JP2001264137A - 流量計 - Google Patents
流量計Info
- Publication number
- JP2001264137A JP2001264137A JP2000074634A JP2000074634A JP2001264137A JP 2001264137 A JP2001264137 A JP 2001264137A JP 2000074634 A JP2000074634 A JP 2000074634A JP 2000074634 A JP2000074634 A JP 2000074634A JP 2001264137 A JP2001264137 A JP 2001264137A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- flow
- fluid
- detection circuit
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い流量範囲で良好な精度での流量測定が可
能な傍熱型流量計を提供する。 【解決手段】 発熱体３３と感温体３１とを含む流量検
知部がフィンプレート２４に接合され、感温体３１’を
含む流体温度検知部がフィンプレート２４’に接合さ
れ、感温体３１，３１’を含むブリッジ回路４０を用い
た検知回路の出力に基づき検量線を用いて流量値を得
る。検量線は、検知回路出力値の３領域に対応する３部
分からなり、流量をｆ、検知回路出力をｖ、ａ1 〜ｅ
1 ；ａ2 〜ｅ2 ；ａ3 〜ｅ3 を係数として、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わされる。検知回路出力値の属する領域に対応する
検量線部分を用いる。
能な傍熱型流量計を提供する。 【解決手段】 発熱体３３と感温体３１とを含む流量検
知部がフィンプレート２４に接合され、感温体３１’を
含む流体温度検知部がフィンプレート２４’に接合さ
れ、感温体３１，３１’を含むブリッジ回路４０を用い
た検知回路の出力に基づき検量線を用いて流量値を得
る。検量線は、検知回路出力値の３領域に対応する３部
分からなり、流量をｆ、検知回路出力をｖ、ａ1 〜ｅ
1 ；ａ2 〜ｅ2 ；ａ3 〜ｅ3 を係数として、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わされる。検知回路出力値の属する領域に対応する
検量線部分を用いる。
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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含む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
記検量線は前記検知回路の出力値の３つの領域に対応す
る３つの部分からなっており、これら３つの部分はそれ
ぞれ前記検知回路の出力を変数とし互いに係数のみ異な
る４次関数で表わされ、前記検知回路の出力値の属する
前記領域に対応する前記検量線の部分を用いて流体流量
値を得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。
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含む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
記検量線は前記検知回路の出力値の３つの領域に対応す
る３つの部分からなっており、これら３つの部分はそれ
ぞれ前記検知回路の出力を変数とし互いに係数のみ異な
る４次関数で表わされ、前記検知回路の出力値の属する
前記領域に対応する前記検量線の部分を用いて流体流量
値を得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、前記検量線
は、流体流量をｆとし、前記検知回路の出力をｖとし、
ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 ，ｄ1 ，ｅ1 ；ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 ，ｄ
2 ，ｅ 2 ；ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 ，ｄ3 ，ｅ3 を係数とし
て、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わされる。
は、流体流量をｆとし、前記検知回路の出力をｖとし、
ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 ，ｄ1 ，ｅ1 ；ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 ，ｄ
2 ，ｅ 2 ；ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 ，ｄ3 ，ｅ3 を係数とし
て、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わされる。
【００１０】本発明の一態様においては、前記検知回路
はブリッジ回路を用いてなるものである。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、前記検知回路は前記流体温度検知用感温体をも含ん
でいる。
はブリッジ回路を用いてなるものである。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、前記検知回路は前記流体温度検知用感温体をも含ん
でいる。
【００１１】
【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。
面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は本発明による流量計の全体構成特に
流量検出系を示す模式図であり、図２はその流量検知ユ
ニットの断面図であり、図３は流量検知部の構成を示す
分解斜視図であり、図４は流体温度検知部の構成を示す
分解斜視図である。
流量検出系を示す模式図であり、図２はその流量検知ユ
ニットの断面図であり、図３は流量検知部の構成を示す
分解斜視図であり、図４は流体温度検知部の構成を示す
分解斜視図である。
【００１３】先ず、図２〜図４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２に
示されているように、流量検知ユニット４において、流
量検知部５が熱伝達部材たるフィンプレート２４の表面
に熱伝導性良好な接合材２６により接合され、流量検知
部５の電極パッドと電極端子２８とがボンディングワイ
ヤ２０により接続されており、流量検知部５及びボンデ
ィングワイヤ２０並びにフィンプレート２４の一部及び
電極端子２８の一部が合成樹脂製ハウジング１２内に収
容されている。
形態の流量センサーユニットの構成を説明する。図２に
示されているように、流量検知ユニット４において、流
量検知部５が熱伝達部材たるフィンプレート２４の表面
に熱伝導性良好な接合材２６により接合され、流量検知
部５の電極パッドと電極端子２８とがボンディングワイ
ヤ２０により接続されており、流量検知部５及びボンデ
ィングワイヤ２０並びにフィンプレート２４の一部及び
電極端子２８の一部が合成樹脂製ハウジング１２内に収
容されている。
【００１４】流量検知部５は、図３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。
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。
【００１５】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。
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。
【００１６】流体温度検知部９は、図４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。
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。
【００１７】フィンプレート２４，２４’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３
０，３０’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２４，２４’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。
の片面は、流量検知部５や流体温度検知部９の基板３
０，３０’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２４，２４’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。
【００１８】図１に示されているように、流量検知ユニ
ット４及び流体温度検知ユニット６のハウジング１２，
１２’から突出せるフィンプレート２４，２４’の端部
は、流通路部材２の流体流通路３内に延出している。フ
ィンプレート２４，２４’は、ほぼ円形の断面を持つ流
体流通路３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２４，２４’は、流体流通路
３内における流体の流通方向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２２及び流体温度検知部２２’と流体との間で良好
に熱を伝達することが可能である。
ット４及び流体温度検知ユニット６のハウジング１２，
１２’から突出せるフィンプレート２４，２４’の端部
は、流通路部材２の流体流通路３内に延出している。フ
ィンプレート２４，２４’は、ほぼ円形の断面を持つ流
体流通路３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２４，２４’は、流体流通路
３内における流体の流通方向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２２及び流体温度検知部２２’と流体との間で良好
に熱を伝達することが可能である。
【００１９】不図示の電源回路からブリッジ回路４０に
直流電圧Ｖ１が供給される。ブリッジ回路４０は、流量
検知ユニット４の流量検知用薄膜感温体３１と流体温度
検知ユニット６の温度補償用薄膜感温体３１’と抵抗体
４３，４４とを含んでなる。ブリッジ回路４０のａ，ｂ
点の電位Ｖａ，Ｖｂが差動増幅・積分回路４６に入力さ
れる。
直流電圧Ｖ１が供給される。ブリッジ回路４０は、流量
検知ユニット４の流量検知用薄膜感温体３１と流体温度
検知ユニット６の温度補償用薄膜感温体３１’と抵抗体
４３，４４とを含んでなる。ブリッジ回路４０のａ，ｂ
点の電位Ｖａ，Ｖｂが差動増幅・積分回路４６に入力さ
れる。
【００２０】一方、電源回路からの直流電圧Ｖ２は、上
記流量検知ユニット４の薄膜発熱体３３へ供給される電
流を制御するためのトランジスタ５０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２
４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１に示すブリッジ回路４０のａ，ｂ点の
電位Ｖａ，Ｖｂの差が得られる。
記流量検知ユニット４の薄膜発熱体３３へ供給される電
流を制御するためのトランジスタ５０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２
４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１に示すブリッジ回路４０のａ，ｂ点の
電位Ｖａ，Ｖｂの差が得られる。
【００２１】（Ｖａ−Ｖｂ）の値は、流体の流量に応じ
て流量検知用感温体３１の温度が変化することで、変化
する。予めブリッジ回路４０の抵抗体４３，４４の抵抗
値を適宜設定することで、基準となる所望の流体流量の
場合において（Ｖａ−Ｖｂ）の値を零とすることができ
る。この基準流量では、差動増幅・積分回路４６の出力
が一定（基準流量に対応する値）となり、トランジスタ
５０の抵抗値も一定となる。その場合には、薄膜発熱体
３３に印加される分圧も一定となり、この時のＰ点の電
圧が上記基準流量を示すものとなる。
て流量検知用感温体３１の温度が変化することで、変化
する。予めブリッジ回路４０の抵抗体４３，４４の抵抗
値を適宜設定することで、基準となる所望の流体流量の
場合において（Ｖａ−Ｖｂ）の値を零とすることができ
る。この基準流量では、差動増幅・積分回路４６の出力
が一定（基準流量に対応する値）となり、トランジスタ
５０の抵抗値も一定となる。その場合には、薄膜発熱体
３３に印加される分圧も一定となり、この時のＰ点の電
圧が上記基準流量を示すものとなる。
【００２２】流体流量が増減すると、差動増幅・積分回
路４６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、これに応じて差動増幅・積分
回路４６の出力が変化する。
路４６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、これに応じて差動増幅・積分
回路４６の出力が変化する。
【００２３】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（即ち電力を増加させる）よう、差動
増幅・積分回路４６からはトランジスタ５０のベースに
対して、トランジスタ５０の抵抗値を減少させるような
制御入力がなされる。
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（即ち電力を増加させる）よう、差動
増幅・積分回路４６からはトランジスタ５０のベースに
対して、トランジスタ５０の抵抗値を減少させるような
制御入力がなされる。
【００２４】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（即ち電力を減少させる）よ
う、差動増幅・積分回路４６からはトランジスタ５０の
ベースに対して、トランジスタ５０の抵抗値を増加させ
るような制御入力がなされる。
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（即ち電力を減少させる）よ
う、差動増幅・積分回路４６からはトランジスタ５０の
ベースに対して、トランジスタ５０の抵抗値を増加させ
るような制御入力がなされる。
【００２５】以上のようにして、流体流量の変化に関わ
らず、常に流量検知用感温体３１により検知される温度
が目標値となるように、薄膜発熱体３３の発熱がフィー
ドバック制御される。そして、その際に薄膜発熱体３３
に印加される電圧（Ｐ点の電圧）は流体流量に対応して
いるので、それを流量出力として取り出す。
らず、常に流量検知用感温体３１により検知される温度
が目標値となるように、薄膜発熱体３３の発熱がフィー
ドバック制御される。そして、その際に薄膜発熱体３３
に印加される電圧（Ｐ点の電圧）は流体流量に対応して
いるので、それを流量出力として取り出す。
【００２６】この検知回路の流量出力はＡ／Ｄコンバー
タ５２によりＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ５４により対応す
る流量（瞬時流量）に換算される。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ことができる。得
られた瞬時流量及び積算流量の値は、積算流量表示部５
６により表示することができ、メモリ８４に記憶させる
ことができ、更に、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せることができ
る。
タ５２によりＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ５４により対応す
る流量（瞬時流量）に換算される。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ことができる。得
られた瞬時流量及び積算流量の値は、積算流量表示部５
６により表示することができ、メモリ８４に記憶させる
ことができ、更に、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せることができ
る。
【００２７】ＣＰＵ５４での検知回路出力から流量への
換算は、次のようにして行われる。予め流量への換算の
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５に示す。この検量線は、流体流量をｆ
［リットル／ｈ］とし、検知回路出力をｖ［Ｖ］とし、
ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 ，ｄ1 ，ｅ1 ；ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 ，ｄ
2 ，ｅ2 ；ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 ，ｄ3 ，ｅ3 を係数とし
て、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わされる。図５に示される例では、 ｖ1 ＝７．０［Ｖ］ ｖ2 ＝８．０［Ｖ］ ａ1 ＝＋１．９９９３３Ｅ−１ ｂ1 ＝−４．８４４０９Ｅ＋０ ｃ1 ＝＋４．４４３６５Ｅ＋１ ｄ1 ＝−１．８２３８０Ｅ＋２ ｅ1 ＝＋２．８１９１１Ｅ＋２ ａ2 ＝＋３．４５６００Ｅ−１ ｂ2 ＝−８．７７３２７Ｅ＋０ ｃ2 ＝＋８．４０２２４Ｅ＋１ ｄ2 ＝−３．５８９１７Ｅ＋２ ｅ2 ＝＋５．７５９３６Ｅ＋２ ａ3 ＝＋６．５５４９２Ｅ＋０ ｂ3 ＝−２．１３６３６Ｅ＋２ ｃ3 ＝＋２．６１７０２Ｅ＋３ ｄ3 ＝−１．４２６９４Ｅ＋４ ｅ3 ＝＋２．９２０４３Ｅ＋４ である。
換算は、次のようにして行われる。予め流量への換算の
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５に示す。この検量線は、流体流量をｆ
［リットル／ｈ］とし、検知回路出力をｖ［Ｖ］とし、
ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 ，ｄ1 ，ｅ1 ；ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 ，ｄ
2 ，ｅ2 ；ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 ，ｄ3 ，ｅ3 を係数とし
て、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わされる。図５に示される例では、 ｖ1 ＝７．０［Ｖ］ ｖ2 ＝８．０［Ｖ］ ａ1 ＝＋１．９９９３３Ｅ−１ ｂ1 ＝−４．８４４０９Ｅ＋０ ｃ1 ＝＋４．４４３６５Ｅ＋１ ｄ1 ＝−１．８２３８０Ｅ＋２ ｅ1 ＝＋２．８１９１１Ｅ＋２ ａ2 ＝＋３．４５６００Ｅ−１ ｂ2 ＝−８．７７３２７Ｅ＋０ ｃ2 ＝＋８．４０２２４Ｅ＋１ ｄ2 ＝−３．５８９１７Ｅ＋２ ｅ2 ＝＋５．７５９３６Ｅ＋２ ａ3 ＝＋６．５５４９２Ｅ＋０ ｂ3 ＝−２．１３６３６Ｅ＋２ ｃ3 ＝＋２．６１７０２Ｅ＋３ ｄ3 ＝−１．４２６９４Ｅ＋４ ｅ3 ＝＋２．９２０４３Ｅ＋４ である。
【００２８】従って、メモリ８４に記憶されている検量
線の内容としては、ｆ＝ａｖ4 ＋ｂｖ3 ＋ｃｖ2 ＋ｄｖ
＋ｅの関数形態と、検知回路出力値の３つの領域（０≦
ｖ＜ｖ1 の第１の領域と、ｖ1 ≦ｖ＜ｖ2 の第２の領域
と、ｖ2 ≦ｖの第３の領域）の境界となる２つの閾値ｖ
1 ，ｖ2 の値と、各領域ごとのａ〜ｅの値（ａ1 〜ｅ
1 ，ａ2 〜ｅ2 ，ａ3 〜ｅ3 ）のみでよく、メモリ８４
は小容量のもので良い。
線の内容としては、ｆ＝ａｖ4 ＋ｂｖ3 ＋ｃｖ2 ＋ｄｖ
＋ｅの関数形態と、検知回路出力値の３つの領域（０≦
ｖ＜ｖ1 の第１の領域と、ｖ1 ≦ｖ＜ｖ2 の第２の領域
と、ｖ2 ≦ｖの第３の領域）の境界となる２つの閾値ｖ
1 ，ｖ2 の値と、各領域ごとのａ〜ｅの値（ａ1 〜ｅ
1 ，ａ2 〜ｅ2 ，ａ3 〜ｅ3 ）のみでよく、メモリ８４
は小容量のもので良い。
【００２９】図５には、流量の実測値がプロットされて
いる。この実測値は、上記実施形態の流量計に流体を流
通させ、その際の流量計の検知回路出力値と実際に流通
した流体の体積を計測して得られた流量値との関係を示
すものであり、検量線と良好な合致を示している。
いる。この実測値は、上記実施形態の流量計に流体を流
通させ、その際の流量計の検知回路出力値と実際に流通
した流体の体積を計測して得られた流量値との関係を示
すものであり、検量線と良好な合致を示している。
【００３０】このような良好な合致が得られる技術的背
景について説明する。検知回路出力値の全領域にわたっ
て１つの関数で表わされる検量線を用いて良好な精度の
流量計測を行うことも可能であるが、その場合には６次
以上といった高次の関数形態となり、数値演算が極めて
煩雑となる。そこで、本発明では検知回路出力値の領域
を３つの部分に分割し、これら３つの部分の全てにおい
て係数のみ異なるが同一の関数形態の検量線を用いるこ
とで、関数形態としては４次のものを使用することが可
能となり、しかもメモリ容量をそれほど増加させること
なく、良好な精度の流量計測を可能となしているのであ
る。これにより、複数の環境温度ごとの検量線を設定す
る場合のメモリ使用容量の増加もそれほど大きくならず
に済むので、環境温度をも測定しそれに応じて適正な検
量線を用い（所望により２つの検量線を用いた外挿を行
って）更に高い精度の流量計測を行うことが、容易にな
る。
景について説明する。検知回路出力値の全領域にわたっ
て１つの関数で表わされる検量線を用いて良好な精度の
流量計測を行うことも可能であるが、その場合には６次
以上といった高次の関数形態となり、数値演算が極めて
煩雑となる。そこで、本発明では検知回路出力値の領域
を３つの部分に分割し、これら３つの部分の全てにおい
て係数のみ異なるが同一の関数形態の検量線を用いるこ
とで、関数形態としては４次のものを使用することが可
能となり、しかもメモリ容量をそれほど増加させること
なく、良好な精度の流量計測を可能となしているのであ
る。これにより、複数の環境温度ごとの検量線を設定す
る場合のメモリ使用容量の増加もそれほど大きくならず
に済むので、環境温度をも測定しそれに応じて適正な検
量線を用い（所望により２つの検量線を用いた外挿を行
って）更に高い精度の流量計測を行うことが、容易にな
る。
【００３１】以上のような検量線は、図５に示すような
実測値に基づき、最小自乗法などを用いて各領域につい
て上記の関数形態の５つの係数を決定することで、作成
することができる。尚、閾値ｖ1 は流量値が例えば０．
５〜２．０となる範囲内に設定することができ、閾値ｖ
2 は流量値が例えば４．０〜１２．０となる範囲内に設
定することができ、これによれば図５のように実測値と
良好な合致を示す検量線を得ることができる。
実測値に基づき、最小自乗法などを用いて各領域につい
て上記の関数形態の５つの係数を決定することで、作成
することができる。尚、閾値ｖ1 は流量値が例えば０．
５〜２．０となる範囲内に設定することができ、閾値ｖ
2 は流量値が例えば４．０〜１２．０となる範囲内に設
定することができ、これによれば図５のように実測値と
良好な合致を示す検量線を得ることができる。
【００３２】ＣＰＵ５４では、検知回路出力ｖが上記３
つの領域のいずれに属するかを判定し、これ対応する係
数の関数を用いた演算を行って、流量値ｆを得る。
つの領域のいずれに属するかを判定し、これ対応する係
数の関数を用いた演算を行って、流量値ｆを得る。
【００３３】以上のようにして、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
しても、精度よく流量測定を行うことができる。
おいては、検知される流量値が広い範囲にわたって変化
しても、精度よく流量測定を行うことができる。
【００３４】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。
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。
【００３５】
【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、検量線を記憶するメモリの容量をそれほど増加
させることなく、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。
よれば、検量線を記憶するメモリの容量をそれほど増加
させることなく、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１】本発明による流量計の流量検出系を示す模式図
である。
である。
【図２】本発明による流量計の流量検知ユニットの断面
図である。
図である。
【図３】本発明による流量計の流量検知部の構成を示す
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図４】本発明による流量計の流体温度検知部の構成を
示す分解斜視図である。
示す分解斜視図である。
【図５】本発明の流量計における検量線の一例を示す図
である。
である。
４ 流量検知ユニット ５ 流量検知部 ６ 流体温度検知ユニット ９ 流体温度検知部 １２，１２’ ハウジング ２０ ボンディングワイヤ ２４，２４’ フィンプレート ２６ 接合材 ２８，２８’ 電極端子 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 ４０ ブリッジ回路 ４１ 流量検知用薄膜感温体 ４１’ 温度補償用薄膜感温体 ４３，４４ 抵抗体 ４６ 差動増幅・積分回路 ５０ トランジスタ ８４ メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 喜代志 埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱業 株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 2F035 EA04 EA08 EA09
Claims (4)
- 【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
感温体を含む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、 前記検量線は前記検知回路の出力値の３つの領域に対応
する３つの部分からなっており、これら３つの部分はそ
れぞれ前記検知回路の出力を変数とし互いに係数のみ異
なる４次関数で表わされ、前記検知回路の出力値の属す
る前記領域に対応する前記検量線の部分を用いて流体流
量値を得るようにしてなることを特徴とする流量計。 - 【請求項２】 前記検量線は、流体流量をｆとし、前記
検知回路の出力をｖとし、ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 ，ｄ1 ，ｅ
1 ；ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 ，ｄ2 ，ｅ2 ；ａ3 ，ｂ3 ，ｃ
3 ，ｄ3 ，ｅ3 を係数として、 ｆ＝ａ1 ｖ4 ＋ｂ1 ｖ3 ＋ｃ1 ｖ2 ＋ｄ1 ｖ＋ｅ1 （０
≦ｖ＜ｖ1 ） ｆ＝ａ2 ｖ4 ＋ｂ2 ｖ3 ＋ｃ2 ｖ2 ＋ｄ2 ｖ＋ｅ2 （ｖ
1 ≦ｖ＜ｖ2 ） ｆ＝ａ3 ｖ4 ＋ｂ3 ｖ3 ＋ｃ3 ｖ2 ＋ｄ3 ｖ＋ｅ3 （ｖ
2 ≦ｖ） で表わ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】 前記検知回路はブリッジ回路を用いてな
るものであ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、前記検知回路は前記流体温度検知用感温体をも含ん
でい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。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074634A JP2001264137A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 流量計 |
| CA002389151A CA2389151A1 (en) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | Flowmeter |
| CNB008151849A CN1188669C (zh) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | 流量计 |
| US10/111,578 US7058532B1 (en) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | Flowmeter |
| KR1020027005162A KR20020087044A (ko) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | 유량계 |
| PCT/JP2000/007624 WO2001031299A1 (fr) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | Debitmetre |
| CNA2004100421929A CN1546953A (zh) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | 流量计 |
| EP00970203A EP1227304A4 (en) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | FLOW METER |
| US11/191,848 US20050261842A1 (en) | 1999-10-29 | 2005-07-28 | Flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074634A JP2001264137A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001264137A true JP2001264137A (ja) | 2001-09-26 |
Family
ID=18592644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000074634A Withdrawn JP2001264137A (ja) | 1999-10-29 | 2000-03-16 | 流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001264137A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008500553A (ja) * | 2004-05-21 | 2008-01-10 | アップチャーチ・サイエンティフィック・インコーポレイテッド | 流れセンサ校正方法および装置 |
-
2000
- 2000-03-16 JP JP2000074634A patent/JP2001264137A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008500553A (ja) * | 2004-05-21 | 2008-01-10 | アップチャーチ・サイエンティフィック・インコーポレイテッド | 流れセンサ校正方法および装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3366818B2 (ja) | 熱式空気流量計 | |
| JP5210491B2 (ja) | 熱式流量センサ | |
| WO2001031299A1 (fr) | Debitmetre | |
| JPH05508915A (ja) | 温度バイアス形抵抗エレメントを用いた薄膜空気流センサ | |
| EP1541974B1 (en) | Heating resistor type flow-measuring device | |
| EP1418408A1 (en) | Thermal type flow measuring device | |
| JP2842729B2 (ja) | 感熱式流量センサ | |
| US11262224B2 (en) | Flow sensing device | |
| JPH0625684B2 (ja) | 流体の流量検出センサー | |
| JP2000028411A (ja) | 流量センサー及び流量検出装置 | |
| JP2001264137A (ja) | 流量計 | |
| CN212903385U (zh) | 基于mems的温差式气体流量传感器 | |
| JPH11311559A (ja) | センサー回路系 | |
| JP4080581B2 (ja) | 流量センサー | |
| JP2000046608A (ja) | 流量センサー | |
| JP3454265B2 (ja) | 熱式流速センサ | |
| US6250150B1 (en) | Sensor employing heating element with low density at the center and high density at the end thereof | |
| JP2002005717A (ja) | 熱式流量センサ | |
| JP2001124607A (ja) | 流量計 | |
| JPS645260B2 (ja) | ||
| JP2531968B2 (ja) | 流速センサ及びそれを用いた流速測定装置 | |
| US5361634A (en) | Heat-sensitive flow rate sensor | |
| JP2003106884A (ja) | 気流センサ | |
| JP4435351B2 (ja) | 熱式流量計 | |
| JP4201861B2 (ja) | 流量センサー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070313 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091027 |