特開2024-140377物性値センサ、フローセンサ、物性値検出方法および流体検出方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024140377
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】物性値センサ、フローセンサ、物性値検出方法および流体検出方法
(51)【国際特許分類】
G01F 1/00 20220101AFI20241003BHJP
G01F 1/684 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G01F1/00 W
G01F1/684 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023051492
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 知之
【テーマコード（参考）】
2F030
2F035
【Ｆターム（参考）】
2F030CC14
2F030CC15
2F030CE04
2F035EA02
2F035EA03
2F035EA05
2F035EA08
2F035EA09
(57)【要約】
【課題】流量検出値の流体物性依存性を簡単に低減可能な物性値センサを提供すること。
【解決手段】本物性値センサ（１）は、流体の流れ方向（３２３）に沿う方向を長手とする第１ヒータ（１１）と、第１ヒータ（１１）の長手方向と直交する方向において、それぞれが第１ヒータ（１１）に対して異なる位置に配置された複数の温度センサ（１２）と、を有する。
【選択図】図４
【解決手段】本物性値センサ（１）は、流体の流れ方向（３２３）に沿う方向を長手とする第１ヒータ（１１）と、第１ヒータ（１１）の長手方向と直交する方向において、それぞれが第１ヒータ（１１）に対して異なる位置に配置された複数の温度センサ（１２）と、を有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、それぞれが前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する、物性値センサ。
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、それぞれが前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する、物性値センサ。
【請求項2】
前記複数の温度センサは、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含む、請求項１に記載の物性値センサ。
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含む、請求項１に記載の物性値センサ。
【請求項3】
前記長手方向において、前記複数の温度センサそれぞれの中心は、前記第１ヒータの中心から前記流体の流れ方向の下流に位置する、請求項１に記載の物性値センサ。
【請求項4】
前記第１ヒータおよび前記複数の温度センサを載置するメンブレンと、
前記メンブレンを支持する支持部材と、をさらに有し、
前記流体の流れ方向において、前記第１ヒータ、前記複数の温度センサおよび前記メンブレンそれぞれの中心は、前記支持部材の中心よりも下流に位置する、請求項１に記載の物性値センサ。
前記メンブレンを支持する支持部材と、をさらに有し、
前記流体の流れ方向において、前記第１ヒータ、前記複数の温度センサおよび前記メンブレンそれぞれの中心は、前記支持部材の中心よりも下流に位置する、請求項１に記載の物性値センサ。
【請求項5】
前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する第１出力部を有する、請求項１に記載の物性値センサ。
【請求項6】
前記第１出力部は、前記複数の温度センサによる検出値のそれぞれに重み係数を乗じた値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、請求項５に記載の物性値センサ。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の物性値センサと、
前記流体の流量を検出する流量検出部と、を有する、フローセンサ。
前記流体の流量を検出する流量検出部と、を有する、フローセンサ。
【請求項8】
前記流量検出部は、
前記流体の流れ方向と直交する方向を長手とする第２ヒータと、
前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの上流に配置される第３温度センサと、
前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの下流に配置される第４温度センサと、を有する、請求項７に記載のフローセンサ。
前記流体の流れ方向と直交する方向を長手とする第２ヒータと、
前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの上流に配置される第３温度センサと、
前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの下流に配置される第４温度センサと、を有する、請求項７に記載のフローセンサ。
【請求項9】
前記物性値センサおよび前記流量検出部は、同じ支持部材により支持される、請求項７に記載のフローセンサ。
【請求項10】
前記物性値センサは、前記第１ヒータと、前記複数の温度センサと、を載置する第１メンブレンを含み、
前記流量検出部は、前記第２ヒータと、前記第３温度センサと、前記第４温度センサと、を載置する第２メンブレンを含み、
前記第１メンブレンの面積は、前記第２メンブレンの面積よりも小さい、請求項８に記載のフローセンサ。
前記流量検出部は、前記第２ヒータと、前記第３温度センサと、前記第４温度センサと、を載置する第２メンブレンを含み、
前記第１メンブレンの面積は、前記第２メンブレンの面積よりも小さい、請求項８に記載のフローセンサ。
【請求項11】
前記複数の温度センサそれぞれによる検出値から得られる前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて、前記流体の流量に関する情報を取得して出力する第２出力部を有する、請求項７に記載のフローセンサ。
【請求項12】
流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する物性値センサによる物性値検出方法であって、前記物性値センサが、
前記複数の温度センサは、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含み、
第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、物性値検出方法。
前記複数の温度センサは、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、
前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含み、
第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、物性値検出方法。
【請求項13】
物性値センサと、流体の流量を検出する流量検出部と、を有するフローセンサによる流体検出方法であって、
前記物性値センサは、流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有し、
前記フローセンサが、
第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力し、
第２出力部により、前記第１出力部から出力される前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて前記流体の流量に関する情報を出力する、流体検出方法。
前記物性値センサは、流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有し、
前記フローセンサが、
第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力し、
第２出力部により、前記第１出力部から出力される前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて前記流体の流量に関する情報を出力する、流体検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物性値センサ、フローセンサ、物性値検出方法および流体検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空気等の流体の流量を検出するフローセンサが知られている。フローセンサは、空調機器における空気の流量制御や、自動車のエンジン内の空気の流量制御において使用される。
【0003】
フローセンサには、流量検出値における流体物性依存性を低減するために、物性値検出部により検出された流体の物性値に基づき、流量検出値を補正するものが開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６４９３２３５号公報
【特許文献2】米国特許第８４０８０５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載のフローセンサでは、物性値検出部等の流体物性値センサによって検出可能な範囲に流体の流量を制限するために、流量検出用の流体流路とは別に物性値検出用の流体流路を設ける。このため、フローセンサの構成が複雑になる場合がある。また特許文献２に記載のフローセンサでは、ルックアップテーブルを用いて流体の物性検出値の流速依存性を補正するため、処理が複雑になる場合がある。
【0006】
本発明は、流量検出値の流体物性依存性を簡単に低減可能な物性値センサ、フローセンサ、物性値検出方法および流体検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本物性値センサ（１）は、流体の流れ方向（３２３）に沿う方向を長手とする第１ヒータ（１１）と、第１ヒータ（１１）の長手方向と直交する方向において、それぞれが第１ヒータ（１１）に対して異なる位置に配置された複数の温度センサ（１２）と、を有する。
【0008】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、流量検出値の流体物性依存性を簡単に低減可能な物性値センサ、フローセンサ、物性値検出方法および流体検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係るフローセンサの一例を模式的に示す斜視図である。
【図3】実施形態に係るフローセンサの副流路を模式的に示す下面図である。
【図4】実施形態に係る流体物性値センサの構成例を模式的に示す上面図である。
【図7】実施形態に係る流量検出部の構成例を模式的に示す上面図である。
【図8】実施形態に係るフローセンサのハードウェア構成例を示す図である。
【図9】流れ方向下流から視た温度分布と検出温度例を示す図である。
【図10】流れ方向と直交する側方から視た温度分布と検出温度例を示す図である。
【図11】温度検出値の流速依存性について説明する図である。
【図12】実施形態に係る温度差分値の一例を示す図である。
【図13】実施形態に係る物性値が異なる流体の物性値情報の一例を示す図である。
【図14】実施形態に係る物性値情報と物性値との関係の一例を示す図である。
【図15】補正されていない流量と流量情報との関係を示す図である。
【図16】実施形態に係る補正後の流量と流量情報との関係を示す図である。
【図17】実施形態に係る流体物性値センサのハードウェア構成例を示す図である。
【図18】第１変形例に係る流体物性値センサを模式的に示す上面図である。
【図19】第２変形例に係る流体物性値センサを模式的に示す上面図である。
【図20】第３変形例に係る流体物性値センサを模式的に示す上面図である。
【図21】第４変形例に係る流体物性値センサを模式的に示す上面図である。
【図22】第４変形例に係る流体物性値センサの作用を説明する図である。
【図23】第５変形例に係る流体物性値センサを模式的に示す上面図である。
【図25】第６変形例に係るフローセンサを模式的に示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
【0012】
各図面において、方向表現として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する直交座標を用いる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに略直交する。Ｚ軸に沿うＺ方向は、実施形態に係る物性値センサおよびフローセンサの検出対象である流体が主流路を流れる方向に沿う方向を示すものとする。
【0013】
Ｘ軸の矢印が向く方向を＋Ｘ方向または＋Ｘ側、＋Ｘ方向とは反対方向を－Ｘ方向または－Ｘ側と表記する。Ｙ軸の矢印が向く方向を＋Ｙ方向または＋Ｙ側、＋Ｙ方向とは反対方向を－Ｙ方向または－Ｙ側と表記する。Ｚ軸の矢印が向く方向を＋Ｚ方向または＋Ｚ側、＋Ｚ方向とは反対方向を－Ｚ方向または－Ｚ側と表記する。本明細書では、検出対象である流体は、＋Ｚ方向に流れるものとする。
【0014】
本明細書では、流体の物性値を検出する流体物性値センサを物性値センサの一例として、実施形態を説明する。但し、物性値センサは、流体物性値センサに限らず、様々な対象の物性値を検出する用途に適用できる。また、本明細書および特許請求の範囲において「方向に沿う」とは、２つの軸または方向が±１０度以下の差異で平行であることを意味する。また、＋Ｙ側を「上」、－Ｙ側を「下」と称する。但し、これらの方向表現は、実施形態の方向を限定するものではない。流体物性値センサおよびフローセンサの使用時における向きは任意である。
【0015】
［実施形態］
＜フローセンサ１００の全体構成例＞
図１～３を参照して、実施形態に係るフローセンサ１００の構成について説明する。図１は、フローセンサ１００の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１におけるII－II線の模式的断面図である。図３は、フローセンサ１００における副流路３２を模式的に示す下面図である。
＜フローセンサ１００の全体構成例＞
図１～３を参照して、実施形態に係るフローセンサ１００の構成について説明する。図１は、フローセンサ１００の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１におけるII－II線の模式的断面図である。図３は、フローセンサ１００における副流路３２を模式的に示す下面図である。
【0016】
図１～３に示すように、フローセンサ１００は、流体物性値センサ１と、流量検出部２と、を有する。フローセンサ１００は、空気等の流体の流量を検出するものである。またフローセンサ１００は、流体物性値センサ１により検出される物性値に関する情報に基づいて、流量検出部２で検出される流量検出値を補正することより、流量検出値における流体物性依存性を低減することができる。特に本実施形態では、流量検出値の流体物性依存性を簡単に低減できる。ここで、流体の物性値とは、流体の組成に関する情報を含む値をいう。流体の物性値には、流体の熱伝導率、熱拡散率等が挙げられる。
【0017】
図１～２に示すように、流体物性値センサ１および流量検出部２は、フローセンサ１００の筐体３の内部に配置される。筐体３は、樹脂等の材料を含んで構成された略直方体の部材である。但し、筐体３の形状は、略直方体に限らず、フローセンサ１００の用途に応じて適宜変更できる。筐体３は、主流路３１と副流路３２とを含む。副流路３２は、主流路３１から分岐される流路である。
【0018】
検出対象である流体（以下、単に流体という）は、フローセンサ１００の外部から主流路３１の入口開口３１１を通ってフローセンサ１００の内部に入る。該流体は、主流路３１を主流方向３０に流れた後、出口開口３１２を通ってフローセンサ１００の外部に排出される。また、図２～３に示すように、主流路３１を流れる流体の一部は、供給口３２１を通って副流路３２に入り、副流路３２を流れ方向３２３に流れた後、排出口３２２を通って副流路３２から排出される。副流路３２から排出された流体は、主流路３１に合流する。
【0019】
図２に示すように、流体物性値センサ１および流量検出部２は、基板４の下面（－Ｙ側の面）に実装される。基板４の上面（＋Ｙ側の面）が副流路３２の上側の内壁面に固定されることで、流体物性値センサ１および流量検出部２は、筐体３の内部に配置される。図３に示すように、副流路３２では、供給口３２１から排出口３２２までの間における流路の幅が広くなっている。流体物性値センサ１および流量検出部２は、副流路３２における幅が広い部分を流れる流体を検出することができる。
【0020】
＜流体物性値センサ１の構成例＞
図４～６を参照して、流体物性値センサ１の構成について説明する。図４は、流体物性値センサ１の構成の一例を模式的に示す上面図である。図４は、図３における領域IVを拡大して示している。図５は、図４におけるV－V線の模式的断面図である。図６は、図４におけるVI－VI線の模式的断面図である。
図４～６を参照して、流体物性値センサ１の構成について説明する。図４は、流体物性値センサ１の構成の一例を模式的に示す上面図である。図４は、図３における領域IVを拡大して示している。図５は、図４におけるV－V線の模式的断面図である。図６は、図４におけるVI－VI線の模式的断面図である。
【0021】
図４～６に示すように、流体物性値センサ１は、第１ヒータ１１と、複数の温度センサ１２と、第１メンブレン１３と、第１支持部材１４と、を有する。
【0022】
第１ヒータ１１は、流れ方向３２３に沿う方向（ここではＺ方向）を長手とする。第１ヒータ１１は、例えば通電により発熱する発熱抵抗体である。
【0023】
本実施形態では、複数の温度センサ１２は、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向（ここではＸ方向）において、第１ヒータ１１に対して異なる位置に配置される。温度センサ１２は、サーミスタ、リニア抵抗器、白金測温抵抗体、熱電対（サーモカップル）、熱電推（サーモパイル）等のいずれか１つを含む。なお、複数の温度センサ１２は、同じ種類を選択する方が特性上は好ましい。但し、同じ種類でなくても検出は可能であるため、必ずしも同じ種類のものでなくてよい。
【0024】
第１メンブレン１３は、第１ヒータ１１および複数の温度センサ１２を載置するメンブレンの一例である。なお、第１ヒータ１１および複数の温度センサ１２は、それぞれの全部ではなく少なくとも一部が第１メンブレン１３上に載置されればよい。第１メンブレン１３は、第１支持部材１４の第１開口１４１を塞ぐように設けられた第１薄膜構造体１５のうち、第１開口１４１上の領域に対応する。第１薄膜構造体１５は、例えば複数の絶縁膜が積層されることにより形成される。第１薄膜構造体１５の厚みは０．５～５．０μｍ程度である。
【0025】
第１支持部材１４は、第１メンブレン１３を支持する支持部材の一例である。第１支持部材１４は、上面視において、略矩形の第１開口１４１を含み、外形形状が略矩形である枠体である。第１支持部材１４は、例えばシリコンを含んで構成される。第１支持部材１４は、上面に第１薄膜構造体１５が固定されることにより、第１薄膜構造体１５の一部である第１メンブレン１３を支持する。
【0026】
本実施形態では、複数の温度センサ１２は、第１温度センサ１２－１と、第２温度センサ１２－２と、を含む。第１温度センサ１２－１は、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向に第１ヒータ１１から第１距離Ｌ１を離隔して配置されている。ここでは、第１温度センサ１２－１は、＋Ｘ方向に離隔配置されている。第２温度センサ１２－２は、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向に第１ヒータ１１から第２距離Ｌ２を離隔して配置されている。ここでは、第２温度センサ１２－２は、＋Ｘ方向に離隔配置されている。例えば、第１距離Ｌ１は、Ｘ方向における第１ヒータ１１と第１温度センサ１２－１の中心間距離である。また第２距離Ｌ２は、Ｘ方向における第１ヒータ１１と第２温度センサ１２－２の中心間距離である。
【0027】
また、本実施形態では、Ｚ方向において、第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２のそれぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に位置する。図４に示す例では、第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２のそれぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に所定距離Ｙｆ離隔している。
【0028】
【0029】
図７に示すように、流量検出部２は、第２ヒータ２１と、第３温度センサ２２と、第４温度センサ２３と、を有する。
【0030】
第２ヒータ２１は、流れ方向３２３と直交する方向（ここではＸ方向）を長手とする。第２ヒータ２１は、例えば通電により発熱する発熱抵抗体である。
【0031】
第３温度センサ２２は、流れ方向３２３における第２ヒータ２１の上流に配置される。第４温度センサ２３は、流れ方向３２３における第２ヒータ２１の下流に配置される。第３温度センサ２２および第４温度センサ２３のそれぞれは、サーミスタ、リニア抵抗器、白金測温抵抗体、熱電対（サーモカップル）、熱電推（サーモパイル）等のいずれか１つを含む。なお、第３温度センサ２２および第４温度センサ２３は、同じ種類のものを選択する方が特性上は好ましい。但し、同じ種類でなくても検出は可能であるため、必ずしも同じ種類のものでなくてよい。
【0032】
第２ヒータ２１、第３温度センサ２２および第４温度センサ２３は、第２メンブレン２４上に載置される。なお、第２ヒータ２１、第３温度センサ２２および第４温度センサ２３は、それぞれの全部ではなく少なくとも一部が第２メンブレン２４上に載置されればよい。第２メンブレン２４は、第２支持部材２５の第２開口２５１を塞ぐように設けられた第２薄膜構造体２６のうち、第２開口２５１上の領域に対応する。第２薄膜構造体２６は、例えば複数の絶縁膜が積層されることで形成される。第２薄膜構造体２６の厚みは０．５～５．０μｍ程度である。
【0033】
第２支持部材２５は、第２メンブレン２４を支持する。第２支持部材２５は、上面視において、略矩形の第２開口２５１を含み、外形形状が略矩形である枠体である。第２支持部材２５は、例えばシリコンを含んで構成される。第２支持部材２５は、上面に第２薄膜構造体２６が固定されることにより、第２薄膜構造体２６の一部である第２メンブレン２４を支持する。
【0034】
＜フローセンサ１００のハードウェア構成例＞
図８を参照して、フローセンサ１００の電気的なハードウェア構成の一例について説明する。図８は、フローセンサ１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図８に示すように、フローセンサ１００は、電流源Ｉｐと、電流源Ｉｓ１と、電流源Ｉｓ２と、電流源Ｉｕと、電流源Ｉｆと、電流源ｉｄと、Ａｍｐ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０１と、を含む。またフローセンサ１００は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０２と、ＭＵＸ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１０３と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１０４と、を含む。
図８を参照して、フローセンサ１００の電気的なハードウェア構成の一例について説明する。図８は、フローセンサ１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図８に示すように、フローセンサ１００は、電流源Ｉｐと、電流源Ｉｓ１と、電流源Ｉｓ２と、電流源Ｉｕと、電流源Ｉｆと、電流源ｉｄと、Ａｍｐ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０１と、を含む。またフローセンサ１００は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０２と、ＭＵＸ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１０３と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１０４と、を含む。
【0035】
図８において、ＶＤＤは電源、ＧＮＤはグラウンドを示している。電流源Ｉｐは第１ヒータ１１の駆動用電流源である。抵抗体Ｒｐは、第１ヒータ１１に含まれる発熱抵抗体である。電流源Ｉｓ１は、第１温度センサ１２－１の駆動用電流源である。抵抗体ＲＴ１は、第１温度センサ１２－１に含まれる測温抵抗体である。電流源Ｉｓ２は、第２温度センサ１２－２の駆動用電流源である。抵抗体ＲＴ２は、第２温度センサ１２－２に含まれる測温抵抗体である。
【0036】
電流源Ｉｆは、第２ヒータ２１の駆動用電流源である。抵抗体Ｒｆは、第２ヒータ２１に含まれる発熱抵抗体である。電流源Ｉｕは、第３温度センサ２２の駆動用電流源である。抵抗体Ｒｕは、第３温度センサ２２に含まれる測温抵抗体である。電流源Ｉｄは、第４温度センサ２３の駆動用電流源である。抵抗体Ｒｄは、第４温度センサ２３に含まれる測温抵抗体である。
【0037】
信号Ｔ１Ｖは、第１温度センサ１２－１から出力される温度に関する信号である。信号Ｔ２Ｖは、第２温度センサ１２－２から出力される温度に関する信号である。信号ＴＵＶは、第３温度センサ２２から出力される温度に関する信号である。信号ＴＤＶは、第４温度センサ２３から出力される温度に関する信号である。
【0038】
Ａｍｐ１０１は、信号Ｔ１Ｖと信号Ｔ２Ｖの差電圧、または信号ＴＵＶと信号ＴＤＶの差電圧をＡ倍に増幅する増幅用差動アンプである。ＡＤＣ１０２は、Ａｍｐ１０１から入力されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号にアナログデジタル変換して出力するアナログデジタル変換器である。ＭＵＸ１０３は、選択信号ＳＥＬに応じて、信号Ｔ１Ｖ、信号Ｔ２Ｖ、信号ＴＵＶおよび信号ＴＤＶに基づく信号を選択出力するマルチプレクサである。
【0039】
ＭＣＵ１０４は、ＡＤＣ１０２およびＭＵＸ１０３のそれぞれから入力される信号に基づき、演算処理を実行するマイクロコントローラである。ＭＣＵ１０４は、複数の温度センサ１２それぞれによる検出値から得られる流体の物性値に関する情報と、流量検出部による検出値と、に基づいて、流体の流量に関する情報である流量情報Ｓ２を取得して出力する第２出力部に対応する。第１温度センサ１２－１による検出値は、信号Ｔ１Ｖに基づいて得られる。第２温度センサ１２－２による検出値は、信号Ｔ２Ｖに基づいて得られる。流量検出部による検出値は、信号ＴＵＶと信号ＴＤＶに基づいて得られる。
【0040】
フローセンサ１００は、ＭＵＸ１０３により選択した信号Ｔ１Ｖと信号Ｔ２Ｖの差電圧信号をＡｍｐ１０１により増幅した後、ＡＤＣ１０２によりアナログデジタル変換した物性信号ＤｐをＭＣＵ１０４に入力する。ＭＣＵ１０４は、物性信号Ｄｐに基づいて、流体の物性値に関する情報である物性値情報Ｓ１を演算により取得する。
【0041】
また、フローセンサ１００は、ＭＵＸ１０３により選択した信号ＴＵＶと信号ＴＤＶの差電圧信号をＡｍｐ１０１により増幅した後、ＡＤＣ１０２によりアナログデジタル変換した流量信号ＤｆをＭＣＵ１０４に入力する。ＭＣＵ１０４は、この流量信号Ｄｆと、物性信号Ｄｐに基づいて取得した物性値情報Ｓ１と、に基づいて得られる流量情報Ｓ２を出力する。例えば、ＭＣＵ１０４は、物性値情報Ｓ１を用いて流量信号Ｄｆを補正することにより、流体物性値依存性を低減した流量情報Ｓ２を取得し、出力することができる。
【0042】
＜検出方法および作用効果＞
図９～１４を参照して、流体物性値センサ１およびフローセンサ１００による検出方法および作用効果について説明する。
図９～１４を参照して、流体物性値センサ１およびフローセンサ１００による検出方法および作用効果について説明する。
【0043】
（検出方法）
図９は、流れ方向３２３の下流から視た温度分布と、フローセンサ１００により検出される温度の一例を説明する図である。図１０は、流れ方向３２３と直交する側方から視た温度分布と、フローセンサ１００により検出される温度の一例を説明する図である。
図９は、流れ方向３２３の下流から視た温度分布と、フローセンサ１００により検出される温度の一例を説明する図である。図１０は、流れ方向３２３と直交する側方から視た温度分布と、フローセンサ１００により検出される温度の一例を説明する図である。
【0044】
図４に示した第１ヒータ１１に通電すると、第１ヒータ１１が発熱するとともに、第１ヒータ１１周辺の第１メンブレン１３が加熱される。この結果、流れ方向３２３の下流から第１ヒータ１１近傍を視ると、図９に示すような温度分布が得られる。また、流れ方向３２３と直交する側方から第１ヒータ１１近傍を視ると、図１０に示すような温度分布が得られる。
【0045】
図９において、横軸はＸ方向おける位置を表し、縦軸は温度を表している。横軸における「０」は、Ｘ方向における第１ヒータ１１の中心位置を示している。図１０において、横軸はＺ方向おける位置を表し、縦軸は温度を表している。横軸における「０」は、Ｚ方向における第１ヒータ１１の中心位置を示している。
【0046】
図９に示すように、第１温度センサ１２－１は、温度Ｔ１に関する信号Ｔ１Ｖを出力する。第２温度センサ１２－２は、温度Ｔ２に関する信号Ｔ２Ｖを出力する。図８に示したＭＣＵ１０４は、信号Ｔ１Ｖと信号Ｔ２Ｖとの差電圧信号に基づく物性信号Ｄｐを入力し、物性値情報Ｓ１を演算により取得する。物性値情報Ｓ１は、温度Ｔ１と温度Ｔ２の温度差分値ＤＴにほぼ比例した値を含む。また物性値情報Ｓ１は、流体の熱伝導率の逆数、または熱拡散率にほぼ比例した値を含む。
【0047】
（温度検出値の流速依存性の低減）
図１１は、温度検出値の流速依存性について説明する図である。図１１において、温度Ｔ１は、第１温度センサ１２－１により検出された温度を示している。温度Ｔ２は、第２温度センサ１２－２により検出された温度を示している。第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２それぞれの第１ヒータ１１に対する距離に応じて、温度Ｔ１と温度Ｔ２は異なっている。
図１１は、温度検出値の流速依存性について説明する図である。図１１において、温度Ｔ１は、第１温度センサ１２－１により検出された温度を示している。温度Ｔ２は、第２温度センサ１２－２により検出された温度を示している。第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２それぞれの第１ヒータ１１に対する距離に応じて、温度Ｔ１と温度Ｔ２は異なっている。
【0048】
図１１に示すように、温度Ｔ１および温度Ｔ２は、流体の流速に応じて変化する。この流体の流速に応じた変化は、温度Ｔ１および温度Ｔ２でほぼ同じ傾向になる。このため、温度Ｔ１と温度Ｔ２を差分演算すると、流体の流速に応じた変化は取り除かれ、図１２に示すように、流体の流速によらずほぼ一定の温度差分値ＤＴが得られる。フローセンサ１００は、温度差分値ＤＴから、温度差分値ＤＴにほぼ比例する物性値情報Ｓ１を得ることができる。
【0049】
（物性値情報の流速依存性の低減）
図１３は、温度差分値ＤＴから得られた、物性値が異なる流体の物性値情報Ｓ１の一例を示す図である。図１３において、実線のグラフは流体Ｆ１の物性値情報Ｓ１を表している。破線のグラフは流体Ｆ２の物性値情報Ｓ１を表している。点線のグラフは流体Ｆ３の物性値情報Ｓ１を表している。温度差分値ＤＴを用いることで、流体Ｆ１～Ｆ３のいずれにおいても、流速によらずほぼ一定の物性値情報Ｓ１が得られる。
図１３は、温度差分値ＤＴから得られた、物性値が異なる流体の物性値情報Ｓ１の一例を示す図である。図１３において、実線のグラフは流体Ｆ１の物性値情報Ｓ１を表している。破線のグラフは流体Ｆ２の物性値情報Ｓ１を表している。点線のグラフは流体Ｆ３の物性値情報Ｓ１を表している。温度差分値ＤＴを用いることで、流体Ｆ１～Ｆ３のいずれにおいても、流速によらずほぼ一定の物性値情報Ｓ１が得られる。
【0050】
図１４は、物性値情報Ｓ１と物性値１／Ｇとの関係の一例を示す図である。「●」のプロットは流体Ｆ１、「■」のプロットは流体Ｆ２、「▲」のプロットは流体Ｆ３をそれぞれ表している。なお、Ｇは熱伝導率を表す。図１４に示すように、物性値情報Ｓ１と物性値１／Ｇはほぼ比例関係にある。本実施形態では、物性値情報Ｓ１の流速依存性を低減することで、物性値情報Ｓ１に基づき、流体の物性値を高精度に検出することができる。
【0051】
（流量情報の流体物性依存性の低減）
図１５は、流体物性の影響が補正されていない流量と流量情報との関係の一例を示す図である。図１６は、本実施形態に係る流体物性の影響を補正後の流量と流量情報との関係の一例を示す図である。図１５～１６において、横軸は流速を示し、縦軸は流量情報Ｓ２を示している。また、実線のグラフは流体Ｆ１の流量情報Ｓ２、破線のグラフは流体Ｆ２の流量情報Ｓ２、点線のグラフは流体Ｆ３の流量情報Ｓ２をそれぞれ示している。
図１５は、流体物性の影響が補正されていない流量と流量情報との関係の一例を示す図である。図１６は、本実施形態に係る流体物性の影響を補正後の流量と流量情報との関係の一例を示す図である。図１５～１６において、横軸は流速を示し、縦軸は流量情報Ｓ２を示している。また、実線のグラフは流体Ｆ１の流量情報Ｓ２、破線のグラフは流体Ｆ２の流量情報Ｓ２、点線のグラフは流体Ｆ３の流量情報Ｓ２をそれぞれ示している。
【0052】
流量と流量情報Ｓ２の関係は、流体Ｆ１～Ｆ３の種類によらずほぼ同じ関係になる。しかしながら、図１５に示すように、流体Ｆ１～Ｆ３の物性値の相違に応じて、流体Ｆ１～Ｆ３ごとで流量と流量情報Ｓ２の関係が異なる場合がある。換言すると、流量情報Ｓ２は流体物性依存性を含む場合がある。
【0053】
図１６に示す例では、フローセンサ１００は、流体物性値センサ１により流体物性の影響を補正している。この結果、流体Ｆ１～Ｆ３における流量と流量情報Ｓ２の関係は、いずれもほぼ同じになっている。このように、本実施形態では、流量検出値の流体物性依存性を低減し、流体の流量を高精度に検出することができる。
【0054】
また、本実施形態では、流量検出のために流体が流れる流路と、流体の物性値検出のために流体を流れる流路を分けず、同じ流路を流れる流体に対し、流量検出と流体の物性検出を行う。このため、簡単な構成により、流量検出値の流体物性依存性を低減することができる。また本実施形態では、ルックアップテーブルを用いて流体の物性検出値の流速依存性を補正する等の複雑な処理を行うことなく、温度検出値の差分値を用いた簡単な処理により、流量検出値の流体物性依存性を低減することができる。以上より、本実施形態では、流量検出値の流体物性依存性を簡単に低減可能な流体物性値センサ１、フローセンサ１００、流体物性値検出方法および流体検出方法を提供することができる。
【0055】
また、本実施形態では、第１ヒータ１１の長手方向において、第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２のそれぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に位置する。図１０に示したように、流れ方向３２３における第１ヒータ１１の中心よりも上流と比較して、流れ方向３２３における第１ヒータ１１の中心よりも下流は、温度分布が平坦でかつ平坦な分布が長い距離にわたっている。温度分布が平坦な位置で温度を検出することで、第１温度センサ１２－１と第２温度センサ１２－２それぞれによる温度検出値Ｔを安定化させ、温度差分値ＤＴを安定化させることができる。この結果、本実施形態では、流体の物性値情報Ｓ１の検出精度を高くでき、フローセンサ１００の流量検出精度を高くすることができる。
【0056】
＜流体物性値センサ１のハードウェア構成例＞
本実施形態では、流体物性値センサ１による検出値を外部装置に出力することもできる。図１７は、流体物性値センサ１による検出値を外部装置に出力するためのハードウェア構成の一例を示す図である。なお、上述した図８に示したフローセンサ１００と同じ構成部は適宜重複した説明を省略する。図１７に示すように、流体物性値センサ１は、Ａｍｐ１６と、ＡＤＣ１７と、ＭＣＵ１８と、を含む。
本実施形態では、流体物性値センサ１による検出値を外部装置に出力することもできる。図１７は、流体物性値センサ１による検出値を外部装置に出力するためのハードウェア構成の一例を示す図である。なお、上述した図８に示したフローセンサ１００と同じ構成部は適宜重複した説明を省略する。図１７に示すように、流体物性値センサ１は、Ａｍｐ１６と、ＡＤＣ１７と、ＭＣＵ１８と、を含む。
【0057】
Ａｍｐ１６は、信号Ｔ１Ｖと信号Ｔ２Ｖの差電圧をＡ倍に増幅する増幅用差動アンプである。ＡＤＣ１７は、Ａｍｐ１６から入力されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号にアナログデジタル変換して出力するアナログデジタル変換器である。
【0058】
ＭＣＵ１８は、ＡＤＣ１７から入力される信号に基づき、演算処理を実行するマイクロコントローラである。ＭＣＵ１８は、信号Ｔ１Ｖと信号Ｔ２Ｖとに基づいて得られる物性値情報Ｓ１を出力する第１出力部に対応する。物性値情報Ｓ１は、流体の物性値に関する情報である。
【0059】
流体物性値センサ１は、信号Ｔ１Ｖと信号Ｔ２Ｖの差電圧信号をＡｍｐ１６により増幅した後、ＡＤＣ１７によりアナログデジタル変換した物性信号ＤｐをＭＣＵ１８に入力する。ＭＣＵ１８は、この物性信号Ｄｐに基づいて、物性値情報Ｓ１を演算により取得して出力する。このように、流体物性値センサ１は、流体物性値センサ１による検出値を外部装置に出力することができる。
【0060】
また、本実施形態では、ＭＣＵ１８は、信号Ｔ１Ｖおよび信号Ｔ２ＶそれぞれをＡｍｐ１６により増幅し、ＡＤＣ１７によりアナログデジタル変換したデジタル電圧信号に重み係数を乗じた値に基づいて得られる物性値情報Ｓ１を出力してもよい。より詳しくは、ＭＣＵ１８は、信号Ｔ１Ｖに基づくデジタル電圧信号に重み係数Ｗ１を乗じた値と、信号Ｔ２Ｖに基づくデジタル電圧信号に重み係数Ｗ２を乗じた値の差分値から物性値情報Ｓ１を取得して出力してもよい。信号Ｔ１Ｖおよび信号Ｔ２ＶそれぞれがＡｍｐ１６により増幅され、ＡＤＣ１７によりアナログデジタル変換されたデジタル電圧信号は、複数の温度センサによる検出値に対応する。このようにすることで、例えば複数の温度センサによる検出値ごとで物性値情報Ｓ１に対する寄与率が異なる場合にも、寄与率の差を補正し、正確な物性値情報Ｓ１を取得して出力できる。
【0061】
＜変形例＞
実施形態に係る流体物性値センサおよびフローセンサは、様々な変形が可能である。以下、変形例について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一の名称、符号については、同一もしくは同質の部材又は構成部を示しており、詳細説明を適宜省略する。この点は、以降に示す他の実施形態および変形例においても同様とする。
実施形態に係る流体物性値センサおよびフローセンサは、様々な変形が可能である。以下、変形例について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一の名称、符号については、同一もしくは同質の部材又は構成部を示しており、詳細説明を適宜省略する。この点は、以降に示す他の実施形態および変形例においても同様とする。
【0062】
（第１変形例）
図１８は、第１変形例に係る流体物性値センサ１ａを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体の流れ方向３２３において、複数の温度センサ１２は、第１ヒータ１１の中心とほぼ等しい位置に配置されている点が、上述した実施形態と主に異なる。換言すると、流体の流れ方向３２３において、複数の温度センサ１２は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に配置されていない点が、上述した実施形態と主に異なる。
図１８は、第１変形例に係る流体物性値センサ１ａを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体の流れ方向３２３において、複数の温度センサ１２は、第１ヒータ１１の中心とほぼ等しい位置に配置されている点が、上述した実施形態と主に異なる。換言すると、流体の流れ方向３２３において、複数の温度センサ１２は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に配置されていない点が、上述した実施形態と主に異なる。
【0063】
図１８に示すように、流体物性値センサ１ａでは、Ｚ方向において、第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２それぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心とほぼ等しい位置になるように配置されている。このような配置においても、流体物性値センサ１ａは、流体物性値センサ１とほぼ同じ効果を得ることができる。
【0064】
（第２変形例）
図１９は、第２変形例に係る流体物性値センサ１ｂを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体の流れ方向３２３において、複数の温度センサ１２それぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の上流に離隔して配置されている点が、上述した実施形態と主に異なる。
図１９は、第２変形例に係る流体物性値センサ１ｂを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体の流れ方向３２３において、複数の温度センサ１２それぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の上流に離隔して配置されている点が、上述した実施形態と主に異なる。
【0065】
図１９に示すように、流体物性値センサ１ｂでは、Ｚ方向において、第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２それぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の上流に所定距離Ｙｆ離隔して配置されている。このような配置においても、流体物性値センサ１ｂは、流体物性値センサ１とほぼ同じ効果を得ることができる。
【0066】
（第３変形例）
図２０は、第３変形例に係る流体物性値センサ１ｃを模式的に示す上面図である。本変形例では、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向において、第１ヒータ１１に対して異なる距離を離隔して配置された４つの温度センサ１２を有する点が、上述した実施形態と主に異なる。
図２０は、第３変形例に係る流体物性値センサ１ｃを模式的に示す上面図である。本変形例では、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向において、第１ヒータ１１に対して異なる距離を離隔して配置された４つの温度センサ１２を有する点が、上述した実施形態と主に異なる。
【0067】
図２０に示すように、流体物性値センサ１ｃは、４つの温度センサ１２を有する。４つの温度センサ１２は、第１温度センサ１２－１と、第２温度センサ１２－２と、第５温度センサ１２－３と、第６温度センサ１２－４と、を含む。
【0068】
第５温度センサ１２－３は、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向に第１ヒータ１１から第１距離Ｌ１を離隔して配置されている。ここでは、第５温度センサ１２－３は、－Ｘ方向に第１ヒータ１１から第１距離Ｌ１を離隔して配置されている。第６温度センサ１２－４は、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向に第１ヒータ１１から第２距離Ｌ２を離隔して配置されている。ここでは、第６温度センサ１２－４は、－Ｘ方向に第１ヒータ１１から第２距離Ｌ２を離隔して配置されている。例えば、第１距離Ｌ１は、Ｘ方向における第１ヒータ１１と第５温度センサ１２－３の中心間距離である。また第２距離Ｌ２は、Ｘ方向における第１ヒータ１１と第６温度センサ１２－４の中心間距離である。
【0069】
流体の流れ方向３２３において、第５温度センサ１２－３および第６温度センサ１２－４のそれぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に位置する。図２０に示す例では、第５温度センサ１２－３および第６温度センサ１２－４のそれぞれの中心は、第１ヒータ１１の中心から流れ方向３２３の下流に所定距離Ｙｆ離隔している。
【0070】
第１温度センサ１２－１による検出値をＴ１、第２温度センサ１２－２による検出値をＴ２、第５温度センサ１２－３による検出値をＴ３、第６温度センサ１２－４による検出値をＴ４とする。図８に示したＭＣＵ１０４または図１７に示したＭＣＵ１８は、以下の式を用いて温度差分値ＤＴを算出する。
ＤＴ=（Ｔ１＋Ｔ３）－（Ｔ２＋Ｔ４）
これにより、温度差分値ＤＴにおける信号強度は約２倍となる。温度差分値ＤＴを用いることで、本変形例では、物性値情報Ｓ１および流量Ｓ２のＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比を向上させることができる。
ＤＴ=（Ｔ１＋Ｔ３）－（Ｔ２＋Ｔ４）
これにより、温度差分値ＤＴにおける信号強度は約２倍となる。温度差分値ＤＴを用いることで、本変形例では、物性値情報Ｓ１および流量Ｓ２のＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比を向上させることができる。
【0071】
（第４変形例）
図２１は、第４変形例に係る流体物性値センサ１ｄを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体の流れ方向３２３において、第１ヒータ１１、複数の温度センサ１２および第１メンブレン１３それぞれの中心は、第１支持部材１４の中心よりも下流に位置する点が、上述した実施形態と主に異なる。
図２１は、第４変形例に係る流体物性値センサ１ｄを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体の流れ方向３２３において、第１ヒータ１１、複数の温度センサ１２および第１メンブレン１３それぞれの中心は、第１支持部材１４の中心よりも下流に位置する点が、上述した実施形態と主に異なる。
【0072】
図２１において、第１メンブレン１３は、第１ヒータ１１、第１温度センサ１２－１および第２温度センサ１２－２を載置している。第１支持部材１４は、第１メンブレン１３を支持している。流体の流れ方向３２３において、第１ヒータ１１、第１温度センサ１２－１、第２温度センサ１２－２および第１メンブレン１３それぞれの中心は軸Ｍ１上に位置している。また流体の流れ方向３２３において、第１支持部材１４の中心は、軸Ｃ１上に位置している。流体の流れ方向３２３において、軸Ｍ１は、軸Ｃ１よりも下流に位置する。例えば軸Ｍ１は、軸Ｃ１よりも距離Ｙｓ下流に位置する。
【0073】
図２２は、流体物性値センサ１ｄの作用を説明する図である。図２２は、＋Ｘ側の側方から視た流体物性値センサ１ｄを示している。流れ方向３２３に流れる流体では、流体物性値センサ１ｄにおける第１支持部材１４の端部１４ａに流体が当たり、流体の流れが乱れることで、流速が変動する場合がある。
【0074】
図２２における速度境界層３２４は、流速が変化する様子を模式的に表したものである。速度境界層３２４によって表したように、端部１４ａ近傍では、流体物性値センサ１ｄの上方を流れる流体の流速は変化している。流れ方向３２３に端部１４ａから遠ざかるにつれて、流体の流速は安定し、やがてほぼ均一な流速になる。流れ方向３２３において、端部１４ａからより下流側で流速が安定する。従って、第１ヒータ１１、複数の温度センサ１２および第１メンブレン１３を、それぞれの中心が第１支持部材１４の中心よりもできる限り下流に位置するように配置することで、流体物性値センサ１ｄは、流体の流速依存性を抑えた状態で流体物性値を検出できる。これにより、本変形例では、流体物性値センサ１ｄによる検出精度を向上させることができる。
【0075】
（第５変形例）
図２３は、第５変形例に係る流体物性値センサ１ｅを模式的に示す上面図である。本変形例では、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向において、第１ヒータ１１に対して異なる距離を離隔して配置された３つの温度センサ１２を有する点が、上述した実施形態と主に異なる。
図２３は、第５変形例に係る流体物性値センサ１ｅを模式的に示す上面図である。本変形例では、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向において、第１ヒータ１１に対して異なる距離を離隔して配置された３つの温度センサ１２を有する点が、上述した実施形態と主に異なる。
【0076】
図２３に示すように、流体物性値センサ１ｅは、第７温度センサ１２－５を有する。第７温度センサ１２－５は、第１ヒータ１１の長手方向と直交する方向において、第１ヒータ１１に対して第３距離Ｌ３離隔して配置されている。例えば、第３距離Ｌ３は、Ｘ方向における第１ヒータ１１と第７温度センサ１２－５の中心間距離である。
【0077】
【0078】
図２３に示した第１温度センサ１２－１は、温度Ｔ１に関する信号Ｔ１Ｖを出力する。第２温度センサ１２－２は、温度Ｔ２に関する信号Ｔ２Ｖを出力する。第７温度センサ１２－５は、温度Ｔ３に関する信号Ｔ３Ｖを出力する。
【0079】
図８に示したＭＣＵ１０４または図１７に示したＭＣＵ１８は、温度Ｔ１と温度Ｔ２の温度差分値ＤＴ１と温度Ｔ２と温度Ｔ３の温度差分値ＤＴ２に基づき、流体の物性値情報Ｓ１を取得できる。本変形例では、３つの温度センサ１２による検出値を用いることで、流速の影響をほとんど受けないため、流体の物性値を高精度に検出することができる。
【0080】
（第６変形例）
図２５は、第６変形例に係るフローセンサ１００ｆを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体物性値センサ１および流量検出部２は、同じ支持部材により支持される点が、上述した実施形態と主に異なる。また、本変形例では、流体物性値センサ１ｆにおける第１メンブレン１３の面積は、流量検出部２ｆにおける第２メンブレン２４の面積よりも小さい点が、上述した実施形態と主に異なる。
図２５は、第６変形例に係るフローセンサ１００ｆを模式的に示す上面図である。本変形例では、流体物性値センサ１および流量検出部２は、同じ支持部材により支持される点が、上述した実施形態と主に異なる。また、本変形例では、流体物性値センサ１ｆにおける第１メンブレン１３の面積は、流量検出部２ｆにおける第２メンブレン２４の面積よりも小さい点が、上述した実施形態と主に異なる。
【0081】
図２５に示すように、フローセンサ１００ｆは、流体物性値センサ１ｆと、流量検出部２ｆと、第３支持部材５０と、を有する。流体物性値センサ１ｆは、流体の流れ方向３２３における流量検出部２ｆの下流に配置される。流量検出部２ｆは、流体の流れ方向３２３において、第２ヒータ２１の中心が第３支持部材５０の中心軸Ｃ２上に位置するように配置される。
【0082】
本実施形態では、第３支持部材５０は、流体物性値センサ１ｆと流量検出部２ｆとを支持する。第３支持部材５０は、流体物性値センサ１ｆおよび流量検出部２ｆが支持される「同じ支持部材」に対応する。第３支持部材５０は、上面視において、略矩形の第１開口１４１と、略矩形の第２開口２５１と、を含む。第３支持部材５０は、例えばシリコンを含んで構成される。第３支持部材５０は、上面に薄膜構造体５１が固定されることにより、それぞれが薄膜構造体５１の一部である第１メンブレン１３および第２メンブレン２４を支持する。第３支持部材５０は、第１メンブレン１３することにより流体物性値センサ１ｆを支持する。また第３支持部材５０は、第２メンブレン２４を支持することにより流量検出部２ｆを支持する。
【0083】
本実施形態では、第１メンブレン１３の面積は、第２メンブレン２４の面積よりも小さい。第２メンブレン２４は、面積が大きいほど流量検出のためのＳＮ比が高くなり、検出精度が向上する。一方、第１メンブレン１３は、面積が小さいほど流体物性値検出における流速依存性を低減でき、検出精度が向上する。従って、本実施形態では、第１メンブレン１３の面積を第２メンブレン２４の面積よりも小さくすることで、第１メンブレン１３の面積と第２メンブレン２４の面積が同じ場合、または第１メンブレン１３の面積が第２メンブレン２４の面積よりも大きい場合と比較して、流量および流体物性値それぞれの検出精度を高くすることができる。
【0084】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0085】
本発明の態様は、例えば以下の通りである。
＜１＞ 流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、それぞれが前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する、物性値センサである。
＜２＞ 前記複数の温度センサは、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含む、前記＜１＞に記載の物性値センサである。
＜３＞ 前記長手方向において、前記複数の温度センサそれぞれの中心は、前記第１ヒータの中心から前記流体の流れ方向の下流に位置する、前記＜１＞または前記＜２＞に記載の物性値センサである。
＜４＞ 前記第１ヒータおよび前記複数の温度センサを載置するメンブレンと、前記メンブレンを支持する支持部材と、をさらに有し、前記流体の流れ方向において、前記第１ヒータ、前記複数の温度センサおよび前記メンブレンそれぞれの中心は、前記支持部材の中心よりも下流に位置する、前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の物性値センサである。
＜５＞ 前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する第１出力部を有する、前記＜１＞から前記＜４＞のいずれか１つに記載の物性値センサである。
＜６＞前記第１出力部は、前記複数の温度センサによる検出値のそれぞれに重み係数を乗じた値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、前記＜５＞に記載の物性値センサである。
＜７＞ 前記＜１＞から前記＜６＞のいずれか１つに記載の物性値センサと、前記流体の流量を検出する流量検出部と、を有する、フローセンサである。
＜８＞ 前記流量検出部は、前記流体の流れ方向と直交する方向を長手とする第２ヒータと、前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの上流に配置される第３温度センサと、前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの下流に配置される第４温度センサと、を有する、前記＜７＞に記載のフローセンサである。
＜９＞ 前記物性値センサおよび前記流量検出部は、同じ支持部材により支持される、前記＜７＞または前記＜８＞に記載のフローセンサである。
＜１０＞ 前記物性値センサは、前記第１ヒータと、前記複数の温度センサと、を載置する第１メンブレンを含み、前記流量検出部は、前記第２ヒータと、前記第３温度センサと、前記第４温度センサと、を載置する第２メンブレンを含み、前記第１メンブレンの面積は、前記第２メンブレンの面積よりも小さい、前記＜８＞に記載のフローセンサである。
＜１１＞ 前記複数の温度センサそれぞれによる検出値から得られる前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて、前記流体の流量に関する情報を取得して出力する第２出力部を有する、前記＜７＞から前記＜１０＞のいずれか１つに記載のフローセンサである。
＜１２＞ 流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する物性値センサによる物性値検出方法であって、前記物性値センサが、前記複数の温度センサは、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含み、第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、物性値検出方法である。
＜１３＞ 物性値センサと、流体の流量を検出する流量検出部と、を有するフローセンサによる流体検出方法であって、前記物性値センサは、流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有し、前記フローセンサが、第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力し、第２出力部により、前記第１出力部から出力される前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて前記流体の流量に関する情報を出力する、流体検出方法である。
＜１＞ 流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、それぞれが前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する、物性値センサである。
＜２＞ 前記複数の温度センサは、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含む、前記＜１＞に記載の物性値センサである。
＜３＞ 前記長手方向において、前記複数の温度センサそれぞれの中心は、前記第１ヒータの中心から前記流体の流れ方向の下流に位置する、前記＜１＞または前記＜２＞に記載の物性値センサである。
＜４＞ 前記第１ヒータおよび前記複数の温度センサを載置するメンブレンと、前記メンブレンを支持する支持部材と、をさらに有し、前記流体の流れ方向において、前記第１ヒータ、前記複数の温度センサおよび前記メンブレンそれぞれの中心は、前記支持部材の中心よりも下流に位置する、前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の物性値センサである。
＜５＞ 前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する第１出力部を有する、前記＜１＞から前記＜４＞のいずれか１つに記載の物性値センサである。
＜６＞前記第１出力部は、前記複数の温度センサによる検出値のそれぞれに重み係数を乗じた値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、前記＜５＞に記載の物性値センサである。
＜７＞ 前記＜１＞から前記＜６＞のいずれか１つに記載の物性値センサと、前記流体の流量を検出する流量検出部と、を有する、フローセンサである。
＜８＞ 前記流量検出部は、前記流体の流れ方向と直交する方向を長手とする第２ヒータと、前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの上流に配置される第３温度センサと、前記流体の流れ方向における前記第２ヒータの下流に配置される第４温度センサと、を有する、前記＜７＞に記載のフローセンサである。
＜９＞ 前記物性値センサおよび前記流量検出部は、同じ支持部材により支持される、前記＜７＞または前記＜８＞に記載のフローセンサである。
＜１０＞ 前記物性値センサは、前記第１ヒータと、前記複数の温度センサと、を載置する第１メンブレンを含み、前記流量検出部は、前記第２ヒータと、前記第３温度センサと、前記第４温度センサと、を載置する第２メンブレンを含み、前記第１メンブレンの面積は、前記第２メンブレンの面積よりも小さい、前記＜８＞に記載のフローセンサである。
＜１１＞ 前記複数の温度センサそれぞれによる検出値から得られる前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて、前記流体の流量に関する情報を取得して出力する第２出力部を有する、前記＜７＞から前記＜１０＞のいずれか１つに記載のフローセンサである。
＜１２＞ 流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有する物性値センサによる物性値検出方法であって、前記物性値センサが、前記複数の温度センサは、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第１距離を離隔して配置された第１温度センサと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向に前記第１ヒータから第２距離を離隔して配置された第２温度センサと、を含み、第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力する、物性値検出方法である。
＜１３＞ 物性値センサと、流体の流量を検出する流量検出部と、を有するフローセンサによる流体検出方法であって、前記物性値センサは、流体の流れ方向に沿う方向を長手とする第１ヒータと、前記第１ヒータの長手方向と直交する方向において、前記第１ヒータに対して異なる位置に配置された複数の温度センサと、を有し、前記フローセンサが、第１出力部により、前記複数の温度センサそれぞれによる検出値に基づいて得られる前記流体の物性値に関する情報を出力し、第２出力部により、前記第１出力部から出力される前記流体の物性値に関する情報と、前記流量検出部による検出値と、に基づいて前記流体の流量に関する情報を出力する、流体検出方法である。
【符号の説明】
【0086】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ・・・流体物性値センサ、１１・・・第１ヒータ、１２・・・温度センサ、１２－１・・・第１温度センサ、１２－２・・・第２温度センサ、１２－３・・・第５温度センサ、１２－４・・・第６温度センサ、１３・・・第１メンブレン、１４・・・第１支持部材、１４ａ・・・端部、１４１・・・第１開口、１５・・・第１薄膜構造体、１６・・・Ａｍｐ、１７・・・ＡＤＣ、１８・・・ＭＣＵ、２・・・流量検出部、２１・・・第２ヒータ、２２・・・第３温度センサ、２３・・・第４温度センサ、２４・・・第２メンブレン、２５・・・第２支持部材、２５１・・・第２開口、２６・・・第２薄膜構造体、３・・・筐体、３０・・・主流方向、３１・・・主流路、３１１・・・入口開口、３１２・・・出口開口、３２・・・副流路、３２１・・・供給口、３２２・・・排出口、３２３・・・流れ方向、３２４・・・速度境界層、４・・・基板、５０・・・第３支持部材、１００、１００ｆ・・・フローセンサ、１０１・・・Ａｍｐ、１０２・・・ＡＤＣ、１０３・・・ＭＵＸ、１０４・・・ＭＣＵ、Ｃ１・・・軸、Ｃ２・・・中心軸、ＤＴ、ＤＴ１、ＤＴ２・・・温度差分値、Ｆ１～Ｆ３・・・流体、Ｌ１・・・第１距離、Ｌ２・・・第２距離、Ｌ３・・・第３距離、Ｍ１・・・軸、Ｓ１・・・物性値情報、Ｓ２・・・流量情報、Ｔ１～Ｔ４・・・温度、Ｙｆ・・・所定距離、Ｙｓ・・・距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】