專利名稱：流量傳感器、溫度傳感器及流量檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體流量檢測技術(shù)，特別是涉及用于檢測配管內(nèi)流動(dòng)的氣體、液體等流體的流量的流量傳感器和流量檢測裝置，以及在檢測流量時(shí)用于檢測流體溫度的溫度傳感器。本發(fā)明的流量傳感器特別適合在寬范圍的溫度環(huán)境條件下正確測定流體的流量，另外，還可實(shí)現(xiàn)制造過程中的組裝容易性。
另外，本發(fā)明還可特別提高流量傳感器、流量檢測裝置及溫度傳感器的測量精度。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為測定各種流體特別是液體的流量(或流速)的流量傳感器(或流速傳感器)，可使用多種形式，但從易于低價(jià)格化的角度出發(fā)，利用了所謂熱式(特別是旁熱式)流量傳感器。
作為該旁熱型流量傳感器，在基板上利用薄膜技術(shù)通過絕緣層層壓薄膜發(fā)熱體和薄膜感溫體，在配管安裝基板，使基板與配管內(nèi)的流體進(jìn)行熱連接地進(jìn)行配置。通過在發(fā)熱體通電，對(duì)感溫體進(jìn)行加熱，使該感溫體的電氣特性例如電阻值變化。該電阻值的變化(基于感溫體的溫度上升)相應(yīng)于配管內(nèi)流動(dòng)的流體的流量(流速)進(jìn)行變化。這是因?yàn)椋l(fā)熱體的發(fā)熱量中的一部分經(jīng)基板的一部分傳導(dǎo)至流體中，擴(kuò)散到該流體中的熱量相應(yīng)于流體的流量(流速)進(jìn)行變化，與此相應(yīng)，供給到感溫體的熱量進(jìn)行變化，該感溫體的電阻值產(chǎn)生變化。該感溫體的電阻值的變化隨流體溫度而不同，為此，在測定上述感溫體的電阻值變化的電路中組裝溫度補(bǔ)償用感溫元件，盡可能減少流體溫度導(dǎo)致的流量測定值的變化。
關(guān)于使用薄膜元件的旁熱型流量傳感器，例如在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平8-146026號(hào)公報(bào)中有記載。
可是，現(xiàn)有流量傳感器具有安裝于配管部分的金屬制管路，流體通過該金屬制管路。另外，該金屬制管路露出到外氣。金屬制管由于導(dǎo)熱性高，所以當(dāng)外氣溫度變化時(shí)，其影響立即傳導(dǎo)至管路內(nèi)的流體(特別是與管路壁連接的部分)，有可能導(dǎo)致熱式流量傳感器的流量測量精度的下降。特別是在流量微少的場合，會(huì)對(duì)測量精度產(chǎn)生大的影響。這樣的問題在流動(dòng)于管路內(nèi)的流體溫度與外氣溫度的差大的場合變得顯著。
另外，現(xiàn)有的旁熱型流量傳感器安裝于配管，與流量檢測部的基板或與該基板進(jìn)行熱連接的外殼從配管的壁面露出。
例如，作為熱響應(yīng)性好、測量精度高、小型而且價(jià)廉的旁熱型流量傳感器，公開于上述日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平8-146026號(hào)公報(bào)的使用了薄膜元件的旁熱式流量傳感器具有以下那樣的構(gòu)成。
即，如圖31A和31B所示，流量傳感器501利用薄膜技術(shù)通過絕緣層505在基板502上層壓薄膜發(fā)熱體503和薄膜感溫體504，如圖32所示，設(shè)置于配管506的適當(dāng)位置加以使用。
在該流量傳感器501中，通過對(duì)發(fā)熱體503通電，加熱感溫體504，檢測感溫體504的電阻值的變化。在這里，流量傳感器501設(shè)置在配管506，所以發(fā)熱體503的發(fā)熱量的一部分通過基板502散失到流動(dòng)于配管內(nèi)的流體中，傳導(dǎo)至感溫體504的熱量將需減去該散失熱量。由于該散失熱量相應(yīng)流體的流量變化，所以通過檢測隨供給熱量變化的感溫體504的電阻值的變化，可測定配管506內(nèi)流動(dòng)的流體的流量。
另外，上述散失熱量隨流體溫度而變化，所以如圖32所示，在配管506的適當(dāng)位置設(shè)置溫度傳感器507，在檢測感溫體504的電阻值變化的流量檢測電路中附加溫度補(bǔ)償電路，盡可能減少流體溫度產(chǎn)生的流量測定值誤差。
然而，現(xiàn)有技術(shù)傳感器501直接設(shè)置在金屬制配管506，而且，該金屬制配管506露出到外氣。因此，流體保有的熱量通過導(dǎo)熱性能高的金屬制配管506散失到外氣，另外，易于從外氣向流體供給熱量，成為降低流量傳感器501測量精度的要因。特別是在流體流量微小的場合，對(duì)測量精度的影響大，在流體溫度與外氣溫度的差大的場合，或在流體的比熱小的場合，該影響更顯著。
在流體為粘性流體特別是粘度較高的粘性流體(尤其是液體)的場合，配管506內(nèi)的流體在與流動(dòng)方向直交的斷面中的流速在管壁近旁部與中央部產(chǎn)生很大的差異，流速矢量呈拋物線狀，在中央部有極值。即，流速分布的不均勻顯著。在現(xiàn)有管壁簡單地設(shè)置基板502或與其連接的外殼508，露出到流體，在僅測定管壁近旁的流速的場合，上述流速分布對(duì)流量的測量精度產(chǎn)生大的影響。這是因?yàn)?，測定流量時(shí)，沒有考慮配管斷面中央部流動(dòng)的流體的流速，僅考慮了配管管壁近旁的流體的流速。這樣，在現(xiàn)有流量傳感器中，對(duì)于具有較高粘度的粘性流體，存在難以正確測定流量的問題。在常溫下，即使是粘度低的流體，由于隨著溫度下降粘度上升，所以也會(huì)產(chǎn)生以上那樣的流體粘性相關(guān)的問題。特別是在與單位時(shí)間流量多的場合相比，在流量較少的場合，基于上述粘性的問題進(jìn)一步顯著。
另外，為了提高旁熱式流量傳感器的測定精度，有一點(diǎn)很重要，即，發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量僅接受被檢測流體帶來的吸熱影響，并傳遞到感溫體。然而，在現(xiàn)有旁熱式流量傳感器中，不能無視外部環(huán)境與感溫體間的熱傳遞、外部環(huán)境與發(fā)熱體間的熱傳遞，存在外部環(huán)境溫度使檢測流量變化產(chǎn)生流量檢測誤差的問題。
使用流量傳感器的溫度環(huán)境隨地理?xiàng)l件和室內(nèi)外的區(qū)別等的不同，范圍很寬，再加上季節(jié)條件和晝夜的區(qū)別，特別是在室外的場合，溫度環(huán)境的變化極大。由于現(xiàn)有流量傳感器為這樣的易于受到外部溫度環(huán)境影響的構(gòu)造，所以流量測定值的誤差大。因此，希望獲得在這樣的寬范圍的環(huán)境溫度條件下正確檢測流量的流量傳感器。
本發(fā)明的目的在于提供一種熱式流量傳感器和流量檢測裝置，該熱式流量傳感器和流量檢測裝置通過防止外部環(huán)境溫度條件對(duì)測定精度的不良影響，提高了測定精度。
本發(fā)明的目的還在于使熱式流量傳感器和流量檢測裝置在制造過程中的組裝容易。
本發(fā)明的目的還在于提供一種流量傳感器和流量檢測裝置，即使為較高粘度的粘性流體，該流量傳感器和流量檢測裝置也可正確測定配管內(nèi)流動(dòng)的該流體的流量。
本發(fā)明的目的還在于提供一種流量傳感器和流量檢測裝置，即使為較少的流量，該流量傳感器和流量檢測裝置也可正確測定配管內(nèi)流動(dòng)的該流體的流量。
本發(fā)明的目的還在于提供一種流量傳感器和流量檢測裝置，該流量傳感器和流量檢測裝置極力抑制從流量傳感器各部散失到外殼和外部的熱量，即使為流體比熱小的場合或流量少的場合，也可以高精度測定流體的流量。
本發(fā)明的目的還在于提供一種流量傳感器和流量檢測裝置，其中，在外殼的組裝作業(yè)得到簡化，固定狀態(tài)也穩(wěn)定，具有充分的耐久性。
本發(fā)明的目的還在于提供一種流體溫度檢測用溫度傳感器，該流體溫度檢測用溫度傳感器具有與流量傳感器相同的構(gòu)造，可減少外氣與傳感器間的熱流通，以高精度測定流體的溫度。
發(fā)明的公開按照本發(fā)明，為了達(dá)到以上目的，提供一種流量傳感器(流量檢測裝置)，該流量傳感器具有流量檢測部和被檢測流體用的管路，該流量檢測部具有發(fā)熱功能和感溫功能，該管路可使該流量檢測部的熱傳遞和吸收到被檢測流體，在上述流量檢測部中，實(shí)行根據(jù)上述發(fā)熱功能的發(fā)熱以及根據(jù)上述感溫功能的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測上述管路內(nèi)的被檢測流體的流量；其特征在于在形成上述管路的外殼鄰接上述管路形成至少一個(gè)元件組件保持部，在該元件組件保持部中的1個(gè)上保持著流量檢測組件，上述流量檢測組件包含合成樹脂制的第1基體部、配置在該第1基體部內(nèi)的上述流量檢測部、附設(shè)于該流量檢測部的第1導(dǎo)熱用構(gòu)件、電連接于上述流量檢測部的第1電極端子，該第1基體部由上述一個(gè)元件組件保持部保持，從該第1基體部朝上述管路內(nèi)延伸出上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件，從該第1基體部朝與上述管路相反的外側(cè)延伸出上述第1電極端子。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述外殼由合成樹脂構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件至少延伸到上述管路的斷面的中央部的近旁。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第1基體部由具有彈性的內(nèi)側(cè)部分和配置于該內(nèi)側(cè)部分的外側(cè)的外側(cè)部分構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，在上述第1基體部的中心部形成空洞部。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件為平板狀，在該第1導(dǎo)熱用構(gòu)件的位于上述第1基體部內(nèi)的部分的一面接合上述流量檢測部。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，在上述第1基體部與上述外殼之間設(shè)置上述管路的密封構(gòu)件。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，在上述外殼上，形成元件收容部，在該元件收容部配置配線基板，電連接該配線基板與上述流量檢測組件的第1電極端子。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，由蓋對(duì)上述元件收容部進(jìn)行覆蓋。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流量檢測部在第1基板上形成薄膜發(fā)熱體和流量檢測用薄膜感溫體，上述薄膜發(fā)熱體具有上述發(fā)熱功能，該流量檢測用薄膜感溫體具有上述感溫功能。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件接合在上述第1基板。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述薄膜發(fā)熱體和上述流量檢測用薄膜感溫體通過第1絕緣層層壓在上述第1基板的第1面上。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件接合在第1基板的第2面。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件的在上述管路方向上的尺寸比與上述管路的方向以及上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件從上述第1基體部向上述管路內(nèi)延伸出的方向的雙方垂直的方向的尺寸大。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，于上述元件保持部中的另一個(gè)上，保持流體溫度檢測組件，上述流體溫度檢測組件包含合成樹脂制的第2基體部、配置于該第2基體部內(nèi)的用于進(jìn)行上述流量檢測時(shí)的流體溫度補(bǔ)償?shù)牧黧w溫度檢測部、附設(shè)于該流體溫度檢測部的第2導(dǎo)熱用構(gòu)件、電連接于上述流體溫度檢測部的第2電極端子，該第2基體部由上述另一元件組件保持部保持，從該第2基體部朝上述管路內(nèi)延伸出上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件，從該第2基體部朝與上述管路相反一側(cè)延伸出上述第2電極端子。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件至少延伸到上述管路斷面的中央部的近旁。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第2基體部由具有彈性的內(nèi)側(cè)部分和配置于該內(nèi)側(cè)部分的外側(cè)的硬質(zhì)外側(cè)部分構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，在上述第2基體部的中心部形成空洞。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件為平板狀，在該第2導(dǎo)熱用構(gòu)件的上述第2基體部內(nèi)的部分的一面接合上述流體溫度檢測部。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，在上述第2基體部與上述外殼之間設(shè)置上述管路的密封構(gòu)件。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，電連接該上述配線基板與上述流體溫度檢測組件的第2電極端子。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流體溫度檢測部在第2基板上形成流體溫度檢測用薄膜感溫體。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件接合在上述第2基板。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流體溫度檢測用薄膜感溫體通過第2絕緣層層壓在上述第2基板的第1面上。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件接合在上述第2基板的第2面。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件在上述管路方向上的尺寸比與上述管路的方向以及上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件從上述第2基體部向上述管路內(nèi)延伸出的方向的雙方垂直的方向的尺寸大。
按照本發(fā)明，提供一種流量傳感器(流量檢測裝置)，該流量傳感器具有流量檢測部和被檢測流體用管路，該流量檢測部具有發(fā)熱功能和感溫功能，該管路可使來自該流量檢測部的熱傳遞和吸收到被檢測流體，在上述流量檢測部中，基于發(fā)熱實(shí)行接受上述被檢測流體的吸熱影響的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測上述管路內(nèi)的被檢測流體的流量；其特征在于上述外殼由合成樹脂構(gòu)成。
按照本發(fā)明，提供一種流量檢測組件(流量傳感器)，在具有發(fā)熱功能和感溫功能的流量檢測部，實(shí)行根據(jù)上述發(fā)熱功能的發(fā)熱以及根據(jù)上述感溫功能的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測被檢測流體的流量；其特征在于包含上述流量檢測部、附設(shè)于該流量檢測部的第1導(dǎo)熱用構(gòu)件、電連接于上述流量檢測部的第1電極端子、及合成樹脂制的第1基體部，從該第1基體部相互朝相反側(cè)延伸上述第1導(dǎo)熱用構(gòu)件和上述第1電極端子；還提供一種流體溫度檢測組件(溫度傳感器)，用于在流量傳感器中進(jìn)行流量檢測時(shí)的流體溫度補(bǔ)償，該流量傳感器在具有發(fā)熱功能和感溫功能的流量檢測部，實(shí)行根據(jù)上述發(fā)熱功能的發(fā)熱以及根據(jù)上述感溫功能的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測被檢測流體的流量；其特征在于包含流體溫度檢測部、附設(shè)于該流體溫度檢測部的第2導(dǎo)熱用構(gòu)件、電連接于上述流體溫度檢測部的第2電極端子、及合成樹脂制的第2基體部，從該第2基體部相互朝相反側(cè)延伸上述第2導(dǎo)熱用構(gòu)件和上述第2電極端子。
按照本發(fā)明，為了達(dá)到以上目的，提供一種流量傳感器，該流量傳感器具有流量檢測部、流體流通管路、及流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件，該流量檢測部具有發(fā)熱功能和感溫功能，該流體流通管路用于被檢測流體的流通，該流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件接受上述流量檢測部的發(fā)熱的影響而且延伸到上述流體流通管內(nèi)地進(jìn)行配置，在上述流量檢測部中，基于發(fā)熱通過上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件實(shí)行接受上述被檢測流體的吸熱影響的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測上述流體流通管路內(nèi)的被檢測流體的流量；其特征在于上述流量檢測部及上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件的與上述流量檢測部進(jìn)行熱連接的部分被封閉在流量檢測用基體部內(nèi)，該流量檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.7[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流量檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.4[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件沿上述流體流通管路的徑向延伸，通過該流體流通管路的中心線。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件呈平板狀，在上述流體流通管路內(nèi)沿該管路方向進(jìn)行配置。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流量檢測部包含薄膜發(fā)熱體和流量檢測用薄膜感溫體，該薄膜發(fā)熱體在上述流體流通管路外形成于該流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件上，該薄膜感溫體可接受該薄膜發(fā)熱體的發(fā)熱影響地進(jìn)行配置。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，包含用于在檢測上述流量時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)牧黧w溫度檢測部，該流體溫度檢測部與流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件進(jìn)行熱連接，該流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件延伸到上述流體流通管路內(nèi)地進(jìn)行配置。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流體溫度檢測部及上述流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件的與上述流體溫度檢測部進(jìn)行熱連接的部分封閉在流體溫度檢測用基體部內(nèi)，該流體溫度檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.7[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流體溫度檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.4[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件沿上述流體流通管路的徑向延伸，通過該流體流通管路的中心線。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，上述流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件呈平板狀，在上述流體流通管路內(nèi)沿該管路方向進(jìn)行配置。
在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，在向上述薄膜發(fā)熱體供給電流的線路上連接控制該薄膜發(fā)熱體的發(fā)熱的發(fā)熱控制裝置，該發(fā)熱控制裝置使上述感溫結(jié)果與目標(biāo)一致地根據(jù)該感溫的結(jié)果控制為上述薄膜發(fā)熱體供給的電流，根據(jù)上述發(fā)熱控制裝置的控制狀態(tài)檢測上述被檢測流體的流量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明具有在基板上形成發(fā)熱體和感溫體的流量檢測部、在與被檢測流體之間導(dǎo)熱的翅片、輸出與流量相應(yīng)的電壓值的輸出端子，由模塑覆蓋上述翅片的一部分和上述輸出端子的一部分，構(gòu)成流量傳感器。
在這里，最好在上述翅片的一端部的表面固著上述流量檢測部，由接合線連接上述流量檢測部和上述輸出端子。
如由板材形成具有與上述翅片和上述輸出端子相當(dāng)?shù)牟糠值陌鍫罨?，同時(shí)形成翅片和輸出端子，則可簡化制造工序。
上述板狀基材可通過腐蝕上述板材而形成。
另外，本發(fā)明構(gòu)成流量檢測裝置，該流量檢測裝置具有上述流量傳感器、穿設(shè)了收容該流量傳感器的傳感器插入孔的外殼、及在對(duì)應(yīng)于上述傳感器插入孔的位置形成開口部的使被檢測流體流通的流通管。
也可設(shè)置用于檢測被檢測流體溫度的溫度傳感器，在上述外殼穿設(shè)用于收容該溫度傳感器的傳感器插入孔，在上述流通管于與該傳感器插入孔對(duì)應(yīng)的位置形成開口部，使流體溫度補(bǔ)償用溫度傳感器在外殼的組裝作業(yè)簡易化，使固定狀態(tài)也穩(wěn)定。
如在上述流量傳感器、上述溫度傳感器與上述傳感器插入孔間設(shè)置密封材料，可防止流體從這些間隙泄漏，這更好。
另外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種流量傳感器，該流量傳感器具有在基板上形成發(fā)熱體和發(fā)熱體和感溫體的流量檢測部，在上述基板形成凹部，封閉該凹部，設(shè)置空氣層等氣體層。
在這里，上述凹部可通過腐蝕形成，可由玻璃構(gòu)成的配制劑封住。
在與被檢測流體之間設(shè)置用于導(dǎo)熱的翅片，在該翅片的一端部的面，使層壓上述發(fā)熱體、上述感溫體的面與其相向地固著上述流量檢測部，則可極力抑制從流量傳感器各部散失到外殼和外部的熱量，這更好。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的流量傳感器具有流量檢測部、翅片、及輸出端子，該流量檢測部通過夾著絕緣體地層壓發(fā)熱體和感溫體而形成，該翅片在該流量檢測部接合一端，該輸出端子電連接于流量檢測部，在樹脂殼內(nèi)收容流量檢測部，在該殼外部凸出翅片和輸出端子的端部；其特征在于在上述樹脂殼內(nèi)部設(shè)置空洞部，在該空洞部設(shè)置流量檢測部。
另外，本發(fā)明的溫度傳感器具有溫度檢測部、翅片、及輸出端子，該溫度檢測部通過層壓絕緣體和感溫體而形成，該翅片在該溫度檢測部接合一端，該輸出端子電連接于溫度檢測部，在樹脂殼內(nèi)收容溫度檢測部，在該殼外部凸出翅片和輸出端子的端部；其特征在于在上述樹脂殼內(nèi)部設(shè)置空洞部，在該空洞部設(shè)置溫度檢測部。
對(duì)于上述構(gòu)成的流量傳感器和溫度傳感器，在空洞部內(nèi)配置與流量或溫度檢測部接合的翅片的端部和與上述檢測部連接的輸出端子的端部，這更好。
另外，為了提高與傳感器外部的絕熱性，最好在樹脂殼的外周面部設(shè)置切口部。樹脂殼可為使具有中空凹部的殼本體和將其封閉的蓋體分離的構(gòu)造。
附圖的簡單說明圖1為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的局部剖切側(cè)面圖。
圖2為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的斷面圖。
圖3為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的流量檢測部的分解透視圖。
圖4為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的流量傳感器構(gòu)成圖。
圖5為示出本發(fā)明流量傳感器的流量檢測組件的變形例的斷面圖。
圖6為示出本發(fā)明流量傳感器的流量檢測組件在元件組件保持部的組裝變形例的斷面圖。
圖7為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的沿流體流通管路的斷面圖。
圖8為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的與流體流通管路直交的斷面圖。
圖9為本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的流量檢測組件的斷面圖。
圖10為本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的回路構(gòu)成圖。
圖11為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的輸出電壓變化的測定結(jié)果的圖。
圖12為示出用于與本發(fā)明進(jìn)行比較的流量傳感器的輸出電壓變化測定結(jié)果的圖。
圖13為示出本發(fā)明流量傳感器的輸出電壓變化測定結(jié)果的圖。
圖14A為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的正面斷面圖。
圖14B為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的側(cè)面斷面圖。
圖15為本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的流量檢測部的分解透視圖。
圖16為本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的流量檢測部的縱斷面圖。
圖17為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的制造工序的說明圖。
圖18為由圖17所示制造工序制造的流量傳感器的斷面圖。
圖19為示出組裝了本發(fā)明流量傳感器的流量檢測裝置的一實(shí)施形式的正面斷面圖。
圖20為示出組裝了本發(fā)明流量傳感器的流量檢測裝置的一實(shí)施形式的側(cè)面斷面圖。
圖21為在翅片載置了本發(fā)明者等開發(fā)的流量檢測部的流量傳感器及將其設(shè)置于其中的流量檢測裝置的示意說明圖。
圖22為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的分解透視圖。
圖23將圖22的流量傳感器的蓋體分解了的狀態(tài)的斷面圖。
圖24為示出流量檢測部的構(gòu)成的圖。
圖25A為示出流量傳感器的另一實(shí)施形式的分解透視圖。
圖25B為示出本發(fā)明流量傳感器的另一實(shí)施形式的斷面圖。
圖26A為示出流量傳感器的再另一實(shí)施形式的分解透視圖。
圖26B為示出本發(fā)明流量傳感器的再另一實(shí)施形式的斷面圖。
圖27為示出本發(fā)明溫度傳感器的構(gòu)成要素即溫度檢測部的構(gòu)成的圖。
圖28為流量檢測裝置的正面斷面圖。
圖29為流量檢測裝置的側(cè)面斷面圖。
圖30為示出本發(fā)明的流量傳感器的實(shí)施例和比較例的測定結(jié)果的圖。
圖31A為現(xiàn)有流量傳感器的流量檢測部的透視圖。
圖31B為現(xiàn)有流量傳感器的流量檢測部的斷面圖。
圖32為示出在配管設(shè)置現(xiàn)有流量傳感器的狀態(tài)的斷面圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式下面參照


本發(fā)明的實(shí)施形式。
圖1為示出本發(fā)明流量傳感器的一實(shí)施形式的局部剖切側(cè)視圖，圖2為其斷面圖。
在這些圖中，符號(hào)2為外殼本體部，貫通該外殼本體部形成用于被檢測流體流通的流體流通管路4。該管路4延伸到外殼本體部2的兩端。在該外殼本體部2的兩端，形成與外部配管連接的連接部(例如陽螺紋)6a、6b。外殼本體部由合成樹脂制成，例如由聚氯乙稀樹脂、耐藥性和耐油性強(qiáng)的玻璃纖維強(qiáng)化聚亞苯基硫醚(PPS)、或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等制成。在該外殼本體部2于管路4上方形成元件收容部5，在該元件收容部5由螺釘或嵌合等固定外殼蓋體部8。該外殼蓋體部8和上述外殼本體部2構(gòu)成外殼。
在本實(shí)施形式中，鄰接著管路4于外殼本體部2的元件收容部5的內(nèi)側(cè)(即管路4側(cè))形成2個(gè)元件組件保持部50、60。這些元件組件保持部50、60都具有以管路4的徑向?yàn)橹行牡膱A管狀內(nèi)面。由第1元件組件保持部50保持流量檢測組件51，由第2元件組件保持部60保持流體溫度檢測組件61。
流量檢測組件51具有流量檢測部12、由導(dǎo)熱性能好的接合材料16接合到該流量檢測部12的作為導(dǎo)熱用構(gòu)件(第1導(dǎo)熱用構(gòu)件)的翅片14、電極端子(第1電極端子)52、將流量檢測部12的電極連接到對(duì)應(yīng)的電極端子52的接合線28、及合成樹脂制基體部(第1基體部)53。該基體部53由不同的2個(gè)部分即內(nèi)側(cè)部53-1和外側(cè)部分53-2構(gòu)成。內(nèi)側(cè)部分53-1具有彈力，由例如氟化橡膠等構(gòu)成，可吸收基于構(gòu)成外殼本體部2和流量檢測組件51的各構(gòu)件的熱膨脹率由溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力。另外，外側(cè)部分53-2為硬質(zhì)，耐藥性和耐油性強(qiáng)，例如由聚亞苯基硫醚(PPS)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等制成?；w部53具有與元件組件保持部50的內(nèi)周面對(duì)應(yīng)的圓筒形外周面。從基體部53朝管路4內(nèi)延伸出翅片14的一部分，電極端子52的一部分延伸到與管路4相反一側(cè)(外側(cè))。即，由基體部53封住流量檢測部12、接合材料16和翅片14的一部分、及電極端子52的一部分。
如圖3所示，流量檢測部12形成為芯片狀，在基板(第1基板)12-1的上面(第1面)上形成絕緣層(第1絕緣層)12-2，在其上形成薄膜發(fā)熱體12-3，在其上形成用于該薄膜發(fā)熱體的1對(duì)電極層12-4、12-5，在其上形成絕緣層12-6，在其上形成流量檢測用薄膜感溫體12-7，在其上形成絕緣層12-8。作為基板12-1，可由例如厚0.5mm左右、大小為2-3mm左右的硅或氧化鋁構(gòu)成(在使用氧化鋁等絕緣基板的場合，可省略絕緣層12-2)；作為薄膜發(fā)熱體12-3，可由膜厚1μm左右形成為所需形狀的金屬陶瓷構(gòu)成；作為電極12-4、12-5，可由膜厚0.5μm左右的鎳構(gòu)成，或在其上層壓膜厚0.1μm左右的金；作為絕緣層12-2、12-6、12-8，可由膜厚1μm左右的SiO2構(gòu)成；作為薄膜感溫體12-7，可使用膜厚0.5-1μm左右形成為所需形狀例如彎曲形狀的白金或鎳等溫度系數(shù)大而且穩(wěn)定的金屬熱阻膜(或者也可由氧化錳系NTC熱敏電阻構(gòu)成)。這樣，薄膜發(fā)熱體12-3與薄膜感溫體12-7通過薄膜絕緣層12-6非常接近地配置，使薄膜感溫體12-7直接受到薄膜發(fā)熱體12-3的發(fā)熱的影響。
如圖2所示，在流量檢測部12的一面即基板12-1的第2面，由導(dǎo)熱性能良好的接合材料16接合作為導(dǎo)熱用構(gòu)件的平板狀翅片14。作為翅片14，例如可使用銅、硬鋁、銅鎢合金構(gòu)成的平板狀翅片，作為接合材料16，例如可使用銀膏(銀ペ-スト)。在外殼本體部2，于配置上述流量檢測部12的位置形成翅片14通過的開口。
如圖1和圖2所示，在基體部53的外周面與元件組件保持部50的內(nèi)周面之間，安裝作為管路4的密封構(gòu)件的密封圈54。
翅片14的上部接合于流量檢測部12，下部延伸到管路4內(nèi)。該翅片14在大體為圓形斷面的管路4內(nèi)通過其斷面內(nèi)中央從上部朝下部橫過該管路4延伸。但是，管路4不一定非要為圓形斷面，也可以是適當(dāng)?shù)臄嗝嫘螤?。在管?中，上述翅片14的管路方向的尺寸L1比該翅片14的厚度L2足夠大。為此，翅片14可在流量檢測部12與流體之間進(jìn)行良好的熱傳導(dǎo)，并不會(huì)對(duì)在管路4內(nèi)的流體流通產(chǎn)生大的影響。
在上述外殼本體部2，于從元件組件保持部50沿管路4隔開的位置，配置元件組件保持部60。由元件組件保持部60保持流體溫度檢測組件61。
流體溫度檢測組件61具有流體溫度檢測部22、由導(dǎo)熱性能好的接合材料接合到該流體溫度檢測部22的作為導(dǎo)熱用構(gòu)件(第2導(dǎo)熱用構(gòu)件)的翅片14′、電極端子(第2電極端子)62、將流體溫度檢測部22的電極連接到對(duì)應(yīng)的電極端子62的接合線29、及合成樹脂制基體部(第2基體部)63。該基體部63由不同的2個(gè)部分即內(nèi)側(cè)部63-1和外側(cè)部分63-2構(gòu)成。內(nèi)側(cè)部分63-1具有彈力，由例如氟化橡膠等構(gòu)成，可吸收基于構(gòu)成外殼本體部2和流體溫度檢測組件61的各構(gòu)件的熱膨脹率由溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力。另外，外側(cè)部分63-2為硬質(zhì)，耐藥性和耐油性強(qiáng)，例如由聚亞苯基硫醚(PPS)、或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等制成。基體部63具有與元件組件保持部60的內(nèi)周面對(duì)應(yīng)的圓筒形外周面。從基體部63朝管路4內(nèi)延伸出翅片14′的一部分，電極端子62的一部分延伸到與管路4相反一側(cè)(外側(cè))。即，由基體部63封住流體溫度檢測部22、翅片14′的一部分、及電極端子62的一部分。
流體溫度檢測部22形成為芯片狀，在與上述流量檢測部12相同的基板(第2基板)上形成同樣的薄膜感溫體(流體溫度補(bǔ)償用薄膜感溫體)。即溫度檢測部22可與除去了圖3中的薄膜發(fā)熱體12-3、1對(duì)電極層12-4、12-5、及絕緣層12-6的元件相同地構(gòu)成(這種情況下，絕緣層12-2成為第2絕緣層)。另外，與流量檢測部12同樣，在溫度檢測部22由接合材料接合翅片14′。
流體溫度檢測組件61最好相對(duì)管路4內(nèi)的流體流通方向配置于流量檢測組件51的上游側(cè)。
在上述外殼本體部2的元件收容部5內(nèi)，配置配線基板26。該配線基板26的電極內(nèi)的幾個(gè)由接合線等與上述流量檢測組件51的電極端子52進(jìn)行電連接(圖示省略)，同樣地由接合線等與上述流體溫度檢測組件61的電極端子62進(jìn)行電連接(圖示省略)。配線基板26的電極中的另外幾個(gè)與外部導(dǎo)線30連接，該外部導(dǎo)線30延伸到外殼的外面。
圖4為本實(shí)施形式的流量傳感器的電路構(gòu)成圖。如圖所示，直流電源40的電壓加在薄膜發(fā)熱體12-3與電橋電路42。以電橋電路42中的差動(dòng)放大器44的輸出的形式，可獲得示出流量的輸出。即，在流量檢測部12中，基于薄膜發(fā)熱體12-3的發(fā)熱，通過翅片14接受被檢測流體的吸熱影響，進(jìn)行薄膜感溫體12-7的感溫，基于該感溫的結(jié)果，進(jìn)一步進(jìn)行對(duì)由溫度檢測部22通過翅片14′檢測到的被檢測流體溫度的補(bǔ)償，檢測管路4內(nèi)的被檢測流體的流量。
圖5為示出本實(shí)施形式的流量檢測組件51的變形例的斷面圖。在該變形例中，于基體部53的中心部(內(nèi)側(cè)部分53-1的中心部)形成空洞55，在該空洞55內(nèi)設(shè)置流量檢測部12。由該空洞55的絕熱效果，可減小周圍環(huán)境對(duì)流量檢測部12的熱影響。在基體部53可形成連通空洞55與上述元件收容部5的通氣孔56。流體溫度檢測組件61也可同樣地具有空洞和通氣孔。
圖6為示出在本實(shí)施形式的元件組件保持部50安裝流量檢測組件51的變形例的斷面圖。在圖1-2中，在元件組件保持部50的內(nèi)周面與流量檢測組件51的外周面的雙方都形成密封圈收容槽，但在本圖6的例子中，僅在元件組件保持部50的內(nèi)周面形成密封圈收容槽57。也可僅在流量檢測組件51的外周面形成密封圈收容槽。流體溫度檢測組件61在元件組件保持部60的安裝也可同樣進(jìn)行。
按照以上本實(shí)施形式，由導(dǎo)熱性能低的合成樹脂構(gòu)成外殼本體部2，所以，即使周圍環(huán)境溫度條件變化，其影響也不會(huì)立即波及到管路4內(nèi)的被檢測流體而對(duì)流量測定產(chǎn)生不良影響。
另外，由元件組件保持部50保持包含流量檢測部12的流量檢測組件51，由元件組件保持部60保持包含流體溫度檢測部22的流體溫度檢測組件61，所以，制造過程中的組裝容易進(jìn)行。
另外，由于使用翅片14、14′，所以，即使被檢測流體為粘度較高的粘性流體，另外，不論管路4的斷面內(nèi)的徑向流量分布怎樣，也可檢測出充分反映該流量分布的正確流量。
因此，即使為較少的微小流量，或在寬范圍的環(huán)境溫度條件下，也可正確地測定在配管內(nèi)流動(dòng)的流體的流量。
在以上實(shí)施形式中，翅片14、14′通過管路斷面的中央部從上部橫過到下部，但該翅片14、14′也可從管路斷面的上部延伸到中央部的近旁。這樣，不論管路4的斷面內(nèi)的徑向流量分布怎樣，都可檢測出良好地反映出該流量分布的正確流量。
如以上說明那樣，按照本發(fā)明的實(shí)施形式的流量傳感器，由于將包含流量檢測部的元件加以組件化，所以制造過程中的組裝容易進(jìn)行。另外，按照本發(fā)明實(shí)施形式的流量傳感器，可進(jìn)行不易受到外氣溫度變動(dòng)的不良影響的正確的流量測定。另外，按照本發(fā)明實(shí)施形式的流量傳感器，即使為較高粘度的粘性流體，也可正確測定流過配管內(nèi)的該流體的流量。另外，按照本發(fā)明實(shí)施形式的流量傳感器，即使為較少的流量，也可正確測定流過配管內(nèi)的該流體的流量。
圖7和圖8為示出本發(fā)明流量傳感器一實(shí)施形式的斷面圖，圖7示出沿被檢測流體流通的流體流通管路的斷面，圖8示出與流體流通管路直交的斷面。在這些圖中，具有與上述圖1-圖2相同功能的構(gòu)件由相同符號(hào)表示。符號(hào)A示出管路4的中心線。
在本實(shí)施形式中，在外殼本體部2的兩端，形成用于連接外部配管的連接部(例如未詳細(xì)示出的快速接頭構(gòu)造)6a、6b。元件組件保持部50、60都具有以管路4的徑向?yàn)橹行牡?級(jí)圓筒狀內(nèi)面。由第2元件組件保持部50保持具有2級(jí)圓筒狀外面的流量檢測組件51，由第2元件組件保持部60保持具有2級(jí)圓筒狀外面的流體溫度檢測組件61。
在圖9中示出流量檢測組件51的斷面圖。如圖9所示那樣，流量檢測組件51具有流量檢測部12、由導(dǎo)熱性能好的接合材料16接合到該流量檢測部12的導(dǎo)熱用構(gòu)件即翅片14、電極端子52、將流量檢測部12的電極連接到對(duì)應(yīng)的電極端子52的接合線28、及合成樹脂制基體部53。該基體部53最好由導(dǎo)熱性能低(即具有絕熱性)、耐藥性和耐油性強(qiáng)的合成樹脂制成。基體部53具有與元件組件保持部50的內(nèi)周面對(duì)應(yīng)的2級(jí)圓筒形外周面。從基體部53朝管路4側(cè)延伸出翅片14的一部分，電極端子52的一部分延伸到與管路4相反一側(cè)(外側(cè))。即，由基體部53封住流量檢測部12、接合材料16、翅片14的一部分、電極端子52的一部分和接合線28。
流體溫度檢測組件61與流量檢測組件51的不同點(diǎn)，基本上是在于用流體溫度檢測部來代替流量檢測部12。即，具有由導(dǎo)熱性能好的接合材料接合到流體溫度檢測部的導(dǎo)熱用構(gòu)件即翅片14′、電極端子62、將流體溫度檢測部的電極連接到對(duì)應(yīng)的電極端子62的接合線、及合成樹脂制基體部。從基體部朝管路4側(cè)延伸出翅片14′的一部分，電極端子62的一部分延伸到與管路4相反一側(cè)(外側(cè))。
溫度檢測部形成為芯片狀，在與上述流量檢測部12相同的基板上形成同樣的薄膜感溫體(流體溫度補(bǔ)償用薄膜感溫體)。即，溫度檢測部可與除去了圖3中的薄膜發(fā)熱體12-3、1對(duì)電極層12-4、12-5、及絕緣層12-6的元件相同地構(gòu)成。另外，與流量檢測部12同樣，在溫度檢測部由接合材料接合翅片14′。
如圖7所示，在流體溫度檢測組件61的外周面與元件組件保持部60的內(nèi)周面之間安裝作為管路4的密封構(gòu)件的密封圈64。
在上述外殼本體部2的元件收容部5內(nèi)，配置用于流量檢測組件51和流體溫度檢測組件61的壓板32，在其上固定配線基板26。該配線基板26的電極中的幾個(gè)由接合線等與上述流量檢測組件51的電極端子52進(jìn)行電連接(圖示省略)，同樣地由接合線等與上述流體溫度檢測組件61的電極端子62進(jìn)行電連接(圖示省略)。配線基板26的電極中的另外幾個(gè)與外部導(dǎo)線30連接，該外部導(dǎo)線30延伸到外殼的外面。該外部導(dǎo)線30預(yù)先一體配置于外殼本體部2的規(guī)定位置，當(dāng)將配線基板26安裝到外殼本體部2時(shí)可進(jìn)行與該配線基板26的電極進(jìn)行電連接。
圖10為本實(shí)施形式的流量傳感器的電路構(gòu)成圖。供給電源例如為+15V(±10％)，供給到恒壓電路102。該恒壓電路102例如在+6V(±3％)輸出0.1W，其輸出供給到電橋電路104。電橋電路104包含流量檢測用薄膜感溫體104-1(上述12-7)、溫度補(bǔ)償用薄膜感溫體104-2、及可變電阻104-3、104-4。
電橋電路104的a、b點(diǎn)的電壓輸入到差動(dòng)放大電路106。該差動(dòng)放大電路106由可變電阻106a可改變放大系數(shù)。差動(dòng)放大電路106的輸出被輸入到積分電路108。這些放大系數(shù)可變的差動(dòng)放大電路106和積分電路108可如后述的那樣作為響應(yīng)性設(shè)定裝置起作用。
另一方面，上述供給電源連接到NPN晶體管110的集電極，該晶體管110的發(fā)射極與發(fā)熱體112連接。另外，在晶體管110的基極輸入上述積分電路108的輸出。即，供給電源經(jīng)晶體管110將電流供給到薄膜發(fā)熱體112(上述12-3)，加在該發(fā)熱體112的電壓由晶體管110的分壓控制。晶體管110的分壓由通過電阻輸入到基極的積分電路108的輸出電流控制，晶體管110作為可變電阻起作用，作為控制發(fā)熱體112的發(fā)熱的發(fā)熱控制裝置起作用。
即，在流量檢測部12中，根據(jù)薄膜發(fā)熱體12-3的發(fā)熱，通過翅片14接受被檢測流體的吸熱的影響，實(shí)行薄膜感溫體12-7的感溫。然而，作為該感溫的結(jié)果，得到圖10所示電橋電路104的a、b點(diǎn)的電壓Va、Vb的差。
(Va-Vb)的值根據(jù)流量檢測用薄膜感溫體104-1相應(yīng)于流體流量產(chǎn)生的變化而變化。通過預(yù)先對(duì)可變電阻104-3、104-4的電阻值進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，可使在成為基準(zhǔn)的所希望的流體流量的場合(Va-Vb)的值為零。在該基準(zhǔn)流量下，差動(dòng)放大電路106的輸出為零，積分電路108的輸出為一定，晶體管110的電阻值也為一定。在該場合，加在發(fā)熱體112的分壓為一定，此時(shí)的流量輸出示出上述基準(zhǔn)流量。
當(dāng)流體流量從基準(zhǔn)流量增減時(shí)，差動(dòng)放大電路106的輸出相應(yīng)于(Va-Vb)改變極性(根據(jù)流量檢測用感溫體104-1的電阻-溫度特性的正負(fù)而不同)和大小，與此相應(yīng)，積分電路108的輸出變化。積分電路108的輸出的變化速度可由差動(dòng)放大電路106的可變電阻106a的放大系數(shù)設(shè)定進(jìn)行調(diào)節(jié)。由這些積分電路108與差動(dòng)放大電路106設(shè)定控制系的響應(yīng)特性。
在流體流量增加的場合，由于流量檢測用感溫體104-1的溫度下降，所以，從積分電路108相對(duì)晶體管110的基極，進(jìn)行使晶體管110的電阻下降那樣的控制輸入，使發(fā)熱體112的發(fā)熱量增加(即，使電流量增加)。
另一方面，在流體流量減少的場合，由于流量檢測用感溫體104-1的溫度上升，所以，從積分電路108相對(duì)晶體管110的基極，進(jìn)行使晶體管110的電阻增加那樣的控制輸入，使發(fā)熱體112的發(fā)熱量減少(即，使電流量減少)。
這樣，不論流體流量的變化如何，都對(duì)發(fā)熱體112的發(fā)熱進(jìn)行反饋控制(相應(yīng)于流量檢測用感溫體104-1的電阻-溫度特性的正負(fù)，在需要的場合適當(dāng)?shù)厥共顒?dòng)放大電路106的輸出極性反轉(zhuǎn))，以使由流量檢測用感溫體104-1檢測到的溫度時(shí)常為目標(biāo)值。此時(shí)，由于加在發(fā)熱體112的電壓與流體流量相對(duì)應(yīng)，所以可將其作為流量輸出取出。
按照這樣的方式，不論被檢測流體的流量如何，發(fā)熱體112周圍的流量檢測用感溫體104-1的溫度大體保持一定，所以，流量傳感器的經(jīng)時(shí)劣化少，而且可防止可燃性被檢測流體的著火爆炸的發(fā)生。另外，由于在發(fā)熱體112不需恒壓電路，所以只要使用電橋電路104用的低輸出的恒壓電路102即可。為此，可減小恒壓電路的發(fā)熱量，即使將流量傳感器小型化，也可良好地維持流量檢測精度。
在本實(shí)施形式中，流量檢測用基體部53和流體溫度檢測用基體部由導(dǎo)熱率λ為0.7[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。作為這樣的合成樹脂，可使用例如包含40％重量的非晶硅石的環(huán)氧樹脂(λ為0.6)。這樣，通過使用導(dǎo)熱率λ為0.7[W/m·K]以下的流量檢測用基體部53和流體溫度檢測用基體部，可進(jìn)行外部環(huán)境溫度影響小的流量檢測和流體溫度檢測。
流量檢測用基體部53和流體溫度檢測用基體部特別是最好由導(dǎo)熱率λ在0.4[W/m·K]以下的合成樹脂制成。作為這樣的合成樹脂，可使用例如包含20％重量的非晶硅石的環(huán)氧樹脂(λ為0.33)。這樣，通過使用導(dǎo)熱率λ在0.4[W/m·K]以下的流量檢測用基體部53和流體溫度檢測用基體部，可進(jìn)行外部環(huán)境溫度影響小的流量檢測和流體溫度檢測，而且可進(jìn)行流量變化時(shí)響應(yīng)性高的流量檢測。
圖11示出使用上述那樣的本實(shí)施形式的流量傳感器在流體溫度25℃下測定的與輸出電壓對(duì)應(yīng)的流量變化的結(jié)果。其中，被檢測流體使用煤油，管路直徑為4mm，流量檢測用基體部53和流體溫度檢測用基體部由包含40％重量的非晶硅石的環(huán)氧樹脂(λ為0.6)制成。針對(duì)外部環(huán)境溫度為15℃的場合和外部環(huán)境溫度為35℃的場合進(jìn)行了測定。另一方面，圖12示出進(jìn)行同樣的流量測定的結(jié)果，其中，除流量檢測用基體部53由包含60％重量的非晶硅石的環(huán)氧樹脂(λ為0.88)制成以外，使用與上述圖11的場合相同的流量傳感器。與圖12的場合相比，圖11的場合的外部環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的流量輸出電壓的變化要小，可減小測定誤差。
圖13示出在緊接著使流量從20cc/min變化到80cc/min之后維持變化后的流量的場合下測定輸出電壓變化的結(jié)果，測定時(shí)使用以上那樣的本實(shí)施形式的流量傳感器。其中，被檢測流體使用煤油，管路直徑為4mm。針對(duì)流量檢測用基體部53和流體溫度檢測用基體部由包含20％重量的非晶硅石的環(huán)氧樹脂(λ為0.33)制成的場合(X)，以及由包含40％重量的非晶硅石的環(huán)氧樹脂(λ為0.60)制成的場合(Y)，都進(jìn)行了測定。從結(jié)果可看出，X場合的響應(yīng)性比Y場合更好，可以減小測定誤差。
這樣，在本實(shí)施形式中，不論外部環(huán)境溫度怎樣，都可以正確而且穩(wěn)定地檢測管路4內(nèi)的被檢測流體的流量。
如以上說明的那樣，按照本發(fā)明的實(shí)施形式的流量傳感器，由于封住流量檢測部的流量檢測用基體部由低導(dǎo)熱率的合成樹脂構(gòu)成，所以與外部環(huán)境的熱傳導(dǎo)對(duì)流量檢測產(chǎn)生的不良影響減小，由此可在寬范圍的環(huán)境溫度條件下正確而且穩(wěn)定地檢測管路內(nèi)的被檢測流體的流量。
下面參照?qǐng)D14A、14B、14C、15～20說明本發(fā)明的流量傳感器和流量檢測裝置的較好實(shí)施形式。
如圖14A、14B所示，流量傳感器201由流量檢測部202、翅片203、端子204及覆蓋構(gòu)件205構(gòu)成。
如圖15所示，流量檢測部202在基板206上依次層壓絕緣層207、薄膜發(fā)熱體208、電極層209、210、絕緣層211、薄膜感溫體212、絕緣層213，形成為芯片狀。
基板206為由氧化鋁等制成的厚600μm、大小為2×3mm左右的矩形板，如圖16所示，從層壓發(fā)熱體208、感溫體212的相反面，由腐蝕等形成深550μm的凹部214。凹部214的深度不作特別限定，但在可充分確?；?06的強(qiáng)度的前提下，越接近基板206的厚度越好。凹部214的內(nèi)徑尺寸也不作特別限定，但最好比發(fā)熱體208或感溫體212的外形尺寸大。
如圖16所示，在層壓基板206的發(fā)熱體208、感溫體212的相反面，固著由玻璃構(gòu)成的膜厚50～200μm的配制劑，完全封住上述凹部214。
發(fā)熱體208由膜厚1μm左右形成為所需形狀的金屬陶瓷構(gòu)成；電極層209、210由膜厚0.5μm左右的鎳或在其上層壓膜厚0.5μm左右的金而構(gòu)成。
感溫體212由膜厚0.5～1μm左右形成為所需形狀(例如彎曲形狀)的白金、鎳等溫度系數(shù)大而且穩(wěn)定的金屬熱阻膜或者氧化錳系NTC熱敏電阻構(gòu)成。
絕緣層207、211、213由膜厚1μm左右的SiO2構(gòu)成。
翅板203由銅、硬鋁、銅鎢合金等導(dǎo)熱性能良好的材料構(gòu)成，為厚度200μm、寬2mm左右的矩形薄板。
如圖14B所示，在翅片203的上端部的面上，使層壓發(fā)熱體208、感溫體212的面與其相向地通過銀膏等接合材料216固著流量檢測部202。由接合線217連接到輸出端子204，由模塑成形的覆蓋構(gòu)件205覆蓋流量檢測部202、翅片203的上半部及輸出端子204的下半部。
本發(fā)明的流量傳感器201在流量檢測部202的基板206形成凹部214，在這里設(shè)置絕熱效果高的空氣層，在翅片203的上端部的面上，使層壓發(fā)熱體208、感溫體212的面與其相向地固著流量檢測部202，極力減少覆蓋構(gòu)件205與發(fā)熱體208、感溫體212接觸的面積，所以，感溫體212保有的熱量和在翅片203中傳遞的熱量流出或流入覆蓋構(gòu)件205的程度變得極少。因此，即使在流體的比熱小的場合和在流量小的場合，都不會(huì)使流量傳感器201的靈敏度降低。
作為流量傳感器201的制造方法，可以采用多種方法，其中可以從一體物同時(shí)獲得上述翅片203和輸出端子204。
例如，可如圖17所示那樣，依順序，腐蝕板材219形成規(guī)定形狀的板狀基體材料218(S1)，對(duì)接合流量檢測部202的部分進(jìn)行鍍銀處理(S2)，涂抹銀膏固著流量檢測部202，由接合線217連接流量檢測部202與輸出端子204，對(duì)與翅片203相當(dāng)?shù)牟糠皱冩?S3)。然后，也可由環(huán)氧樹脂模塑成形流量檢測部202、翅片203的上半部及輸出端子204的下半部，形成覆蓋構(gòu)件205(S4)，制造出圖18所示那樣的流量傳感器201。
如圖19和圖20所示，流量檢測裝置221由外殼222、流通管223、上述流量傳感器201、溫度傳感器224和流量檢測電路基板225等構(gòu)成。
外殼222由聚氯乙烯樹脂等合成樹脂制成，由本體部226及可在其上自由裝拆的蓋體部227構(gòu)成，本體部226的兩端部為用于與外部配管連接的連接部228，在本體部226內(nèi)使流體流通管223貫通。
在本體部226的上部圍成傳感器插入空間229，從傳感器插入空間229朝上述流通管223穿設(shè)傳感器插入孔230、231。
流通管223為銅、鐵、不銹鋼等金屬構(gòu)成的圓管，在與上述傳感器插入孔230、231對(duì)應(yīng)的位置形成開口部232、233。
溫度傳感器224由溫度檢測部(與上述溫度檢測部22相同)、翅片235、輸出端子236及覆蓋構(gòu)件237等構(gòu)成，除了沒有流量檢測部202的發(fā)熱體208、電極層209、210、絕緣層211外，與流量檢測部202的構(gòu)成相同。作為溫度傳感器224的制造方法，可采用與流量傳感器201相同的方法。
流量傳感器201、溫度傳感器224從外殼222的傳感器插入空間229嵌插到傳感器插入孔230、231，翅片203、235的下半部插通流通管223的開口部232、233嵌插到流通管223內(nèi)時(shí)，翅片203、235的下端到達(dá)流通管223的軸線下方。在流量傳感器201、溫度傳感器224與傳感器插入孔230、231之間設(shè)置密封圈238、239，防止流體從這些間隙泄漏。
在嵌插流量傳感器201、溫度傳感器224后，在傳感器插入空間229插入傳感器推壓板240，推壓溫度傳感器224的覆蓋構(gòu)件205、237的上面，進(jìn)而安裝流量檢測電路基板225。
流量檢測電路基板225電連接于流量傳感器201和溫度傳感器224的輸出端子204、236(圖中未示出)，作為整體，構(gòu)成圖4中說明的那樣的流量檢測電路。即，在流量傳感器201中，感溫體212檢測從發(fā)熱體208的發(fā)熱量減去通過翅片203散失到流體中的熱量后的熱量，另一方面，在溫度傳感器224中，感溫體通過翅片235檢測流體保有的熱量，實(shí)施流體溫度補(bǔ)償，以良好的精度檢測流體的流量。
本發(fā)明的流量傳感器201由通過模塑成形的覆蓋構(gòu)件205覆蓋流量檢測部202、翅片203的上半部及輸出端子204的下半部，所以可確實(shí)地嵌插到外殼222的傳感器插入孔230、231，極少會(huì)出現(xiàn)因密封狀態(tài)不完全導(dǎo)致在翅片203中傳遞的熱通過金屬制流通管223流出到外殼222或熱從外殼222流入到翅片203的情形。
從這一點(diǎn)出發(fā)，即使在流體的比熱小的場合和在流量少的場合，都不會(huì)使流量傳感器201的靈敏度下降。
本發(fā)明的流量傳感器201由通過模塑成形的覆蓋構(gòu)件205覆蓋流量檢測部202、翅片203的上半部及輸出端子204的下半部并一體化，溫度傳感器224也一樣，由于僅是嵌插到形成于外殼222的傳感器插入孔230、231，所以在外殼222的組裝極為簡單，而且固定狀態(tài)也穩(wěn)定，耐久性也高。
圖21為作為參考示出的流量檢測裝置的斷面圖。
在該流量檢測裝置312中，使用了流量傳感器301，該流量傳感器301通過將流量檢測部306載置于折曲成L字型的翅片307的水平板部307a上而構(gòu)成，該流量檢測部306通過絕緣層在基板302上層壓薄膜發(fā)熱體和薄膜感溫體。在外殼308內(nèi)，在翅片307的垂直板部307b與流通管309的開口部之間填充玻璃進(jìn)行密封，由合成樹脂211覆蓋流量檢測部306和翅片307的水平板部307a全體，在進(jìn)行密封的同時(shí)進(jìn)行固定，從而形成流量檢測裝置312。
由該流量傳感器301和流量檢測裝置312，可大幅度解決朝外氣散失熱量或從外氣供給熱量、管路橫斷面中的流速變化、外部溫度環(huán)境影響等帶來的測量精度下降等問題。
然而，在流量傳感器301中，需要由接合材料313將流量檢測部306接合到翅片307的水平板307a，在翅片307的垂直板部307b與流通管309的開口部間填充玻璃310進(jìn)行密封，由合成樹脂311覆蓋流量檢測部306與翅片307的水平板部307a全體進(jìn)行密封，所以在外殼308中的組裝很麻煩，并且固定狀態(tài)不穩(wěn)定，存在產(chǎn)生耐久性問題的危險(xiǎn)。
本發(fā)明提供一種流量傳感器和流量檢測裝置，該流量傳感器和流量檢測裝置對(duì)于該問題也可以解決，使在外殼的組裝作業(yè)簡單易行，固定狀態(tài)也穩(wěn)定，并且具有足夠的耐久性。
按照本發(fā)明的實(shí)施形式的流量傳感器，可極力抑制從流量傳感器各部散失到外殼和外部的熱量，即使在流體比熱小的場合和在流量少的場合，也可以高精度測定流量。
下面參照?qǐng)D22～24、25A、25B、26A、26B、27～30說明本發(fā)明流量傳感器和溫度傳感器的較好實(shí)施形式。
示于圖22和圖23的流量傳感器401由流量檢測部402、翅片403、輸出端子404及殼405構(gòu)成。
如圖24所示，流量檢測部402在由硅、氧化鋁等構(gòu)成的厚400μm、邊長2mm左右的方板構(gòu)成的基板406上依次層壓形成薄膜感溫電阻體407、層間絕緣層8、薄膜發(fā)熱體409及發(fā)熱體電極410、411、保護(hù)膜412。符號(hào)413為接合片，該接合片由薄膜狀金(Au)或白金(Pt)覆蓋與接合線連接的感溫電阻體407的端緣部和發(fā)熱體電極410、411。
感溫電阻體407由膜厚0.5～1μm左右形成為所需形狀(例如彎曲形狀)的白金等溫度系數(shù)大而且穩(wěn)定的金屬熱阻膜或者氧化錳系NTC熱敏電阻構(gòu)成。
層間絕緣層408和保護(hù)膜412由膜厚1μm左右的SiO2構(gòu)成。
發(fā)熱體409由膜厚1μm左右形成為所需形狀的電阻體構(gòu)成，該電阻體例如有鎳(Ni)、Ni-Cr、Pt，更好的情形為Ta-SiO2、Nb-SiO2等金屬陶瓷，發(fā)熱體電極410、411通過膜厚1μm左右的Ni或在其上層壓了膜厚0.5μm左右的Au而構(gòu)成。
接合板413由縱橫0.2×0.15mm、厚0.1μm左右的Au構(gòu)成。
翅板403由銅、硬鋁、銅鎢合金等導(dǎo)熱性能良好的材料構(gòu)成，為厚度200μm、寬2mm左右的矩形薄板，形成為倒L字形，其上端部以適當(dāng)?shù)拈L度大體折曲成直角。在該折曲片部的上面通過銀膏等接合材料414固著流量檢測部402。
輸出端子404為由銅等導(dǎo)電性能良好的材料構(gòu)成的厚200μm左右的線狀薄板。
殼405由殼本體415和蓋體416構(gòu)成，兩者都由耐藥性和耐油性強(qiáng)的硬質(zhì)樹脂形成，更好的情形是由導(dǎo)熱性低的樹脂例如環(huán)氧樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚亞苯基硫醚(PPS)等形成。
殼本體415形成為上部凹下、內(nèi)部為中空凹部417的淺圓筒形，在其周壁緣部將周壁到頂部切成凹狀的用于接合蓋體416的被接合部415a，另外，在其底面設(shè)置凸出成圓柱狀的凸臺(tái)部415b。上述中空凹部417由大直徑凹部417a和小直徑凹部417b構(gòu)成，該大直徑凹部417a從周壁上端部凹成圓形，該小直徑凹部417b使大直徑凹部的底部中央進(jìn)一步凹成圓形。
蓋體416形成為凹部朝向下方的盤形，在周緣設(shè)置與上述殼本體的被接合部進(jìn)行接合的凸出到下方的接合部416a。
如圖23所示，在殼本體415內(nèi)，在小直徑凹部417b內(nèi)插通將檢測部402固著于上部的翅片403，將其下端部貫通凸臺(tái)部415b凸出到殼外方，而且使上部的折曲片部與大直徑凹部417a的底部接觸地進(jìn)行支承，另外，使4個(gè)輸出端子404的其中的一半部貫通殼本體的側(cè)壁水平地凸出到殼外方，另一半部接合于大直徑凹部417a的底部加以支承，由接合線418連接各輸出端子404和流量檢測部402。
在這樣配置了各部分的殼本體415用蓋體416進(jìn)行覆蓋，由粘合劑或添著將其固著，封住殼405內(nèi)，從而形成本形式的流量傳感器401。
按照本實(shí)施形式的流量傳感器401，由蓋體416密封殼本體415的中空凹部417，在殼405內(nèi)形成空洞部，在該空洞部內(nèi)收容流量檢測部402。這樣，在流量檢測部402的周圍與殼405的內(nèi)周面間形成絕熱效果好的氣體層(空氣層)，另外，包括與流量檢測部402的接合部或連接部，使翅片403與輸出端子404的表面部露出到中空凹部417內(nèi)，減少了這些要素與殼405的接觸面積，所以，可極力減少從傳感器外部通過殼405傳遞到流量檢測部402的熱量。為了防止結(jié)露，在氣體層充填干燥空氣較好，充填氮?dú)饣驓鍤鈩t更好。
因此，抑制了外氣與流量傳感器401之間的熱量流出和流入的影響，從流體以外的物體流入熱量等導(dǎo)致的測定誤差變小，流量的測量精度提高，即使在流體的比熱小的場合或流量少的場合等，也可進(jìn)行正確的流量測定。
圖25A、25B及圖26A、26B所示形式的流量傳感器401與上述形式相比殼405的形式有差異。
示于圖25A、25B的形式的殼405與上述形式一樣由殼本體419和蓋體420構(gòu)成，殼本體419在圓柱體的正面長度方向中央部設(shè)置沿其兩側(cè)部間切成凹狀的中空凹部421，另外，為了減少與后述的外殼452的熱接觸面積，在背面?zhèn)韧庵苊娌恳赃m當(dāng)?shù)膶挾群蜕疃仍O(shè)置凹下的切口部419d。另外，蓋體420由可與殼本體周面接合的彎曲板構(gòu)成，在殼本體419的周面覆蓋蓋體420，可封閉中空凹部421。
在殼本體419的周面內(nèi)側(cè)設(shè)置與蓋體420接合的臺(tái)階部419a，另外，在底面設(shè)置凸出成圓柱狀的凸臺(tái)部419b。
另外，示于圖26A、26B的形式的殼405使用上述殼本體419，在其上覆蓋由大體コ字狀的折曲板構(gòu)成的蓋體422，封閉中空凹部421。在該場合，在殼本體419的周面內(nèi)側(cè)沿蓋體周面設(shè)置與蓋體422接合的接合臺(tái)階部419c。在殼本體419的背面?zhèn)韧庵苊娌吭O(shè)置凹成適當(dāng)寬度和深度的切口部419d，這與圖25A、25B相同。
在這些形式中，使用沒有折曲成L字形的帶狀翅片403，在殼本體419內(nèi)將翅片403插通到中空凹部421的下部，并將流量檢測部402固著到其上端部，將翅片403的下端部貫通凸臺(tái)部419b凸出到殼外方。另外，將4個(gè)輸出端子404的上端部貫通中空凹部421的上部凸出到殼外方，其下端部配置于中空凹部421內(nèi)，由接合線418連接各輸出端子404和流量檢測部402。
在這樣配置各要素的殼本體419的側(cè)面覆蓋蓋體420或422，由粘合劑或由添著將其固著，封閉殼405，從而形成流量傳感器401。
按照這些形式的流量傳感器401，與上述一樣，通過在殼本體419覆蓋蓋體420或蓋體422，在殼405內(nèi)形成空洞部，在其中收容流量檢測部402，所以，由形成在流量檢測部402周圍的空氣層的絕熱效果可減少外氣與流量傳感器401之間的熱量流入和流出的影響，提高流量的測量精度。
另外，由于在殼本體419的外周面部設(shè)置有切口部419d，所以，熱量不易從傳感器的周圍傳遞開去，絕熱性良好。即，在將傳感器安裝于流量檢測裝置的狀態(tài)下，如圖29所示那樣，該切口部419d不與傳感器插入孔459的周面接觸，切口部419d的部分成為空隙部，所以，由該空隙部的空氣層可減少熱量從外殼452向殼本體419的流出和流入，借助于形成于上述殼405內(nèi)的空洞部的絕熱效果，可減小測定誤差。
切口部419d可相應(yīng)于殼本體419的大小和形狀等在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置成適當(dāng)?shù)拇笮『托螤?，也可設(shè)置在圖22、23所示的形式的殼本體415的外周面。
對(duì)于圖28所示本發(fā)明的溫度傳感器431，只需將上述各形式的流量傳感器401的構(gòu)成要素中的流量檢測部402替換成圖27所示溫度檢測部432即可構(gòu)成。
即，溫度檢測部432在基板433上面直接依次層壓形成絕緣層434、薄膜感溫體435、絕緣層436，基板433、絕緣層434、436及感溫體435的形狀、材質(zhì)與流量檢測部402相同。
另外，雖然圖中未示出，實(shí)際上該溫度檢測部432固著在翅片403的端部，該翅片403和輸出端子404配置在具有中空凹部417、421的殼本體415、419內(nèi)，溫度檢測部432與輸出端子404由接合線418連接，在殼本體覆蓋蓋體416、420、422，密封中空凹部417、421，在殼405內(nèi)形成空洞部，從而獲得以溫度檢測部432的周圍作為空氣層的溫度傳感器431。
這樣形成的溫度傳感器431與流量傳感器401同樣，在殼405的空洞部內(nèi)收容溫度檢測部432，在溫度檢測部432的周圍與殼405的內(nèi)周面之間形成絕熱效果好的空氣層，另外，包括與溫度檢測部432的接合部或連接部，翅片403和輸出端子404的表面部露出到中空凹部內(nèi)，所以，在外氣與溫度傳感器431之間，通過殼405的熱量流入和流出的影響減小，可抑制該熱量導(dǎo)致的測定誤差，從而可提高流體溫度的測量精度。
如在殼本體415、419的外周面部設(shè)置切口部419d，則切口部419d的部分成為空隙部，殼本體415、419流入和流出的熱量減少，可抑制不需熱量產(chǎn)生的測定誤差，較理想。
本發(fā)明的流量傳感器401和溫度傳感器431具有通用的構(gòu)成要素，可一起由多種方法制造。具體地說，在分開形成的殼415、419設(shè)置翅片403等構(gòu)成要素，之后，覆蓋形成蓋體416、420、422，或在殼本體成形時(shí)將設(shè)置于內(nèi)部的構(gòu)成要素一體組裝成形，之后，可覆蓋形成蓋體。
另外，本發(fā)明的流量傳感器401和溫度傳感器431在殼405內(nèi)設(shè)置空洞部，在該空洞部內(nèi)收容流量檢測部402或溫度檢測部432，兩部分的表面露出到空洞部內(nèi)的空氣層，從而阻止來自殼405的熱量的傳遞，抑制與外氣之間的熱量的流入和流出。
因此，如為在設(shè)置于傳感器內(nèi)的空洞部內(nèi)收容流量檢測部402或溫度檢測部432的構(gòu)造，則不限制殼405的形式。在上述形式中，為了方便制造，形成為分離殼本體和蓋體的構(gòu)造，但可也為其它分離構(gòu)造或?qū)⑺鼈兣c各構(gòu)成要素一體成形的構(gòu)造。
上述構(gòu)成的流量傳感器401和溫度傳感器431嵌插到圖28和圖29所示外殼452中，構(gòu)成流量檢測裝置451，使用于流量的測定。
外殼452由聚氯乙烯樹脂、PBT、PPS等合成樹脂制成，包括本體部455和可在其上自由裝拆蓋體部456，本體部455的兩端部為用于與外部配管連接的連接部457，使流通管453貫通在本體部455內(nèi)。
在本體部455的上部圍成傳感器插入空間458，從該傳感器插入空間朝流通管453穿設(shè)傳感器插入孔459、460。
流通管453為銅、鐵、不銹鋼等金屬圓筒管，在與傳感器插入孔459、460對(duì)應(yīng)的位置形成開口部461、462。
流量傳感器401、溫度傳感器431從外殼452的傳感器插入空間458嵌插到傳感器插入孔459、460，翅片403的下半部插通流通管453的開口部461、462，位置該管內(nèi)，嵌插時(shí)，翅片403的下端到達(dá)流通管453的軸線下方。
流量傳感器401、溫度傳感器431與傳感器插入孔459、460之間安裝密封圈463、464，防止流體從這些間隙泄漏。
嵌插流量傳感器401、溫度傳感器431后，在傳感器插入空間458插入傳感器推壓板465，推壓兩傳感器殼405的上面，安裝流量等的檢測電路基板454。
流量等的檢測電路基板454電連接到流量傳感器401和溫度傳感器431的各輸出端子404，作為整體，構(gòu)成上述圖10說明那樣的流量檢測電路。
詳細(xì)地說，構(gòu)成包含流量檢測部402的感溫電阻體407、溫度檢測部432的感溫體435、及可變電阻體的電橋電路，由恒定電壓電路向其供給恒定電壓，電橋電路的輸出通過具有放大系數(shù)調(diào)整電阻的差動(dòng)放大電路和積分電路輸入到晶體管的基極端子，該晶體管的發(fā)射極與流量檢測部402的發(fā)熱體409連接而且集電極接地，將相應(yīng)于電橋電路的a、b點(diǎn)的電位差變化的發(fā)熱體409的電位作為流量的檢測信號(hào)取出。
即，在感溫電阻體407檢測出的流體溫度變低的場合，從積分電路控制晶體管的基極電流值，使發(fā)熱體409的發(fā)熱量增加，換句話說，使對(duì)發(fā)熱體供給的電力增加，另一方面，在感溫電阻407檢測出的流體溫度上升的場合，從積分電路控制晶體管的基極電流值，使發(fā)熱體409的發(fā)熱量減少，換句話說，使對(duì)發(fā)熱體供給的電力減少，不論被檢測流體的流量如何，都可實(shí)施流體溫度補(bǔ)償，提供流體的流量。
使用圖22和圖23所示形式的流量傳感器401，構(gòu)成與上述流量檢測裝置451相同構(gòu)造的流量檢測裝置，測定流量。
使用煤油作為被測定流體，使其以定量在流通管453中流動(dòng)，在某時(shí)刻增加或減少規(guī)定量，連續(xù)地測定流量。然后，求出從切換流量時(shí)起輸出變動(dòng)率隨時(shí)間的變化。
圖30中的符號(hào)(A)示出從將20cc/分的流動(dòng)切換到80cc/分的流動(dòng)時(shí)起輸出變動(dòng)率隨時(shí)間的變化。
圖30中的符號(hào)(B)示出從將80cc/分的流動(dòng)切換到20cc/分的流動(dòng)時(shí)起輸出變動(dòng)率隨時(shí)間的變化。
輸出變動(dòng)率指測定流量值與在流通管453中流動(dòng)的流體的實(shí)際流量值的比值(測定流量值/實(shí)際流量值)，輸出變動(dòng)率越接近1.0，意味著測定誤差越小。
流量檢測部的周圍在殼沒有間隙，在實(shí)施例的裝置中組裝被覆蓋的現(xiàn)有構(gòu)造的流量傳感器，以相同的順序測定流量，求出輸出變動(dòng)率。
圖30中的符號(hào)(C)示出從將20cc/分的流動(dòng)切換到80cc/分的流動(dòng)時(shí)輸出變動(dòng)率的變化。圖30中的符號(hào)(D)示出從將80cc/分的流動(dòng)切換到20cc/分的流動(dòng)時(shí)輸出變動(dòng)率的變化。
由圖30可確認(rèn)，在現(xiàn)有的流量傳感器中，隨著測定流量值接近實(shí)際流量值，到輸出穩(wěn)定需要較長時(shí)間(在圖中為30秒以上，在實(shí)測為2分鐘左右)，但在本發(fā)明的流量傳感器中，輸出在5秒以內(nèi)穩(wěn)定，在短時(shí)間內(nèi)追隨流量的變化。因此，按照本發(fā)明的傳感器，靈敏度良好，響應(yīng)性優(yōu)良，測量精度穩(wěn)定而且高。
如以上說明的那樣，按照本發(fā)明實(shí)施形式的流量傳感器和溫度傳感器，在外氣與流量傳感器或溫度傳感器之間熱量的流出和流入的影響小，即使在流體的比熱小的場合或流量少的場合，可以高精度測定流量及其溫度。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上說明的那樣，按照本發(fā)明的流量傳感器，由于將包含流量檢測部的元件組件化，所以制造上的組裝容易。另外，按照本發(fā)明的流量傳感器，可進(jìn)行不易受到外氣溫度變動(dòng)的不良影響的正確的流量測定。另外，按照本發(fā)明的流量傳感器，即使為較高粘度的粘性流體，也可正確測定配管內(nèi)流動(dòng)的該流體的流量。另外，按照本發(fā)明，即使流量較少，也可正確地測定配管內(nèi)流動(dòng)的該流體的流量。
另外，如以上說明的那樣，按照本發(fā)明的流量傳感器，由低導(dǎo)熱率的合成樹脂構(gòu)成封閉流量檢測部的流量檢測用基體部，所以可減少與外部的熱傳導(dǎo)對(duì)流量檢測的不良影響，由此可在寬范圍環(huán)境溫度條件下正確而且穩(wěn)定地檢測管路內(nèi)的被檢測流體的流量。
本發(fā)明可容易地進(jìn)行在外殼的組裝作業(yè)，并且可提供固定狀態(tài)穩(wěn)定、具有足夠耐久性的流量傳感器和流量檢測裝置。
另外，按照本發(fā)明的流量傳感器，可極力減少從流量傳感器各部向外殼和外部散失的熱量，即使在流體比熱小的場合或在流量少的場合，也可以高精度測定流量。
另外，如以上說明的那樣，按照本發(fā)明的流量傳感器和溫度傳感器，可減少外氣與流量傳感器或溫度傳感器之間的熱量流入和流出的影響，即使在流體比熱小的場合或流量少的場合，也可以高精度測定流量和其溫度。
權(quán)利要求
1.一種流量傳感器，該流量傳感器具有流量檢測部、流體流通管路、及流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件，該流量檢測部具有發(fā)熱功能和感溫功能，該流體流通管路用于被檢測流體的流通，該流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件接受上述流量檢測部的發(fā)熱的影響而且延伸到上述流體流通管內(nèi)地進(jìn)行配置，在上述流量檢測部中，基于發(fā)熱通過上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件實(shí)行接受上述被檢測流體的吸熱影響的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測上述流體流通管路內(nèi)的被檢測流體的流量；其特征在于上述流量檢測部及上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件的與上述流量檢測部進(jìn)行熱連接的部分被封閉在流量檢測用基體內(nèi)，該流量檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.7[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其特征在于上述流量檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.4[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流量傳感器，其特征在于上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件沿上述流體流通管路的徑向延伸，通過該流體流通管路的中心線。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件呈平板狀，在上述流體流通管路內(nèi)沿該管路方向進(jìn)行配置。
5.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于上述流量檢測部包含薄膜發(fā)熱體和流量檢測用薄膜感溫體，該薄膜發(fā)熱體在上述流體流通管路外形成于該流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件上，該薄膜感溫體可接受該薄膜發(fā)熱體的發(fā)熱影響地進(jìn)行配置。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于包含用于在檢測上述流量時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)牧黧w溫度檢測部，該流體溫度檢測部與流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件進(jìn)行熱連接，該流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件延伸到上述流體流通管路內(nèi)地進(jìn)行配置。
7.如權(quán)利要求6所述的流量傳感器，其特征在于上述流體溫度檢測部及上述流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件的與上述流體溫度檢測部進(jìn)行熱連接的部分封閉在流體溫度檢測用基體部內(nèi)，該流體溫度檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.7[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的流量傳感器，其特征在于上述流體溫度檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.4[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求6～8中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于上述流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件沿上述流體流通管路的徑向延伸，通過該流體流通管路的中心線。
10.如權(quán)利要求6～9中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于上述流體溫度檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件呈平板狀，在上述流體流通管路內(nèi)沿該管路方向進(jìn)行配置。
11.如權(quán)利要求5～10中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于在向上述薄膜發(fā)熱體供給電流的線路上連接控制該薄膜發(fā)熱體的發(fā)熱的發(fā)熱控制裝置，該發(fā)熱控制裝置使上述感溫結(jié)果與目標(biāo)一致地根據(jù)該感溫的結(jié)果控制向上述薄膜發(fā)熱體供給的電流，根據(jù)上述發(fā)熱控制裝置的控制狀態(tài)檢測上述被檢測流體的流量。
12.一種流量傳感器，其特征在于，具有在基板上形成發(fā)熱體和感溫體的流量檢測部、在與被檢測流體之間導(dǎo)熱的翅片、輸出與流量相應(yīng)的電壓值的輸出端子，由模塑覆蓋上述翅片的一部分和上述輸出端子的一部分。
13.如權(quán)利要求12所述的流量傳感器，其特征在于在上述翅片的一端部的表面固著上述流量檢測部，由接合線連接上述流量檢測部和上述輸出端子。
14.如權(quán)利要求12或13所述的流量傳感器，其特征在于由板材形成具有與上述翅片和上述輸出端子相當(dāng)?shù)牟糠值陌鍫罨模瑫r(shí)形成翅片和輸出端子。
15.如權(quán)利要求14所述的流量傳感器，其特征在于上述板狀基材通過腐蝕上述板材而形成。
16.一種流量檢測裝置，具有權(quán)利要求12所述的流量傳感器、穿設(shè)了收容該流量傳感器的傳感器插入孔的外殼、及在對(duì)應(yīng)于上述傳感器插入孔的位置形成開口部的使被檢測流體流通的流通管。
17.如權(quán)利要求16所述的流量檢測裝置，其特征在于在上述流量傳感器與上述傳感器插入孔之間設(shè)置密封材料。
18.如權(quán)利要求16或17所述的流量檢測裝置，其特征在于設(shè)置用于檢測被檢測流體溫度的溫度傳感器，在上述外殼穿設(shè)用于收容該溫度傳感器的傳感器插入孔，在上述流通管于與該傳感器插入孔對(duì)應(yīng)的位置形成開口部。
19.如權(quán)利要求18所述的流量檢測裝置，其特征在于在上述流量傳感器與上述傳感器插入孔間設(shè)置密封材料。
20.一種流量傳感器，具有在基板上形成發(fā)熱體和感溫體的流量檢測部，其特征在于在上述基板形成凹部，封閉該凹部，設(shè)置氣體層。
21.如權(quán)利要求20所述的流量傳感器，其特征在于上述凹部可通過腐蝕形成。
22.如權(quán)利要求20或21所述的流量傳感器，其特征在于可由玻璃構(gòu)成的配制劑封住上述凹部。
23.如權(quán)利要求20～22中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于在與被檢測流體之間設(shè)置用于導(dǎo)熱的翅片，在該翅片的一端部的面，使層壓上述發(fā)熱體、上述感溫體的面與其相向地固著上述流量檢測部。
24.一種流量傳感器，該流量傳感器具有流量檢測部、翅片、及輸出端子，該流量檢測部通過夾著絕緣體地層壓發(fā)熱體和感溫體而形成，該翅片在該流量檢測部接合一端，該輸出端子電連接于流量檢測部，在樹脂殼體內(nèi)收容流量檢測部，在該殼體外部凸出翅片和輸出端子的端部；其特征在于在上述樹脂殼體內(nèi)部設(shè)置空洞部，在該空洞部設(shè)置流量檢測部。
25.如權(quán)利要求24所述流量傳感器，其特征在于在空洞部內(nèi)配置與流量檢測部接合的翅片的端部和與上述流量檢測部連接的輸出端子的端部。
26.如權(quán)利要求24或25所述的流量傳感器，其特征在于在樹脂殼體的外周面部設(shè)置切口部。
27.如權(quán)利要求24～26中任何一項(xiàng)所述的流量傳感器，其特征在于由具有中空凹部的殼本體和將其封閉的蓋體構(gòu)成樹脂殼體。
28.一種溫度傳感器，具有溫度檢測部、翅片、及輸出端子，該溫度檢測部通過層壓絕緣體和感溫體而形成，該翅片在該溫度檢測部接合一端，該輸出端子電連接于溫度檢測部，在樹脂殼體內(nèi)收容溫度檢測部，在該殼體外部凸出翅片和輸出端子的端部；其特征在于在上述樹脂殼體內(nèi)部設(shè)置空洞部，在該空洞部設(shè)置溫度檢測部。
29.如權(quán)利要求28所述的溫度傳感器，在空洞部內(nèi)配置與溫度檢測部接合的翅片的端部和與溫度檢測部連接的輸出端子的端部。
30.如權(quán)利要求28或29所述的溫度傳感器，在樹脂殼體的外周面部設(shè)置切口部。
31.如權(quán)利要求28～30中任何一項(xiàng)所述的溫度傳感器，樹脂殼體由具有中空凹部的殼本體和將其封閉的蓋體構(gòu)成。
全文摘要
一種流量傳感器，通過防止外部環(huán)境溫度條件對(duì)測量精度的不良影響，提高測量精度，使得即使是粘度較高的粘性流體或微小流量，也可正確測定在配管內(nèi)流動(dòng)的流體的流量，而且易于組裝；該流量傳感器具有流量檢測部、流體流通管路、及流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件，該流量檢測部具有發(fā)熱功能和感溫功能，該流體流通管路用于被檢測流體的流通，該流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件接受上述流量檢測部的發(fā)熱的影響而且延伸到上述流體流通管內(nèi)地進(jìn)行配置，在上述流量檢測部中，基于發(fā)熱通過上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件實(shí)行接受上述被檢測流體的吸熱影響的感溫，根據(jù)該感溫的結(jié)果檢測上述流體流通管路內(nèi)的被檢測流體的流量；上述流量檢測部及上述流量檢測用導(dǎo)熱構(gòu)件的與上述流量檢測部進(jìn)行熱連接的部分被封閉在流量檢測用基體內(nèi)，該流量檢測用基體部由導(dǎo)熱率在0.7[W/m·K]以下的合成樹脂構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01F1/684GK1474165SQ0310677
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月21日
發(fā)明者山岸喜代志, 川西利明, 友成健二, 井上真一, 小池淳, 一, 二, 明 申請(qǐng)人:三井金屬礦業(yè)株式會(huì)社