JP2009229096A - 熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造ロットの異なりに拘わることなく熱式流量センサのゼロ点変化特性のバラツキを抑え得る熱式流量計の初期調整方法を提供する。
【解決手段】ヒータ回路における発熱素子の抵抗値ＲＨと温度検出素子の抵抗値ＲＲとから発熱素子の発熱温度Ｔｈを求め、基準温度からの上記発熱温度のずれに応じてセンサ回路の増幅利得Ｇを調整して熱式流量センサの圧力特性を予め設定された圧力特性に揃える調整工程を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱式流量センサのロットによって異なる特性を調整し、平均的な特性に対するバラツキを小さくした熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置に関する。

熱式流量センサは、例えば図５に示すようにシリコン基板（センサチップ）Ｂに形成した肉薄のダイヤフラムＤ上に、発熱素子Ｒｈを間にして流体（ガス）の通流方向Ｆに一対の感温素子Ｒｕ,Ｒｄを設けると共に、前記シリコン基板Ｂの周辺部に前記流体（ガス）の温度を検出する温度検出素子Ｒｒを一体に設けた構造を有する。そしてダイヤフラムＤがなすセンサ面に沿って通流する流体（ガス）による該センサ面近傍の温度分布の変化から前記流体（ガス）の流量（流速）を検出するように構成される。

ところで上記構造の熱式流量センサを、ガスの流路を垂直方向に形成した流量計本体に組み込んで構成される熱式流量計においては、発熱素子Ｒｈが発する熱に起因する対流の影響を受けてガス通流方向（上下方向）の温度分布が変化し、前記一対の感温素子Ｒｕ,Ｒｄの抵抗値変化として検出されるセンサ出力のゼロ点が変化することが否めない。尚、ガスの流路を水平方向に形成した流量計本体に組み込んで構成される熱式流量計においては、上述した対流の問題が生じることはない。

ちなみに上述したセンサ出力のゼロ点変化は、例えば図６に示すようにガス圧力の上昇に伴って大きくなり、またガス密度の高まりによっても大きくなる。そこで従来においては、圧力センサを用いて測定したガス圧力に応じて、或いはガスの種別（密度）に応じてセンサ出力のゼロ点補正を行っている（例えば特許文献１,２を参照）。
尚、熱式流量センサの特性には、例えば製造ロットの異なりに起因する個体性がある。これ故、熱式流量計には、一般的に熱式流量センサの出力に対するリニアライズ性（直線性）、感度の温度変化特性、流体圧力（密度）や温度差に起因する感度の変化特性、更には熱式流量センサを垂直に取り付けた場合におけるゼロ点変動等を補正する為の各種の補正機能が組み込まれる。
特開平１１−１９０６４７号公報 特開２００４−９３１７９号公報

ところで熱式流量センサの検出特性には個体性が有るが、一般的には同一製造ロットにおける複数の熱式流量センサのゼロ点変化特性は略同一であると看做し得る。しかし図７に例示するように製造ロットの異なりに起因して熱式流量センサの検出特性（ゼロ点変化特性）にバラツキが生じることが否めない。しかもそのゼロ点変化特性のバラツキ幅は、ガス圧力が高くなるに従って大きくなる傾向にある。

しかしながら熱式流量計の設置現場において個々の熱式流量センサ毎にゼロ点変化特性を計測し、それに応じたゼロ点補正を行うことは極めて困難である。そもそも熱式流量計の設置現場においてガス圧力を変える等して熱式流量センサのゼロ点変化特性を計測すること自体が困難である。そこで従来一般的には、熱式流量センサの標準的（平均的）な特性を基準として定められたゼロ点補正テーブルを用いて個々の熱式流量センサに対するゼロ点補正を行うようにしている。しかし前述した特性のバラツキが原因して、却ってゼロ点変位が大きくなる虞があった。

また、例えば製造ロットの違いに起因して熱式流量センサが有する初期特性自体が異なるので、熱式流量計が備えた各種の補正機能を用いてその出力特性を補正するには、熱式流量センサの初期特性を予め各種条件下において個々に調べておくことが必要となる。しかも熱式流量センサの初期特性に応じた補正テーブルを準備することも非常に煩わしいと言う問題がある。

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、製造ロットの異なりに拘わることなく熱式流量センサのゼロ点変化特性を標準的（平均的）な特性に近付ける調整を施すことでバラツキを小さくし、これによって標準的（平均的）な特性を基準として定められたゼロ点補正テーブルを用いて簡易にゼロ点補正を施すことを可能とした熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る熱式流量計の初期調整方法は、ガスの通流方向に発熱素子を挟んで設けられた一対の感熱素子および前記ガスの温度を検出する温度検出素子を備えた熱式流量センサと、前記温度検出素子の出力に応じて前記発熱素子の発熱温度を制御するヒータ回路と、前記一対の感熱素子の出力から求めた前記ガスの流量を増幅して出力するセンサ回路とを備え、ガスの流路を垂直方向に形成した流量計本体に組み込まれる熱式流量計を、例えば工場出荷前に調整する初期調整方法であって、
前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値とから前記発熱素子の発熱温度を求め、基準温度からの上記発熱温度のずれに応じて前記センサ回路の増幅利得を調整して前記熱式流量センサの圧力特性を予め設定された圧力特性に揃える調整工程を備えることを特徴としている。

ちなみに前記ヒータ回路は、前記発熱素子とこの発熱素子に直列接続された第１の固定抵抗、および前記温度検出素子とこの温度検出素子に直列接続された第２の固定抵抗を用いて形成される抵抗ブリッジ回路と、この抵抗ブリッジ回路の出力に応じて該ブリッジ回路の駆動電圧を制御する増幅器とからなり、
前記調整工程は、基準とする熱式流量計について予め求められた前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率と前記発熱素子の発熱温度との関係に従って、調整対象とする熱式流量計の前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率から前記発熱素子の発熱温度を求め、この発熱温度の基準温度に対するずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれを求めて該センサ回路の増幅利得を調整することによって行われる。

尚、前記発熱温度の基準温度に対するずれについては、ずれ量を示す比率として求め、また前記センサ回路の増幅利得のずれについては、基準とする熱式流量計における前記センサ回路の増幅利得に対するずれ量を示す比率として求めるようにすれば良い。特に前記発熱温度の基準温度に対するずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれについては、発熱温度のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化と、前記センサ回路の増幅利得のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化との相関に基づく比率として求めるようにすれば良い。

また本発明に係る熱式流量計は、前記発熱素子とこの発熱素子に直列接続された第１の固定抵抗、および前記温度検出素子とこの温度検出素子に直列接続された第２の固定抵抗を用いて形成される抵抗ブリッジ回路と、この抵抗ブリッジ回路の出力に応じて該ブリッジ回路の駆動電圧を制御する増幅器とにより構成されたヒータ回路を備えて構成される上述した熱式流量計において、
特に前記センサ回路が、前記ヒータ回路における前記温度検出素子と前記発熱素子との抵抗値比に応じた増幅利得に設定されていることを特徴としている。

そして本発明に係る熱式流量計の初期調整装置は、前述した構成の熱式流量計に対する初期調整装置であって、
基準とする熱式流量計について予め求められた前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率と前記発熱素子の発熱温度との関係を記述したテーブルと、
調整対象とする熱式流量計の前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率を求める比率検出手段と、
前記テーブルを参照して前記比率検出手段にて求められた前記抵抗値の比率に相当する前記発熱素子の発熱温度を求める発熱温度検出手段と、
この発熱温度検出手段にて求められた発熱温度の基準温度に対するずれを求める発熱温度のずれ検出手段と、
予め求められた前記発熱素子の発熱温度のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化と、前記センサ回路の増幅利得のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化との相関に基づいて、前記温度のずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれを求めるずれ算定手段と、
算定された増幅利得のずれに応じて前記センサ回路の増幅利得を調整する、若しくは増幅利得の調整を指示する手段と
を具備したことを特徴としている。

更に本発明に係る熱式流量計は、上述した初期調整装置を一体に組み込んだことを特徴としている。

熱式流量計に対する上述した初期調整においては、センサ出力のゼロ点変化特性（圧力特性）のバラツキの要因がヒータ回路における発熱素子の発熱温度およびセンサ回路の増幅利得（ゲイン）であり、発熱温度（ヒータ温度）の変化が圧力特性に及ぼす影響と、増幅利得（ゲイン）の変化が圧力特性に及ぼす影響との間に、或る相関があることに着目している。特に発熱温度（ヒータ温度）のずれと増幅利得（ゲイン）のずれとが前記圧力特性の変化に対して及ぼす影響が、所定の相関関係を有していることに着目している。

そこで本発明においてはヒータ温度に関与する前記ヒータ回路における発熱素子の抵抗値と温度検出素子の抵抗値との比に応じてセンサ回路の増幅利得（ゲイン）を調整するようにしている。そしてヒータ温度の影響を受けて変化する圧力特性を、センサ回路のゲイン調整により変化する圧力特性により相殺することで製造ロットによって異なる圧力特性のバラツキを抑えるものとなっている。この結果、前記熱式流量センサの検出特性（ゼロ点変化特性；圧力特性）のバラツキを抑えてそのゼロ点変化特性を一定化することができるので、熱式流量計の設置現場においては標準的（平均的）な特性を基準とするゼロ点補正テーブルを用いることで簡易にゼロ点補正を行うことが可能となる。

換言すれば製造ロットの拘わりなく熱式流量センサの検出特性（ゼロ点変化特性）を標準的（平均的）な特性に揃えることができるので、熱式流量計の設置現場において、その都度、ガス圧力を変える等して熱式流量センサのゼロ点変化特性を計測することなく、そのゼロ点補正を簡易に、しかも効果的に行うことが可能となる。

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とその初期調整方法について説明する。尚、この熱式流量計は、センサチップ上にガスの通流方向に沿って発熱素子（ヒータ素子）Ｒｈを挟んで設けた一対の感熱素子Ｒｕ,Ｒｄの近傍の雰囲気温度を該センサチップに沿って通流するガスの温度よりも一定温度Ｔだけ高め、このときに前記一対の感熱素子Ｒｕ,Ｒｄにより検出される温度差ΔＴから前記流体の流量Ｑを求めるタイプのものである。

図１は本発明の一実施形態に係る熱式流量計の概略構成を示しており、１はシリコン等の半導体基板上に一対の感熱素子Ｒｕ,Ｒｄと発熱素子（ヒータ素子）Ｒｈ、および温度検出素子Ｒｒを形成した、例えば図５に示した素子構造の熱式流量センサである。この熱式流量センサ１の駆動回路は、基本的には上記温度検出素子Ｒｒによって検出される雰囲気温度に応じて前記発熱素子Ｒｈを発熱駆動して前記一対の感熱素子Ｒｕ,Ｒｄの近傍の温度を一定温度Ｔだけ高くするヒータ回路３と、前記感熱素子Ｒｕ,Ｒｄによりその近傍の温度Ｔｕ,Ｔｄをそれぞれ検出し、これらの温度差ΔＴ（＝Ｔｕ−Ｕｄ）を前記熱式流量センサ１に沿って通流する流体の流量Ｑとして求めるセンサ回路４とを備える。

具体的には前記センサ回路４は、前記発熱素子Ｒｈを間にして流体の通流方向に設けられた一対の感熱素子Ｒｕ,Ｒｄ、および一対の固定抵抗体Ｒｘ,Ｒｙを用いて構成された流量計測用の第１のブリッジ回路４ａと、この第１のブリッジ回路４ａにおける上記感熱素子Ｒｕ,Ｒｄの抵抗値の変化に応じたブリッジ出力電圧（ブリッジ間電位差）を検出する差動増幅器４ｂとを備えて構成される。尚、この差動増幅器４ｂの増幅利得、ひいてはセンサ回路４のゲインは、該差動増幅器４ｂの帰還回路に設けられた抵抗Ｒｆによって決定される。

また前記ヒータ回路３は、前記発熱素子Ｒｈとこの発熱素子Ｒｈに直列接続した第１の固定抵抗Ｒ１、および前記温度検出素子Ｒｒとこの温度検出素子Ｒｒに直列接続した第２の固定抵抗体Ｒ２を用い、これらの直列回路を並列接続して構成した温度制御用の第２のブリッジ回路３ａと、電源電圧Ｖccを受けて上記ブリッジ回路３ａの駆動電圧を可変するトランジスタ３ｂと、前記ブリッジ回路３ａのブリッジ出力電圧（ブリッジ間電位差）を求め、このブリッジ出力電圧が零（０）となるように前記トランジスタ３ｂの作動を帰還制御する差動増幅器３ｃとを備えて構成される。この差動増幅器３ｃの出力による前記トランジスタ３ｂの帰還制御により前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈが、前記温度検出素子Ｒｒにて検出される周囲温度（雰囲気温度）よりも常に一定温度Ｔだけ高くなるように制御される。

基本的には上述した如く構成される熱式流量計において本発明が特徴とする初期調整方法は、前記ヒータ回路３における発熱素子Ｒｈと温度検出素子Ｒｒの各抵抗値ＲＨ,ＲＲを検出し、その抵抗値比［ＲＲ／ＲＨ］に応じて前記センサ回路４における帰還抵抗Ｒｆを調整することでその増幅利得（ゲイン）を調整し、これによって熱式流量センサ１の圧力特性（ゼロ点変化特性）を標準的（平均的）な特性に揃えることを特徴としている。

このような初期調整を行う為の初期調整装置１０は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成され、図１に示すように抵抗測定器２０にて前記ヒータ回路３における発熱素子Ｒｈと温度検出素子Ｒｒの各抵抗値ＲＨ,ＲＲをそれぞれ検出し、その検出結果に応じて、予め準備された後述するテーブル３０（３１,３２,３３）を参照しながら発熱素子Ｒｈと温度検出素子Ｒｒとの抵抗値比［ＲＲ／ＲＨ］に応じた前記センサ回路４の増幅利得（ゲイン）を求めるように構成される。

尚、マイクロコンピュータを主体として構成される初期調整装置１０は、基本的にはソフトウェアプログラムによって実現される比率検出手段１１、発熱温度検出手段１２、発熱温度のずれ検出手段１３、増幅利得のずれ算定手段１４、および増幅利得の調整指示手段１５を備えたものからなる。しかしこれらの各手段１１,１２〜１５を、専用のハードウェア回路として実現することも勿論可能である。

ちなみに前記比率検出手段１１は、抵抗測定器２０にて検出された前記ヒータ回路３における前記発熱素子Ｒｈの抵抗値ＲＨと前記温度検出素子Ｒｒの抵抗値ＲＲとから、その抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］を求める役割を担う。また発熱温度検出手段１２は、基準とする熱式流量計について予め求められた前記発熱素子Ｒｈの抵抗値ＲＨと前記温度検出素子Ｒｒの抵抗値ＲＲとの比率［ＲＲ／ＲＨ］と、前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈとの関係［ＲＲ／ＲＨ−Ｔｈ］を記述したテーブル３１を参照して、前記比率検出手段１１にて求められた前記抵抗値の比率［ＲＲ／ＲＨ］に相当する前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈを求めるものである。

そして発熱温度のずれ検出手段１３は、前記発熱温度検出手段１２にて求められた発熱温度Ｔｈの基準温度Ｔoに対するずれを、例えばずれ比率（％）として求める役割を担っている。また増幅利得のずれ算定手段１４は、予め求められた前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈのずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化と、前記センサ回路４の増幅利得Ｇのずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化との相関に基づいて、前記温度のずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれ量を求める役割を担っている。そして増幅利得の調整指示手段１５は、ずれ算定手段１４にて求められた増幅利得のずれ量に応じて前記センサ回路４の増幅利得Ｇの調整を、つまりセンサ回路４の増幅利得Ｇを決定する前記帰還抵抗Ｒｆの調整を指示するものとなっている。

この初期調整装置１０による熱式流量計の初期調整について詳しく説明すると、この初期調整は熱式流量計の工場出荷前に、例えば図２に示す処理手順に従って進められる。即ち、この初期調整処理は熱式流量計にガスを通流しない状態において前記抵抗測定器２０を用いて前記ヒータ回路３における前記発熱素子Ｒｈの抵抗値ＲＨと前記温度検出素子Ｒｒの抵抗値ＲＲとをオフラインで計測することから開始される［ステップＳ１］。そして前記比率検出手段１１にて、前記抵抗測定器２０にて検出された前記発熱素子Ｒｈの抵抗値ＲＨと前記温度検出素子Ｒｒの抵抗値ＲＲとの抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］を計算し［ステップＳ２］、次いで発熱温度検出手段１２にて上述した如く求められた抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］に従ってテーブル３１を参照し、前記ヒータ回路３を駆動したときの前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈを求める［ステップＳ３］。

尚、テーブル３１は、前述したように基準とする熱式流量計について予め求められた前記発熱素子Ｒｈの抵抗値ＲＨと前記温度検出素子Ｒｒの抵抗値ＲＲとの抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］と、前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈとの関係［ＲＲ／ＲＨ−Ｔｈ］を記述したものであり、その関係［ＲＲ／ＲＨ−Ｔｈ］は一般的には図３に示すように比例関係にある。ちなみに前記抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］は、例えば発熱温度Ｔｈを６０℃とする場合には一般的には［９.５］程度であり、例えば抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］が［９.４］のときには発熱温度Ｔｈが５４℃、抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］が［９.６］のときには発熱温度Ｔｈが６６℃となる。従って抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］が求められれば、これに相当する発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈを求めることができる。

しかる後、このようにして求められた発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈが、例えば６０℃として設定される基準温度Ｔoに対してどの程度のずれを有するか、前記温度ずれ検出手段１３にてそのずれ温度比率ΔＴ(％)を求める［ステップＳ４］。そしてテーブル３２を参照し、上記ずれ温度比率ΔＴ(％)が及ぼすセンサ出力の変化を相殺し得る前記センサ回路４の増幅利得（ゲイン）のずれ比率ΔＧ(％)を求める［ステップＳ５］。

ちなみに前記テーブル３２は、基準となる熱式流量センサにおいて予め求められた、例えば図４に特性ａとして示すような前記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈのずれ比率ΔＴ(％)が及ぼすセンサ出力の変化と、図４に特性ｂとして示すような前記センサ回路４の増幅利得Ｇのずれ比率ΔＧ(％)が及ぼすセンサ出力の変化とを記述したものである。従ってこのテーブル３２を参照することでずれ温度比率ΔＴ(％)が及ぼすセンサ出力の変化（変化率）を求めることができ、またこのセンサ出力の変化（変化率）を相殺することのできる増幅利得Ｇのずれ比率ΔＧ(％)を逆引きすることができる。

尚、図４に示すセンサ出力の変化特性ａ,ｂから、汎用の熱式流量センサにおいては、例えば発熱温度Ｔｈの１％の変化に対してセンサ出力が相対的に［１.３３］に変化し、また増幅利得（ゲイン）Ｇの１％の変化に対してセンサ出力が相対的に［０.６７］に変化することが確認できた。そしてヒータ回路３における発熱温度Ｔｈの変化率ΔＴ(％)が、センサ回路４における増幅利得Ｇの変化率ΔＧ(％)に比較して、センサ出力の変化に対して略２倍の影響力を有することが確認できた。つまりセンサ出力の変化勾配に略２倍の差があることが確認できた。従って簡略的には、前述した抵抗値比率［ＲＲ／ＲＨ］から求められた発熱温度Ｔｈのずれ比率ΔＴ(％)が、例えば２％である場合、これによって変化するセンサ出力の変化分を相殺し得る増幅利得Ｇの変化率ΔＧ(％)を−４％として求めることも可能である。つまり発熱温度Ｔｈのずれ比率ΔＴ(％)の値に［−２］なる定数を掛け合わせ、これによってセンサ出力の変化を相殺し得る増幅利得Ｇのずれ率ΔＧ(％)を求めるようにしても良い。

しかる後、上述した如く求めた増幅利得Ｇのずれ率ΔＧ(％)に従い、センサ回路４に設定すべき増幅利得Ｇを計算する［ステップＳ６］。そしてセンサ回路４の増幅利得（ゲイン）Ｇと、その増幅利得（ゲイン）Ｇを決定する前述した帰還抵抗Ｒｆの値とを記述したテーブル３３を参照して前記センサ回路４の増幅利得（ゲイン）Ｇを前記変化率ΔＧ(％)だけ変化させるに必要な帰還抵抗Ｒｆの値を求める［ステップＳ７］。そしてこの帰還抵抗Ｒｆの値を指示値として帰還抵抗Ｒｆを調整し、センサ回路４の増幅利得（ゲイン）Ｇを設定する［ステップＳ８］。

従って熱式流量計に対して上述した如き初期調整を施せば、製造ロットによって異なる熱式流量センサ１での発熱温度Ｔｈのバラツキに起因して変化するゼロ点変化特性を、センサ回路４における帰還抵抗Ｒｆの初期調整によって簡易に標準的（平均的）な熱式流量センサのゼロ点変化特性に揃えることができる。しかも発熱素子Ｒｈの抵抗値ＲＨと温度検出素子Ｒｒの抵抗値ＲＲとの比、つまり抵抗値比［ＲＲ／ＲＨ］から求められる上記発熱素子Ｒｈの発熱温度Ｔｈに従い、その発熱温度Ｔｈのずれ量に相応する増幅利得Ｇのずれ量を求めるだけで簡易に帰還抵抗Ｒｆを調整し、増幅利得Ｇを適正に設定してゼロ点変化特性に揃えることができる。従って熱式流量計の設置現場において、熱式流量計が備えるゼロ点補正機能を活用するだけで、予め求められているゼロ点補正テーブルを参照する等してそのゼロ点補正を簡易に実行することが可能となる。しかも上述した初期調整については、熱式流量計にガスを通流することなく実施することができるので、調整作業自体が簡単である等の効果が奏せられる。

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。例えば帰還抵抗Ｒｆの調整については、帰還抵抗Ｒｆとして抵抗値可変型の抵抗器を用いることも可能であるが、標準的に装備される固定抵抗に調整用抵抗を並列接続したり、予め並列接続されている調整用抵抗を切り離す等して抵抗値の調整を行うことも可能である。更には前述した如く求められる増幅利得Ｇに応じた抵抗値の固定抵抗を選定し、この固定抵抗を前記差動増幅器Ａ２の帰還回路に接続してセンサ回路４を構成するようにしても良い。

また熱式流量計に前述した初期調整装置１０を一体に組み込むことも可能である。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。

本発明の一実施形態に係る熱式流量計の概略構成図。 本発明の一実施形態に係る熱式流量計の初期調整方法の処理手順を示す図。 抵抗値比［ＲＲ／ＲＨ］と発熱温度Ｔｈとの関係を示す図。 発熱温度Ｔｈのずれ比率ΔＴ(％)および増幅利得Ｇのずれ比率ΔＧ(％)が及ぼすセンサ出力の変化を対比して示す図。 熱式流量センサの概略構成図。 密度と圧力によって変化する熱式流量センサのゼロ点変化特性を示す図。 製造ロットによって異なる熱式流量センサのゼロ点変化特性のバラツキを示す図。

符号の説明

１ 熱式流量センサ
３ ヒータ回路
４ センサ回路
Ｒｈ 発熱素子
Ｒｒ 温度検出素子
Ｒ１,Ｒ２ 固定抵抗
Ｒｕ,Ｒｄ 感熱素子
Ｒｘ,Ｒｙ 固定抵抗

Claims (7)

1. ガスの通流方向に発熱素子を挟んで設けられた一対の感熱素子および前記ガスの温度を検出する温度検出素子を備えた熱式流量センサと、前記温度検出素子の出力に応じて前記発熱素子の発熱温度を制御するヒータ回路と、前記一対の感熱素子の出力から求めた前記ガスの流量を増幅して出力するセンサ回路とを備え、ガスの流路を垂直方向に形成した流量計本体に組み込まれる熱式流量計の初期調整方法であって、
   前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値とから前記発熱素子の発熱温度を求め、基準温度からの上記発熱温度のずれに応じて前記センサ回路の増幅利得を調整して前記熱式流量センサの圧力特性を予め設定された圧力特性に揃える調整工程を備えることを特徴とする熱式流量計の初期調整方法。
2. 前記ヒータ回路は、前記発熱素子とこの発熱素子に直列接続された第１の固定抵抗、および前記温度検出素子とこの温度検出素子に直列接続された第２の固定抵抗を用いて形成される抵抗ブリッジ回路と、この抵抗ブリッジ回路の出力に応じて該ブリッジ回路の駆動電圧を制御する増幅器とからなり、
   前記調整工程は、基準とする熱式流量計について予め求められた前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率と前記発熱素子の発熱温度との関係に従って、調整対象とする熱式流量計の前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率から前記発熱素子の発熱温度を求め、この発熱温度の基準温度に対するずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれを求めて該センサ回路の増幅利得を調整するものである請求項１に記載の熱式流量計の初期調整方法。
3. 前記発熱温度の基準温度に対するずれは、ずれ量を示す比率として求められるものであって、
   前記センサ回路の増幅利得のずれは、基準とする熱式流量計における前記センサ回路の増幅利得に対するずれ量を示す比率として求められるものである請求項２に記載の熱式流量計の初期調整方法。
4. 前記発熱温度の基準温度に対するずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれは、発熱温度のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化と、前記センサ回路の増幅利得のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化との相関に基づく比率として求められるものである請求項３に記載の熱式流量計の初期調整方法。
5. ガスの通流方向に発熱素子を挟んで設けられた一対の感熱素子および前記ガスの温度を検出する温度検出素子を備えた熱式流量センサと、前記温度検出素子の出力に応じて前記発熱素子の発熱温度を制御するヒータ回路と、前記一対の感熱素子の出力から求められる前記ガスの流量を増幅して出力するセンサ回路とを備え、ガスの流路を垂直方向に形成した流量計本体に組み込まれる熱式流量計であって、
   前記ヒータ回路は、前記発熱素子とこの発熱素子に直列接続された第１の固定抵抗、および前記温度検出素子とこの温度検出素子に直列接続された第２の固定抵抗を用いて形成される抵抗ブリッジ回路と、この抵抗ブリッジ回路の出力に応じて該ブリッジ回路の駆動電圧を制御する増幅器とからなり、
   前記センサ回路は、前記ヒータ回路における前記温度検出素子と前記発熱素子との抵抗値比に応じた増幅利得に設定されていることを特徴とする熱式流量計。
6. ガスの通流方向に発熱素子を挟んで設けられた一対の感熱素子および前記ガスの温度を検出する温度検出素子を備えた熱式流量センサと、前記温度検出素子の出力に応じて前記発熱素子の発熱温度を制御するヒータ回路と、前記一対の感熱素子の出力から求められる前記ガスの流量を増幅して出力するセンサ回路とを備えて前記ガスの流路を垂直方向に形成した流量計本体に組み込まれ、
   前記ヒータ回路を、前記発熱素子とこの発熱素子に直列接続された第１の固定抵抗、および前記温度検出素子とこの温度検出素子に直列接続された第２の固定抵抗を用いて形成される抵抗ブリッジ回路と、この抵抗ブリッジ回路の出力に応じて該ブリッジ回路の駆動電圧を制御する増幅器とにより構成した熱式流量計の初期調整装置であって、
   基準とする熱式流量計について予め求められた前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率と前記発熱素子の発熱温度との関係を記述したテーブルと、
   調整対象とする熱式流量計の前記発熱素子の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値との比率を求める比率検出手段と、
   前記テーブルを参照して前記比率検出手段にて求められた前記抵抗値の比率に相当する前記発熱素子の発熱温度を求める発熱温度検出手段と、
   この発熱温度検出手段にて求められた発熱温度の基準温度に対するずれを求める発熱温度のずれ検出手段と、
   予め求められた前記発熱素子の発熱温度のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化と、前記センサ回路の増幅利得のずれ比率が及ぼすセンサ出力の変化との相関に基づいて、前記温度のずれに相当する前記センサ回路の増幅利得のずれを求めるずれ算定手段と、
   算定された増幅利得のずれに応じて前記センサ回路の増幅利得を調整する、若しくは増幅利得の調整を指示する手段と
   を具備したことを特徴とする熱式流量計の初期調整装置。
7. ガスの通流方向に発熱素子を挟んで設けられた一対の感熱素子および前記ガスの温度を検出する温度検出素子を備えた熱式流量センサと、前記温度検出素子の出力に応じて前記発熱素子の発熱温度を制御するヒータ回路と、前記一対の感熱素子の出力から求められる前記ガスの流量を増幅して出力するセンサ回路とを備えて、ガスの流路を垂直方向に形成した流量計本体に組み込まれ、
   前記ヒータ回路を、前記発熱素子とこの発熱素子に直列接続された第１の固定抵抗、および前記温度検出素子とこの温度検出素子に直列接続された第２の固定抵抗を用いて形成される抵抗ブリッジ回路と、この抵抗ブリッジ回路の出力に応じて該ブリッジ回路の駆動電圧を制御する増幅器とにより構成した熱式流量計であって、
   請求項６に記載の熱式流量計の初期調整装置を一体に組み込んだことを特徴とする熱式流量計。

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