JPH11118566A - Flow sensor - Google Patents
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- JPH11118566A JPH11118566A JP9281627A JP28162797A JPH11118566A JP H11118566 A JPH11118566 A JP H11118566A JP 9281627 A JP9281627 A JP 9281627A JP 28162797 A JP28162797 A JP 28162797A JP H11118566 A JPH11118566 A JP H11118566A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱式流量センサーの発熱体周囲の温度が過度
に上昇するのを防止し、流量センサーの経時劣化及び可
燃性の被検知流体の着火爆発を防止する。
【解決手段】 発熱体１１２とその発熱の影響を受ける
よう配置された流量検知用感温体１０４−１とを有し、
発熱体１１２からの熱が被検知流体に伝達され吸熱され
るよう被検知流体流通経路が形成されている。流量検知
用感温体１０４−１と温度補償用感温体１０４−２とを
含んでブリッジ回路１０４が形成され、その出力が差動
増幅回路１０６及び積分回路１０を経てトランジスター
１１０のベースに入力され、トランジスター１１０に電
源から供給される電流が制御される。この電流即ち発熱
体１１２に供給される電流は、感温体１０４−１の感温
結果即ちブリッジ回路１０４の出力が目標と一致するよ
うに、制御される。この発熱体１１２に印加される電圧
により被検知流体の流量を検知する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To prevent the temperature around a heating element of a thermal type flow sensor from excessively rising, and to prevent the flow sensor from deteriorating with time and igniting explosion of a flammable fluid to be detected. SOLUTION: It has a heating element 112 and a flow rate detecting temperature sensing element 104-1 arranged so as to be affected by the heat generation,
A detected fluid flow path is formed so that heat from the heating element 112 is transmitted to the detected fluid and absorbed. A bridge circuit 104 is formed including the temperature sensing element 104-1 for flow rate detection and the temperature sensing element 104-2 for temperature compensation, and its output is input to the base of the transistor 110 via the differential amplifier circuit 106 and the integrating circuit 10. Then, the current supplied from the power supply to the transistor 110 is controlled. The current, that is, the current supplied to the heating element 112, is controlled so that the temperature sensing result of the temperature sensing element 104-1, that is, the output of the bridge circuit 104 matches the target. The flow rate of the fluid to be detected is detected by the voltage applied to the heating element 112.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、流体流量検知技術
に属するものであり、特に、熱式流量センサーに関す
る。本発明の流量センサーは特に温度の異常な上昇を避
けることが要求される可燃性流体の流量測定に好適であ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid flow sensing technology, and more particularly to a thermal flow sensor. The flow sensor according to the present invention is particularly suitable for measuring the flow rate of a flammable fluid that is required to avoid an abnormal rise in temperature.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
各種流体特に液体の流量（あるいは流速）を測定する流
量センサー（あるいは流速センサー）としては、種々の
形式のものが使用されているが、低価格化が容易である
という理由で、いわゆる熱式（特に傍熱型）の流量セン
サーが利用されている。2. Description of the Related Art
Various types of flow sensors (or flow rate sensors) for measuring the flow rate (or flow rate) of various fluids, especially liquids, are used, but because of the ease of cost reduction, a so-called thermal type (or flow rate sensor) is used. In particular, indirect heat type) flow sensors are used.
【０００３】この傍熱型流量センサーとしては、基板上
に薄膜技術を利用して薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁
層を介して積層し、基板を配管に取付けたものが使用さ
れている。発熱体に通電することにより感温体を加熱
し、該感温体の電気的特性例えば電気抵抗の値を変化さ
せる。この電気抵抗値の変化（感温体の温度上昇に基づ
く）は、配管内を流れる流体の流量（流速）に応じて変
化する。これは、発熱体の発熱量のうちの一部が基板を
経て流体中へと伝達され、この流体中へ拡散する熱量は
流体の流量（流速）に応じて変化し、これに応じて感温
体へと供給される熱量が変化して、該感温体の電気抵抗
値が変化するからである。この感温体の電気抵抗値の変
化は、流体の温度によっても異なり、このため、上記感
温体の電気抵抗値の変化を測定する電気回路中に温度補
償用の感温素子を組み込んでおき、流体の温度による流
量測定値の変化をできるだけ少なくすることも行われて
いる。As the indirectly heated flow sensor, a sensor in which a thin-film heating element and a thin-film temperature sensing element are laminated on a substrate by using a thin-film technology via an insulating layer, and the substrate is attached to a pipe is used. I have. By energizing the heating element, the temperature sensing element is heated to change the electrical characteristics of the temperature sensing element, for example, the value of electrical resistance. This change in the electric resistance value (based on the temperature rise of the temperature sensing element) changes according to the flow rate (flow velocity) of the fluid flowing in the pipe. This is because a part of the calorific value of the heating element is transmitted to the fluid via the substrate, and the amount of heat diffused into the fluid changes according to the flow rate (flow velocity) of the fluid. This is because the amount of heat supplied to the body changes and the electric resistance value of the thermosensitive body changes. The change in the electric resistance value of the temperature sensing element also differs depending on the temperature of the fluid. Therefore, a temperature sensing element for temperature compensation is incorporated in an electric circuit for measuring the change in the electric resistance value of the temperature sensing element. It has also been practiced to minimize the change in the flow measurement value due to the temperature of the fluid.
【０００４】このような、薄膜素子を用いた傍熱型流量
センサーに関しては、例えば、特開平８−１４６０２６
号公報に記載がある。[0004] Such an indirectly heated flow sensor using a thin film element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-146,026.
There is a description in the publication.
【０００５】ところで、従来の傍熱型の流量センサーで
は、発熱体に対して一定の電圧を印加し所定の発熱量を
得て、その発熱量のうち流体流量に応じて一部を該流体
に吸熱させた残りの一部を感温体に伝達している。この
ため、発熱体周囲の温度は流体流量によって変化し、流
体流量が大きい場合には温度上昇は小さい、流体流量が
低い場合には温度上昇が大きい。In a conventional indirectly heated flow sensor, a predetermined voltage is applied to a heating element to obtain a predetermined amount of heat, and a part of the amount of heat is applied to the fluid in accordance with the fluid flow rate. The remaining part of the heat absorbed is transmitted to the thermosensor. For this reason, the temperature around the heating element changes depending on the fluid flow rate. The temperature rise is small when the fluid flow rate is large, and is large when the fluid flow rate is low.
【０００６】ここで、問題となるのは、何らかの原因で
流体特に液体がなくなった場合である。この場合には、
流体による吸熱がなくなるので、感温体の温度が急激に
上昇し、流量センサーの経時劣化の原因となる。Here, a problem arises when the fluid, especially the liquid, runs out for some reason. In this case,
Since the heat absorption by the fluid disappears, the temperature of the temperature sensing element rapidly rises, causing the flow sensor to deteriorate with time.
【０００７】また、流体が灯油その他の可燃性及び揮発
性の流体である場合には、以上のような急激な温度上昇
の際あるいはその後に流体が供給される際に、該流体が
気化し、ここに万一空気などが混入した場合には着火爆
発が生ずるおそれがある。When the fluid is kerosene or another flammable or volatile fluid, the fluid is vaporized during the above-mentioned rapid temperature rise or when the fluid is supplied thereafter. If air or the like is mixed here, an ignition explosion may occur.
【０００８】そこで、本発明の目的は、熱式流量センサ
ーの発熱体周囲の温度が過度に上昇するのを防止し、こ
れにより流量センサーの経時劣化及び可燃性の被検知流
体の着火爆発を防止することにある。Accordingly, an object of the present invention is to prevent the temperature around the heating element of the thermal type flow sensor from excessively rising, thereby preventing the flow sensor from deteriorating with time and igniting explosion of the flammable fluid to be detected. Is to do.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、発熱体と該発熱体の発
熱の影響を受けるように配置された流量検知用感温体と
を有しており、前記発熱体からの熱が被検知流体に伝達
され吸熱されるように該被検知流体のための流通経路が
形成されており、前記発熱体の発熱に基づき前記被検知
流体による吸熱の影響を受けた感温が前記流量検知用感
温体において実行され、前記発熱体に電流を供給する経
路に前記発熱体の発熱を制御する発熱制御手段が接続さ
れており、該発熱制御手段は前記感温の結果が目標と一
致するように該感温の結果に基づき前記発熱体へ供給す
る電流を制御し、前記発熱制御手段による制御状態に基
づき前記被検知流体の流量を検知することを特徴とする
流量センサー、が提供される。According to the present invention, as a means for achieving the above object, a heating element and a flow sensing temperature sensing element arranged so as to be affected by the heat generated by the heating element are provided. A flow path for the detected fluid is formed such that heat from the heating element is transmitted to and absorbed by the detected fluid, and the flow path for the detected fluid is generated based on heat generation of the heating element. The temperature sensing affected by the heat absorption is executed in the flow sensing temperature sensing element, and heat generation control means for controlling heat generation of the heating element is connected to a path for supplying current to the heating element, The means controls the current supplied to the heating element based on the result of the temperature sensing so that the result of the temperature sensing matches the target, and detects the flow rate of the fluid to be detected based on the control state of the heat generation control means. A flow sensor, It is subjected.
【００１０】本発明の一態様においては、前記流量検知
用感温体を用いてブリッジ回路が形成されており、該ブ
リッジ回路から前記感温の結果を示す出力が得られ、こ
の出力に基づき前記発熱制御手段が制御される。In one embodiment of the present invention, a bridge circuit is formed using the flow rate detecting temperature sensing element, and an output indicating the result of the temperature sensing is obtained from the bridge circuit. The heat generation control means is controlled.
【００１１】本発明の一態様においては、前記ブリッジ
回路は前記被検知流体の温度補償のための温度補償用感
温体を含む。In one aspect of the present invention, the bridge circuit includes a temperature compensating temperature sensing element for compensating the temperature of the fluid to be detected.
【００１２】本発明の一態様においては、前記発熱制御
手段は可変抵抗体である。In one embodiment of the present invention, the heat generation control means is a variable resistor.
【００１３】本発明の一態様においては、前記可変抵抗
体としてトランジスターが用いられており、該トランジ
スターの制御入力に前記感温の結果を示す出力に基づく
信号が用いられる。In one embodiment of the present invention, a transistor is used as the variable resistor, and a signal based on an output indicating the result of the temperature sensitivity is used as a control input of the transistor.
【００１４】本発明の一態様においては、前記発熱制御
手段による制御状態を示すものとして前記発熱体に印加
される電圧を用いる。In one embodiment of the present invention, a voltage applied to the heating element is used to indicate a control state of the heating control means.
【００１５】本発明の一態様においては、前記感温の結
果を示す出力が応答性設定手段を介して前記発熱制御手
段に入力される。[0015] In one embodiment of the present invention, an output indicating the result of the temperature sensitivity is input to the heat generation control means via a responsiveness setting means.
【００１６】本発明の一態様においては、前記応答性設
定手段は差動増幅回路とその出力が入力される積分回路
とを含んでいる。In one aspect of the present invention, the responsiveness setting means includes a differential amplifier circuit and an integration circuit to which an output is input.
【００１７】本発明の一態様においては、前記感温の結
果を示す出力が積分回路を経て前記発熱制御手段に入力
される。In one embodiment of the present invention, an output indicating the result of the temperature sensitivity is input to the heat generation control means via an integration circuit.
【００１８】本発明の一態様においては、前記積分回路
の前段に差動増幅回路が接続されている。In one embodiment of the present invention, a differential amplifier circuit is connected before the integrating circuit.
【００１９】本発明の一態様においては、前記発熱体及
び前記流量検知用感温体はいずれも薄膜からなり、これ
ら発熱体及び流量検知用感温体は基板上にて絶縁層を介
して積層されている。In one embodiment of the present invention, each of the heating element and the temperature sensing element for flow rate detection is formed of a thin film, and the heating element and the temperature sensing element for flow rate detection are laminated on a substrate via an insulating layer. Have been.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】図１は本発明による流量センサーの一実施
形態を示す回路構成図である。供給電源は、例えば＋１
５Ｖ（±１０％）であり、定電圧回路１０２に供給され
る。該定電圧回路１０２は、例えば＋６Ｖ（±３％）で
出力０．１Ｗであり、その出力はブリッジ回路１０４に
供給される。ブリッジ回路１０４は流量検知用感温体１
０４−１と温度補償用感温体１０４−２と可変抵抗１０
４−３，１０４−４とを含んでなる。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a flow sensor according to the present invention. The power supply is, for example, +1
5V (± 10%) and supplied to the constant voltage circuit 102. The constant voltage circuit 102 has an output of 0.1 W at +6 V (± 3%), for example, and the output is supplied to a bridge circuit 104. The bridge circuit 104 is a temperature sensing element 1 for flow rate detection.
04-1, temperature sensing temperature sensing element 104-2, and variable resistor 10
4-3, 104-4.
【００２２】ブリッジ回路１０４のａ，ｂ点の電圧が差
動増幅回路１０６に入力される。該差動増幅回路１０６
は可変抵抗１０６ａにより増幅率可変とされている。差
動増幅回路１０６の出力は積分回路１０８に入力され
る。これら増幅率可変の差動増幅回路１０６と積分回路
１０８とが、後述のように応答性設定手段として機能す
る。The voltages at points a and b of the bridge circuit 104 are input to the differential amplifier circuit 106. The differential amplifier circuit 106
Is made variable by a variable resistor 106a. The output of the differential amplification circuit 106 is input to the integration circuit 108. The variable amplification factor differential amplifier circuit 106 and the integration circuit 108 function as responsiveness setting means as described later.
【００２３】一方、上記供給電源は、ＮＰＮトランジス
ター１１０のコレクタに接続されており、該トランジス
ター１１０のエミッタは発熱体１１２に接続されてい
る。また、トランジスター１１０のベースには、上記積
分回路１０８の出力が入力される。即ち、供給電源はト
ランジスター１１０を経て発熱体１１２へと電流を供給
し、該発熱体１１２にかかる電圧はトランジスター１１
０の分圧により制御される。そして、トランジスター１
１０の分圧は、抵抗を介してベースへと入力される積分
回路１０８の出力の電流により制御され、トランジスタ
ー１１０は可変抵抗体として機能し、発熱体１１２の発
熱を制御する発熱制御手段として機能する。On the other hand, the power supply is connected to the collector of the NPN transistor 110, and the emitter of the transistor 110 is connected to the heating element 112. The output of the integration circuit 108 is input to the base of the transistor 110. That is, the power supply supplies current to the heating element 112 via the transistor 110, and the voltage applied to the heating element 112 is
It is controlled by a partial pressure of zero. And transistor 1
The voltage division of 10 is controlled by the current of the output of the integration circuit 108 input to the base via the resistor, and the transistor 110 functions as a variable resistor and functions as heat generation control means for controlling heat generation of the heat generator 112. I do.
【００２４】図４は本実施形態の流量センサーの構造部
分を示す一部切欠平面図であり、図２及び図３はそれぞ
れその一部切欠側面図及び断面図である。FIG. 4 is a partially cutaway plan view showing a structural portion of the flow sensor according to the present embodiment, and FIGS. 2 and 3 are a partially cutaway side view and a sectional view, respectively.
【００２５】これらの図において、２はケーシング本体
部であり、該ケーシング本体部を貫通して被検知流体の
流通経路となる管路４が形成されている。該管路４はケ
ーシング本体部２の両端まで延びている。該ケーシング
本体部の両端において、外部配管と接続するための接続
部６ａ，６ｂが形成されている。ケーシング２には、管
路４の上方に素子収容部が形成されており、該収容部に
はケーシング蓋体部８がネジにより固定されている。該
ケーシング蓋体部８と上記ケーシング本体部２とにより
ケーシングが構成されている。In these figures, reference numeral 2 denotes a casing main body, and a pipe 4 which penetrates the casing main body and serves as a flow path of the fluid to be detected is formed. The pipe 4 extends to both ends of the casing body 2. At both ends of the casing main body, connecting portions 6a and 6b for connecting to an external pipe are formed. An element housing portion is formed in the casing 2 above the conduit 4, and a casing lid 8 is fixed to the housing portion by screws. The casing lid 8 and the casing main body 2 constitute a casing.
【００２６】上記ケーシング内には、流量検知部１２が
配置されている。該流量検知部１２は、図５に示されて
いる様に、基板１２−１の上面（第１面）上に絶縁層１
２−２を形成し、その上に薄膜発熱体１２−３を形成
し、その上に該薄膜発熱体のための１対の電極層１２−
４，１２−５を形成し、その上に絶縁層１２−６を形成
し、その上に流量検知用薄膜感温体１２−７を形成し、
その上に絶縁層１２−８を形成したチップ状のものから
なる。基板１２−１としては例えば厚さ０．５ｍｍ程度
で大きさ２〜３ｍｍ角程度のシリコンやアルミナなどか
らなるものを用いることができ（アルミナなどの絶縁基
板を用いる場合には、絶縁層１２−２を省略することが
できる）、薄膜発熱体１２−３としては膜厚１μｍ程度
で所望形状にパターニングしたサーメットからなるもの
を用いることができ、電極層１２−４，１２−５として
は膜厚０．５μｍ程度のニッケルからなるもの又はこれ
に膜厚０．１μｍ程度の金を積層したものを用いること
ができ、絶縁層１２−２，１２−６，１２−８としては
膜厚１μｍ程度のＳｉＯ2 からなるものを用いることが
でき、薄膜感温体１２−７としては膜厚０．５〜１μｍ
程度で所望形状例えば蛇行形状にパターニングした白金
やニッケルなどの温度係数が大きく安定な金属抵抗膜を
用いることができる（あるいは酸化マンガン系のＮＴＣ
サーミスターからなるものを用いることもできる）。こ
のように、薄膜発熱体１２−３と薄膜感温体１２−７と
が薄膜絶縁層１２−６を介して極く近接して配置されて
いることにより、薄膜感温体１２−７は薄膜発熱体１２
−３の発熱の影響を直ちに受けることになる。A flow rate detector 12 is disposed in the casing. As shown in FIG. 5, the flow rate detecting unit 12 includes an insulating layer 1 on the upper surface (first surface) of the substrate 12-1.
2-2, a thin-film heating element 12-3 is formed thereon, and a pair of electrode layers 12- for the thin-film heating element is formed thereon.
4, 12-5, an insulating layer 12-6 is formed thereon, and a thin film temperature sensing element 12-7 for flow rate detection is formed thereon,
It is made of a chip having an insulating layer 12-8 formed thereon. As the substrate 12-1, for example, a substrate made of silicon or alumina having a thickness of about 0.5 mm and a size of about 2 to 3 mm square can be used (when an insulating substrate such as alumina is used, the insulating layer 12- 2 can be omitted), the thin film heating element 12-3 may be made of a cermet having a thickness of about 1 μm and patterned into a desired shape, and the electrode layers 12-4 and 12-5 may have a thickness of about 1 μm. A layer made of nickel of about 0.5 μm or a layer of gold having a thickness of about 0.1 μm can be used, and the insulating layers 12-2, 12-6, and 12-8 have a thickness of about 1 μm. A film made of SiO 2 can be used.
It is possible to use a stable metal resistance film having a large temperature coefficient such as platinum or nickel patterned in a desired shape, for example, a meandering shape (or a manganese oxide-based NTC).
What consists of a thermistor can also be used). As described above, since the thin-film heating element 12-3 and the thin-film thermosensitive element 12-7 are disposed very close to each other with the thin-film insulating layer 12-6 interposed therebetween, the thin-film thermosensitive element 12-7 is thin-film. Heating element 12
-3 immediately.
【００２７】図２及び図３に示されているように、流量
検知部１２の下面すなわち基板１２−１の下面（第２
面）には、熱伝達用部材としてのフィンプレート１４が
熱伝導性良好な接合材１６により接合されている。フィ
ンプレート１４としては例えば銅、ジュラルミン、銅−
タングステン合金からなるものを用いることができ、接
合材１６としては例えば銀ペーストを用いることができ
る。尚、ケーシング本体部２には、上記流量検知部１２
が配置されている位置において、フィンプレート１４が
通過する開口が形成されており、該開口内にはフィンプ
レート１４を挿入した状態でシール用のガラスが充填さ
れ、ガラスシール１８が形成されている。As shown in FIGS. 2 and 3, the lower surface of the flow rate detector 12, that is, the lower surface of the substrate 12-1 (second
A fin plate 14 as a heat transfer member is joined to the surface (surface) by a joining material 16 having good heat conductivity. As the fin plate 14, for example, copper, duralumin, copper-
A material made of a tungsten alloy can be used. As the bonding material 16, for example, a silver paste can be used. The casing body 2 includes the flow rate detector 12.
At the position where is disposed, an opening through which the fin plate 14 passes is formed, and the opening is filled with sealing glass in a state where the fin plate 14 is inserted, and a glass seal 18 is formed. .
【００２８】フィンプレート１４は、中央でほぼ直角に
曲っており、上部水平部分が流量検知部１２に接合され
ており、下部垂直部分が管路４内へと延びている。該フ
ィンプレート１４は、ほぼ円形の断面を持つ管路４内に
おいて、その断面内の中央を通って上部から下部へと該
管路４を横切って延在している。但し、管路４は必ずし
も断面が円形である必要はなく、適宜の断面形状が可能
である。管路４内において、上記フィンプレート１４の
管路方向の寸法Ｌ1 は該フィンプレート１４の厚さＬ2
より十分大きい。このため、フィンプレート１４は、管
路４内における流体の流通に大きな影響を与えることな
しに、流量検知部１２と流体との間の熱伝達を良好に行
うことが可能である。The fin plate 14 is bent substantially at a right angle in the center, the upper horizontal portion is joined to the flow detecting section 12, and the lower vertical portion extends into the conduit 4. The fin plate 14 extends across the line 4 from the top to the bottom through the center of the cross section in the line 4 having a substantially circular cross section. However, the pipe 4 does not necessarily have to have a circular cross section, and may have an appropriate cross section. In the pipe 4, the dimension L 1 of the fin plate 14 in the pipe direction is the thickness L 2 of the fin plate 14.
Bigger than enough. For this reason, the fin plate 14 can satisfactorily transfer heat between the flow rate detection unit 12 and the fluid without significantly affecting the flow of the fluid in the pipeline 4.
【００２９】上記ケーシング内には、流量検知部１２か
ら管路４に沿って隔てられた位置において、流体温度検
知部２２が配置されている。該温度検知部２２は、上記
流量検知部１２と同様な基板上に、同様な薄膜感温体
（上記図１の温度補償用感温体１０４−２に相当する）
を形成したチップ状のものからなる。また、温度検知部
２２はケーシング本体部２の管路４の真上において熱伝
達向上のために肉薄となした部分に、熱伝導性良好な接
合材を介して接合されている。流体温度検知部２２は、
管路４内の流体流通方向に関して上流側に配置するのが
好ましい。A fluid temperature detecting section 22 is disposed in the casing at a position separated from the flow rate detecting section 12 along the pipeline 4. The temperature detecting section 22 is provided on the same substrate as the flow rate detecting section 12 on the same thin film thermosensitive element (corresponding to the temperature compensating thermosensitive element 104-2 in FIG. 1).
Is formed in a chip shape. Further, the temperature detecting portion 22 is joined to a thin portion just above the pipe line 4 of the casing main body portion 2 for improving heat transfer via a joining material having good heat conductivity. The fluid temperature detection unit 22 includes:
It is preferable to arrange on the upstream side with respect to the fluid flow direction in the pipeline 4.
【００３０】尚、以上のような流量検知部１２及び温度
検知部２２を覆うようにして、それぞれ樹脂被覆２０，
２４が形成されている。図４においては、これらの樹脂
被覆は図示を省略されている。Incidentally, the resin coating 20 and the resin coating 20 are respectively covered so as to cover the flow rate detecting section 12 and the temperature detecting section 22 as described above.
24 are formed. In FIG. 4, these resin coatings are not shown.
【００３１】上記ケーシング内には、流量検知部１２及
び温度検知部２２以外の部分において、配線基板２６が
固定配置されている。該配線基板２６の電極のうちのい
くつかは、上記流量検知部１２の電極とボンディングワ
イヤ２８により電気的に接続されており、同様に上記温
度検知部２２の電極とボンディングワイヤにより電気的
に接続されている。これらボンディングワイヤ２８は、
上記樹脂被覆２０，２４により封止されている。配線基
板２６の電極のうちの他のいくつかは外部リード線３０
と接続されていて、該外部リード線３０はケーシング外
へと延びている。In the casing, a wiring board 26 is fixedly arranged at a portion other than the flow rate detecting section 12 and the temperature detecting section 22. Some of the electrodes of the wiring board 26 are electrically connected to the electrodes of the flow rate detecting section 12 by bonding wires 28, and similarly to the electrodes of the temperature detecting section 22 by bonding wires. Have been. These bonding wires 28
It is sealed by the resin coatings 20, 24. Some of the electrodes of the wiring board 26 are connected to the external lead wires 30.
And the external lead 30 extends out of the casing.
【００３２】即ち、流量検知部１２において、薄膜発熱
体１２−３の発熱に基づき、フィンプレート１４を介し
て被検知流体による吸熱の影響を受けて、薄膜感温体１
２−７による感温が実行される。そして、該感温の結果
として、図１に示すブリッジ回路１０４のａ，ｂ点の電
圧Ｖａ，Ｖｂの差が得られる。That is, in the flow rate detecting section 12, the thin film heating element 1-3 is affected by the heat absorption by the fluid to be detected through the fin plate 14 based on the heat generated by the thin film heating element 12-3.
The temperature sensing according to 2-7 is executed. As a result of the temperature sensing, a difference between voltages Va and Vb at points a and b of the bridge circuit 104 shown in FIG. 1 is obtained.
【００３３】（Ｖａ−Ｖｂ）の値は、流体の流量に応じ
て流量検知用感温体１０４−１の温度が変化すること
で、変化する。予め可変抵抗１０４−３，１０４−４の
抵抗値を適宜設定することで、基準となる所望の流体流
量の場合において（Ｖａ−Ｖｂ）の値を零とすることが
できる。この基準流量では、差動増幅回路１０６の出力
は零であり、積分回路１０８の出力が一定となり、トラ
ンジスター１１０の抵抗値も一定となる。その場合に
は、発熱体に印加される分圧も一定となり、この時の流
量出力が上記基準流量を示すものとなる。The value of (Va-Vb) changes when the temperature of the flow rate detecting temperature sensing element 104-1 changes according to the flow rate of the fluid. By appropriately setting the resistance values of the variable resistors 104-3 and 104-4 in advance, the value of (Va-Vb) can be set to zero in the case of a desired reference fluid flow rate. At this reference flow rate, the output of the differential amplifier circuit 106 is zero, the output of the integration circuit 108 is constant, and the resistance value of the transistor 110 is also constant. In that case, the partial pressure applied to the heating element also becomes constant, and the flow rate output at this time indicates the above-mentioned reference flow rate.
【００３４】流体流量が基準流量から増減すると、差動
増幅回路１０６の出力は（Ｖａ−Ｖｂ）の値に応じて極
性（流量検知用感温体１０４−１の抵抗−温度特性の正
負により異なる）及び大きさが変化し、これに応じて積
分回路１０８の出力が変化する。積分回路１０８の出力
の変化の速さは差動増幅回路１０６の可変抵抗１０６ａ
による増幅率設定により調節することができる。これら
積分回路１０８と差動増幅回路１０６とにより、制御系
の応答特性が設定される。When the fluid flow rate increases or decreases from the reference flow rate, the output of the differential amplifier circuit 106 differs depending on the polarity (the resistance-temperature characteristic of the flow rate detecting temperature sensing element 104-1) depending on the value of (Va-Vb). ) And the magnitude changes, and the output of the integration circuit 108 changes accordingly. The rate of change of the output of the integrating circuit 108 is determined by the variable resistor 106a of the differential amplifier 106.
Can be adjusted by setting the amplification factor. The response characteristics of the control system are set by the integrating circuit 108 and the differential amplifier circuit 106.
【００３５】流体流量が増加した場合には流量検知用感
温体１０４−１の温度が低下するので、発熱体１１２の
発熱量を増加させる（即ち電流量を増加させる）よう、
積分回路１０８からはトランジスター１１０のベースに
対して、トランジスター１１０の抵抗を低下させるよう
な制御入力がなされる。When the flow rate of the fluid increases, the temperature of the flow sensing temperature sensing element 104-1 decreases, so that the amount of heat generated by the heating element 112 is increased (ie, the amount of current is increased).
From the integration circuit 108, a control input is made to the base of the transistor 110 so as to reduce the resistance of the transistor 110.
【００３６】他方、流体流量が減少した場合には流量検
知用感温体１０４−１の温度が上昇するので、発熱体１
１２の発熱量を減少させる（即ち電流量を減少させる）
よう、積分回路１０８からはトランジスター１１０のベ
ースに対して、トランジスター１１０の抵抗を増加させ
るような制御入力がなされる。On the other hand, when the flow rate of the fluid decreases, the temperature of the flow rate detecting temperature sensing element 104-1 increases.
12 to reduce the amount of heat generation (that is, reduce the amount of current)
As described above, a control input for increasing the resistance of the transistor 110 is made from the integration circuit 108 to the base of the transistor 110.
【００３７】以上のようにして、流体流量の変化によら
ず、常に流量検知用感温体１０４−１により検知される
温度が目標値となるように、発熱体１１２の発熱がフィ
ードバック制御される（流量検知用感温体１０４−１の
抵抗−温度特性の正負に応じて、必要な場合には差動増
幅回路１０６の出力の極性を適宜反転させる）。そし
て、その際に発熱体１１２に印加される電圧は流体流量
に対応しているので、これを流量出力として取り出す。As described above, the heat generation of the heating element 112 is feedback-controlled so that the temperature detected by the flow rate detecting temperature sensor 104-1 always becomes the target value regardless of the change in the fluid flow rate. (If necessary, the polarity of the output of the differential amplifier circuit 106 is appropriately inverted according to the positive / negative of the resistance-temperature characteristic of the temperature sensing element 104-1 for flow detection). Since the voltage applied to the heating element 112 at this time corresponds to the fluid flow rate, this is taken out as a flow rate output.
【００３８】以上の本実施形態によれば、被検知流体の
流量の如何にかかわらず、発熱体１１２周囲の流量検知
用感温体１０４−１の温度がほぼ一定に維持されるの
で、流量センサーの経時劣化が少なく、また可燃性の被
検知流体の着火爆発の発生を防止することができる。According to the above-described embodiment, the temperature of the flow rate detecting temperature sensing element 104-1 around the heating element 112 is maintained substantially constant regardless of the flow rate of the fluid to be detected. Of the flammable fluid to be detected can be prevented from igniting and exploding.
【００３９】また、本実施例においては、発熱体１１２
には定電圧回路が不要であるので、ブリッジ回路１０４
のための低出力の定電圧回路１０２を用いれば良いとい
う利点がある。このため、定電圧回路の発熱量を小さく
でき、流量センサーを小型化しても流量検知精度を良好
に維持することができる。In this embodiment, the heating element 112 is used.
Does not require a constant voltage circuit, the bridge circuit 104
There is an advantage that a low-output constant-voltage circuit 102 may be used. For this reason, the calorific value of the constant voltage circuit can be reduced, and the flow rate detection accuracy can be maintained well even if the flow rate sensor is downsized.
【００４０】図６に、上記実施形態の流量センサーのブ
リッジ回路１０４の変形例を示す。この変形例のもの
は、上記実施形態のものと差動増幅回路１０６への出力
（Ｖａ−Ｖｂ）の変化の特性が異なるが、同様なフィー
ドバック制御が可能である。FIG. 6 shows a modification of the bridge circuit 104 of the flow sensor of the above embodiment. This modified example is different from the above-described embodiment in the characteristics of the change of the output (Va−Vb) to the differential amplifier circuit 106, but the same feedback control is possible.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量セン
サーによれば、被検知流体の流量の如何にかかわらず、
発熱体周囲の流量検知用感温体の温度がほぼ一定に維持
されるので、流量センサーの経時劣化が少なく、また可
燃性の被検知流体の着火爆発の発生を防止することがで
きる。As described above, according to the flow rate sensor of the present invention, regardless of the flow rate of the fluid to be detected,
Since the temperature of the flow sensing temperature sensing element around the heating element is maintained substantially constant, deterioration of the flow sensor over time is small, and the occurrence of ignition explosion of the flammable fluid to be detected can be prevented.
【図１】本発明による流量センサーの一実施形態を示す
回路構成図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a flow sensor according to the present invention.
【図２】本発明による流量センサーの一実施形態の構造
部分を示す一部切欠側面図である。FIG. 2 is a partially cutaway side view showing a structural portion of one embodiment of a flow sensor according to the present invention.
【図３】本発明による流量センサーの一実施形態の構造
部分を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of an embodiment of a flow sensor according to the present invention.
【図４】本発明による流量センサーの一実施形態の構造
部分を示す一部切欠平面図である。FIG. 4 is a partially cutaway plan view showing a structural portion of one embodiment of a flow sensor according to the present invention.
【図５】本発明による流量センサーの一実施形態の流量
検知部の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of a flow rate detector of one embodiment of the flow rate sensor according to the present invention.
【図６】本発明による流量センサーのブリッジ回路の変
形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a modification of the bridge circuit of the flow sensor according to the present invention.
２ ケーシング本体部 ４ 管路 ６ａ，６ｂ 接続部 ８ ケーシング蓋体部 １２ 流量検知部 １２−１ 基板 １２−２ 絶縁層 １２−３ 薄膜発熱体 １２−４，１２−５ 電極層 １２−６ 絶縁層 １２−７ 流量検知用薄膜感温体 １２−８ 絶縁層 １３ ハウジング １４，１４’ フィンプレート １４” 熱伝達用部材 １６，１６’ 接合材 １８ ガラスシール ２０ 樹脂被覆 ２２ 流体温度検知部 ２４ 樹脂被覆 ２６ 配線基板 ２８ ボンディングワイヤ ３０ 外部リード線 １０２ 定電圧回路 １０４ ブリッジ回路 １０４−１ 流量検知用感温体 １０４−２ 温度補償用感温体 １０４−３，１０４−４ 可変抵抗 １０６ 差動増幅回路 １０６ａ 可変抵抗 １０８ 積分回路 １１０ トランジスター １１２ 発熱体 Reference Signs List 2 Casing body 4 Pipe 6a, 6b Connection 8 Casing lid 12 Flow rate detector 12-1 Substrate 12-2 Insulating layer 12-3 Thin film heating element 12-4, 12-5 Electrode layer 12-6 Insulating layer 12-7 Thin film temperature sensing element for flow rate detection 12-8 Insulating layer 13 Housing 14, 14 'Fin plate 14 "Heat transfer member 16, 16' Bonding material 18 Glass seal 20 Resin coating 22 Fluid temperature detecting unit 24 Resin coating 26 Wiring board 28 Bonding wire 30 External lead wire 102 Constant voltage circuit 104 Bridge circuit 104-1 Temperature sensing element for flow rate detection 104-2 Temperature sensing element for temperature compensation 104-3, 104-4 Variable resistor 106 Differential amplifier circuit 106a Variable Resistance 108 Integrator 110 Transistor 112 Heating element
Claims (11)
ように配置された流量検知用感温体とを有しており、前
記発熱体からの熱が被検知流体に伝達され吸熱されるよ
うに該被検知流体のための流通経路が形成されており、
前記発熱体の発熱に基づき前記被検知流体による吸熱の
影響を受けた感温が前記流量検知用感温体において実行
され、前記発熱体に電流を供給する経路に前記発熱体の
発熱を制御する発熱制御手段が接続されており、該発熱
制御手段は前記感温の結果が目標と一致するように該感
温の結果に基づき前記発熱体へ供給する電流を制御し、
前記発熱制御手段による制御状態に基づき前記被検知流
体の流量を検知することを特徴とする流量センサー。1. A heating element and a flow rate detecting temperature sensing element arranged so as to be affected by heat generated by the heating element, wherein heat from the heating element is transmitted to a fluid to be detected and absorbed. A flow channel for the fluid to be detected is formed such that
Based on the heat generated by the heating element, a temperature sensitivity affected by heat absorption by the fluid to be detected is executed in the temperature sensing element for flow rate control, and the heat generation of the heating element is controlled in a path for supplying a current to the heating element. Heat generation control means is connected, the heat generation control means controls the current supplied to the heating element based on the result of the temperature sensing so that the result of the temperature sensing matches a target;
A flow rate sensor for detecting a flow rate of the fluid to be detected based on a control state of the heat generation control means.
回路が形成されており、該ブリッジ回路から前記感温の
結果を示す出力が得られ、この出力に基づき前記発熱制
御手段が制御されることを特徴とする、請求項１に記載
の流量センサー。2. A bridge circuit is formed using the flow rate detecting temperature sensing element, and an output indicating the result of the temperature sensing is obtained from the bridge circuit, and the heat generation control means is controlled based on the output. The flow sensor according to claim 1, wherein
度補償のための温度補償用感温体を含むことを特徴とす
る、請求項２に記載の流量センサー。3. The flow rate sensor according to claim 2, wherein the bridge circuit includes a temperature compensating temperature sensing element for compensating a temperature of the fluid to be detected.
とを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の流量
センサー。4. The flow sensor according to claim 1, wherein said heat generation control means is a variable resistor.
用いられており、該トランジスターの制御入力に前記感
温の結果を示す出力に基づく信号が用いられることを特
徴とする、請求項４に記載の流量センサー。5. The flow rate according to claim 4, wherein a transistor is used as the variable resistor, and a signal based on an output indicating the result of the temperature sensitivity is used as a control input of the transistor. sensor.
ものとして前記発熱体に印加される電圧を用いることを
特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の流量セン
サー。6. The flow rate sensor according to claim 1, wherein a voltage applied to said heating element is used as an indication of a control state of said heat generation control means.
手段を介して前記発熱制御手段に入力されることを特徴
とする、請求項１〜６のいずれかに記載の流量センサ
ー。7. The flow rate sensor according to claim 1, wherein an output indicating a result of the temperature sensitivity is input to the heat generation control unit via a responsiveness setting unit.
の出力が入力される積分回路とを含んでいることを特徴
とする、請求項７に記載の流量センサー。8. The flow sensor according to claim 7, wherein said responsiveness setting means includes a differential amplifier circuit and an integration circuit to which an output thereof is input.
経て前記発熱制御手段に入力されることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれかに記載の流量センサー。9. An output indicating a result of the temperature sensitivity is input to the heat generation control means via an integration circuit.
The flow sensor according to claim 1.
接続されていることを特徴とする、請求項９に記載の流
量センサー。10. The flow sensor according to claim 9, wherein a differential amplifier circuit is connected to a stage preceding the integration circuit.
はいずれも薄膜からなり、これら発熱体及び流量検知用
感温体は基板上にて絶縁層を介して積層されていること
を特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の流量
センサー。11. The heating element and the temperature sensing element for flow rate detection are each formed of a thin film, and the heating element and the temperature sensing element for flow rate detection are laminated on a substrate via an insulating layer. The flow sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281627A JPH11118566A (en) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | Flow sensor |
| CNA03100220XA CN1515877A (en) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | Flow sensor, flow meter, and discharge volume control device for liquid discharge equipment |
| PCT/JP1998/004633 WO1999019694A1 (en) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | Flow rate sensor, flow meter, and discharge rate control apparatus for liquid discharge machines |
| CA002306973A CA2306973C (en) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | Flow rate sensor, flow meter, and discharge rate control apparatus for liquid discharge machines |
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| CN988101785A CN1133069C (en) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | Flow Sensors |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281627A JPH11118566A (en) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | Flow sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118566A true JPH11118566A (en) | 1999-04-30 |
Family
ID=17641760
Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
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-
1997
- 1997-10-15 JP JP9281627A patent/JPH11118566A/en active Pending
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