(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量を計測するための熱線が架設されたセンサ流路の他に、前記センサ流路に対するバイパス流路を備える熱式流量計において、
流体が流れ込む入口流路と前記バイパス流路およびセンサ流路とを連通させるエルボ部と、
前記エルボ部と前記バイパス流路との連通部にフィルタが設けられていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
請求項１に記載する熱式流量計において、
前記フィルタは、厚さ０．５ｍｍ以下のメッシュであることを特徴する熱式流量計。
【請求項３】
請求項２に記載する熱式流量計において、
前記メッシュは、エッチング加工により形成されたものであることを特徴する熱式流量計。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する熱式流量計において、
前記バイパス流路と前記センサ流路との間に複数枚のメッシュを積層した積層体を設けたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する熱式流量計において
前記積層体には溝を形成した薄板が含まれており、前記溝が前記バイパス流路内に配置されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載する熱式流量計において、
前記積層体には前記フィルタが組み込まれていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載する熱式流量計において、
前記センサ流路から流出する流体と前記バイパス流路から流出する流体とを、ボディに形成された出口流路にて合流させる遮蔽壁を有し、
前記遮蔽壁が、複数の遮蔽板を積層することにより形成されたものであることを特徴とする熱式流量計。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１つに記載する熱式流量計において、
前記バイパスは、流路熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極が表面に設けられた基板を、側面開口部を備える流体流路が形成されたボディに対し、前記側面開口部を塞ぐようにしてシールパッキンを介して密着させることにより形成され、
前記センサ流路は、熱線とその熱線に接続する熱線用電極とが設けられた測定チップを、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを接着して前記基板に実装することにより、前記測定チップあるいは前記基板の少なくとも一方に設けられた溝によって形成されており、
前記シールパッキンは、
前記測定チップおよび前記基板に接触するシート部と、前記ボディの側面開口部の外周に沿って形成された溝に配置されるリング部とを有し、
前記シート部と前記リング部とが一体形成されたものである
ことを特徴とする熱式流量計。
【請求項９】
請求項８に記載する熱式流量計において、
前記シールパッキンのシート部に、測定チップとの接触部分に凹部が形成されていることを特徴とする熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱線を用いて流量を計測する熱式流量計に関する。さらに詳細には、流量計に流入する流体の入射角による測定出力への影響をなくした熱式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から熱線を用いて流量を計測する熱式流量計の１つとして、半導体マイクロマシニングの加工技術で製造された測定チップをセンサ部として使用するものがある。この種の熱式流量計としては、例えば、図２４に示すものが挙げられる。図２４の熱式流量計１０１においては、入口ポート１０２に流入させた被測定流体を、整流機構１０３で整流させた後に、計測流路１０４を介して、出口ポート１０５から流出させており、被測定流体の流量を計測するために、電気回路１０６に接続された測定チップ１１１を計測流路１０４に露出させている。
【０００３】
この点、測定チップ１１１は、図２５に示すように、シリコンチップ１１６において、上流温度センサ１１２、ヒータ１１３、下流温度センサ１１４、周囲温度センサ１１５（上述したセンサ１１２〜１１５は、「熱線」に相当する）などを、半導体マイクロマシニングの加工技術を設けたものである。
【０００４】
従って、図２４の熱式流量計１０１においては、被測定流体が計測流路１０４に流れていないときは、図２５の測定チップ１１１の温度分布がヒータ１１３を中心に対称となる一方、被測定流体が計測流路１０４に流れているときは、上流温度センサ１１２の温度が低下し、下流温度センサ１１４の温度が上昇するので、図２５の測定チップ１１１の温度分布の対称性は、被測定流体の流量に応じて崩壊することになる。このとき、この崩壊の程度は、上流温度センサ１１２と下流温度センサ１１４の抵抗値の差になって現れるので、電気回路１０６を介して、被測定流体の流量を計測することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、図２４の熱式流量計１０１では、図２５の測定チップ１１１において、６個の電極Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６をシリコンチップ１１６に設けており、上流温度センサ１１２、ヒータ１１３、下流温度センサ１１４、周囲温度センサ１１５のそれぞれと電気回路１０６とを接続することを、６個の電極Ｄ１〜Ｄ６を使用したワイヤーボンディングにより行っていた。
【０００６】
従って、図２４の熱式流量計１０１では、測定チップ１１１が計測配管１０４の中で露出し、ボンディングワイヤーＷが計測配管１０４に介在するので、大流量の計測対象気体が計測配管１０４に流れると、その風圧などを受けてボンディングワイヤーＷが切れる恐れがあり、それを防ぐためには、カバー機構を設けるなど（例えば、特開平１０−２７７３号の「支持体１３ａ」）の対策を行う必要があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、このような問題点を解決するため、熱線が設けられた測定チップをセンサ部とするものであって、測定チップの熱線と電気回路との接続に関し、ワイヤーボンディングの使用を回避した熱式流量計を、特願２０００−３６８８０１にて提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特願２０００−３６８８０１で提案した熱式流量計では、流量計に流れ込む被測定流体の入射角による出力特性への影響を受けていた。そのため、計測流量が大きくなるに連れて、出力誤差が大きくなるという問題があった（図１２参照）。なお、上記した図２４の熱式流量計１０１では、整流機構１０３を設けることにより、この問題を解消している。ところが、入口ポート１０２と計測流路１０４との間に整流機構１０３を設けているため、その分だけ流量計が大きくなっていた。
【０００９】
また、特願２０００−３６８８０１で提案した熱式流量計において小流量の計測を行う場合には、主流路（請求項にいう「バイパス流路」に相当する）を閉鎖して流量計測を行うが、このときに被測定流体が流量計内部で漏れるおそれがあった。そして、このような内部漏れが発生すると、正確に流量を計測することができない。従って、小流量の計測を高精度に行うためには、内部漏れを発生させないようにすることが必要である。
【００１０】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、流体の入射角による計測出力への影響をなくすとともに、内部漏れを防止することができる熱式流量計を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る熱式流量計は、流量を計測するための熱線が架設されたセンサ流路の他に、センサ流路に対するバイパス流路を備える熱式流量計において、流体が流れ込む入口流路とバイパス流路およびセンサ流路とを連通させるエルボ部を有することを特徴とするものである。
【００１２】
この熱式流量計では、流量計に流れ込んだ被測定流体は、入口流路を流れ、熱線が架設されたセンサ流路と、センサ流路に対するバイパス流路とに分流される。ここで、入口流路とバイパス流路およびセンサ流路とは、エルボ部により連通されている。このため、入口流路を流れた被測定流体は、エルボ部を通った後に、センサ流路およびバイパス流路に流れ込む。これにより、入口流路を流れる被測定流体は、エルボ部で流れが乱され、さらに強制的に流れの向きが変えられる。このため、エルボ部を通過した被測定流体は、入射角の影響をほとんど受けていない。従って、センサ流路には、入射角度の影響をほとんど受けいていない被測定流体が流れ込む。よって、計測出力に被測定流体の入射角の影響が出にくい。すなわち、出力誤差が抑制される。また、新たにエルボ部を設けるだけなので、流量計が大きくなることもない。なお、エルボ部の屈曲角度は、センサ流路へ流れ込む被測定流体に入射角の影響が出ない程度の角度に設定すればよい。
【００１３】
ただし、エルボ部は、９０度に屈曲していることが望ましい。こうすることにより、計測出力への被測定流体の入射角の影響を受けにくくするとともに、被測定流体の流れを極力妨げないようにすることができるからである。すなわち、エルボ部を鋭角に屈曲させると、その屈曲部で被測定流体の流れが淀んでしまい好ましくなく、逆にエルボ部を鈍角に屈曲させると、入射角の影響を抑制する効果が低減するからである。また、エルボ部の屈曲角度が９０度であれば、各流路を形成するための加工が非常に簡単に行えるという利点もある。
【００１４】
さらに、エルボ部とバイパス流路との連通部にフィルタが設けられていることがより望ましい。これにより、計測出力への被測定流体の入射角の影響をさらに抑制することができるからである。特に、フィルタは、メッシュであることがよい。こうすることにより、流量計に流れ込んだ被測定流体の入射角による計測出力への影響をほとんどなくすことができるからである。なぜなら、被測定流体がメッシュを通過することにより、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成されるためである。
【００１５】
また、本発明に係る熱式流量計においては、バイパス流路とセンサ流路との間に複数枚のメッシュを積層したフィルタを設けてもよい。
【００１６】
これにより、被測定流体は、積層されたフィルタを通過した後にセンサ流路に流れ込む。このため、センサ流路に流れ込む被測定流体の流れが整えられる。なぜなら、被測定流体は、複数のメッシュを通過するたびに、流れの乱れが減少していくためである。従って、バイパス流路に流れ込む被測定流体の流れが乱れたとしても、バイパス流路とセンサ流路との間に設けられたフィルタにより、センサ流路に流れ込む被測定流体の流れが整えられる。また、上記したように、センサ流路に流れ込む被測定流体の流れが、被測定流体の入射角の影響を受けることもない。従って、非常に安定した測定出力が得られる。なお、各メッシュは直接重ねるよりも、所定の間隔をとって重ねる方がよい。より大きな整流効果が得られるからである。
【００１７】
さらに、本発明の係る熱式流量計においては、バイパス流路内に、溝を形成した薄板を積層した積層体を有することもよい。
【００１８】
これにより、バイパス流路が複数の小さいな流路に分割され、パイパス流路に流れ込む被測定流体は、各溝を流れる。このため、バイパス流路を流れる被測定流体の流れが整えられる。すなわち、積層体が整流機構となっているのである。ここで、１枚の薄板に複数の溝を形成することにより、積層体により多くの溝を備えることができ、より大きな整流効果が得られる。なお、複数の溝を形成する場合には、薄板の片面のみだけに溝を形成してもよいし、薄板の両面に溝を形成してもよい。
【００１９】
そして、上記したように、センサ流路に流れ込む被測定流体の流れが、被測定流体の入射角の影響を受けることもない。従って、非常に安定した測定出力が得られる。
【００２０】
さらにまた、本発明の係る熱式流量計においては、センサ流路から流出する流体とバイパス流路から流出する流体とを、ボディに形成された出口流路にて合流させる遮蔽壁を有し、遮蔽壁が、複数の遮蔽板を積層することにより形成されたものであることもよい。
【００２１】
これにより、センサ流路から流出する被測定流体とバイパス流路から流出する被測定流体とが、ボディに形成された出口流路で合流する。つまり、センサ流路から被測定流出する流体とバイパス流路から流出する被測定流体とが、センサ流路の出口付近で合流することがない。つまり、センサ流路とバイパス流路との合流地点が、センサ流路に架設された熱線から遠ざけられている。従って、センサ流路とバイパス流路との合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路における被測定流体の流れを乱さない。また、上記したように、センサ流路に流れ込む被測定流体の流れが、被測定流体の入射角の影響を受けることもない。従って、非常に安定した測定出力が得られる。
【００２２】
なお、遮蔽壁は、センサ流路とバイパス流路との合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路における被測定流体の流れに影響を与えないところまで合流地点を遠ざけられる大きさであればよい。従って、遮蔽壁の先端が、出口流路の上面に位置する場合もあれば、出口流路の中央に位置する場合もあり得る。
【００２３】
ここで、出口流路もバイパス流路に対してエルボ部を介して連通させるのがよい。こうすることにより、出口流路がバイパス流路に対し同一直線上に形成されないため、遮蔽壁を設けることにより得られる上記の効果がより大きくなるからである。
【００２４】
なお、上記した積層メッシュ、積層体、および遮蔽板を任意に組み合わせてもよい。これにより、上記した効果が相乗的に得られるからである。
【００２５】
本発明の係る熱式流量計は、熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極が表面に設けられた基板を、側面開口部を備える流体流路が形成されたボディに対し、側面開口部を塞ぐようにしてシールパッキンを介して密着させることにより形成されたバイパス流路と、熱線とその熱線に接続する熱線用電極とが設けられた測定チップを、熱線用電極と電気回路用電極とを接着して基板に実装することにより、測定チップあるいは基板の少なくとも一方に設けられた溝によって形成されたセンサ流路とを備え、シールパッキンは、測定チップおよび基板に接触するシート部と、前記ボディの側面開口部の外周に沿って形成された溝に配置されるリング部とを有し、シート部とリング部とが一体形成されたものであることを特徴とするものである。なお、本明細書における「側面開口部」とは、ボディの側面（言い換えると、入出力ポートが開口していない面）であって基板が装着される面に開口した開口部を意味する。
【００２６】
このような熱式流量計では、測定チップに設けられた熱線は、測定チップを基板に実装した際に、測定チップに設けられた熱線用電極と基板の表面に設けられた電気回路用電極とが接着されることによって、熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続されている。一方、基板がボディに対して密着されると、ボディの内部において、バイパス流路が形成される。このとき、基板又は基板に実装された測定チップに溝が設けられているので、ボディの内部において、バイパス流路に対するセンサ流路も形成される。
【００２７】
そして、ボディの内部を流れる被測定流体は、バイパス流路とセンサ流路の断面積比に応じて、バイパス流路とセンサ流路とに分流されることになる。従って、小流量測定時には、バイパス流路が閉鎖（全閉）される。そして、測定チップに設けられた熱線は、センサ流路に橋設された状態にあるので、熱線を用いた計測原理を行うための電気回路により、センサ流路を流れる被測定流体の流量、ひいては、ボディの内部を流れる被測定流体の流量を測定することができる。
【００２８】
ここで、小流量測定時、つまりバイパス流路が閉鎖された場合には、バイパス流路内で被測定流体が漏れないようにすることが重要である。なぜなら、このような内部漏れが生じると、被測定流体の流量を正確に測定することができないからである。
【００２９】
そのため、この熱式流量計には、シールパッキンが備わっている。そして、シールパッキンのリング部がボディに形成された溝に装着されているため、シールパッキンは動かない。従って、リング部と一体的に成形されているシート部も動かない。そして、バイパス流路を閉鎖するための閉鎖板の頭部がシート部の片面に密着するとともに、シート部の反対面は測定チップおよび基板に密着する。つまり、測定チップと閉鎖板、および測定チップとボディの隙間がなくなる。このため、バイパス流路を閉鎖した場合、シールパッキンのシート部によりバイパス流路の上面が完全にシールされる。また、シールパッキンのリング部により、基板とボディとの接触部分も完全にシールされる。つまり、シールパッキンにより、被測定流体の内部漏れと外部漏れとが防止されるのである。従って、被測定流体の漏れがないので、流量測定を正確に行うことができる。特に、被測定流体の内部漏れが防止されているので、小流量計測時において、高精度な流量計測を行うことができる。
【００３０】
そして、シールパッキンのシート部には、測定チップとの接触部分に凹部が形成されていることが望ましい。これにより、シート部の測定チップおよび基板に対する密着性が高まり、内部漏れをより効果的に防止することができるからである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱式流量計を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施について説明する。そこで、第１の実施の形態に係る熱式流量計の概略構成を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態に係る熱式流量計１は、大別してボディ４１とセンサ基板２１とから構成されるものである。そして、ボディ４１上面に開口する流路空間４４を塞ぐように、センサ基板２１がシールパッキン４８を介しボディ４１に密着されている。具体的には、センサ基板２１は、基板押さえ３１がボディ４１にネジ固定されることにより、ボディ４１に密着するようになっている。これにより、センサ流路Ｓ、およびセンサ流路Ｓに対するバイパス流路である主流路Ｍが形成されている。すなわち、本実施の形態に係る熱式流量計１は、センサ流路とバイパス流路とを備える熱式流量計である。
【００３３】
ここで、ボディ４１は、図２および図３に示すように、直方体形状のものである。なお、図２はボディ４１の平面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。このボディ４１には、両端面に入口ポート４２と出口ポート４６とが形成されている。そして、入口ポート４２からボディ中央に向かって入口流路４３が形成され、同様に出口ポート４６からボディ中央に向かって出口流路４５が形成されている。なお、入口流路４３および出口流路４５は、流路空間４４の下方に形成されている。
【００３４】
また、ボディ４１の上部には、主流路Ｍおよびセンサ流路Ｓを形成するための流路空間４４が形成されている。この流路空間４４の横断面は、長方形の両短辺を円弧状（半円）にした形状になっており、その中央部に円弧状の凸部４４Ｃが形成されている。凸部４４Ｃは、メッシュ板５１の位置決めを行うためのものである。そして、流路空間４４の下面の一部が入口流路４３および出口流路４５に連通している。すなわち、流路空間４４と入口流路４４および出口流路４５との連通部に、それぞれ９０度に屈曲したエルボ部４３Ａおよび４５Ａが形成されている。
【００３５】
これにより、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による計測出力への影響を抑制することができる。なぜなら、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体は、エルボ部４３Ａで流れを乱され、かつその流れが強制的に上方（一方向）に向けられるので、入射角の影響を受けにくくなるからである。そして、このような効果が大きく、かつ被測定流体の流れを極力妨げないようにするために、エルボ部４３Ａの屈曲角度を９０度としている。また、エルボ部４３Ａの屈曲角度を９０度にすれば、ボディ４１に各流路を形成するための加工が容易となるという製造上の利点も得られる。また、エルボ部４３Ａを新たに設けただけなので、流量計が大きくなることもない。
【００３６】
なお、被測定流体の入射角による計測出力への影響を抑制するには、入口側にのみエルボ部４３Ａを設ければよいが、本実施の形態では、出口側にもエルボ部４５Ａを設けている。これは、計測出力の乱流ノイズを小さくするためである。この点についての詳細は、第２の実施の形態において説明する。
【００３７】
そして、この流路空間４４の下面に、図１に示すように、メッシュ板５１が配設される。このメッシュ板５１は、底板３７とともにボディ４１にねじ固定されている。これにより、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍが設けられる。ここで、メッシュ板５１について、図４、図５を用いて説明する。なお、図４（ａ）はメッシュ板の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図５はメッシュ部の拡大図である。
【００３８】
メッシュ板５１は、図４に示すように、両端部にメッシュ部５１Ｍが形成された厚さが０．３ｍｍの薄板である。なお、メッシュ板５１の投影形状は、流路空間４４の横断面形状と同じになっている。メッシュ部５１Ｍは、直径４ｍｍの円形状であり、図５に示すように、メッシュを構成する孔（直径０．２ｍｍ）の中心間距離がすべて０．２７ｍｍとなるように形成されている。すなわち、各孔の中心が正三角形の各頂点となるように孔が形成されている。このメッシュ部５１Ｍの形成は、エッチング（マイクロマシニング加工）により行われる。なお、メッシュ部５１Ｍの厚さは、図４（ｂ）に示すように他の部分よりも薄くなっており、その厚さは、０．０５〜０．１ｍｍとなっている。また、出口側に配置されるメッシュ部５１Ｍ（図４では右側）には、遮蔽部５１Ｃが形成されている。この遮蔽部５１Ｃは、第２の実施の形態で述べる遮蔽壁４７の一部を構成するものである。従って、本実施の形態においては、遮蔽部５１Ｃはなくてもよい。
【００３９】
このように、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍを設けることにより、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による計測出力への影響をほとんどなくすことができる。なぜなら、被測定流体がメッシュ部５１Ｍを通過することにより、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成されるからである。また、メッシュ板５１を設けることによっても、流量計が大きくなることはない。
【００４０】
図２に戻って、ボディ４１の上面には、流路空間４４の外周に沿うように溝４９が形成されている。この溝４９は、シールパッキン４８を装着するためのものである。ここで、溝４９に装着されるシールパッキン４８について、図６を用いて説明する。なお、図６（ａ）はシールパッキンの平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００４１】
シールパッキン４８は、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを備える。すなわち、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを一体的に成形したものである。なお、シールパッキン４８の材質は、フッ素ゴム、ＮＢＲ、シリコンゴム等の弾性ゴムであればよい。そして、シート部４８Ｂには、後述する測定チップ１１に嵌合するように凹部４８Ｃが形成されている。これにより、図７に示すように、シート部４８Ｂがセンサ基板２１および測定チップ１１に密着するようになっている。このため、主流路Ｍを閉鎖したときに、底板３７の頭部がシート部４８Ｂに密着する。つまり、シート部４８Ｂにより、測定チップ１１とボディ４１および測定チップ１１と底板３７の隙間がなくなる。そして、シールパッキン４８のリング部４８Ａがボディ４１に形成された溝４９に装着されているため、シールパッキン４８は動かない。従って、シート部４８Ｂも動かない。シート部４８Ｂは、リング部４８Ａと一体的に成形されているからである。このため、主流路Ｍを底板３７により閉鎖した場合に、ボディ４１内部での被測定流体の漏れを防止することができる。
【００４２】
また、シールパッキン４８のリング部４８Ａがボディ４１に形成された溝４９に装着されていることから、リング部４８Ａは流体流路４４の外周に沿って配置される。そして、この状態でセンサ基板２１がボディ２１に密着させられる。従って、ボディ２１とセンサ基板２１との密着部には、シールパッキン４８のリング部４８Ａが介在する。また、上記したようにシールパッキン４８は動かない。従って、被測定流体が熱式流量計１の外部に漏れることも防止される。
【００４３】
このように、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを一体的に成形したシールパッキン４８を使用することにより、被測定流体の外部漏れと内部漏れの両方を防止することができる。
【００４４】
一方、センサ基板２１は、測定流量を電気信号として出力するものである。このためセンサ基板２１には、図８に示すように、ベースとなるプリント基板２２の表面側（ボディ４１への装着面側）において、その中央部に溝２３が加工されている。そして、この溝２３の両側に、電気回路用電極２４，２５，２６，２７が設けられている。一方、プリント基板２２の裏面側には、電気素子で構成される電気回路３２が設けられている（図１参照）。そして、プリント基板２２の中で、電気回路用電極２４〜２７が電気回路３２に接続されている。さらに、プリント基板２２の表面側には、後述するようにして、測定チップ１１が実装されている。
【００４５】
ここで、測定チップ１１について、図９を用いて説明する。なお、図９（ａ）は測定チップの平面図であり、図９（ｂ）は測定チップの側面図である。測定チップ１１は、図９に示すように、シリコンチップ１２に対して、半導体マイクロマシニングの加工技術を実施したものであり、このとき、溝１３が加工されるとともに、熱線用電極１４、１５、１６、１７が溝１３の両側に設けられる。さらに、このとき、温度センサ用熱線１８が、熱線用電極１４、１５から延設されるとともに溝１３の上に架設され、また、流速センサ用熱線１９が、熱線用電極１６、１７から延設されるとともに溝１３の上に架設される。さらに、測定チップ１１においては、センサ流路Ｓの下流側に流速センサ用熱線１９を設け、センサ流路Ｓを流れる被測定流体Ｆ２の助走区間Ｌを長く設けている。センサ流路Ｓを流れる被測定流体Ｆ２の流れを整えるためである。
【００４６】
そして、測定チップ１１の熱線用電極１４、１５、１６、１７を、センサ基板２１の電気回路用電極２４、２５、２６、２７（図８参照）のそれぞれと、半田リフロー又は導電性接着剤などで接合することによって、測定チップ１１をセンサ基板２１に実装している。従って、測定チップ１１がセンサ基板２１に実装されると、測定チップ１１に設けられた温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９は、測定チップ１１の熱線用電極１４〜１７と、センサ基板２１の電気回路用電極２４〜２７（図８参照）とを介して、センサ基板２１の裏面側に設けられた電気回路３２（図１参照）に接続されることになる。
【００４７】
また、測定チップ１１がセンサ基板２１に実装されると、測定チップ１１の溝１３は、センサ基板２１Ａの溝２３と重なり合う。よって、図１に示すように、測定チップ１１が実装されたセンサ基板２１をボディ４１にシールパッキン４８を介して密着すると、ボディ４１の流路空間４４において、センサ基板２１と測定チップ１１との間に、測定チップ１１の溝１３やセンサ基板２１の溝２３などからなる細長い形状のセンサ流路Ｓが形成される。そのため、センサ流路Ｓには、温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９とが橋を渡すように設けられる。
【００４８】
続いて、上記した構成を有する熱式流量計１の作用について説明する。熱式流量計１においては、図１に示すように、入口ポート４２を介して入口流路４３へ流れ込んだ被測定流体（図１のＦ）は、流路空間４４にて、主流路Ｍへ流れ込むもの（図１のＦ１）と、センサ流路Ｓへ流れ込むもの（図１のＦ２）とに分流される。そして、主流路Ｍおよびセンサ流路Ｓから流れ出した被測定流体は、合流して、出口流路４５を介して出口ポート４６からボディ４１の外部に流れ出す（図１のＦ）。
【００４９】
ここで、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体（図１のＦ）は、エルボ部４３Ａでその流れが乱されるとともに、強制的に流れの向きを上方に変えられる。さらに、メッシュ部５１Ｍを通過する。このため、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成される。これらのことにより、センサ流路Ｓに流れ込む被測定流体には、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による影響が出ない。
【００５０】
そして、センサ流路Ｓを流れる被測定流体（図１のＦ２）は、センサ流路Ｓに橋設された温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９とから熱を奪う。そうすると、センサ基板２１の裏面側に設けられた電気回路が、温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９などの出力を検知しながら、温度センサ用熱線１８と流速センサ用熱線１９とが一定の温度差になるように制御する。
【００５１】
なお、熱式流量計１において流量レンジを変更するには、底板３７の高さを変更することにより行う。例えば、最小流量レンジ（０．５ｌ／ｍｉｎ）にするには、図１０に示すように、底板３７により主流路Ｍを閉鎖する。このようにして、流量レンジを変更できるのは、センサ流路Ｓの断面積は一定であるものの、主流路Ｍの断面積が変更され、これに伴い、主流路Ｍへ流れ込む被測定流体（図１のＦ１）の流量と、センサ流路Ｓへ流れ込む被測定流体（図１のＦ１）の流量とが変化するからである。
【００５２】
このときの熱式流量計１における出力の一例を図１１に示す。図１１のグラフは、本実施の形態の熱式流量計１において、ボディ４１の入口ポート４２へ流れ込む被測定流体の流量が、０．５（ｌ／ｍｉｎ）、１（ｌ／ｍｉｎ）、２（ｌ／ｍｉｎ）、３（ｌ／ｍｉｎ）、４（ｌ／ｍｉｎ）、５（ｌ／ｍｉｎ）、６（ｌ／ｍｉｎ）、７（ｌ／ｍｉｎ）、８（ｌ／ｍｉｎ）、９（ｌ／ｍｉｎ）、１０（ｌ／ｍｉｎ）のときにおける入射角による計測出力への影響（出力誤差）を示したものである。また、図１２のグラフは、改善前の熱式流量計（本出願人が特願２０００−３６８８０１にて提案したもの）において、上記と同じ条件下における各流量の出力誤差を示したものである。
【００５３】
図１１と図１２図とを比較すると、本実施の形態の熱式流量計１は、改善前の熱式流量計と比べ、出力誤差が小さいことがわかる。具体的には、改善前の熱式流量計における出力誤差が「±１０％」であったのに対し、本実施の形態の熱式流量計１における出力誤差が「±１．５％」になった。すなわち、出力誤差が約１／７となった。このように、熱式流量計１では、被測定流体の入射角度の影響が計測出力に出にくい。すなわち、熱式流量計１は、被測定流体の入射角度の影響をほとんど受けないので、流量計への配管の自由度が非常に高いと言える。
【００５４】
そして、熱式流量計１の最小流量レンジである０．５（ｌ／ｍｉｎ）に設定する場合には、図１０に示すように、底板３７により主流路Ｍが閉鎖される。このとき、熱式流量計１においては、底板３７の頭部がシールパッキン４８のシート部４８Ｂに密着する。しかも、上記したようにシート部４８Ｂは動かない。従って、熱式流量計１では、主流路Ｍを閉鎖したときに主流路Ｍにおいて被測定流体が漏れない。これにより、小流量の計測も精度よく行うことができる。
【００５５】
以上、詳細に説明したように第１の実施の形態に係る熱式流量計１によれば、流路空間４４と入口流路４４との連通部に、９０度に屈曲したエルボ部４３Ａが形成されている。これにより、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体は、エルボ部４３Ａで流れを乱され、かつ強制的にその流れの向きを上方に変えられる。従って、センサ流路を流れる被測定流体の流れに入射角の影響が出にくくなる。すなわち、入射角による測定出力の影響が抑制される。
【００５６】
また、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍを設けている。このため、被測定流体がメッシュ部５１Ｍを通過するため、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成される。これにより、センサ流路を流れる被測定流体の流れに入射角の影響がより出にくくなる。従って、入射角による測定出力への影響がほとんどなくなる。
【００５７】
このように熱式流量計１では、入口流路４３と主流路Ｍ（およびセンサ流路Ｓ）とを連通させる９０度に屈曲したエルボ部４３Ａが設けられ、このエルボ部４３Ａと主流路Ｍとの連通部にメッシュ部５１Ｍが配置されている。これにより、入口流路４２に流れ込む被測定流体の入射角が大きくなっても、センサ流路Ｍを流れる被測定流体の流れに影響を及ぼさない。従って、計測出力が、入口流路４２に流れ込む被測定流体の入射角の影響をほとんど受けない。しかも、エルボ部４３Ａを設け、メッシュ部５１Ｍを配置しただけなので、流量計が大きくなることもない。
【００５８】
また、第１の実施の形態に係る熱式流量計１によれば、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを一体的に成形したシールパッキン４８を介して、センサ基板２１がボディ４１に密着されている。そして、シールパッキン４８のリング部４８Ａがボディ４１に形成された溝４９に装着されている。このため、リング部４８Ａは流体流路４４の外周に沿って配置される。従って、ボディ２１とセンサ基板２１との密着部には、シールパッキン４８のリング部４８Ａが介在する。これにより、被測定流体が熱式流量計１の外部に漏れることが防止される。
【００５９】
さらに、シールパッキン４８のシート部４８Ｂには、測定チップ１１に嵌合する凹部４８Ｃが形成されている。これにより、シート部４８Ｂがセンサ基板２１および測定チップ１１に密着する。このため、主流路Ｍを閉鎖したときに、底板３７の頭部がシート部４８Ｂに密着する。つまり、測定チップ１１とボディ４１および測定チップ１１と底板３７の隙間がなくなる。そして、シールパッキン４８のリング部４８Ａがボディ４１に形成された溝４９に装着されているので、リング部４８Ａと一体的に成形されたシート部４８Ｂは動かない。従って、主流路Ｍを底板３７により閉鎖した場合に、ボディ４１内部での被測定流体の漏れを防止することができる。
【００６０】
すなわち、リング部４８Ａとシート部４８Ｂとを一体的に成形したシールパッキン４８を備える熱式流量計１では、被測定流体の外部漏れと内部漏れの両方を防止することができる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。そこで、第２の実施の形態に係る熱式流量計の概略構成を図１３に示す。図１３に示すように、第２の実施の形態に係る熱式流量計２０１は、第１の実施の形態に係る熱式流量計１とほぼ同様の構成を有するものであるが、流路空間４４に積層フィルタ５０が装着されている点が異なる。このため、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。従って、第１の実施の形態と同様の構成のものについては、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施の形態の熱式流量計２０１でも、エルボ部４３Ａを設けたことによる効果、およびシールパッキン４８を用いたことによる効果は、第１の実施の形態と同様に得られる。
【００６２】
そこで、積層フィルタ５０について、図１４を用いて説明する。積層フィルタ５０は、図１４に示すように、４種類の薄板を合計１１枚積層したものである。すなわち、下から順に、メッシュ板５１、第１遮蔽板５２，５２，５２，５２、メッシュ板５１、第２遮蔽板５３、メッシュ板５１、第２遮蔽板５３、メッシュ板５１、および第３遮蔽板５４が積層されて接着されたものである。これら各遮蔽板５２〜５４は、すべて厚さが０．５ｍｍであり、エッチングにより各形状の加工（マイクロマシニング加工）がなされたものである。そして、各遮蔽板５２〜５４の投影形状は流路空間４４の横断面形状と同じになっている。また、メッシュ板５１の投影形状も、上記したように流路空間４４の横断面形状と同じである。従って、積層フィルタ５０が流路空間４４に隙間なく装着されるようになっている。
【００６３】
ここで、各遮蔽板について詳細に説明する。まず、第１遮蔽板５２について、図１５を用いて説明する。なお、図１５（ａ）は第１遮蔽板の平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。第１遮蔽板５２は、図１５に示すように、外周部５２Ｂおよび遮蔽部５２Ｃを残すようにエッチング加工されたものである。これにより、第１遮蔽板５２には、第１開口部６１と第２開口部６２とが形成されている。なお、第１遮蔽板５２の厚さは、０．５ｍｍである。
【００６４】
次に、第２遮蔽板５３について、図１６を用いて説明する。なお、図１６（ａ）は第２遮蔽板の平面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。第２遮蔽板５３は、図１６に示すように、外周部５３Ｂ、遮蔽部５３Ｃ、および中央部５３Ｄを残すようにエッチング加工されたものである。すなわち、第１遮蔽板５２の中央にも未加工の部分を残したものである。これにより、第２遮蔽板５３には、第３開口部６３と第４開口部６４、および第２開口部６２が形成されている。
【００６５】
最後に、第３遮蔽板５４について、図１７を用いて説明する。なお、図１７（ａ）は第３遮蔽板の平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。第３遮蔽板５４は、図１７に示すように、外周部５４Ｂ、および遮蔽部５４Ｃを残すようにエッチング加工されたものである。すなわち、第２遮蔽板５３において第４開口部６４を形成しないことにより、遮蔽部５３Ｃと中央部５３Ｄとが一体となって遮蔽部５４Ｃが構成されているものである。これにより、第３遮蔽板５４には、第３開口部６３と第２開口部６２が形成されている。
【００６６】
ここで図１３に戻って、上記したメッシュ板５１、第１遮蔽板５２、第２遮蔽板５３、および第３遮蔽板５４を組み合わせて、図１４に示すように積層して接着した積層フィルタ５０を流路空間４４に装着することにより、第１遮蔽板５２に設けられた第１開口部６１によって主流路Ｍが形成されている。また、各薄板５１〜５４に設けられたメッシュ部５１、第１開口部６１、および第３開口部６３によって、入口流路４３と主流路Ｍおよびセンサ流路Ｓとを連通させる第１連絡流路５が形成されている。
【００６７】
そして、エルボ部４３Ａと流路空間４４（主流路Ｍ）との連通部にメッシュ部５１Ｍが配置されている。これにより、第１の実施の形態で述べた効果が得られる。すなわち、センサ流路Ｓに流れ込む被測定流体には、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による影響が出ない。
【００６８】
また、積層フィルタ５０を流路空間４４に装着することにより、主流路Ｍとセンサ流路Ｓとの間にメッシュ部５１Ｍが３層配置されている。各メッシュ部５１Ｍの間隔は、メッシュ板５１と第２遮蔽板５３とがスペーサの役割を果たし、０．７ｍｍとなっている。これにより、各メッシュ部５１Ｍを通過するごとに流れが整えられた被測定流体を、センサ流路Ｓに流し込むことができる。
【００６９】
また、各薄板５１〜５４に設けられたメッシュ部５１、第１開口部６１、および第４開口部６４によって、主流路Ｍと出口流路４５とを連通させる第２連絡流路６が形成されている。さらに、各薄板５１〜５４に設けられた第２開口部６２によって、センサ流路Ｓと出口流路４５とを連通させる第３連絡流路７が形成されている。これら第２連絡流路６と第３連絡流路７との間には、遮蔽壁４７が形成されている。この遮蔽壁４７は、各薄板５１，５２，５３，５４に設けられた各遮蔽部５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃ，５４Ｃによって構成されたものである。そして、この遮蔽壁４７により、センサ流路Ｓから流れ出す被測定流体と主流路Ｍから流れ出す被測定流体との合流地点が、エルボ部４５Ａと流路空間４４との連通部となっている。
【００７０】
そして、出口流路４５と主流路Ｍとはエルボ部４５Ａにより連通されている。このため、出口流路４５が主流路Ｍの下方に配置されることになる。従って、センサ流路Ｓから流出する被測定流体と主流路Ｍから流出する被測定流体とが、センサ流路Ｓの出口付近で合流することがない。すなわち、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点が、後述する計測チップ１１から遠ざけられている。従って、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路Ｓにおける計測チップ１１の部分を流れる被測定流体の流れを乱さない。
【００７１】
つまり、出口側にもエルボ部４５Ａを設けるのは、上記した遮蔽壁４７を形成して、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路Ｓにおける計測チップ１１の部分を流れる被測定流体の流れを乱さないようにする効果を大きくするためである。
【００７２】
そして、上記構成を有する熱式流量計２０１で、熱式流量計２０１の入口ポート４２へ流れ込む被測定流体（図１のＦ）の流量が１０（ｌ／ｍｉｎ）のときの出力を確認した。その結果を図１８、図１９に示す。なお、図１８のグラフは、熱式流量計１からの出力（ブリッジ出力）を示したものである。図１９のグラフは、熱式流量計１からの出力を電気的フィルター（ローパスフィルタ）に通した後の出力（アンプ出力）を示したものである。また、図１８、図１９とも、実線が第１の実施の形態に係る熱式流量計１の出力を示し、破線が改善前の熱式流量計の出力を示す。
【００７３】
図１８、図１９から明らかなように、第２の実施の形態に係る熱式流量計１は、改善前の熱式流量計に比べ、出力の振動幅が小さいことがわかる。ここで、この振動幅の出力値に対する比率をノイズと定義すると、図１８において、改善前の熱式流量計におけるノイズが「２２．３６（％ＦＳ）」であるのに対し、第１の実施の形態に係る熱式流量計１におけるノイズは「２．７７（％ＦＳ）」である。また、図１９において、改善前の熱式流量計におけるノイズが「４．９６（％ＦＳ）」であるのに対し、第２の実施の形態に係る熱式流量計１におけるノイズは「０．４３（％ＦＳ）」である。すなわち、第２の実施の形態に係る熱式流量計１によれば、ノイズを約１／１０にすることができる。これは、上記したようにセンサ流路Ｓを流れる被測定流体の流れが非常に整ったものになっているからである。なお、ブリッジスパンは、第１の実施の形態に係る熱式流量計１が「０．４１５（Ｖ）」であり、改善前の熱式流量計が「０．４０５（Ｖ）」である。
【００７４】
このように積層フィルタ５０を流路空間４４に装着することにより、センサ流路Ｓに、入射角の影響をほとんど受けていなくて、しかも流れが整った被測定流体を流すことができる。従って、熱式流量計２０１の計測出力は、入射角の影響をほとんど受けないとともに、非常に安定している。
【００７５】
以上、詳細に説明したように第２の実施の形態に係る熱式流量計２０１によれば、ボディ４１に形成された流路空間４４に積層フィルタ５０が装着されている。そして、積層フィルタ５０の最下面には、メッシュ板５１が配置されている。このため、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍが設けられている。そして、被測定流体がメッシュ部５１Ｍを通過するため、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成される。これにより、センサ流路を流れる被測定流体の流れに入射角の影響がより出にくくなる。従って、入射角による測定出力への影響がほとんどなくなる。
【００７６】
そして、熱式流量計２０１にも、入口流路４３と主流路Ｍ（およびセンサ流路Ｓ）とを連通させる９０度に屈曲したエルボ部４３Ａが設けられている。また、このエルボ部４３Ａと主流路Ｍとの連通部にメッシュ部５１Ｍが配置されている。これらのことにより、入口流路４２に流れ込む被測定流体の入射角が大きくなっても、センサ流路Ｍを流れる被測定流体の流れに影響を及ぼさない。従って、計測出力が、入口流路４２に流れ込む被測定流体の入射角の影響をほとんど受けない。
【００７７】
また、積層フィルタ５０には、主流路Ｍとセンサ流路Ｓとの間に配置される３層のメッシュ部５１Ｍが備わっている。このため、被測定流体は、３層のメッシュ部５１Ｍを通過した後にセンサ流路Ｓに流れ込む。これにより、センサ流路Ｓに流れ込む被測定流体の流れが整えられる。つまり、主流路Ｍに流れ込む被測定流体の流れが乱れたとして、主流路Ｍとセンサ流路Ｓとの間に設けられた３層のメッシュ部５１Ｍにより、センサ流路Ｓに流れ込む被測定流体の流れは整えられるのである。また、メッシュ部５１Ｍを３層設けているので、より大きな整流効果が得られる。
【００７８】
さらに、積層フィルタ５０には、積層フィルタ５０を構成する各薄板５１，５２，５３，５４に設けられた各遮蔽部５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃ，５４Ｃによって形成された遮蔽壁４７が備わっている。このため、センサ流路Ｓから流出する被測定流体と主流路Ｍから流出する被測定流体とが、ボディ４１に形成された出口流路４５（エルボ部４５Ａ）で合流する。つまり、センサ流路Ｓから流出する被測定流体と主流路Ｍから流出する被測定流体とが、センサ流路Ｓの出口付近で合流することがない。これにより、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点が、測定チップ１１から遠ざけられている。従って、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れを乱さない。
【００７９】
このように熱式流量計２０１は、入口流路４３と主流路Ｍ（およびセンサ流路Ｓ）とを連通させる９０度に屈曲したエルボ部４３Ａが設けられているとともに、ボディ４１に形成された流路空間４４に積層フィルタ５０が装着されていることにより、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れが入射角の影響を受けず、しかもその流れが非常に整えられている。よって、入射角の影響を受けずに安定した測定出力を得ることができる。
【００８０】
（第３の実施の形態）
最後に、第３の実施の形態について説明する。そこで、第３の実施の形態に係る熱式流量計の概略構成を図２０に示す。図２０に示すように、第３の実施の形態に係る熱式流量計３０１は、第２の実施の形態に係る熱式流量計２０１とほぼ同様の構成を有するものであるが、流路空間４４に積層フィルタ５０の代わりに積層フィルタ６０が装着されている点が異なる。すなわち、本実施の形態に係る熱式流量計３０１には、複数の溝を備えた積層フィルタ６０が流路空間４４に装着されている。また、積層フィルタ６０は、第２の実施の形態の積層フィルタ５０に対し、メッシュ部５１Ｍが備わっていない点でも相違する。このため、第２の実施の形態と異なる点を中心に説明する。従って、第２の実施の形態と同様の構成のものについては、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施の形態の熱式流量計３０１でも、エルボ部４３Ａを設けたことによる効果、およびシールパッキン４８を用いたことによる効果は、第１の実施の形態と同様に得られる。
【００８１】
そこで、積層フィルタ６０について、図２１を用いて説明する。積層フィルタ６０は、図２１に示すように、３種類の薄板を合計１０枚積層したものである。すなわち、下から順に、メッシュ板５１、溝フィルタ５５，５５，５５，５５，５５，５５，５５，５５、および第３遮蔽板５４が積層されて接着されたものである。
【００８２】
ここで、溝フィルタ５５について、図２２を用いて説明する。なお、図２２（ａ）は溝フィルタの平面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図２２（ｃ）は図２２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。溝フィルタ５５は、図２２に示すように、外周部５５Ｂ、遮蔽部５５Ｃ、および中央部５５Ｄを残し、中央部５５Ｄに溝５５Ｅが形成されるようにエッチング加工されたものである。すなわち、溝フィルタ５５は、第２遮蔽板５３の中央部５３Ｄ（図１６参照）に溝５５Ｅを設けたものとなっている。そして、溝フィルタ５５の中央部５５Ｄには、片面２本ずつ合計４本の溝５５Ｅが形成されている。この溝５５Ｅの深さは０．３５ｍｍであり、溝５５Ｅの幅は０．９ｍｍである。そして、隣り合う溝の間隔は１．０５ｍｍとなっている。なお、溝フィルタ５５の厚さは、０．５ｍｍである。
【００８３】
これらメッシュ板５１、溝フィルタ５５、および第３遮蔽板５４を図２１に示すように積層して接着した積層フィルタ６０を、ボディ４１に形成された流路空間４４に装着することにより、図２０に示すように、エルボ部４３Ａと流路空間４４（主流路Ｍ）との連通部にメッシュ部５１Ｍが配置されている。これにより、第１の実施の形態で述べた効果が得られる。すなわち、センサ流路Ｓに流れ込む被測定流体には、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による影響が出ない。
【００８４】
また、積層フィルタ６０を、ボディ４１に形成された流路空間４４に装着することにより、溝フィルタ５５の中央部５５Ｄに形成された溝５５Ｅによって主流路Ｍに多数の細かい流路が形成されている。これにより、主流路Ｍに流れ込む被測定流体は、各溝５５Ｅを流れる。このため、主流路Ｍを流れる被測定流体の流れが整えられる。また、溝フィルタ５５では、両面に溝５５Ｅを形成することにより、積層体フィルタ６０により多くの溝５５Ｅを備えることができ、より大きな整流効果が得られる。
【００８５】
なお、積層フィルタ６０には、各薄板５１，５４，５５に設けられた遮蔽部５１Ｃ，５４Ｃ，５５によって形成された遮蔽壁４７Ａが備わっている。この遮蔽板４７Ａも、第１の実施の形態に係る熱式流量計１に備わる遮蔽板４７と同様の効果を奏する。すなわち、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れを乱さない。
【００８６】
そして、上記構成を有する熱式流量計３０１で、第２の実施の形態と同様の条件下（流量：１０（ｌ／ｍｉｎ））における出力を確認したところ、ブリッジ出力におけるノイズは「６．８４（％ＦＳ）」であり、アンプ出力におけるノイズは「１．４２（％ＦＳ）」であった。従って、第３の実施の形態に係る熱式流量計３０１によれば、ノイズを約１／３にすることができる。なお、ブリッジスパンは「０．６７９（Ｖ）」である。そして、改善前の熱式流量計のブリッジ出力におけるノイズが「２２．３６（％ＦＳ）」であり、アンプ出力におけるノイズが「４．９６（％ＦＳ）」である。
【００８７】
このように積層フィルタ６０を流路空間４４に装着することにより、センサ流路Ｓに、入射角の影響をほとんど受けていなくて、しかも流れが整った被測定流体を流すことができる。従って、熱式流量計３０１の計測出力は、入射角の影響をほとんど受けないとともに、非常に安定している。
【００８８】
以上、詳細に説明したように第３の実施の形態に係る熱式流量計３０１によれば、ボディ４１に形成された流路空間４４に積層フィルタ６０が装着されている。そして、積層フィルタ６０の最下面には、メッシュ板５１が配置されている。このため、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍが設けられている。そして、被測定流体がメッシュ部５１Ｍを通過するため、被測定流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成される。これにより、センサ流路Ｓを流れる被測定流体の流れに、入射角の影響がより出にくくなる。従って、入射角による測定出力への影響がほとんどなくなる。
【００８９】
そして、熱式流量計３０１にも、入口流路４３と主流路Ｍ（およびセンサ流路Ｓ）とを連通させる９０度に屈曲したエルボ部４３Ａが設けられている。また、このエルボ部４３Ａと主流路Ｍとの連通部にメッシュ部５１Ｍが配置されている。これらのことにより、入口流路４２に流れ込む被測定流体の入射角が大きくなっても、センサ流路Ｍを流れる被測定流体の流れに影響を及ぼさない。従って、計測出力が、入口流路４２に流れ込む被測定流体の入射角の影響をほとんど受けない。
【００９０】
また、積層フィルタ６０には、主流路Ｍを複数の流路に分割する溝５５Ｅが備わっている。このため、主流路Ｍに流れ込む被測定流体の流れが整えられる。これにより、主流路Ｍにおける被測定流体の流れが、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れに悪影響を及ぼさない。つまり、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れが常に安定する。
【００９１】
さらに、積層フィルタ６０には、積層フィルタ６０を構成する各薄板５１，５４，５５に設けられた遮蔽部５１Ｃ，５４Ｃ，５５Ｃによって形成された遮蔽壁４７Ａが備わっている。このため、センサ流路Ｓから流出する被測定流体と主流路Ｍから流出する被測定流体とが、ボディ４１に形成された出口流路４５（エルボ部４５Ａ）で合流する。つまり、センサ流路Ｓから流出する被測定流体と主流路Ｍから流出する被測定流体とが、センサ流路Ｓの出口付近で合流することがない。これにより、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点が、測定チップ１１から遠ざけられている。従って、センサ流路Ｓと主流路Ｍとの合流地点に発生する流れの渦が、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れを乱さない。
【００９２】
このように熱式流量計３０１は、入口流路４３と主流路Ｍ（およびセンサ流路Ｓ）とを連通させる９０度に屈曲したエルボ部４３Ａが設けられているとともに、ボディ４１に形成された流路空間４４に積層フィルタ６０が装着されていることにより、センサ流路Ｓにおける被測定流体の流れが入射角の影響を受けず、しかもその流れが非常に整えられている。よって、入射角の影響を受けずに安定した測定出力を得ることができる。
【００９３】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態においては、流量レンジを変更する場合の例として、底板３７の高さを変化させる方法を例示したが、別の方法として、図２３に示すように、底板３７の高さは常に一定（すなわち主流路の高さ）として、断面積を変化させるようにしてもよい。また、積層フィルタは、上記で例示したものだけに限られず、各薄板５１〜５６を任意に組み合わせて構成することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る熱式流量計によれば、入口流路とセンサ流路およびバイパス流路とを連通させるエルボ部が形成されている。これにより、入口流路に流れ込んだ流体は、エルボ部で流れを乱され、かつその流れが強制的に変えられる。従って、センサ流路における流体の流れが入射角の影響を受けにくくなる。よって、入射角による測定出力への影響がほとんどなくなる。
【００９５】
また、本発明に係る熱式流量計には、エルボ部とバイパス流路との連通部にフィルタが設けられている。このため、流体はエルボ部を流れた後にフィルタを通過する。このとき、流体の流れに細かな乱れが非常に多く形成される。従って、センサ流路における流体の流れに入射角の影響をより受けにくくなる。よって、入射角による測定出力への影響がより抑制される。しかも、入射角の影響をなくすために、流量計が大きくなることもない。
【００９６】
また、本発明に係る熱式流量計には、測定チップおよび基板に接触するシート部と、ボディの側面開口部の外周に沿って形成された溝に配置されるリング部とが備わるとともに、それらシート部とリング部とが一体形成されたシールパッキンを備えている。このため、バイパス流路を閉鎖板により閉鎖したときに、シート部により、測定チップと閉鎖板および測定チップとボディの隙間がなくなり、バイパス流路の上面が完全にシールされる。従って、流体の内部漏れが防止されるため、小流量測定時の出力特性が安定する。
【００９７】
さらに、本発明に係る熱式流量計は、バイパス流路とセンサ流路との間に設けられたフィルタ、バイパス流路内に配置される溝を形成した薄板を積層した積層体、あるいはセンサ流路から流出する流体とバイパス流路から流出する流体とを、ボディに形成された出口流路にて合流させる遮蔽壁の少なくとも１つを備えている。これにより、センサ流路における流体の流れを安定させることができる。従って、測定出力が安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る熱式流量計の概略構成図である。
【図２】ボディの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】メッシュ板を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４のメッシュ部の拡大図である。
【図６】シールパッキンを示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図、（ｃ）がＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図８】センサ基板の斜視図である。
【図９】測定チップを示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が側面図である。
【図１０】最小流量レンジに設定した場合における底板の形状を示す図である。
【図１１】熱式流量計の出力の一例を示す図である。
【図１２】改善前の熱式流量計の出力の一例を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る熱式流量計の概略構成図である。
【図１４】積層フィルタの分解斜視図である。
【図１５】第１遮蔽板を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図である。
【図１６】第２遮蔽板を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図である。
【図１７】第３遮蔽板を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図である。
【図１８】熱式流量計の出力（ブリッジ出力）の一例を示す図である。
【図１９】同じく、熱式流量計の出力（アンプ出力）の一例を示す図である。
【図２０】第３の実施の形態に係る熱式流量計の概略構成図である。
【図２１】積層フィルタの分解斜視図である。
【図２２】溝フィルタを示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）がＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）がＢ−Ｂ断面図である。
【図２３】流量レンジの別の変更方法を説明するための図である。
【図２４】従来の熱式流量計の断面図である。
【図２５】従来の熱流量計で使用された測定素子の斜視図である。
【符号の説明】
１    熱式流量計
４１  ボディ
４３  入口流路
４３Ａ  エルボ部
４４  流路空間
４７  遮蔽壁
４８  シールパッキン
４８Ａ  リング部
４８Ｂ  シート部
４８Ｃ  凹部
５０  積層フィルタ
５１  メッシュ板
５１Ｍ  メッシュ部
Ｍ    主流路（バイパス流路）
Ｓ    センサ流路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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