JP2003097989A - Thermal flowmeter - Google Patents

Thermal flowmeter

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JP2003097989A
JP2003097989A JP2001291087A JP2001291087A JP2003097989A JP 2003097989 A JP2003097989 A JP 2003097989A JP 2001291087 A JP2001291087 A JP 2001291087A JP 2001291087 A JP2001291087 A JP 2001291087A JP 2003097989 A JP2003097989 A JP 2003097989A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal flowmeter which accurately detects an abnormally heated heater element Rh, can prevent a micro flow sensor from being thermally destroyed by overheating the heater element, and further can forestall firing of combustible gas. SOLUTION: The thermal flowmeter has the heater element Rh, a first and a second temperature sensor Ru, Rd which are disposed on the straddling sides of the heater element in the passing direction of fluid, a monitoring means which monitors the heater driving voltage Vh applied on the heater element, and a means for stopping driving heater which stops energizing and driving the heater element when the heater driving voltage exceeds a reference voltage being set beforehand. Furthermore, in such a state that the heater element is not energized or heated, the heater element is forced to be energized and driven, and then the stop of driving the heater element is released in accordance with the heater driving voltage at the time, and thermal flowmeter is rapidly restored into the normal operation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータ素子と、こ
のヒータ素子を間にして流体の通流方向にそれぞれ設け
られた第1および第2の温度センサとを具備し、特にヒ
ータ素子の過加熱による熱的破壊を防止することのでき
る熱式流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a heater element and first and second temperature sensors provided in the fluid flow direction with the heater element interposed therebetween. The present invention relates to a thermal type flow meter capable of preventing thermal destruction due to heating.

【0002】[0002]

【関連する背景技術】熱式流量計を構成するマイクロフ
ローセンサは、例えば図5に示すようにシリコン基台B
上に設けた発熱抵抗体からなるヒータ素子Rhを間にし
て、流体の通流方向Fに測温抵抗体からなる一対の温度
センサRu,Rdを設けた素子構造を有する。そして熱
式流量計は、上記ヒータ素子Rhから発せられる熱の拡
散度合い(温度分布)が前記流体の通流によって変化す
ることを利用し、前記温度センサRu,Rdの熱による
抵抗値変化から前記流体の流量Qを検出する如く構成さ
れる。
2. Related Background Art A micro flow sensor constituting a thermal type flow meter has a silicon base B as shown in FIG.
It has an element structure in which a pair of temperature sensors Ru and Rd formed of temperature measuring resistors are provided in the fluid flow direction F with a heater element Rh formed of a heating resistor provided therebetween. The thermal flow meter utilizes the fact that the diffusion degree (temperature distribution) of the heat emitted from the heater element Rh changes due to the flow of the fluid, and based on the resistance change due to the heat of the temperature sensors Ru and Rd, It is configured to detect the flow rate Q of the fluid.

【0003】具体的にはヒータ素子Rhから発せられた
熱が流体の流量Qに応じて下流側の温度センサRdに加
わることで、該温度センサRdの熱による抵抗値の変化
が上流側の温度センサRuよりも大きいこと利用して上
記流量Qを計測するものとなっている。尚、図中Rr
は、前記ヒータ素子Rhから離れた位置に設けられた測
温抵抗体からなる温度センサであって、周囲温度の計測
に用いられる。
Specifically, the heat generated from the heater element Rh is added to the temperature sensor Rd on the downstream side according to the flow rate Q of the fluid, so that the resistance value change due to the heat of the temperature sensor Rd causes the temperature on the upstream side to change. The flow rate Q is measured by utilizing the fact that it is larger than the sensor Ru. Rr in the figure
Is a temperature sensor including a resistance temperature detector provided at a position distant from the heater element Rh, and is used for measuring the ambient temperature.

【0004】図6は上述したマイクロフローセンサを用
いた熱式流量計の概略構成を示している。即ち、ヒータ
素子Rhの駆動回路は、該ヒータ素子Rhと周囲温度計
測用の温度センサRr、および一対の固定抵抗R1,R
2を用いてブリッジ回路1を形成し、所定の電源から供
給される電圧VccをトランジスタQを介して前記ブリッ
ジ回路1に印加すると共に、該ブリッジ回路1のブリッ
ジ出力電圧を差動増幅器2にて求め、そのブリッジ出力
電圧が零となるように前記トランジスタQを帰還制御し
て前記ブリッジ回路1に加えるヒータ駆動電圧を調整す
るように構成される。このように構成されたヒータ駆動
回路により、前記ヒータ素子Rhの発熱温度が、その周
囲温度よりも常に一定温度差だけ高くなるように制御さ
れる。
FIG. 6 shows a schematic structure of a thermal type flow meter using the above-mentioned micro flow sensor. That is, the drive circuit of the heater element Rh includes the heater element Rh, a temperature sensor Rr for measuring the ambient temperature, and a pair of fixed resistors R1, R.
2 is used to form a bridge circuit 1, a voltage Vcc supplied from a predetermined power source is applied to the bridge circuit 1 via a transistor Q, and the bridge output voltage of the bridge circuit 1 is applied to a differential amplifier 2. Then, the transistor Q is feedback-controlled so that the bridge output voltage becomes zero, and the heater driving voltage applied to the bridge circuit 1 is adjusted. The heater driving circuit configured as described above controls the heat generation temperature of the heater element Rh to be always higher than the ambient temperature by a constant temperature difference.

【0005】一方、前記一対の温度センサRu,Rdの
熱による抵抗値変化から前記マイクロフローセンサに沿
って通流する流体の流量Qを検出する流量検出回路は、
上記一対の温度センサRu,Rdと一対の固定抵抗Rx,
Ryを用いて流量計測用のブリッジ回路3を形成し、温
度センサRu,Rdの抵抗値の変化に応じたブリッジ出
力電圧を差動増幅器4を介して検出するように構成され
る。そして前記ヒータ駆動回路によりヒータ素子Rhの
発熱量を一定化した条件下において、差動増幅器4を介
して検出されるブリッジ出力電圧から前記マイクロフロ
ーセンサに沿って通流する流体の流量Qを求めるものと
なっている。
On the other hand, the flow rate detection circuit for detecting the flow rate Q of the fluid flowing along the microflow sensor from the change in resistance value of the pair of temperature sensors Ru and Rd due to heat is
The pair of temperature sensors Ru, Rd and the pair of fixed resistors Rx,
The Ry is used to form the bridge circuit 3 for flow rate measurement, and the bridge output voltage according to the change in the resistance value of the temperature sensors Ru and Rd is detected via the differential amplifier 4. Then, under the condition that the amount of heat generated by the heater element Rh is made constant by the heater drive circuit, the flow rate Q of the fluid flowing along the microflow sensor is obtained from the bridge output voltage detected via the differential amplifier 4. It has become a thing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような熱
式流量計において、マイクロフローセンサやヒータ駆動
回路を構成する電気部品に故障が生じた場合、ヒータ素
子Rhに過大なヒータ駆動電圧が印加される虞がある。
このような過大なヒータ駆動電圧がヒータ素子Rhに加
わった状態がそのまま放置されると、ヒータ素子Rhの
発熱量が過大となってマイクロフローセンサが熱的に破
壊することがある。
By the way, in such a thermal type flow meter, when an electric component constituting the micro flow sensor or the heater drive circuit fails, an excessive heater drive voltage is applied to the heater element Rh. May occur.
If such an excessive heater driving voltage applied to the heater element Rh is left as it is, the amount of heat generated by the heater element Rh becomes excessive and the microflow sensor may be thermally damaged.

【0007】またこの種の熱式流量計を可燃性ガスの流
量計測に用いた場合には、ヒータ素子Rhの過加熱によ
って上記可燃性ガスが発火する虞も生じる。従ってヒー
タ素子Rhの過加熱(異常な高温化)を未然に防ぐこと
が重要である。しかしながら従来においては、専ら、一
対の温度センサRu,Rdを用いて検出されるセンサ出
力からマイクロフローセンサの異常を検出しているだけ
なので、ヒータ素子Rhの異常加熱を正確に検出するこ
とができないと言う問題があった。
When this type of thermal flow meter is used to measure the flow rate of the flammable gas, the flammable gas may ignite due to overheating of the heater element Rh. Therefore, it is important to prevent overheating (abnormal temperature increase) of the heater element Rh. However, in the related art, since the abnormality of the microflow sensor is detected only from the sensor output detected using the pair of temperature sensors Ru and Rd, the abnormal heating of the heater element Rh cannot be accurately detected. There was a problem to say.

【0008】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、ヒータ素子Rhの異常加熱を正
確に検出して該ヒータ素子の過加熱によるマイクロフロ
ーセンサの熱的破壊を防止することができ、更には可燃
性ガスの発火を未然に防ぐことのできる熱式流量計を提
供することにある。
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to accurately detect abnormal heating of the heater element Rh to prevent thermal destruction of the microflow sensor due to overheating of the heater element Rh. It is an object of the present invention to provide a thermal type flow meter capable of preventing the ignition of combustible gas.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る熱式流量計は、ヒータ素子と、このヒ
ータ素子を間にして流体の通流方向にそれぞれ設けられ
た第1および第2の温度センサとを具備したものであっ
て、特に前記ヒータ素子に印加されるヒータ駆動電圧を
監視する監視手段と、上記ヒータ駆動電圧に応じて前記
ヒータ素子の通電駆動を停止させるヒータ駆動停止手段
とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, a thermal type flow meter according to the present invention comprises a heater element and first and second heater elements provided in the fluid flow direction with the heater element interposed therebetween. A second temperature sensor, particularly a monitoring means for monitoring a heater driving voltage applied to the heater element, and a heater driving for stopping energization driving of the heater element according to the heater driving voltage. And a stop means.

【0010】即ち、ヒータ素子に印加しているヒータ駆
動電圧が電気部品の故障等によって過大となったとき、
ヒータ駆動停止手段を作動させて前記ヒータ素子の通電
駆動を停止させ、これによって前記ヒータ素子の異常加
熱を未然に防いでマイクロフローセンサの熱的破壊を防
止し、更には可燃性ガスの流量計測に用いているような
場合には上記可燃性ガスの発火の危険性を確実に回避す
るようにしたことを特徴としている。
That is, when the heater driving voltage applied to the heater element becomes excessive due to a failure of electric parts,
The heater drive stopping means is operated to stop the energization drive of the heater element, thereby preventing abnormal heating of the heater element, preventing thermal destruction of the microflow sensor, and measuring the flow rate of combustible gas. It is characterized in that the danger of ignition of the above flammable gas is surely avoided in the case of being used for.

【0011】また本発明に係る熱式流量計は、前記ヒー
タ素子に印加するヒータ駆動電圧を制御して該ヒータ素
子の発熱温度を制御するヒータ制御手段と、前記ヒータ
駆動電圧を監視して該ヒータ駆動電圧が予め定められた
基準電圧を超えるとき、前記ヒータ素子の通電駆動を停
止させるヒータ駆動停止手段とを備えることを特徴とし
ている。
The thermal type flow meter according to the present invention further comprises a heater control means for controlling a heater driving voltage applied to the heater element to control a heating temperature of the heater element, and a heater controlling voltage for monitoring the heater driving voltage. And a heater drive stopping means for stopping the energization drive of the heater element when the heater drive voltage exceeds a predetermined reference voltage.

【0012】即ち、ヒータ制御手段によりヒータ素子の
発熱温度を制御している場合であっても、ヒータ駆動電
圧が予め定められた基準電圧を超えるときにはヒータ素
子の通電駆動を停止させるので、前記ヒータ素子が異常
に発熱することを未然に防ぐことができ、従ってマイク
ロフローセンサの熱的破壊を防止することができる等の
効果が奏せられる。
That is, even when the heating temperature of the heater element is controlled by the heater control means, the energization drive of the heater element is stopped when the heater driving voltage exceeds a predetermined reference voltage. It is possible to prevent the element from abnormally generating heat, so that the microflow sensor can be prevented from being thermally destroyed.

【0013】また本発明に係る熱式流量計は、更に前記
ヒータ素子の通電加熱停止時に、所定時間に亘って前記
ヒータ素子を強制的に通電駆動する試行手段と、この強
制的なヒータ素子の通電駆動時におけるヒータ駆動電圧
が予め定められた基準電圧よりも低いとき、前記ヒータ
駆動停止手段による前記ヒータ素子の通電駆動停止を解
除する解除手段とを備える。
Further, the thermal type flow meter according to the present invention further comprises a trial means for forcibly energizing and energizing the heater element for a predetermined time when energization and heating of the heater element is stopped, and the forcible heater element And a release unit for releasing the stop of energization drive of the heater element by the heater drive stop unit when the heater drive voltage during energization drive is lower than a predetermined reference voltage.

【0014】このようにヒータ素子の通電加熱停止時に
所定時間に亘って該ヒータ素子を強制的に通電駆動し、
そのときのヒータ駆動電圧を調べれば、前記ヒータ素子
の通電加熱を停止させたときの要因が排除されたか否か
を容易に判断することが可能となる。具体的にはヒータ
駆動電圧が予め定められた基準電圧よりも低くなってい
れば、これによって前記ヒータ素子の通電加熱を停止さ
せるに至った原因がなくなったことを確認することがで
きるので、その復旧処理を円滑に実行することができ
る。
As described above, when the heating of the heater element is stopped, the heater element is forcibly energized and driven for a predetermined time.
By examining the heater driving voltage at that time, it is possible to easily determine whether or not the factor at the time of stopping the energization heating of the heater element has been eliminated. Specifically, if the heater driving voltage is lower than a predetermined reference voltage, it can be confirmed that the cause of stopping the energization and heating of the heater element is eliminated. The restoration process can be executed smoothly.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る熱式流量計について詳細に説明する。図
1はこの実施形態に係る熱式流量計の要部概略構成図を
示している。この熱式流量計は、図5に示した素子構造
のマイクロフローセンサを用い、ヒータ駆動回路および
流量検出回路を図6に示すように構成して実現される。
即ち、ヒータ素子Rhの駆動回路は、該ヒータ素子Rh
と周囲温度計測用の温度センサRr、および一対の固定
抵抗R1,R2を用いてブリッジ回路1を形成し、所定
の電源電圧VccをトランジスタQを介して前記ブリッジ
回路1に印加すると共に、該ブリッジ回路1のブリッジ
出力電圧を差動増幅器2にて求め、そのブリッジ出力電
圧が零となるように前記トランジスタQを帰還制御する
ように構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A thermal flow meter according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a main part of a thermal type flow meter according to this embodiment. This thermal flowmeter is realized by using the microflow sensor having the element structure shown in FIG. 5 and configuring the heater drive circuit and the flow rate detection circuit as shown in FIG.
That is, the drive circuit of the heater element Rh is
And a temperature sensor Rr for measuring ambient temperature, and a pair of fixed resistors R1 and R2 to form a bridge circuit 1, which applies a predetermined power supply voltage Vcc to the bridge circuit 1 via a transistor Q and The bridge output voltage of the circuit 1 is obtained by the differential amplifier 2, and the transistor Q is feedback-controlled so that the bridge output voltage becomes zero.

【0016】また前記一対の温度センサRu,Rdの熱
による抵抗値変化を検出する検出回路は、前記一対の温
度センサRu,Rdと一対の固定抵抗Rx,Ryを用いて
流量計測用のブリッジ回路3を形成し、温度センサR
u,Rdの抵抗値の変化に応じたブリッジ出力電圧Vout
を差動増幅器4を介して検出するように構成される。こ
の検出回路(差動増幅器4)にて検出されるブリッジ出
力電圧Voutは、演算処理部であるCPU5に与えら
れ、その処理機能の一部である流量検出手段5aにて上
記ブリッジ出力電圧Voutに相当する流量Qが求められ
るようになっている。
A detection circuit for detecting a change in resistance value of the pair of temperature sensors Ru and Rd due to heat uses a bridge circuit for flow rate measurement using the pair of temperature sensors Ru and Rd and a pair of fixed resistors Rx and Ry. 3 forming a temperature sensor R
Bridge output voltage Vout according to the change of resistance of u and Rd
Is detected via the differential amplifier 4. The bridge output voltage Vout detected by the detection circuit (differential amplifier 4) is given to the CPU 5 which is an arithmetic processing unit, and the flow output detecting means 5a which is a part of the processing function thereof outputs the bridge output voltage Vout. A corresponding flow rate Q is required.

【0017】尚、CPU5は、EEPROMからなるメ
モリ6と表示器7とを備える。メモリ6は、前記ブリッ
ジ出力電圧Voutと流量Qとの関係を示すテーブルや、
前記ヒータ素子Rhの印加電圧Vhと流量Qとの関係を
示すテーブルを、例えば流体の種別に応じて記憶し、ま
たヒータ素子Rhに対して印加するヒータ駆動電圧の許
容最大値等を記憶したものである。また表示器7は、流
量検出手段5aにて求められる流体の流量Qを表示した
り、後述する各種のメッセージを表示する役割を担う。
The CPU 5 comprises a memory 6 composed of an EEPROM and a display 7. The memory 6 is a table showing the relationship between the bridge output voltage Vout and the flow rate Q,
A table showing the relationship between the applied voltage Vh of the heater element Rh and the flow rate Q is stored, for example, according to the type of fluid, and the allowable maximum value of the heater drive voltage applied to the heater element Rh is stored. Is. Further, the display 7 plays a role of displaying the flow rate Q of the fluid obtained by the flow rate detecting means 5a and displaying various messages described later.

【0018】さて前記CPU5は、上述した流量検出手
段5aのみならず、前記ヒータ素子Rhに印加されるヒ
ータ駆動電圧Vh(ブリッジ駆動電圧)を監視し、該ヒ
ータ駆動電圧Vhが前記メモリ6に記憶されている許容
最大値(基準電圧)を越えるとき、前記ヒータ素子Rh
の通電駆動を停止させる駆動停止手段5bを備えてい
る。この駆動停止手段5bは、例えばヒータ素子Rhに
並列に接続されたスイッチ素子としてのトランジスタS
Wを導通(ON)させることでスイッチ素子Rhを短絡
し、これによって該スイッチ素子Rhの導通駆動を、具
体的にはヒータ素子Rhへの上記ヒータ駆動電圧Vhの
印加を停止させる役割を担う。尚、ブリッジ回路1に直
列に接続されたスイッチ素子(図示せず)を遮断(OF
F)して該ヒータ素子Rhへの上記ヒータ駆動電圧Vh
の印加を停止させるものであっても良い。そしてスイッ
チ素子Rhの導通駆動の停止により、該スイッチ素子R
hが異常に発熱することを未然に防ぐものとなってい
る。
The CPU 5 monitors not only the flow rate detecting means 5a described above but also the heater driving voltage Vh (bridge driving voltage) applied to the heater element Rh, and the heater driving voltage Vh is stored in the memory 6. When the maximum allowable value (reference voltage) is exceeded, the heater element Rh
The drive stop means 5b for stopping the energization drive is provided. The drive stopping means 5b is, for example, a transistor S as a switch element connected in parallel with the heater element Rh.
By making W conductive (ON), the switch element Rh is short-circuited, thereby playing a role of stopping the conduction drive of the switch element Rh, specifically, stopping the application of the heater drive voltage Vh to the heater element Rh. A switch element (not shown) connected in series to the bridge circuit 1 is cut off (OF
F) and then the heater driving voltage Vh to the heater element Rh
May be stopped. Then, by stopping the conduction drive of the switch element Rh, the switch element Rh
It is intended to prevent abnormal heat generation of h.

【0019】更に前記CPU5は、前記駆動停止手段5
bにより前記ヒータ素子Rhの通電駆動を停止させてい
る際、前記トランジスタSWを所定時間(短時間)に亘
って強制的に遮断(OFF)させて該ヒータ素子Rhを
試行的に導通駆動する試行手段5cを備えている。更に
この試行手段5cにより短時間に亘ってヒータ素子Rh
を導通駆動した際に該ヒータ素子Rhに印加されるヒー
タ駆動電圧Vhを検出し、そのときのヒータ駆動電圧V
hが前述した許容最大値(基準電圧)を下回っていると
きには前記駆動停止手段5bによる前記ヒータ素子Rh
の通電駆動停止を解除する解除手段5dを備えている。
Further, the CPU 5 has the drive stopping means 5
When the energization drive of the heater element Rh is stopped by b, the transistor SW is forcibly cut off (OFF) for a predetermined time (short time), and the heater element Rh is trially driven to conduct. The means 5c is provided. Furthermore, this trial means 5c allows the heater element Rh to be used for a short time.
The heater driving voltage Vh applied to the heater element Rh when the heater is driven to conduct is detected, and the heater driving voltage Vh at that time is detected.
When h is below the above-mentioned maximum allowable value (reference voltage), the heater element Rh by the drive stopping means 5b is used.
The release means 5d is provided for releasing the stop of the energization drive.

【0020】図2は、このような処理機能5a,5b,5
c,5dを備えたCPU5における基本的な処理動作の
流れを示している。このCPU5の処理動作について説
明すると、CPU5は先ずヒータ印加電圧Vhに対する
異常処理中であるか否かに応じて、その処理ルーチンを
選択する[ステップS1]。そして異常処理中でない場
合には、ヒータ素子Rhに印加されているヒータ駆動電
圧Vhを検出し[ステップS2]、そのヒータ駆動電圧
Vhが、前記マイクロフローセンサに水素を通流してい
るときのものであるか否かを判定する[ステップS
3]。
FIG. 2 shows such processing functions 5a, 5b, 5
The flow of the basic processing operation in the CPU 5 provided with c and 5d is shown. The processing operation of the CPU 5 will be described. First, the CPU 5 selects the processing routine according to whether or not abnormality processing for the heater applied voltage Vh is being performed [step S1]. When the abnormality processing is not being performed, the heater driving voltage Vh applied to the heater element Rh is detected [step S2], and the heater driving voltage Vh is when hydrogen is flowing through the microflow sensor. [Step S
3].

【0021】即ち、ヒータ素子Rhは前述した駆動回路
によってその周囲温度よりも常に一定温度差だけ高くな
るように制御される。しかしマイクロフローセンサを流
れる流体の種別によって熱の拡散度合いが異なり、この
為、ヒータ素子Rhの発熱温度を周囲温度よりも常に一
定温度差だけ高くしたときに該ヒータ素子Rhに印加さ
れヒータ駆動電圧Vhも流体の種別によって異なる。例
えば図3に流体の流量Qとヒータ素子Rhの駆動電圧V
hの関係を示すように、流体が水素の場合にはヒータ素
子Rhに印加される駆動電圧Vhが高く(特性a)、こ
れに対して窒素を多く含む空気の場合にはヒータ素子R
hに印加される駆動電圧Vhが比較的低い(特性b)。
That is, the heater element Rh is controlled by the above-mentioned drive circuit so as to be always higher than the ambient temperature by a constant temperature difference. However, the degree of heat diffusion varies depending on the type of fluid flowing through the microflow sensor. Therefore, when the heating temperature of the heater element Rh is always higher than the ambient temperature by a constant temperature difference, the heater driving voltage applied to the heater element Rh is increased. Vh also differs depending on the type of fluid. For example, in FIG. 3, the flow rate Q of the fluid and the drive voltage V of the heater element Rh are shown.
As shown in the relationship of h, when the fluid is hydrogen, the driving voltage Vh applied to the heater element Rh is high (characteristic a), whereas in the case of air containing much nitrogen, the heater element Rh is
The drive voltage Vh applied to h is relatively low (characteristic b).

【0022】前述した判定[ステップS3]は、このよ
うな流体の種別によって異なるヒータ駆動電圧Vhの違
いから、マイクロフローセンサを通領している流体が水
素であるか否かを判定している。そして水素以外の流体
(気体)を通流している場合には、例えばマイクロフロ
ーセンサ内をパージ中である旨のメッセージを出力する
等して警告表示する[ステップS4]。
The above-mentioned determination [step S3] determines whether or not the fluid passing through the microflow sensor is hydrogen based on the difference in the heater driving voltage Vh which varies depending on the type of fluid. . When a fluid (gas) other than hydrogen is flowing, a warning message is displayed by, for example, outputting a message indicating that the inside of the microflow sensor is being purged [step S4].

【0023】これに対してマイクロセンサを通流してい
る流体(気体)が水素である場合には、そのときのヒー
タ駆動電圧Vhが予め定めた許容最大値(基準電圧)以
下であるか否かを判定する[ステップS5]。そして上
記ヒータ駆動電圧Vhが予め定めた許容最大値(基準電
圧)を越えている場合には、前述した駆動停止手段5b
によりトランジスタSWを駆動して前記ヒータ素子Rh
の通電駆動を停止させる[ステップS6]。この際、上
記ヒータ駆動電圧Vhが、例えばその電源電圧Vccに相
当する故障レベルの電圧であるか否かを判定する[ステ
ップS7]。そしてその判定結果に応じて、前記ヒータ
駆動電圧Vhが前記許容最大値(基準電圧)を越えるに
至った原因が水素の流量が過大である為か、或いはマイ
クロフローセンサの故障に起因するかを弁別し、その原
因をエラー表示する[ステップS8,S9]。
On the other hand, when the fluid (gas) flowing through the microsensor is hydrogen, whether or not the heater driving voltage Vh at that time is less than a predetermined allowable maximum value (reference voltage) or not. Is determined [step S5]. When the heater drive voltage Vh exceeds a predetermined allowable maximum value (reference voltage), the drive stopping means 5b described above is used.
To drive the transistor SW to drive the heater element Rh.
The energization drive is stopped [step S6]. At this time, it is determined whether or not the heater driving voltage Vh is a voltage of a failure level corresponding to the power supply voltage Vcc [step S7]. Then, according to the determination result, whether the cause that the heater driving voltage Vh exceeds the allowable maximum value (reference voltage) is because the flow rate of hydrogen is excessive or the failure of the microflow sensor is determined. Discrimination is performed and the cause is displayed as an error [steps S8 and S9].

【0024】一方、前述したようにしてヒータ素子Rh
の通電駆動を停止することは、ヒータ駆動電圧に対する
異常処理を実行していることに相当する。従って所定の
時間経過後に、再度、この処理を起動した際に上述した
異常処理を実行中の場合には[ステップS1]、次にそ
の異常処理がマイクロフローセンサの故障に対する処理
であるか否かを判定する[ステップS11]。そしてセ
ンサの故障である場合には、その故障に対する異常処理
を継続して実行する。
On the other hand, as described above, the heater element Rh
Stopping the energization drive of is equivalent to executing the abnormal process for the heater drive voltage. Therefore, after the lapse of a predetermined time, when the above-mentioned abnormal processing is being executed when this processing is started again [step S1], whether or not the abnormal processing is a processing for a failure of the microflow sensor is next performed. Is determined [step S11]. If the sensor has a failure, the abnormality process for the failure is continuously executed.

【0025】しかしマイクロフローセンサの故障でない
場合には、前述した試行手段5bを起動してトランジス
タSWを強制的に遮断(OFF)し、前記ヒータ素子R
hを一時的に通電駆動する[ステップS12]。そして
そのときのヒータ素子Rhの駆動電圧Vhを検出し、そ
のヒータ駆動電圧Vhが前述した許容最大値(基準電
圧)以下に復帰しているか否かを判定する[ステップS
13]。この判定によってヒータ駆動電圧Vhが前述し
た許容最大値(基準電圧)以下に復帰していることが確
認されたならば、前述した駆動停止手段5bによるヒー
タ素子Rhの通電駆動停止を解除し、ヒータ素子Rhを
そのまま通電駆動する。しかしヒータ駆動電圧Vhが許
容最大値(基準電圧)を越えたままの状態である場合に
は、再び、トランジスタSWを導通させてヒータ素子R
hの通電駆動を停止する[ステップS14]。
However, if the microflow sensor is not in failure, the trial means 5b is activated to forcibly turn off the transistor SW to turn off the heater element R.
The current h is temporarily energized [step S12]. Then, the drive voltage Vh of the heater element Rh at that time is detected, and it is determined whether or not the heater drive voltage Vh has returned to the above-described allowable maximum value (reference voltage) or less [step S
13]. If it is confirmed by this determination that the heater drive voltage Vh has returned to the allowable maximum value (reference voltage) or less, the above-described drive stopping means 5b cancels the energization drive stop of the heater element Rh, and the heater The element Rh is energized and driven as it is. However, when the heater drive voltage Vh is still in the state of exceeding the allowable maximum value (reference voltage), the transistor SW is turned on again to turn on the heater element R.
The energization drive of h is stopped [step S14].

【0026】かくしてこのようにしてヒータ素子Rhの
通電駆動を制御する処理機能5b,5c,5dを備えた熱
式流量計によれば、ヒータ素子Rhの駆動電圧Vhがそ
の許容最大値(基準電圧)を越えたとき、該ヒータ素子
Rhの通電駆動を停止させるのでヒータ素子Rhが異常
に発熱することを未然に防ぐことができ、その過加熱を
効果的に防ぐことができる。従ってヒータ素子Rhの異
常発熱によってマイクロフローセンサが熱的に破壊され
る虞を効果的に回避することができる。また水素等の可
燃性ガスの流量Qを計測するような場合であっても、ヒ
ータ素子Rhが過加熱することがないので水素(可燃性
ガス)が発火する虞がない。即ち、ヒータ素子Rhが異
常加熱(発熱)状態に至ることを未然に防ぐことが可能
となるので、ヒータ素子Rhの異常加熱による不具合の
発生を効果的に回避することができる。しかも簡単な構
成にて、ヒータ素子Rhの異常加熱を確実に防ぎ得る等
の利点がある。
Thus, according to the thermal type flow meter having the processing functions 5b, 5c, 5d for controlling the energization drive of the heater element Rh in this way, the drive voltage Vh of the heater element Rh is equal to its allowable maximum value (reference voltage). ), The energization drive of the heater element Rh is stopped, so that the heater element Rh can be prevented from abnormally generating heat and its overheating can be effectively prevented. Therefore, it is possible to effectively avoid the risk that the microflow sensor is thermally damaged due to abnormal heat generation of the heater element Rh. Further, even when the flow rate Q of combustible gas such as hydrogen is measured, the heater element Rh does not overheat, so that hydrogen (combustible gas) does not ignite. That is, it is possible to prevent the heater element Rh from reaching an abnormally heated (heated) state in advance, so that it is possible to effectively avoid occurrence of a defect due to abnormal heating of the heater element Rh. Moreover, there is an advantage that abnormal heating of the heater element Rh can be surely prevented with a simple configuration.

【0027】またヒータ素子Rhの通電駆動を停止して
いる際、前述したようにヒータ素子Rhを強制的に通電
駆動し、そのときのヒータ駆動電圧Vhを調べて故障か
ら復帰したか否かを判定するので、故障原因が取り除か
れた場合には、速やかに通常の流量計測動作に復帰させ
ることができる。即ち、流体の流量Qが図4(a)に示す
ように一時的に増大するような場合、流量Qの過剰な増
大に伴ってヒータ素子Rhの駆動電圧が図4(b)に示す
ようにその許容最大値(基準電圧)を越えたとき、図4
(c)に示すようにヒータ駆動停止信号が出力されてヒー
タ素子Rhの通電駆動が停止される。そしてヒータ素子
Rhの通電駆動停止時には、試行的にヒータ素子Rhが
通電駆動され、そのときのヒータ駆動電圧Vhに応じて
ヒータ素子Rhの通電駆動を再開するか、その停止状態
を継続するかが判定される。従って流体の流量Qが一時
的に過大となったような場合には、流量Qが通常の量に
戻ることによって速やかに通常の流量計測動作に復帰さ
せることができる。
When the energization drive of the heater element Rh is stopped, the heater element Rh is forcibly energized as described above, and the heater drive voltage Vh at that time is checked to determine whether or not the failure is recovered. Since the determination is made, when the cause of the failure is removed, it is possible to quickly return to the normal flow rate measuring operation. That is, when the flow rate Q of the fluid temporarily increases as shown in FIG. 4A, the driving voltage of the heater element Rh increases as shown in FIG. 4B as the flow rate Q increases excessively. When the maximum allowable value (reference voltage) is exceeded,
As shown in (c), the heater drive stop signal is output and the energization drive of the heater element Rh is stopped. When the energization of the heater element Rh is stopped, the heater element Rh is tentatively energized and the energization drive of the heater element Rh is restarted according to the heater driving voltage Vh at that time. To be judged. Therefore, if the flow rate Q of the fluid becomes temporarily excessive, the flow rate Q returns to the normal amount, whereby the normal flow rate measuring operation can be promptly returned.

【0028】ちなみにマイクロフローセンサの出力(検
出流量Q)は、図4(d)に示すようにヒータ素子Rhの
駆動停止時に一時的に途切れることが否めない。しかし
ながらヒータ素子Rhの異常加熱を未然に防ぐことがで
きるので、流量検出動作の一時的な停止に勝る効果が期
待できる。特に可燃性ガスが発火するような自体を確実
回避することができるので、防爆安全性を確保する上で
の実用的利点が極めて高い。
Incidentally, it cannot be denied that the output (detected flow rate Q) of the microflow sensor is temporarily interrupted when the driving of the heater element Rh is stopped as shown in FIG. 4 (d). However, since abnormal heating of the heater element Rh can be prevented in advance, it is possible to expect an effect over temporary stop of the flow rate detection operation. In particular, since it is possible to reliably avoid the ignition of flammable gas itself, the practical advantage in ensuring explosion-proof safety is extremely high.

【0029】特にヒータ素子Rhに印加する駆動電圧V
hから、その駆動状態が正常であるか異常であるかを判
定しているので、過大な流量によってヒータ素子Rhの
発熱温度が低く抑えられているような場合でも、その異
常状態を確実に検出することができる。従ってヒータ素
子Rhの発熱温度が低い場合であっても、そのときの検
出流量が正常であるか否かを判定することも可能となる
等の二次的な効果も期待することが可能となる。
In particular, the drive voltage V applied to the heater element Rh
Since it is determined from h that the driving state is normal or abnormal, even if the heating temperature of the heater element Rh is suppressed to be low due to an excessive flow rate, the abnormal state can be reliably detected. can do. Therefore, even when the heating temperature of the heater element Rh is low, it is possible to expect a secondary effect such as determining whether or not the detected flow rate at that time is normal. .

【0030】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。ここではブリッジ回路1を構成してヒ
ータ素子Rhの駆動を制御したが、例えばCPU5にて
温度センサRrにより計測される周囲温度を読み込みな
がら、ヒータ素子Rhの駆動電力を制御してその発熱温
度(加熱温度)を制御する場合にも同様に適用すること
ができる。またヒータ素子Rhの温度を一定化制御しな
がら流量計測を行うように構成した熱式流量計にも適用
することができ、更には水素以外にも、酸素等の可燃性
ガスの流量を計測する流量計にも適用可能である。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. Here, the bridge circuit 1 is configured to control the driving of the heater element Rh. However, for example, while reading the ambient temperature measured by the temperature sensor Rr in the CPU 5, the driving power of the heater element Rh is controlled and its heat generation temperature ( The same can be applied when controlling the heating temperature). It can also be applied to a thermal type flow meter configured to measure the flow rate while controlling the temperature of the heater element Rh to be constant, and further measure the flow rate of flammable gas such as oxygen in addition to hydrogen. It is also applicable to flow meters. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヒ
ータ素子に印加される駆動電圧に応じて、該ヒータ素子
の通電駆動を停止させるので、ヒータ素子の異常発熱
(加熱)を未然に防ぐことができ、マイクロフローセン
サの熱的破壊を未然に防ぎ、更には可燃性ガスが発火す
る等の不具合を効果的に回避することができる等の実用
上多大なる効果を奏し得る。
As described above, according to the present invention, the energization drive of the heater element is stopped according to the drive voltage applied to the heater element, so that abnormal heat generation (heating) of the heater element is prevented. It can be prevented, thermal destruction of the microflow sensor can be prevented in advance, and further, problems such as ignition of combustible gas can be effectively avoided, which can bring about great practical effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る熱式流量計の要部概
略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a thermal type flow meter according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す熱式流量計におけるCPUでの処理
手順の例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a processing procedure in a CPU in the thermal type flow meter shown in FIG.

【図3】流体の種別によって異なる流量Qとヒータ駆動
電圧Vhとの関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a flow rate Q and a heater driving voltage Vh which differ depending on the type of fluid.

【図4】流体の流量変化に対する熱式流量計の動作形態
を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an operation form of a thermal type flow meter with respect to a change in fluid flow rate.

【図5】マイクロフローセンサの概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a microflow sensor.

【図6】従来の一般的なヒータ駆動回路と流量検出回路
の構成例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a conventional general heater drive circuit and flow rate detection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Rh ヒータ素子 Ru 温度センサ(上流側) Rd 温度センサ(下流側) Rr 温度センサ(周囲温度計測用) 1 ブリッジ回路(ヒータ駆動用) 2 差動増幅器 3 ブリッジ回路(流量計測用) 4 差動増幅器 5 CPU 5a 流量検出手段 5b 駆動停止手段 5c 試行手段 5d 解除手段 6 メモリ(EEPROM) 7 表示器 Q トランジスタ(温度制御用) SW トランジスタ(通電制御用) Rh heater element Ru temperature sensor (upstream side) Rd temperature sensor (downstream side) Rr temperature sensor (for ambient temperature measurement) 1 bridge circuit (for driving the heater) 2 differential amplifier 3 bridge circuit (for flow rate measurement) 4 differential amplifier 5 CPU 5a Flow rate detection means 5b Drive stop means 5c Trial means 5d Release means 6 memory (EEPROM) 7 Display Q transistor (for temperature control) SW transistor (for energization control)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒータ素子と、このヒータ素子を間にし
て流体の通流方向にそれぞれ設けられた第1および第2
の温度センサとを具備した熱式流量計であって、 前記ヒータ素子に印加されるヒータ駆動電圧を監視する
監視手段と、 上記ヒータ駆動電圧に応じて、前記ヒータ素子の通電駆
動を停止させるヒータ駆動停止手段とを具備したことを
特徴とする熱式流量計。
1. A heater element and first and second heater elements provided in the fluid flow direction with the heater element interposed therebetween.
A thermal type flow meter comprising: a temperature sensor for monitoring the heater driving voltage applied to the heater element; and a heater for stopping energization driving of the heater element according to the heater driving voltage. A thermal type flow meter comprising: a drive stopping means.
【請求項2】 ヒータ素子と、このヒータ素子を間にし
て流体の通流方向にそれぞれ設けられた第1および第2
の温度センサとを具備した熱式流量計であって、 前記ヒータ素子に印加するヒータ駆動電圧を制御して該
ヒータ素子の発熱温度を制御するヒータ制御手段と、 前記ヒータ駆動電圧を監視して該ヒータ駆動電圧が予め
定められた基準電圧を超えるとき、前記ヒータ素子の通
電駆動を停止させるヒータ駆動停止手段とを具備したこ
とを特徴とする熱式流量計。
2. A heater element and first and second heater elements respectively provided in the fluid flow direction with the heater element interposed therebetween.
And a heater control means for controlling a heater driving voltage applied to the heater element to control a heat generation temperature of the heater element, and monitoring the heater driving voltage. A thermal flow meter, comprising: heater driving stop means for stopping energization driving of the heater element when the heater driving voltage exceeds a predetermined reference voltage.
【請求項3】 請求項1または2に記載の熱式流量計に
おいて、 更に前記ヒータ素子の通電加熱停止時に、所定時間に亘
って前記ヒータ素子を強制的に通電駆動する試行手段
と、 この強制的なヒータ素子の通電駆動時におけるヒータ駆
動電圧が予め定められた基準電圧よりも低いとき、前記
ヒータ駆動停止手段による前記ヒータ素子の通電駆動停
止を解除する解除手段とを具備することを特徴とする熱
式流量計。
3. The thermal type flow meter according to claim 1, further comprising a trial means for forcibly energizing and driving the heater element for a predetermined time when energization heating of the heater element is stopped. When the heater driving voltage at the time of energizing the conventional heater element is lower than a predetermined reference voltage, the heater driving stopping means cancels the energization driving stop of the heater element. A thermal type flow meter.
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