JP2003315131A - 流体流量測定装置 - Google Patents
流体流量測定装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6845—Micromachined devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体の流量が大きい場合でも感度が低下しな
い流体流量測定装置を得る。 【解決手段】 流体の流れに沿って置かれた２つの発熱
体の放熱量の非対称性から流体流量を測定する装置にお
いて、上流側の第１の発熱体の近傍に第１の温度検出体
を形成し、下流側の第２の発熱体の近傍に第２の温度検
出体を形成して、第１の温度検出体の温度が第２の温度
検出体の温度より常に一定温度高くなるように２つの発
熱体に電力を配分し、この配分比率から流体流量を測定
する。
い流体流量測定装置を得る。 【解決手段】 流体の流れに沿って置かれた２つの発熱
体の放熱量の非対称性から流体流量を測定する装置にお
いて、上流側の第１の発熱体の近傍に第１の温度検出体
を形成し、下流側の第２の発熱体の近傍に第２の温度検
出体を形成して、第１の温度検出体の温度が第２の温度
検出体の温度より常に一定温度高くなるように２つの発
熱体に電力を配分し、この配分比率から流体流量を測定
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のエ
ンジン制御や空調機器など、空気等流体の流量計測が必
要な場所に使用される流体流量測定装置に関するもので
ある。
ンジン制御や空調機器など、空気等流体の流量計測が必
要な場所に使用される流体流量測定装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１３は特開平１１−３２６００３号公
報に示された従来の流体流量測定装置の要部断面図であ
る。図１３において、１０１はシリコン基板、１０２は
このシリコン基板１０１にエッチングにより形成された
空気スペース、１０３、１０４はこの空気スペース１０
２上に架橋された薄膜部材すなわち薄肉部、１０５は第
１の発熱体、１０６は第２の発熱体，１０７は第１の温
度検出体、１０８は第２の温度検出体である。発熱体１
０５、１０６、温度検出体１０７、１０８は温度により
その抵抗値が変化する感温抵抗材料により形成されてい
る。感温抵抗材料としては例えば白金が用いられる。第
１の発熱体１０５と第２の発熱体１０６とはそれぞれほ
ぼ同一の抵抗値と温度係数を持つように作製されてい
る。また、第１の温度検出体１０７と第２の温度検出体
１０８とはそれぞれほぼ同一の抵抗値と温度係数を持つ
ように作製されている。図１３中では構成をわかりやす
くするため第１の発熱体１０５と第１の温度検出体１０
７、および、第２の発熱体１０６と第２の温度検出体１
０８を距離を離して記載しているが、実際はそれぞれが
密な熱的接触状態を確保するため、ほぼ同一の場所に形
成されている。
報に示された従来の流体流量測定装置の要部断面図であ
る。図１３において、１０１はシリコン基板、１０２は
このシリコン基板１０１にエッチングにより形成された
空気スペース、１０３、１０４はこの空気スペース１０
２上に架橋された薄膜部材すなわち薄肉部、１０５は第
１の発熱体、１０６は第２の発熱体，１０７は第１の温
度検出体、１０８は第２の温度検出体である。発熱体１
０５、１０６、温度検出体１０７、１０８は温度により
その抵抗値が変化する感温抵抗材料により形成されてい
る。感温抵抗材料としては例えば白金が用いられる。第
１の発熱体１０５と第２の発熱体１０６とはそれぞれほ
ぼ同一の抵抗値と温度係数を持つように作製されてい
る。また、第１の温度検出体１０７と第２の温度検出体
１０８とはそれぞれほぼ同一の抵抗値と温度係数を持つ
ように作製されている。図１３中では構成をわかりやす
くするため第１の発熱体１０５と第１の温度検出体１０
７、および、第２の発熱体１０６と第２の温度検出体１
０８を距離を離して記載しているが、実際はそれぞれが
密な熱的接触状態を確保するため、ほぼ同一の場所に形
成されている。
【０００３】図１４は従来の流体流量測定装置の回路図
である。図１４において、１０９，１１０は温度検出体
１０７，１０８とともにブリッジ回路１１７を形成する
固定抵抗、１１１はブリッジの中間電位１１８，１１９
を比較する比較器、１１２はインバータ、１１３，１１
４は電子スイッチ、１１５は電源、１１６は流体の流路
である。
である。図１４において、１０９，１１０は温度検出体
１０７，１０８とともにブリッジ回路１１７を形成する
固定抵抗、１１１はブリッジの中間電位１１８，１１９
を比較する比較器、１１２はインバータ、１１３，１１
４は電子スイッチ、１１５は電源、１１６は流体の流路
である。
【０００４】次に動作について説明する。流体の流れが
ない場合において、図１４における中間電位１１８と１
１９には差が生じた場合、この差を比較器１１１が検出
し、電子スイッチ１１３、１１４の制御を行う。固定抵
抗１０９，１１０の抵抗値を等しくしておけば、第１の
温度検出体１０７と第２の温度検出体１０８の抵抗値も
等しくなり、両者の温度は等しくなる。流体の流れがな
い場合には電子スイッチ１１３および電子スイッチ１１
４がＯＮしている時間は等しくなり、第１、第２の発熱
体１０５，１０６への電力の分配比率は５０％：５０％
となる。
ない場合において、図１４における中間電位１１８と１
１９には差が生じた場合、この差を比較器１１１が検出
し、電子スイッチ１１３、１１４の制御を行う。固定抵
抗１０９，１１０の抵抗値を等しくしておけば、第１の
温度検出体１０７と第２の温度検出体１０８の抵抗値も
等しくなり、両者の温度は等しくなる。流体の流れがな
い場合には電子スイッチ１１３および電子スイッチ１１
４がＯＮしている時間は等しくなり、第１、第２の発熱
体１０５，１０６への電力の分配比率は５０％：５０％
となる。
【０００５】次に、流体の流れが存在する場合について
説明する。図１４の矢印の方向から流体が流れてくる
と、第１の発熱体１０５と第１の温度検出体１０７から
流体へ熱が奪われ、第１の温度検出体１０７の温度が低
下する。上流側から熱を奪った流体は第２の温度検出体
１０８にその熱を伝えるため、第２の温度検出体１０８
の温度は上昇する。そのため、中間電位１１８の方が中
間電位１１９よりも低くなる。すると比較器１１１がＨ
ＩＧＨとなり、電子スイッチ１１３がオンされ、第１の
発熱体１０５に電流が流れる。第１の発熱体１０５はジ
ュール熱により発熱し、第１の温度検出体１０７の温度
を上昇させる。第１の発熱体１０５、および、第１の温
度検出体１０７は流れにより冷却されているため、中間
電位１１８が中間電位１１９を超えるまでに要する電子
スイッチ１１３のＯＮ時間は流れのない状態よりも長く
なる。中間電位１１８が上昇し、中間電位１１９よりも
高くなった時点で電子スイッチ１１４がＯＮとなって、
第２の発熱体１０６に電流が流れる。第２の発熱体１０
６はジュール熱により発熱し、第２の温度検出体１０８
の温度を上昇させるため、中間電位１１９が上昇する。
第２の発熱体１０６、および、第２の温度検出体１０８
は流れにより温められているため、中間電位１１９が中
間電位１１８を超えるまでに要する電子スイッチ１１４
のＯＮ時間は、前述の流れのない状態よりも短くなる。
中間電位１１９が中間電位１１８を超えた時点で電子ス
イッチ１１４はＯＦＦになり、電子スイッチ１１３がＯ
Ｎとなって、再び第１の発熱体１０５に電流が流れる。
以上のような動作を繰り返すことによって中間電位１１
８と１１９は再度等しく保たれる。よって、流体の流れ
が存在する場合でも、第１の温度検出体１０７と第２の
温度検出体１０８の温度が等しく制御されるが、このと
き、第１の発熱体１０５に供給される電力は第２に発熱
体１０６に供給される電力よりも大きくなり，分配比率
は例えば６０％：４０％のように第１の発熱体１０５の
方が大きくなる。
説明する。図１４の矢印の方向から流体が流れてくる
と、第１の発熱体１０５と第１の温度検出体１０７から
流体へ熱が奪われ、第１の温度検出体１０７の温度が低
下する。上流側から熱を奪った流体は第２の温度検出体
１０８にその熱を伝えるため、第２の温度検出体１０８
の温度は上昇する。そのため、中間電位１１８の方が中
間電位１１９よりも低くなる。すると比較器１１１がＨ
ＩＧＨとなり、電子スイッチ１１３がオンされ、第１の
発熱体１０５に電流が流れる。第１の発熱体１０５はジ
ュール熱により発熱し、第１の温度検出体１０７の温度
を上昇させる。第１の発熱体１０５、および、第１の温
度検出体１０７は流れにより冷却されているため、中間
電位１１８が中間電位１１９を超えるまでに要する電子
スイッチ１１３のＯＮ時間は流れのない状態よりも長く
なる。中間電位１１８が上昇し、中間電位１１９よりも
高くなった時点で電子スイッチ１１４がＯＮとなって、
第２の発熱体１０６に電流が流れる。第２の発熱体１０
６はジュール熱により発熱し、第２の温度検出体１０８
の温度を上昇させるため、中間電位１１９が上昇する。
第２の発熱体１０６、および、第２の温度検出体１０８
は流れにより温められているため、中間電位１１９が中
間電位１１８を超えるまでに要する電子スイッチ１１４
のＯＮ時間は、前述の流れのない状態よりも短くなる。
中間電位１１９が中間電位１１８を超えた時点で電子ス
イッチ１１４はＯＦＦになり、電子スイッチ１１３がＯ
Ｎとなって、再び第１の発熱体１０５に電流が流れる。
以上のような動作を繰り返すことによって中間電位１１
８と１１９は再度等しく保たれる。よって、流体の流れ
が存在する場合でも、第１の温度検出体１０７と第２の
温度検出体１０８の温度が等しく制御されるが、このと
き、第１の発熱体１０５に供給される電力は第２に発熱
体１０６に供給される電力よりも大きくなり，分配比率
は例えば６０％：４０％のように第１の発熱体１０５の
方が大きくなる。
【０００６】図１５はこの動作の際の出力波形を示す図
であり、出力電圧Ｖoutは図１５に示すようなパルス波
形となる。流体の流量が大きいほど第１の発熱体１０５
への供給電力が増えるので、図１５中のｔ１が大きくな
り、ｔ2が小さくなる。よってduty比の差 （ｔ１−ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）・・・（１） を計測すると、流量依存性を持つ出力を得ることができ
る。図１６はこのような出力特性を示す図である。ここ
で、縦軸は出力、横軸は流量である。さらに、（１）式
のduty比差は第１の発熱体１０５の発熱量Ｐ１と第２の
発熱体１０６の発熱量Ｐ2を用いて次式のようにも表せ
る。 （ｔ１−ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）・・・(2) また、本方式では、逆流が発生した場合、ｔ1が小さく
なり、ｔ２が大きくなるので出力は反転し、逆流検出も
可能である。
であり、出力電圧Ｖoutは図１５に示すようなパルス波
形となる。流体の流量が大きいほど第１の発熱体１０５
への供給電力が増えるので、図１５中のｔ１が大きくな
り、ｔ2が小さくなる。よってduty比の差 （ｔ１−ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）・・・（１） を計測すると、流量依存性を持つ出力を得ることができ
る。図１６はこのような出力特性を示す図である。ここ
で、縦軸は出力、横軸は流量である。さらに、（１）式
のduty比差は第１の発熱体１０５の発熱量Ｐ１と第２の
発熱体１０６の発熱量Ｐ2を用いて次式のようにも表せ
る。 （ｔ１−ｔ２）／（ｔ１＋ｔ２）＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）・・・(2) また、本方式では、逆流が発生した場合、ｔ1が小さく
なり、ｔ２が大きくなるので出力は反転し、逆流検出も
可能である。
【０００７】図１７に温度分布の流量依存性を示す。こ
こで流量は、０＜ｖ１＜ｖ２＜ｖ３である。流量増大に
より発生する第１の温度検出体１０７の温度低下は、第
２の温度検出体１０８の温度上昇よりも大きいので、両
者の温度を等しく制御すると、温度の絶対値は流量増大
とともに低下していく。そして、温度検出体１０７、１
０８の温度は流体の温度に限りなく近づいていく。温度
検出体１０７、１０８の温度が流体の温度とほぼ等しく
なった点では発熱体１０５、１０６から供給される熱は
温度検出体１０７、１０８の温度に影響を与えない状態
となるので、流体の流量を測定することができなくな
る。この流量を飽和流量とすると、この流量測定装置の
流量の測定上限は飽和流量となる。
こで流量は、０＜ｖ１＜ｖ２＜ｖ３である。流量増大に
より発生する第１の温度検出体１０７の温度低下は、第
２の温度検出体１０８の温度上昇よりも大きいので、両
者の温度を等しく制御すると、温度の絶対値は流量増大
とともに低下していく。そして、温度検出体１０７、１
０８の温度は流体の温度に限りなく近づいていく。温度
検出体１０７、１０８の温度が流体の温度とほぼ等しく
なった点では発熱体１０５、１０６から供給される熱は
温度検出体１０７、１０８の温度に影響を与えない状態
となるので、流体の流量を測定することができなくな
る。この流量を飽和流量とすると、この流量測定装置の
流量の測定上限は飽和流量となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本構成を用いた場合の
温度検出体１０７、１０８の温度変化を流量の関係を図
１８に示す。ここで線１２１および線１２２は流量０の
場合の発熱体への電力供給のduty比を変化させずに流体
の流量を増大させた場合の第１の温度検出体１０７の温
度と第２の温度検出体１０８の温度を示している。第１
の温度検出体１０７の温度は線１２１が示すとおり、流
量の増大とともに低下していく。また、第２の温度検出
体１０８の温度は、流量の小さいときは上流側から熱を
受け取って上昇するが、あるポイントから下降する。こ
のような流量依存性を持つ第１の温度検出体１０７と第
２の温度検出体１０８の温度を等温制御すると、第１の
温度検出体１０７の温度は上がり、第２の温度検出体１
０８の温度は下がって、線１２３が示すような温度とな
る。第２の温度検出体１０８の温度を線１２２から線１
２３に下げるために必要な降下温度は流量が小さい領域
では大きくなるが（図中の矢印Ａ→Ｂ）、中流量域以上
では逆に小さくなる（図中の矢印Ｂ→Ｃ→Ｄ）。このた
め、第２の発熱体の放熱量の変化が小さくなり、（１）
式で示すduty比差の変化量も小さくなる。よって、従来
の方式では飽和流量まで流量が大きくなるまでにおいて
も感度が低下するという問題があった。
温度検出体１０７、１０８の温度変化を流量の関係を図
１８に示す。ここで線１２１および線１２２は流量０の
場合の発熱体への電力供給のduty比を変化させずに流体
の流量を増大させた場合の第１の温度検出体１０７の温
度と第２の温度検出体１０８の温度を示している。第１
の温度検出体１０７の温度は線１２１が示すとおり、流
量の増大とともに低下していく。また、第２の温度検出
体１０８の温度は、流量の小さいときは上流側から熱を
受け取って上昇するが、あるポイントから下降する。こ
のような流量依存性を持つ第１の温度検出体１０７と第
２の温度検出体１０８の温度を等温制御すると、第１の
温度検出体１０７の温度は上がり、第２の温度検出体１
０８の温度は下がって、線１２３が示すような温度とな
る。第２の温度検出体１０８の温度を線１２２から線１
２３に下げるために必要な降下温度は流量が小さい領域
では大きくなるが（図中の矢印Ａ→Ｂ）、中流量域以上
では逆に小さくなる（図中の矢印Ｂ→Ｃ→Ｄ）。このた
め、第２の発熱体の放熱量の変化が小さくなり、（１）
式で示すduty比差の変化量も小さくなる。よって、従来
の方式では飽和流量まで流量が大きくなるまでにおいて
も感度が低下するという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明はなされたもので測定可能な全流領域にお
いて流量感度が向上する流体流量測定装置を提供するも
のである。
めに、本発明はなされたもので測定可能な全流領域にお
いて流量感度が向上する流体流量測定装置を提供するも
のである。
【００１０】第１の発明の流体流量測定装置は上流側の
第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検出体と、
下流側の第２の発熱体の近傍に形成された第２の温度検
出体と、前記第１および第２の発熱体に接続された電源
とを備え、前記第１の温度検出体の温度が前記第２の温
度検出体の温度より常に一定温度高くなるように前記第
１および第２の発熱体に電力を配分し、この配分比率か
ら流体流量を測定することを特徴とするものである。
第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検出体と、
下流側の第２の発熱体の近傍に形成された第２の温度検
出体と、前記第１および第２の発熱体に接続された電源
とを備え、前記第１の温度検出体の温度が前記第２の温
度検出体の温度より常に一定温度高くなるように前記第
１および第２の発熱体に電力を配分し、この配分比率か
ら流体流量を測定することを特徴とするものである。
【００１１】また、第２の発明の流体流量測定装置は、
第１の発明の流体流量測定装置において、前記第１およ
び第２の温度検出体と２つ以上の固定抵抗とを用いてブ
リッジ回路を構成し、前記第１の温度検出体の温度が前
記第２の温度検出体の温度より一定温度高くなるように
前記固定抵抗の抵抗値が選択されていることを特徴とす
るものである。
第１の発明の流体流量測定装置において、前記第１およ
び第２の温度検出体と２つ以上の固定抵抗とを用いてブ
リッジ回路を構成し、前記第１の温度検出体の温度が前
記第２の温度検出体の温度より一定温度高くなるように
前記固定抵抗の抵抗値が選択されていることを特徴とす
るものである。
【００１２】また、第３の発明の流体流量測定装置は、
第１の発明の流体流量測定装置において、前記第１およ
び第２の温度検出体と２つ以上の固定抵抗とを用いてブ
リッジ回路を構成し、前記第１の温度検出体の温度が前
記第２の温度検出体の温度より一定温度高くなるように
前記第１および第２の温度検出体の抵抗値が選択されて
いることを特徴とするものである。
第１の発明の流体流量測定装置において、前記第１およ
び第２の温度検出体と２つ以上の固定抵抗とを用いてブ
リッジ回路を構成し、前記第１の温度検出体の温度が前
記第２の温度検出体の温度より一定温度高くなるように
前記第１および第２の温度検出体の抵抗値が選択されて
いることを特徴とするものである。
【００１３】また、第４の発明の流体流量測定装置は、
上流側の第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検
出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に形成された第２
の温度検出体と、前記第１の温度検出体と直列に接続さ
れた第１の固定抵抗と、前記第２の温度検出体と直列に
接続された第１の固定抵抗と同じ抵抗値を有する第２の
固定抵抗とを用いて構成されたブリッジ回路、比較器、
前記比較器の出力と前記第１、第２の発熱体との間にそ
れぞれ第１、第２のスイッチ回路を備え、前記第１の温
度検出体の抵抗値が第２の温度検出体の抵抗値よりも小
さいことを特徴とするものである。
上流側の第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検
出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に形成された第２
の温度検出体と、前記第１の温度検出体と直列に接続さ
れた第１の固定抵抗と、前記第２の温度検出体と直列に
接続された第１の固定抵抗と同じ抵抗値を有する第２の
固定抵抗とを用いて構成されたブリッジ回路、比較器、
前記比較器の出力と前記第１、第２の発熱体との間にそ
れぞれ第１、第２のスイッチ回路を備え、前記第１の温
度検出体の抵抗値が第２の温度検出体の抵抗値よりも小
さいことを特徴とするものである。
【００１４】また、第５の発明の流体流量測定装置は、
上流側の第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検
出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に形成された前記
第１の温度検出体と同じ抵抗値を有する第２の温度検出
体と、前記第１の温度検出体と直列に接続された第１の
固定抵抗と、前記第２の温度検出体と直列に接続された
第２の固定抵抗とを用いて構成されたブリッジ回路、比
較器、前記比較器の出力と前記第１、第２の発熱体との
間にそれぞれ第１、第２のスイッチ回路を備え、前記第
１の固定抵抗の抵抗値が第２の固定抵抗の抵抗値よりも
小さいことを特徴とするものである。
上流側の第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検
出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に形成された前記
第１の温度検出体と同じ抵抗値を有する第２の温度検出
体と、前記第１の温度検出体と直列に接続された第１の
固定抵抗と、前記第２の温度検出体と直列に接続された
第２の固定抵抗とを用いて構成されたブリッジ回路、比
較器、前記比較器の出力と前記第１、第２の発熱体との
間にそれぞれ第１、第２のスイッチ回路を備え、前記第
１の固定抵抗の抵抗値が第２の固定抵抗の抵抗値よりも
小さいことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の形
態１の流体流量測定装置の一部を示す平面図、図２は図
１中のＡ−Ａ断面図である。図１においてシリコン基板
１の表面の本発明に係る流体流量測定装置を形成する部
位に絶縁層３と、絶縁層３上にそれぞれ第１の発熱体
５、第２の発熱体６、第１の温度検出体７、第２の温度
検出体８とがある。この第１の温度検出体７は第１の発
熱体５とほぼ同一の位置または近傍にあればよい。同様
に、第２の温度検出体８は第２の発熱体６とほぼ同一の
位置または近傍にあればよい。第１の発熱体５、第２の
発熱体６、第１の温度検出体７、第２の温度検出体８は
例えば白金のような感温抵抗材料からなり、第１の発熱
体５と第２の発熱体６とはそれぞれほぼ同一の抵抗値と
温度係数を持つ。また、第１の温度検出体７と第２の温
度検出体８とはそれぞれほぼ同一の抵抗値と温度係数を
持つ。
施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の形
態１の流体流量測定装置の一部を示す平面図、図２は図
１中のＡ−Ａ断面図である。図１においてシリコン基板
１の表面の本発明に係る流体流量測定装置を形成する部
位に絶縁層３と、絶縁層３上にそれぞれ第１の発熱体
５、第２の発熱体６、第１の温度検出体７、第２の温度
検出体８とがある。この第１の温度検出体７は第１の発
熱体５とほぼ同一の位置または近傍にあればよい。同様
に、第２の温度検出体８は第２の発熱体６とほぼ同一の
位置または近傍にあればよい。第１の発熱体５、第２の
発熱体６、第１の温度検出体７、第２の温度検出体８は
例えば白金のような感温抵抗材料からなり、第１の発熱
体５と第２の発熱体６とはそれぞれほぼ同一の抵抗値と
温度係数を持つ。また、第１の温度検出体７と第２の温
度検出体８とはそれぞれほぼ同一の抵抗値と温度係数を
持つ。
【００１６】さらに、図２に示すように発熱体５、６お
よび温度検出体７、８の保護膜として絶縁膜４がある。
また、第１の発熱体５、第２の発熱体６、第１の温度検
出体７、第２の温度検出体８の形成された部分の裏面に
は空洞部２がある。このような構造とすることにより流
量測定部の熱容量を非常に小さくすることができる。
よび温度検出体７、８の保護膜として絶縁膜４がある。
また、第１の発熱体５、第２の発熱体６、第１の温度検
出体７、第２の温度検出体８の形成された部分の裏面に
は空洞部２がある。このような構造とすることにより流
量測定部の熱容量を非常に小さくすることができる。
【００１７】図３は本実施の形態１の流体流量測定装置
の回路図である。図３において、９、１０は第１の温度
検出体７と第２の温度検出体８とともにブリッジ回路１
７を形成する固定抵抗、１１はブリッジの中間電位１
８、１９を比較する比較器、１２はインバータ、１３、
１４は電子スイッチ、１５は電源、１６は流体の流路で
ある。また、第２の温度検出体８と固定抵抗１０の間に
固定抵抗２０が直列に接続されている。なお、中間電位
１９は固定抵抗１０と固定抵抗２０との間の電位であ
る。また、固定抵抗９、１０は同一抵抗値を持つ。
の回路図である。図３において、９、１０は第１の温度
検出体７と第２の温度検出体８とともにブリッジ回路１
７を形成する固定抵抗、１１はブリッジの中間電位１
８、１９を比較する比較器、１２はインバータ、１３、
１４は電子スイッチ、１５は電源、１６は流体の流路で
ある。また、第２の温度検出体８と固定抵抗１０の間に
固定抵抗２０が直列に接続されている。なお、中間電位
１９は固定抵抗１０と固定抵抗２０との間の電位であ
る。また、固定抵抗９、１０は同一抵抗値を持つ。
【００１８】次に動作について説明する。図３の回路に
おいて、流体の流れがない場合、流体流量測定装置が動
作していないときには第１の温度検出体７と第２の温度
検出体８の温度はほぼ同一である。流体流量測定装置を
動作させた場合、動作開始時においては第１の温度検出
体７、および第２の温度検出体８は同じ温度であるため
に抵抗値はほぼ同じであるが、固定抵抗２０が存在する
ため、中間電位１８は中間電位１９よりも低くなる。こ
のため比較器１１の出力はＨＩＧＨとなり、電子スイッ
チ１３がオンとなり、第１の発熱抵抗体５に電流が流れ
る。そのことにより第１の発熱抵抗体５はジュール熱に
より発熱し、第１の温度検出体７の温度が上昇し、中間
電位１８が上昇する。中間電位１８が中間電位１９より
高くなると比較器１１の出力がＬＯＷとなり、インバー
タ１２の出力がＨＩＧＨとなって電子スイッチ１４がオ
ンとなる。すると第２の発熱体６に電流が流れ、そのジ
ュール熱により第２の温度検出体８の温度が上昇し、中
間電位１９が上昇する。中間電位１９が中間電位１８を
より高くなると比較器１１の出力がＨＩＧＨとなり、第
１の発熱体５が発熱する。このような動作を繰り返し
て、中間電位１８と１９が等しくなるように制御が働
く。中間電位１８と１９が等しいとき、第１の温度検出
体７の抵抗値Ｒ７は次式で表される。 Ｒ７＝Ｒ８×Ｒ９／Ｒ１０＋Ｒ２０×Ｒ９／Ｒ１０ ただし、Ｒ８は第２の温度検出体８の抵抗値、Ｒ９、Ｒ
１０、Ｒ２０はそれぞれ固定抵抗９、１０、２０の抵抗
値である。ここで、 Ｒ９＝Ｒ１０ であるから、 Ｒ７＝Ｒ８＋Ｒ２０・・・（３） となる。（３）式からわかるように、固定抵抗２０が存
在するため、第１の温度検出体７の抵抗値は第２の温度
検出体８の抵抗値より大きくなっている。つまり、第１
の温度検出体７の温度は第２の温度検出体８の温度より
一定温度高く保たれる。この一定温度差は固定抵抗２０
の抵抗値により調整できる。
おいて、流体の流れがない場合、流体流量測定装置が動
作していないときには第１の温度検出体７と第２の温度
検出体８の温度はほぼ同一である。流体流量測定装置を
動作させた場合、動作開始時においては第１の温度検出
体７、および第２の温度検出体８は同じ温度であるため
に抵抗値はほぼ同じであるが、固定抵抗２０が存在する
ため、中間電位１８は中間電位１９よりも低くなる。こ
のため比較器１１の出力はＨＩＧＨとなり、電子スイッ
チ１３がオンとなり、第１の発熱抵抗体５に電流が流れ
る。そのことにより第１の発熱抵抗体５はジュール熱に
より発熱し、第１の温度検出体７の温度が上昇し、中間
電位１８が上昇する。中間電位１８が中間電位１９より
高くなると比較器１１の出力がＬＯＷとなり、インバー
タ１２の出力がＨＩＧＨとなって電子スイッチ１４がオ
ンとなる。すると第２の発熱体６に電流が流れ、そのジ
ュール熱により第２の温度検出体８の温度が上昇し、中
間電位１９が上昇する。中間電位１９が中間電位１８を
より高くなると比較器１１の出力がＨＩＧＨとなり、第
１の発熱体５が発熱する。このような動作を繰り返し
て、中間電位１８と１９が等しくなるように制御が働
く。中間電位１８と１９が等しいとき、第１の温度検出
体７の抵抗値Ｒ７は次式で表される。 Ｒ７＝Ｒ８×Ｒ９／Ｒ１０＋Ｒ２０×Ｒ９／Ｒ１０ ただし、Ｒ８は第２の温度検出体８の抵抗値、Ｒ９、Ｒ
１０、Ｒ２０はそれぞれ固定抵抗９、１０、２０の抵抗
値である。ここで、 Ｒ９＝Ｒ１０ であるから、 Ｒ７＝Ｒ８＋Ｒ２０・・・（３） となる。（３）式からわかるように、固定抵抗２０が存
在するため、第１の温度検出体７の抵抗値は第２の温度
検出体８の抵抗値より大きくなっている。つまり、第１
の温度検出体７の温度は第２の温度検出体８の温度より
一定温度高く保たれる。この一定温度差は固定抵抗２０
の抵抗値により調整できる。
【００１９】次に、本実施の形態における出力特性につ
いて説明する。図４は本実施の形態における温度検出体
の温度の流量依存性とその制御形態を示す図であり、縦
軸は温度、横軸は流量である。また図５は流体流量測定
装置の温度分布を示す図であり、縦軸は温度、横軸は流
体流量測定装置の流れに沿った位置を示している。さら
に図６は本実施の形態の流体流量測定装置の出力特性を
示す図であり、縦軸は出力、横軸は流量である。
いて説明する。図４は本実施の形態における温度検出体
の温度の流量依存性とその制御形態を示す図であり、縦
軸は温度、横軸は流量である。また図５は流体流量測定
装置の温度分布を示す図であり、縦軸は温度、横軸は流
体流量測定装置の流れに沿った位置を示している。さら
に図６は本実施の形態の流体流量測定装置の出力特性を
示す図であり、縦軸は出力、横軸は流量である。
【００２０】流体の流れがない状態において第１の温度
検出体７の温度を第２の温度検出体８の温度より高く保
った場合、第１の温度検出体７の温度と第２の温度検出
体８の温度とを等しく保ったときの第１の温度検出体７
の温度より第１の温度検出体７の温度がより高い。その
ため、第１の温度検出体７の温度を第２の温度検出体８
の温度より高く保った状態で図３の矢印の方向に流体の
流れが発生すると温度を等しく保ったときよりもより多
くの熱が上流側から下流側に伝わる。そのため、図４に
示すように下流側の第２の温度検出体８は温度を等しく
保った場合より大流量まで温度上昇を続ける。図４にお
いて線２１、２２はそれぞれ流量０のときの一定温度差
を保つduty比のままで発熱体に電力が供給された場合の
上流側の第１の温度検出体７と下流側の第２の温度検出
体８の温度の流量依存性である。この状態で一定温度差
制御が働くと、両者の温度差が設定された値になるま
で、第１の温度検出体７の温度は線２３ａに上昇し、第
２の温度検出体８の温度は線２３ｂに低下する。この温
度差は流量が増大したときも保たれるが、流量が増大す
るに従い流れにより熱が奪われるために温度分布の流量
依存性は図５に示すようになる。ここで、流量は０＜ｖ
１＜ｖ２＜ｖ３である。流量が増大すれば温度検出体
７、８の温度は低下していく。そして、流量が増大する
につれ、第２の温度検出体８の温度が流体の温度と限り
なく近づいていく。また、第１の温度検出体７において
はある流量以上になれば奪われる熱量が発熱体５が供給
する熱量を超え、温度差を保つことができなくなる。温
度差を保つことができなくなる流量以上では流量を測定
することはできない。この流量を飽和流量とすると、こ
の流量測定装置の流量の測定上限は飽和流量となる。
検出体７の温度を第２の温度検出体８の温度より高く保
った場合、第１の温度検出体７の温度と第２の温度検出
体８の温度とを等しく保ったときの第１の温度検出体７
の温度より第１の温度検出体７の温度がより高い。その
ため、第１の温度検出体７の温度を第２の温度検出体８
の温度より高く保った状態で図３の矢印の方向に流体の
流れが発生すると温度を等しく保ったときよりもより多
くの熱が上流側から下流側に伝わる。そのため、図４に
示すように下流側の第２の温度検出体８は温度を等しく
保った場合より大流量まで温度上昇を続ける。図４にお
いて線２１、２２はそれぞれ流量０のときの一定温度差
を保つduty比のままで発熱体に電力が供給された場合の
上流側の第１の温度検出体７と下流側の第２の温度検出
体８の温度の流量依存性である。この状態で一定温度差
制御が働くと、両者の温度差が設定された値になるま
で、第１の温度検出体７の温度は線２３ａに上昇し、第
２の温度検出体８の温度は線２３ｂに低下する。この温
度差は流量が増大したときも保たれるが、流量が増大す
るに従い流れにより熱が奪われるために温度分布の流量
依存性は図５に示すようになる。ここで、流量は０＜ｖ
１＜ｖ２＜ｖ３である。流量が増大すれば温度検出体
７、８の温度は低下していく。そして、流量が増大する
につれ、第２の温度検出体８の温度が流体の温度と限り
なく近づいていく。また、第１の温度検出体７において
はある流量以上になれば奪われる熱量が発熱体５が供給
する熱量を超え、温度差を保つことができなくなる。温
度差を保つことができなくなる流量以上では流量を測定
することはできない。この流量を飽和流量とすると、こ
の流量測定装置の流量の測定上限は飽和流量となる。
【００２１】第２の温度検出体８の温度降下量は図４に
示すように（図中の矢印Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ）小流量から大
流量まで増加を続ける。よって、第２の発熱体６の放熱
量も小流量から大流量まで大きく変化し、（１）式で示
すduty比差の変化も大きくなる。このことにより、図６
に示されるように、従来に比べ測定可能な全流量域にお
いて流量感度が向上する。特に、第１の温度検出体７の
温度と第２の温度検出体８の温度とを等しく保った場合
に、第２の温度検出体８の温度変化量が低下してくる大
流量においてその効果は大きい。
示すように（図中の矢印Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ）小流量から大
流量まで増加を続ける。よって、第２の発熱体６の放熱
量も小流量から大流量まで大きく変化し、（１）式で示
すduty比差の変化も大きくなる。このことにより、図６
に示されるように、従来に比べ測定可能な全流量域にお
いて流量感度が向上する。特に、第１の温度検出体７の
温度と第２の温度検出体８の温度とを等しく保った場合
に、第２の温度検出体８の温度変化量が低下してくる大
流量においてその効果は大きい。
【００２２】図７は本実施の形態の他の流体流量測定装
置の回路図である。図７では、第１の温度検出体７と第
２の温度検出体８をブリッジの上辺に置き、固定抵抗２
０を固定抵抗９の辺に直列に接続しているが、図３にし
めした回路図の流体流量測定装置と全く同様の効果が得
られる。また、図３、図７の回路以外でも、（３）式の
関係が得られ、第１の温度検出体７の温度が第２の温度
検出体８の温度より高く保たれるような回路構成であれ
ば同様な効果が得られることはいうまでもない。
置の回路図である。図７では、第１の温度検出体７と第
２の温度検出体８をブリッジの上辺に置き、固定抵抗２
０を固定抵抗９の辺に直列に接続しているが、図３にし
めした回路図の流体流量測定装置と全く同様の効果が得
られる。また、図３、図７の回路以外でも、（３）式の
関係が得られ、第１の温度検出体７の温度が第２の温度
検出体８の温度より高く保たれるような回路構成であれ
ば同様な効果が得られることはいうまでもない。
【００２３】本実施の形態によれば、第１の温度検出体
７の温度を第２の温度検出体８の温度より高く保つこと
により、第１の温度検出体７の温度と第２の温度検出体
８の温度とを等しく保つ場合に比べて測定可能な全流量
域において流量感度が向上する。特に、大流量において
その効果は大きい。
７の温度を第２の温度検出体８の温度より高く保つこと
により、第１の温度検出体７の温度と第２の温度検出体
８の温度とを等しく保つ場合に比べて測定可能な全流量
域において流量感度が向上する。特に、大流量において
その効果は大きい。
【００２４】また、流れのない状態においても第１の温
度検出体７の温度を第２の温度検出体８の温度より高く
保つため、流量０のときに第１の発熱体５に第２の発熱
体６よりも多くの電力が配分される。よって図６に示す
ように、流量０のときにバイアス電圧Ｖ０が発生する。
このため、従来技術では必要だったバイアス回路が必要
なくなり、回路規模の縮小と低コスト化も実現できる効
果もある。
度検出体７の温度を第２の温度検出体８の温度より高く
保つため、流量０のときに第１の発熱体５に第２の発熱
体６よりも多くの電力が配分される。よって図６に示す
ように、流量０のときにバイアス電圧Ｖ０が発生する。
このため、従来技術では必要だったバイアス回路が必要
なくなり、回路規模の縮小と低コスト化も実現できる効
果もある。
【００２５】実施の形態２．図８は実施の形態２を示す
平面図である。本実施の形態において、第１の温度検出
体７の抵抗値は第２の温度検出体８の抵抗値より小さく
形成されている。例えば、第１の温度検出体７のパター
ン幅を第２の温度検出体８のパターン幅より広くするこ
とにより、抵抗値に差をつけることができる。もちろ
ん、温度検出体の長さや厚みを変えることにより抵抗値
に差をつけることができるのはもちろんである。
平面図である。本実施の形態において、第１の温度検出
体７の抵抗値は第２の温度検出体８の抵抗値より小さく
形成されている。例えば、第１の温度検出体７のパター
ン幅を第２の温度検出体８のパターン幅より広くするこ
とにより、抵抗値に差をつけることができる。もちろ
ん、温度検出体の長さや厚みを変えることにより抵抗値
に差をつけることができるのはもちろんである。
【００２６】第１、第２の温度検出体７、８の抵抗値Ｒ
７、Ｒ８を温度の関数として表すと(４)、(５)式のよう
になる。 Ｒ７０＝Ｒ７０（１＋αＴ７） ・・・(４) Ｒ８０＝Ｒ８０（１＋αＴ８） ・・・(５) ここでＲ７０、Ｒ８０はそれぞれＲ７、Ｒ８の０℃のと
きの値、αは抵抗温度係数、Ｔ７、Ｔ８はそれぞれＲ
７、Ｒ８の温度である。本実施の形態では、 Ｒ７０＜Ｒ８０ ・・・(６) となるように第１の温度検出体７と第２の温度検出体８
の抵抗値が形成されている。これを図９に示す回路に接
続して動作させると、実施の形態１で説明したのと同様
の制御がなされ、中間電位１８と１９が等しく保たれ
る。このとき、固定抵抗９と１０の抵抗値を等しく選ん
でおけば、第１の温度検出体７と第２の温度検出体８の
抵抗値も等しくなる。つまり、 Ｒ７０＝Ｒ８０ ・・・(７) が成り立つ。よって、(４)、(５)式から Ｔ７０＝（Ｒ８０／Ｒ７０）Ｔ８＋（Ｒ８０／Ｒ７０−１）／α ・・・(８) となり、(６)式より Ｒ８０／Ｒ７０＞１ ・・・(９) であるから Ｔ７０＞Ｔ８０ ・・・(１０) となり、第１の温度検出体７の温度が第２の温度検出体
８の温度より高く保たれる。これにより、実施の形態１
で説明したのと同様に第２の温度検出体８の温度変化量
を大きく保つことができる作用が発生し、感度向上の効
果が得られる。
７、Ｒ８を温度の関数として表すと(４)、(５)式のよう
になる。 Ｒ７０＝Ｒ７０（１＋αＴ７） ・・・(４) Ｒ８０＝Ｒ８０（１＋αＴ８） ・・・(５) ここでＲ７０、Ｒ８０はそれぞれＲ７、Ｒ８の０℃のと
きの値、αは抵抗温度係数、Ｔ７、Ｔ８はそれぞれＲ
７、Ｒ８の温度である。本実施の形態では、 Ｒ７０＜Ｒ８０ ・・・(６) となるように第１の温度検出体７と第２の温度検出体８
の抵抗値が形成されている。これを図９に示す回路に接
続して動作させると、実施の形態１で説明したのと同様
の制御がなされ、中間電位１８と１９が等しく保たれ
る。このとき、固定抵抗９と１０の抵抗値を等しく選ん
でおけば、第１の温度検出体７と第２の温度検出体８の
抵抗値も等しくなる。つまり、 Ｒ７０＝Ｒ８０ ・・・(７) が成り立つ。よって、(４)、(５)式から Ｔ７０＝（Ｒ８０／Ｒ７０）Ｔ８＋（Ｒ８０／Ｒ７０−１）／α ・・・(８) となり、(６)式より Ｒ８０／Ｒ７０＞１ ・・・(９) であるから Ｔ７０＞Ｔ８０ ・・・(１０) となり、第１の温度検出体７の温度が第２の温度検出体
８の温度より高く保たれる。これにより、実施の形態１
で説明したのと同様に第２の温度検出体８の温度変化量
を大きく保つことができる作用が発生し、感度向上の効
果が得られる。
【００２７】また、実施の形態２では第１の温度検出体
７と第２の温度検出体８の抵抗値を流量測定装置の製造
時に変化させることにより、回路に余分な固定抵抗を付
加する必要がなく、低コストで製造が容易な流量測定装
置を得ることができる。
７と第２の温度検出体８の抵抗値を流量測定装置の製造
時に変化させることにより、回路に余分な固定抵抗を付
加する必要がなく、低コストで製造が容易な流量測定装
置を得ることができる。
【００２８】実施の形態３．図１０は実施の形態３を示
す回路図である。本実施の形態において、中間電位１８
には差動増幅器２５が接続され、バイアス電圧２６が引
き算される。４つの固定抵抗２４はすべて同じ値にして
おりゲインは１倍である。よって比較器１１の一方の入
力端子に入力される電圧は、中間電位１８（Ｖ18）から
バイアス電圧２６（Ｖbias）を引き算した値となる。比
較器１１の他方の入力は中間電位１９（Ｖ19）であるの
で、図１０の回路を動作させることにより、 Ｖ18−Ｖbias＝V19 ・・・（１１) となるように制御がなされる。つまり、中間電位１８が
中間電位１９よりも大きくなるように制御される。中間
電位１８を中間電位１９よりも大きくするには、第１の
温度検出体７の抵抗値を第２の温度検出体８の抵抗値よ
りも大きくしなければならない。よって第１の温度検出
体７の温度が第２の温度検出体８の温度より高く保たれ
る。
す回路図である。本実施の形態において、中間電位１８
には差動増幅器２５が接続され、バイアス電圧２６が引
き算される。４つの固定抵抗２４はすべて同じ値にして
おりゲインは１倍である。よって比較器１１の一方の入
力端子に入力される電圧は、中間電位１８（Ｖ18）から
バイアス電圧２６（Ｖbias）を引き算した値となる。比
較器１１の他方の入力は中間電位１９（Ｖ19）であるの
で、図１０の回路を動作させることにより、 Ｖ18−Ｖbias＝V19 ・・・（１１) となるように制御がなされる。つまり、中間電位１８が
中間電位１９よりも大きくなるように制御される。中間
電位１８を中間電位１９よりも大きくするには、第１の
温度検出体７の抵抗値を第２の温度検出体８の抵抗値よ
りも大きくしなければならない。よって第１の温度検出
体７の温度が第２の温度検出体８の温度より高く保たれ
る。
【００２９】このことにより、実施の形態１で説明した
のと同様に第２の温度検出体８の温度変化量を大きく保
つことができる作用作用が発生し、感度向上の効果が得
られる。
のと同様に第２の温度検出体８の温度変化量を大きく保
つことができる作用作用が発生し、感度向上の効果が得
られる。
【００３０】図１０では中間電位１８からバイアス電圧
を引き算する構成としたが、中間電位１９にバイアス電
圧を加算する構成としても同様の効果が得られることは
いうまでもない。
を引き算する構成としたが、中間電位１９にバイアス電
圧を加算する構成としても同様の効果が得られることは
いうまでもない。
【００３１】
【実施例】実施の形態１に示した流体流量測定装置を用
いて流体の流量を測定した結果について説明する。図１
１は電源電圧５Ｖの場合の流量と図１におけるＶｏｕｔ
との関係を示したグラフである。ここで示したグラフは
それぞれ第１と第２の温度検出体間の温度差が０℃、１
３℃および２５℃の場合である。グラフより流量が１５
ｇ／秒以上のときに温度差なしの場合より感度が高いこ
とがわかる。この感度上昇度合いは、第１の温度検出体
７と第２の温度検出体８の間に設定する温度差に依存す
る。
いて流体の流量を測定した結果について説明する。図１
１は電源電圧５Ｖの場合の流量と図１におけるＶｏｕｔ
との関係を示したグラフである。ここで示したグラフは
それぞれ第１と第２の温度検出体間の温度差が０℃、１
３℃および２５℃の場合である。グラフより流量が１５
ｇ／秒以上のときに温度差なしの場合より感度が高いこ
とがわかる。この感度上昇度合いは、第１の温度検出体
７と第２の温度検出体８の間に設定する温度差に依存す
る。
【００３２】また、図１２においては電源電圧５Ｖの場
合で、流量１０ｇ／秒の感度上昇率および飽和流量と温
度差との関係を示している。この図において、感度上昇
率と飽和流量の温度差との関係から好適な温度差を設定
することが可能となる。
合で、流量１０ｇ／秒の感度上昇率および飽和流量と温
度差との関係を示している。この図において、感度上昇
率と飽和流量の温度差との関係から好適な温度差を設定
することが可能となる。
【００３３】車載用の流体流量測定装置の場合、測定値
の再現性は１％以内を要求される。つまり１％以内の感
度上昇率では再現性の観点から本発明の流体流量測定装
置を適用できない。このことから、感度の低い小流量で
は０．５ｇ／秒が測定可能下限流量となる。また、測定
値のダイナミックレンジを最低２００倍必要としてい
る。０．５ｇ／秒が測定可能下限流量であるので、大流
量側は少なくとも１００Ｇ／秒が測定可能である必要が
ある。この２つの条件から、車載用の流体流量測定装置
の場合、有効温度差範囲は５℃〜２６℃となる。
の再現性は１％以内を要求される。つまり１％以内の感
度上昇率では再現性の観点から本発明の流体流量測定装
置を適用できない。このことから、感度の低い小流量で
は０．５ｇ／秒が測定可能下限流量となる。また、測定
値のダイナミックレンジを最低２００倍必要としてい
る。０．５ｇ／秒が測定可能下限流量であるので、大流
量側は少なくとも１００Ｇ／秒が測定可能である必要が
ある。この２つの条件から、車載用の流体流量測定装置
の場合、有効温度差範囲は５℃〜２６℃となる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明は、上
流側の第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検出
体と、下流側の第２の発熱体の近傍に形成された第２の
温度検出体と、前記第１および第２の発熱体に接続され
た電源とを備え、前記第１の温度検出体の温度が前記第
２の温度検出体の温度より常に一定温度高くなるように
前記第１および第２の発熱体に電力を配分し、この配分
比率から流体流量を測定することにより、従来と比して
測定可能な全流量域において流量感度が向上する効果が
ある。
流側の第１の発熱体の近傍に形成された第１の温度検出
体と、下流側の第２の発熱体の近傍に形成された第２の
温度検出体と、前記第１および第２の発熱体に接続され
た電源とを備え、前記第１の温度検出体の温度が前記第
２の温度検出体の温度より常に一定温度高くなるように
前記第１および第２の発熱体に電力を配分し、この配分
比率から流体流量を測定することにより、従来と比して
測定可能な全流量域において流量感度が向上する効果が
ある。
【００３５】また、第２の発明は、第１の発明の流体流
量測定装置において前記第１および第２の温度検出体と
２つ以上の固定抵抗とを用いてブリッジ回路を構成し、
前記第１の温度検出体の温度が前記第２の温度検出体の
温度より一定温度高くなるように前記固定抵抗の抵抗値
が選択することにより測定可能な全流量域において流量
感度が向上する効果がある。
量測定装置において前記第１および第２の温度検出体と
２つ以上の固定抵抗とを用いてブリッジ回路を構成し、
前記第１の温度検出体の温度が前記第２の温度検出体の
温度より一定温度高くなるように前記固定抵抗の抵抗値
が選択することにより測定可能な全流量域において流量
感度が向上する効果がある。
【００３６】また、第３の発明は、第１の流体流量測定
装置において、前記第１および第２の温度検出体と２つ
以上の固定抵抗とを用いてブリッジ回路を構成し、前記
第１の温度検出体の温度が前記第２の温度検出体の温度
より一定温度高くなるように前記第１および第２の温度
検出体の抵抗値が選択されていることにより測定可能な
全流量域において流量感度が向上する効果がある。
装置において、前記第１および第２の温度検出体と２つ
以上の固定抵抗とを用いてブリッジ回路を構成し、前記
第１の温度検出体の温度が前記第２の温度検出体の温度
より一定温度高くなるように前記第１および第２の温度
検出体の抵抗値が選択されていることにより測定可能な
全流量域において流量感度が向上する効果がある。
【００３７】また、第４の発明は、上流側の第１の発熱
体の近傍に形成された第１の温度検出体と、下流側の第
２の発熱体の近傍に形成された第２の温度検出体と、前
記第１の温度検出体と直列に接続された第１の固定抵抗
と、前記第２の温度検出体と直列に接続された第１の固
定抵抗と同じ抵抗値を有する第２の固定抵抗とを用いて
構成されたブリッジ回路、比較器、前記比較器の出力と
前記第１、第２の発熱体との間にそれぞれ第１、第２の
スイッチ回路を備え、前記第１の温度検出体の抵抗値が
第２の温度検出体の抵抗値よりも小さいことにより測定
可能な全流量域において流量感度が向上する効果があ
る。
体の近傍に形成された第１の温度検出体と、下流側の第
２の発熱体の近傍に形成された第２の温度検出体と、前
記第１の温度検出体と直列に接続された第１の固定抵抗
と、前記第２の温度検出体と直列に接続された第１の固
定抵抗と同じ抵抗値を有する第２の固定抵抗とを用いて
構成されたブリッジ回路、比較器、前記比較器の出力と
前記第１、第２の発熱体との間にそれぞれ第１、第２の
スイッチ回路を備え、前記第１の温度検出体の抵抗値が
第２の温度検出体の抵抗値よりも小さいことにより測定
可能な全流量域において流量感度が向上する効果があ
る。
【００３８】さらに、第５の発明では、上流側の第１の
発熱体の近傍に形成された第１の温度検出体と、下流側
の第２の発熱体の近傍に形成された前記第１の温度検出
体と同じ抵抗値を有する第２の温度検出体と、前記第１
の温度検出体と直列に接続された第１の固定抵抗と、前
記第２の温度検出体と直列に接続された第２の固定抵抗
とを用いて構成されたブリッジ回路、比較器、前記比較
器の出力と前記第１、第２の発熱体との間にそれぞれ第
１、第２のスイッチ回路を備え、前記第１の固定抵抗の
抵抗値が第２の固定抵抗の抵抗値よりも小さいことによ
り測定可能な全流量域において流量感度が向上する効果
がある。
発熱体の近傍に形成された第１の温度検出体と、下流側
の第２の発熱体の近傍に形成された前記第１の温度検出
体と同じ抵抗値を有する第２の温度検出体と、前記第１
の温度検出体と直列に接続された第１の固定抵抗と、前
記第２の温度検出体と直列に接続された第２の固定抵抗
とを用いて構成されたブリッジ回路、比較器、前記比較
器の出力と前記第１、第２の発熱体との間にそれぞれ第
１、第２のスイッチ回路を備え、前記第１の固定抵抗の
抵抗値が第２の固定抵抗の抵抗値よりも小さいことによ
り測定可能な全流量域において流量感度が向上する効果
がある。
【図１】 実施の形態１に係る流体流量測定装置を示す
平面図である。
平面図である。
【図２】 実施の形態１に係る流体流量測定装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】 実施の形態１に係る流体流量測定装置に用い
る回路図である。
る回路図である。
【図４】 実施の形態１に係る流体流量測定装置の温度
分布の流量依存性を示す図である。
分布の流量依存性を示す図である。
【図５】 実施の形態１に係る流体流量測定装置の温度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
【図６】 実施の形態１に係る流体流量測定装置の出力
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図７】 実施の形態１に係る他の流体流量測定装置の
回路図である。
回路図である。
【図８】 実施の形態２に係る流体流量測定装置を示す
平面図である。
平面図である。
【図９】 実施の形態２に係る流体流量測定装置に用い
る回路図である。
る回路図である。
【図１０】 実施の形態３に係る流体流量測定装置に用
いる回路図である。
いる回路図である。
【図１１】 実施例に係る流体流量測定装置の出力電圧
の流量依存性を示す図である。
の流量依存性を示す図である。
【図１２】 実施例に係る流体流量測定装置の感度上昇
率と飽和流量の温度差との関係を示す図である。
率と飽和流量の温度差との関係を示す図である。
【図１３】 従来の流体流量測定装置を示す断面図であ
る。
る。
【図１４】 従来の流体流量測定装置に用いる回路図で
ある。
ある。
【図１５】 従来の流体流量測定装置の出力波形を示す
図である。
図である。
【図１６】 従来の流体流量測定装置の出力特性を示す
図である。
図である。
【図１７】 従来の流体流量測定装置の温度分布の流量
依存性を示す図である。
依存性を示す図である。
【図１８】 従来の流体流量測定装置の温度検出体の温
度の流量依存性とその制御形態を示す図である。
度の流量依存性とその制御形態を示す図である。
１ シリコン基板、２ 空洞部、３ 絶縁層、４ 絶縁
層、５ 第１の発熱体、６ 第２の発熱体、７ 第１の
温度検出体、８ 第２の温度検出体、９ １０固定抵
抗、１１ 比較器、１２ インバータ、１３ １４ 電
子スイッチ、１５ 電源、１６ 流路、１７ ブリッジ
回路、１８ １９ 中間電位、２０ 固定抵抗、２１
第１の温度検出体の温度変化、２２ 第２の温度検出体
の温度変化、２３ａ ２３ｂ 温度制御後の温度変化、
２４ 差動増幅器用固定抵抗、２５ 差動増幅器、２６
バイアス電圧
層、５ 第１の発熱体、６ 第２の発熱体、７ 第１の
温度検出体、８ 第２の温度検出体、９ １０固定抵
抗、１１ 比較器、１２ インバータ、１３ １４ 電
子スイッチ、１５ 電源、１６ 流路、１７ ブリッジ
回路、１８ １９ 中間電位、２０ 固定抵抗、２１
第１の温度検出体の温度変化、２２ 第２の温度検出体
の温度変化、２３ａ ２３ｂ 温度制御後の温度変化、
２４ 差動増幅器用固定抵抗、２５ 差動増幅器、２６
バイアス電圧
Claims (5)
- 【請求項１】 上流側の第１の発熱体の近傍に形成され
た第１の温度検出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に
形成された第２の温度検出体と、前記第１および第２の
発熱体に接続された電源とを備え、前記第１の温度検出
体の温度が前記第２の温度検出体の温度より常に一定温
度高くなるように前記第１および第２の発熱体に電力を
配分し、この配分比率から流体流量を測定することを特
徴とする流体流量測定装置。 - 【請求項２】 前記第１および第２の温度検出体と２つ
以上の固定抵抗とを用いてブリッジ回路を構成し、前記
第１の温度検出体の温度が前記第２の温度検出体の温度
より一定温度高くなるように前記固定抵抗の抵抗値が選
択されていることを特徴とする請求項１に記載の流体流
量測定装置。 - 【請求項３】 前記第１および第２の温度検出体と２つ
以上の固定抵抗とを用いてブリッジ回路を構成し、前記
第１の温度検出体の温度が前記第２の温度検出体の温度
より一定温度高くなるように前記第１および第２の温度
検出体の抵抗値が選択されていることを特徴とする請求
項１に記載の流体流量測定装置。 - 【請求項４】 上流側の第１の発熱体の近傍に形成され
た第１の温度検出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に
形成された第２の温度検出体と、前記第１の温度検出体
と直列に接続された第１の固定抵抗と、前記第２の温度
検出体と直列に接続された第１の固定抵抗と同じ抵抗値
を有する第２の固定抵抗とを用いて構成されたブリッジ
回路、比較器、前記比較器の出力と前記第１、第２の発
熱体との間にそれぞれ第１、第２のスイッチ回路を備
え、前記第１の温度検出体の抵抗値が第２の温度検出体
の抵抗値よりも小さいことを特徴とする流体流量測定装
置。 - 【請求項５】 上流側の第１の発熱体の近傍に形成され
た第１の温度検出体と、下流側の第２の発熱体の近傍に
形成された前記第１の温度検出体と同じ抵抗値を有する
第２の温度検出体と、前記第１の温度検出体と直列に接
続された第１の固定抵抗と、前記第２の温度検出体と直
列に接続された第２の固定抵抗とを用いて構成されたブ
リッジ回路、比較器、前記比較器の出力と前記第１、第
２の発熱体との間にそれぞれ第１、第２のスイッチ回路
を備え、前記第１の固定抵抗の抵抗値が第２の固定抵抗
の抵抗値よりも小さいことを特徴とする流体流量測定装
置。
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| JP2002118868A JP3969167B2 (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 流体流量測定装置 |
| US10/277,082 US6745625B2 (en) | 2002-04-22 | 2002-10-22 | Fluid flow rate measuring apparatus |
| DE10254222A DE10254222B4 (de) | 2002-04-22 | 2002-11-20 | Fluidum-Durchsatz-Messanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002118868A JP3969167B2 (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 流体流量測定装置 |
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|---|---|
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| JP3969167B2 JP3969167B2 (ja) | 2007-09-05 |
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ID=29207929
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|---|---|---|---|
| JP2002118868A Expired - Fee Related JP3969167B2 (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 流体流量測定装置 |
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| JP2006017724A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Codman & Shurtleff Inc | 非対称デザインを有する熱式流量センサ |
| JP2015532439A (ja) * | 2012-10-23 | 2015-11-09 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＣｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ＧｍｂＨ | 空気質量計 |
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| JP5153996B2 (ja) * | 2005-01-26 | 2013-02-27 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計測装置 |
| DE102005057687A1 (de) * | 2005-12-01 | 2007-06-06 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses eines fluiden Mediums |
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| WO2013075111A1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Utah State University | Thermal pulse flow meter |
| EP2954293A4 (en) * | 2013-02-08 | 2017-03-15 | Provtagaren AB | Enhanced differential thermal mass flow meter assembly and methods for measuring a mass flow using said mass flow meter assembly |
| GB2533936B (en) | 2015-01-07 | 2017-10-25 | Homeserve Plc | Flow detection device |
| GB201501935D0 (en) | 2015-02-05 | 2015-03-25 | Tooms Moore Consulting Ltd And Trow Consulting Ltd | Water flow analysis |
| CN114440998B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-07-23 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 流体质量流量测量电路及流体质量流量测量计 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE2929427A1 (de) * | 1979-07-20 | 1981-02-05 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung zur luftmassenmessung im luftansaugrohr einer brennkraftmaschine |
| JPH03248018A (ja) | 1990-02-27 | 1991-11-06 | Hitachi Metals Ltd | 感熱型流量計 |
| JPH086268Y2 (ja) * | 1990-06-15 | 1996-02-21 | オーバル機器工業株式会社 | 熱式流量計 |
| JP3248018B2 (ja) | 1993-01-22 | 2002-01-21 | 日石三菱株式会社 | 液晶性ポリエステル |
| JP3133608B2 (ja) * | 1994-02-28 | 2001-02-13 | 株式会社ユニシアジェックス | 熱式空気流量検出装置 |
| JPH0989619A (ja) * | 1995-07-19 | 1997-04-04 | Ricoh Co Ltd | 感熱式流量計 |
| JP3493116B2 (ja) * | 1996-05-24 | 2004-02-03 | 株式会社リコー | 流量測定装置及び流量測定方法 |
| NL1008665C1 (nl) | 1998-03-20 | 1999-09-21 | Berkin Bv | Mediumstroommeter. |
| JP3455473B2 (ja) * | 1999-07-14 | 2003-10-14 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| NL1014797C2 (nl) * | 2000-03-30 | 2001-10-02 | Berkin Bv | Massadebietmeter. |
| JP3955747B2 (ja) * | 2001-08-22 | 2007-08-08 | 三菱電機株式会社 | 流量測定装置 |
-
2002
- 2002-04-22 JP JP2002118868A patent/JP3969167B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2002-11-20 DE DE10254222A patent/DE10254222B4/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| US20030196487A1 (en) | 2003-10-23 |
| DE10254222B4 (de) | 2010-01-28 |
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