JP3596596B2

JP3596596B2 - 流量計測装置

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Publication number: JP3596596B2
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Authority: JP
Inventors: 清志小田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-08-31
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路を流れる流体の流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ガス漏洩検出装置やガスメータといった、ガスの流量測定を行う流量計測装置の分野において、Ｓｉ（シリコン）をベースとした半導体プロセスを用いて作製された流速センサ（以下、マイクロフローセンサという）を使用する流量計測装置がある。
【０００３】
このマイクロフローセンサの構成は、通常、半導体基台上に形成された薄肉のダイヤフラム部を有していて、ダイヤフラム部上には、サーモパイル等からなる２個の測温エレメントと、これらの測温エレメント間に加熱用のヒータエレメントとが形成されている。
【０００４】
マイクロフローセンサは、流体、たとえばガスの流路内に、ヒータエレメントを挟んで、ガスの上流側に一方の測温エレメントが位置しかつ下流側に他方の測温エレメントが位置するように配置される。そして、ガスの流れの中で、ヒータエレメントを加熱し、上流側と下流側の各測温エレメントからの温度に依存した測温出力の差を検出し、この測温出力差信号情報からガスの流速を計測し、得られた流速に対応する流量を求めることができる。
【０００５】
近年、ガスメータの小型化が進み、１つの流速センサで少ない流量から大きな流量まで広域な流量範囲にわたって計測しようとする試みがなされている。マイクロフローセンサをこのような広域の流量範囲にわたる流速センサとして用いようとすると、図１０のグラフに示すように、３桁の流量までの計測範囲ならば可能であることがわかる。
【０００６】
マイクロフローセンサの使用時、ヒータエレメントは、通常１０〜２０ミリ秒のパルス幅を有する矩形パルス電圧で間欠的に駆動することにより加熱している。ヒータエレメントに印加する電圧の制御は、定電流や定電力等様々な方式が使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図１１（ａ）に示すような駆動パルス電圧のパルス幅は、計測範囲における最大流量計測時のマイクロフローセンサ、すなわち２個の測温エレメントの測温出力差信号が、図１１（ｂ）の波形Ａに示すように立ち上がって飽和に近い出力となるように決定され、その好適なパルス幅としては上述のように１０〜２０ミリ秒に決定されている。そして、パルスが立ち下がる直前の測温出力差信号の値により、流体の流速を求める。したがって、駆動パルス電圧のパルス幅を、上述のように飽和に近い出力が得られるパルス幅よりさらに長くしても、消費電流が大きくなるので実際的ではない。これにより、ヒータエレメントを矩形パルス電圧で間欠的に駆動しても、常に一定電圧を印加して駆動する場合と同等の出力が得られる。
【０００８】
一方、図１１（ｂ）の波形Ａとなる流量よりも大きな流量に対しては、測温エレメントの温度差検出出力は、図１１（ｂ）の波形Ｂのように変化する。このように、流量が大きくなると、図１１（ｂ）の波形Ａと波形Ｂの比較からわかるように、温度差検出出力波形の立ち上がり速度は速くなるが、波形Ｂのように飽和に至り、さらに流量が大きくなってもピーク出力は増えず、むしろやや小さくなる傾向がある。
【０００９】
したがって、１個のマイクロフローセンサを用いてさらに広域の流量範囲にわたる流量を計測しようとした場合、大流量計測時のセンサ出力の飽和現象（図１０の飽和領域）により、計測が不可能になっていた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、１個のマイクロフローセンサで流体の小流量から大流量までの流量計測を可能にした流量計測装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載した本発明の流量計測装置は、図１の基本構成図に示すように、
流体が流れる流路１７上に設置するフローセンサであって、上記流路１７を流れる流体を加熱するヒータエレメント３４と、上記ヒータエレメント３４を挟んで上記流路１７における流体の流れ方向における上流側と下流側とに各々１個以上配置された測温エレメント３２，３３とからなるフローセンサ３と、
上記ヒータエレメント３４を加熱するためのパルス幅Ｔ ₁ と、少なくとも、前記パルス幅Ｔ ₁ で加熱された前記ヒータエレメント３４が冷却されて周囲温度に戻るのに要する時間に設定される周期Ｔ ₂ とを有する駆動パルス電圧を供給する電源５と、
上記フローセンサ３の測温エレメント３２，３３からの出力に基づいて、上記流路１７を流れる流体の流量を算出する流量算出部９と、
上記フローセンサ３に供給される上記電源５の駆動パルス電圧のパルス幅Ｔ₁を可変する駆動パルス幅可変手段７と
からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明においては、フローセンサ３は、流体が流れる流路１７上に設置される。フローセンサ３は、ヒータエレメント３４と、測温エレメント３２，３３とからなる。ヒータエレメント３４は、流路１７を流れる流体を加熱し、測温エレメント３２，３３は、ヒータエレメント３４を挟んで流路１７における流体の流れ方向における上流側と下流側とに各々配置される。電源５は、ヒータエレメント３４を加熱するためのパルス幅Ｔ ₁ と、少なくとも、パルス幅Ｔ ₁ で加熱されたヒータエレメント３４が冷却されて周囲温度に戻るのに要する時間に設定される周期Ｔ ₂ とを有する駆動パルス電圧を供給する。この駆動パルス電圧のパルス幅Ｔ ₁は可変される。フローセンサ３の測温エレメント３２，３３からの出力に基づいて、流路１７を流れる流体の流量が流量算出部９で算出される。
【００１３】
請求項２に記載した発明は、請求項１記載の流量計測装置において、前記駆動パルス幅可変手段７は、
前記電源５と前記ヒータエレメント３４との間に接続された第１のスイッチ手段７１と、
上記第１のスイッチ手段７１に第１のパルス幅Ｔ₁または該第１のパルス幅Ｔ ₁ より小さい第２のパルス幅Ｔ₁′と所定の周期Ｔ２とを有するスイッチング信号を供給して開閉させるスイッチング制御回路７３と
からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明においては、駆動パルス幅可変手段７は、電源５とヒータエレメント３４との間に接続された第１のスイッチ手段７１と、第１のスイッチ手段７１に第１のパルス幅Ｔ₁または該第１のパルス幅Ｔ ₁ より小さい第２のパルス幅Ｔ₁′と所定の周期Ｔ２とを有するスイッチング信号を供給して開閉させるスイッチング制御回路７３とから構成されている。
【００１５】
請求項３に記載した発明は、請求項２記載の流量計測装置において、前記周期Ｔ_２が不定周期である
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明においては、周期Ｔ_２が不定周期、すなわち一定周期でないものとしている。
【００１７】
請求項４に記載した発明は、請求項２または３記載の流量計測装置において、前記スイッチング制御回路７３は、
前記所定の周期Ｔ₂を有するトリガパルスを発生するパルス発生器８４と、
上記パルス発生器８４からのトリガパルスでトリガされ、スイッチング制御信号を発生して前記第１のスイッチ手段に供給する単安定マルチバイブレータ８７とからなり、
上記単安定マルチバイブレータ８７は、第１の時定数回路８５，８６と、第２の時定数回路９０，８６と、上記第１および第２の時定数回路を選択的に切り換える第２のスイッチ手段９１とを備え、上記第２のスイッチ手段９１により上記第１の時定数回路８５，８６が選択された場合は第１のパルス幅Ｔ₁を有するスイッチング制御信号を発生し、上記第２のスイッチ手段９１により上記第２の時定数回路９０，８６が選択された場合は第２のパルス幅Ｔ₁′を有するスイッチング制御信号を発生することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明においては、スイッチング制御回路７３は、所定の周期Ｔ₂を有するトリガパルスを発生するパルス発生器８４と、パルス発生器８４からのトリガパルスでトリガされ、スイッチング制御信号を発生して第１のスイッチ手段に供給する単安定マルチバイブレータ８７とからなる。単安定マルチバイブレータ８７は、第１の時定数回路８５，８６と、第２の時定数回路９０，８６と、第１および第２の時定数回路を選択的に切り換える第２のスイッチ手段９１とを備え、第２のスイッチ手段９１により第１の時定数回路８５，８６が選択された場合は第１のパルス幅Ｔ₁を有するスイッチング制御信号を発生し、第２のスイッチ手段９１により第２の時定数回路９０，８６が選択された場合は第２のパルス幅Ｔ₁′を有するスイッチング制御信号を発生する。
【００１９】
請求項５に記載した発明は、請求項４記載の流量計測装置において、前記第２のスイッチ手段９１は、手動で切り換える機械的スイッチ、または、前記流量算出部９からの制御信号で切り換える電子スイッチであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明においては、第２のスイッチ手段９１は、手動で切り換える機械的スイッチ、または、前記流量算出部９からの制御信号で切り換える電子スイッチとされる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による流量計測装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
図２は、本発明による流量計測装置の第１の実施形態であるガス流量計測装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、ガス流量計測装置１は、マイクロフローセンサ３、電源５、スイッチング部７および流量算出部９を備えている。
【００２３】
マイクロフローセンサ３は、図３の説明図に示すように、図３中断面で示すガス流路１７の内壁に配設される。マイクロフローセンサ３は、図４の側面図に示すように、半導体基台３１，３１上に形成された薄肉のダイヤフラム部３１ａを有しており、図５の平面図に示すように、ダイヤフラム部３１ａ上に２個の測温用のサーモパイル３２，３３（測温エレメントに相当）と加熱用のヒータエレメント３４とが形成されている。なお、測温エレメントは、サーモパイルに限るものではなく、測温抵抗体や焦電体型センサ、サーミスタ等でも良い。
【００２４】
そして、マイクロフローセンサ３は、図３に示すように、ガス流路１７内を流れるガスの流れ方向Ｘの上流側からサーモパイル３２、ヒータエレメント３４、サーモパイル３３の順に、流れ方向Ｘに沿って等間隔で配列されている。
【００２５】
図６の要部構成を表す回路図に示すように、サーモパイル３２，３３は、それぞれ、流量算出部９の差動アンプ１０のプラスおよびマイナス入力端子と接地と間に接続されている。また、ヒータエレメント３４は、接地と、スイッチング部７を構成するスイッチ７１を介して電源５とに接続されている。
【００２６】
そして、サーモパイル３２，３３の測温出力電圧は、その直上の流体温度に依存して変化し、両測温出力電圧の差に応じた測温出力信号（各測温エレメントから各々出力される電気信号の差値に相当）が、差動アンプ１０の出力から、ガス流路１７内を流れるガスの流速に対応する検出信号として出力するように構成されている。
【００２７】
電源５は、たとえば、バッテリ５１および定電圧回路５３を有しており、バッテリ５１からの電力の電圧を、定電圧回路５３により所定の定電圧として出力するように構成されている。
【００２８】
スイッチング部７（駆動パルス幅可変手段に相当）は、スイッチ７１（第１のスイッチ手段に相当）およびスイッチング制御回路７３を有している。スイッチ７１は、例えば、ベースをスイッチング制御回路７３に接続し、コレクタを定電圧回路５３に接続し、エミッタをヒータエレメント３４に接続したｎｐｎ型トランジスタにより構成されている。
【００２９】
また、スイッチング制御回路７３は、たとえば、具体的な回路構成を一部ブロックで示す説明図である図７に示すように、抵抗８１，８２およびコンデンサ８３を外付け素子として有するパルス発生器８４と、抵抗８５，９０、スイッチ９１（第２のスイッチ手段に相当）およびコンデンサ８６を外付け素子として有する単安定マルチバイブレータ８７とを備えている。単安定マルチバイブレータ８７において、スイッチ９１の共通接点は電源Ｖｃｃに接続され、一方の切換接点は抵抗８５の一端に接続され、他方の切換接点は抵抗９０の一端に接続されている。抵抗８５，９０の他端は、一端が接地されたコンデンサ８６の他端に接続されている。抵抗８５，９０とコンデンサ８６の接続点は、単安定マルチバイブレータ８７に接続されている。初期状態では、スイッチ９１は、その共通接点が抵抗８５に接続された切換接点側に切り換わった状態になっている。
【００３０】
パルス発生器８４は、抵抗８１の抵抗値Ｒ_Ａ、抵抗８２の抵抗値Ｒ_Ｂおよびコンデンサ８３の容量値Ｃによる時定数で決まる周期Ｔ_２でトリガパルス８８を発生して、このトリガパルス８８を単安定マルチバイブレータ８７に供給する。
【００３１】
単安定マルチバイブレータ８７は、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘ１とコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによる第１の時定数回路によって定まるパルス幅Ｔ_１のパルス信号、または、スイッチ９１の切換による抵抗９０の抵抗値Ｒ_Ｘ２（この例では、抵抗８５，９０の抵抗値Ｒ_Ｘ１，Ｒ_Ｘ２は、Ｒ_Ｘ１＞Ｒ_Ｘ２の関係になるように選択されている）とコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによる第２の時定数回路によって定まるパルス幅Ｔ_１′のパルス信号を生成する。初期状態では、スイッチ９１は、その共通接点が抵抗８５に接続された切換接点側に切り換わった状態になっているので、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘ１とコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによる時定数によって定まるパルス幅Ｔ_１のパルス信号を生成して、これをスイッチング制御信号８９として、スイッチ７１を構成するｎｐｎ型トランジスタのベースに出力する。
【００３２】
なお、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘとコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとによる時定数によって定まるパルス幅Ｔ_１は、ガス流路１７内を流れるガスに十分に放熱される程度の熱を安定してヒータエレメント３４で加熱させることができる時間に設定される。この実施の形態では、パルス幅Ｔ_１は、抵抗８５の抵抗値Ｒ_Ｘとコンデンサ８６の容量値Ｃ_Ｘとを適宜選択することにより１０〜２０ミリ秒に設定される。
【００３３】
また、抵抗８１の抵抗値Ｒ_Ａ、抵抗８２の抵抗値Ｒ_Ｂおよびコンデンサ８３の容量値Ｃによる時定数で定まる周期Ｔ_２は、少なくとも、パルス幅Ｔ_１の駆動パルス電圧で加熱されたヒータエレメント３４が冷却されて周囲温度に戻るのに要する時間に設定される。
【００３４】
このように、パルス幅Ｔ_１と周期Ｔ_２を設定することにより、スイッチング制御回路７３は、スイッチング制御信号８９によりスイッチ７１を周期Ｔ_２のうちのパルス幅Ｔ_１の間だけ周期的に閉じて、定電圧回路５３からの定電圧の電力を、パルス幅Ｔ_１を有する駆動パルス電圧としてヒータエレメント３４に供給させるように働くことになる。
【００３５】
流量算出部９は、差動アンプ１０、ＡＤ（アナログ／デジタル）コンバータ１１およびマイクロコンピュータ１３から構成されている。
【００３６】
差動アンプ１０は、マイクロフローセンサ３の測温エレメント３２，３３から出力される測温出力信号の差を検出、増幅するもので、その検出増幅信号は、ＡＤコンバータ１１に入力される。ＡＤコンバータ１１は、スイッチ７１（または単安定マルチバイブレータ８７）の立下がりエッジをトリガとして、そのタイミングの信号電圧値をＡＤ値に変換し、マイクロコンピュータ１３へ供給する。
【００３７】
マイクロコンピュータ１３は、ＡＤコンバータ１１からのＡＤ値に基づいて演算処理を行い、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流量を算出する。
【００３８】
次に、上述の構成を有するガス流量計測装置１の動作（作用）について、図８に示す各部信号の波形タイミング図を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、ガス流量計測装置１による計測動作が開始されると、スイッチング制御回路７３が、パルス幅Ｔ_１および周期Ｔ_２を有するスイッチング制御信号８９をスイッチ７１に供給し、スイッチ７１を周期Ｔ_２のうちのパルス幅Ｔ_１の間だけ周期的に閉じる。スイッチ７１の開閉動作により、バッテリ５１からの電圧を定電圧回路５３により所定の定電圧とした電源５からの電圧が、マイクロフローセンサ３のヒータエレメント３４に、パルス幅Ｔ_１に相当する時間（たとえば、１０〜２０ミリ秒）の間供給される状態と、（周期Ｔ_２−パルス幅Ｔ_１）に相当する時間の間供給されない状態とが、交互に発生することになる。すなわち、マイクロフローセンサ３のヒータエレメント３４は、図８（ａ）に示す電源５よりのパルス幅Ｔ_１を有する駆動パルス電圧Ｓ_１で駆動され、加熱される。
【００４０】
次いで、ヒータエレメント３４の下流側に配置された測温エレメント３３から図８（ｃ）に実線で示す測温出力信号Ｓ_３が出力され、流量算出部９の差動アンプ１０のプラス入力端子に供給される。この測温出力信号Ｓ_３は、ヒータエレメント３４のパルス幅Ｔ_１に相当する時間の加熱により温度上昇したガスの温度を検出して、周囲温度出力レベルから立ち上がり、次いでパルス幅Ｔ_１に相当する時間経過後に立ち下がるように出力レベルが変化する波形となる。
【００４１】
一方、ヒータエレメント３４の上流側に配置された測温エレメント３２から図８（ｄ）に示す測温出力信号Ｓ_４が出力され、流量算出部９の差動アンプ１０のマイナス入力端子に供給される。これら測温出力信号Ｓ_３，Ｓ_４は、流速がゼロの時は、流体やセンサチップ内の熱拡散のみにより温度分布が発生するため、Ｓ_３とＳ_４の出力は同じ形状になる。流速が発生すると、流れによって下流側に拡散する熱量が増え、上流側に拡散する熱量が減るので、測温出力信号Ｓ_３は増加し、測温出力信号Ｓ_４は減少する。
【００４２】
したがって、差動アンプ１０により得られる、測温出力信号Ｓ_３（プラス入力）と測温出力信号Ｓ_４（マイナス入力）との差動増幅信号Ｓ_５は、流速に相当する電圧値を出力する。
【００４３】
差動増幅信号Ｓ_５は、ＡＤコンバータ１１に入力される。ＡＤコンバータ１１は、ヒータエレメント３４の駆動パルス電圧Ｓ_１をトリガ信号として入力する。ＡＤコンバータ１１は、駆動パルス信号Ｓ_１の立ち下がりエッジをトリガとして、そのタイミングの差動増幅信号Ｓ_５の電圧値をＡＤ値に変換し、マイクロコンピュータ１３へ出力する。
【００４４】
マイクロコンピュータ１３は、あらかじめ図９の曲線（Ａ）のような出力に対する流量値のデータを変換テーブルなどの方法で保管しており、出力ＡＤ値がどの流量に相当するかを比較して、流量値を出力する。
【００４５】
しかしながら、図９の曲線（Ａ）の出力では、流量小領域の流量は計測できるが、流量大領域および流量さらに大領域の大きな流量は、出力が飽和してしまうため正確な流量計測が難しかった。
【００４６】
そこで、本発明では、パルス幅が１０〜２０ミリ秒の駆動パルス電圧で駆動されるマイクロフローセンサ３では正確な流量計測が困難である流量計測範囲における流量大の領域でも流量計測を可能にするため、スイッチング部７において、スイッチング制御回路７３の単安定マルチバイブレータ８７におけるスイッチ９１を、抵抗８５側から抵抗９０側に切り換え、駆動パルス電圧のパルス幅を上述のパルス幅（１０〜２０ミリ秒）の１／１０〜１／２程度に短くして流量計測を行う。
【００４７】
スイッチ９１を抵抗８５側から抵抗９５側に切り換えても、パルス幅がＴ_１からＴ_１′に切り替わる以外は、その動作は変わらない。図８の動作説明図も、実線の波形が点線の波形に変わること以外は変わらない。
【００４８】
スイッチ９１を抵抗８５側から抵抗９０側に切り換えた時の出力ＡＤ値と流量の関係は、図９の曲線（Ｂ）のようになる。これは、パルス幅が短くなったことで、測温出力差信号Ｓ_５の立ち上がり部の電圧値を計測することになり、この部分が高流量時には流量感度が大きいことを見出したことによる。一方、低流量感度は、ノイズレベルが大きくなるため悪くなる。
【００４９】
以上より、流量小領域ではパルス幅をＴ_１（長く）とし、流量大領域ではパルス幅をＴ_１′（短く）とすることで、低流量から高流量まで３桁以上の流量域の計測ができるようになる。
【００５０】
このように、流量小の領域では、パルス幅Ｔ_１（たとえば、１０〜２０ミリ秒）の駆動パルス電圧でヒータエレメント３４を加熱し、流量大の領域では、パルス幅Ｔ_１の１／１０〜１／２のパルス幅Ｔ_１′（たとえば、２ミリ秒）の駆動パルス電圧でヒータエレメント３４を加熱するように、駆動パルス電圧のパルス幅を流量の大きさに応じて適宜切り換えて使用することにより、１個のフローセンサ３を使用して、流量小の領域では図９の曲線（Ａ）に基づきかつ流量大の領域では曲線（Ｂ）に基づくように切り換えて従来に比してさらに広域の流量計測範囲にわたって使用することができ、それにより、小流量から大流量までさらに広域の流量を計測することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００５２】
たとえば、スイッチング制御回路７３における単安定マルチバイブレータ８７のスイッチ９１は、任意の流量から手動で切り換える機械的スイッチとしても良いし、マイクロコンピュータ１３で任意の流量以上になる場合にマイクロコンピュータ１３からの５２信号で切り換える電子スイッチとしても良い。
【００５３】
さらに、スイッチ９１を切り換える流量レベル、すなわち駆動パルス電圧のパルス幅を変える流量レベルと、連動スイッチ４３，４４を切り換える流量レベル、すなわち２対のサーモパイルを切り換える流量レベルは、任意に設定することができ、またその切り換える順番も自由に組み合わせることができる。
【００５４】
また、駆動パルス電圧の周期Ｔ_２は、上述の実施の形態では一定周期としているが、一定周期でなく、すなわち不定周期としても良い。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、１個のフローセンサを、流量小の領域から流量大の領域まで従来に比して広域の流量計測範囲にわたって使用することができ、それにより、小流量から大流量まで３桁以上の広域の流量を計測することができる。また、フローセンサの駆動回路を従来回路とほとんど変わらない規模で実現できる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、簡単な回路構成で駆動パルス電圧のパルス幅を可変することができる。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、ガスの周期的な圧力変動の影響をなくすことができる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、第１および第２のパルス幅を有する駆動パルス電圧を簡単な回路構成で得ることができる。
【００５９】
請求項５記載の発明によれば、第１または第２の時定数回路のうちどちらか一方の時定数回路を手動または自動的に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体脈動計測装置の基本構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガス脈動計測装置を適用したガス流量計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２のマイクロフローセンサの配置を示す説明図である。
【図４】図３のマイクロフローセンサの概略構成を示す側面図である。
【図５】図３のマイクロフローセンサの概略構成を示す平面図である。
【図６】図２のガス流量計測装置の要部構成を表す回路図である。
【図７】図６のスイッチング制御回路部分の具体的な回路構成を一部ブロックで示す説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、図２のガス流量計測装置の各部信号の波形タイミング図である。
【図９】図２におけるガス流量計測装置のフローセンサの測温出力差信号対流量の関係を示すグラフである。
【図１０】従来の流量計測装置のフローセンサの測温出力差信号対流量の関係を示すグラフである。
【図１１】従来の流量計測装置のフローセンサの駆動パルス電圧と測温出力差信号の関係を説明する図面であり、（ａ）は駆動パルス電圧波形、（ｂ）は測温出力差信号波形を示す。
【符号の説明】
３マイクロフローセンサ（フローセンサ）
３２サーモパイル（測温エレメント）
３３サーモパイル（測温エレメント）
３４ヒータエレメント
５電源
７駆動パルス幅可変手段
７１スイッチ（第２のスイッチ手段）
７３スイッチング制御回路
８４パルス発生器
８５抵抗（第１の時定数回路の一部）
８６コンデンサ（第１および第２の時定数回路の一部）
８７単安定マルチバイブレータ
９０抵抗（第２の時定数回路の一部）
９１スイッチ（第３のスイッチ手段）
９流量算出部
１７流路

Claims

流体が流れる流路上に設置するフローセンサであって、上記流路を流れる流体を加熱するヒータエレメントと、上記ヒータエレメントを挟んで上記流路における流体の流れ方向における上流側と下流側とに各々１個以上配置された測温エレメントとからなるフローセンサと、
上記ヒータエレメントを加熱するためのパルス幅Ｔ ₁ と、少なくとも、前記パルス幅Ｔ ₁ で加熱された前記ヒータエレメントが冷却されて周囲温度に戻るのに要する時間に設定される周期Ｔ ₂ とを有する駆動パルス電圧を供給する電源と、
上記フローセンサの測温エレメントからの出力に基づいて、上記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、
上記フローセンサに供給される上記電源の駆動パルス電圧のパルス幅Ｔ₁を可変する駆動パルス幅可変手段と
からなることを特徴とする流量計測装置。
前記駆動パルス幅可変手段は、
前記電源と前記ヒータエレメントとの間に接続された第１のスイッチ手段と、
上記第１のスイッチ手段に第１のパルス幅Ｔ₁または該第１のパルス幅Ｔ ₁ より小さい第２のパルス幅Ｔ₁′と所定の周期Ｔ２とを有するスイッチング信号を供給して開閉させるスイッチング制御回路と
からなることを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
前記周期Ｔ₂が不定周期である
ことを特徴とする請求項２記載の流量計測装置。
前記スイッチング制御回路は、
前記所定の周期Ｔ₂を有するトリガパルスを発生するパルス発生器と、
上記パルス発生器からのトリガパルスでトリガされ、スイッチング制御信号を発生して前記第１のスイッチ手段に供給する単安定マルチバイブレータとからなり、
上記単安定マルチバイブレータは、第１の時定数回路と、第２の時定数回路と、上記第１および第２の時定数回路を選択的に切り換える第２のスイッチ手段とを備え、上記第２のスイッチ手段により上記第１の時定数回路が選択された場合は第１のパルス幅Ｔ₁を有するスイッチング制御信号を発生し、上記第２のスイッチ手段により上記第２の時定数回路が選択された場合は前記第１のパルス幅Ｔ ₁ より小さい第２のパルス幅Ｔ₁′を有するスイッチング制御信号を発生することを特徴とする請求項２または３記載の流量計測装置。
前記第２のスイッチ手段は、手動で切り換える機械的スイッチ、または、前記流量算出部からの制御信号で切り換える電子スイッチであることを特徴とする請求項４記載の流量計測装置。