JP2003097990A - 熱式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予め定められた上限値および下限値により規
定される計測許容範囲を越えて流量を計測することがで
き、実質的な流量計測範囲を拡大することのできる熱式
流量計を提供する。 【解決手段】 温度センサにより計測される温度差信号
Ｖtにゼロ点調整量Ｖadjを加えてセンサ出力信号Ｖout
を生成するセンサ出力調整手段と、センサ出力信号Ｖou
tが所定の許容範囲内から外れるとき、該センサ出力信
号Ｖoutが上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点
操作量Ｖsiftを生成し、このゼロ点操作量Ｖsiftをゼロ
点補正基準量Ｖrefに加えて前記ゼロ点調整量Ｖadjを求
めるゼロ点操作量生成手段と、前記センサ出力信号Ｖou
tと前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流量Ｑを算出す
る流量算出手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、特にそ
の計測可能範囲を容易に拡大することのできる熱式流量
計に関する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００６】この流量Ｑの算出は、例えば上記ブリッジ
出力電圧（センサ出力）を演算処理装置（ＣＰＵ）に取
り込むことによって行われる。また温度センサＲｕ,Ｒ
ｄや固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙの抵抗値精度のバラツキに起因
する誤差を打ち消すべく、前記流体の流量Ｑがゼロ
（０）のときに前記ブリッジ出力電圧（センサ出力）が
ゼロ（０）となるように該ブリッジ出力電圧に所定のゼ
ロ点補正基準量を加えてＣＰＵに取り込むセンサ出力信
号をオフセットすることも行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記ＣＰＵが
取り込み得る信号の入力レベルの範囲は、該ＣＰＵが備
えるＡＤ変換器のダイナミックレンジ等により制限され
る。そこでＣＰＵにおいては、予め設定された流量計測
範囲（許容範囲）を規定する上限値および下限値と前述
したブリッジ出力電圧（センサ出力信号）とを比較し、
該センサ出力が上記流量計測範囲（許容範囲）から外れ
るような場合には、例えばその旨をエラーメッセージと
して表示して流量計測を中止する等の異常処理を実行す
るものとなっている。この為、センサ出力信号が所定の
流量計測範囲（許容範囲）を外れるような場合には、上
記センサ出力信号から流量Ｑを求めることができないと
言う問題がある。

【０００８】この点、センサ出力信号が上記上限値を越
えるような場合、ＣＰＵに入力するセンサ出力信号のレ
ベルを［１／２］に減衰させる等して、所定の流量計測
範囲内に収めることが考えられる。しかしながらこのよ
うにしてセンサ出力信号のレベルを調整した場合、その
計測分解能（計測精度）が低下すると言う新たな問題が
生じる。これ故、計測分解能（計測精度）を高く維持し
ながら、その流量計測範囲を十分に大きく設定すること
ができないと言う問題があった。

【０００９】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、予め定められた上限値および下
限値により規定される計測許容範囲を越えて流量を計測
することができ、その計測分解能（計測精度）を高く維
持しながら流量計測範囲を拡大することのできる熱式流
量計を提供することにある。

【００１０】

【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の温度センサとを備えたものであっ
て、特に 第１および第２の温度センサによりそれぞれ計測さ
れる温度の差に相当する温度差信号Ｖtに、該温度差信
号Ｖtをオフセットするゼロ点調整量Ｖadjを加えてセン
サ出力信号Ｖout（＝Ｖt＋Ｖadj）を生成するセンサ出
力調整手段と、 このセンサ出力信号Ｖoutが所定の許容範囲（流量
計測可能範囲）内にあるか否かを判定し、前記センサ出
力信号Ｖoutが所定の許容範囲内から外れるときには該
センサ出力信号Ｖoutが上記所定の許容範囲内に収まる
ようなゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、このゼロ点操作量
Ｖsiftを前記温度差信号をゼロ点補正するゼロ点補正基
準量Ｖrefに加えて前記ゼロ点調整量Ｖadj（＝Ｖref＋
Ｖsift）を求めるゼロ点操作量生成手段と、 前記センサ出力信号Ｖoutと前記ゼロ点操作量Ｖsif
tとに従って流体の流量Ｑを算出する流量算出手段と、 を具備したことを特徴としている。

【００１１】尚、温度差信号Ｖtをゼロ点補正するゼロ
点補正基準量Ｖrefは、流体の流量Ｑがゼロ（０）のと
きに前記センサ出力信号Ｖoutが一定値Ｖoとなるように
補正するものであって、流量Ｑがゼロ（０）のときの温
度差信号がＶｔとして与えられるとき、Ｖref＝Ｖo−Ｖ
tとして設定される。このようなゼロ点補正基準量Ｖref
によって温度センサや固定抵抗等の抵抗値精度のバラツ
キに起因する計測誤差が補正される。

【００１２】本発明の好ましい態様は、前記ゼロ点操作
量生成手段は、前記センサ出力信号Ｖoutが前記所定の
許容範囲を規定する上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとな
るゼロ点操作量Ｖsiftを生成するように構成される。具
体的には前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ出力
信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを越える場合には（Ｖmax−Ｖo
ut）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、逆に前記センサ
出力信号Ｖoutが下限値Ｖminを下回る場合には（Ｖmin
−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成するように構
成される。

【００１３】このようなゼロ点操作量Ｖsiftを前記温度
差信号Ｖtに加えたセンサ出力信号Ｖoutによれば、流量
計測可能範囲において上記センサ出力信号Ｖoutに相当
する流体の流量ｑを求めることができ、この流量から前
記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する流量分Ｑsiftを加算す
ることによって上記流体の真の流量Ｑを容易に求めるこ
とが可能となる。しかも前記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当
する流量分だけ、実質的にその流量計測可能範囲を拡大
することが可能となる。

【００１４】ちなみに上記所定の許容範囲を規定する下
限値Ｖminは、流体の逆流時における限界値として設定
される。また前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ
出力調整手段が出力する前記センサ出力信号Ｖoutが前
記所定の許容範囲内にあるときには、前記ゼロ点操作量
Ｖsiftを徐々にゼロ（０）に近付けるゼロ点操作量調整
手段を備えことが好ましい。

【００１５】更には前記ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操
作量範囲を外れるとき、異常信号を発生するゼロ点操作
量判定手段を備えることが好ましい。

【００１６】

【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、基本的にはヒータ駆動
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。

【００１７】尚、ヒータ素子Ｒｈに並列接続されたスイ
ッチ素子としてのトランジスタＳＷは、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）が予め設定されている許容最大値（基準電圧）を越
えるときに導通（ＯＮ）されて前記ヒータ素子Ｒｈの通
電駆動を停止させる役割を担う。具体的にはスイッチ素
子Ｒｈを短絡し、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ことで該ヒータ素子Ｒｈの異
常発熱を防止する役割を担う。

【００１８】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を差
動増幅器４を介して検出するように構成される。即ち、
この差動増幅器４は前記温度センサＲｕ,Ｒｄによりそ
れぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号Ｖt
を、前記ブリッジ出力電圧として検出するものとなって
いる。そしてこの温度差信号Ｖtは、センサ出力調整手
段としての減算器５に与えられ、ゼロ点調整量Ｖadjが
加えられて前記温度差信号Ｖtをオフセットしたセンサ
出力信号Ｖout（＝Ｖt＋Ｖadj）として、演算処理部と
してのＣＰＵ６に与えられるようになっている。

【００１９】このようなセンサ出力信号Ｖoutを入力す
るＣＰＵ６は、基本的には上記センサ出力信号Ｖoutに
相当する流量Ｑを求める流量算出手段６ａや、前記セン
サ出力信号Ｖoutが上記流量算出手段６ａの流量計測可
能範囲内にあるか否かを、その上限値および下限値と比
較して判定するセンサ出力の上下限チェック手段６ｂを
備えている。

【００２０】更にＣＰＵ６は、温度センサＲｕ,Ｒｄや
固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙ等の抵抗値精度のバラツキに起因す
る計測誤差を補正する為のゼロ点補正基準量Ｖrefを設
定する手段（図示せず）を備える。このゼロ点補正基準
量Ｖrefは、前記温度差信号Ｖtをゼロ点補正し、流体の
流量Ｑがゼロ（０）のときに前記センサ出力信号Ｖout
がゼロ（０）となるように補正する役割を担うもので、
通常、流量計の出荷時に調整される。ちなみにゼロ点補
正基準量Ｖrefは、流量Ｑが一定値Ｖoのときの温度差信
号がＶtとして与えられるとき、Ｖref＝Ｖo−Ｖtとして
設定される。

【００２１】尚、ＣＰＵ６は、ＥＥＰＲＯＭからなるメ
モリ７と表示器８とを備える。メモリ７は、前記センサ
出力信号Ｖoutと流量Ｑとの関係を示すテーブルや、前
述した如く調整されたゼロ点補正基準量Ｖref等を記憶
するものである。また表示器８は、流量検出手段６ａ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。

【００２２】さてこの実施形態に係る熱式流量計が特徴
とするところは、前記ＣＰＵ６が上述した流量検出手段
６ａやセンサ出力の上下限チェック手段６ｂのみなら
ず、前記センサ出力信号Ｖoutが前述した所定の許容範
囲内から外れるとき、該センサ出力信号Ｖoutが上記所
定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作量Ｖsiftを生
成し、このゼロ点操作量Ｖsiftを前記ゼロ点補正基準量
Ｖrefに加えて前記ゼロ点調整量Ｖadj（＝Ｖref＋Ｖsif
t）を求めるゼロ点操作量生成手段６ｃを備えている点
にある。そして前記流量検出手段６ａにおいては、前記
センサ出力信号Ｖoutと、上記ゼロ点操作量生成手段６
ｃにて生成されたゼロ点操作量Ｖsiftとに従ってマイク
ロフローセンサを通流した流体の流量Ｑを求めるように
構成されている点にある。

【００２３】ちなみに上記ゼロ点操作量生成手段６ｃ
は、前記上下限チェック手段６ｂにて前記センサ出力信
号Ｖoutが所定の許容範囲（流量計測可能範囲）内から
外れていることが判定されたとき、該センサ出力信号Ｖ
outが上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作
量Ｖsiftを生成する。より具体的には、例えば前記セン
サ出力信号Ｖoutが前記所定の許容範囲を規定する上限
値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとなるゼロ点操作量Ｖsiftを
生成する。即ち、ゼロ点操作量生成手段６ｃは、前記セ
ンサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを越える場合には（Ｖ
max−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、逆に前
記センサ出力信号Ｖoutが下限値Ｖminを下回る場合には
（Ｖmin−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成するも
のとなっている。

【００２４】すると前述したセンサ出力調整手段として
の減算器５には、前記ゼロ点補正基準量Ｖrefに上述し
たゼロ点操作量Ｖsiftを加えたゼロ点調整量Ｖadj（＝
Ｖref＋Ｖsift）が与えられることになる。この結果、
この減算器５からＣＰＵ６に与えられるセンサ出力信号
Ｖoutは、温度センサＲｕ,Ｒｄによりそれぞれ計測され
る温度の差に相当する温度差信号Ｖtに上記ゼロ点調整
量Ｖadjを加えたもの、つまりゼロ点補正基準量Ｖrefと
ゼロ点操作量Ｖsiftとをそれぞれ加えた（差し引いた）
ものとなる。そして前記センサ出力信号Ｖoutは、流量
検出手段６ａにおける流量計測可能範囲の上限値または
下限値として生成されることになる。

【００２５】例えば図２(ａ)に示すようにマイクロフロ
ーセンサを通流する流体の流量Ｑが大きく変化した場
合、ゼロ点操作量生成手段６ｃは前記センサ出力信号Ｖ
outが図２(ｂ)に示すように前記所定の許容範囲を規定
する上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとなるようにゼロ点
操作量Ｖsiftを生成する。そしてそのときのゼロ点操作
量Ｖsiftは、図２(ｃ)に示すように流量Ｑが上限値Ｖma
xまたは下限値Ｖminから越えた量に相当するものとな
る。

【００２６】従って前記流量検出手段６ａにおいては、
このようにゼロ点操作されたセンサ出力信号Ｖoutと、
前記ゼロ点操作量生成手段６ｃにて生成されたゼロ点操
作量Ｖsiftとに従い、例えば前記センサ出力信号Ｖout
に相当する流体の流量ｑに前記ゼロ点操作量Ｖsiftに相
当する流量分Ｑsiftを加えることによって、マイクロフ
ローセンサを通流した流体の真の流量Ｑを求めることが
可能となる。従って上記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する
流量分だけ、図３に示すように流量検出手段６ａにおけ
る流量計測範囲をシフトすることになり、実質的にその
流量計測可能範囲を拡大することが可能となる。

【００２７】尚、流量検出手段６ａにおける流量計測可
能範囲を規定する下限値Ｖminを、流体の逆流時におけ
る許容限界値として設定しておけば、流体が逆流したと
きでもその流量Ｑを計測することが可能となり、流量計
の実質的な流量計測可能範囲を拡大することが可能とな
る。即ち、流体の逆流により温度センサＲｕ,Ｒｄによ
りそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号Ｖ
tが負（マイナス）となった場合でも、そのときのゼロ
点操作量Ｖsiftを求めることでその流量Ｑを計測するこ
とが可能となる。

【００２８】ところで前記ゼロ点操作量Ｖsiftについて
は、前記センサ出力信号Ｖoutが前記所定の許容範囲内
にあるときには、該ゼロ点操作量Ｖsiftを徐々にゼロ
（０）に近付けるように制御することが望ましい（ゼロ
点操作量調整手段）。このようにしてゼロ点操作量Ｖsi
ftを徐々にゼロ（０）に近付ければ、流体の流量Ｑの変
化に伴ってその流量Ｑが流量検出手段６ａの流量計測可
能範囲内に戻るとき、これに追従させてゼロ点操作量Ｖ
siftを速やかにゼロ（０）にすることができるので、追
従性の良い流量計測が可能となる。

【００２９】このとき、ゼロ点操作量判定手段６ｄを用
いて前記ゼロ点操作量Ｖsiftを監視し、ゼロ点操作量Ｖ
siftが所定の操作量範囲を外れるときには、その流量Ｑ
が異常であるとして異常信号を発生するようにすること
が望ましい。即ち、流体の流量Ｑが異常に過大である場
合や、流体の逆流量がその許容限界値を越えるような場
合、エラーメッセージを表示して警告を発し、流量計測
を中止することが望ましい。

【００３０】さて図４は、上述した処理機能６ａ,６ｂ,
６ｃ,６ｄを備えたＣＰＵ６における基本的な処理動作
の流れを示している。但し、この図６に示す処理手順に
おいては、前述したゼロ点補正基準量Ｖrefをゼロ
（０）と看做し、前記ゼロ点操作量Ｖsiftをそのままゼ
ロ点調整量Ｖadjとして用いるものとして示してある。
このＣＰＵ６の処理動作について説明すると、先ず前記
センサ出力信号Ｖoutが前述した上限値Ｖmaxと下限値Ｖ
minとにより規定される所定の流量計測可能範囲内にあ
るか否かが判定される［ステップＳ１］。そしてセンサ
出力信号Ｖoutが流量計測可能範囲内にある場合には、
次に前記ゼロ点操作量Ｖsiftがゼロ（０）であるか否か
を判定する［ステップＳ２］。そしてゼロ点操作量Ｖsi
ftがゼロ（０）である場合には、前記センサ出力信号Ｖ
outに従って流体の流量Ｑを算出する［ステップＳ
３］。

【００３１】これに対して前記センサ出力信号Ｖoutが
上限値Ｖmaxと下限値Ｖminとにより規定される所定の流
量計測可能範囲から外れる場合には［ステップＳ１］、
次に前記ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作範囲内にある
か否かを判定する［ステップＳ４］。そしてゼロ点操作
量Ｖsiftが所定の操作範囲内にある場合には、前記セン
サ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを上回っているか、逆に
下限値Ｖminを下回っているかを判定する［ステップＳ
５］。この判定の結果、ゼロ点操作量Ｖsiftが上限値Ｖ
maxを上回っている場合にはゼロ点操作量Ｖsiftのレベ
ルを１段階高くし［ステップＳ６］、逆にゼロ点操作量
Ｖsiftが下限値Ｖmaxを下回っている場合にはゼロ点操
作量Ｖsiftのレベルを１段階低くする［ステップＳ
７］。

【００３２】その後、上記ゼロ点操作量Ｖsiftのレベル
を調整した後の前記センサ出力信号Ｖoutが、前記所定
の流量計測可能範囲内に収またったか否かを判定し［ス
テップＳ８］、センサ出力信号Ｖoutが流量計測可能範
囲内に収まるまで上述したステップＳ４〜Ｓ７の処理に
よる該ゼロ点操作量Ｖsiftのレベル調整を繰り返す。そ
してセンサ出力信号Ｖoutが流量計測可能範囲内に収ま
り、前記流量計測可能範囲の上限値Ｖmaxまたは下限値
Ｖminとなったとき、前記センサ出力信号Ｖout（上限値
Ｖmaxまたは下限値Ｖmin）と前記ゼロ点操作量Ｖsiftと
に従って流体の流量Ｑを算出する［ステップＳ９］。

【００３３】このようなステップＳ４〜Ｓ８に示す処理
によって、所定の流量計測可能範囲から外れた流量分に
相当するゼロ点操作量Ｖsiftが生成され、このゼロ点操
作量Ｖsiftに従ってセンサ出力信号Ｖoutがオフセット
される。そして流量計測手段５ａにおいては、上記セン
サ出力信号Ｖoutから求められる流量ｑに、上記ゼロ点
操作量Ｖsiftに相当する流量分を加えることで、流体の
真の流量Ｑを求めることになる。

【００３４】尚、前記ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作
範囲内から外れている場合には［ステップＳ４］、その
ときのセンサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxであるか、或
いは下限値Ｖminであるかを判定する［ステップＳ１
０］。そしてセンサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxである
場合には、過大流量による異常事態である旨の警告を発
し［ステップＳ１１］、またセンサ出力信号Ｖoutが下
限値Ｖminである場合には逆流異常状態が生じている旨
の警告を発する［ステップＳ１２］。

【００３５】ところで流体の流量Ｑが変化して上述した
如くゼロ点操作量Ｖsift（ゼロ点調整量Ｖadj）を加え
たセンサ出力信号Ｖoutが、正常な流量計測可能範囲に
戻った場合、前述したステップＳ１においてセンサ出力
信号Ｖoutが正常であると判定される。しかしこの場合
にはセンサ出力信号Ｖoutにゼロ点操作量Ｖsiftが加え
られているので、次のステップＳ２においてゼロ点操作
量Ｖsiftがゼロ（０）出ないと判定される。

【００３６】するとこの場合には、前記ゼロ点操作量Ｖ
siftを、そのゼロ点操作量調整用のバッファ値ｂとして
セットし［ステップＳ１３］、次に今までの処理が前記
センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを上回ったことによ
る処理であったか否かを判定する［ステップＳ１４］。
そして今までの処理が、前記センサ出力信号Ｖoutが上
限値Ｖmaxを上回ったことによる処理であった場合に、
上記バッファ値ｂを１段階低減する［ステップＳ１
５］。尚、今までの処理が、前記センサ出力信号Ｖout
が下限値Ｖminを下回ったことによる処理であった場合
には、逆に上記バッファ値ｂを１段階増加させる［ステ
ップＳ１６］。

【００３７】このようにしてバッファ値ｂを更新したな
らば、次に該バッファ値ｂがゼロ（０）となったか否か
を判定し［ステップＳ１７］、バッファ値ｂがゼロ
（０）である場合には、前記ゼロ点操作量Ｖsiftをゼロ
（０）にリセットする［ステップＳ１８］。そしてこの
状態にて前記センサ出力信号Ｖout（上限値Ｖmaxまたは
下限値Ｖmin）と前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流
体の流量Ｑを算出する［ステップＳ９］。

【００３８】しかしバッファ値ｂがゼロ（０）でない場
合には、そのときのセンサ出力信号Ｖoutが正常範囲で
あるか否かを判定し［ステップＳ１９］、正常範囲とな
った場合には、上記のように更新されたバッファ値ｂを
新たなゼロ点操作量Ｖsiftとする［ステップＳ２０］。
そして更に前記バッファ値ｂを更新する処理を繰り返し
実行し［ステップＳ１４〜Ｓ１７］、センサ出力信号Ｖ
outが正常範囲からはずれたばあいには、そのときの前
記センサ出力信号Ｖout（上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖmi
n）と前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流体の流量Ｑ
を算出する［ステップＳ９］。

【００３９】かくしてこのようなステップＳ１３〜Ｓ１
９に示す処理によれば、センサ出力信号Ｖoutが正常範
囲に戻った場合、ゼロ点操作量Ｖsiftを徐々にゼロ
（０）に近付けることが可能となり、流量Ｑの正常範囲
への復帰に伴って上記ゼロ点操作量Ｖsiftを速やかにゼ
ロ（０）に戻すことが可能となる。この結果、センサ出
力信号Ｖoutを所定の流量計測範囲内に維持したまま前
記ゼロ点操作量Ｖsiftをゼロ（０）に戻すことができ、
従って流量Ｑの変化に追従させて流量計測範囲をシフト
させながら、流量計測を高精度に行うことが可能とな
る。しかも従来のように計測分解能を低下させることな
く、流量計測範囲の拡大を図ることが可能となる。

【００４０】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。例えば流量計測範囲の上限値Ｖmaxや
下限値Ｖmin、更には前述したゼロ点補正基準量Ｖrefに
ついては、予めメモリ７に登録しておけば良い。また計
測対象とする流体は特に限定されない。しかし流体の流
量Ｑとセンサ出力信号Ｖoutとの関係は、流体の種別に
よって異なるので、これらの関係を流体の種別に応じて
前記メモリ７に登録しておくようにすれば良い。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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１および第２の温度センサによりそれぞれ計測される温
度の差に相当する温度差信号に該温度差信号をオフセッ
トするゼロ点調整量を加えてセンサ出力信号を生成する
と共に、このセンサ出力信号が所定の許容範囲内から外
れるときには上記センサ出力信号が上記所定の許容範囲
内に収まるようなゼロ点操作量を生成し、このゼロ点操
作量を前記温度差信号をゼロ点補正するゼロ点補正基準
量に加えて前記ゼロ点調整量を求め、前記センサ出力信
号と前記ゼロ点操作量とに従って流体の流量を算出する
ので、流量計測範囲を規定する上限値および下限値に拘
わることなしに、流体の流量計測範囲を容易に拡大する
ことができる。しかも計測分解能を犠牲にすることな
く、その計測範囲を拡大することができる等の実用上多
大なる効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】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。

【図３】ゼロ点操作量を用いたセンサ出力信号のレベル
調整による流量検出範囲のシフトの様子を示す図。

【図４】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。

【図５】マイクロフローセンサの概略構成図。

【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。

【符号の説明】

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 減算器（センサ出力調整手段） ６ ＣＰＵ ６ａ 流量検出手段 ６ｂ センサ出力の上下限チェック手段 ６ｃ ゼロ点操作量設定手段 ６ｄ ゼロ点操作量判定手段 ７ メモリ（ＥＥＰＲＯＭ） ８ 表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 誠司 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号 株式会 社山武内 Ｆターム(参考） 2F035 EA05 EA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   の温度センサとを備えた熱式流量計であって、 前記第１および第２の温度センサによりそれぞれ計測さ
   れる温度の差に相当する温度差信号に該温度差信号をオ
   フセットするゼロ点調整量を加えてセンサ出力信号を生
   成するセンサ出力調整手段と、 このセンサ出力信号が所定の許容範囲内にあるか否かを
   判定し、前記センサ出力信号が所定の許容範囲内から外
   れるときには該センサ出力信号が上記所定の許容範囲内
   に収まるようなゼロ点操作量を生成し、このゼロ点操作
   量を前記温度差信号をゼロ点補正するゼロ点補正基準量
   に加えて前記ゼロ点調整量を求めるゼロ点操作量生成手
   段と、 前記センサ出力調整手段から与えられるセンサ出力信号
   と前記ゼロ点操作量とに従って流体の流量を算出する流
   量算出手段と、を具備したことを特徴とする熱式流量
   計。
2. 【請求項２】 前記ゼロ点操作量生成手段は、前記セン
   サ出力信号が前記所定の許容範囲を規定する上限値また
   は下限値となるゼロ点操作量を生成するものである請求
   項１に記載の熱式流量計。
3. 【請求項３】 前記所定の許容範囲を規定する下限値
   は、流体の逆流時における限界値として設定されるもの
   である請求項２に記載の熱式流量計。
4. 【請求項４】 前記ゼロ点操作量生成手段は、前記セン
   サ出力調整手段が出力する前記センサ出力信号が前記所
   定の許容範囲内にあるとき、前記ゼロ点操作量を徐々に
   ゼロに近付けるゼロ点操作量調整手段を備えるものであ
   る請求項１に記載の熱式流量計。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の熱式流
   量計において、 更に前記ゼロ点操作量が所定の操作量範囲を外れるとき
   に異常信号を発生するゼロ点操作量判定手段を備えるこ
   とを特徴とする熱式流量計。