JP2003042825A - 流量計および流れ検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然対流により計測誤差が増大して被計測流
体の計測レンジの下限を外れたことを検出することであ
る。 【解決手段】 定温度型の流量計のブリッジ回路２の抵
抗線路２４の抵抗値を高低２段階に切り替え自在な構成
として、熱抵抗体２０１の温度が通常の計測時よりも低
い温度で被計測流体の流量を計測可能とし、熱抵抗体２
０１の温度が高温で通常の計測時に計測された流量か
ら、熱抵抗体２０１の温度が低温の比較計測時に計測さ
れた流量を減算する減算手段５０６と、この減算値が予
め設定した計測下限判定値を越えると、高温の通常計測
において自然対流によるみかけの計測流量が増大してい
るものと判断し、被計測流体の流量が計測レンジ外と判
定する計測レンジ判定手段６とを具備せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流量計および流れ検
知装置の性能向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】流量計は流体の流量や流速の計測に用い
られるもので、熱抵抗体を用いたものでは、流体中に熱
線等の熱抵抗体をおいたとき、流体の流速が速いほど、
熱抵抗体から流体が多く吸熱して熱抵抗体の温度を下げ
ることを利用している。流体が熱抵抗体から吸熱する吸
熱量Ｈと流速Ｖとの関係は、例えば熱抵抗体としてワイ
ヤ型のものを用いた場合には式（１）により表される。
式中、ｋは熱伝導率、ｌは熱抵抗体の長さ、ρは流体の
密度、Ｖは流体の流速、ｄは熱抵抗体の径、Ｃpは流体
の定圧モル比熱である。

【０００３】

【数１】

【０００４】かかる熱抵抗体を用いた流量計のタイプと
しては、熱抵抗体が発生するジュール熱と流体による吸
熱とがバランスして熱抵抗体の温度が一定値をとるよう
に電流を流し、その電流の大きさ等に基づいて流量を計
測する定温度型のものが広く知られている。

【０００５】定温度型の基本的な構成は、流通する被計
測流体中に置かれる熱抵抗体により構成された抵抗線路
を含む４組の抵抗線路よりなるブリッジ回路を給電源に
接続し、２組の直列接続された抵抗線路による分割電圧
の差分が０になるように給電量を制御することで熱抵抗
体の抵抗値を一定すなわち熱抵抗体の温度を一定とする
ものであり、前記ブリッジ回路から被計測流体の流量に
応じた出力信号を得るようになっている。通常、加熱比
の変動の要因となる流体温度の変動を吸収するため、前
記熱抵抗体により構成された抵抗線路以外の抵抗線路の
１つに、前記熱抵抗体とともに、流通する被計測流体中
に置かれて流体温度の変化によって抵抗値が変化する温
度補償用の抵抗器を有している。かかる温度補償用の抵
抗器には、給電で加熱される前記熱抵抗体と同じ熱抵抗
体が用いられる。

【０００６】特開平１１−６７５１号公報には、この２
つの熱抵抗体にそれぞれ独立に給電し、その給電制御に
おいて、両熱抵抗体の温度差が一定値に保たれるように
するとともに、２つの熱抵抗体の両端間電圧が所定の割
合となるように制御することで、流体温度の変動を良好
に吸収するようにしたものが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、低流量域に
おいて十分な検出感度を得ようとすれば、式（１）より
知られるごとく、熱抵抗体に多くの電流を流して熱抵抗
体の温度を上げることが考えられる。一方、流量が少な
くなると自然対流により被計測流体と熱抵抗体とが熱交
換するので、式（１）が成立しなくなり計測誤差が大き
くなる。このため、熱抵抗体を用いた流量計では、計測
レンジの下限を見積もっておく必要がある。

【０００８】しかしながら、自然対流の程度は種々の要
因で変動し、例えば被計測流体の温度によってもばらつ
く。特開平１１−６７５１号公報の技術は、被計測流体
の温度変動を良好に吸収し得るものであるが、自然対流
の影響が大きい低流量域では結局、計測誤差を増大させ
る。

【０００９】その上、自然対流は、流れが弱い状態ほ
ど、すなわち低流量になるほど増大し、殆ど流れがない
にも係わらず、みかけの計測流量が増大し、自然対流の
影響のない流量域での計測値なのか、殆ど流れがないと
きの計測値なのかが区別できないという問題もある。

【００１０】このため、計測レンジの下限を相当程度、
大流量側に見積もらざるを得ず、流量計の性能を十分に
発揮しているとはいえなかった。

【００１１】また、熱抵抗体流量計は、流れの有無を検
知する装置、例えば、ガスが漏れていることを検知する
装置に適用が可能である。かかる場合にも、大きな漏れ
であれば検知可能であるが、微小な漏れに対しては、漏
れなのか、熱抵抗体の周りに現出する自然対流なのかを
区別することができない。

【００１２】本発明は前記実情に鑑みなされたもので、
第１に、計測レンジの下限を判断し下限流量まで正確に
計測することのできる流量計を提供することを目的とす
る。第２に、流れの有無を高精度に検知することのでき
る流れ検知装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、流量計を、被計測流体中に置かれた熱抵抗体により
構成された抵抗線路を含む４組の抵抗線路からなるブリ
ッジ回路を有し、２組の直列接続された抵抗線路による
分割電圧の差分が０になるようにブリッジ回路への供給
電流を制御することで前記ブリッジ回路から被計測流体
の流量に応じた流量検出信号を得るようにする。さら
に、いずれかの抵抗線路を、抵抗値が高低２段階に切り
替え自在な構成として、熱抵抗体の温度が通常の流量計
測時よりも低い温度で被計測流体の流量を計測可能と
し、熱抵抗体の温度が高温で通常の計測時に計測された
通常計測の流量と、熱抵抗体の温度が低温時に計測され
た比較計測の流量とを比較する比較手段と、該比較手段
による比較値が予め設定した計測下限判定値を越えて通
常計測の流量が比較計測の流量よりも大きくなると、被
計測流体の流量は計測レンジ外と判定する計測レンジ判
定手段とを具備せしめる。

【００１４】実際の流量が、通常計測では自然対流の影
響で実際の流量よりも大きな計測流量となる低流量域で
あっても、熱抵抗体が低い温度で行われる比較計測で
は、通常計測時ほど自然対流の影響を受けない。したが
って、通常計測では自然対流の影響が強く現れる流量域
になると、比較手段による比較値が大きく変化する。こ
のとき、計測レンジ判定手段が計測レンジ外と判定する
から、計測流量が、被計測流体の温度等が変化しても、
その変動に追随して、自然対流の影響を受けずに計測さ
れたものであるか否かが知られる。そして、通常計測で
同じ計測流量値となる場合であっても、比較値から、適
正に被計測流体の流量を計測している場合と流れが殆ど
ない場合とを明確に区別することができる。

【００１５】請求項２記載の発明では、流れ検知装置
を、被計測流体中に置かれた熱抵抗体により構成された
抵抗線路を含む４組の抵抗線路からなるブリッジ回路を
有し、２組の直列接続された抵抗線路による分割電圧の
差分が０になるようにブリッジ回路への供給電流を制御
することで前記ブリッジ回路から被計測流体の流量に応
じた流量検出信号を得、被計測流体の流れの有無を検知
するようにする。さらに、いずれかの抵抗線路を抵抗値
が高低２段階に切り替え自在な構成として、熱抵抗体の
温度が高温側と低温側との両方で、被計測流体の流量を
計測可能とし、熱抵抗体の温度が高温時に計測された高
温時計測の流量と、熱抵抗体の温度が低温時に計測され
た低温時計測の流量とを比較する比較手段と、該比較手
段による比較値が予め設定した流れ判定値を越えて高温
時計測の流量が低温時計測の流量よりも大きくなると被
計測流体の流れあり、と判定する流れ判定手段とを具備
せしめる。

【００１６】低温計測では、高温計測時ほど自然対流の
影響を受けないから、流れがある場合とない場合とで計
測流量値が明確な差異を生じる。一方、高温計測では、
熱抵抗体の温度が高い分、熱抵抗体の周囲に本来の流れ
がある場合だけではなく、ない場合にも、自然対流の影
響で計測流量値が比較的大きな値をとり、流れがある場
合とない場合とで計測流量値が明確な差異を生じない。
これにより、計測流量値をみるだけでは明瞭でない流れ
の有無が、前記比較値に基づいて明確に知られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図面にし
たがい、本発明の流量計について説明する。図１は、流
量計の全体構成を示すもので、流量計は、熱抵抗体を用
いた一般的な定温度型のもので、熱抵抗体であるホット
ワイヤ２０１を含む抵抗線路２１、温度補償用の抵抗器
２０２を含む抵抗線路２２、固定抵抗器２０６により構
成された抵抗線路２３、固定抵抗器２０８，２０９によ
り構成された抵抗線路２４の、４つの抵抗線路２１〜２
４が実質的にブリッジ回路２を形成しており、ブリッジ
回路２は電流調整用のトランジスタ３０１を備えた給電
源３に接続される。

【００１８】前記ホットワイヤ２０１および温度補償用
抵抗器２０２は、白金線をセラミックスで被覆しガラス
コーティングしたもので、実質的に同じものが用いられ
ており、共通のセンサホルダに互いに近接して取り付け
られる。センサホルダに取り付けられたホットワイヤ２
０１および温度補償用抵抗器２０２は、被計測流体が流
通する管路に配置される。

【００１９】ブリッジ回路２は、高感度化のため、直列
に接続されて抵抗線路２２を構成する温度補償用抵抗器
２０２および抵抗器２０７に、オペアンプ２０５の出力
端子から給電されるようになっている。オペアンプ２０
５は（＋）入力端子に、ホットワイヤ２０１の両端間電
圧が一対の電圧分割抵抗器２０３，２０４により分割さ
れて入力しており、オペアンプ２０５の（−）入力端子
はオペアンプ２０５の出力端子と導通し電圧フォロア回
路を構成している。

【００２０】給電部３の供給電流はオペアンプ２１０に
より制御され、オペアンプ２１０からは制御電流がトラ
ンジスタ３０１のベースに入力している。演算増幅器２
１０の一対の入力端子にはブリッジ回路２の２つの電圧
出力、すなわち、ホットワイヤ２０１により構成された
抵抗線路２１と抵抗器２０６により構成された抵抗線路
２３とで分割された電圧出力と、温度補償用抵抗器２０
２を有する抵抗線路２２と抵抗器２０８，２０９により
構成された抵抗線路２４とで分割された電圧出力とが入
力しており、これらの電圧出力の差が０となるように、
すなわち、ホットワイヤ２０１の抵抗値が所定の値とな
るように供給電流がトランジスタ３０１で調整される。

【００２１】また、ホットワイヤ２０１を有する抵抗線
路２１と対角位置にある抵抗線路２４は、前記のごとく
抵抗器２０８と抵抗器２０９との２つの抵抗器からなる
が、一方の抵抗器２０８は常時、抵抗線路２２と接地間
に介設されている。また、他方の抵抗器２０９は一端は
抵抗線路２２と接続されているが、他端は、後述する自
然対流検出部５を構成する切り替えスイッチ５０１がｂ
接点に切り替わったときにのみ接地するようになってお
り、抵抗線路２４の抵抗値が、ａ接点側の状態では、抵
抗器２０８の抵抗値Ｒ1 となり、ｂ接点側の状態では、
並列接続された両抵抗器２０８，２０９の合成抵抗値
［（１／Ｒ1 ）＋（１／Ｒ2 ）］^-1となり、ａ接点側よ
りも低い値となる。

【００２２】ホットワイヤ２０１の抵抗値は温度により
変化し、その温度の時に被計測流体がホットワイヤ２０
１から吸熱する量は前記のごとく式（１）で表される。
したがって、被計測流体に吸熱される分に見合うだけの
ジュール熱をホットワイヤ２０１が発生するように、ト
ランジスタ３０１により調整された電流をブリッジ回路
２に流すことになる。このとき、電流値に応じて、抵抗
線路２３の両端間電圧が変化する。抵抗線路２３の両端
間電圧は、被計測流体の流量が大きいほど給電部３から
の供給電流も大きくなり、大きな電圧値をとる。そし
て、ブリッジ回路２からの出力電圧Ｖsec として、アン
プ４で増幅されて、流量検出信号Ｖcom としてＥＣＵ６
に入力する。

【００２３】ブリッジ回路出力電圧Ｖsec はまた、自然
対流検出部５に入力している。自然対流検出部５におい
て、ブリッジ回路出力電圧Ｖsec は、切り替えスイッチ
５０２により２つの信号経路５１ａ，５１ｂが切り替え
可能である。以下、説明の便宜のため、信号経路５１ａ
をとるブリッジ回路出力電圧Ｖsec をブリッジ回路出力
電圧Ｖa といい、信号経路５１ｂをとるブリッジ回路出
力電圧Ｖsec をブリッジ回路出力電圧Ｖb という。

【００２４】一方の信号経路５１ａは、アンプ５０３、
切り替えスイッチ５０４、ホールド回路５０５からな
る。切り替えスイッチ５０４は後述するように、切り替
えスイッチ５０２がａ接点側のときにａ接点側に切り替
えられ、ブリッジ回路出力電圧Ｖa がアンプ５０３で増
幅されて、その出力信号Ｖa'がホールド回路５０５でホ
ールドされる。ホールド信号Ｖa'' は比較手段であるオ
ペアンプ５０６の（＋）入力端子に入力するようになっ
ている。

【００２５】一方、ブリッジ回路出力電圧Ｖb は、信号
線のみの信号経路５１ｂからダイレクトにオペアンプ５
０６の（−）入力端子に入力せしめてある。

【００２６】オペアンプ５０６の出力信号は判定信号Ｖ
nat として計測レンジ判定手段であるＥＣＵ６に入力せ
しめてある。

【００２７】３つの切り替えスイッチ５０１〜５０３は
ＥＣＵ６から出力される制御信号Ｉswにより切り替えら
れ、すべての切り替えスイッチ５０１〜５０３がａ接点
側となる状態（以下、適宜、Ａターンという）とすべて
の切り替えスイッチ５０１〜５０３がｂ接点側となる状
態（以下、適宜、Ｂターンという）との二値に切り替え
られる。

【００２８】ＥＣＵ６は、例えばマイクロコンピュータ
や前記各信号を受ける入力インターフェース等により構
成され、各信号に基づく流量の演算等はマイクロコンピ
ュータのＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがっ
てＣＰＵおよびその作業領域としてのＲＡＭ上で実行さ
れる。

【００２９】本流量計の作動について説明する。図２は
流量計の各部の作動状態を示すタイミングチャートであ
り、ＳＷa ，ＳＷb は切り替えスイッチ５０１〜５０３
のａ接点の状態、ｂ接点の状態であり、「Ｈ」レベル側
が導通状態であることを示している。Ｂターンは通常の
計測を行う期間であり、ＥＣＵ６はＢターンにおける流
量検出信号Ｖcom を被計測流体の計測流量に対応した信
号として取り込む。取り込まれた流量検出信号Ｖcom
は、ＲＯＭに格納されたテーブルにしたがって計測流量
Ｑに変換される。テーブルは前記式（１）に基づく公知
のものを用い得るが、予め実験等により被計測流体が流
通する管路の形状等に応じて最適化したものとするのが
よい。一方、Ａターンは、流量検出信号Ｖcom を取り込
まない比較計測の期間である。

【００３０】ホットワイヤ２０１を有する抵抗線路２１
と対角位置にある抵抗線路２４の抵抗値が、前記のごと
くＡターンのときの方がＢターンのときよりも高い。し
たがって、通常計測ではホットワイヤ２０１の抵抗値Ｒ
h が相対的に高く、被計測流体の流量を高感度で計測す
ることになる。一方、比較計測を行うＡターンでは、図
のようにホットワイヤ２０１の抵抗値Ｒh が通常の計測
を行うＢターンよりも低く制御され、ホットワイヤ２０
１の制御温度はＢターンよりも低温となる。

【００３１】ここで、信号経路５１ａの増幅率を規定す
るアンプ５０３の増幅率を次のように設定する。すなわ
ち、自然対流の影響がないとみなせる十分に流速の速
い、すなわち大流量の流量域において、Ａターンのアン
プ５０３の出力電圧Ｖa'が、Ｂターンのブリッジ回路出
力電圧Ｖb と同じ大きさとなるように設定する。する
と、オペアンプ５０６から出力される判定信号Ｖnat
は、通常の計測における計測流量から、ホットワイヤ２
０１の制御温度が低温の比較計測における計測流量を減
じた比較値である減算値に比例した大きさとなる。前記
のごとく自然対流の影響のないとみなせる十分に流速の
速い流量域では略０である。

【００３２】一方、流量が極低流量域になると、ホット
ワイヤ２０１の制御温度が高いＢターンでは自然対流に
よるホットワイヤ２０１からの吸熱が増大し、図３に示
すように、被計測流体の流量Ｑ自体は少なくとも、流量
検出信号Ｖcom の出力値は小さくならない。自然対流の
少ないＡターンでは増幅後のブリッジ回路出力電圧Ｖa'
は、極低流量域においても、被計測流体の流量が減少す
るに伴って漸減する。このため、判定信号Ｖnat は、低
流量域において流量が少ないほど増大する。

【００３３】ＥＣＵ６は、判定信号Ｖnat の大きさを予
め記憶した、計測下限判定値であるしきい値と比較し
て、しきい値を越えると、計測レンジ外と判定し、Ｂタ
ーンにおいて取り込まれる流量検出信号Ｖcom から流量
Ｑへの変換をしない。また、図示しない表示器に「計測
レンジ外」である旨を表示する。これは発光素子等のイ
ンディケータでもよいのは勿論である。

【００３４】これにより、計測レンジ外と判定されるま
では、計測精度が確保され、流量計の能力を最大限に引
き出すことができる。そして、自然対流の影響が大きく
なる流量域が変動しても、計測レンジ外との判定を自然
対流の影響の指標である判定信号Ｖnat に基づいて行う
ので、前記流量域の変動に追随して、計測レンジ内か外
かの適正な判断をすることができる。

【００３５】（第２実施形態）図４に本発明の第２実施
形態になる熱抵抗体流量計の構成を示す。第１実施形態
において、自然対流検出部を別の構成に変えたもので、
図中、第１実施形態と実質的に同じ作動をする部分には
同じ番号を付して第１実施形態との相違点を中心に説明
する。

【００３６】自然対流検出部５ＡはＥＣＵ６Ａを含み構
成される。ブリッジ回路出力電圧Ｖsec を入力とするア
ンプ５０３Ａの出力信号Ｖsec'はホールド回路５０５Ａ
に入力し、ホールド回路５０５Ａにてホールドされた信
号Ｖsec'' がＡ／Ｄ変換回路５０７でデジタル信号に変
換されてＥＣＵ６Ａに入力している。ＥＣＵ６Ａは前記
切り替えスイッチ５０１を切り替えるとともに、ホール
ド回路５０５Ａの制御を行う。

【００３７】図５はＥＣＵ６Ａにおけるメインルーチン
を示すもので、ステップＳ１０１では切り替えスイッチ
５０１をａ接点側に切り替える。そして、ステップＳ１
０２で、この比較計測における計測流量に対応したデー
タを取り込むためのデータ入力サブルーチンを読みだ
す。

【００３８】図６はこのデータ入力サブルーチンを示す
もので、ステップＳ２０１ではタイマーのカウント値Ｔ
ＯをＴset とする。ステップＳ２０２でＴＯから１をデ
クリメントし、ステップＳ２０３でＴＯが１よりも小さ
いか否かを判断する。

【００３９】ステップＳ２０３が否定判断されるとステ
ップＳ２０２に戻る。そして、カウント値ＴＯが順次デ
クリメントされて、ステップＳ２０３が肯定判断される
と、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４ではホ
ールド回路５０５Ａにウェイトをかけて、アンプ５０３
Ａの出力信号Ｖsec'をホールドし、ステップＳ２０５で
ホールド信号Ｖsec'' をＡ／Ｄ変換回路５０７から読み
込む。続くステップＳ２０６で、読み込まれた値をＶに
代入し、ステップＳ２０７でＶをメインルーチンに返
す。なおＴset は切り替えスイッチ５０１がａ接点側に
切り替わってホットワイヤ２０１が制御温度まで加熱さ
れるまでの立ち上がり時間を考慮して設定され、例えば
１秒に対応するカウント値とする。かかる立ち上がり時
間はホットワイヤ２０１の被覆の熱容量等に基因したも
のである。

【００４０】メインルーチンのステップＳ１０３では、
サブルーチンで得られたＶをＶa とする。

【００４１】次いで、ステップＳ１０４で、切り替えス
イッチ５０１をｂ接点側に切り替える。そして、ステッ
プＳ１０５で、この通常計測におけるブリッジ回路出力
電圧Ｖsec をＡ／Ｄ変換回路５０７から取り込み、ステ
ップＳ１０６で、取り込まれたＶに所定係数を乗じてＶ
b とする。ここで、所定係数はアンプ５０３Ａのゲイン
の逆数であり、ブリッジ回路出力電圧Ｖsec がアンプ５
０３Ａで増幅されなかったとしたら、すなわちアンプ５
０３Ａをバイパスしてホールド回路５０５Ａに入力した
らＡ／Ｄ変換回路５０７から取りこまれたであろう値が
得られるように設定されている。

【００４２】ステップＳ１０７は比較手段としての手順
で、ホットワイヤ２０１の制御温度が高温のときの計測
流量に対応したＶb から、ホットワイヤ２０１の制御温
度が低温のときの計測流量に対応したＶa を減じて判定
値とする。判定値は第１実施形態の判定信号Ｖnat と等
価であり、Ｖnat を用いて表すものとする。

【００４３】ステップＳ１０８は計測レンジ判定手段と
しての手順で、判定値Ｖnat をしきい値Ｖthよりも小さ
いか否かを判定する。しきい値Ｖthは第１実施形態のし
きい値と同じであり、予めＲＯＭに格納される。

【００４４】ステップＳ１０８が肯定判断されると、ス
テップＳ１０９で、Ｖb を被計測流体の流量Ｑにテーブ
ルに基づいて変換する。テーブルは第１実施形態のごと
く、予め、実験等によりＶb と流量Ｑとの対応関係を測
定して作成したものである。

【００４５】一方、ステップＳ１０８が否定判断される
と、ステップＳ１１０で「計測レンジ外」である旨を表
示する。

【００４６】ステップＳ１０９，Ｓ１１０からは再びス
テップＳ１０１に戻る。

【００４７】本実施形態の構成でも前記のごとく第１実
施形態と実質的に同じ作動をさせることができる。

【００４８】（第３実施形態）図７に本発明の第３実施
形態になる流量計の構成を示す。第１実施形態におい
て、自然対流検出部を別の構成に変えたもので、図中、
第１実施形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番
号を付して第１実施形態との相違点を中心に説明する。
本実施形態の流量計は、被計測流体の流量を計測すると
ともに、被計測流体が流通する管路に被計測流体を供給
する供給装置がオフし、管路が密閉状態となっているは
ずの状態での管路における漏れの有無の検出を行う流れ
検知装置ともなっている。

【００４９】自然対流検出部５Ｂは、比較手段であるオ
ペアンプ５０６から出力される比較値である判定信号Ｖ
nat を（−）入力として、基準信号発生器５０９が出力
する定電圧（以下、基準電圧という）Ｖthl を（＋）入
力として、流れ判定手段であるコンパレータ５０８が設
けられている。コンパレータ５０８の出力電圧Ｖleakは
ＥＣＵ６Ｂに入力せしめてある。ＥＣＵ６Ｂは、被計測
流体が流通する管路に被計測流体を供給する供給装置が
オフした状態、すなわち、管路に流れのないはずの状態
において、コンパレータ５０８が「１」になると、管路
に漏れありと判定して、図示しない表示器に警告を表示
する。

【００５０】基準電圧Ｖthl の大きさは、管路に漏れが
あるか否かを判定する流れ判定値であるしきい値であ
り、次の点を考慮して設定する。管路の漏れを検知しよ
うとすれば、被計測流体の流量が一定量計測されること
になるが、前掲図３より知られるように、漏れがなくと
も自然対流の影響で、流量検出信号Ｖcom は０とはなら
ず、漏れがある場合とない場合とが必ずしも区別できな
い。そこで、本発明では、低流量域においては、ホット
ワイヤ２０１が高温のときの計測流量すなわちＢターン
流量検出信号から低温のときの計測流量すなわちＡター
ン流量検出信号を減じた判定信号Ｖnat が、実際の流量
が０に近づくほど大きくなることを利用して、判定信号
Ｖnat が基準電圧Ｖthl よりも大きくなれば、漏れあり
と判ずるものである。したがって、基準電圧Ｖthl は、
漏れと認められる下限の流量の流れがホットワイヤ２０
１の周囲に存在しているときを基準に設定する。

【００５１】本流量計によれば、漏れの有無を正確に検
知することができる。

【００５２】なお、本実施形態では、被計測流体の流量
の計測とともに、被計測流体の供給装置がオフした状態
での漏れの有無の検知をも行い得るように構成されてい
るが、被計測流体の流量の計測が不要であれば、漏れの
検知のみを行う流れ検知装置とすることもできる。この
場合、図中のアンプ４は不要であり、ＥＣＵ６Ｂの、被
計測流体の流量Ｑを求める制御プログラムも省略するこ
とができる。

【００５３】なお、前記各実施形態において、抵抗線路
２４の抵抗値の切り替えは前記各実施形態のものに限ら
れず、高低２段階に切り替え可能であればよい。また、
ホットワイヤ２０１の制御温度を高低２段階に切り替え
可能であれば、抵抗値が切り替えられる抵抗線路は、ホ
ットワイヤ２０１と対角位置にある抵抗線路２４に限ら
れない。

【００５４】また、前記各実施形態では、判定信号や判
定値Ｖnat は、式（１）等に基づくテーブルにより流量
Ｑに変換される前の信号の大きさに基づいて得ており、
これにより、計測流量に自然対流による誤差を含むおそ
れがあるか否かを判定している。本発明がとり得る具体
的な手段としては必ずしもこれに限定されるものではな
く、例えば、切り替えスイッチ５０１がｂ接点側でホッ
トワイヤ２０１が高温に制御される時の計測流量Ｑと、
切り替えスイッチ５０１がａ接点側でホットワイヤ２０
１が低温に制御される時の計測流量Ｑとをそれぞれ、Ｅ
ＣＵでテーブルにしたがって最終的に演算しておき、前
者から後者を減じることで、自然対流が大きいか否かを
判ずる指標とするのもよい。

【００５５】また、第１、第３実施形態では、比較手段
であるオペアンプ５０６により、Ｖa'' とＶb との差分
出力Ｖnat を得ており、第２実施形態では、比較手段で
あるＥＣＵ６Ａにより、Ｖb −Ｖa を演算してＶnat を
得ているが、これに限られるものではなく、両者を比較
してどの程度大きさが異なるかが比較できればよく、比
較値としてＶa'' ／Ｖb やＶb ／Ｖa を求める回路や演
算する手段を比較手段としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の熱抵抗体流量計の構成図であ
る。

【図２】前記熱抵抗体流量計の作動を説明するタイミン
グチャートである。

【図３】前記熱抵抗体流量計の作動を説明するグラフで
ある。

【図４】本発明の第２の熱抵抗体流量計の構成図であ
る。

【図５】前記熱抵抗体流量計の作動を説明する第１のフ
ローチャートである。

【図６】前記熱抵抗体流量計の作動を説明する第２のフ
ローチャートである。

【図７】本発明の第３の熱抵抗体流量計でかつ流れ検知
装置の構成図である。

【符号の説明】 ２ ブリッジ回路 ２１，２２，２３，２４ 抵抗線路 ２０１ ホットワイヤ（熱抵抗体） ２０８，２０９ 抵抗器 ５０６ オペアンプ（比較手段） ５０９ コンパレータ（流れ判定手段） ６ ＥＣＵ（計測レンジ判定手段） ６Ａ ＥＣＵ（比較手段、計測レンジ判定手段） ６Ｂ ＥＣＵ（流れ判定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 豪宏 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 三浦 晋平 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA10 CD13 CE04 2F034 AA02 CA09 CA16 2F035 EA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被計測流体中に置かれた熱抵抗体により
   構成された抵抗線路を含む４組の抵抗線路からなるブリ
   ッジ回路を有し、２組の直列接続された抵抗線路による
   分割電圧の差分が０になるようにブリッジ回路への供給
   電流を制御することで前記ブリッジ回路から被計測流体
   の流量に応じた流量検出信号を得るようにした流量計で
   あって、 いずれかの抵抗線路を、抵抗値が高低２段階に切り替え
   自在な構成として、熱抵抗体の温度が通常の流量計測時
   よりも低い温度で被計測流体の流量を計測可能とし、 熱抵抗体の温度が高温で通常の計測時に計測された通常
   計測の流量と、熱抵抗体の温度が低温時に計測された比
   較計測の流量とを比較する比較手段と、 該比較手段による比較値が予め設定した計測下限判定値
   を越えて通常計測の流量が比較計測の流量よりも大きく
   なると、被計測流体の流量は計測レンジ外と判定する計
   測レンジ判定手段とを具備せしめたことを特徴とする流
   量計。
2. 【請求項２】 被計測流体中に置かれた熱抵抗体により
   構成された抵抗線路を含む４組の抵抗線路からなるブリ
   ッジ回路を有し、２組の直列接続された抵抗線路による
   分割電圧の差分が０になるようにブリッジ回路への供給
   電流を制御することで前記ブリッジ回路から被計測流体
   の流量に応じた流量検出信号を得、被計測流体の流れの
   有無を検知するようにした流れ検知装置であって、 いずれかの抵抗線路を抵抗値が高低２段階に切り替え自
   在な構成として、熱抵抗体の温度が高温側と低温側との
   両方で、被計測流体の流量を計測可能とし、 熱抵抗体の温度が高温時に計測された高温時計測の流量
   と、熱抵抗体の温度が低温時に計測された低温時計測の
   流量とを比較する比較手段と、 該比較手段による比較値が予め設定した流れ判定値を越
   えて高温時計測の流量が低温時計測の流量よりも大きく
   なると被計測流体の流れあり、と判定する流れ判定手段
   とを具備せしめたことを特徴とする流れ検知装置。