(57)【要約】【課題】発熱源と温度検出素子を使用して正確に流体の流量を測定することができ、流体の流速が極めて遅い場合にも、流体の流量を正確に測定することができる流量計を提供する。【解決手段】流体が流通する通路２１が設けられた基体２と、前記基体の前記通路の近傍位置に設けられた発熱源３と、前記基体の前記通路の近傍であって、前記通路を挟んで前記発熱源の反対側の位置に設けられ、かつ、前記発熱源よりも下流側に配置された温度検出素子４，５と、前記発熱源をパルス状に発熱させるとともに、前記温度検出素子によって通過する流体の温度を検出し、流体の温度変化に関する時間情報により流体の流量を求める流量演算部とを有する。【選択図】        図１
2004184177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する通路（２１）が設けられた基体（２）と、
前記基体（２）の前記通路（２１）の近傍位置に設けられた発熱源（３）と、
前記基体（２）の前記通路（２１）の近傍であって、前記通路（２１）を挟んで前記発熱源（３）の反対側の位置に設けられ、かつ、前記発熱源（３）よりも下流側に配置された温度検出素子（４，５）と、
前記発熱源（３）をパルス状に発熱させるとともに、前記温度検出素子（４，５）によって通過する流体の温度を検出し、流体の温度変化に関する時間情報により流体の流量を求める流量演算部（９）とを有する流量計。
【請求項２】
請求項１に記載した流量計であって、
前記通路（２１）は、側壁の少なくとも一部が平面状に形成された平面部が設けられたものであり、
前記温度検出素子（４，５）は、平面状の受熱面を有するものであって、前記通路（２１）の前記平面部の近傍に前記受熱面が前記通路（２１）側に面するように取り付けられているものである流量計。
【請求項３】
請求項２に記載した流量計であって、
前記温度検出素子（４，５）は、前記受熱面の前記通路（２１）の軸方向と直交する方向の幅が、前記通路（２１）の同方向の幅の１．２〜２倍の幅を有するものである流量計。
【請求項４】
請求項３に記載した流量計であって、
前記温度検出素子（４，５）は、前記受熱面の前記通路（２１）の軸方向と直交する方向の幅が、前記通路（２１）の同方向の幅の１．２〜１．４倍の幅を有するものである流量計。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載した流量計であって、
前記基体（２）には、前記温度検出素子（４，５）を取り付けるための凹部である取付凹部（２２，２４）が設けられており、
前記取付凹部（２２，２４）と前記通路（２１）との境界壁には、前記取付凹部（２２，２４）と前記通路（２１）とを連通させる連通孔（２３，２５）が設けられている流量計。
【請求項６】
請求項５に記載した流量計であって、
前記温度検出素子（４，５）は、前記取付凹部（２２，２４）に挿入され、絶縁性の封入材料（２７）によって封入されて前記基体（２）に固定されるものである流量計。
【請求項７】
請求項６に記載した流量計であって、
前記温度検出素子（４，５）の前記受熱面には金属が被覆され、
前記取付凹部（２２，２４）の凹部底面にも金属が被覆されている流量計。
【請求項８】
請求項７に記載した流量計であって、
前記温度検出素子（４，５）の前記受熱面および前記取付凹部（２２，２４）の前記凹部底面に被覆される金属は金である流量計。
【請求項９】
請求項７，８のいずれか１項に記載した流量計であって、
前記取付凹部（２２，２４）の前記凹部底面には、前記連通孔（２３，２５）の周囲を取り囲むように配置され、前記温度検出素子（４，５）側に突出した突出シール部（４３ａ）が設けられている流量計。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載した流量計であって、
前記温度検出素子は、前記発熱源（３）よりも下流側に配置された第１温度検出素子（４）と、前記第１温度検出素子（４）よりも下流側に配置された第２温度検出素子（５）とから成り、
前記流量演算部（９）は、前記発熱源（３）をパルス状に発熱させるとともに、前記第１温度検出素子（４）および前記第２温度検出素子（５）によって通過する流体の温度を検出し、前記第１温度検出素子（４）によって検出した温度が最大値となる時刻と、前記第２温度検出素子（５）によって検出した温度が最大値となる時刻との時間差により流体の流量を求めるものである流量計。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載した流量計であって、
前記温度検出素子は、サーミスタ（４，５）を使用したものである流量計。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載した流量計であって、
前記発熱源は、サーミスタを使用したものである流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通路内を流れる流体の流量を測定するための流量計に関し、詳しくは、発熱源と温度検出素子を使用して正確に流体の流量を測定することができ、微少量の流量も正確に測定することができる流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の流量計は、機械式、圧力型、超音波型、質量型等の種々の測定原理に基づくものが存在しているが、そのどれもが微少量の流量を正確に測定することには問題があった。すなわち、微少流量においては測定誤差が増大する等により正確な測定が困難であった。また、０．１〜数１０［μＬ／ｍｉｎ］程度の、極めて微少流量の測定においては、前述のような流量計では有効な測定値を得ることすら困難であった。
【０００３】
例えば、１日当たり１ｍＬの微少流量は、０．６９［μＬ／ｍｉｎ］となり、内径０．２ｍｍの断面形状が円形の管中を流れた場合の流速は０．３７［ｍｍ／ｓ］となる。機械的な可動部を流体の流速によって駆動して流速を測定するものでは、このような遅い流速を測定可能な機械的可動部を作成することが極めて困難である。また、通路抵抗やオリフィス等による差圧によって流量を測定するものでは、差圧が小さすぎて測定できない。超音波等を利用して流体の流速を測定するものでは、流速が前述のように極めて小さいために測定できない。同様に、質量流量計でも流速が極めて小さいために測定できない。
【０００４】
前述のような流量計以外に、微少量の流量も正確に測定することができる流量計として、下記の特許文献１のような流量計が公知である。特許文献１には、流体の通路内に発熱源と温度検出素子とを配置し、発熱源をパルス状に発熱させるとともに、温度検出素子によって通過する流体の温度を検出し、発熱源の発熱駆動時刻から温度検出素子によって検出した温度が最大値となる時刻までの時間差により流体の流量を求める流量計が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１４０１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の流量計によれば、通常の場合には微少量の流量も正確に測定することができる。しかし、前述のように流体の流速が極めて遅い場合には、流体の流れによる熱の移動に加えて、管自体や流体の熱伝導によって伝達される熱の影響が現れてくるため、この熱伝導による熱移動成分が測定誤差を大きくするという問題点があった。また、流体の流速が極めて遅い場合には、加熱された流体が温度検出素子の位置に到達するまでの時間が大きくなり、流体からの放熱量が大きくなって温度が最大値となる時刻を検出するのが難しくなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、発熱源と温度検出素子を使用して正確に流体の流量を測定することができ、流体の流速が極めて遅い場合にも、流体の流量を正確に測定することができる流量計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の流量計は、流体が流通する通路が設けられた基体と、前記基体の前記通路の近傍位置に設けられた発熱源と、前記基体の前記通路の近傍であって、前記通路を挟んで前記発熱源の反対側の位置に設けられ、かつ、前記発熱源よりも下流側に配置された温度検出素子と、前記発熱源をパルス状に発熱させるとともに、前記温度検出素子によって通過する流体の温度を検出し、流体の温度変化に関する時間情報により流体の流量を求める流量演算部とを有するものである。ここで、流体の温度変化に関する時間情報とは、流体の温度変化の時刻または時間差等を意味する。
【０００９】
また、上記の流量計において、前記通路は、側壁の少なくとも一部が平面状に形成された平面部が設けられたものであり、前記温度検出素子は、平面状の受熱面を有するものであって、前記通路の前記平面部の近傍に前記受熱面が前記通路側に面するように取り付けられているものであることが好ましい。
【００１０】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子は、前記受熱面の前記通路の軸方向と直交する方向の幅が、前記通路の同方向の幅の１．２〜２倍の幅を有するものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子は、前記受熱面の前記通路の軸方向と直交する方向の幅が、前記通路の同方向の幅の１．２〜１．４倍の幅を有するものであればさらに好ましい。
【００１２】
また、上記の流量計において、前記基体には、前記温度検出素子を取り付けるための凹部である取付凹部が設けられており、前記取付凹部と前記通路との境界壁には、前記取付凹部と前記通路とを連通させる連通孔が設けられていることが好ましい。
【００１３】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子は、前記取付凹部に挿入され、絶縁性の封入材料によって封入されて前記基体に固定されるものであることが好ましい。
【００１４】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子の前記受熱面には金属が被覆され、前記取付凹部の凹部底面にも金属が被覆されていることが好ましい。
【００１５】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子の前記受熱面および前記取付凹部の前記凹部底面に被覆される金属は金であることが好ましい。
【００１６】
また、上記の流量計において、前記取付凹部の前記凹部底面には、前記連通孔の周囲を取り囲むように配置され、前記温度検出素子側に突出した突出シール部が設けられていることが好ましい。
【００１７】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子は、前記発熱源よりも下流側に配置された第１温度検出素子と、前記第１温度検出素子よりも下流側に配置された第２温度検出素子とから成り、前記流量演算部は、前記発熱源をパルス状に発熱させるとともに、前記第１温度検出素子および前記第２温度検出素子によって通過する流体の温度を検出し、前記第１温度検出素子によって検出した温度が最大値となる時刻と、前記第２温度検出素子によって検出した温度が最大値となる時刻との時間差により流体の流量を求めるものであることが好ましい。
【００１８】
また、上記の流量計において、前記温度検出素子は、サーミスタを使用したものであることが好ましい。
【００１９】
また、上記の流量計において、前記発熱源としては、サーミスタを使用することもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１から図４は、本発明の流量計の流量センサ部１の構成を示す図である。図１は、流量センサ部１の通路２１に平行な断面を表す断面図である。また、図２は、流量センサ部１を図１における下方向から見た底面図である。図３は、図１にＡ−Ａ矢視で示す流量センサ部１の断面図である。図４は、図１にＢ−Ｂ矢視で示す流量センサ部１の断面図である。
【００２１】
流量センサ部１の基体２の内部には、流体が流通する直線状の通路２１が設けられている。流量センサ部１は、通路２１内を流通する流体の流量（流速）を検出するものである。流量センサ部１の基体２には、通路２１の軸方向すなわち中心線Ｃ方向に沿って、発熱源としての抵抗体３、第１温度検出素子としてのサーミスタ４および第２温度検出素子としてのサーミスタ５が配置されている。流体は図の矢印方向に流通し、この通路２１の上流側から順に、抵抗体３、サーミスタ４、サーミスタ５が配置されている。
【００２２】
通路２１は断面形状が正方形に形成されており、平面状の４つの側壁に囲まれている。平面状の４つの側壁が通路２１の平面部を構成している。ここでは、通路２１として断面形状が正方形のものを示したが、断面形状は長方形、円形、長円形等の任意の形状でよい。断面形状が円形、長円形等の場合には、通路の少なくとも一部に側壁が平面状に形成された平面部を設ける。そして、この平面部に抵抗体３、サーミスタ４、サーミスタ５を取り付けるようにする。
【００２３】
抵抗体３の放熱面（図１では下面）およびサーミスタ４、サーミスタ５の受熱面（図１では上面）も平面状に形成されており、通路２１中を流通する流体に対して熱の伝達効率が向上する。このため、サーミスタ４，５による温度の検出感度が向上する。そして、サーミスタ４，５の受熱面の通路２１の軸方向と直交する方向（図４の左右方向）の幅Ｗ（図４参照）は、通路２１の同方向の幅Ｕの１．２〜２倍であることが好ましい。そして、受熱面の幅Ｗが通路２１の幅Ｕの１．２〜１．４倍の範囲であればさらに望ましい。
【００２４】
また、抵抗体３は基体２の上面側に設けられており、サーミスタ４およびサーミスタ５は基体２の下面側に設けられている。このように、抵抗体３とサーミスタ４，５が通路２１を挟んで反対側（通路２１の中心線Ｃを挟んで互いに対向する反対側）に設けられているので、抵抗体３で発生した熱が通路２１の周囲の基体２部分の熱伝導によりサーミスタ４，５側に伝達される量を減少させることができる。
【００２５】
この流量センサ部１は、流体の流れによる熱の移動を検出して、その流体の流量を測定するものなので、流体の流れ以外による熱の移動はできる限り少ない方が望ましい。基体２は、熱絶縁性の材料によって構成されており、さらに、抵抗体３とサーミスタ４，５が通路２１を挟んで反対側に設けられているので、流体の流れ以外による熱の移動を減少させることができる。
【００２６】
抵抗体３の上下には金属被覆による加熱電流供給用電極３１，３２が設けられている。抵抗体３を加熱するための電流は、抵抗体３を上下方向から挟む加熱電流供給用電極３１，３２を介して供給される。また、抵抗体３で発生した熱は、加熱電流供給用電極３２を介して通路２１内を流通する流体に伝達される。加熱電流供給用電極３１，３２としては、金、銅等の金属が使用できるが、特に金が好ましい。
【００２７】
基体２の下面側には、サーミスタ４，５を取り付け可能な凹部である取付凹部２２，２４が形成されている。取付凹部２２の上方の凹部の底面は、サーミスタ４との接触面となっている。取付凹部２２と通路２１との境界壁には、取付凹部２２と通路２１とを連通させる連通孔２３が設けられている。通路２１内を流通する流体は、連通孔２３を通ってサーミスタ４の上面に接触する。サーミスタ４により、連通孔２３の位置を通過する際の流体の温度を検出する。
【００２８】
取付凹部２２の凹部底面は、金等の金属材料によって被覆されており、図２に示すように、その金属被膜が中心線Ｃに対して横方向に延設されて検出用電極４３となっている。また、サーミスタ４の上端面は、金等の金属材料によって被覆されており、この金属被膜が一方の素子電極４１となっている。この素子電極４１は、検出用電極４３と接触接続されている。
【００２９】
取付凹部２２の凹部底面およびサーミスタ４の上端面の金属被覆材料としては特に金が好ましい。金を使用した場合は耐腐食性に優れており、素子電極４１と検出用電極４３間の接触抵抗を減少させ、また、両電極間のシール性能を向上させる。サーミスタ４の下端面にも金等の金属材料による金属被膜が形成されており、この金属被膜が他方の素子電極４２となっている。素子電極４２と基体２下面に形成された検出用電極４４とが、金等からなる接続線によって溶接接続されている。
【００３０】
同様に、取付凹部２４には、サーミスタ５が取り付けられており、素子電極５１と検出用電極５３とが接触接続され、素子電極５２と検出用電極５４とが金等からなる接続線によって溶接接続されている。サーミスタ５は、連通孔２５の位置を通過する流体の温度を検出する。なお、これらのサーミスタ４，５は、温度により抵抗値が大きく変化する素子であり、素子の抵抗値を測定することで温度を測定することができる。
【００３１】
サーミスタ４，５は、以上のように基体２に取り付けられ、絶縁性の封入材料２７によって基体２に封入固定されている。すなわち、基体２のサーミスタ４，５側の面を粘性液状の封入材料２７で覆い、封入材料２７を固化してサーミスタ４，５を基体２に固定する。封入材料２７が固化する際の収縮力により、サーミスタ４，５の素子電極４１，５１は、それぞれ取付凹部２２，２４内の検出用電極４３，５３に強固に接触接続される。そして、この接触面から通路２１内の流体が漏れ出すこともない。また、基体２の抵抗体３側の面も同様に封入材料２６によって封入されている。封入材料２６，２７としては、接着剤等の適宜の合成樹脂材料を封入部に付着させ硬化させればよい。
【００３２】
なお、ここでは発熱源として抵抗体３を使用しているが、抵抗体は通常の発熱用抵抗体やサーミスタ素子が使用でき、また、発熱源として抵抗体以外の発熱素子を使用することもできる。発熱源としてサーミスタ素子を使用した場合には、発熱源の温度の監視を容易に行うことができる。
【００３３】
図５は、取付凹部２２内の検出用電極４３の他の実施の形態を示す図である。取付凹部２２内の検出用電極４３には、連通孔２３を取り囲むように突出シール部４３ａが設けられている。突出シール部４３ａは、連通孔２３の周囲が環状にサーミスタ４側に突出した部分である。検出用電極４３に突出シール部４３ａを設けることにより、サーミスタ４を封入材料２７によって封入した際に、素子電極４１と検出用電極４３との接触圧力が増大し、両電極間のシール作用を向上させるとともに、両電極間の接触抵抗を減少させて両者の接続性を向上させることができる。また図５では、検出用電極４３について示したが、取付凹部２４内の検出用電極５３についても同様である。
【００３４】
次に、この流量センサ部１を使用した流量測定の測定原理を、図６によって説明する。図６は、流量センサ部１の駆動電流波形および検出温度波形を示す図である。図６（ａ）に示すように、抵抗体３には加熱電流供給用電極３１，３２を介してパルス状の駆動電流を供給しパルス状の発熱を行わせる。図６の場合には、測定対象の流体は通路２１内を速度Ｖで流れているものとする。このとき、抵抗体３の温度は図６（ｂ）に示すように変化する。また、抵抗体３の下流側のサーミスタ４によって検出される流体の温度ｄ１は図６（ｃ）に示すように変化する。そして、さらに下流側のサーミスタ５によって検出される流体の温度ｄ２は図６（ｄ）に示すように変化する。
【００３５】
ここで、駆動電流の終了時刻Ｔ０から、サーミスタ４によって検出される流体の温度ｄ１が最大値を示す時刻Ｔ１までの時間差ｔ１は、流体の流れの速度Ｖに対応して変化する。また、駆動電流の終了時刻Ｔ０から、サーミスタ５によって検出される流体の温度ｄ２が最大値を示す時刻Ｔ２までの時間差ｔ２も、同様に流体の流れの速度Ｖに対応して変化する。そして、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間差Δｔ（＝Ｔ２−Ｔ１＝ｔ２−ｔ１）も、同様に流体の流れの速度Ｖに対応して変化する。
【００３６】
このように、時間差Δｔが流体の速度Ｖに対応して変化するため、この時間差Δｔを検出することにより流体の速度を求めることができる。流体の速度Ｖと時間差Δｔとの関係をあらかじめ実験により測定しておいてもよいし、これらの関係を計算式によって導出してもよい。例えば、サーミスタ４とサーミスタ５との間の距離を時間差Δｔで割って速度Ｖを求めてもよい。そして、流量センサ部１の通路２１の断面積は既知であるから、流体の流速から流量を計算することができる。
【００３７】
このように、流体の下流側温度が最大値となる時間差を測定するので、流体の速度が微小であっても正確に測定することができ、微少量の流量も正確に測定することができる。なお、微少流量においては、微少時間差に対する温度測定値の変化から温度傾斜を求め、この温度傾斜が正から負に変わる時刻を求めることにより最大温度点の時刻を決定できる。
【００３８】
なお、ここでは時間差Δｔから流体の流量を求めるようにしているが、時間差ｔ１または時間差ｔ２からでも流体の流量を求めることができる。また、図６においては、流体の温度が最大値を示すまでの時間差を駆動電流の終了時刻から測定するようにしているが、温度検駆動電流の開始時刻から測定するようにしてもよい。または、抵抗体３の温度が最大値を示す時刻と、サーミスタ４，５によって検出される流体の温度が最大値を示す時刻との時間差を測定するようにしてもよい。
【００３９】
図７は、本発明の流量計の全体構成を示す図である。測定対象の流体が流通する配管等の流通路１１，１１の間に流量センサ部１を配置して取り付ける。流量センサ部１の通路２１と流通路１１とは、漏れのないように接続される。流量センサ部１は、加熱電流供給用電極３１，３２および検出用電極４３，４４，５３、５４に接続されたケーブルにより流量演算部９に接続されている。流量演算部９はコンピュータによって構成されており、この流量演算部９によって前述のように時間差Δｔが検出され流体の流量が求められる。流量演算部９には、表示部７および入力部８が接続されている。
【００４０】
図８は、流量演算部９の構成を示すブロック図である。流量演算部９には、種々のデータ処理を行うためのＣＰＵ９０が設けられており、ＣＰＵ９０にはバス９１を介してＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ９２が接続されている。ＣＰＵ９０は、メモリ９２に記憶されているプログラムおよびデータに従って動作する。メモリ９２には、基本プログラムであるＯＳ（オペレーティング・システム）や、サーミスタ４，５によって検出される流体の温度が最大値を示す時刻Ｔ１，Ｔ２間の時間差Δｔによって流体の流量を演算する流量演算プログラム９２１や、流量センサ部１の抵抗体３の加熱制御やサーミスタ４，５による温度検出値の読み取り制御を行う測定制御プログラム９２２や、表示部７に対して文字や画像の表示を行う表示制御プログラム等が記憶されている。
【００４１】
また、メモリ９２には、流体の速度Ｖと時間差Δｔとの関係を示すデータや、通路２１の断面積のデータ等も記憶されている。さらに、流量演算部９には、固定ディスク装置９３が設けられている。固定ディスク装置９３には、メモリ９２にロードするための各種プログラムおよびデータ、時系列に沿った流量の測定データ等が記憶されている。
【００４２】
また、流量演算部９には、文字および画像を表示する表示部７がインターフェース回路９４を介して接続されているとともに、操作者がデータ等を入力するための入力部８がインターフェース回路９５を介して接続されている。表示部７としてはＣＲＴや液晶表示板等が使用でき、入力部８としてはキーボードやポインティングディバイス等が使用できる。表示部７には、流量の測定データが数値やグラフ等によって表示される。入力部８は、通路２１の断面積等の流量の演算に必要なデータの入力に使用される。
【００４３】
さらに、流量演算部９には、現在時刻のデータを常に更新して保持する時計回路または時間差の測定が可能なタイマー回路等のクロック回路９６が接続されている。このクロック回路９６により時間差Δｔ等が測定できる。また、流量演算部９には測定回路９７が設けられており、この測定回路９７を介して流量センサ部１が流量演算部９に接続されている。測定回路９７には、流量センサ部１とのインターフェース回路として、抵抗体３への加熱電流供給回路やサーミスタ４，５の検出回路が含まれている。
【００４４】
測定回路９７から、抵抗体３に一定時間ごとにパルス電流を供給し、パルス状の発熱を行わせる。また、サーミスタ４，５に抵抗値検出用の電流を流して流体の温度を検出し、流体の温度が最大値を示す時刻Ｔ１，Ｔ２間の時間差Δｔを測定する。そして時間差Δｔの測定値から、流量演算プログラム９２１によって流体の速度Ｖおよび流量を演算する。このようにして、通路２１を通過する流体の流量を一定時間ごとに連続して測定することができる。
【００４５】
以上のように、本発明の流量計によれば、流量センサ部の発熱源と温度検出素子とが流体通路を挟んで反対側に配置されているので、流体の流れ以外による熱の移動量を減少させて、流量の測定精度を向上させることができる。このため、流体の流速が極めて遅い場合にも流体の流量を正確に測定することができる。例えば、１日当たり１ｍＬというような極めて微少流量の測定も正確に行うことができる。
【００４６】
また、流体にパルス状の加熱を行い、流体の下流側で温度が最大値となる時刻の時間差を測定するので、流体の速度が微小であっても正確に測定することができ、微少量の流量も正確に測定することができる。パルス状の発熱であるため流体に対して熱影響が小さく、流体を熱によって変質させることがない。
【００４７】
そして、発熱源である抵抗体で発生した熱は、金属被覆による加熱電流供給用電極を介して効率よく流体に伝達される。また、温度検出素子であるサーミスタには金属被覆面が設けられているので、流体からの熱がサーミスタに効率よく伝達され、流体の温度が高感度かつ高精度に測定できる。その結果、流量の測定精度もさらに向上する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００４９】
流量センサ部の発熱源と温度検出素子とが流体通路を挟んで反対側に配置されているので、流体の流れ以外による熱の移動量を減少させて、流量の測定精度を向上させることができる。このため、流体の流速が極めて遅い場合にも流体の流量を正確に測定することができる。また、流体にパルス状の加熱を行い、流体の下流側で温度変化に関する時間情報を検出するので、流体の速度が微小であっても正確に測定することができ、微少量の流量も正確に測定することができる。さらに、パルス状の発熱であるため流体に対して熱影響が小さく、流体を熱によって変質させることがない。
【００５０】
通路には平面部が設けられ、温度検出素子の受熱面は平面状に形成され、温度検出素子の受熱面が通路側に面するように平面部の近傍に取り付けられているので、通路を流れる流体からの熱を温度検出素子の平面状の広い受熱面に効率よく伝達することができ、温度検出素子による温度の検出感度が向上する。
【００５１】
温度検出素子の受熱面の、通路の軸方向と直交する方向の幅が、通路の同方向の幅の１．２〜２倍とすれば、温度検出素子による温度の検出感度が十分に得られる。そして、温度検出素子の受熱面の幅が通路の幅の１．２〜１．４倍の範囲内であれば、さらに良好な結果が得られる。
【００５２】
基体に温度検出素子を取り付けるための取付凹部が設けられ、取付凹部と通路との境界壁には連通孔が設けられているので、温度検出素子の取り付けおよび固定を容易に行うことができ、流量計の製造コストを低減することが可能となるとともに、連通孔を介して流体の温度を正確に検出することができる。
【００５３】
温度検出素子を取付凹部に挿入し絶縁性の封入材料によって封入して基体に固定するようにしたので、封入材料が固化する際の収縮力により、温度検出素子の素子電極と取付凹部内の検出用電極との接触接続を強固なものとできる。そして、この接触面のシール効果も十分に得られ、この接触面から通路内の流体が漏れ出すこともない。
【００５４】
温度検出素子の受熱面に金属が被覆され、取付凹部の凹部底面にも金属が被覆されているので、温度検出素子と検出用電極とを接触加圧することによって容易に電気的な接続を行うことができる。また、温度検出素子としてのサーミスタの流体に接する面が金属で覆われた構造であるから、流体からの熱が温度検出素子に効率よく伝達されて、流体の温度を高感度かつ高精度に測定することができ、流量の測定精度も向上する。
【００５５】
温度検出素子の受熱面および取付凹部の凹部底面に被覆する金属を金としたので、流量センサ部の耐腐食性が向上し、電極間の接触抵抗が減少するとともに、電極間のシール性能も向上する。
【００５６】
取付凹部の凹部底面に連通孔の周囲を取り囲むように突出シール部が設けられているので、温度検出素子を封入材料によって封入した際に、素子電極と検出用電極との接触圧力が増大し、両電極間のシール作用を向上させるとともに、両電極間の接触抵抗を減少させて両者の接続性を向上させることができる。
【００５７】
発熱源よりも下流側に配置された第１温度検出素子と、さらに下流側に配置された第２温度検出素子とを配置し、第１温度検出素子によって検出した温度が最大値となる時刻と第２温度検出素子によって検出した温度が最大値となる時刻との時間差により流体の流量を求めるようにしたので、流体の速度が微小であっても正確に測定することができ、微少量の流量も正確に測定することができる。
【００５８】
温度検出素子としてサーミスタを使用したので、流量センサ部の構造が簡素なものとなり、流量センサ部の信頼性が向上するとともに、流量センサ部のコストを低減させることができる。
【００５９】
発熱源としてサーミスタを使用したものでは、発熱源の温度の監視を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の流量計の流量センサ部を示す断面図である。
【図２】図２は、流量センサ部の底面図である。
【図３】図３は、図１における流量センサ部のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図４は、図１における流量センサ部のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図５は、取付凹部内の検出用電極の他の実施の形態を示す図である。
【図６】図６は、流量センサ部の駆動電流波形および検出温度波形を示す図である。
【図７】図７は、流量計の全体構成を示す図である。
【図８】図８は、流量演算部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…流量センサ部
２…基体
３…抵抗体
４，５…サーミスタ
７…表示部
８…入力部
９…流量演算部
１１…流通路
２１…通路
２２，２４…取付凹部
２３，２５…連通孔
２７，２６…封入材料
３１，３２…加熱電流供給用電極
４１，４２，５１，５２…素子電極
４３，４４，５３，５４…検出用電極
４３ａ…突出シール部
９０…ＣＰＵ
９１…バス
９２…メモリ
９３…固定ディスク装置
９４，９５…インターフェース回路
９６…クロック回路
９７…測定回路
９２１…流量演算プログラム
９２２…測定制御プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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