JP2001074529A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個のマイクロフローセンサで流体の小流量
から大流量までの流量計測を可能にすること。 【解決手段】 流量計測装置は、流体が流れる流路１７
上に設置するフローセンサ３であって、流路１７を流れ
る流体を加熱するヒータエレメント３４と、ヒータエレ
メント３４を挟んで上記流路１７における流体の流れ方
向における上流側と下流側とに各々１個以上配置された
測温エレメント３２，３３とからなるフローセンサ３
と、ヒータエレメント３４を加熱するための駆動パルス
電圧を供給する電源５と、フローセンサ３の測温エレメ
ント３２，３３からの出力に基づいて、流路１７を流れ
る流体の流量を算出する流量算出部９と、フローセンサ
３に供給される電源５の駆動パルス電圧のパルス幅Ｔ_１
を可変する駆動パルス幅可変手段７とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流路を流れる流体
の流量を計測する流量計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ガス漏洩検出装置やガスメー
タといった、ガスの流量測定を行う流量計測装置の分野
において、Ｓｉ（シリコン）をベースとした半導体プロ
セスを用いて作製された流速センサ（以下、マイクロフ
ローセンサという）を使用する流量計測装置がある。

【０００３】このマイクロフローセンサの構成は、通
常、半導体基台上に形成された薄肉のダイヤフラム部を
有していて、ダイヤフラム部上には、サーモパイル等か
らなる２個の測温エレメントと、これらの測温エレメン
ト間に加熱用のヒータエレメントとが形成されている。

【０００４】マイクロフローセンサは、流体、たとえば
ガスの流路内に、ヒータエレメントを挟んで、ガスの上
流側に一方の測温エレメントが位置しかつ下流側に他方
の測温エレメントが位置するように配置される。そし
て、ガスの流れの中で、ヒータエレメントを加熱し、上
流側と下流側の各測温エレメントからの温度に依存した
測温出力の差を検出し、この測温出力差信号情報からガ
スの流速を計測し、得られた流速に対応する流量を求め
ることができる。

【０００５】近年、ガスメータの小型化が進み、１つの
流速センサで少ない流量から大きな流量まで広域な流量
範囲にわたって計測しようとする試みがなされている。
マイクロフローセンサをこのような広域の流量範囲にわ
たる流速センサとして用いようとすると、図１０のグラ
フに示すように、３桁の流量までの計測範囲ならば可能
であることがわかる。

【０００６】マイクロフローセンサの使用時、ヒータエ
レメントは、通常１０〜２０ミリ秒のパルス幅を有する
矩形パルス電圧で間欠的に駆動することにより加熱して
いる。ヒータエレメントに印加する電圧の制御は、定電
流や定電力等様々な方式が使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、図１１（ａ）
に示すような駆動パルス電圧のパルス幅は、計測範囲に
おける最大流量計測時のマイクロフローセンサ、すなわ
ち２個の測温エレメントの測温出力差信号が、図１１
（ｂ）の波形Ａに示すように立ち上がって飽和に近い出
力となるように決定され、その好適なパルス幅としては
上述のように１０〜２０ミリ秒に決定されている。そし
て、パルスが立ち下がる直前の測温出力差信号の値によ
り、流体の流速を求める。したがって、駆動パルス電圧
のパルス幅を、上述のように飽和に近い出力が得られる
パルス幅よりさらに長くしても、消費電流が大きくなる
ので実際的ではない。これにより、ヒータエレメントを
矩形パルス電圧で間欠的に駆動しても、常に一定電圧を
印加して駆動する場合と同等の出力が得られる。

【０００８】一方、図１１（ｂ）の波形Ａとなる流量よ
りも大きな流量に対しては、測温エレメントの温度差検
出出力は、図１１（ｂ）の波形Ｂのように変化する。こ
のように、流量が大きくなると、図１１（ｂ）の波形Ａ
と波形Ｂの比較からわかるように、温度差検出出力波形
の立ち上がり速度は速くなるが、波形Ｂのように飽和に
至り、さらに流量が大きくなってもピーク出力は増え
ず、むしろやや小さくなる傾向がある。

【０００９】したがって、１個のマイクロフローセンサ
を用いてさらに広域の流量範囲にわたる流量を計測しよ
うとした場合、大流量計測時のセンサ出力の飽和現象
（図１０の飽和領域）により、計測が不可能になってい
た。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
本発明の目的は、１個のマイクロフローセンサで流体の
小流量から大流量までの流量計測を可能にした流量計測
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載した本発明の流量計測装置は、図１の基本構
成図に示すように、流体が流れる流路１７上に設置する
フローセンサであって、上記流路１７を流れる流体を加
熱するヒータエレメント３４と、上記ヒータエレメント
３４を挟んで上記流路１７における流体の流れ方向にお
ける上流側と下流側とに各々１個以上配置された測温エ
レメント３２，３３とからなるフローセンサ３と、上記
ヒータエレメント３４を加熱するための駆動パルス電圧
を供給する電源５と、上記フローセンサ３の測温エレメ
ント３２，３３からの出力に基づいて、上記流路１７を
流れる流体の流量を算出する流量算出部９と、上記フロ
ーセンサ３に供給される上記電源５の駆動パルス電圧の
パルス幅Ｔ_１を可変する駆動パルス幅可変手段７とから
なることを特徴とする。

【００１２】請求項１記載の発明においては、フローセ
ンサ３は、流体が流れる流路１７上に設置される。フロ
ーセンサ３は、ヒータエレメント３４と、測温エレメン
ト３２，３３とからなる。ヒータエレメント３４は、流
路１７を流れる流体を加熱し、測温エレメント３２，３
３は、ヒータエレメント３４を挟んで流路１７における
流体の流れ方向における上流側と下流側とに各々配置さ
れる。電源５は、ヒータエレメント３４を加熱するため
の駆動パルス電圧を供給する。この駆動パルス電圧のパ
ルス幅は可変される。フローセンサ３の測温エレメント
３２，３３からの出力に基づいて、流路１７を流れる流
体の流量が流量算出部９で算出される。

【００１３】請求項２に記載した発明は、請求項１記載
の流量計測装置において、前記駆動パルス幅可変手段７
は、前記電源５と前記ヒータエレメント３４との間に接
続された第２のスイッチ手段７１と、上記第２のスイッ
チ手段７１に第１のパルス幅Ｔ_１または第２のパルス幅
Ｔ_１′と所定の周期Ｔ_２とを有するスイッチング信号を
供給して開閉させるスイッチング制御回路７３とからな
ることを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明においては、駆動パル
ス幅可変手段７は、電源５とヒータエレメント３４との
間に接続された第２のスイッチ手段７１と、第２のスイ
ッチ手段７１に第１のパルス幅Ｔ_１または第２のパルス
幅Ｔ_１′と所定の周期Ｔ_２とを有するスイッチング信号
を供給して開閉させるスイッチング制御回路７３とから
構成されている。

【００１５】請求項３に記載した発明は、請求項２記載
の流量計測装置において、前記周期Ｔ_２が不定周期であ
ることを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明においては、周期Ｔ_２
が不定周期、すなわち一定周期でないものとしている。

【００１７】請求項４に記載した発明は、請求項２また
は３記載の流量計測装置において、前記スイッチング制
御回路７３は、前記所定の周期Ｔ_２を有するトリガパル
スを発生するパルス発生器８４と、上記パルス発生器８
４からのトリガパルスでトリガされ、スイッチング制御
信号を発生して前記第１のスイッチ手段に供給する単安
定マルチバイブレータ８７とからなり、上記単安定マル
チバイブレータ８７は、第１の時定数回路８５，８６
と、第２の時定数回路９０，８６と、上記第１および第
２の時定数回路を選択的に切り換える第３のスイッチ手
段９１とを備え、上記第３のスイッチ手段９１により上
記第１の時定数回路８５，８６が選択された場合は第１
のパルス幅Ｔ_１を有するスイッチング制御信号を発生
し、上記第３のスイッチ手段９１により上記第２の時定
数回路９０，８６が選択された場合は第２のパルス幅Ｔ
_１′を有するスイッチング制御信号を発生することを特
徴とする。

【００１８】請求項４記載の発明においては、スイッチ
ング制御回路７３は、所定の周期Ｔ _２を有するトリガパ
ルスを発生するパルス発生器８４と、パルス発生器８４
からのトリガパルスでトリガされ、スイッチング制御信
号を発生して第１のスイッチ手段に供給する単安定マル
チバイブレータ８７とからなる。単安定マルチバイブレ
ータ８７は、第１の時定数回路８５，８６と、第２の時
定数回路９０，８６と、第１および第２の時定数回路を
選択的に切り換える第３のスイッチ手段９１とを備え、
第３のスイッチ手段９１により第１の時定数回路８５，
８６が選択された場合は第１のパルス幅Ｔ_１を有するス
イッチング制御信号を発生し、第３のスイッチ手段９１
により第２の時定数回路９０，８６が選択された場合は
第２のパルス幅Ｔ_１′を有するスイッチング制御信号を
発生する。

【００１９】請求項５に記載した発明は、請求項４記載
の流量計測装置において、前記第３のスイッチ手段９１
は、手動で切り換える機械的スイッチ、または、前記流
量算出部９からの制御信号で切り換える電子スイッチで
あることを特徴とする。

【００２０】請求項５記載の発明においては、第３のス
イッチ手段９１は、手動で切り換える機械的スイッチ、
または、前記流量算出部９からの制御信号で切り換える
電子スイッチとされる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明による流量計測装置
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００２２】図２は、本発明による流量計測装置の第１
の実施形態であるガス流量計測装置の概略構成を示すブ
ロック図である。図２において、ガス流量計測装置１
は、マイクロフローセンサ３、電源５、スイッチング部
７および流量算出部９を備えている。

【００２３】マイクロフローセンサ３は、図３の説明図
に示すように、図３中断面で示すガス流路１７の内壁に
配設される。マイクロフローセンサ３は、図４の側面図
に示すように、半導体基台３１，３１上に形成された薄
肉のダイヤフラム部３１ａを有しており、図５の平面図
に示すように、ダイヤフラム部３１ａ上に２個の測温用
のサーモパイル３２，３３（測温エレメントに相当）と
加熱用のヒータエレメント３４とが形成されている。な
お、測温エレメントは、サーモパイルに限るものではな
く、測温抵抗体や焦電体型センサ、サーミスタ等でも良
い。

【００２４】そして、マイクロフローセンサ３は、図３
に示すように、ガス流路１７内を流れるガスの流れ方向
Ｘの上流側からサーモパイル３２、ヒータエレメント３
４、サーモパイル３３の順に、流れ方向Ｘに沿って等間
隔で配列されている。

【００２５】図６の要部構成を表す回路図に示すよう
に、サーモパイル３２，３３は、それぞれ、流量算出部
９の差動アンプ１０のプラスおよびマイナス入力端子と
接地と間に接続されている。また、ヒータエレメント３
４は、接地と、スイッチング部７を構成するスイッチ７
１を介して電源５とに接続されている。

【００２６】そして、サーモパイル３２，３３の測温出
力電圧は、その直上の流体温度に依存して変化し、両測
温出力電圧の差に応じた測温出力信号（各測温エレメン
トから各々出力される電気信号の差値に相当）が、差動
アンプ１０の出力から、ガス流路１７内を流れるガスの
流速に対応する検出信号として出力するように構成され
ている。

【００２７】電源５は、たとえば、バッテリ５１および
定電圧回路５３を有しており、バッテリ５１からの電力
の電圧を、定電圧回路５３により所定の定電圧として出
力するように構成されている。

【００２８】スイッチング部７（駆動パルス幅可変手段
に相当）は、スイッチ７１（第２のスイッチ手段に相
当）およびスイッチング制御回路７３を有している。ス
イッチ７１は、例えば、ベースをスイッチング制御回路
７３に接続し、コレクタを定電圧回路５３に接続し、エ
ミッタをヒータエレメント３４に接続したｎｐｎ型トラ
ンジスタにより構成されている。

【００２９】また、スイッチング制御回路７３は、たと
えば、具体的な回路構成を一部ブロックで示す説明図で
ある図７に示すように、抵抗８１，８２およびコンデン
サ８３を外付け素子として有するパルス発生器８４と、
抵抗８５，９０、スイッチ９１（第３のスイッチ手段に
相当）およびコンデンサ８６を外付け素子として有する
単安定マルチバイブレータ８７とを備えている。単安定
マルチバイブレータ８７において、スイッチ９の共通接
点は電源Ｖｃｃに接続され、一方の切換接点は抵抗８５
の一端に接続され、他方の切換接点は抵抗９０の一端に
接続されている。抵抗８５，９０の他端は、一端が接地
されたコンデンサ８６の他端に接続されている。抵抗８
５，９０とコンデンサ８６の接続点は、単安定マルチバ
イブレータ８７に接続されている。初期状態では、スイ
ッチ９１は、その共通接点が抵抗８５に接続された切換
接点側に切り換わった状態になっている。

【００３０】パルス発生器８４は、抵抗８１の抵抗値Ｒ
_Ａ、抵抗８２の抵抗値Ｒ_Ｂおよびコンデンサ８３の容量
値Ｃによる時定数で決まる周期Ｔ_２でトリガパルス８８
を発生して、このトリガパルス８８を単安定マルチバイ
ブレータ８７に供給する。

【００３１】単安定マルチバイブレータ８７は、抵抗８
５の抵抗値Ｒ_Ｘ１とコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによ
る第１の時定数回路によって定まるパルス幅Ｔ_１のパル
ス信号、または、スイッチ９１の切換による抵抗９０の
抵抗値Ｒ_Ｘ２（この例では、抵抗８５，９０の抵抗値Ｒ
_Ｘ１，Ｒ_Ｘ２は、Ｒ_Ｘ１＞Ｒ_Ｘ２の関係になるように選
択されている）とコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによる
第２の時定数回路によって定まるパルス幅Ｔ_１′のパル
ス信号を生成する。初期状態では、スイッチ９１は、そ
の共通接点が抵抗８５に接続された切換接点側に切り換
わった状態になっているので、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘ１
とコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによる時定数によって
定まるパルス幅Ｔ_１のパルス信号を生成して、これをス
イッチング制御信号８９として、スイッチ７１を構成す
るｎｐｎ型トランジスタのベースに出力する。

【００３２】なお、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘとコンデンサ
８６の容量値Ｃ_Ｘとによる時定数によって定まるパルス
幅Ｔ_１は、ガス流路１７内を流れるガスに十分に放熱さ
れる程度の熱を安定してヒータエレメント３４で加熱さ
せることができる時間に設定される。この実施の形態で
は、パルス幅Ｔ_１は、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘとコンデン
サ８６の容量値Ｃ_Ｘとを適宜選択することにより１０〜
２０ミリ秒に設定される。

【００３３】また、抵抗８１の抵抗値Ｒ_Ａ、抵抗８２の
抵抗値Ｒ_Ｂおよびコンデンサ８３の容量値Ｃによる時定
数で定まる周期Ｔ_２は、少なくとも、パルス幅Ｔ_１の駆
動パルス電圧で加熱されたヒータエレメント３４が冷却
されて周囲温度に戻るのに要する時間に設定される。

【００３４】このように、パルス幅Ｔ_１と周期Ｔ_２を設
定することにより、スイッチング制御回路７３は、スイ
ッチング制御信号８９によりスイッチ７１を周期Ｔ_２の
うちのパルス幅Ｔ_１の間だけ周期的に閉じて、定電圧回
路５３からの定電圧の電力を、パルス幅Ｔ_１を有する駆
動パルス電圧としてヒータエレメント３４に供給させる
ように働くことになる。

【００３５】流量算出部９は、差動アンプ１０、ＡＤ
（アナログ／デジタル）コンバータ１１およびマイクロ
コンピュータ１３から構成されている。

【００３６】差動アンプ１０は、マイクロフローセンサ
３の測温エレメント３２，３３から出力される測温出力
信号の差を検出、増幅するもので、その検出増幅信号
は、ＡＤコンバータ１１に入力される。ＡＤコンバータ
１１は、スイッチ７１（または単安定マルチバイブレー
タ８７）の立下がりエッジをトリガとして、そのタイミ
ングの信号電圧値をＡＤ値に変換し、マイクロコンピュ
ータ１３へ供給する。

【００３７】マイクロコンピュータ１３は、ＡＤコンバ
ータ１１からのＡＤ値に基づいて演算処理を行い、ガス
流路１７内を流れるガスの瞬時的な流量を算出する。

【００３８】次に、上述の構成を有するガス流量計測装
置１の動作（作用）について、図８に示す各部信号の波
形タイミング図を参照しながら説明する。

【００３９】まず、ガス流量計測装置１による計測動作
が開始されると、スイッチング制御回路７３が、パルス
幅Ｔ_１および周期Ｔ_２を有するスイッチング制御信号８
９をスイッチ７１に供給し、スイッチ７１を周期Ｔ_２の
うちのパルス幅Ｔ_１の間だけ周期的に閉じる。スイッチ
７１の開閉動作により、バッテリ５１からの電圧を定電
圧回路５３により所定の定電圧とした電源５からの電圧
が、マイクロフローセンサ３のヒータエレメント３４
に、パルス幅Ｔ_１に相当する時間（たとえば、１０〜２
０ミリ秒）の間供給される状態と、（周期Ｔ_２−パルス
幅Ｔ_１）に相当する時間の間供給されない状態とが、交
互に発生することになる。すなわち、マイクロフローセ
ンサ３のヒータエレメント３４は、図８（ａ）に示す電
源５よりのパルス幅Ｔ_１を有する駆動パルス電圧Ｓ_１で
駆動され、加熱される。

【００４０】次いで、ヒータエレメント３４の下流側に
配置された測温エレメント３３から図８（ｃ）に実線で
示す測温出力信号Ｓ_３が出力され、流量算出部９の差動
アンプ１０のプラス入力端子に供給される。この測温出
力信号Ｓ_３は、ヒータエレメント３４のパルス幅Ｔ_１に
相当する時間の加熱により温度上昇したガスの温度を検
出して、周囲温度出力レベルから立ち上がり、次いでパ
ルス幅Ｔ_１に相当する時間経過後に立ち下がるように出
力レベルが変化する波形となる。

【００４１】一方、ヒータエレメント３４の上流側に配
置された測温エレメント３２から図８（ｄ）に示す測温
出力信号Ｓ_４が出力され、流量算出部９の差動アンプ１
０のマイナス入力端子に供給される。これら測温出力信
号Ｓ_３，Ｓ_４は、流速がゼロの時は、流体やセンサチッ
プ内の熱拡散のみにより温度分布が発生するため、Ｓ _３
とＳ_４の出力は同じ形状になる。流速が発生すると、流
れによって下流側に拡散する熱量が増え、上流側に拡散
する熱量が減るので、測温出力信号Ｓ_３は増加し、測温
出力信号Ｓ_４は減少する。

【００４２】したがって、差動アンプ１０により得られ
る、測温出力信号Ｓ_３（プラス入力）と測温出力信号Ｓ
_４（マイナス入力）との差動増幅信号Ｓ_５は、流速に相
当する電圧値を出力する。

【００４３】差動増幅信号Ｓ_５は、ＡＤコンバータ１１
に入力される。ＡＤコンバータ１１は、ヒータエレメン
ト３４の駆動パルス電圧Ｓ_１をトリガ信号として入力す
る。ＡＤコンバータ１１は、駆動パルス信号Ｓ_１の立ち
下がりエッジをトリガとして、そのタイミングの差動増
幅信号Ｓ_５の電圧値をＡＤ値に変換し、マイクロコンピ
ュータ１３へ出力する。

【００４４】マイクロコンピュータ１３は、あらかじめ
図９の曲線（Ａ）のような出力に対する流量値のデータ
を変換テーブルなどの方法で保管しており、出力ＡＤ値
がどの流量に相当するかを比較して、流量値を出力す
る。

【００４５】しかしながら、図９の曲線（Ａ）の出力で
は、流量小領域の流量は計測できるが、流量大領域およ
び流量さらに大領域の大きな流量は、出力が飽和してし
まうため正確な流量計測が難しかった。

【００４６】そこで、本発明では、パルス幅が１０〜２
０ミリ秒の駆動パルス電圧で駆動されるマイクロフロー
センサ３では正確な流量計測が困難である流量計測範囲
における流量大の領域でも流量計測を可能にするため、
スイッチング部７において、スイッチング制御回路７３
の単安定マルチバイブレータ８７におけるスイッチ９１
を、抵抗８５側から抵抗９０側に切り換え、駆動パルス
電圧のパルス幅を上述のパルス幅（１０〜２０ミリ秒）
の１／１０〜１／２程度に短くして流量計測を行う。

【００４７】スイッチ９１を抵抗８５側から抵抗９５側
に切り換えても、パルス幅がＴ_１からＴ_１′に切り替わ
る以外は、その動作は変わらない。図８の動作説明図
も、実線の波形が点線の波形に変わること以外は変わら
ない。

【００４８】スイッチ９１を抵抗８５側から抵抗９０側
に切り換えた時の出力ＡＤ値と流量の関係は、図９の曲
線（Ｂ）のようになる。これは、パルス幅が短くなった
ことで、測温出力差信号Ｓ_５の立ち上がり部の電圧値を
計測することになり、この部分が高流量時には流量感度
が大きいことを見出したことによる。一方、低流量感度
は、ノイズレベルが大きくなるため悪くなる。

【００４９】以上より、流量小領域ではパルス幅をＴ_１
（長く）とし、流量大領域ではパルス幅をＴ_１′（短
く）とすることで、低流量から高流量まで３桁以上の流
量域の計測ができるようになる。

【００５０】このように、流量小の領域では、パルス幅
Ｔ_１（たとえば、１０〜２０ミリ秒）の駆動パルス電圧
でヒータエレメント３４を加熱し、流量大の領域では、
パルス幅Ｔ_１の１／１０〜１／２のパルス幅Ｔ_１′（た
とえば、２ミリ秒）の駆動パルス電圧でヒータエレメン
ト３４を加熱するように、駆動パルス電圧のパルス幅を
流量の大きさに応じて適宜切り換えて使用することによ
り、１個のフローセンサ３を使用して、流量小の領域で
は図９の曲線（Ａ）に基づきかつ流量大の領域では曲線
（Ｂ）に基づくように切り換えて従来に比してさらに広
域の流量計測範囲にわたって使用することができ、それ
により、小流量から大流量までさらに広域の流量を計測
することができる。

【００５１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能
である。

【００５２】たとえば、スイッチング制御回路７３にお
ける単安定マルチバイブレータ８７のスイッチ９１は、
任意の流量から手動で切り換える機械的スイッチとして
も良いし、マイクロコンピュータ１３で任意の流量以上
になる場合にマイクロコンピュータ１３からの５２信号
で切り換える電子スイッチとしても良い。

【００５３】さらに、スイッチ９１を切り換える流量レ
ベル、すなわち駆動パルス電圧のパルス幅を変える流量
レベルと、連動スイッチ４３，４４を切り換える流量レ
ベル、すなわち２対のサーモパイルを切り換える流量レ
ベルは、任意に設定することができ、またその切り換え
る順番も自由に組み合わせることができる。

【００５４】また、駆動パルス電圧の周期Ｔ_２は、上述
の実施の形態では一定周期としているが、一定周期でな
く、すなわち不定周期としても良い。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、１個のフ
ローセンサを、流量小の領域から流量大の領域まで従来
に比して広域の流量計測範囲にわたって使用することが
でき、それにより、小流量から大流量まで３桁以上の広
域の流量を計測することができる。また、フローセンサ
の駆動回路を従来回路とほとんど変わらない規模で実現
できる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、簡単な回路
構成で駆動パルス電圧のパルス幅を可変することができ
る。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、ガスの周期
的な圧力変動の影響をなくすことができる。

【００５８】請求項４記載の発明によれば、第１および
第２のパルス幅を有する駆動パルス電圧を簡単な回路構
成で得ることができる。

【００５９】請求項５記載の発明によれば、第１または
第２の時定数回路のうちどちらか一方の時定数回路を手
動または自動的に切り換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体脈動計測装置の基本構成図であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態に係るガス脈動計測装置
を適用したガス流量計測装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図３】図２のマイクロフローセンサの配置を示す説明
図である。

【図４】図３のマイクロフローセンサの概略構成を示す
側面図である。

【図５】図３のマイクロフローセンサの概略構成を示す
平面図である。

【図６】図２のガス流量計測装置の要部構成を表す回路
図である。

【図７】図６のスイッチング制御回路部分の具体的な回
路構成を一部ブロックで示す説明図である。

【図８】（ａ）〜（ｅ）は、図２のガス流量計測装置の
各部信号の波形タイミング図である。

【図９】図２におけるガス流量計測装置のフローセンサ
の測温出力差信号対流量の関係を示すグラフである。

【図１０】従来の流量計測装置のフローセンサの測温出
力差信号対流量の関係を示すグラフである。

【図１１】従来の流量計測装置のフローセンサの駆動パ
ルス電圧と測温出力差信号の関係を説明する図面であ
り、（ａ）は駆動パルス電圧波形、（ｂ）は測温出力差
信号波形を示す。

【符号の説明】

３ マイクロフローセンサ（フローセンサ） ３２ サーモパイル（測温エレメント） ３３ サーモパイル（測温エレメント） ３４ ヒータエレメント ５ 電源 ７ 駆動パルス幅可変手段 ７１ スイッチ（第２のスイッチ手段） ７３ スイッチング制御回路 ８４ パルス発生器 ８５ 抵抗（第１の時定数回路の一部） ８６ コンデンサ（第１および第２の時定数回路の一
部） ８７ 単安定マルチバイブレータ ９０ 抵抗（第２の時定数回路の一部） ９１ スイッチ（第３のスイッチ手段） ９ 流量算出部 １７ 流路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流れる流路上に設置するフローセ
   ンサであって、上記流路を流れる流体を加熱するヒータ
   エレメントと、上記ヒータエレメントを挟んで上記流路
   における流体の流れ方向における上流側と下流側とに各
   々１個以上配置された測温エレメントとからなるフロー
   センサと、 上記ヒータエレメントを加熱するための駆動パルス電圧
   を供給する電源と、 上記フローセンサの測温エレメントからの出力に基づい
   て、上記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部
   と、 上記フローセンサに供給される上記電源の駆動パルス電
   圧のパルス幅Ｔ_１を可変する駆動パルス幅可変手段とか
   らなることを特徴とする流量計測装置。
2. 【請求項２】 前記駆動パルス幅可変手段は、 前記電源と前記ヒータエレメントとの間に接続された第
   ２のスイッチ手段と、 上記第２のスイッチ手段に第１のパルス幅Ｔ_１または第
   ２のパルス幅Ｔ_１′と所定の周期Ｔ_２とを有するスイッ
   チング信号を供給して開閉させるスイッチング制御回路
   とからなることを特徴とする請求項１記載の流量計測装
   置。
3. 【請求項３】 前記周期Ｔ_２が不定周期であることを特
   徴とする請求項２記載の流量計測装置。
4. 【請求項４】 前記スイッチング制御回路は、 前記所定の周期Ｔ_２を有するトリガパルスを発生するパ
   ルス発生器と、 上記パルス発生器からのトリガパルスでトリガされ、ス
   イッチング制御信号を発生して前記第１のスイッチ手段
   に供給する単安定マルチバイブレータとからなり、 上記単安定マルチバイブレータは、第１の時定数回路
   と、第２の時定数回路と、上記第１および第２の時定数
   回路を選択的に切り換える第３のスイッチ手段とを備
   え、上記第３のスイッチ手段により上記第１の時定数回
   路が選択された場合は第１のパルス幅Ｔ_１を有するスイ
   ッチング制御信号を発生し、上記第３のスイッチ手段に
   より上記第２の時定数回路が選択された場合は第２のパ
   ルス幅Ｔ_１′を有するスイッチング制御信号を発生する
   ことを特徴とする請求項２または３記載の流量計測装
   置。
5. 【請求項５】 前記第３のスイッチ手段は、手動で切り
   換える機械的スイッチ、または、前記流量算出部からの
   制御信号で切り換える電子スイッチであることを特徴と
   する請求項４記載の流量計測装置。