(10)의 하면과 강체(4)의 상면이 도시하지 않는 접착층을 통하여 접착된다. 강체(4)는 도시하지 않는 고정 수단에 의하여 배관(3)에 고정된다.

강체(4)는 유량 센서(10)보다도 강성이 높은 것으로서, 유량 센서(10)를 지지하기 위한 지지 부재이다. 또한, 강체(4)는 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 부재이다. 따라서, 강체(4)는 유량 센서(10)보다도 강성이 높고, 유체보다도 열이 이동하기 어려운 수지 등으로 구성된다. 또한, 강체(4)는 면방향의 크기가 유량 센서(10)보다도 크다.

본 실시 형태에 있어서도, 유량 센서(10)의 하면에 계측 대상의 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 강체(4)를 설치하고 있기 때문에 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 유량이 있는 상태인 때, 유체 흐름이 없는 때와 비교하여 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차에 변화를 발생시킬 수 있어서, 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

또한, 배관(3)이 금속 등의 열이동하기 쉬운 재료로 구성되어 있는 경우, 유량 센서(10)를 배관(3)의 내면에 직접 부착하면, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차가 작아져 버린다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 이와 같은 문제를 해소할 수 있다.

(제 3 실시 형태)

본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여, 유량 센서(10)의 배관(3)으로의 설치 방법을 변경한 것이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 유량 센서(10)는, 그 하면에 평판(5)이 접착되고, 또한 그 측면에 막대 형상의 강체(6)가 접착되어 있다. 유량 센서(10)는 강체(6)에 지지된 상태에서 배관(3)의 내부에 설치된다. 평판(5) 및 강체(6)는 도시하지 않는 접착층을 통하여 유량 센서(10)와 접착된다. 강체(6)는 도시하지 않는 고정 수단에 의하여 배관(3)에 고정된다.

평판(5)은 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 부재이고, 수지 등으로 구성된다. 강체(6)는 제 2 실시 형태의 강체(4)와 마찬가지로, 유량 센서(10)보다도 강성이 높은 것으로서, 유량 센서(10)를 지지하기 위한 지지 부재이다.

본 실시 형태에 있어서도, 유량 센서(10)의 하면에 계측 대상인 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 평판(5)을 설치하고 있기 때문에 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 유량이 있는 상태인 때, 유체 흐름이 없는 때와 비교하여 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 각각에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차에 변화를 발생시킬 수 있어서, 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

(제 4 실시 형태)

본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여, 유량 센서(10)의 배관(3)으로의 설치 방법을 변경한 것이다.

본 실시 형태에서는 도 11a, 도 11b에 도시한 바와 같이, 개구부(7a)를 갖는 시트 형상의 탄성체(7)의 표면 상에 유량 센서(10)를 배치한다. 이때, 유량 센서(10)의 일부와 개구부(7a)를 대향시킨다. 탄성체(7)는 탄성 변형하는 것이고, 예를 들면, PET 등의 수지로 구성된다. 탄성체(7)는 열전도를 좋게 하기 위해 얇게 된다.

그리고 도 11c, 도 11d에 도시한 바와 같이, 유량 센서(10)와 시트 형상의 탄성체(7)는 유량 센서(10)의 탑재면을 배관(3)의 내면측으로 향하고, 또한 배관(3)의 내면을 따라 구부러진 상태로 배관(3)의 내부에 설치된다.

여기에서, 탄성체(7)는 배관(3)의 내주 방향에 대응하는 폭방향에서의 길이가 배관(3)의 직경보다도 길다. 이 때문에, 구부러진 상태에서 평평한 상태로 되돌리고자 하는 탄성체(7)의 복원력에 의하여 탄성체(7)가 배관(3)의 내면에 고정된다. 이에 따라, 유량 센서(10)의 하면(도 2b 참조)이 배관(3)의 내면에 접하고, 또한 탄성체(7)에 의하여 유량 센서(10)가 배관(3)에 고정된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 유량 센서(10)를 배관(3)에 강고하게 고정할 수 있어서, 유량 센서(10)를 배관(3)에 고정하기 위한 배관(3)측에 대한 가공을 불필요하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 개구부(7a)에 의하여 유량 센서(10)를 노출시키고 있기 때문에 유량 센서(10)를 유체와 접촉시킬 수 있다. 따라서, 탄성체(7)로 덮이는 것에 의한 유량 센서(10)의 감도 저하를 방지할 수 있다.

(제 5 실시 형태)

본 실시 형태에서는 제 4 실시 형태에서 설명한 시트 형상의 탄성체(7)의 표면 상에, 유량 센서(10)에 추가하여 무선 유닛(8)과 열전 변환 모듈(9)을 배치하고, 무선 유닛(8)과 열전 변환 모듈(9)과 함께, 유량 센서(10)를 배관(3)에 설치한다.

무선 유닛(8)은 유량 센서(10)로부터 출력되는 센서 신호를 제어 장치(2)를 향하여 무선 송신하는 무선 송신 수단이고, 무선 송신하기 위한 송신부 등을 구비하고 있다.

열전 변환 모듈(9)은 배관(3)의 내부를 흐르는 유체와 배관(3)의 온도차에 의하여 발생한 전력을 유량 센서(10)의 히터부(13)로 공급하는 전력 공급 수단이다. 열전 변환 모듈(9)은 복수의 열전 변환 소자가 직렬로 접속된다. 열전 변환 모듈(9)로서는, 유량 센서(10)의 제 1, 제 2 센서부(11, 12)와 같은 구조의 것을 이용할 수 있다.

그런데 배관(3)의 내부에 설치한 유량 센서(10)와 배관(3)의 외부의 제어 장치(2)를 배선으로 접속하는 경우에는 배선을 배관(3)의 내부로부터 외부로 꺼내기 위해, 예를 들면, 배관(3)에 배선 설치용의 구멍을 뚫을 필요가 있다.

이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 무선 송신에 의하여 유량 센서(10)의 센서 신호를 제어 장치(2)로 출력하고, 또한 배관(3)의 내부에 설치한 열전 변환 모듈(9)로부터 히터부(13)로 급전하기 때문에 배선을 배관(3)의 내부로부터 외부로 꺼낼 필요가 없어져서, 배관(3)에 배선 설치용의 구멍을 뚫지 않아도 된다.

(제 6 실시 형태)

본 실시 형태는 제 1 실시 형태의 유량 센서(10)에 있어서, 히터부(13)의 위치를 변경한 것이다. 제 1 실시 형태에서는 히터부(13)가 다층 기판(10)의 상면(10a) 및 하면(10b)에 수직인 방향에서의 중앙부에 위치해 있었지만, 본 실시 형태에서는 히터부(13)는 다층 기판(10)의 상면(10a)에 위치해 있다.

즉, 도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서, 히터부(13)는 통전에 의해 발열하는 저항체(13b)에 의하여 구성되어 있다. 이 저항체(13b)는 표면 보호 부재(110)에 설치되어 있다. 저항체(13b)는 표면 보호 부재(110)로부터 노출되어 있다.

(제 7 실시 형태)

도 14에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태는 제 1 실시 형태의 유량 센서(10)에 있어서, 히터부(13)를 펠티에 소자부(14)로 변경한 것이다. 펠티에 소자부(14)는 온열과 냉열의 양쪽을 발생하는 열원체이다. 펠티에 소자부(14)는 제 1, 제 2 센서부(11, 12)와 함께, 1개의 다층 기판(10)에 형성되어 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 펠티에 소자부(14)는 제 1 센서부(11)와 같은 구조이다. 즉, 펠티에 소자부(14)에는 서로 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 형성되어 있다. 서로 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 펠티에 소자를 구성하고 있다. 서로 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 전력이 공급되면, 도 16에 도시한 바와 같이, 다층 기판(10)의 상면(10a)측이 발열하고, 다층 기판(10)의 하면(10b)측이 흡열한다.

또한, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 제 1 실시 형태에서 설명한 유량 센서(10)의 제조 방법에 있어서, 다층 기판(10)의 펠티에 소자부(14)로 되는 영역에 제 1 센서부(11)와 같은 구조로서, 제 1 센서부(11)와 전기적으로 독립된 것을 형성하도록 변경함으로써 제조된다.

또한, 본 실시 형태의 유량 센서(10)는 유량 센서(10)의 상면(10a)과 하면(10b)의 양면이 배관(3)의 내부를 흐르는 유체와 접하도록 배관(3)의 내부에 설치된다. 예를 들면, 도 10에 도시된 강체(6)를 유량 센서(10)의 측면에 접착한 상태에서 배관(3)의 내부에 설치된다. 또한, 이때, 도 10에 도시된 평판(5)을 유량 센서(10)의 하면(10b)에 접착하지 않는다.

그리고 도 16에 도시한 바와 같이, 유체의 질량 유량의 계측 시에는 펠티에 소자부(14)를 작동시켜서 유량 센서(10)의 상면(10a)측의 유체에 온열을 방출시키고, 또한 유량 센서(10)의 하면(16b)측의 유체에 냉열을 방출시킨다.

유체 흐름이 없는 상태인 때에는 도 16 중의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 유량 센서(10)의 상면(10a)측의 유체는 펠티에 소자부(14)에 가까울수록 온도가 높다는 온도 분포가 형성되고, 유량 센서(10)의 하면(10b)측의 유체는 펠티에 소자부(14)에 가까울수록 온도가 낮다는 온도 분포가 형성된다.

이때, 상면(10a)측, 하면(10b)측의 유체에 대하여 펠티에 소자부(14)로부터 방출된 열이 히터부(13)를 사이에 둔 양측에 균등하게 전달되기 때문에 상면(10a), 하면(10b)측의 유체의 온도 분포는 펠티에 소자부(14)를 사이에 둔 양측에서 같다.

이 때문에, 제 1, 제 2 센서부(11, 12)는 모두 상면(10a)이 고온측으로 되고, 하면(10b)이 저온측으로 되어, 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차가 같게 되기 때문에 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 내부에 같은 방향에서 같은 크기의 열류가 흐른다. 따라서, 제 1 센서부(11)에서 발생하는 기전력과 제 2 센서부(12)에서 발생하는 기전력은 같은 크기로서, 플러스 마이너스의 극성이 다르기 때문에 양자를 합치면 서로 소멸시켜서, 유량 센서(10)로부터 출력되는 기전력은 0으로 된다.

도 17에 도시한 바와 같이, 유체 흐름이 있는 상태인 때에는 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 유량 센서(10)의 상면(10a)측 및 하면(10b)측의 유체의 온도 분포가 변화한다. 즉, 도 17 중의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 유량 센서(10)의 상면(10a)측의 유체 중, 50℃의 고온부가 유체의 흐름 방향(D1)으로 이동하고, 또한 유량 센서(10)의 하면(10b)측의 유체 중, 5℃의 저온부가 유체의 흐름 방향(D1)으로 이동한다.

이 때문에, 펠티에 소자부(14)보다도 유체 흐름 하류측의 제 2 센서부(12)에서는 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차가 45℃로 되는 영역이 증대하고, 제 2 센서부(12) 전체에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차의 평균값이 증대한다. 즉, 도 17 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 제 2 센서부(12)를 통과하는 열류의 크기가 증대한다. 따라서, 제 2 센서부(12)에서 발생하는 기전력은 플러스로 되고, 유체 흐름이 없는 상태인 때보다도 전압값이 커진다.

한편, 펠티에 소자부(14)보다도 유체 흐름 상류측의 제 1 센서부(11)에서는 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차가 45℃로 되는 영역이 감소하고, 제 2 센서부(12) 전체에 있어서의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차의 평균값이 저하한다. 따라서, 제 2 센서부(12)에서 발생하는 기전력은 마이너스로서, 유체 흐름이 없는 상태인 때보다도 전압값의 절대값이 작아진다.

이 결과, 제 1 센서부(11)에서 발생한 기전력과 제 2 센서부(12)에서 발생한 기전력을 합친 플러스의 기전력이 유량 센서(10)로부터 출력된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 펠티에 소자부(14)를 이용함으로써 유체의 유량 변화가 발생했을 때에 펠티에 소자부(14)보다도 유체 흐름 상류측과 하류측에 있어서, 유량 센서(10)의 상면(10a)과 하면(10b)의 온도차를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 제 1∼제 4 실시 형태와 같이, 유량 센서(10)의 하면(10b)으로 열이동하기 어려운 부재를 접촉시키지 않아도 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제 1∼제 4 실시 형태와 같이, 유량 센서(10)의 하면(10b)으로 열이동하기 어려운 부재를 접촉시킨 상태로 하여 유량 센서(10)를 계측 부분에 설치해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 유체의 흐름이 시작된 직후에, 도 17에 도시한 바와 같이, 유량 센서(10)의 상면(10a)측의 유체 중, 50℃의 고온부가 유체의 흐름 방향(D1)으로 이동하고, 또한 유량 센서(10)의 하면(10b)측의 유체 중, 5℃의 저온부가 유체의 흐름 방향(D1)으로 이동하기 때문에 유체의 흐름이 시작된 직후부터 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

(제 8 실시 형태)

본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여 유량 센서의 구조를 변경한 것이다. 본 실시 형태의 유량 센서(20)는 도 18, 도 19, 도 20a, 도 21a에 도시한 바와 같이, 다층 기판에 형성한 열전 변환 소자의 일단측 부분과 타단측 부분을 다층 기판의 표면에 평행한 방향에서 히터부(240)의 양측의 각각에 배치한다.

구체적으로, 유량 센서(20)는 도 20a, 도 21a에 도시한 바와 같이, 제 1 절연층(210)과, 제 1 절연층(210)의 표면(210a)에 배치된 제 2 절연층(220)과, 제 2 절연층(220)의 표면(220a)에 배치된 표면 보호 필름층(270)과, 제 1 절연층(210)의 이면(210b)에 배치된 이면 보호 필름층(280)이 적층되어 일체화된 다층 기판으로 구성되어 있다. 제 1 절연층(210), 제 2 절연층(220), 표면 보호 필름층(270), 이면 보호 필름층(280)은 제 1 실시 형태의 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110) 및 이면 보호 부재(120)와 마찬가지로, 열가소성 수지 필름으로 구성되어 있다.

제 2 절연층(220)의 표면(220a)에는 제 1 접속용 패턴(231)과, 히터부(240)와, 제 2 접속용 패턴(232)이 배치되어 있다. 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)은 동박 등의 막 형상의 도체가 패터닝된 것이다. 히터부(240)는 온열을 방출하는 열원체이고, 전열선이나 박막 저항체 등에 의하여 구성된다.

도 18에 도시한 바와 같이, 히터부(240)는 일방향으로 길게 연장된 형상이다. 제 1 접속용 패턴(231)은 히터부(240)를 사이에 둔 양측의 한쪽, 즉, 도 18 중의 상측에 배치되어 있고, 또한 히터부(240)의 세로 방향을 따라서 서로 이격되어 복수 배치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 접속용 패턴(232)은 히터부(240)를 사이에 둔 양측의 다른쪽, 즉, 도 18 중의 하측에 배치되어 있고, 또한 히터부(240)의 세로 방향을 따라서 서로 이격되어 복수 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 히터부(240)의 세로 방향에 수직인 방향에 있어서의 히터부(240)로부터 제 1 접속용 패턴(231)까지의 거리와 히터부(240)로부터 제 2 접속용 패턴(232)까지의 거리는 같다.

또한, 도 20a, 도 21a에 도시한 바와 같이, 제 1 절연층(210)의 이면(210b)에는 박막 형상의 P형 소자(250)와 박막 형상의 N형 소자(260)가 형성되어 있다. P형 소자(250)와 N형 소자(260)는 각각 제 1 실시 형태에서 설명한 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에 대응한다.

도 18, 도 19에 도시한 바와 같이, 1개의 P형 소자(250)와 1개의 N형 소자(260)는 모두 그 일단측 부분과 타단측 부분이 히터부(240)를 사이에 두고 양측에 위치하도록 일단측으로부터 타단측까지 연장된 형상이다. 또한, 도 19는 도 18 중의 다층 기판의 이면측의 평면도이고, 도 18과 상하가 반대로 되어 있다. 그리고 P형 소자(250)와 N형 소자(260)는 히터부(240)의 세로 방향을 따라서 번갈아 복수 배치되어 있다.

또한, 이웃하는 1개의 P형 소자(250)와 1개의 N형 소자(260)는 모두 그 일단측 부분이 공통된 제 1 접속용 패턴(231)과 접속되어 있다. 이에 따라, 1개의 P형 소자(250)와 1개의 N형 소자(260)가 접속되어 있다. 또한, 이웃하는 1개의 P형 소자(250)와 1개의 N형 소자(260)로서, 공통된 제 1 접속용 패턴(231)과 접속되어 있지 않은 것은, 그 타단측 부분이 공통된 제 2 접속용 패턴(232)과 접속되어 있다. 이에 따라, 서로 접속된 P형 소자(250)와 N형 소자(260)를 한 세트로 하여 복수 세트의 P형 소자(250)와 N형 소자(260)가 직렬로 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는 한 세트의 서로 접속된 P형 소자(250)와 N형 소자(260)가 1개의 열전 변환 소자를 구성하고 있다. 따라서, 유량 센서(20)는 직렬로 접속된 복수의 열전 변환 소자를 구비하고 있다.

또한, 도 20a에 도시한 바와 같이, 1개의 P형 소자(250)와 제 1 접속용 패턴(231)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 1 접속용 패턴(231)의 바로 아래에 형성된 비아(211, 221)를 통하여 실시되고 있다. 마찬가지로, 1개의 P형 소자(250)와 제 2 접속용 패턴(232)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 2 접속용 패턴(232)의 바로 아래에 형성된 비아(212, 222)를 통하여 실시되고 있다.

또한, 도 21a에 도시한 바와 같이, 1개의 N형 소자(260)와 제 1 접속용 패턴(231)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 1 접속용 패턴(231)의 바로 아래에 형성된 비아(211, 221)를 통하여 실시되고 있다. 마찬가지로, 1개의 N형 소자(260)와 제 2 접속용 패턴(232)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 2 접속용 패턴(232)의 바로 아래에 형성된 비아(212, 222)를 통하여 실시되고 있다.

이상이 본 실시 형태에 있어서의 유량 센서(20)의 기본적인 구성이다. 이 유량 센서(20)에서는 서로 접속된 P형 소자(250)와 N형 소자(260)의 일단측 부분이 히터부(240)를 사이에 둔 양측의 한쪽에 히터부(240)로부터 이격되어 배치되고, 접속된 P형 소자(250)와 N형 소자(260)의 타단측 부분이 히터부(240)를 사이에 둔 양측의 다른쪽에 히터부(240)로부터 이격되어 배치되어 있다. 이 때문에, 유량 센서(20)의 히터부(240)를 사이에 둔 양측의 부분에 온도차가 발생했을 때, 서로 접속된 P형 소자(250)와 N형 소자(260)에, 그 온도차에 따른 기전력이 발생한다.

다음으로, 본 실시 형태의 유량 센서(20)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 20b, 도 21b에 도시한 바와 같이, P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)의 패턴이 형성된 제 1 절연층(210)과, P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)가 비아(221, 222)에 충전된 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)과, 이면 보호 필름층(280)을 준비한다. P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)는 각각 제 1 실시 형태에서 설명한 제 1 도전성 페이스트(131), 제 2 도전성 페이스트(141)에 대응한다.

그리고 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 이면 보호 필름층(280), 제 1 절연층(210), 제 2 절연층(220), 표면 보호 필름층(270)의 차례로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체를 가열하면서 가압함으로써 적층체를 일체화한다. 이때, 적층체의 일체화 시의 가열에 의하여 P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)가 고상 소결되어, P형 소자(250), N형 소자(260)가 형성된다. 이상과 같이 하여 상기 유량 센서(20)가 제조된다.

다음으로, 본 실시 형태의 유량 센서(20)를 이용한 유체의 질량 유량의 계측 방법에 대하여, 도 22, 도 23을 이용해서 설명한다. 또한, 도 22, 도 23은 도 20a에 대응한 도면이고, 도 20a 중의 표면 보호 필름층(270), 이면 보호 필름층(280)을 생략하고 있다.

유량 센서(20)는 예를 들면, 상면(20a)과 하면(20b)의 양면이 배관(3)의 내부를 흐르는 유체와 접하도록 배관(3) 내의 내부에 설치된다. 유량 센서(20)의 설치 방법으로서는, 제 7 실시 형태에서 설명한 설치 방법을 채용할 수 있다. 이와 같이 설치된 상태에서는 제 1 접속용 패턴(231)은 유량 센서(20)의 상면(20a) 및 하면(20b) 중, 제 1 접속용 패턴(231)에 대응하는 영역과 접하는 유체와 대략 같은 온도로 된다. 마찬가지로, 제 2 접속용 패턴(232)은 유량 센서(20)의 상면(20a) 및 하면(20b) 중, 제 2 접속용 패턴(232)에 대응하는 영역과 접하는 유체와 대략 같은 온도로 된다.

그리고 도 22에 도시한 바와 같이, 유체의 질량 유량의 계측 시에는 히터부(240)를 작동시켜서 발열시킨다.

유체 흐름이 없는 상태인 때에는 히터부(240)로부터의 열이 전달됨으로써 유량 센서(20)의 상면(20a)측과 하면(20b)측의 양측에 존재하는 유체에 도 22 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 이때, 유체에 대하여 히터부(240)로부터 방출된 열이 히터부(240)를 사이에 둔 양측에 균등하게 전달되기 때문에 유체의 온도 분포는 히터부(240)를 사이에 둔 양측에서 같다. 또한, 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)은 히터부(240)로부터의 거리가 같다. 이 때문에, 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)은 같은 온도로 되어, 온도차가 발생하지 않는다. 따라서, 유량 센서(20)의 열전 변환 소자에는 기전력이 발생하지 않는다.

도 23에 도시한 바와 같이, 유체 흐름이 있는 상태인 때에는 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 유량 센서(20)의 상면(20a)측과 하면(20b)측의 양측의 유체의 온도 분포가 변화한다. 즉, 도 23 중의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 유량 센서(20)의 양면(20a, 20b)측의 유체의 고온부가 유체의 흐름 방향(D1)으로 이동한다. 이때, 상면(20a)과 하면(20b)에 있어서의 히터부(240)로부터의 거리가 같은 위치끼리의 온도는 같지만, 히터부(240)보다도 유체 흐름 하류측의 제 2 접속용 패턴(232)은 히터부(240)보다도 유체 흐름 상류측의 제 1 접속용 패턴(231)보다도 온도가 높아진다. 따라서, 유량 센서(20)의 열전 변환 소자에는 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)의 온도차에 따른 기전력이 발생하고, 이 기전력이 유량 센서(20)로부터 출력된다. 이와 같이, 유량 센서(20)의 열전 변환 소자에는 상면(20a), 하면(20b) 중, 제 1 접속용 패턴(231)에 대응하는 영역과 상면(20a), 하면(20b) 중, 제 2 접속용 패턴(232)에 대응하는 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 기전력이 발생한다. 또한, 상면(20a) 중, 제 1 접속용 패턴(231)에 대응하는 영역과 제 2 접속용 패턴(232)에 대응하는 영역이 각각 특허 청구 범위에 기재된 센서의 일면에 위치하는 제 1 영역과, 센서 중, 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역에 대응한다.

이때, 유량 센서(20)의 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)의 온도차와 유체의 질량 유량의 사이에 일정한 관계가 있다. 이 때문에, 유량 센서(20)로부터 출력되는 기전력과 유체의 질량 유량의 사이에 일정한 관계가 있다. 그래서 제어 장치(2)는 유량 센서(20)로부터 출력된 기전력의 크기와, 그 기전력의 크기와 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 유체의 질량 유량을 연산한다. 이와 같이 하여 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

상기와 같이, 본 실시 형태에서는 열전 변환 소자의 일단측 부분과 타단측 부분을 히터부(240)의 양측의 각각에 배치한 유량 센서(20)를 이용하기 때문에 유량 센서(20)의 양면(20a, 20b)에 온도차가 발생하지 않아도 히터부(240)의 상류측과 하류측의 유체에 온도차가 발생하면 기전력이 발생한다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 제 1∼제 4 실시 형태와 같이, 유량 센서(20)의 하면(20b)으로 열이동하기 어려운 부재를 접촉시키지 않아도 유체의 질량 유량을 계측할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제 1∼제 4 실시 형태와 같이, 유량 센서(20)의 하면(20b)으로 열이동하기 어려운 부재를 접촉시킨 상태로 하여 유량 센서(20)를 계측 부분에 설치해도 좋다. 이 경우, 유량 센서(20)의 열전 변환 소자에는 히터부(240)로부터 방출된 열을 갖는 유체가 상면(20a)을 따라서 이동했을 때에 상면(20a) 중, 히터부(240)보다도 상류측에 위치하는 제 1 영역과, 상면(20b) 중, 히터부(240)보다도 하류측에 위치하는 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 기전력을 발생한다. 또한, 유체의 흐름 방향이 도 18의 화살표 D1방향인 때, 제 1 영역은 제 1 접속용 패턴(231)에 대응하는 영역이고, 제 2 영역은 제 2 접속용 패턴(232)에 대응하는 영역이다.

또한, 본 실시 형태에서는 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)이 히터부(240)로부터의 거리가 같았지만, 달라 있어도 좋다. 이 경우, 유체 흐름이 없는 상태인 때에도 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)에 온도차가 발생하기 때문에 열전 변환 소자에 기전력이 발생한다. 유체 흐름이 있는 상태인 때에는 유체 흐름이 없는 상태인 때와 비교하여 기전력이 변화한다. 그래서 유량 센서(20)에서 발생한 기전력과 유체 흐름이 없는 상태인 때의 기전력의 상이에 기초함으로써 유체의 질량 유량을 구할 수 있다.

(제 9 실시 형태)

본 실시 형태는 도 24, 도 25, 도 26a, 도 27a에 도시한 바와 같이, 제 8 실시 형태의 유량 센서(20)에 대하여, 각 절연층의 적층 방향에 있어서의 P형 소자(250), N형 소자(260)의 배치를 변경한 것이다. 그 밖의 구성은 제 8 실시 형태와 같다.

본 실시 형태의 유량 센서(20)에서는 P형 소자(250)와 N형 소자(260)가 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치되어 있다.

본 실시 형태의 유량 센서(20)는 다음과 같이 하여 제조된다. 도 26b, 도 27b에 도시한 바와 같이, 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 준비한다. 이때, 제 2 절연층(220)은 표면(220a)에 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 절연층(220)은 비아(221, 222)에 P형 소자 재료(251) 및 N형 소자 재료(261)가 충전되고, 또한 이면(220b)에 P형 소자 재료(252) 및 N형 소자 재료(261)의 패턴이 형성되어 있다. 그리고 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 차례로 적층한 적층체를 가열하면서 가압함으로써 일체화한다.

본 실시 형태에 있어서도 제 8 실시 형태와 마찬가지로, 유체의 질량 유량을 측정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 P형 소자(250)와 N형 소자(260)의 양쪽을 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치했지만, P형 소자(250)와 N형 소자(260)의 한쪽을 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치하고, P형 소자(250)와 N형 소자(260)의 다른쪽을 제 1 절연층(210)의 이면(210b)에 배치해도 좋다.

(제 10 실시 형태)

본 실시 형태는 도 28, 도 29, 도 30a, 도 31a에 도시한 바와 같이, 제 9 실시 형태의 유량 센서(20)에 대하여, 각 절연층의 적층 방향에 있어서의 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)의 배치를 변경한 것이다. 그 밖의 구성은 제 9 실시 형태와 같다.

본 실시 형태의 유량 센서(20)에서는 P형 소자(250)와 N형 소자(260)에 추가하여, 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)이 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치되어 있다.

본 실시 형태의 유량 센서(20)는 다음과 같이 하여 제조된다. 도 30b, 도 31b에 도시한 바와 같이, 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 준비한다. 이때, 제 1 절연층(210)의 표면(210a)에 P형 소자 재료(251) 및 N형 소자 재료의 패턴(261)이 형성되어 있다. 제 2 절연층(220)의 이면(220b)에 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 절연층(220)의 표면(220a)에 히터부(240)가 배치된다. 그리고 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 차례로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체를 가열하면서 가압함으로써 일체화한다.

본 실시 형태에 있어서도, 도 32에 도시한 유체 흐름이 없을 때, 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)은 온도차가 없고, 도 33에 도시한 유체 흐름이 있을 때, 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)은 온도차가 발생한다. 이 때문에, 본 실시 형태에 있어서도, 제 8, 제 9 실시 형태와 마찬가지로, 유체의 질량 유량을 측정할 수 있다.

(제 11 실시 형태)

본 실시 형태에서는 이동체의 속도를 계측하는 속도계에 대하여 설명한다. 도 34에 도시한 바와 같이, 속도계(1A)는 이동체(30)에 설치되는 속도 센서(10)와 제어 장치(2)를 구비하고 있다.

이동체(30)는 유체 내를 이동한다. 본 실시 형태에서는 이동체(30)는 야구용의 배트이다. 배트를 휘두를 때, 배트는 유체로서의 공기 내를 이동한다. 배트의 표면에 1개의 속도 센서(10)를 부착하고 있다.

본 실시 형태의 속도 센서(10)는 제 1 실시 형태의 유량 센서(10)와 같은 구조이다. 이 때문에, 본 실시 형태의 속도 센서(10)는 제 1 실시 형태의 유량 센서(10)와 마찬가지로, 다이어프램 구조를 갖는 센서보다도 파손되기 어렵다.

속도 센서(10)는 이동체(30)의 이동 방향(D3, D4)에 평행한 방향에서 히터부(13)의 양측에 제 1, 제 2 센서부(11, 12)가 위치하도록 이동체(30)에 고정된다. 또한, 속도 센서(10)와 제어 장치(2)를 전기적으로 접속하는 배선에 대해서는, 이동체(30)에 감거나, 이동체(30)에 구멍을 뚫고, 그 구멍을 통하여 이동체(30)의 내부에 배치하여 정리해 두는 편이 방해되지 않아서 좋다.

다음으로, 본 실시 형태의 속도계(1A)에 의한 이동체(30)의 이동 속도의 계측 방법에 대하여, 도 35, 도 36을 이용해서 설명한다. 또한, 도 35, 도 36은 도 5, 도 6에 대응한 도면이다.

우선, 이동체(30)의 이동 속도의 계측 시에는 히터부(13)를 작동시켜서 발열시킨다.

도 35에 도시한 바와 같이, 이동체(30)가 정지 중인 때에는 속도 센서(10)의 상면(10a)측에 존재하는 유체, 본 실시 형태에서는 공기에 도 35 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 속도 센서(10)의 하면(10b)측의 이동체(30)에 도 35 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 이때의 유체와 이동체(30)에 형성되는 온도 분포는 제 1 실시 형태에서 설명한 유체의 유량이 없는 상태인 때와 같다.

한편, 도 36에 도시한 바와 같이, 이동체(30)가 이동 방향(D3)으로 이동하고 있을 때에는 속도 센서(10)에서 보아 상대적으로 이동체(30)의 이동 방향(D3)의 반대 방향을 향하여 공기(유체)가 속도 센서(10)의 상면(10a)을 따라서 흐르고 있는 상태와 같다. 이 때문에, 도 36 중의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 유체와 이동체(30)에 형성되는 온도 분포는 제 1 실시 형태에서 설명한 유체의 유량이 있는 상태인 때와 같다.

이로부터, 속도계(1A)에 의한 이동체(30)의 이동 속도는 기본적으로 제 1 실시 형태의 질량 유량계(1)에 의한 유체의 질량 유량의 계측 시와 동일한 방법에 의하여 계측할 수 있다.

즉, 이동체(30)가 이동하면, 다층 기판(10)의 상면(10a)에 있어서의 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 영역에 온도차가 발생한다. 이 때문에, 유량 센서(10)의 제 1, 제 2 센서부(11, 12)에서 발생한 기전력을 합친 기전력이 속도 센서(10)로부터 출력된다. 이때, 다층 기판(10)의 상면(10a)에 있어서의 제 1, 제 2 센서부(11, 12)의 영역의 온도와 이동체(30)의 이동 속도의 사이에 일정한 관계가 있다. 이 때문에, 속도 센서(10)로부터 출력되는 기전력과 이동체(30)의 이동 속도의 사이에 일정한 관계가 있다. 그래서 제어 장치(2)는 속도 센서(10)로부터 출력된 기전력의 크기와, 그 기전력의 크기와 이동체(30)의 이동 속도의 관계에 기초하여 이동체(30)의 이동 속도를 연산한다. 이와 같이 하여, 이동체(30)의 이동 속도를 계측할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태의 속도계(1A)에 따르면, 배트를 휘둘렀을 때의 배트의 스윙 속도를 계측할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 이동체(30)의 예로서 야구용의 배트를 들었지만, 이동체(30)로서는, 야구용의 배트 외에, 골프 클럽, 테니스 라켓, 탁구 라켓 등을 들 수 있다. 또한, 그 밖에도, 이동체(30)로서는, 제조 설비나 아암 로봇의 가동부나 게임기용의 컨트롤러 등을 들 수 있다. 또한, 현재 가속도 센서를 이용하고 있는 게임기용의 컨트롤러가 있다. 가속도 센서를 이용한 것은 컨트롤러를 두드리는 것만으로도 크게 반응해 버리지만, 본 실시 형태의 속도 센서(20)를 이용한 경우에는 실제로 컨트롤러를 빨리 움직이지 않으면 크게 반응시킬 수 없다.

또한, 본 실시 형태에서는 속도 센서(10)로서, 제 1 실시 형태의 유량 센서(10)와 같은 구조의 것을 이용했지만, 제 2∼제 7 실시 형태의 유량 센서(10)나 제 8∼제 10 실시 형태의 유량 센서(20)와 같은 구조의 것을 이용해도 좋다.

(다른 실시 형태)

본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 하기와 같이, 특허 청구 범위에 기재한 범위 내에서 적절히 변경이 가능하다.

(1) 상기한 각 실시 형태에서는 열원체가 센서를 구성하는 다층 기판과 일체로 되어 있었지만, 열원체는 다층 기판과 별개체이어도 좋다. 또한, 제 1, 제 8 실시 형태 등에서는 열원체로서 히터부(13, 240)를 이용하고 있었지만, 냉열을 방출하는 열원체를 이용해도 좋다. 또한, 제 8∼제 10 실시 형태에서는 열원체로서 히터부(240)를 이용하고 있었지만, 제 7 실시 형태에서 설명한 펠티에 소자(14)를 이용해도 좋다.

(2) 상기한 각 실시 형태에서는 센서에서 발생한 전압값에 기초하여 유체의 질량 유량이나 이동체의 이동 속도를 산출했지만, 전압값 대신에, 전류값에 기초하여 산출해도 좋다. 요컨대, 열전 변환 소자에서 발생한 전압이나 전류 등의 전기적인 출력에 기초하여 유체의 질량 유량이나 이동체의 이동 속도를 산출할 수 있다.

(3) 상기 각 실시 형태에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속이 각각 Bi―Sb―Te합금, Bi―Te합금이었지만, 다른 합금이어도 좋다. 또한, 상기 각 실시 형태에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속의 양쪽이 고상 소결된 소결 합금이었지만, 적어도 한쪽이 고상 소결된 소결 합금이면 좋다. 이에 따라, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속의 양쪽이 고상 소결된 소결 금속이 아닌 경우와 비교하여 기전력을 크게 할 수 있어서, 유량 센서 및 속도 센서의 고감도화가 가능하다.

(4) 제 1∼제 6 실시 형태의 유량 센서(10)에서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 1개의 유량 센서(10)의 구성을, 히터부(13)를 사이에 두고 1개의 열전 변환 소자(11)와 1개의 열전 변환 소자(12)가 배치된 구성으로 하고 있었지만, 다른 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 도 37에 도시한 바와 같이, 1개의 유량 센서(10)의 구성을, 히터부(13)를 사이에 둔 한쪽측(도면 중의 상측)과 다른쪽측(도면 중의 하측)에 있어서, 한쪽측에 1개의 열전 변환 소자(11)를 배치하고, 다른쪽측에 2개의 열전 변환 소자(12A, 12B)를 배치한 구성으로 해도 좋다. 또한, 도 38에 도시한 바와 같이, 히터부(13)를 사이에 둔 한쪽측에 2개의 열전 변환 소자(11A, 11B)를 배치하고, 다른쪽측에 1개의 열전 변환 소자(12)를 배치해도 좋다. 또한, 도 39에 도시한 바와 같이, 히터부(13)를 사이에 둔 한쪽측에 2개의 열전 변환 소자(11A, 11B)를 배치하고, 다른쪽측에 2개의 열전 변환 소자(12A, 12B)를 배치해도 좋다. 이와 같이, 히터부(13)를 사이에 둔 한쪽측과 다른쪽측의 각각에 배치되는 열전 변환 소자(11, 12)의 수는 임의로 변경할 수 있다. 마찬가지로, 제 7 실시 형태에 있어서도, 펠티에 소자부(14)를 사이에 둔 한쪽측과 다른쪽측의 각각에 배치되는 열전 변환 소자(11, 12)의 수는 임의로 변경할 수 있다. 또한, 도 37∼도 39 중의 열전 변환 소자(11, 12)는 각각 제 1 센서부(11), 제 2 센서부(12)에 형성된 열전 변환 소자를 말한다. 또한, 여기에서 말하는 1개의 열전 변환 소자란, 제 1 층간 접속 부재(130)와 제 2 층간 접속 부재(140)가 직렬로 접속되어 구성된 것이다.

(5) 제 1∼제 6 실시 형태의 유량 센서(10)에서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 히터부(13)를 사이에 두고 배치된 2개의 열전 변환 소자(11, 12)의 평면 형상이 각각 직사각형이었지만, 다른 형상으로 해도 좋다. 예를 들면, 2개의 열전 변환 소자(11, 12)의 평면 형상을 각각 도 40에 도시한 사다리꼴이나 도 41에 도시한 원이나 도 42에 도시한 삼각형으로 해도 좋다. 또한, 2개의 열전 변환 소자(11, 12)의 형상을 같은 형상이 아니고, 도 43에 도시한 바와 같이, 다른 형상으로 해도 좋다. 또한, 열전 변환 소자의 평면 형상이란, 열전 변환 소자의 형성 영역의 평면 형상이다. 즉, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 형성된 영역에 있어서, 최외주에 위치하는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 따라서 모든 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 둘러싸도록 선을 그었을 때에, 이 선에 의하여 형성되는 평면 형상이다. 제 7 실시 형태의 유량 센서(10)에 있어서도 마찬가지이다.

(6) 제 1∼제 7 실시 형태에서는 복수의 절연층, 즉, 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110), 이면 보호 부재(120)가 각각 열가소성 수지로 구성되어 있었지만, 열경화성 수지, 고무 등의 다른 가요성 재료로 구성되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 제 8∼제 10 실시 형태에 있어서도, 복수의 절연층(210, 220, 270, 280)이 열경화성 수지, 고무 등의 다른 가요성 재료로 구성되어 있어도 좋다. 가요성 재료는 복수의 절연층을 가열하면서 가압했을 때에 열융착에 의하여 복수의 절연층을 일체화할 수 있는 재료이면 좋다.

(7) 제 1∼제 7 실시 형태에서는 유량 센서(10)가 복수의 절연층(100, 110, 120)이 적층된 다층 구조이었지만, 1층의 절연층(예를 들면, 절연 기재(100))에 대하여 제 1, 제 2 도전체(예를 들면, 제 1, 제 2 층간 접속부재(130, 140))가 형성된 구조이어도 좋다. 이 경우에 있어서도, 1층의 절연층(100)과 제 1, 제 2 도전체(130, 140)가 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 구조로 할 수 있다. 마찬가지로, 제 8∼제 10 실시 형태의 유량 센서(20)에 있어서도, 1층의 절연층에 대하여 제 1, 제 2 도전체(예를 들면, P형 소자(250)와 N형 소자(260))가 형성된 구조이어도 좋다.

(8) 상기 각 실시 형태에서는 유량 센서(10, 20)가, 복수의 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화되어 제조된 것이었지만, 다른 제조 방법으로 제조된 것이어도 좋다. 예를 들면, 도 4(a)에 도시한 구조의 절연 기재(100)를 접착성을 갖는 재료로 구성하고, 이 절연 기재(100)와 표면 패턴 및 이면 패턴을 접착함으로써 유량 센서(10)를 제조해도 좋다. 또한, 도 4(a)에 도시한 구조의 절연 기재(100)의 표면과 이면에 대하여, 도체 패턴이나 절연층을 차례 차례 적층함으로써 도 3에 도시한 다층 구조의 유량 센서(10)를 제조해도 좋다.

또한, 유량 센서(10, 20)는 상기 각 실시 형태의 구조에 한정되지 않고, 유량 센서의 내부에 열전 변환 소자가 형성되어 있으면, 다른 구조이어도 좋다. 또한, 상기한 다른 실시 형태는 제 11 실시 형태의 속도 센서에 대해서도 적용할 수 있다.

(9) 상기 각 실시 형태는 서로 관계 없는 것은 아니고, 조합이 명백히 불가한 경우를 제외하고, 적절히 조합이 가능하다. 또한, 상기 각 실시 형태에 있어서, 실시 형태를 구성하는 요소는 특별히 필수라고 명시한 경우 및 원리적으로 명백히 필수라고 생각되는 경우 등을 제외하고, 반드시 필수의 것은 아닌 것은 말할 것도 없다.

2: 제어 장치(연산부)
10: 유량 센서, 속도 센서(센서)
11: 제 1 센서부
12: 제 2 센서부
13: 히터부(열원체)
14: 펠티에 소자부(열원체)
130: 제 1 층간 접속 부재(제 1 도전체)
140: 제 2 층간 접속 부재(제 2 도전체)
240: 히터부
250: P형 소자(제 1 도전체)
260: N형 소자(제 2 도전체)

Claims (19)

1. 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
   상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
   상기 센서는 열가소성 수지로 구성되고, 복수 적층된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 상기 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 복수의 상기 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화한 다층 기판으로 구성되고,
   상기 열전 변환 소자는 서로 접속된 상기 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
   상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
   상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면에 평행한 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
   상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
   상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
   상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
   질량 유량계.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 열전 변환 소자는 상기 절연층에 두께 방향으로 관통하여 형성된 제 1, 제 2 비아홀에 상기 제 1, 제 2 도전체가 매립된 구조를 갖는
   질량 유량계.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 열전 변환 소자(250, 260)는 상기 열원체(240)로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면 중, 상기 열원체보다도 상류측에 위치하는 상기 제 1 영역과, 상기 일면 중, 상기 열원체보다도 하류측에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있는
   질량 유량계.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 열전 변환 소자는 상기 절연층의 표면을 따라서 상기 제 1, 제 2 도전체(250, 260)가 형성되고, 상기 제 1, 제 2 도전체의 일단측 부분과 타단측 부분이 각각 상기 일면에 평행한 방향에서 상기 열원체를 사이에 두고 양측에 배치된 구조를 갖는
   질량 유량계.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서는 상기 타면에 상기 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 부재(3, 4, 5)가 존재하는 상태에서 상기 유체의 질량 유량의 계측 장소에 설치되는
   질량 유량계.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 센서는 상기 타면에 설치되고, 상기 유체와 비교하여 열이 이동하기 어려운 부재(4, 5)를 구비하는
   질량 유량계.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 열원체(14)는 상기 다층 기판에 형성된 펠티에 소자이고, 상기 일면으로부터 온열을 방출하고, 또한 상기 타면으로부터 냉열을 방출하는
   질량 유량계.
9. 유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
   상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
   상기 센서는 열가소성 수지로 구성되고, 복수 적층된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 상기 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 복수의 상기 절연층이 가열하면서 가압되어 일체화한 다층 기판으로 구성되고,
   상기 열전 변환 소자는 서로 접속된 상기 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 센서에서 보아 상대적으로 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
   상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 상기 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
   상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
   상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
   상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
   상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
   속도계.
   
10. 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
    상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
    상기 센서는 가요성 재료로 구성된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 상기 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 상기 절연층과 상기 제 1, 제 2 도전체가 가열하면서 가압되어 일체화되어 있고,
    상기 열전 변환 소자는 서로 접속된 상기 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
    상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
    상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
    상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
    질량 유량계.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 절연층이 수지로 구성되어 있는
    질량 유량계.
    
12. 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
    상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
    상기 센서는 다른 도전체로 구성되고, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비한 중실의 구조체이고, 상기 열전 변환 소자는 서로 접속된 상기 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
    상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
    상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
    상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
    질량 유량계.
    
13. 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
    상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
    상기 열전 변환 소자는 다른 도전체로서, 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
    상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원을 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
    상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
    상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
    질량 유량계.
    
14. 삭제
15. 유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
    상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
    상기 센서는 가요성 재료로 구성된 절연층(100, 110, 120, 210, 220)과, 상기 절연층에 대하여 형성되고, 다른 도전체로 구성되며, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비하고, 상기 절연층과 상기 제 1, 제 2 도전체가 가열하면서 가압되어 일체화되어 있고,
    상기 열전 변환 소자는 서로 접속된 상기 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 센서에서 보아 상대적으로 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 상기 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
    상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
    상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
    상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
    속도계.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 절연층이 수지로 구성되어 있는
    속도계.
    
17. 유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
    상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
    상기 센서는 다른 도전체로 구성되고, 또한 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체(130, 140, 250, 260)를 구비한 중실의 구조체이고,
    상기 열전 변환 소자는 서로 접속된 상기 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 센서에서 보아 상대적으로 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 상기 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
    상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
    상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
    상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
    속도계.
    
18. 유체 내를 이동하는 이동체에 설치되고, 일면(10a)과 그 반대측의 타면(10b)을 갖고, 내부에 열전 변환 소자가 형성된 센서(10, 20)와,
    상기 일면측에 존재하는 유체에 대하여 온열과 냉열의 한쪽의 열을 방출하는 열원체(13, 14, 240)를 구비하고,
    상기 열전 변환 소자는 다른 도전체로서, 서로 접속된 제 1, 제 2 도전체로 구성되고, 또한 상기 센서에서 보아 상대적으로 상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 일면에 위치하는 제 1 영역과, 상기 센서 중, 상기 제 1 영역과는 다른 위치의 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 전기적인 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력과, 상기 출력과 상기 이동체의 이동 속도의 관계에 기초하여 상기 이동체의 이동 속도를 연산하는 연산부(2)를 더 구비하며,
    상기 센서는 상기 열전 변환 소자로서, 상기 일면을 따르는 방향에서 상기 열원체를 사이에 둔 양측의 각각에 위치하는 제 1 열전 변환 소자와 제 2 열전 변환 소자를 갖고,
    상기 열원체로부터 방출된 열을 갖는 상기 유체가 상기 일면을 따라서 이동했을 때에 상기 제 1 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 1 열전 변환 소자가 형성된 영역(11)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하고, 또한 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 센서 중, 상기 제 2 열전 변환 소자가 형성된 영역(12)에 있어서의 상기 일면에 위치하는 상기 제 1 영역과 상기 타면에 위치하는 상기 제 2 영역의 사이에 발생하는 온도차에 따른 크기의 상기 출력을 발생하게 되어 있고,
    상기 제 1 열전 변환 소자와 상기 제 2 열전 변환 소자는 상기 일면과 상기 타면의 고온측과 저온측의 관계가 같을 때의 상기 출력의 극성이 다르도록 구성되어 있고,
    상기 연산부는 상기 제 1, 제 2 열전 변환 소자에서 발생한 상기 출력을 합친 총 출력과, 상기 총 출력과 상기 유체의 질량 유량의 관계에 기초하여 상기 유체의 질량 유량을 연산하는
    속도계.
    
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