专利名称：流量传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体流量检测技术，特别是涉及用于检测配管内流动的气体、液体等流体的流量的流量传感器和流量检测装置，以及在检测流量时用于检测流体温度的温度传感器。本发明的流量传感器特别适合在宽范围的温度环境条件下正确测定流体的流量，另外，还可实现制造过程中的组装容易性。
另外，本发明还可特别提高流量传感器、流量检测装置及温度传感器的测量精度。
背景技术：
在现有技术中，作为测定各种流体特别是液体的流量(或流速)的流量传感器(或流速传感器)，可使用多种形式，但从易于低价格化的角度出发，利用了所谓热式(特别是旁热式)流量传感器。
作为该旁热型流量传感器，在基板上利用薄膜技术通过绝缘层层压薄膜发热体和薄膜感温体，在配管安装基板，使基板与配管内的流体进行热连接地进行配置。通过在发热体通电，对感温体进行加热，使该感温体的电气特性例如电阻值变化。该电阻值的变化(基于感温体的温度上升)相应于配管内流动的流体的流量(流速)进行变化。这是因为，发热体的发热量中的一部分经基板的一部分传导至流体中，扩散到该流体中的热量相应于流体的流量(流速)进行变化，与此相应，供给到感温体的热量进行变化，该感温体的电阻值产生变化。该感温体的电阻值的变化随流体温度而不同，为此，在测定上述感温体的电阻值变化的电路中组装温度补偿用感温元件，尽可能减少流体温度导致的流量测定值的变化。
关于使用薄膜元件的旁热型流量传感器，例如在日本专利申请特开平8-146026号公报中有记载。
可是，现有流量传感器具有安装于配管部分的金属制管路，流体通过该金属制管路。另外，该金属制管路露出到外气。金属制管由于导热性高，所以当外气温度变化时，其影响立即传导至管路内的流体(特别是与管路壁连接的部分)，有可能导致热式流量传感器的流量测量精度的下降。特别是在流量微少的场合，会对测量精度产生大的影响。这样的问题在流动于管路内的流体温度与外气温度的差大的场合变得显著。
另外，现有的旁热型流量传感器安装于配管，与流量检测部的基板或与该基板进行热连接的外壳从配管的壁面露出。
例如，作为热响应性好、测量精度高、小型而且价廉的旁热型流量传感器，公开于上述日本专利申请特开平8-146026号公报的使用了薄膜元件的旁热式流量传感器具有以下那样的构成。
即，如图31A和31B所示，流量传感器501利用薄膜技术通过绝缘层505在基板502上层压薄膜发热体503和薄膜感温体504，如图32所示，设置于配管506的适当位置加以使用。
在该流量传感器501中，通过对发热体503通电，加热感温体504，检测感温体504的电阻值的变化。在这里，流量传感器501设置在配管506，所以发热体503的发热量的一部分通过基板502散失到流动于配管内的流体中，传导至感温体504的热量将需减去该散失热量。由于该散失热量相应流体的流量变化，所以通过检测随供给热量变化的感温体504的电阻值的变化，可测定配管506内流动的流体的流量。
另外，上述散失热量随流体温度而变化，所以如图32所示，在配管506的适当位置设置温度传感器507，在检测感温体504的电阻值变化的流量检测电路中附加温度补偿电路，尽可能减少流体温度产生的流量测定值误差。
然而，现有技术传感器501直接设置在金属制配管506，而且，该金属制配管506露出到外气。因此，流体保有的热量通过导热性能高的金属制配管506散失到外气，另外，易于从外气向流体供给热量，成为降低流量传感器501测量精度的要因。特别是在流体流量微小的场合，对测量精度的影响大，在流体温度与外气温度的差大的场合，或在流体的比热小的场合，该影响更显著。
在流体为粘性流体特别是粘度较高的粘性流体(尤其是液体)的场合，配管506内的流体在与流动方向直交的断面中的流速在管壁近旁部与中央部产生很大的差异，流速矢量呈抛物线状，在中央部有极值。即，流速分布的不均匀显著。在现有管壁简单地设置基板502或与其连接的外壳508，露出到流体，在仅测定管壁近旁的流速的场合，上述流速分布对流量的测量精度产生大的影响。这是因为，测定流量时，没有考虑配管断面中央部流动的流体的流速，仅考虑了配管管壁近旁的流体的流速。这样，在现有流量传感器中，对于具有较高粘度的粘性流体，存在难以正确测定流量的问题。在常温下，即使是粘度低的流体，由于随着温度下降粘度上升，所以也会产生以上那样的流体粘性相关的问题。特别是在与单位时间流量多的场合相比，在流量较少的场合，基于上述粘性的问题进一步显著。
另外，为了提高旁热式流量传感器的测定精度，有一点很重要，即，发热体产生的热量仅接受被检测流体带来的吸热影响，并传递到感温体。然而，在现有旁热式流量传感器中，不能无视外部环境与感温体间的热传递、外部环境与发热体间的热传递，存在外部环境温度使检测流量变化产生流量检测误差的问题。
使用流量传感器的温度环境随地理条件和室内外的区别等的不同，范围很宽，再加上季节条件和昼夜的区别，特别是在室外的场合，温度环境的变化极大。由于现有流量传感器为这样的易于受到外部温度环境影响的构造，所以流量测定值的误差大。因此，希望获得在这样的宽范围的环境温度条件下正确检测流量的流量传感器。
本发明的目的在于提供一种热式流量传感器和流量检测装置，该热式流量传感器和流量检测装置通过防止外部环境温度条件对测定精度的不良影响，提高了测定精度。
本发明的目的还在于使热式流量传感器和流量检测装置在制造过程中的组装容易。
本发明的目的还在于提供一种流量传感器和流量检测装置，即使为较高粘度的粘性流体，该流量传感器和流量检测装置也可正确测定配管内流动的该流体的流量。
本发明的目的还在于提供一种流量传感器和流量检测装置，即使为较少的流量，该流量传感器和流量检测装置也可正确测定配管内流动的该流体的流量。
本发明的目的还在于提供一种流量传感器和流量检测装置，该流量传感器和流量检测装置极力抑制从流量传感器各部散失到外壳和外部的热量，即使为流体比热小的场合或流量少的场合，也可以高精度测定流体的流量。
本发明的目的还在于提供一种流量传感器和流量检测装置，其中，在外壳的组装作业得到简化，固定状态也稳定，具有充分的耐久性。
本发明的目的还在于提供一种流体温度检测用温度传感器，该流体温度检测用温度传感器具有与流量传感器相同的构造，可减少外气与传感器间的热流通，以高精度测定流体的温度。
发明的公开按照本发明，为了达到以上目的，提供一种流量传感器(流量检测装置)，该流量传感器具有流量检测部和被检测流体用的管路，该流量检测部具有发热功能和感温功能，该管路可使该流量检测部的热传递和吸收到被检测流体，在上述流量检测部中，实行根据上述发热功能的发热以及根据上述感温功能的感温，根据该感温的结果检测上述管路内的被检测流体的流量；其特征在于在形成上述管路的外壳邻接上述管路形成至少一个元件组件保持部，在该元件组件保持部中的1个上保持着流量检测组件，上述流量检测组件包含合成树脂制的第1基体部、配置在该第1基体部内的上述流量检测部、附设于该流量检测部的第1导热用构件、电连接于上述流量检测部的第1电极端子，该第1基体部由上述一个元件组件保持部保持，从该第1基体部朝上述管路内延伸出上述第1导热用构件，从该第1基体部朝与上述管路相反的外侧延伸出上述第1电极端子。
在本发明的一实施形式中，上述外壳由合成树脂构成。
在本发明的一实施形式中，上述第1导热用构件至少延伸到上述管路的断面的中央部的近旁。
在本发明的一实施形式中，上述第1基体部由具有弹性的内侧部分和配置于该内侧部分的外侧的外侧部分构成。
在本发明的一实施形式中，在上述第1基体部的中心部形成空洞部。
在本发明的一实施形式中，上述第1导热用构件为平板状，在该第1导热用构件的位于上述第1基体部内的部分的一面接合上述流量检测部。
在本发明的一实施形式中，在上述第1基体部与上述外壳之间设置上述管路的密封构件。
在本发明的一实施形式中，在上述外壳上，形成元件收容部，在该元件收容部配置配线基板，电连接该配线基板与上述流量检测组件的第1电极端子。
在本发明的一实施形式中，由盖对上述元件收容部进行覆盖。
在本发明的一实施形式中，上述流量检测部在第1基板上形成薄膜发热体和流量检测用薄膜感温体，上述薄膜发热体具有上述发热功能，该流量检测用薄膜感温体具有上述感温功能。
在本发明的一实施形式中，上述第1导热用构件接合在上述第1基板。
在本发明的一实施形式中，上述薄膜发热体和上述流量检测用薄膜感温体通过第1绝缘层层压在上述第1基板的第1面上。
在本发明的一实施形式中，上述第1导热用构件接合在第1基板的第2面。
在本发明的一实施形式中，上述第1导热用构件的在上述管路方向上的尺寸比与上述管路的方向以及上述第1导热用构件从上述第1基体部向上述管路内延伸出的方向的双方垂直的方向的尺寸大。
在本发明的一实施形式中，于上述元件保持部中的另一个上，保持流体温度检测组件，上述流体温度检测组件包含合成树脂制的第2基体部、配置于该第2基体部内的用于进行上述流量检测时的流体温度补偿的流体温度检测部、附设于该流体温度检测部的第2导热用构件、电连接于上述流体温度检测部的第2电极端子，该第2基体部由上述另一元件组件保持部保持，从该第2基体部朝上述管路内延伸出上述第2导热用构件，从该第2基体部朝与上述管路相反一侧延伸出上述第2电极端子。
在本发明的一实施形式中，上述第2导热用构件至少延伸到上述管路断面的中央部的近旁。
在本发明的一实施形式中，上述第2基体部由具有弹性的内侧部分和配置于该内侧部分的外侧的硬质外侧部分构成。
在本发明的一实施形式中，在上述第2基体部的中心部形成空洞。
在本发明的一实施形式中，上述第2导热用构件为平板状，在该第2导热用构件的上述第2基体部内的部分的一面接合上述流体温度检测部。
在本发明的一实施形式中，在上述第2基体部与上述外壳之间设置上述管路的密封构件。
在本发明的一实施形式中，电连接该上述配线基板与上述流体温度检测组件的第2电极端子。
在本发明的一实施形式中，上述流体温度检测部在第2基板上形成流体温度检测用薄膜感温体。
在本发明的一实施形式中，上述第2导热用构件接合在上述第2基板。
在本发明的一实施形式中，上述流体温度检测用薄膜感温体通过第2绝缘层层压在上述第2基板的第1面上。
在本发明的一实施形式中，上述第2导热用构件接合在上述第2基板的第2面。
在本发明的一实施形式中，上述第2导热用构件在上述管路方向上的尺寸比与上述管路的方向以及上述第2导热用构件从上述第2基体部向上述管路内延伸出的方向的双方垂直的方向的尺寸大。
按照本发明，提供一种流量传感器(流量检测装置)，该流量传感器具有流量检测部和被检测流体用管路，该流量检测部具有发热功能和感温功能，该管路可使来自该流量检测部的热传递和吸收到被检测流体，在上述流量检测部中，基于发热实行接受上述被检测流体的吸热影响的感温，根据该感温的结果检测上述管路内的被检测流体的流量；其特征在于上述外壳由合成树脂构成。
按照本发明，提供一种流量检测组件(流量传感器)，在具有发热功能和感温功能的流量检测部，实行根据上述发热功能的发热以及根据上述感温功能的感温，根据该感温的结果检测被检测流体的流量；其特征在于包含上述流量检测部、附设于该流量检测部的第1导热用构件、电连接于上述流量检测部的第1电极端子、及合成树脂制的第1基体部，从该第1基体部相互朝相反侧延伸上述第1导热用构件和上述第1电极端子；还提供一种流体温度检测组件(温度传感器)，用于在流量传感器中进行流量检测时的流体温度补偿，该流量传感器在具有发热功能和感温功能的流量检测部，实行根据上述发热功能的发热以及根据上述感温功能的感温，根据该感温的结果检测被检测流体的流量；其特征在于包含流体温度检测部、附设于该流体温度检测部的第2导热用构件、电连接于上述流体温度检测部的第2电极端子、及合成树脂制的第2基体部，从该第2基体部相互朝相反侧延伸上述第2导热用构件和上述第2电极端子。
按照本发明，为了达到以上目的，提供一种流量传感器，该流量传感器具有流量检测部、流体流通管路、及流量检测用导热构件，该流量检测部具有发热功能和感温功能，该流体流通管路用于被检测流体的流通，该流量检测用导热构件接受上述流量检测部的发热的影响而且延伸到上述流体流通管内地进行配置，在上述流量检测部中，基于发热通过上述流量检测用导热构件实行接受上述被检测流体的吸热影响的感温，根据该感温的结果检测上述流体流通管路内的被检测流体的流量；其特征在于上述流量检测部及上述流量检测用导热构件的与上述流量检测部进行热连接的部分被封闭在流量检测用基体部内，该流量检测用基体部由导热率在0.7[W/m·K]以下的合成树脂构成。
在本发明的一实施形式中，上述流量检测用基体部由导热率在0.4[W/m·K]以下的合成树脂构成。
在本发明的一实施形式中，上述流量检测用导热构件沿上述流体流通管路的径向延伸，通过该流体流通管路的中心线。
在本发明的一实施形式中，上述流量检测用导热构件呈平板状，在上述流体流通管路内沿该管路方向进行配置。
在本发明的一实施形式中，上述流量检测部包含薄膜发热体和流量检测用薄膜感温体，该薄膜发热体在上述流体流通管路外形成于该流量检测用导热构件上，该薄膜感温体可接受该薄膜发热体的发热影响地进行配置。
在本发明的一实施形式中，包含用于在检测上述流量时进行温度补偿的流体温度检测部，该流体温度检测部与流体温度检测用导热构件进行热连接，该流体温度检测用导热构件延伸到上述流体流通管路内地进行配置。
在本发明的一实施形式中，上述流体温度检测部及上述流体温度检测用导热构件的与上述流体温度检测部进行热连接的部分封闭在流体温度检测用基体部内，该流体温度检测用基体部由导热率在0.7[W/m·K]以下的合成树脂构成。
在本发明的一实施形式中，上述流体温度检测用基体部由导热率在0.4[W/m·K]以下的合成树脂构成。
在本发明的一实施形式中，上述流体温度检测用导热构件沿上述流体流通管路的径向延伸，通过该流体流通管路的中心线。
在本发明的一实施形式中，上述流体温度检测用导热构件呈平板状，在上述流体流通管路内沿该管路方向进行配置。
在本发明的一实施形式中，在向上述薄膜发热体供给电流的线路上连接控制该薄膜发热体的发热的发热控制装置，该发热控制装置使上述感温结果与目标一致地根据该感温的结果控制为上述薄膜发热体供给的电流，根据上述发热控制装置的控制状态检测上述被检测流体的流量。
为了达到上述目的，本发明具有在基板上形成发热体和感温体的流量检测部、在与被检测流体之间导热的翅片、输出与流量相应的电压值的输出端子，由模塑覆盖上述翅片的一部分和上述输出端子的一部分，构成流量传感器。
在这里，最好在上述翅片的一端部的表面固着上述流量检测部，由接合线连接上述流量检测部和上述输出端子。
如由板材形成具有与上述翅片和上述输出端子相当的部分的板状基材，同时形成翅片和输出端子，则可简化制造工序。
上述板状基材可通过腐蚀上述板材而形成。
另外，本发明构成流量检测装置，该流量检测装置具有上述流量传感器、穿设了收容该流量传感器的传感器插入孔的外壳、及在对应于上述传感器插入孔的位置形成开口部的使被检测流体流通的流通管。
也可设置用于检测被检测流体温度的温度传感器，在上述外壳穿设用于收容该温度传感器的传感器插入孔，在上述流通管于与该传感器插入孔对应的位置形成开口部，使流体温度补偿用温度传感器在外壳的组装作业简易化，使固定状态也稳定。
如在上述流量传感器、上述温度传感器与上述传感器插入孔间设置密封材料，可防止流体从这些间隙泄漏，这更好。
另外，为了达到上述目的，本发明提供一种流量传感器，该流量传感器具有在基板上形成发热体和发热体和感温体的流量检测部，在上述基板形成凹部，封闭该凹部，设置空气层等气体层。
在这里，上述凹部可通过腐蚀形成，可由玻璃构成的配制剂封住。
在与被检测流体之间设置用于导热的翅片，在该翅片的一端部的面，使层压上述发热体、上述感温体的面与其相向地固着上述流量检测部，则可极力抑制从流量传感器各部散失到外壳和外部的热量，这更好。
为了达到上述目的，本发明的流量传感器具有流量检测部、翅片、及输出端子，该流量检测部通过夹着绝缘体地层压发热体和感温体而形成，该翅片在该流量检测部接合一端，该输出端子电连接于流量检测部，在树脂壳内收容流量检测部，在该壳外部凸出翅片和输出端子的端部；其特征在于在上述树脂壳内部设置空洞部，在该空洞部设置流量检测部。
另外，本发明的温度传感器具有温度检测部、翅片、及输出端子，该温度检测部通过层压绝缘体和感温体而形成，该翅片在该温度检测部接合一端，该输出端子电连接于温度检测部，在树脂壳内收容温度检测部，在该壳外部凸出翅片和输出端子的端部；其特征在于在上述树脂壳内部设置空洞部，在该空洞部设置温度检测部。
对于上述构成的流量传感器和温度传感器，在空洞部内配置与流量或温度检测部接合的翅片的端部和与上述检测部连接的输出端子的端部，这更好。
另外，为了提高与传感器外部的绝热性，最好在树脂壳的外周面部设置切口部。树脂壳可为使具有中空凹部的壳本体和将其封闭的盖体分离的构造。
附图的简单说明图1为示出本发明流量传感器的一实施形式的局部剖切侧面图。
图2为示出本发明流量传感器的一实施形式的断面图。
图3为示出本发明流量传感器的一实施形式的流量检测部的分解透视图。
图4为示出本发明流量传感器的一实施形式的流量传感器构成图。
图5为示出本发明流量传感器的流量检测组件的变形例的断面图。
图6为示出本发明流量传感器的流量检测组件在元件组件保持部的组装变形例的断面图。
图7为示出本发明流量传感器的一实施形式的沿流体流通管路的断面图。
图8为示出本发明流量传感器的一实施形式的与流体流通管路直交的断面图。
图9为本发明流量传感器的一实施形式的流量检测组件的断面图。
图10为本发明流量传感器的一实施形式的回路构成图。
图11为示出本发明流量传感器的一实施形式的输出电压变化的测定结果的图。
图12为示出用于与本发明进行比较的流量传感器的输出电压变化测定结果的图。
图13为示出本发明流量传感器的输出电压变化测定结果的图。
图14A为示出本发明流量传感器的一实施形式的正面断面图。
图14B为示出本发明流量传感器的一实施形式的侧面断面图。
图15为本发明流量传感器的一实施形式的流量检测部的分解透视图。
图16为本发明流量传感器的一实施形式的流量检测部的纵断面图。
图17为示出本发明流量传感器的一实施形式的制造工序的说明图。
图18为由图17所示制造工序制造的流量传感器的断面图。
图19为示出组装了本发明流量传感器的流量检测装置的一实施形式的正面断面图。
图20为示出组装了本发明流量传感器的流量检测装置的一实施形式的侧面断面图。
图21为在翅片载置了本发明者等开发的流量检测部的流量传感器及将其设置于其中的流量检测装置的示意说明图。
图22为示出本发明流量传感器的一实施形式的分解透视图。
图23将图22的流量传感器的盖体分解了的状态的断面图。
图24为示出流量检测部的构成的图。
图25A为示出流量传感器的另一实施形式的分解透视图。
图25B为示出本发明流量传感器的另一实施形式的断面图。
图26A为示出流量传感器的再另一实施形式的分解透视图。
图26B为示出本发明流量传感器的再另一实施形式的断面图。
图27为示出本发明温度传感器的构成要素即温度检测部的构成的图。
图28为流量检测装置的正面断面图。
图29为流量检测装置的侧面断面图。
图30为示出本发明的流量传感器的实施例和比较例的测定结果的图。
图31A为现有流量传感器的流量检测部的透视图。
图31B为现有流量传感器的流量检测部的断面图。
图32为示出在配管设置现有流量传感器的状态的断面图。
实施发明的最佳形式下面参照
本发明的实施形式。
图1为示出本发明流量传感器的一实施形式的局部剖切侧视图，图2为其断面图。
在这些图中，符号2为外壳本体部，贯通该外壳本体部形成用于被检测流体流通的流体流通管路4。该管路4延伸到外壳本体部2的两端。在该外壳本体部2的两端，形成与外部配管连接的连接部(例如阳螺纹)6a、6b。外壳本体部由合成树脂制成，例如由聚氯乙稀树脂、耐药性和耐油性强的玻璃纤维强化聚亚苯基硫醚(PPS)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等制成。在该外壳本体部2于管路4上方形成元件收容部5，在该元件收容部5由螺钉或嵌合等固定外壳盖体部8。该外壳盖体部8和上述外壳本体部2构成外壳。
在本实施形式中，邻接着管路4于外壳本体部2的元件收容部5的内侧(即管路4侧)形成2个元件组件保持部50、60。这些元件组件保持部50、60都具有以管路4的径向为中心的圆管状内面。由第1元件组件保持部50保持流量检测组件51，由第2元件组件保持部60保持流体温度检测组件61。
流量检测组件51具有流量检测部12、由导热性能好的接合材料16接合到该流量检测部12的作为导热用构件(第1导热用构件)的翅片14、电极端子(第1电极端子)52、将流量检测部12的电极连接到对应的电极端子52的接合线28、及合成树脂制基体部(第1基体部)53。该基体部53由不同的2个部分即内侧部53-1和外侧部分53-2构成。内侧部分53-1具有弹力，由例如氟化橡胶等构成，可吸收基于构成外壳本体部2和流量检测组件51的各构件的热膨胀率由温度变化产生的应力。另外，外侧部分53-2为硬质，耐药性和耐油性强，例如由聚亚苯基硫醚(PPS)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等制成。基体部53具有与元件组件保持部50的内周面对应的圆筒形外周面。从基体部53朝管路4内延伸出翅片14的一部分，电极端子52的一部分延伸到与管路4相反一侧(外侧)。即，由基体部53封住流量检测部12、接合材料16和翅片14的一部分、及电极端子52的一部分。
如图3所示，流量检测部12形成为芯片状，在基板(第1基板)12-1的上面(第1面)上形成绝缘层(第1绝缘层)12-2，在其上形成薄膜发热体12-3，在其上形成用于该薄膜发热体的1对电极层12-4、12-5，在其上形成绝缘层12-6，在其上形成流量检测用薄膜感温体12-7，在其上形成绝缘层12-8。作为基板12-1，可由例如厚0.5mm左右、大小为2-3mm左右的硅或氧化铝构成(在使用氧化铝等绝缘基板的场合，可省略绝缘层12-2)；作为薄膜发热体12-3，可由膜厚1μm左右形成为所需形状的金属陶瓷构成；作为电极12-4、12-5，可由膜厚0.5μm左右的镍构成，或在其上层压膜厚0.1μm左右的金；作为绝缘层12-2、12-6、12-8，可由膜厚1μm左右的SiO2构成；作为薄膜感温体12-7，可使用膜厚0.5-1μm左右形成为所需形状例如弯曲形状的白金或镍等温度系数大而且稳定的金属热阻膜(或者也可由氧化锰系NTC热敏电阻构成)。这样，薄膜发热体12-3与薄膜感温体12-7通过薄膜绝缘层12-6非常接近地配置，使薄膜感温体12-7直接受到薄膜发热体12-3的发热的影响。
如图2所示，在流量检测部12的一面即基板12-1的第2面，由导热性能良好的接合材料16接合作为导热用构件的平板状翅片14。作为翅片14，例如可使用铜、硬铝、铜钨合金构成的平板状翅片，作为接合材料16，例如可使用银膏(银ペ-スト)。在外壳本体部2，于配置上述流量检测部12的位置形成翅片14通过的开口。
如图1和图2所示，在基体部53的外周面与元件组件保持部50的内周面之间，安装作为管路4的密封构件的密封圈54。
翅片14的上部接合于流量检测部12，下部延伸到管路4内。该翅片14在大体为圆形断面的管路4内通过其断面内中央从上部朝下部横过该管路4延伸。但是，管路4不一定非要为圆形断面，也可以是适当的断面形状。在管路4中，上述翅片14的管路方向的尺寸L1比该翅片14的厚度L2足够大。为此，翅片14可在流量检测部12与流体之间进行良好的热传导，并不会对在管路4内的流体流通产生大的影响。
在上述外壳本体部2，于从元件组件保持部50沿管路4隔开的位置，配置元件组件保持部60。由元件组件保持部60保持流体温度检测组件61。
流体温度检测组件61具有流体温度检测部22、由导热性能好的接合材料接合到该流体温度检测部22的作为导热用构件(第2导热用构件)的翅片14′、电极端子(第2电极端子)62、将流体温度检测部22的电极连接到对应的电极端子62的接合线29、及合成树脂制基体部(第2基体部)63。该基体部63由不同的2个部分即内侧部63-1和外侧部分63-2构成。内侧部分63-1具有弹力，由例如氟化橡胶等构成，可吸收基于构成外壳本体部2和流体温度检测组件61的各构件的热膨胀率由温度变化产生的应力。另外，外侧部分63-2为硬质，耐药性和耐油性强，例如由聚亚苯基硫醚(PPS)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等制成。基体部63具有与元件组件保持部60的内周面对应的圆筒形外周面。从基体部63朝管路4内延伸出翅片14′的一部分，电极端子62的一部分延伸到与管路4相反一侧(外侧)。即，由基体部63封住流体温度检测部22、翅片14′的一部分、及电极端子62的一部分。
流体温度检测部22形成为芯片状，在与上述流量检测部12相同的基板(第2基板)上形成同样的薄膜感温体(流体温度补偿用薄膜感温体)。即温度检测部22可与除去了图3中的薄膜发热体12-3、1对电极层12-4、12-5、及绝缘层12-6的元件相同地构成(这种情况下，绝缘层12-2成为第2绝缘层)。另外，与流量检测部12同样，在温度检测部22由接合材料接合翅片14′。
流体温度检测组件61最好相对管路4内的流体流通方向配置于流量检测组件51的上游侧。
在上述外壳本体部2的元件收容部5内，配置配线基板26。该配线基板26的电极内的几个由接合线等与上述流量检测组件51的电极端子52进行电连接(图示省略)，同样地由接合线等与上述流体温度检测组件61的电极端子62进行电连接(图示省略)。配线基板26的电极中的另外几个与外部导线30连接，该外部导线30延伸到外壳的外面。
图4为本实施形式的流量传感器的电路构成图。如图所示，直流电源40的电压加在薄膜发热体12-3与电桥电路42。以电桥电路42中的差动放大器44的输出的形式，可获得示出流量的输出。即，在流量检测部12中，基于薄膜发热体12-3的发热，通过翅片14接受被检测流体的吸热影响，进行薄膜感温体12-7的感温，基于该感温的结果，进一步进行对由温度检测部22通过翅片14′检测到的被检测流体温度的补偿，检测管路4内的被检测流体的流量。
图5为示出本实施形式的流量检测组件51的变形例的断面图。在该变形例中，于基体部53的中心部(内侧部分53-1的中心部)形成空洞55，在该空洞55内设置流量检测部12。由该空洞55的绝热效果，可减小周围环境对流量检测部12的热影响。在基体部53可形成连通空洞55与上述元件收容部5的通气孔56。流体温度检测组件61也可同样地具有空洞和通气孔。
图6为示出在本实施形式的元件组件保持部50安装流量检测组件51的变形例的断面图。在图1-2中，在元件组件保持部50的内周面与流量检测组件51的外周面的双方都形成密封圈收容槽，但在本图6的例子中，仅在元件组件保持部50的内周面形成密封圈收容槽57。也可仅在流量检测组件51的外周面形成密封圈收容槽。流体温度检测组件61在元件组件保持部60的安装也可同样进行。
按照以上本实施形式，由导热性能低的合成树脂构成外壳本体部2，所以，即使周围环境温度条件变化，其影响也不会立即波及到管路4内的被检测流体而对流量测定产生不良影响。
另外，由元件组件保持部50保持包含流量检测部12的流量检测组件51，由元件组件保持部60保持包含流体温度检测部22的流体温度检测组件61，所以，制造过程中的组装容易进行。
另外，由于使用翅片14、14′，所以，即使被检测流体为粘度较高的粘性流体，另外，不论管路4的断面内的径向流量分布怎样，也可检测出充分反映该流量分布的正确流量。
因此，即使为较少的微小流量，或在宽范围的环境温度条件下，也可正确地测定在配管内流动的流体的流量。
在以上实施形式中，翅片14、14′通过管路断面的中央部从上部横过到下部，但该翅片14、14′也可从管路断面的上部延伸到中央部的近旁。这样，不论管路4的断面内的径向流量分布怎样，都可检测出良好地反映出该流量分布的正确流量。
如以上说明那样，按照本发明的实施形式的流量传感器，由于将包含流量检测部的元件加以组件化，所以制造过程中的组装容易进行。另外，按照本发明实施形式的流量传感器，可进行不易受到外气温度变动的不良影响的正确的流量测定。另外，按照本发明实施形式的流量传感器，即使为较高粘度的粘性流体，也可正确测定流过配管内的该流体的流量。另外，按照本发明实施形式的流量传感器，即使为较少的流量，也可正确测定流过配管内的该流体的流量。
图7和图8为示出本发明流量传感器一实施形式的断面图，图7示出沿被检测流体流通的流体流通管路的断面，图8示出与流体流通管路直交的断面。在这些图中，具有与上述图1-图2相同功能的构件由相同符号表示。符号A示出管路4的中心线。
在本实施形式中，在外壳本体部2的两端，形成用于连接外部配管的连接部(例如未详细示出的快速接头构造)6a、6b。元件组件保持部50、60都具有以管路4的径向为中心的2级圆筒状内面。由第2元件组件保持部50保持具有2级圆筒状外面的流量检测组件51，由第2元件组件保持部60保持具有2级圆筒状外面的流体温度检测组件61。
在图9中示出流量检测组件51的断面图。如图9所示那样，流量检测组件51具有流量检测部12、由导热性能好的接合材料16接合到该流量检测部12的导热用构件即翅片14、电极端子52、将流量检测部12的电极连接到对应的电极端子52的接合线28、及合成树脂制基体部53。该基体部53最好由导热性能低(即具有绝热性)、耐药性和耐油性强的合成树脂制成。基体部53具有与元件组件保持部50的内周面对应的2级圆筒形外周面。从基体部53朝管路4侧延伸出翅片14的一部分，电极端子52的一部分延伸到与管路4相反一侧(外侧)。即，由基体部53封住流量检测部12、接合材料16、翅片14的一部分、电极端子52的一部分和接合线28。
流体温度检测组件61与流量检测组件51的不同点，基本上是在于用流体温度检测部来代替流量检测部12。即，具有由导热性能好的接合材料接合到流体温度检测部的导热用构件即翅片14′、电极端子62、将流体温度检测部的电极连接到对应的电极端子62的接合线、及合成树脂制基体部。从基体部朝管路4侧延伸出翅片14′的一部分，电极端子62的一部分延伸到与管路4相反一侧(外侧)。
温度检测部形成为芯片状，在与上述流量检测部12相同的基板上形成同样的薄膜感温体(流体温度补偿用薄膜感温体)。即，温度检测部可与除去了图3中的薄膜发热体12-3、1对电极层12-4、12-5、及绝缘层12-6的元件相同地构成。另外，与流量检测部12同样，在温度检测部由接合材料接合翅片14′。
如图7所示，在流体温度检测组件61的外周面与元件组件保持部60的内周面之间安装作为管路4的密封构件的密封圈64。
在上述外壳本体部2的元件收容部5内，配置用于流量检测组件51和流体温度检测组件61的压板32，在其上固定配线基板26。该配线基板26的电极中的几个由接合线等与上述流量检测组件51的电极端子52进行电连接(图示省略)，同样地由接合线等与上述流体温度检测组件61的电极端子62进行电连接(图示省略)。配线基板26的电极中的另外几个与外部导线30连接，该外部导线30延伸到外壳的外面。该外部导线30预先一体配置于外壳本体部2的规定位置，当将配线基板26安装到外壳本体部2时可进行与该配线基板26的电极进行电连接。
图10为本实施形式的流量传感器的电路构成图。供给电源例如为+15V(±10％)，供给到恒压电路102。该恒压电路102例如在+6V(±3％)输出0.1W，其输出供给到电桥电路104。电桥电路104包含流量检测用薄膜感温体104-1(上述12-7)、温度补偿用薄膜感温体104-2、及可变电阻104-3、104-4。
电桥电路104的a、b点的电压输入到差动放大电路106。该差动放大电路106由可变电阻106a可改变放大系数。差动放大电路106的输出被输入到积分电路108。这些放大系数可变的差动放大电路106和积分电路108可如后述的那样作为响应性设定装置起作用。
另一方面，上述供给电源连接到NPN晶体管110的集电极，该晶体管110的发射极与发热体112连接。另外，在晶体管110的基极输入上述积分电路108的输出。即，供给电源经晶体管110将电流供给到薄膜发热体112(上述12-3)，加在该发热体112的电压由晶体管110的分压控制。晶体管110的分压由通过电阻输入到基极的积分电路108的输出电流控制，晶体管110作为可变电阻起作用，作为控制发热体112的发热的发热控制装置起作用。
即，在流量检测部12中，根据薄膜发热体12-3的发热，通过翅片14接受被检测流体的吸热的影响，实行薄膜感温体12-7的感温。然而，作为该感温的结果，得到图10所示电桥电路104的a、b点的电压Va、Vb的差。
(Va-Vb)的值根据流量检测用薄膜感温体104-1相应于流体流量产生的变化而变化。通过预先对可变电阻104-3、104-4的电阻值进行适当的设定，可使在成为基准的所希望的流体流量的场合(Va-Vb)的值为零。在该基准流量下，差动放大电路106的输出为零，积分电路108的输出为一定，晶体管110的电阻值也为一定。在该场合，加在发热体112的分压为一定，此时的流量输出示出上述基准流量。
当流体流量从基准流量增减时，差动放大电路106的输出相应于(Va-Vb)改变极性(根据流量检测用感温体104-1的电阻-温度特性的正负而不同)和大小，与此相应，积分电路108的输出变化。积分电路108的输出的变化速度可由差动放大电路106的可变电阻106a的放大系数设定进行调节。由这些积分电路108与差动放大电路106设定控制系的响应特性。
在流体流量增加的场合，由于流量检测用感温体104-1的温度下降，所以，从积分电路108相对晶体管110的基极，进行使晶体管110的电阻下降那样的控制输入，使发热体112的发热量增加(即，使电流量增加)。
另一方面，在流体流量减少的场合，由于流量检测用感温体104-1的温度上升，所以，从积分电路108相对晶体管110的基极，进行使晶体管110的电阻增加那样的控制输入，使发热体112的发热量减少(即，使电流量减少)。
这样，不论流体流量的变化如何，都对发热体112的发热进行反馈控制(相应于流量检测用感温体104-1的电阻-温度特性的正负，在需要的场合适当地使差动放大电路106的输出极性反转)，以使由流量检测用感温体104-1检测到的温度时常为目标值。此时，由于加在发热体112的电压与流体流量相对应，所以可将其作为流量输出取出。
按照这样的方式，不论被检测流体的流量如何，发热体112周围的流量检测用感温体104-1的温度大体保持一定，所以，流量传感器的经时劣化少，而且可防止可燃性被检测流体的着火爆炸的发生。另外，由于在发热体112不需恒压电路，所以只要使用电桥电路104用的低输出的恒压电路102即可。为此，可减小恒压电路的发热量，即使将流量传感器小型化，也可良好地维持流量检测精度。
在本实施形式中，流量检测用基体部53和流体温度检测用基体部由导热率λ为0.7[W/m·K]以下的合成树脂构成。作为这样的合成树脂，可使用例如包含40％重量的非晶硅石的环氧树脂(λ为0.6)。这样，通过使用导热率λ为0.7[W/m·K]以下的流量检测用基体部53和流体温度检测用基体部，可进行外部环境温度影响小的流量检测和流体温度检测。
流量检测用基体部53和流体温度检测用基体部特别是最好由导热率λ在0.4[W/m·K]以下的合成树脂制成。作为这样的合成树脂，可使用例如包含20％重量的非晶硅石的环氧树脂(λ为0.33)。这样，通过使用导热率λ在0.4[W/m·K]以下的流量检测用基体部53和流体温度检测用基体部，可进行外部环境温度影响小的流量检测和流体温度检测，而且可进行流量变化时响应性高的流量检测。
图11示出使用上述那样的本实施形式的流量传感器在流体温度25℃下测定的与输出电压对应的流量变化的结果。其中，被检测流体使用煤油，管路直径为4mm，流量检测用基体部53和流体温度检测用基体部由包含40％重量的非晶硅石的环氧树脂(λ为0.6)制成。针对外部环境温度为15℃的场合和外部环境温度为35℃的场合进行了测定。另一方面，图12示出进行同样的流量测定的结果，其中，除流量检测用基体部53由包含60％重量的非晶硅石的环氧树脂(λ为0.88)制成以外，使用与上述图11的场合相同的流量传感器。与图12的场合相比，图11的场合的外部环境温度变化导致的流量输出电压的变化要小，可减小测定误差。
图13示出在紧接着使流量从20cc/min变化到80cc/min之后维持变化后的流量的场合下测定输出电压变化的结果，测定时使用以上那样的本实施形式的流量传感器。其中，被检测流体使用煤油，管路直径为4mm。针对流量检测用基体部53和流体温度检测用基体部由包含20％重量的非晶硅石的环氧树脂(λ为0.33)制成的场合(X)，以及由包含40％重量的非晶硅石的环氧树脂(λ为0.60)制成的场合(Y)，都进行了测定。从结果可看出，X场合的响应性比Y场合更好，可以减小测定误差。
这样，在本实施形式中，不论外部环境温度怎样，都可以正确而且稳定地检测管路4内的被检测流体的流量。
如以上说明的那样，按照本发明的实施形式的流量传感器，由于封住流量检测部的流量检测用基体部由低导热率的合成树脂构成，所以与外部环境的热传导对流量检测产生的不良影响减小，由此可在宽范围的环境温度条件下正确而且稳定地检测管路内的被检测流体的流量。
下面参照图14A、14B、14C、15～20说明本发明的流量传感器和流量检测装置的较好实施形式。
如图14A、14B所示，流量传感器201由流量检测部202、翅片203、端子204及覆盖构件205构成。
如图15所示，流量检测部202在基板206上依次层压绝缘层207、薄膜发热体208、电极层209、210、绝缘层211、薄膜感温体212、绝缘层213，形成为芯片状。
基板206为由氧化铝等制成的厚600μm、大小为2×3mm左右的矩形板，如图16所示，从层压发热体208、感温体212的相反面，由腐蚀等形成深550μm的凹部214。凹部214的深度不作特别限定，但在可充分确保基板206的强度的前提下，越接近基板206的厚度越好。凹部214的内径尺寸也不作特别限定，但最好比发热体208或感温体212的外形尺寸大。
如图16所示，在层压基板206的发热体208、感温体212的相反面，固着由玻璃构成的膜厚50～200μm的配制剂，完全封住上述凹部214。
发热体208由膜厚1μm左右形成为所需形状的金属陶瓷构成；电极层209、210由膜厚0.5μm左右的镍或在其上层压膜厚0.5μm左右的金而构成。
感温体212由膜厚0.5～1μm左右形成为所需形状(例如弯曲形状)的白金、镍等温度系数大而且稳定的金属热阻膜或者氧化锰系NTC热敏电阻构成。
绝缘层207、211、213由膜厚1μm左右的SiO2构成。
翅板203由铜、硬铝、铜钨合金等导热性能良好的材料构成，为厚度200μm、宽2mm左右的矩形薄板。
如图14B所示，在翅片203的上端部的面上，使层压发热体208、感温体212的面与其相向地通过银膏等接合材料216固着流量检测部202。由接合线217连接到输出端子204，由模塑成形的覆盖构件205覆盖流量检测部202、翅片203的上半部及输出端子204的下半部。
本发明的流量传感器201在流量检测部202的基板206形成凹部214，在这里设置绝热效果高的空气层，在翅片203的上端部的面上，使层压发热体208、感温体212的面与其相向地固着流量检测部202，极力减少覆盖构件205与发热体208、感温体212接触的面积，所以，感温体212保有的热量和在翅片203中传递的热量流出或流入覆盖构件205的程度变得极少。因此，即使在流体的比热小的场合和在流量小的场合，都不会使流量传感器201的灵敏度降低。
作为流量传感器201的制造方法，可以采用多种方法，其中可以从一体物同时获得上述翅片203和输出端子204。
例如，可如图17所示那样，依顺序，腐蚀板材219形成规定形状的板状基体材料218(S1)，对接合流量检测部202的部分进行镀银处理(S2)，涂抹银膏固着流量检测部202，由接合线217连接流量检测部202与输出端子204，对与翅片203相当的部分镀镍(S3)。然后，也可由环氧树脂模塑成形流量检测部202、翅片203的上半部及输出端子204的下半部，形成覆盖构件205(S4)，制造出图18所示那样的流量传感器201。
如图19和图20所示，流量检测装置221由外壳222、流通管223、上述流量传感器201、温度传感器224和流量检测电路基板225等构成。
外壳222由聚氯乙烯树脂等合成树脂制成，由本体部226及可在其上自由装拆的盖体部227构成，本体部226的两端部为用于与外部配管连接的连接部228，在本体部226内使流体流通管223贯通。
在本体部226的上部围成传感器插入空间229，从传感器插入空间229朝上述流通管223穿设传感器插入孔230、231。
流通管223为铜、铁、不锈钢等金属构成的圆管，在与上述传感器插入孔230、231对应的位置形成开口部232、233。
温度传感器224由温度检测部(与上述温度检测部22相同)、翅片235、输出端子236及覆盖构件237等构成，除了没有流量检测部202的发热体208、电极层209、210、绝缘层211外，与流量检测部202的构成相同。作为温度传感器224的制造方法，可采用与流量传感器201相同的方法。
流量传感器201、温度传感器224从外壳222的传感器插入空间229嵌插到传感器插入孔230、231，翅片203、235的下半部插通流通管223的开口部232、233嵌插到流通管223内时，翅片203、235的下端到达流通管223的轴线下方。在流量传感器201、温度传感器224与传感器插入孔230、231之间设置密封圈238、239，防止流体从这些间隙泄漏。
在嵌插流量传感器201、温度传感器224后，在传感器插入空间229插入传感器推压板240，推压温度传感器224的覆盖构件205、237的上面，进而安装流量检测电路基板225。
流量检测电路基板225电连接于流量传感器201和温度传感器224的输出端子204、236(图中未示出)，作为整体，构成图4中说明的那样的流量检测电路。即，在流量传感器201中，感温体212检测从发热体208的发热量减去通过翅片203散失到流体中的热量后的热量，另一方面，在温度传感器224中，感温体通过翅片235检测流体保有的热量，实施流体温度补偿，以良好的精度检测流体的流量。
本发明的流量传感器201由通过模塑成形的覆盖构件205覆盖流量检测部202、翅片203的上半部及输出端子204的下半部，所以可确实地嵌插到外壳222的传感器插入孔230、231，极少会出现因密封状态不完全导致在翅片203中传递的热通过金属制流通管223流出到外壳222或热从外壳222流入到翅片203的情形。
从这一点出发，即使在流体的比热小的场合和在流量少的场合，都不会使流量传感器201的灵敏度下降。
本发明的流量传感器201由通过模塑成形的覆盖构件205覆盖流量检测部202、翅片203的上半部及输出端子204的下半部并一体化，温度传感器224也一样，由于仅是嵌插到形成于外壳222的传感器插入孔230、231，所以在外壳222的组装极为简单，而且固定状态也稳定，耐久性也高。
图21为作为参考示出的流量检测装置的断面图。
在该流量检测装置312中，使用了流量传感器301，该流量传感器301通过将流量检测部306载置于折曲成L字型的翅片307的水平板部307a上而构成，该流量检测部306通过绝缘层在基板302上层压薄膜发热体和薄膜感温体。在外壳308内，在翅片307的垂直板部307b与流通管309的开口部之间填充玻璃进行密封，由合成树脂211覆盖流量检测部306和翅片307的水平板部307a全体，在进行密封的同时进行固定，从而形成流量检测装置312。
由该流量传感器301和流量检测装置312，可大幅度解决朝外气散失热量或从外气供给热量、管路横断面中的流速变化、外部温度环境影响等带来的测量精度下降等问题。
然而，在流量传感器301中，需要由接合材料313将流量检测部306接合到翅片307的水平板307a，在翅片307的垂直板部307b与流通管309的开口部间填充玻璃310进行密封，由合成树脂311覆盖流量检测部306与翅片307的水平板部307a全体进行密封，所以在外壳308中的组装很麻烦，并且固定状态不稳定，存在产生耐久性问题的危险。
本发明提供一种流量传感器和流量检测装置，该流量传感器和流量检测装置对于该问题也可以解决，使在外壳的组装作业简单易行，固定状态也稳定，并且具有足够的耐久性。
按照本发明的实施形式的流量传感器，可极力抑制从流量传感器各部散失到外壳和外部的热量，即使在流体比热小的场合和在流量少的场合，也可以高精度测定流量。
下面参照图22～24、25A、25B、26A、26B、27～30说明本发明流量传感器和温度传感器的较好实施形式。
示于图22和图23的流量传感器401由流量检测部402、翅片403、输出端子404及壳405构成。
如图24所示，流量检测部402在由硅、氧化铝等构成的厚400μm、边长2mm左右的方板构成的基板406上依次层压形成薄膜感温电阻体407、层间绝缘层8、薄膜发热体409及发热体电极410、411、保护膜412。符号413为接合片，该接合片由薄膜状金(Au)或白金(Pt)覆盖与接合线连接的感温电阻体407的端缘部和发热体电极410、411。
感温电阻体407由膜厚0.5～1μm左右形成为所需形状(例如弯曲形状)的白金等温度系数大而且稳定的金属热阻膜或者氧化锰系NTC热敏电阻构成。
层间绝缘层408和保护膜412由膜厚1μm左右的SiO2构成。
发热体409由膜厚1μm左右形成为所需形状的电阻体构成，该电阻体例如有镍(Ni)、Ni-Cr、Pt，更好的情形为Ta-SiO2、Nb-SiO2等金属陶瓷，发热体电极410、411通过膜厚1μm左右的Ni或在其上层压了膜厚0.5μm左右的Au而构成。
接合板413由纵横0.2×0.15mm、厚0.1μm左右的Au构成。
翅板403由铜、硬铝、铜钨合金等导热性能良好的材料构成，为厚度200μm、宽2mm左右的矩形薄板，形成为倒L字形，其上端部以适当的长度大体折曲成直角。在该折曲片部的上面通过银膏等接合材料414固着流量检测部402。
输出端子404为由铜等导电性能良好的材料构成的厚200μm左右的线状薄板。
壳405由壳本体415和盖体416构成，两者都由耐药性和耐油性强的硬质树脂形成，更好的情形是由导热性低的树脂例如环氧树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚亚苯基硫醚(PPS)等形成。
壳本体415形成为上部凹下、内部为中空凹部417的浅圆筒形，在其周壁缘部将周壁到顶部切成凹状的用于接合盖体416的被接合部415a，另外，在其底面设置凸出成圆柱状的凸台部415b。上述中空凹部417由大直径凹部417a和小直径凹部417b构成，该大直径凹部417a从周壁上端部凹成圆形，该小直径凹部417b使大直径凹部的底部中央进一步凹成圆形。
盖体416形成为凹部朝向下方的盘形，在周缘设置与上述壳本体的被接合部进行接合的凸出到下方的接合部416a。
如图23所示，在壳本体415内，在小直径凹部417b内插通将检测部402固着于上部的翅片403，将其下端部贯通凸台部415b凸出到壳外方，而且使上部的折曲片部与大直径凹部417a的底部接触地进行支承，另外，使4个输出端子404的其中的一半部贯通壳本体的侧壁水平地凸出到壳外方，另一半部接合于大直径凹部417a的底部加以支承，由接合线418连接各输出端子404和流量检测部402。
在这样配置了各部分的壳本体415用盖体416进行覆盖，由粘合剂或添着将其固着，封住壳405内，从而形成本形式的流量传感器401。
按照本实施形式的流量传感器401，由盖体416密封壳本体415的中空凹部417，在壳405内形成空洞部，在该空洞部内收容流量检测部402。这样，在流量检测部402的周围与壳405的内周面间形成绝热效果好的气体层(空气层)，另外，包括与流量检测部402的接合部或连接部，使翅片403与输出端子404的表面部露出到中空凹部417内，减少了这些要素与壳405的接触面积，所以，可极力减少从传感器外部通过壳405传递到流量检测部402的热量。为了防止结露，在气体层充填干燥空气较好，充填氮气或氩气则更好。
因此，抑制了外气与流量传感器401之间的热量流出和流入的影响，从流体以外的物体流入热量等导致的测定误差变小，流量的测量精度提高，即使在流体的比热小的场合或流量少的场合等，也可进行正确的流量测定。
图25A、25B及图26A、26B所示形式的流量传感器401与上述形式相比壳405的形式有差异。
示于图25A、25B的形式的壳405与上述形式一样由壳本体419和盖体420构成，壳本体419在圆柱体的正面长度方向中央部设置沿其两侧部间切成凹状的中空凹部421，另外，为了减少与后述的外壳452的热接触面积，在背面侧外周面部以适当的宽度和深度设置凹下的切口部419d。另外，盖体420由可与壳本体周面接合的弯曲板构成，在壳本体419的周面覆盖盖体420，可封闭中空凹部421。
在壳本体419的周面内侧设置与盖体420接合的台阶部419a，另外，在底面设置凸出成圆柱状的凸台部419b。
另外，示于图26A、26B的形式的壳405使用上述壳本体419，在其上覆盖由大体コ字状的折曲板构成的盖体422，封闭中空凹部421。在该场合，在壳本体419的周面内侧沿盖体周面设置与盖体422接合的接合台阶部419c。在壳本体419的背面侧外周面部设置凹成适当宽度和深度的切口部419d，这与图25A、25B相同。
在这些形式中，使用没有折曲成L字形的带状翅片403，在壳本体419内将翅片403插通到中空凹部421的下部，并将流量检测部402固着到其上端部，将翅片403的下端部贯通凸台部419b凸出到壳外方。另外，将4个输出端子404的上端部贯通中空凹部421的上部凸出到壳外方，其下端部配置于中空凹部421内，由接合线418连接各输出端子404和流量检测部402。
在这样配置各要素的壳本体419的侧面覆盖盖体420或422，由粘合剂或由添着将其固着，封闭壳405，从而形成流量传感器401。
按照这些形式的流量传感器401，与上述一样，通过在壳本体419覆盖盖体420或盖体422，在壳405内形成空洞部，在其中收容流量检测部402，所以，由形成在流量检测部402周围的空气层的绝热效果可减少外气与流量传感器401之间的热量流入和流出的影响，提高流量的测量精度。
另外，由于在壳本体419的外周面部设置有切口部419d，所以，热量不易从传感器的周围传递开去，绝热性良好。即，在将传感器安装于流量检测装置的状态下，如图29所示那样，该切口部419d不与传感器插入孔459的周面接触，切口部419d的部分成为空隙部，所以，由该空隙部的空气层可减少热量从外壳452向壳本体419的流出和流入，借助于形成于上述壳405内的空洞部的绝热效果，可减小测定误差。
切口部419d可相应于壳本体419的大小和形状等在适当的位置设置成适当的大小和形状，也可设置在图22、23所示的形式的壳本体415的外周面。
对于图28所示本发明的温度传感器431，只需将上述各形式的流量传感器401的构成要素中的流量检测部402替换成图27所示温度检测部432即可构成。
即，温度检测部432在基板433上面直接依次层压形成绝缘层434、薄膜感温体435、绝缘层436，基板433、绝缘层434、436及感温体435的形状、材质与流量检测部402相同。
另外，虽然图中未示出，实际上该温度检测部432固着在翅片403的端部，该翅片403和输出端子404配置在具有中空凹部417、421的壳本体415、419内，温度检测部432与输出端子404由接合线418连接，在壳本体覆盖盖体416、420、422，密封中空凹部417、421，在壳405内形成空洞部，从而获得以温度检测部432的周围作为空气层的温度传感器431。
这样形成的温度传感器431与流量传感器401同样，在壳405的空洞部内收容温度检测部432，在温度检测部432的周围与壳405的内周面之间形成绝热效果好的空气层，另外，包括与温度检测部432的接合部或连接部，翅片403和输出端子404的表面部露出到中空凹部内，所以，在外气与温度传感器431之间，通过壳405的热量流入和流出的影响减小，可抑制该热量导致的测定误差，从而可提高流体温度的测量精度。
如在壳本体415、419的外周面部设置切口部419d，则切口部419d的部分成为空隙部，壳本体415、419流入和流出的热量减少，可抑制不需热量产生的测定误差，较理想。
本发明的流量传感器401和温度传感器431具有通用的构成要素，可一起由多种方法制造。具体地说，在分开形成的壳415、419设置翅片403等构成要素，之后，覆盖形成盖体416、420、422，或在壳本体成形时将设置于内部的构成要素一体组装成形，之后，可覆盖形成盖体。
另外，本发明的流量传感器401和温度传感器431在壳405内设置空洞部，在该空洞部内收容流量检测部402或温度检测部432，两部分的表面露出到空洞部内的空气层，从而阻止来自壳405的热量的传递，抑制与外气之间的热量的流入和流出。
因此，如为在设置于传感器内的空洞部内收容流量检测部402或温度检测部432的构造，则不限制壳405的形式。在上述形式中，为了方便制造，形成为分离壳本体和盖体的构造，但可也为其它分离构造或将它们与各构成要素一体成形的构造。
上述构成的流量传感器401和温度传感器431嵌插到图28和图29所示外壳452中，构成流量检测装置451，使用于流量的测定。
外壳452由聚氯乙烯树脂、PBT、PPS等合成树脂制成，包括本体部455和可在其上自由装拆盖体部456，本体部455的两端部为用于与外部配管连接的连接部457，使流通管453贯通在本体部455内。
在本体部455的上部围成传感器插入空间458，从该传感器插入空间朝流通管453穿设传感器插入孔459、460。
流通管453为铜、铁、不锈钢等金属圆筒管，在与传感器插入孔459、460对应的位置形成开口部461、462。
流量传感器401、温度传感器431从外壳452的传感器插入空间458嵌插到传感器插入孔459、460，翅片403的下半部插通流通管453的开口部461、462，位置该管内，嵌插时，翅片403的下端到达流通管453的轴线下方。
流量传感器401、温度传感器431与传感器插入孔459、460之间安装密封圈463、464，防止流体从这些间隙泄漏。
嵌插流量传感器401、温度传感器431后，在传感器插入空间458插入传感器推压板465，推压两传感器壳405的上面，安装流量等的检测电路基板454。
流量等的检测电路基板454电连接到流量传感器401和温度传感器431的各输出端子404，作为整体，构成上述图10说明那样的流量检测电路。
详细地说，构成包含流量检测部402的感温电阻体407、温度检测部432的感温体435、及可变电阻体的电桥电路，由恒定电压电路向其供给恒定电压，电桥电路的输出通过具有放大系数调整电阻的差动放大电路和积分电路输入到晶体管的基极端子，该晶体管的发射极与流量检测部402的发热体409连接而且集电极接地，将相应于电桥电路的a、b点的电位差变化的发热体409的电位作为流量的检测信号取出。
即，在感温电阻体407检测出的流体温度变低的场合，从积分电路控制晶体管的基极电流值，使发热体409的发热量增加，换句话说，使对发热体供给的电力增加，另一方面，在感温电阻407检测出的流体温度上升的场合，从积分电路控制晶体管的基极电流值，使发热体409的发热量减少，换句话说，使对发热体供给的电力减少，不论被检测流体的流量如何，都可实施流体温度补偿，提供流体的流量。
使用图22和图23所示形式的流量传感器401，构成与上述流量检测装置451相同构造的流量检测装置，测定流量。
使用煤油作为被测定流体，使其以定量在流通管453中流动，在某时刻增加或减少规定量，连续地测定流量。然后，求出从切换流量时起输出变动率随时间的变化。
图30中的符号(A)示出从将20cc/分的流动切换到80cc/分的流动时起输出变动率随时间的变化。
图30中的符号(B)示出从将80cc/分的流动切换到20cc/分的流动时起输出变动率随时间的变化。
输出变动率指测定流量值与在流通管453中流动的流体的实际流量值的比值(测定流量值/实际流量值)，输出变动率越接近1.0，意味着测定误差越小。
流量检测部的周围在壳没有间隙，在实施例的装置中组装被覆盖的现有构造的流量传感器，以相同的顺序测定流量，求出输出变动率。
图30中的符号(C)示出从将20cc/分的流动切换到80cc/分的流动时输出变动率的变化。图30中的符号(D)示出从将80cc/分的流动切换到20cc/分的流动时输出变动率的变化。
由图30可确认，在现有的流量传感器中，随着测定流量值接近实际流量值，到输出稳定需要较长时间(在图中为30秒以上，在实测为2分钟左右)，但在本发明的流量传感器中，输出在5秒以内稳定，在短时间内追随流量的变化。因此，按照本发明的传感器，灵敏度良好，响应性优良，测量精度稳定而且高。
如以上说明的那样，按照本发明实施形式的流量传感器和温度传感器，在外气与流量传感器或温度传感器之间热量的流出和流入的影响小，即使在流体的比热小的场合或流量少的场合，可以高精度测定流量及其温度。
产业上利用的可能性如以上说明的那样，按照本发明的流量传感器，由于将包含流量检测部的元件组件化，所以制造上的组装容易。另外，按照本发明的流量传感器，可进行不易受到外气温度变动的不良影响的正确的流量测定。另外，按照本发明的流量传感器，即使为较高粘度的粘性流体，也可正确测定配管内流动的该流体的流量。另外，按照本发明，即使流量较少，也可正确地测定配管内流动的该流体的流量。
另外，如以上说明的那样，按照本发明的流量传感器，由低导热率的合成树脂构成封闭流量检测部的流量检测用基体部，所以可减少与外部的热传导对流量检测的不良影响，由此可在宽范围环境温度条件下正确而且稳定地检测管路内的被检测流体的流量。
本发明可容易地进行在外壳的组装作业，并且可提供固定状态稳定、具有足够耐久性的流量传感器和流量检测装置。
另外，按照本发明的流量传感器，可极力减少从流量传感器各部向外壳和外部散失的热量，即使在流体比热小的场合或在流量少的场合，也可以高精度测定流量。
另外，如以上说明的那样，按照本发明的流量传感器和温度传感器，可减少外气与流量传感器或温度传感器之间的热量流入和流出的影响，即使在流体比热小的场合或流量少的场合，也可以高精度测定流量和其温度。
权利要求
1.一种流量传感器，具有在基板上形成发热体和感温体的流量检测部，其特征在于在上述基板形成凹部，封闭该凹部，设置气体层。
2.如权利要求1所述的流量传感器，其特征在于上述凹部可通过腐蚀形成。
3.如权利要求1或2所述的流量传感器，其特征在于可由玻璃构成的配制剂封住上述凹部。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的流量传感器，其特征在于在与被检测流体之间设置用于导热的翅片，在该翅片的一端部的面，使层压上述发热体、上述感温体的面与其相向地固着上述流量检测部。
全文摘要
一种流量传感器，通过防止外部环境温度条件对测量精度的不良影响，提高测量精度，使得即使是粘度较高的粘性流体或微小流量，也可正确测定在配管内流动的流体的流量，而且易于组装；该流量传感器具有在基板上形成发热体和感温体的流量检测部，其特征在于在上述基板形成凹部，封闭该凹部，设置气体层。
文档编号G01F1/684GK1657881SQ20051005172
公开日2005年8月24日 申请日期1998年11月19日 优先权日1997年11月21日
发明者山岸喜代志, 川西利明, 友成健二, 井上真一, 小池淳 申请人:三井金属矿业株式会社