JP3771069B2 - 流量測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスメータ、フローメータなどとして用いられる感熱式の流量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に感熱式流量測定装置の一つの構成例を示す。概略的には、センサ駆動部１と差電圧検出部２と増幅部３とにより構成されている。センサ駆動部１にあっては、流路中に配設されるセンサ基板（図示せず）上に実装された第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２が設けられている。これらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２も流体中に晒されるが、ここでは、第１の感温抵抗体Ｒｓ１が上流側、第２の感温抵抗体Ｒｓ２が下流側となるように位置関係が設定されているものとする。また、これらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は抵抗値が等しく、かつ、高抵抗温度係数を持つものが用いられている。これらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は加熱装置として作用する電流源４とともに直列に接続されている。即ち、電流源４は電流Ｉ１を流して抵抗体自身にジュール熱を発生させることで流体温度よりも高い温度となるようにこれらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を等しく熱する（もっとも、加熱装置としては別個の熱源によりこれらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を加熱するものてあってもよい）。また、センサ駆動部１において、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の両端ｂ，ｃ点がフィードバックループ中に接続されたオペアンプ５と、電流源４と第１の感温抵抗体Ｒｓ１との接続点ａの出力側に接続されたオペアンプ６とが設けられている。
【０００３】
差電圧検出部２は検出装置として作用するもので、オペアンプ６からｄ点に出力される第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧（＝ｆ点の出力）とオペアンプ５からｃ点（＝ｅ点）に出力される第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧（＝ｈ点の出力）との差電圧をｇ点に出力する加算器７を備えている。
【０００４】
増幅部３は、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧、及び、差電圧（ｇ点出力）を各々増幅する増幅器８，９，１０を備えている。
【０００５】
このような構成において、第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の熱は流体の流れにより奪われる。奪われる熱量は、流体の流れと関係している。例えば、流体に流れがなければ、第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の温度はほぼ等しくなるため、抵抗値もほぼ等しい。よって、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧とはほぼ等しく、差電圧検出部２のｇ点の出力もほぼ０となる。一方、流体に流れがある場合には下流側よりも上流側の第１の感温抵抗体Ｒｓ１の熱が多く奪われるため、第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の温度が異なることとなり、この上流側の第１の感温抵抗体Ｒｓ１の抵抗値が下流側よりも小さくなる。よって、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧は第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧よりも小さくなる。この端子電圧の差が流速に関係した電圧値として現れる。この結果、差電圧検出部２のｇ点の出力の大きさを測定することで流体の流速を知ることができるといえる。なお、これらの端子電圧、差電圧等を測定するのにＡ／Ｄコンバータ等を用いる場合、Ａ／Ｄコンバータ等に合せた電圧信号に変換する必要があるため、後段に増幅部３が設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す前記の装置では、複数のオペアンプを用いているため電力の消費が多く、電池で長時間駆動させることができないという不具合がある。
【０００７】
そこで、本発明者は、図６に示す流量測定装置を提案している。すなわち、図６に示すように、この流量測定装置は、流体中に配置される第１の感温抵抗体Ｒｓ１と、この第１の感温抵抗体Ｒｓ１より流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体Ｒｓ２とを備えている。この第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２とは直列に接続され、電流源Ｉ１により一定電流が供給される。第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は抵抗値が等しく、かつ、高抵抗温度係数を持つものが用いられている。電流源Ｉ１は電流を流して抵抗体自身にジュール熱を発生させることで流体温度よりも高い温度となるように第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を等しく熱する加熱装置としての機能を有する（もっとも、加熱装置としては別個の熱源により第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を加熱するものてあってもよい）。
【０００８】
この流量測定装置は、静電容量が等しい第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２を備えている。また、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３も備えている。スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、次に説明する第１の状態と第２の状態との間の切り替えを行う。すなわち、第１の状態では、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第１のコンデンサＣ１とを並列接続し、また、第２の感温抵抗体Ｒｓ２と第２のコンデンサＣ２とを並列接続する（図１には、この第１の状態を示す）。第２の状態では、第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２を並列に接続し、また、第１のコンデンサＣ１のマイナス側および第２のコンデンサＣ２プラス側を接地する。なお、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、機械的に接点を動かすものを用いても、半導体を用いたスイッチング素子を用いてもよい。
【０００９】
以上のような回路構成で、最初にスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り替えによって第１の状態とする。すると第１、第２のコンデンサＣ１，Ｃ２は充電され、第１のコンデンサＣ１の端子電圧は第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と等しくなり、第２のコンデンサＣ２の端子電圧は第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧と等しくなる。このとき、ｄ点を基準にするとｅ点とｆ点の電圧は逆符号になる。
【００１０】
その後、前記回路を第２の状態にする。すると逆電圧であったｅ点とｆ点が、ｇ点を経て接続されるため、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２に蓄えられていた電荷は互いに打ち消し合う。第１の状態で第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２が等しい電荷に充電されていたときは、打ち消し合った結果、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２の電荷はゼロになる。また、第１の状態で、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２の電荷に差があるように充電されていれば、打ち消し合った結果として充電された電荷の差が残ることになる。
【００１１】
第１の状態から第２の状態に切り替えたとき、ｄ点とｇ点の電位差は第１の状態での第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差と関連した電圧が測定される。このとき、ｄ点とｇ点の電位差を観測することで、流体の流速、流量に関連した値が得られるので、流体の流速、流量を知ることができる。
【００１２】
第２の状態において、スイッチＳ１によりｄ点を接地するのは電位を決定するためで、この場合はＧＮＤを基準にｇ点の電位が決まる。ｂ点を基準にしてよい場合はスイッチＳ１は不要で、ｂ点とｄ点を接続したままとすることができる。
【００１３】
以上のように、最初に第１、第２のコンデンサＣ１，Ｃ２に各々第１、第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の端子電圧を印加し、その後、両コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を打ち消し合うことで、前記従来のオペアンプによる加減算回路に代えてスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３により、両感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の端子電圧の差を流体の流量に関連した値として検出することができるので、使用するオペアンプの数を従来のものより削減し、電池で長時間駆動することができる感熱式の流量測定装置を提供することができる。
【００１４】
しかし、図６に示す流量測定装置では、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２とを直列に接続しているので、ａ点での電圧が高くなりやすく電池電源での駆動には不向きであるという不具合がある。
【００１５】
また、第１、第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の抵抗値によっては、コンデンサの端子電圧がマイナスとなる。例えば、図６において、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧が１．５Ｖ、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧が１．６Ｖであるとすると、コンデンサの端子電圧が−０．１Ｖとなって、ｇ点の電位も−０．１Ｖというマイナス電位になってしまう。そのため、電池電源での駆動には不向きであるという不具合がある。この場合に、第１の感温抵抗体Ｒｓ１を流体の下流側、第２の感温抵抗体Ｒｓ２を流体の上流側になるように配置しても、流体が逆流する場合には、同様の不具合がある。
【００１６】
この発明の目的は、電池電源での駆動に好適な流量測定装置を提供することにある。
【００１７】
この発明の別の目的は、安定した流量測定が可能な流量測定装置を提供することにある。
【００１８】
この発明の別の目的は、流量測定装置を低コストで提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、流体中に配置される第１の感温抵抗体と、この第１の感温抵抗体より前記流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体と、前記第１および第２の感温抵抗体を加熱する加熱装置と、を備えている流量測定装置において、前記第１の感温抵抗体に一定電流を供給する第１の電流源と、前記第２の感温抵抗体に前記第１の電流源と同一の一定電流を供給する第２の電流源と、コンデンサと、前記第１および第２の感温抵抗体の各一端間に前記コンデンサを接続し、また、この接続を解除するスイッチと、を備え、前記第１および第２の感温抵抗体の各他端同士を同一電位としていることを特徴とする流量測定装置である。
【００２０】
したがって、第１の感温抵抗体と第２の感温抵抗体を別々の電流源で駆動するため、第１の感温抵抗体の電流源側端の電位を低減できるので電池を電源とする駆動に適している。また、第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続することで、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差をコンデンサの電圧として検出することができるため、オペアンプなどを用いて構成される図７に示す従来の回路より消費電力を低減できるので、電池を電源とする駆動に適している。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、電圧源を備え、スイッチは、第１および第２の感温抵抗体の各一端間へのコンデンサの接続を解除したときには、コンデンサと前記電圧源とを接続することを特徴とする。
【００２２】
したがって、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流量測定装置において、電圧源は定電圧源であることを特徴とする。
【００２４】
したがって、安定した流量測定が可能となる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、スイッチが第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続したときに前記第１または第２の感温抵抗体と前記コンデンサとの間に接続される電圧源を備えていることを特徴とする。
【００２６】
したがって、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続され、また、スイッチが第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続したときに前記第１の感温抵抗体と前記コンデンサとの間に接続される抵抗を備えていることを特徴とする。
【００２８】
したがって、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に抵抗の端子電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。また、抵抗を第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続するだけであり、特別に電圧源を設ける必要が無いため、製造コストを低減できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１である流量測定装置の回路図である。図１に示すように、この流量測定装置は、流体中に配置される第１の感温抵抗体Ｒｓ１と、この第１の感温抵抗体Ｒｓ１より流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体Ｒｓ２とを備えている。第１の感温抵抗体Ｒｓ１には、電流源Ｉ１により一定電流が供給される。また、第２の感温抵抗体Ｒｓ２には、電流源Ｉ２により第１の感温抵抗体Ｒｓ１と同じ一定電流が供給される。第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は抵抗値が等しく、かつ、高抵抗温度係数を持つものが用いられている。電流源Ｉ１，Ｉ２は電流を流して抵抗体自身にジュール熱を発生させることで流体温度よりも高い温度となるように第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を等しく熱する加熱装置としての機能を有する（もっとも、加熱装置としては別個の熱源により第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を加熱するものてあってもよい）。
【００３０】
この流量測定装置は、コンデンサＣ１を備えている。また、スイッチＳ１，Ｓ２も備えている。スイッチＳ１，Ｓ２は、次に説明する第１の状態と第２の状態との間の切り替えを行う。すなわち、第１の状態では、ａ点とｃ点、ｂ点とｄ点を接続することにより、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端間にコンデンサＣ１を接続する（図１には、この第１の状態を示す）。第２の状態では、ｃ点とｅ点、ｄ点とｆ点を接続することにより、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２とコンデンサＣ１との接続を解除して、コンデンサＣ１をｅ点とｆ点との間に接続する。なお、スイッチＳ１，Ｓ２は、機械的に接点を動かすものを用いても、半導体を用いたスイッチング素子を用いてもよい。
【００３１】
ｆ点は接地されている。また、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各他端同士は同一電位とされており、この例では接地されて０Ｖとされている。
【００３２】
以上のような回路構成である流量測定装置の動作について次に説明する。
【００３３】
まず第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧がａ点に、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧がｂ点に現われる。そして、スイッチＳ１，Ｓ２の切り替えによって第１の状態とすると、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差分の電荷が蓄積される。その後、第２の状態に切り換えると、ｅ点、ｆ点間の電圧はコンデンサＣ１の端子電圧、すなわちａ点とｂ点の電圧差となる。
【００３４】
ｅ点、ｆ点間の電圧は第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の違いを表わしており、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２との端子電圧の違いは、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２との抵抗値の違いを表わしている。
【００３５】
ところで、流体に流れがあると、第１、第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２から熱を奪う。しかしながら、流体の下流側に位置する第２の感温抵抗体Ｒｓ２は、上流側に位置する第１の感温抵抗体Ｒｓ１から来る熱を受けるため、この第１の感温抵抗体Ｒｓ１より熱の奪われ方が少ない。これにより、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の抵抗値に違いが現われる。そして、流体の下流側に位置する第２の感温抵抗体Ｒｓ２の方が温度が高いので抵抗値も高い。この違いは流体の流速と関係がある。すなわち、ｅ点、ｆ点間の電圧は流体の流速を表わすので、この電圧を観測することにより、流体の流量測定が行える。
【００３６】
この流量測定装置は、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２を別々の電流源で駆動するため、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の電流源Ｉ１側端の電位を低減できるので，電池を電源とする駆動に適している。
【００３７】
また、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端ａ、ｂ間にコンデンサＣ１を接続することで、第１と第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２間の端子電圧差をコンデンサＣ１の電圧として検出することができるため、オペアンプなどを用いて構成される図７に示す従来の回路より消費電力を低減できるので、電池を電源とする駆動に適している。
【００３８】
［発明の実施の形態２］
図２は、この発明の実施の形態２である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図２において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
この発明の実施の形態２が発明の実施の形態１と相違する点は次のようなものである。すなわち、電圧源Ｂａｔを備え、この電圧源Ｂａｔが出力する直流電圧を、直列に接続した抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧する。そして、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧は、反転入力端子と出力端子を負帰還接続したオペアンプＵ１の非反転入力端子に入力し、オペアンプＵ１の出力端子をｆ点に接続している。
【００４０】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。スイッチＳ１，Ｓ２が第１の状態にあるときは、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差分の電荷が蓄積される。そして、スイッチＳ１，Ｓ２を第２の状態に切り換えたときは、ｄ点とｆ点とが接続されるので、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧され、オペアンプＵ１でバッファされた電圧源Ｂａｔの出力電圧と、コンデンサＣ１の電圧の和がｅ点に現われる。
【００４１】
したがって、第１と第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２間の端子電圧差に電圧源Ｂａｔの電圧を分圧した電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、ｅ点の電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧の比は、測定したい流体の流速の範囲とコンデンサＣ１の電圧に応じて、電池電圧範囲を有効に使えるように選択すればよい。
【００４２】
［発明の実施の形態３］
図３は、この発明の実施の形態３である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図３において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
この発明の実施の形態３が発明の実施の形態１と相違するのは、定電圧源Ｖｒｅｆをｆ点に接続している点にある。
【００４４】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。スイッチＳ１，Ｓ２が第１の状態にあるときは、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差分の電荷が蓄積される。そして、スイッチＳ１，Ｓ２を第２の状態に切り換えたときは、ｄ点とｆ点とが接続されるので、定電圧源Ｖｒｅｆの出力電圧と、コンデンサＣ１の電圧の和がｅ点に現われる。
【００４５】
発明の実施の形態２の例では、電圧源Ｂａｔの電圧が変化してしまうと、ｅ点の電圧も電圧源Ｂａｔの電圧の変動の影響を受けてしまい、長時間の測定の精度が保てなかったが、この発明の実施の形態３では、定電圧源Ｖｒｅｆの電圧が変動しないので、安定した測定が可能となる。
【００４６】
［発明の実施の形態４］
図４は、この発明の実施の形態４である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図４において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
この発明の実施の形態４が発明の実施の形態１と相違するのは、電流源Ｉ１および第１の感温抵抗体Ｒｓ１と直列に接続され、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えにより第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端ａ，ｂ間にコンデンサＣ１を接続されたときに第１または第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２とコンデンサＣ１との間に接続される電圧源Ｖｒｅｆ２を備えている点にある。
【００４８】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。ａ点の電圧は、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧に電圧源Ｖｒｅｆ２の電圧を加算したものとなる。電圧源Ｖｒｅｆ２の出力電圧を正の一定電圧とすると、スイッチＳ１，Ｓ２が第１の状態にあるときは、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧に、電圧源Ｖｒｅｆ２の出力電圧を加算した電圧が蓄積される。これにより、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧がマイナスになっても、電圧源Ｖｒｅｆ２の電圧により正電圧にシフトされるので、電池による単電源動作が容易である。
【００４９】
なお、この発明の実施の形態４では、電流源Ｉ１および第１の感温抵抗体Ｒｓ１と直列に電圧源Ｖｒｅｆ２を接続しているが、ａ点とスイッチＳ１との間に電圧源Ｖｒｅｆ２を接続するようにしてもよい。
【００５０】
［発明の実施の形態５］
図５は、この発明の実施の形態５である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図５において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
この発明の実施の形態５が発明の実施の形態１と相違するのは、第１の感温抵抗体Ｒｓ１および第１の電流源Ｉ１と直列に接続され、また、スイッチＳ１，Ｓ２が第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端ａ，ｂ間にコンデンサＣ１を接続する第１の状態に切り換えたときに第１の感温抵抗体Ｒｓ１とコンデンサＣ１との間に接続される抵抗Ｒ３を備えている点にある。
【００５２】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。抵抗Ｒ３には第１の感温抵抗体Ｒｓ１と等しい電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ３には、その抵抗値と電流源Ｉ１の供給電流値に応じた端子電圧が現われる。そして、ａ点では第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧に抵抗Ｒ３の端子電圧が加算された電圧が現われる。そのため、第１の状態では、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧に、抵抗Ｒ３の端子電圧を加算した電圧が蓄えられる。これにより、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧がマイナスになっても、抵抗Ｒ３の電圧により正電圧にシフトされるので、電池による単電源動作が容易である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、第１の感温抵抗体と第２の感温抵抗体を別々の電流源で駆動するため、第１の感温抵抗体の電流源側端の電位を低減できるので電池を電源とする駆動に適している。また、第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続することで、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差をコンデンサの電圧として検出することができるため、オペアンプなどを用いて構成される図７に示す従来の回路より消費電力を低減できるので、電池を電源とする駆動に適している。
【００５４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００５５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流量測定装置において、安定した流量測定が可能となる。
【００５６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００５７】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に抵抗の端子電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。また、抵抗を第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続するだけであり、特別に電圧源を設ける必要が無いため、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である流量測定装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２である流量測定装置の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３である流量測定装置の回路図である。
【図４】この発明の実施の形態４である流量測定装置の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態５である流量測定装置の回路図である。
【図６】この発明の課題を説明する流量測定装置の回路図である。
【図７】従来の流量測定装置の回路図である。
【符号の説明】
Ｒｓ１ 第１の感温抵抗体
Ｒｓ２ 第２の感温抵抗体
Ｉ１ 第１の電流源
Ｉ２ 第２の電流源
Ｓ１ スイッチ
Ｓ２ スイッチ
Ｃ１ コンデンサ
Ｂａｔ 電圧源
Ｖｒｅｆ 定電圧源
Ｖｒｅｆ２ 電圧源
Ｒ３ 抵抗
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスメータ、フローメータなどとして用いられる感熱式の流量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に感熱式流量測定装置の一つの構成例を示す。概略的には、センサ駆動部１と差電圧検出部２と増幅部３とにより構成されている。センサ駆動部１にあっては、流路中に配設されるセンサ基板（図示せず）上に実装された第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２が設けられている。これらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２も流体中に晒されるが、ここでは、第１の感温抵抗体Ｒｓ１が上流側、第２の感温抵抗体Ｒｓ２が下流側となるように位置関係が設定されているものとする。また、これらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は抵抗値が等しく、かつ、高抵抗温度係数を持つものが用いられている。これらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は加熱装置として作用する電流源４とともに直列に接続されている。即ち、電流源４は電流Ｉ１を流して抵抗体自身にジュール熱を発生させることで流体温度よりも高い温度となるようにこれらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を等しく熱する（もっとも、加熱装置としては別個の熱源によりこれらの第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を加熱するものてあってもよい）。また、センサ駆動部１において、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の両端ｂ，ｃ点がフィードバックループ中に接続されたオペアンプ５と、電流源４と第１の感温抵抗体Ｒｓ１との接続点ａの出力側に接続されたオペアンプ６とが設けられている。
【０００３】
差電圧検出部２は検出装置として作用するもので、オペアンプ６からｄ点に出力される第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧（＝ｆ点の出力）とオペアンプ５からｃ点（＝ｅ点）に出力される第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧（＝ｈ点の出力）との差電圧をｇ点に出力する加算器７を備えている。
【０００４】
増幅部３は、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧、及び、差電圧（ｇ点出力）を各々増幅する増幅器８，９，１０を備えている。
【０００５】
このような構成において、第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の熱は流体の流れにより奪われる。奪われる熱量は、流体の流れと関係している。例えば、流体に流れがなければ、第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の温度はほぼ等しくなるため、抵抗値もほぼ等しい。よって、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧とはほぼ等しく、差電圧検出部２のｇ点の出力もほぼ０となる。一方、流体に流れがある場合には下流側よりも上流側の第１の感温抵抗体Ｒｓ１の熱が多く奪われるため、第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の温度が異なることとなり、この上流側の第１の感温抵抗体Ｒｓ１の抵抗値が下流側よりも小さくなる。よって、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧は第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧よりも小さくなる。この端子電圧の差が流速に関係した電圧値として現れる。この結果、差電圧検出部２のｇ点の出力の大きさを測定することで流体の流速を知ることができるといえる。なお、これらの端子電圧、差電圧等を測定するのにＡ／Ｄコンバータ等を用いる場合、Ａ／Ｄコンバータ等に合せた電圧信号に変換する必要があるため、後段に増幅部３が設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す前記の装置では、複数のオペアンプを用いているため電力の消費が多く、電池で長時間駆動させることができないという不具合がある。
【０００７】
そこで、本発明者は、図６に示す流量測定装置を提案している。すなわち、図６に示すように、この流量測定装置は、流体中に配置される第１の感温抵抗体Ｒｓ１と、この第１の感温抵抗体Ｒｓ１より流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体Ｒｓ２とを備えている。この第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２とは直列に接続され、電流源Ｉ１により一定電流が供給される。第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は抵抗値が等しく、かつ、高抵抗温度係数を持つものが用いられている。電流源Ｉ１は電流を流して抵抗体自身にジュール熱を発生させることで流体温度よりも高い温度となるように第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を等しく熱する加熱装置としての機能を有する（もっとも、加熱装置としては別個の熱源により第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を加熱するものてあってもよい）。
【０００８】
この流量測定装置は、静電容量が等しい第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２を備えている。また、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３も備えている。スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、次に説明する第１の状態と第２の状態との間の切り替えを行う。すなわち、第１の状態では、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第１のコンデンサＣ１とを並列接続し、また、第２の感温抵抗体Ｒｓ２と第２のコンデンサＣ２とを並列接続する（図１には、この第１の状態を示す）。第２の状態では、第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２を並列に接続し、また、第１のコンデンサＣ１のマイナス側および第２のコンデンサＣ２プラス側を接地する。なお、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、機械的に接点を動かすものを用いても、半導体を用いたスイッチング素子を用いてもよい。
【０００９】
以上のような回路構成で、最初にスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り替えによって第１の状態とする。すると第１、第２のコンデンサＣ１，Ｃ２は充電され、第１のコンデンサＣ１の端子電圧は第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と等しくなり、第２のコンデンサＣ２の端子電圧は第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧と等しくなる。このとき、ｄ点を基準にするとｅ点とｆ点の電圧は逆符号になる。
【００１０】
その後、前記回路を第２の状態にする。すると逆電圧であったｅ点とｆ点が、ｇ点を経て接続されるため、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２に蓄えられていた電荷は互いに打ち消し合う。第１の状態で第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２が等しい電荷に充電されていたときは、打ち消し合った結果、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２の電荷はゼロになる。また、第１の状態で、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２の電荷に差があるように充電されていれば、打ち消し合った結果として充電された電荷の差が残ることになる。
【００１１】
第１の状態から第２の状態に切り替えたとき、ｄ点とｇ点の電位差は第１の状態での第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差と関連した電圧が測定される。このとき、ｄ点とｇ点の電位差を観測することで、流体の流速、流量に関連した値が得られるので、流体の流速、流量を知ることができる。
【００１２】
第２の状態において、スイッチＳ１によりｄ点を接地するのは電位を決定するためで、この場合はＧＮＤを基準にｇ点の電位が決まる。ｂ点を基準にしてよい場合はスイッチＳ１は不要で、ｂ点とｄ点を接続したままとすることができる。
【００１３】
以上のように、最初に第１、第２のコンデンサＣ１，Ｃ２に各々第１、第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の端子電圧を印加し、その後、両コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を打ち消し合うことで、前記従来のオペアンプによる加減算回路に代えてスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３により、両感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の端子電圧の差を流体の流量に関連した値として検出することができるので、使用するオペアンプの数を従来のものより削減し、電池で長時間駆動することができる感熱式の流量測定装置を提供することができる。
【００１４】
しかし、図６に示す流量測定装置では、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２とを直列に接続しているので、ａ点での電圧が高くなりやすく電池電源での駆動には不向きであるという不具合がある。
【００１５】
また、第１、第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の抵抗値によっては、コンデンサの端子電圧がマイナスとなる。例えば、図６において、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧が１．５Ｖ、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧が１．６Ｖであるとすると、コンデンサの端子電圧が−０．１Ｖとなって、ｇ点の電位も−０．１Ｖというマイナス電位になってしまう。そのため、電池電源での駆動には不向きであるという不具合がある。この場合に、第１の感温抵抗体Ｒｓ１を流体の下流側、第２の感温抵抗体Ｒｓ２を流体の上流側になるように配置しても、流体が逆流する場合には、同様の不具合がある。
【００１６】
この発明の目的は、電池電源での駆動に好適な流量測定装置を提供することにある。
【００１７】
この発明の別の目的は、安定した流量測定が可能な流量測定装置を提供することにある。
【００１８】
この発明の別の目的は、流量測定装置を低コストで提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、流体中に配置される第１の感温抵抗体と、この第１の感温抵抗体より前記流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体と、前記第１および第２の感温抵抗体を加熱する加熱装置と、を備えている流量測定装置において、前記第１の感温抵抗体に一定電流を供給する第１の電流源と、前記第２の感温抵抗体に前記第１の電流源と同一の一定電流を供給する第２の電流源と、コンデンサと、前記第１および第２の感温抵抗体の各一端間に前記コンデンサを接続し、また、この接続を解除するスイッチと、を備え、前記第１および第２の感温抵抗体の各他端同士を同一電位としていることを特徴とする流量測定装置である。
【００２０】
したがって、第１の感温抵抗体と第２の感温抵抗体を別々の電流源で駆動するため、第１の感温抵抗体の電流源側端の電位を低減できるので電池を電源とする駆動に適している。また、第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続することで、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差をコンデンサの電圧として検出することができるため、オペアンプなどを用いて構成される図７に示す従来の回路より消費電力を低減できるので、電池を電源とする駆動に適している。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、電圧源を備え、スイッチは、第１および第２の感温抵抗体の各一端間へのコンデンサの接続を解除したときには、コンデンサと前記電圧源とを接続することを特徴とする。
【００２２】
したがって、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流量測定装置において、電圧源は定電圧源であることを特徴とする。
【００２４】
したがって、安定した流量測定が可能となる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、スイッチが第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続したときに前記第１または第２の感温抵抗体と前記コンデンサとの間に接続される電圧源を備えていることを特徴とする。
【００２６】
したがって、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続され、また、スイッチが第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続したときに前記第１の感温抵抗体と前記コンデンサとの間に接続される抵抗を備えていることを特徴とする。
【００２８】
したがって、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に抵抗の端子電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。また、抵抗を第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続するだけであり、特別に電圧源を設ける必要が無いため、製造コストを低減できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１である流量測定装置の回路図である。図１に示すように、この流量測定装置は、流体中に配置される第１の感温抵抗体Ｒｓ１と、この第１の感温抵抗体Ｒｓ１より流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体Ｒｓ２とを備えている。第１の感温抵抗体Ｒｓ１には、電流源Ｉ１により一定電流が供給される。また、第２の感温抵抗体Ｒｓ２には、電流源Ｉ２により第１の感温抵抗体Ｒｓ１と同じ一定電流が供給される。第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２は抵抗値が等しく、かつ、高抵抗温度係数を持つものが用いられている。電流源Ｉ１，Ｉ２は電流を流して抵抗体自身にジュール熱を発生させることで流体温度よりも高い温度となるように第１及び第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を等しく熱する加熱装置としての機能を有する（もっとも、加熱装置としては別個の熱源により第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２を加熱するものてあってもよい）。
【００３０】
この流量測定装置は、コンデンサＣ１を備えている。また、スイッチＳ１，Ｓ２も備えている。スイッチＳ１，Ｓ２は、次に説明する第１の状態と第２の状態との間の切り替えを行う。すなわち、第１の状態では、ａ点とｃ点、ｂ点とｄ点を接続することにより、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端間にコンデンサＣ１を接続する（図１には、この第１の状態を示す）。第２の状態では、ｃ点とｅ点、ｄ点とｆ点を接続することにより、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２とコンデンサＣ１との接続を解除して、コンデンサＣ１をｅ点とｆ点との間に接続する。なお、スイッチＳ１，Ｓ２は、機械的に接点を動かすものを用いても、半導体を用いたスイッチング素子を用いてもよい。
【００３１】
ｆ点は接地されている。また、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各他端同士は同一電位とされており、この例では接地されて０Ｖとされている。
【００３２】
以上のような回路構成である流量測定装置の動作について次に説明する。
【００３３】
まず第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧がａ点に、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧がｂ点に現われる。そして、スイッチＳ１，Ｓ２の切り替えによって第１の状態とすると、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差分の電荷が蓄積される。その後、第２の状態に切り換えると、ｅ点、ｆ点間の電圧はコンデンサＣ１の端子電圧、すなわちａ点とｂ点の電圧差となる。
【００３４】
ｅ点、ｆ点間の電圧は第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の違いを表わしており、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２との端子電圧の違いは、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２との抵抗値の違いを表わしている。
【００３５】
ところで、流体に流れがあると、第１、第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２から熱を奪う。しかしながら、流体の下流側に位置する第２の感温抵抗体Ｒｓ２は、上流側に位置する第１の感温抵抗体Ｒｓ１から来る熱を受けるため、この第１の感温抵抗体Ｒｓ１より熱の奪われ方が少ない。これにより、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の抵抗値に違いが現われる。そして、流体の下流側に位置する第２の感温抵抗体Ｒｓ２の方が温度が高いので抵抗値も高い。この違いは流体の流速と関係がある。すなわち、ｅ点、ｆ点間の電圧は流体の流速を表わすので、この電圧を観測することにより、流体の流量測定が行える。
【００３６】
この流量測定装置は、第１の感温抵抗体Ｒｓ１と第２の感温抵抗体Ｒｓ２を別々の電流源で駆動するため、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の電流源Ｉ１側端の電位を低減できるので，電池を電源とする駆動に適している。
【００３７】
また、第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端ａ、ｂ間にコンデンサＣ１を接続することで、第１と第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２間の端子電圧差をコンデンサＣ１の電圧として検出することができるため、オペアンプなどを用いて構成される図７に示す従来の回路より消費電力を低減できるので、電池を電源とする駆動に適している。
【００３８】
［発明の実施の形態２］
図２は、この発明の実施の形態２である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図２において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
この発明の実施の形態２が発明の実施の形態１と相違する点は次のようなものである。すなわち、電圧源Ｂａｔを備え、この電圧源Ｂａｔが出力する直流電圧を、直列に接続した抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧する。そして、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧は、反転入力端子と出力端子を負帰還接続したオペアンプＵ１の非反転入力端子に入力し、オペアンプＵ１の出力端子をｆ点に接続している。
【００４０】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。スイッチＳ１，Ｓ２が第１の状態にあるときは、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差分の電荷が蓄積される。そして、スイッチＳ１，Ｓ２を第２の状態に切り換えたときは、ｄ点とｆ点とが接続されるので、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧され、オペアンプＵ１でバッファされた電圧源Ｂａｔの出力電圧と、コンデンサＣ１の電圧の和がｅ点に現われる。
【００４１】
したがって、第１と第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２間の端子電圧差に電圧源Ｂａｔの電圧を分圧した電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、ｅ点の電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧の比は、測定したい流体の流速の範囲とコンデンサＣ１の電圧に応じて、電池電圧範囲を有効に使えるように選択すればよい。
【００４２】
［発明の実施の形態３］
図３は、この発明の実施の形態３である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図３において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
この発明の実施の形態３が発明の実施の形態１と相違するのは、定電圧源Ｖｒｅｆをｆ点に接続している点にある。
【００４４】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。スイッチＳ１，Ｓ２が第１の状態にあるときは、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と、第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧との差分の電荷が蓄積される。そして、スイッチＳ１，Ｓ２を第２の状態に切り換えたときは、ｄ点とｆ点とが接続されるので、定電圧源Ｖｒｅｆの出力電圧と、コンデンサＣ１の電圧の和がｅ点に現われる。
【００４５】
発明の実施の形態２の例では、電圧源Ｂａｔの電圧が変化してしまうと、ｅ点の電圧も電圧源Ｂａｔの電圧の変動の影響を受けてしまい、長時間の測定の精度が保てなかったが、この発明の実施の形態３では、定電圧源Ｖｒｅｆの電圧が変動しないので、安定した測定が可能となる。
【００４６】
［発明の実施の形態４］
図４は、この発明の実施の形態４である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図４において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
この発明の実施の形態４が発明の実施の形態１と相違するのは、電流源Ｉ１および第１の感温抵抗体Ｒｓ１と直列に接続され、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えにより第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端ａ，ｂ間にコンデンサＣ１を接続されたときに第１または第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２とコンデンサＣ１との間に接続される電圧源Ｖｒｅｆ２を備えている点にある。
【００４８】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。ａ点の電圧は、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧に電圧源Ｖｒｅｆ２の電圧を加算したものとなる。電圧源Ｖｒｅｆ２の出力電圧を正の一定電圧とすると、スイッチＳ１，Ｓ２が第１の状態にあるときは、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧に、電圧源Ｖｒｅｆ２の出力電圧を加算した電圧が蓄積される。これにより、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧がマイナスになっても、電圧源Ｖｒｅｆ２の電圧により正電圧にシフトされるので、電池による単電源動作が容易である。
【００４９】
なお、この発明の実施の形態４では、電流源Ｉ１および第１の感温抵抗体Ｒｓ１と直列に電圧源Ｖｒｅｆ２を接続しているが、ａ点とスイッチＳ１との間に電圧源Ｖｒｅｆ２を接続するようにしてもよい。
【００５０】
［発明の実施の形態５］
図５は、この発明の実施の形態５である流量測定装置の回路図である。発明の実施の形態１と共通する事項については、図５において図１と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
この発明の実施の形態５が発明の実施の形態１と相違するのは、第１の感温抵抗体Ｒｓ１および第１の電流源Ｉ１と直列に接続され、また、スイッチＳ１，Ｓ２が第１および第２の感温抵抗体Ｒｓ１，Ｒｓ２の各一端ａ，ｂ間にコンデンサＣ１を接続する第１の状態に切り換えたときに第１の感温抵抗体Ｒｓ１とコンデンサＣ１との間に接続される抵抗Ｒ３を備えている点にある。
【００５２】
次に、この流量測定装置の動作について説明する。抵抗Ｒ３には第１の感温抵抗体Ｒｓ１と等しい電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ３には、その抵抗値と電流源Ｉ１の供給電流値に応じた端子電圧が現われる。そして、ａ点では第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧に抵抗Ｒ３の端子電圧が加算された電圧が現われる。そのため、第１の状態では、コンデンサＣ１には第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧に、抵抗Ｒ３の端子電圧を加算した電圧が蓄えられる。これにより、第１の感温抵抗体Ｒｓ１の端子電圧と第２の感温抵抗体Ｒｓ２の端子電圧の差電圧がマイナスになっても、抵抗Ｒ３の電圧により正電圧にシフトされるので、電池による単電源動作が容易である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、第１の感温抵抗体と第２の感温抵抗体を別々の電流源で駆動するため、第１の感温抵抗体の電流源側端の電位を低減できるので電池を電源とする駆動に適している。また、第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続することで、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差をコンデンサの電圧として検出することができるため、オペアンプなどを用いて構成される図７に示す従来の回路より消費電力を低減できるので、電池を電源とする駆動に適している。
【００５４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００５５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流量測定装置において、安定した流量測定が可能となる。
【００５６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に電圧源の供給する電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。
【００５７】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の流量測定装置において、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差に抵抗の端子電圧を加算することができるため、第１と第２の感温抵抗体間の端子電圧差がマイナス電圧となっても、コンデンサの電位が低い方の端部での当該電位をプラスにすることができるので、電池による単電源動作が容易である。また、抵抗を第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続するだけであり、特別に電圧源を設ける必要が無いため、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である流量測定装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２である流量測定装置の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３である流量測定装置の回路図である。
【図４】この発明の実施の形態４である流量測定装置の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態５である流量測定装置の回路図である。
【図６】この発明の課題を説明する流量測定装置の回路図である。
【図７】従来の流量測定装置の回路図である。
【符号の説明】
Ｒｓ１ 第１の感温抵抗体
Ｒｓ２ 第２の感温抵抗体
Ｉ１ 第１の電流源
Ｉ２ 第２の電流源
Ｓ１ スイッチ
Ｓ２ スイッチ
Ｃ１ コンデンサ
Ｂａｔ 電圧源
Ｖｒｅｆ 定電圧源
Ｖｒｅｆ２ 電圧源
Ｒ３ 抵抗
Claims (5)
- 流体中に配置される第１の感温抵抗体と、
この第１の感温抵抗体より前記流体中の下流に配置される第２の感温抵抗体と、
前記第１および第２の感温抵抗体を加熱する加熱装置と、
を備えている流量測定装置において、
前記第１の感温抵抗体に一定電流を供給する第１の電流源と、
前記第２の感温抵抗体に前記第１の電流源と同一の一定電流を供給する第２の電流源と、
コンデンサと、
前記第１および第２の感温抵抗体の各一端間に前記コンデンサを接続し、また、この接続を解除するスイッチと、
を備え、
前記第１および第２の感温抵抗体の各他端同士を同一電位としていることを特徴とする流量測定装置。 - 電圧源を備え、
スイッチは、第１および第２の感温抵抗体の各一端間へのコンデンサの接続を解除したときには、コンデンサと前記電圧源とを接続することを特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。 - 電圧源は定電圧源であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
- スイッチが第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続したときに前記第１または第２の感温抵抗体と前記コンデンサとの間に接続される電圧源を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。
- 第１の感温抵抗体および第１の電流源と直列に接続され、また、スイッチが第１および第２の感温抵抗体の各一端間にコンデンサを接続したときに前記第１の感温抵抗体と前記コンデンサとの間に接続される抵抗を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。
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