发明名称 热式流体感测器、流体判别装置、流量感测器及流量计测装置
摘要 〔课题〕即使为改变计测对象流体之种类和组成时输出特性即产生变化之流量感测器,也可藉此感测器高精度地计测对象流体之流量。〔解决手段〕当微加热器(4)藉来此外部之驱动电流来加热流体时,上游侧热电堆(8)则与微加热器(4)之加热同时检出被微加热器加热前之流体温度,并输出第一温度检出信号;下游侧热电堆(5),则检出被微加热器加热后之流体温度;进而输出第二温度检出信号,根据此等两信号之差信号,来算出流量;此时,藉右侧热电堆(11)及左侧热电堆(13)来检出流体之温度,使右侧温度检出信号及左侧温度检出信号,根据此输出来算出流体之物性值,进而根据该流体之物性值,补正所算出之流量;前述右侧热电堆(11)及右侧热电堆系相对于微加热器(4),配置在与流体之流动方向略成正交之方向。
申请公布号 TWM265600 申请公布日期 2005.05.21
申请号 TW093209641 申请日期 2000.04.21
申请人 矢崎总业股份有限公司 发明人 小田清志;山浦路明
分类号 G01F1/20;G01M3/26 主分类号 G01F1/20
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种热式流体感测器,包含有: 加热器,系用以加热藉由来自外部之驱动电流而流 动于流路之计测对象流体; 横侧温度感测器,系对于此加热器配置成与前述计 测对象流体之流动方向大致成正交方向,检出前述 计测对象流体之温度后,输出用于算出流体物性値 之温度检出信号;及 支持基板,系用以支持前述加热器及前述横侧温度 感测器。 2.如申请专利范围第1项所述之热式流体感测器,其 特征在于:在与前述计测对象流体之流动方向略成 正交方向之前述加热器之两侧,分别配置前述横侧 温度感测器。 3.如申请专利范围第1项所述之热式流体感测器,其 特征在于:前述支持基板系具有固定有周边部分之 隔膜部;在此隔膜部,形成有前述加热器及前述横 侧温度感测器。 4.如申请专利范围第1项所述之热式流体感测器,其 特征在于:前述横侧温度感测器为热电堆。 5.如申请专利范围第1项所述之热式流体感测器,其 特征在于:前述横侧温度感测器为热电体。 6.一种流体判别装置,系使用前述申请专利范围第1 项之前述热式流体感测器,来判别前述计测对象流 体之种类者,其特征在于: 备有流体物性値算出手段,其系根据来自前述热式 流体感测器内之前述横侧温度感测器的前述温度 检出信号,算出前述计测对象流体之物性値。 7.如申请专利范围第6项所述之流体判别装置,包含 有: 流量测定手段,系用以测定流动于前述流路之前述 计测对象流体的流量; 基准値记忆手段,系随流动于前述流路之前述计测 对象流体之流量,而存储多数种类之来自前述热式 流体感测器内的前述横侧温度感测器之前述温度 检出信号基准値; 基准値推断手段,系从该基准値记忆手段所记忆之 多数种类的前述基准値中,推断单一之基准値,此 单一之基准系对应于由前述流量测定手段所测定 的,流动于前述流路之前述计测对象流体的流量; 及 温度检出信号比算出手段,系用以算出由该基准値 推断手段所推断之前述基准値与来自前述热式流 体感测器内前述横侧温度感测器的前述温度检出 信号之比;其特征在于; 前述流体物性値算出手段,系根据由前述温度检出 信号比算出手段所算出之前述比,算出前述计测对 象流体之物性値。 8.如申请专利范围第6项所述之流体判别装置,其特 征在于: 前述流体物性値算出手段,系将来自前述热式流体 感测器内横侧温度感测器之温度检出信号,乘于由 前述流量测定手段所测定的,流动于前述流路之前 述计测对象流体的流量及该流量之平方根中之任 一方,以算出前述计测对象流体之物性値。 9.如申请专利范围第6项所述之流体判别装置,其特 征在于:更包含有一种类判别手段,其系根据由前 述流体物性値算出手段所算出之前述计测对象流 体之物性値,来判别前述计测对象流体之种类。 10.一种流体判别装置,系使用申请专利范围第1项 所述之前述热式流体感测器来判别前述计测对象 流体种类之流体判别装置者,包含有: 流量测定手段,系用以测定流动于前述流路之前述 计测对象流体的流量; 基准范围资料存储手段,系与流动于前述流路之前 述计测对象流体的流量对应地,存储多数种类的基 准范围资料,此基准范围资料系将依流动于前述流 路之前述计测对象流体之种类而互异之基准范围 关联于前述计测对象流体种类者,而该基准范围就 是可从该热式流体感测器内之前述横侧温度感测 器输出之前述温度检出信号的基准范围者; 基准范围资料推断手段,系从存储于前述基准范围 资料存储手段之多数种类的前述基准范围资料中, 推断单一之基准范围资料,此基准范围资料系对应 于由前述流量测定手段所测定的,流动于前述流路 之前述计测对象流体的流量;及 该当范围判别手段,系用以判别来自前述热式流体 感测器内之前述横侧温度感测器的前述温度检出 信号,究竟在由前述基准范围资料推断手段所推断 之前述基准范围资料所显示的前述检出信号之基 准范围中,属于那一种类的,关联于前述计测对象 流体之基准范围;其特征在于: 若所属者为来自前述热式流体感测器内之前述横 侧温度感测器的前述温度检出信号,则把关联于由 前述该当范围判别手段所判别之基准范围的前述 计测对象流体之种类,判别为流动于前述流路之前 述计测对象流体的种类。 11.一种流量计测装置,系使用申请专利范围第1项 之前述热式流体感测器,来计测流动于前述流路之 前述计测对象流体流量的流量计测装置者,其特征 在于包含有: 流量测定手段,系用以测定流动于前述流路之前述 计测对象流体的流量;及 流量补正手段,系根据来自前述热式流体感测器内 之前述横侧温度感测器的前述温度检出信号,补正 由前述流量测定手段所测定的前述计测对象流体 流量。 12.如申请专利范围第11项所述之流量计测装置,其 特征在于: 前述流量测定手段,系构成为可输出一适应于流动 于前述道路之前述计测对象流体的流量测定値之 値信号; 前述流量补正手段,系构成为将使用前述温度检出 信号来除前述流量测定手段之输出信号値的値信 号,作为流量检出信号来输出,藉此进行由前述流 量测定手段所测定的前述计测对象流体流量之补 正。 13.一种流量计测装置,系使用申请专利范围第1项 之前述热式流体感测器,来计测流动于前述流路之 前述计测对象流体的流量之流量计测装置者,其特 征在于包含有: 流量测定手段,系用以测定流动于前述流路之前述 计测对象流体的流量; 判定手段,系根据前述流量测定手段之测定结果, 判定流动于前述流路之前述计测对象流体的流量, 究竟处于高流量状态及低流量状态之那一状态;及 流量输出手段,系由前述判定手段判定为前述低流 量状态时,将前述流量测定手段所输出之信号照原 样作为流量检出信号输出,而由前述判定手段判定 为处于前述高流量状态时,将藉由来自前述热式流 体感测器内前述横侧温度感测器之温度检出信号 値除前述流量测定手段之输出信号値之値信号,作 为前述流量检出信号输出。 14.一种流量计测装置,系使用申请专利范围第1项 之前述热式流体感测器,来计测流动于前述流路之 前述计测对象流体的流量之流量计测装置者,包含 有: 流量测定手段,系用于测定流动于前述流路之前述 计测对象流体的流量,以输出适应于其测定値的値 信号; 流体物性値算出手段,系根据来自前述热式流体感 测器内之前述横侧温度感测器的前述温度检出信 号,算出前述计测对象流体之物性値; 参数记忆手段,系存储有多数种类的,换算前述流 量测定手段之输出信号値成流量値之参数;及 选择手段,系根据由流体物性値算出手段所算出之 前述计测对象流体之物性値,从记忆于前述参数记 忆手段之多数种类的前述参数中,选择单一参数; 其特征在于: 将藉由由前述选择手段所选择之前述单一参数,从 前述流量测定手段之输出信号値换算之流量値,作 为流动于前述流路之前述计测对算流体的流量之 计测値。 15.一种流量感测器,包含有: 加热器,系用以加热藉来自外部之驱动电流来流动 于流路之计测对象流体; 上游侧温度感测器,系对于该加热器,配置在前述 计测对象流体之上游侧,以用来检出前述计测对象 流体之温度,输出用于计测流体流量之第一温度检 出信号; 下游侧温度感测器,系对于前述加热器,配置在前 述计测对象流体之下游侧,以用来检出前述计测对 象流体之温度,输出用于计测流体流量之第二温度 检出信号; 横侧温度感测器,系对于前述加热器配置成与前述 计测对象流体之流动方向略成正交方向,以用来检 出前述计测对象流体之温度,输出第三温度检出信 号;及 支持基板,系用以支持前述上游侧温度感测器,前 述下游侧温度感测器及前述横侧温度感测器。 16.如申请专利范围第15项所述之流量感测器,其特 征在于:在与前述计测对象流体之流动方向略成正 交方向的前述加热器之两侧,分别配置有前述横侧 温度感测器。 17.如申请专利范围第15项所述之流量感测器,其特 征在于: 前述支持基板,系备有固定有周边部分之隔膜部, 而在此隔膜部,则形成有前述加热器、前述上游侧 温度感测器、前述下游侧温度感测器及前述横侧 温度感测器。 18.如申请专利范围第15项所述之流量感测器,其特 征在于: 前述上游侧温度感测器及下游侧温度感测器为热 电堆。 19.如申请专利范围第15项所述之流量感测器,其特 征在于: 前述上游侧温度感测器及下游侧温度感测器为热 电体。 20.如申请专利范围第15项所述之流量感测器,其特 征在于: 前述横侧温度感测器为热电堆。 21.如申请专利范围第15项所述之流量感测器,其特 征在于: 前述横侧温度感测器为热电体。 22.一种流体判别装置,系使用前述申请专利范围第 15项所述的前述流量感测器,来判别前述计测对象 流体之种类的流体判别装置者,其特征在于包含有 : 流量算出手段,系根据来自前述流量感测器内上游 侧温度感测器的前述第一温度检出信号,与来自前 述下游侧温度感测器之前述第二温度检出信号的 差信号,算出前述计测对象流体之流量; 基准値记忆手段,系与流动于前述流路之前述计测 对象流体的流量对应地,存储有多数种类的,来自 前述流量感测器内横侧温度感测器之前述第三温 度检出信号的基准値; 基准値推断手段,系从前述基准値记忆手段所记忆 之前述多数种类基准値中,推断单一基准値,此单 一基准値系对应于由前述流量算出手段所算出的, 流动于前述流路之前述计测对象流体的流量; 温度检出信号比算出手段,系用以算出由前述基准 値推断手段所推断的前述基准値与来自前述流量 感测器内横侧温度感测器之前述温度检出信号的 比;及 流体物性値算出手段,系根据由前述温度检出信号 比算出手段所算出之前述比,算出前述计测对象流 体之物性値。 23.一种流体判别装置,系使用申请专利范围第15项 所述之前述流量感测器,来判别前述计测对象流体 种类之流体判别装置者,其特征在于包含有: 流量算出手段,系根据来自前述流量感测器内上游 侧温度感测器的第一温度检出信号,与来自前述下 游侧温度感测器之前述第二温度检出信号的差信 号,算出前述计测对象流体之流量;及 流体物性値算出手段,系将来自前述流量感测器内 横侧温度感测器之第三温度检出信号,乘于流动于 前述流路之前述计测对象流体的流量(由前述流量 测定手段所测定)及该流量之平方根中的任一方, 以算出前述计测对象流体之物性値。 24.如申请专利范围第22项所述之流体判别装置,其 特征在于: 更包含有种类判别手段,其系根据由前述流体物性 値算出手段所算出的前述计测对象流体之物性値, 来判别前述计测对象流体之种类。 25.一种流体判别装置,系使用申请专利范围第15项 所述之前述流量感测器,来判别前述计测对象流体 之种类的流体判别装置者,包含有: 流量算出手段,系根据来自前述流量感测器内上游 侧温度感测器之前述第一温度检出信号,与来自前 述下游侧温度感测器之前述第二温度检出信号的 差信号,算出前述计测对象流体之流量; 基准范围资料存储手段,系与流动于前述流路之前 述计测对象流体之流量对应地,存储有多数种类的 基准范围资料,此基准范围资料系将依流动于前述 流路之前述计测对象流体之种类而互异之基准范 围关联于前述计测对象流体之种类,而该基准范围 就是可从前述流量感测器内之温度感测器输出之 前述第三温度检出信号的基准范围; 基准范围资料推断手段,系从存储于前述基准范围 资料存储手段的多数种类之前述基准范围资料中, 推断单一之基准范围资料,此基准范围资料系对应 于由前述流量测定手段所测定的,流动于前述流路 之前述计测对象流体之流量;及 该当范围判别手段,系用以判别来自前述流量感测 器内横侧温度感测器的前述第三温度检出信号,究 竟在由前述基准范围资料推断手段所推断之前述 基准范围资料所显示的前述温度检出信号之基准 范围中,属于那一种类的,关联于前述计测对象流 体之基准范围;其特征在于: 若所属者为来自前述流量感测器内横侧温度感测 器的前述第三温度检出信号,则把关联于由前述该 当范围判别手段所判别之基准范围的前述计测对 象流体流量,判别为流动于前述流路之前述计测对 象流体的种类 26.一种流量计测装置,系使用申请专利范围第15项 所述之前述流量感测器,来计测流动于前述流路之 前述计测对象流体流量计测装置者,其特征在于包 含有: 流量算出手段,系根据来自前述流量感测器内上游 侧温度感测器之前述第一温度检出信号与来自前 述下游侧温度感测器之第三温度检出信号的差信 号,算出前述计测对象流体之流量; 流体物性値算出手段,系根据来自前述流量感测器 内横侧温度感测器之前述第三温度检出信号,算出 前述计划对象流体之物性値;及 流量补正手段,系根据由前述流体物性値算出手段 所算出的前述计测对象流体之物性値,补正由前述 流量算出手段所算出的前述计测对象流体流量。 27.如申请专利范围第26项所述之流量计测装置,其 特征在于: 前述流量补正手段系构成为:将藉由第三温度检出 信号値除前述信号値之値信号,作为流量检出信号 输出,藉此补正由前述流量算出手段所算出之前述 计测对象流体的流量。 28.一种流量计测装置,系使用前述申请专利范围第 15项所述之前述流量感测器,来计测流动于前述流 路之前述计测对象流体流路之流量计测对象流体 流路的流量计测装置者,其特征在于包含有: 流量算出手段,系根据来自前述流量感测器内上游 侧温度感测器之前述第一温度检出信号与来自前 述下游侧温度感测器之前述第二温度检出信号的 差信号,算出前述计测对象流体之流量,输出适应 于其算出値之値信号; 判定手段,系根据前述流量算出手段之输出信号値 ,判定流动于前述流路之前述计测对象流体的流量 究竟处于高流量状态及低流量状态之那一状态;及 流量输出手段,系由前述判定手段判定为处于前述 低流量状态时,将前述流量测定手段之输出信号照 原样作为流量检出信号来输出,反之,由前述判定 手段判定为处于前述高流量状态时,将利用来自前 述流量感测器内横侧温度感测器之前述第三温度 检出信号的値除前述流量算出手段之输出信号値 的値信号,作为前述流量检出信号输出。 29.一种流量计测装置,系使用申请专利范围第15项 所述之前述流量感测器,来计测流动于前述流路之 前述计测对象流体流量的流量计测装置者,包含有 : 流量算出手段,系根据来自前述流量感测器内上游 侧温度感测器之前述第一温度检出信号与来自前 述下游侧温度感测器之第二温度检出信号的差信 号,算出前述计测对象流体之流量,输出适应于其 算出値之値信号; 流体物性値算出手段,系根据来自前述流量感测器 内横侧温度感测器的第三温度检出信号,算出前述 计测对象流体之物性値; 参数记忆手段,系存储有多数种类的,换算前述流 量算出手段之输出信号値成流量値之参数;及 选择手段,系根据由前述流体物性値算出手段所算 出之前述计测对象流体的物性値,从前述参数记忆 手段中所记忆的多数种类之前述参数中选择单一 参数;其特征在于: 将一利用由前述选择手段所选择之参数从前述流 量算出手段之输出信号値换算的流量値,作为流动 于前述流路之前述计测对象流体流量的计测値。 图式简单说明: 第1图系第一实施形态之微流量感测器之构成图。 第2图系第一实施形态之微流量感测器之断面图。 第3图系使用第一实施形态之微流量感测器的流量 计测装置之方块图。 第4图为一流程图,显示由第一实施形态之流量计 测装置所实现的流量计测技术。 第5图系显示第一温度检出信号及第二温度检出信 号。 第6图系显示右侧检出信号及左侧温度检出信号。 第7图系第二实施形态之微流量感测器之构成图。 第8图系使用第二实施形态之微流量感测器的流量 计测装置之构成方块图。 第9图系习知热型微流量感测器之构成图。
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