JP2001124607A

JP2001124607A - 流量計

Info

Publication number: JP2001124607A
Application number: JP30900799A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Miyajima; 浩光宮嶋; Kiyoshi Yamagishi; 喜代志山岸
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】広い流量範囲にわたって良好な精度で流量測
定を行うことの可能な傍熱型流量計を提供する。【解決手段】傍熱型の流量センサーユニットの発熱体
３３を含む流量検知部及び流体温度検知部の各感温体を
構成抵抗体として含むブリッジ回路７３を用いた検知回
路の出力に基づき検量線を用いて流体流量値を得る流量
計。ブリッジ回路７３は、直列接続の抵抗体の間の接続
端子のうちのいずれかと出力端子との選択的接続を行わ
せるマルチプレクサ７３１により回路特性値を複数段階
で変化させる。検量線は、回路特性値の段階に対応して
複数設けられており、マルチプレクサ７３１により選択
された回路特性値段階に対応して複数の検量線のうちの
いずれかが選択される。複数の検量線ごとに測定すべき
流量範囲が設定されており、得られた流体流量値に応じ
てマルチプレクサ７３１を制御して当該流量値の属する
流量範囲に対応する検量線を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体流量検知技術
に属するものであり、特に、配管内を流れる流体の流量
あるいは積算流量を計測するための流量計に関する。

【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。

【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
層を介して積層してなるセンサーチップを配管内の流体
との間で熱伝達可能なように配置し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。

【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１１−１１８５６
６号公報に記載がある。この流量センサーにおいては、
流体の流量に対応する電気的出力を得るためにブリッジ
回路を含む電気回路を使用している。

【０００５】ところで、この流量センサーの電気回路の
出力は一般に流量値とは単純な比例関係にはなく、流量
値が小さい領域では流量変化に対する電気回路の出力の
変化は大きいが、流量値が大きい領域では流量変化に対
する電気回路の出力の変化は小さくなる。このため、小
流量値領域では電気回路の出力の変化により測定する流
量値の誤差が殆どない場合であっても、大流量値領域で
は誤差が大きくなる（即ち、測定の際に峻別し得る流量
差の割合が大きくなるという問題点がある）。

【０００６】従来は、このような問題に対処するため
に、比較的狭い流量範囲ごとの流量計を用意し、各流量
範囲領域ごとに電気回路の特性値を適正に設定してい
た。このため、個々の流量計についてみれば、流量測定
のダイナミックレンジが小さく、傍熱型流量計の応用範
囲が制限を受けるという問題点があった。

【０００７】そこで、本発明は、広い流量範囲にわたっ
て良好な精度で流量測定を行うことの可能な傍熱型流量
計を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【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、発熱体と流量検知用感
温体とを含む流量検知部が流量検知用熱伝達部材に接合
されている傍熱型の流量センサーユニットを有してお
り、前記流量検知用感温体を構成抵抗体として含むブリ
ッジ回路を用いた検知回路の出力に基づき検量線を用い
て流体流量値を得る流量計であって、前記ブリッジ回路
はその回路特性値を複数段階で変化させる回路特性値変
化駆動手段を備えており、前記検量線は、前記回路特性
値の段階に対応して複数設けられており、前記回路特性
値変化駆動手段により選択された回路特性値段階に対応
して前記複数の検量線のうちのいずれかが選択され、前
記複数の検量線ごとに測定すべき流体流量範囲が設定さ
れており、これら複数の流体流量範囲により全測定流量
範囲がカバーされており、得られた流体流量値に応じて
前記回路特性値変化駆動手段を制御して当該流量値の属
する流量範囲に対応する前記検量線を用いるようにして
なることを特徴とする流量計、が提供される。

【０００９】本発明の一態様においては、前記流量範囲
のうちの隣接するものどうしは一部重複しており、この
一部重複せる２つの流量範囲に対応する２つの検量線の
うちの一方から他方への選択切り替えは、前記一方の流
量範囲の端部においてなされる。

【００１０】本発明の一態様においては、前記流量セン
サーユニットは更に流体温度検知用感温体を含む流体温
度検知部と該流体温度検知部が接合された流体温度検知
用熱伝達部材とを有しており、前記ブリッジ回路は前記
流体温度検知用感温体をも構成抵抗体として含んでい
る。

【００１１】本発明の一態様においては、前記回路特性
値変化駆動手段は前記ブリッジ回路に設けられた直列接
続の複数の抵抗体の隣接するものどうしの間の接続端子
のうちのいずれかと該ブリッジ回路の出力端子との選択
的接続を行わせるマルチプレクサである。

【００１２】本発明の一態様においては、前記回路特性
値変化駆動手段は前記ブリッジ回路に設けられた直列接
続の複数の抵抗体のうちの少なくとも１つとそれぞれ並
列に接続されたバイパス路のスイッチの開閉を行わせる
ものである。本発明の一態様においては、前記スイッチ
は電界効果型トランジスタを用いてなる。

【００１３】

【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。

【００１４】図１は本発明の流量計の一実施形態を示す
回路構成図であり、図２はその部分構成図である。図３
は、本実施形態の流量センサーユニットを示す模式的断
面図であり、（Ａ）では流体流通路を有する流通路部材
に取付けた状態が示されており、（Ｂ）では（Ａ）の流
量センサーユニットのＸ−Ｘ断面が示されている。図４
は本実施形態の流量センサーユニットの斜視図である。
図５は、図３に示す流量センサーユニットの変形例を示
す模式的断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面を
示す。図６は流量検知部の構成を示す分解斜視図であ
り、図７は流体温度検知部の構成を示す分解斜視図であ
る。

【００１５】先ず、図３〜図７を参照しながら、本実施
形態の流量センサーユニットの構成を説明する。図３に
示されているように、流量検知部５が流量検知用熱伝達
部材たるフィンプレート６の表面に接合されており、流
体温度検知部９が流体温度検知用熱伝達部材たるフィン
プレート１０の表面に接合されている。これら流量検知
部５、流体温度検知部９及びフィンプレート６，１０の
一部がハウジング２内に収容されている。

【００１６】流量検知部５は、図６に示されている様
に、例えばシリコンやアルミナなどからなる厚さ０．４
ｍｍ程度で２ｍｍ角程度の矩形基板３０上に、順に、流
量検知用薄膜感温体３１、層間絶縁膜３２、薄膜発熱体
３３及び該発熱体のための電極３４，３５、保護膜３６
を積層し、流量検知用薄膜感温体３１のボンディング部
及び発熱体電極３４，３５を被覆するパッド層３７を形
成したチップ状のものからなる。

【００１７】薄膜感温体３１は、例えば、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（Ｐｔ）やニッケル（Ｎｉ）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。層間絶縁膜３２及び保護膜３６は、
例えば、膜厚１μｍ程度のＳｉＯ₂ からなるものを用い
ることができる。薄膜発熱体３３としては、例えば、膜
厚１μｍ程度で所望形状にパターニングした抵抗体たと
えばＮｉや、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｐｔ、更にはＴａ−ＳｉＯ
₂ 、Ｎｂ−ＳｉＯ ₂ などのサーメットからなるものを用
いることができる。発熱体電極３４，３５は、例えば、
膜厚１μｍ程度のＮｉからなるもの又はこれに膜厚０．
５μｍ程度の金（Ａｕ）薄膜を積層したものを用いるこ
とができる。パッド層３７としては、例えば、縦横０．
２ｍｍ×０．１５ｍｍ、厚さ０．１μｍ程度のＡｕ薄膜
またはＰｔ薄膜からなるものを用いることができる。

【００１８】流体温度検知部９は、図７に示されている
様に、流量検知部５から薄膜発熱体３３などを除去した
と同様な構成を持ち、即ち、上記基板３０と同様な基板
３０’上に、順に、上記流体温度検知用薄膜感温体３１
と同様な流体温度検知用薄膜感温体３１’及び上記保護
膜３６と同様な保護膜３６’を積層し、流体温度検知用
薄膜感温体３１’のボンディング部を被覆するパッド層
３７’を形成したチップ状のものからなる。

【００１９】フィンプレート６，１０の一方の端部の片
面は、流量検知部５や流体温度検知部９の基板３０，３
０’側の面と、熱伝導性良好な接合材により接合されて
いる。フィンプレート６，１０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、厚さ０．
２ｍｍ、幅２ｍｍ程度の矩形のものを用いることがで
き、接合材としては例えば銀ペーストを用いることがで
きる。

【００２０】図３に示されているように、センサーユニ
ットのハウジング２は流通路部材１４に形成されたセン
サーユニット配置部内に収容されており、フィンプレー
ト６，１０の他方の端部は流通路部材１４の内部に形成
された流体流通路１３まで延出している。該フィンプレ
ート６，１０は、ほぼ円形の断面を持つ流体流通路１３
内において、その断面内の中央を通って延在している。
フィンプレート６，１０は、流体流通路１３内における
流体の流通方向（図１に矢印で示されている）に沿って
配置されているので、流体流通に大きな影響を与えるこ
となしに、流量検知部５及び流体温度検知部９と流体と
の間の熱伝達を良好に行うことが可能である。

【００２１】ハウジング２及び流通路部材１４は、合成
樹脂により形成することができる。流量検知部５及び流
体温度検知部９の各電極端子（パッド）は、それぞれＡ
ｕワイヤー８，１２により各リード７，１１のインナー
リード部（ハウジング内の部分）に接続されている。各
リード７，１１は、ハウジング２外へとの延出してハウ
ジング外に部分的に露出し、アウターリード部を形成し
ている。

【００２２】尚、図３では、ハウジング２は、流量検知
部５、流体温度検知部９、フィンプレート６，１０の一
部及びインナーリード部を樹脂充填により封止している
が、図５の変形例に示すように、ハウジング２２内にス
ペース２３を形成してもよい。

【００２３】次に、以上のようなセンサーユニットを有
する本実施形態の流量計の回路構成について、図１及び
図２を参照しながら、説明する。

【００２４】図１に示されているように、供給電源とし
ては、交流１００Ｖを用いており、これから直流変換回
路７１により、＋１５Ｖ，−１５Ｖ，＋５Ｖの直流を出
力する。直流変換回路７１から出力される直流＋１５Ｖ
を電圧安定化回路７２に入力する。

【００２５】電圧安定化回路７２から供給される安定化
直流は、ブリッジ回路７３に供給される。ブリッジ回路
７３は、図２に示されているように、流量検知用感温体
３１と抵抗体７４，９０との直列接続と、温度補償用感
温体３１’と抵抗体７５，Ｒ１〜Ｒ７との直列接続と、
を含んでいる。ブリッジ回路７３内には回路特性値変化
駆動手段としてのマルチプレクサ７３１が設けられてお
り、これにより接続端子ｂを抵抗体７５，Ｒ１〜Ｒ７の
隣接するものどうしの間の接続端子ｃ１〜ｃ８のそれぞ
れと選択的に接続させることができる。この接続端子ｃ
１〜ｃ８の選択によりブリッジ回路７３の特性値を複数
段階で変化させることができる。ブリッジ回路７３の
ａ，ｂ点の電位Ｖａ，Ｖｂが増幅率可変の差動増幅回路
７６に入力される。該差動増幅回路７６の出力は積分回
路７７に入力される。

【００２６】一方、電圧安定化回路７２の出力は、上記
薄膜発熱体３３へ供給される電流を制御するための電界
効果型トランジスタ８１を介して、薄膜発熱体３３へと
供給される。即ち、流量検知部５において、薄膜発熱体
３３の発熱に基づき、フィンプレート６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３１による
感温が実行される。そして、該感温の結果として、図２
に示すブリッジ回路７３のａ，ｂ点の電位Ｖａ，Ｖｂの
差が得られる。

【００２７】（Ｖａ−Ｖｂ）の値は、流体の流量に応じ
て流量検知用感温体３１及び流体温度検知用薄膜感温体
３１’の温度が変化することで、変化する。マルチプレ
クサ７３１により端子ｂと接続されるのが端子ｃ１〜ｃ
８のいずれであるかに応じて、異なる流体流量にて（Ｖ
ａ−Ｖｂ）の値を零とすることができる。それらの流量
では、差動増幅回路７６の出力は零であり、積分回路７
７の出力が一定となる。

【００２８】積分回路７７の出力はＶ／Ｆ変換回路７８
に入力され、ここで電圧信号に対応する周波数（例えば
最大５×１０^-5）のパルス信号が形成される。このパル
ス信号は、パルス幅（時間幅）が一定（例えば１〜１０
マイクロ秒の所望値）である。例えば、積分回路７７の
出力が１Ｖの場合には周波数０．５ｋＨｚのパルス信号
を出力し、積分回路７７の出力が４Ｖの場合には周波数
２ｋＨｚのパルス信号を出力する。以上のブリッジ回路
７３、差動増幅回路７６、積分回路７７及びＶ／Ｆ変換
回路７８を含んで検知回路が構成されている。

【００２９】Ｖ／Ｆ変換回路７７の出力は、トランジス
タ８１のゲートへと供給される。かくして、ゲートへと
パルス信号が入力されたトランジスタ８１を介して薄膜
発熱体３３に電流が流れる。従って、薄膜発熱体３３に
は、トランジスタ８１を介して、電圧安定化回路７２の
出力電圧の分圧が、積分回路７７の出力値に対応する周
波数にてパルス状に印加され、該薄膜発熱体３３を電流
が間欠的に流れる。これにより薄膜発熱体３３が発熱す
る。Ｖ／Ｆ変換回路７７の周波数は、基準周波数発生回
路８０で温度補償型水晶振動子７９の発振に基づき設定
される高精度クロックに基づき設定される。

【００３０】そして、Ｖ／Ｆ変換回路７７から出力され
るパルス信号は、パルスカウンター８２により計数され
る。マイクロコンピュータ８３は、基準周波数発生回路
８０で発生される周波数を基準としてパルス計数した結
果（パルス周波数）に基づき、対応する流量（瞬時流
量）に換算し、該流量を時間に関して積算することで積
算流量を算出する。

【００３１】一方、図２に示されているように、マルチ
プレクサ７３１の接続端子ｂによる接続端子ｃ１〜ｃ８
との接続の選択は、マイクロコンピュータ８３により制
御される。このマイクロコンピュータ８３による接続端
子ｃ１〜ｃ８の選択及び上記流量への換算は、次のよう
にして行われる。

【００３２】即ち、流量への換算のための検量線がメモ
リ８４に記憶されている。この検量線の一例を図８に示
す。この検量線は、Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，・・・・からな
っており、これらの検量線はそれぞれマルチプレクサ７
３１の接続端子ｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・・を選択した
時の回路特性値段階に対応して用いられるものである。
これらの検量線Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，・・・・は、予め接
続端子ｂと接続端子ｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・・のそれ
ぞれとを選択的に接続した状態で、流体の各流量ごとに
パルスカウンター８２の出力（パルス周波数）を測定す
ることで得られたデータテーブルである。

【００３３】図８において、検量線Ｓ₁ は主として流量
範囲０〜Ｆ₁₂を測定するためにマルチプレクサ７３１の
接続端子ｃ１を選択した時に用いられ、Ｓ₂ は主として
流量範囲Ｆ₁₁〜Ｆ₂₂を測定するためにマルチプレクサ７
３１の接続端子ｃ２を選択した時に用いられ、Ｓ₃ は主
として流量範囲Ｆ₂₁〜Ｆ₃₂を測定するためにマルチプレ
クサ７３１の接続端子ｃ３を選択した時に用いられ、以
下同様である。ここで、図示されているように、Ｆ₁₁＜
Ｆ₁₂＜Ｆ₂₁＜Ｆ₂₂＜Ｆ₃₁＜Ｆ₃₂であり、流量値Ｆ₁₁は検
量線Ｓ₁ ，Ｓ₂ の出力値ｆ₁₁₁ ，ｆ₁₁₂ にそれぞれ対応
し、流量値Ｆ₁₂は検量線Ｓ₁ ，Ｓ₂ の出力値ｆ₁₂₁ ，ｆ
₁₂₂ にそれぞれ対応し、流量値Ｆ₂₁は検量線Ｓ₂ ，Ｓ₃
の出力値ｆ₂₁₁ ，ｆ₂₁₂ にそれぞれ対応し、流量値Ｆ₂₂
は検量線Ｓ₂ ，Ｓ₃ の出力値ｆ₂₂₁ ，ｆ₂₂₂ にそれぞれ
対応し、以下同様である。即ち、流量範囲のうちの隣接
するものどうしは一部重複しており、これら流量範囲に
より全測定流量範囲がカバーされている。

【００３４】マイクロコンピュータ８３では、被検知流
体の流量測定の際に、先ず、マルチプレクサ７３１に対
して、或る流量範囲を測定するための接続端子ｃｎの選
択を行わせる指令を発する［例えば、流量範囲Ｆ₁₁〜Ｆ
₂₂を測定するための接続端子ｃ２の選択を行わせる指令
を発する］。そして、カウンター８２から得られるパル
ス周波数に基づき、検量線Ｓ_n ［例えば、検量線Ｓ₂ ］
を用いて流量に換算する。そして、これにより得られた
流量値が選択接続端子ｃｎに対応する流量範囲［例え
ば、Ｆ₁₁〜Ｆ₂₂］内にある場合にはマルチプレクサ７３
１による接続端子ｃｎ［例えば、ｃ２］の選択をそのま
まにしておく。

【００３５】一方、得られた流量値が選択接続端子ｃｎ
に対応する流量範囲［例えば、Ｆ₁₁〜Ｆ₂₂］外であった
場合には、マルチプレクサ７３１に対して、得られた流
量値の属する流量範囲［例えば、Ｆ₂₁〜Ｆ₃₂］を測定す
るための接続端子ｃｍ［例えば、ｃ３］の選択を行わせ
る指令を発する。そして、同様にして、カウンター８２
から得られるパルス周波数に基づき、今度は検量線Ｓ_m
［例えば、Ｓ₃ ］を用いて流量に換算する。そして、こ
れにより得られた流量値が選択接続端子ｃｍに対応する
流量範囲［例えば、Ｆ₂₁〜Ｆ₃₂］の範囲内にある場合に
はマルチプレクサ７３１による接続端子ｃｍの選択をそ
のままにしておき、得られた流量値が選択接続端子ｃｍ
に対応する流量範囲［例えば、Ｆ₂₁〜Ｆ₃₂］外であった
場合には、上記と同様にしてマルチプレクサ７３１に対
して、得られた流量値の属する流量範囲を測定するため
の接続端子の選択を行わせる指令を発する。

【００３６】以下、同様にして、マイクロコンピュータ
８３は、常に、得られた測定流量値に基づき、当該流量
値の測定のために定められたブリッジ回路特性が得られ
るようにマルチプレクサ７３１を制御し（具体的には接
続端子の選択を行い）、これに基づき所定の検量線を用
いた流量値測定を実現させるよう作用する。

【００３７】流量測定を継続するうちに流量変化が生じ
て、選択された検量線に対応する流量範囲から外れた場
合には、隣接して一部重複する流量範囲に対応する検量
線へと検量線選択の切り替え（マルチプレクサ７３１の
制御による接続端子の選択の切り替え）を行う。従っ
て、隣接する流量範囲のための検量線の間の選択切り替
えは図８に矢印で示されているように各流量範囲の端部
において方向性をもってなされる（例えば、流量値Ｆ₂₁
では検量線Ｓ₃ から検量線Ｓ₂ への切り替えのみがなさ
れ、流量値Ｆ₂₂では検量線Ｓ₂ から検量線Ｓ₃ への切り
替えのみがなされる）。このようにすることで、切り替
え流量値の近傍で流量変動が生じた場合にも頻繁に検量
線の選択切替を行わないようにして、測定の安定性を確
保することができる。

【００３８】図８に示されているように、各検量線は、
主として利用される流量範囲において、適度の傾き（流
量変化に対する出力パルス周波数変化の割合）をなして
おり、出力変化に対する適度の流量変化が実現される。
従って、各検量線の各所定の流量範囲の部分により構成
される検量線Ｓ（図８において実線で示されている）を
用いるように制御される上記実施形態の流量計では、広
い流量範囲にわたって良好な精度で流量測定を行うこと
が可能である。

【００３９】流体流量が増減すると、差動増幅回路７６
の出力は（Ｖａ−Ｖｂ）の値に応じて極性（流量検知用
感温体３１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７７の出力が変
化する。積分回路７７の出力の変化の速さは差動増幅回
路７６の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７７と差動増幅回路７６とにより、制御系の
応答特性が設定される。

【００４０】流体流量が増加した場合には、流量検知用
感温体３１の温度が低下するので、薄膜発熱体３３の発
熱量を増加させる（即ちパルス周波数を増加させる）よ
うな積分回路７７の出力（より高い電圧値）が得られ、
この積分回路出力が流体流量に対応した電圧となった時
点で、ブリッジ回路７３が平衡状態となる。

【００４１】他方、流体流量が減少した場合には、流量
検知用感温体３１の温度が上昇するので、薄膜発熱体３
３の発熱量を減少させる（即ちパルス周波数を減少させ
る）ような積分回路７７の出力（より低い電圧値）が得
られ、この積分回路出力が流体流量に対応した電圧とな
った時点で、ブリッジ回路７３が平衡状態となる。

【００４２】即ち、本実施形態の制御系では、ブリッジ
回路７３が平衡状態となるように薄膜発熱体３３へと供
給するパルス状電流の周波数（熱量に対応する）が設定
され、このような平衡状態の実現（制御系の応答）は例
えば０．１秒以内とすることが可能である。

【００４３】従って、本実施形態の流量計においては、
検知される流量値が広い範囲にわたって変化し各流量範
囲からの逸脱が発生しても、直ちに検知流量値の属する
流量範囲に応じた適正なブリッジ回路特性の設定がなさ
れるので、これに基づき精度よく流量測定を行うことが
できる。

【００４４】以上のようにして得られた瞬時流量及び積
算流量の値は、表示部２５により表示されると共に、電
話回線その他のネットワークからなる通信回線を介して
外部へと伝送される。また、所望により、瞬時流量や積
算流量のデータをメモリ８４に記憶させておくことがで
きる。

【００４５】８５はバックアップ電源（例えば電池）で
ある。

【００４６】以上の実施形態によれば、流量測定のため
にＶ／Ｆ変換回路７８で作成されたパルス信号を用いて
おり、このパルス信号は温度変化による誤差を十分に小
さくすることが容易であるので、パルス周波数に基づき
得られる流量値及び積算流量値の誤差を小さくすること
が可能である。また、本実施形態では、薄膜発熱体３３
への通電の制御は、Ｖ／Ｆ変換回路７８で作成されたパ
ルス信号によるＯＮ−ＯＦＦによりなされるので、温度
変化に基づく制御誤差の発生は極めて小さい。

【００４７】また、本実施形態では、流量検知部として
薄膜発熱体及び薄膜感温体を含む微小チップ状のものを
用いているので、以上のような高速応答性が実現され、
流量測定の精度を良好なものとすることができる。

【００４８】図９は本発明の流量計の他の実施形態を示
す回路の部分構成図である。本図において上記図１〜８
に示されたものと同様の機能を有する部材及び部分には
同一の符号が付されている。本実施形態は、上記図１〜
８の実施形態と回路特性値変化駆動手段を含むブリッジ
回路７３の構成が異なるが、他の部分は本質的には図１
〜８の実施形態と同一である。

【００４９】本実施形態では、ブリッジ回路７３は、図
９に示されているように、流量検知用感温体３１と抵抗
体７４との直列接続と、温度補償用感温体３１’と抵抗
体７５，ｒ０〜ｒ３との直列接続と、を含んでいる。そ
して、回路特性値変化駆動手段は、ブリッジ回路に設け
られた直列接続の抵抗体ｒ１〜ｒ３のそれぞれと並列に
接続された電界効果型トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ３
（スイッチ手段）を含むバイパス路のスイッチ開閉を行
わせるものからなる。即ち、電界効果型トランジスタＦ
ＥＴ１〜ＦＥＴ３のゲートには、マイクロコンピュータ
８３により制御されるスイッチング回路７３２の各スイ
ッチング端子ＳＷ１〜ＳＷ３からスイッチング信号が入
力される。電界効果型トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ３
として、スイッチングＯＮ時のソース−ドレイン間抵抗
値がｒ１〜ｒ３に比べてそれぞれ十分に低く（例えば数
十ｍΩ）、スイッチングＯＦＦ時のソース−ドレイン間
抵抗値がｒ１〜ｒ３に比べて十分に高い（例えば数Ｍ
Ω）ものが用いられる。これにより、ブリッジ回路７３
におけるバイパス路付きの抵抗体ｒ０〜ｒ３の直列接続
の部分の合成抵抗値は、例えば、ｒ０＝１０Ω，ｒ１＝
１０Ω，ｒ２＝２０Ω，ｒ３＝４０Ωとすると、スイッ
チング端子ＳＷ１〜ＳＷ３から出力されるスイッチング
信号がＯＮ（例えば４Ｖ）であるかＯＦＦ（例えば０
Ｖ）であるかに応じて、以下の表１のようになる。

【００５０】

【表１】以上のようにしてマイクロコンピュータ８３によりスイ
ッチング回路７３２の各スイッチング端子ＳＷ１〜ＳＷ
３から出力されるスイッチング信号の組み合わせを制御
することで、上記図１〜８に関し説明した実施形態と同
様にしてブリッジ回路の特性値を複数段階で変化させ、
同様にして流量測定を行うことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量計に
よれば、広い流量範囲にわたって良好な精度で流量測定
を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流量計の一実施形態を示す回路構成図
である。

【図２】本発明の流量計の一実施形態を示す部分構成図
である。

【図３】本発明の流量計の一実施形態の流量センサーユ
ニットを示す模式的断面図である。

【図４】本発明の流量計の一実施形態の流量センサーユ
ニットの斜視図である。

【図５】図３に示す流量センサーユニットの変形例を示
す模式的断面図である。

【図６】流量検知部の構成を示す分解斜視図である。

【図７】流体温度検知部の構成を示す分解斜視図であ
る。

【図８】本発明の流量計における検量線の一例を示す図
である。

【図９】図９は本発明の流量計の他の実施形態を示す回
路の部分構成図である。

【符号の説明】

２ハウジング３ボンディングワイヤー４リード４ａインナーリート部４ｂアウターリード部５流量検知部６フィンプレート７リード８ボンディングワイヤー９流体温度検知部１０フィンプレート１１リード１２ボンディングワイヤー１３流体流通路１４流通路部材２２ハウジング２３スペース２５表示部３０基板３１流量検知用薄膜感温体３２層間絶縁膜３３薄膜発熱体３４，３５発熱体電極３６保護膜３７パッド層３０’ 基板３１’ 流体温度検知用薄膜感温体３６’ 保護膜３７’ パッド層７１直流変換回路７２電圧安定化回路７３ブリッジ回路（検知回路）７３１マルチプレクサ７３２スイッチング回路７４，７５抵抗体７６差動増幅回路７７積分回路７８Ｖ／Ｆ変換回路７９温度補償型水晶振動子８０基準周波数発生回路８１電界効果型トランジスタ８２パルスカウンター８３マイクロコンピュータ８４メモリ８５バックアップ電源９０抵抗体Ｓ，Ｓ₁ 〜Ｓ₃ 検量線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体と流量検知用感温体とを含む流量
検知部が流量検知用熱伝達部材に接合されている傍熱型
の流量センサーユニットを有しており、前記流量検知用
感温体を構成抵抗体として含むブリッジ回路を用いた検
知回路の出力に基づき検量線を用いて流体流量値を得る
流量計であって、前記ブリッジ回路はその回路特性値を複数段階で変化さ
せる回路特性値変化駆動手段を備えており、前記検量線は、前記回路特性値の段階に対応して複数設
けられており、前記回路特性値変化駆動手段により選択
された回路特性値段階に対応して前記複数の検量線のう
ちのいずれかが選択され、前記複数の検量線ごとに測定すべき流体流量範囲が設定
されており、これら複数の流体流量範囲により全測定流
量範囲がカバーされており、得られた流体流量値に応じ
て前記回路特性値変化駆動手段を制御して当該流量値の
属する流量範囲に対応する前記検量線を用いるようにし
てなることを特徴とする流量計。
【請求項２】前記流量範囲のうちの隣接するものどう
しは一部重複しており、この一部重複せる２つの流量範
囲に対応する２つの検量線のうちの一方から他方への選
択切り替えは、前記一方の流量範囲の端部においてなさ
れることを特徴とする、請求項１に記載の流量計。
【請求項３】前記流量センサーユニットは更に流体温
度検知用感温体を含む流体温度検知部と該流体温度検知
部が接合された流体温度検知用熱伝達部材とを有してお
り、前記ブリッジ回路は前記流体温度検知用感温体をも
構成抵抗体として含んでいることを特徴とする、請求項
１〜２のいずれかに記載の流量計。
【請求項４】前記回路特性値変化駆動手段は前記ブリ
ッジ回路に設けられた直列接続の複数の抵抗体の隣接す
るものどうしの間の接続端子のうちのいずれかと該ブリ
ッジ回路の出力端子との選択的接続を行わせるマルチプ
レクサであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
かに記載の流量計。
【請求項５】前記回路特性値変化駆動手段は前記ブリ
ッジ回路に設けられた直列接続の複数の抵抗体のうちの
少なくとも１つとそれぞれ並列に接続されたバイパス路
のスイッチの開閉を行わせるものであることを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれかに記載の流量計。
【請求項６】前記スイッチは電界効果型トランジスタ
を用いてなることを特徴とする、請求項５に記載の流量
計。