JP4819992B2 - 流量測定方法及び流量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量を測定する方法及び流量計に係り、特に、ガスメータや水道メータ、漏洩警報器等に使用して好適な流量測定方法及び流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の流量を測定する流量計の代表的なものの１つとして挙げられるガスメータは、内部の流路を流れるガスの流量をガスの使用量として測定する流量計を有しており、この流量計は、ガスメータに内蔵された電池により駆動されるセンサによりガスの流路上でのガスの流速を計測し、この計測したガスの流速に流路の断面積を乗じることで、ガスの流量を測定するように構成されている。
【０００３】
ところで、上述した流路上でのガスの流速計測に用いられるセンサの一つであるフローセンサは、ガスの通過する流路に配置されるシリコン基板上に一対のサーモパイルとヒータとを形成して構成されており、一対のサーモパイルは、ガスの流れ方向におけるヒータの上流側と下流側とに、ヒータから同じ間隔をおいて配置されている。
【０００４】
そして、このフローセンサでは、ヒータに通電して熱を放出させると、その熱が流路のガスにより各サーモパイルに伝達されて、各サーモパイルの熱起電力が各々変化するが、ガスの流れの上流側に位置するサーモパイルへの熱伝達速度と下流側に位置するサーモパイルへの熱伝達速度とが、流路を流れるガスの流速に応じた分だけ異なるので、各サーモパイルの熱起電力の変化量は、流路のガスの流速に応じて相違することになる。
【０００５】
そこで、フローセンサはこの原理を利用して、各サーモパイルに通電して得られるそれら各サーモパイルの熱起電力に応じたレベルの電気信号を、流路のガスの流速を表す信号として出力するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、フローセンサを用いた流量計においては、その感度を高めるためには、流量の僅かな変化でも各サーモパイルの熱起電力に大きな差が生じるように、ヒータがより高い温度の熱を放出するように構成することが好ましいが、ヒータのような電気エネルギーを熱エネルギーに変換するものは、変換時の損失が比較的多いので本来的に消費電力が高く、その上、感度を高めるために熱放出量を増やすとなると、さらにヒータの消費電力を高くしなければならない。
【０００７】
したがって、ヒータの消費電力を高くすることで省エネルギーの流れに逆行しなければならなくなり、特に、ガスメータに見られるような電池によりセンサを駆動するものにフローセンサを用いるとなると、特に、電池寿命の延命化の面からして感度の向上には限界があった。
【０００８】
しかも、例えば一般家庭の場合には、ガスの消費は１日のうち朝晩に集中し、昼間と深夜は比較的ガスの消費が少ないというように、ガスの消費量は時間帯によって大きく変わる傾向があり、比較的ガスの消費量が少ない時間帯には、ガスの漏洩の有無を確実に判定できる程度の感度があれば十分で、１時間に１回といった長い時間間隔でガスの漏洩の有無を通常の感度で検査するというように、フローセンサの感度を常時高くしておく必要性はない。
【０００９】
したがって、フローセンサの感度を常に高くするとなると、ヒータによる無用な、或は、過剰な電力消費を招いてしまい、特に電池でセンサを駆動するガスメータ等において、むやみにフローセンサを高感度で使用しようとすることは、電池寿命の延命化の面からして問題があり、電池を電源としない流量計においても、先に述べた省エネルギーの流れに逆行してしまう点において、改善の余地があることは否めなかった。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、消費電力の大きいフローセンサのような流量センサを用いて、気体や液体といった流体の流量を測定するに当たり、必要な感度を確保しつつ電力の消耗を極力抑制することができる流量測定方法と、この方法を実施する際に用いて好適な流量計とを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためなされた請求項１乃至請求項３記載の本発明は流量測定方法に関するものであり、請求項４乃至請求項１１記載の本発明は流量計に関するものである。
【００１２】
そして、請求項１記載の本発明は、流体の流れる流路に設置されたヒータに間欠的に電力が供給される毎に、該ヒータが消費する電力と前記流体の流速とに応じて前記流量センサの温度センサに生じる電位と、前記ヒータに供給した電力と、に基づき計測される前記流体の流速から、該流体の流量を測定するに当たり、前記ヒータに間欠的に供給される電力は、第１の電力又は第１の電力よりも小さな第２の電力の何れか一方であり、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第１閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第２の電力に変更し、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値よりも小さな第２閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第２閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第１の電力に変更するようにしたことを特徴とする流量測定方法に存する。
【００１３】
請求項１記載の流量測定方法においては、ヒータに間欠的に電力が供給される毎に、ヒータが消費する電力と流速とに応じて流量センサの温度センサに生じる電位と、ヒータに供給した電力と、に基づき流速が計測され、ヒータに第１の電力が供給されているときには、第１閾値を温度センサに生じている電位と比較し、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されているときには、第１閾値より小さい第２閾値を温度センサに生じている電位と比較することから、流速の計測結果を用いずに、温度センサに生じている電位と第１閾値又は第２閾値とを比較するという単純な処理によって、計測された流速が所定の流速を越えたか否かが判定され、温度センサに生じている電位が第１閾値又は第２閾値を越えると、ヒータに第１の電力が供給され、温度センサに生じている電位が第１閾値又は第２閾値以下であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されることになる。
【００１４】
さらに、請求項２記載の本発明は、前記ヒータへの間欠的な電力供給を少なくとも所定時間の間隔で行い、前記ヒータへの第２の電力の供給中に前記電位が前記第２閾値を超えたとき、前記所定時間を待たずに前記第１の電力の供給を再開するようにしたことを特徴とする請求項１記載の流量測定方法に存する。
【００１５】
請求項２記載の流量測定方法においては、上述した請求項１記載の流量測定方法の作用に加え、少なくとも所定時間の間隔でヒータへの第１の電力より小さい第２の電力での間欠的な電力供給を行っている最中に、温度センサに生じている電位が第２閾値を超えると、所定時間を待たずにヒータへの第１の電力での間欠的な電力供給が再開されることになる。
【００１８】
さらに、請求項３記載の本発明は、前記第１閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記第２閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記所定の流速を、前記温度センサに生じる電位と前記ヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速であるようにしたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の流量測定方法に存する。
【００１９】
請求項３記載の流量測定方法においては、上述した請求項１又は請求項２のいずれかに記載の流量測定方法の作用に加え、計測される流速が、温度センサに生じる電位とヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速を越えると、ヒータに第１の電力が供給され、計測される流速が計測すべき流速範囲のうち最小の流速未満であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されることになる。
【００２０】
また、請求項４記載の本発明は、図１の基本構成図に示す如く、流体の流れる流路１７に設置されたヒータ３４を有し、前記ヒータ３４が消費する電力と前記流体の流速とに応じた電位を流量センサ３２，３３に生じる流量センサ３と、前記ヒータ３４に間欠的に電力を供給する電力供給手段Ａと、前記ヒータ３４に電力が供給される毎に前記ヒータ３４に供給した電力と前記温度センサ３２，３３に生じる電位とに基づき流速を計測する流速計測手段１３Ａとを備え、該流速計測手段１３Ａが計測した流速に基づき前記流体の流量を測定する流量計において、前記電力供給手段Ａは、第１の電力又は第１の電力よりも小さな第２の電力の何れか一方を前記ヒータに間欠的に電力を供給し、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第１閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第２の電力に変更し、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値よりも小さな第２閾値以上の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第２閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第１の電力に変更することを特徴とする流量計に存する。
【００２１】
請求項４記載の流量計においては、電力供給手段Ａでヒータ３４に間欠的に電力を供給し、ヒータ３４が消費する電力と流速とに応じた電位を温度センサ３２，３３に生じる毎に、温度センサ３２，３３に生じる電位と第１閾値又は第２閾値を比較し、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値を超える場合には、電力供給手段Ａがヒータ３４に第１の電力を供給して流量を測定し、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段Ａがヒータ３４に第１の電力よりも小さな第２の電力を供給して流量を測定することになる。
【００２２】
さらに、請求項５記載の本発明は、前記電力供給手段Ａが前記ヒータ３４に供給する電力の大きさを、供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つを変えて変化させることを特徴とする請求項４記載の流量計に存する。
【００２３】
請求項５記載の流量計においては、上述した請求項４記載の流量計の作用に加え、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段Ａのヒータ３４に供給する電力の供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つが変わることになる。
【００２４】
加えて、請求項６記載の本発明は、前記流速計測手段１３Ａが、前記ヒータ３４への電力供給の終了時に前記温度センサ３２，３３に生じている電位に基づいて流速を計測することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の流量計に存する。
【００２５】
請求項６記載の流量計においては、上述した請求項４又は５のいずれかに記載の流量計の作用に加え、ヒータ３４への電力供給の終了時にはヒータ３４の温度が最も高くなるため、流速計測手段１３Ａはヒータ３４の温度が最も高いときに流速を計測することになる。
【００２６】
しかも、請求項７記載の本発明は、前記温度センサ３２，３３に生じる電位の最大値に基づいて流速を計測することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の流量計に存する。
【００２７】
請求項７記載の流量計においては、上述した請求項４又は５のいずれかに記載の流量計の作用に加え、流量が不変であるとすると、温度センサ３２，３３に生じる電位が最大のときには流量センサ３が最も高い感度であることになるため、流速計測手段１３Ａによる流速計測が高感度で行われることになる。
【００２８】
そのうえ、請求項８記載の本発明は、前記電力供給手段Ａによる前記ヒータ３４への間欠的な電力供給を少なくとも所定時間ｔの間隔で行い、前記ヒータ３４への前記第１の電力よりも小さな第２の電力の供給中に、前記電位が前記第２閾値を超えたとき、前記所定時間ｔを待たずに前記所定の電力の供給を再開することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の流量計に存する。
【００２９】
請求項８記載の流量計においては、上述した請求項４乃至７のいずれかに記載の流量計の作用に加え、少なくとも所定時間ｔの間隔でヒータ３４への第１の電力よりも小さな第２の電力での間欠的な電力供給を行っている最中に、前記温度センサ３２，３３に生じる電位が前記第２閾値を超えると、所定時間ｔを待たずにヒータ３４への所定の電力での間欠的な電力供給が再開されることになる。
【００３２】
また、請求項９記載の本発明は、前記流速計測手段１３Ａは電池を電源として動作するものであることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の流量計に存する。
【００３３】
請求項９記載の流量計においては、上述した請求項４乃至８のいずれかに記載の流量計の作用に加え、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値を超える場合には、電力供給手段Ａによってヒータ３４に供給される第１の電力が電池から消費され、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段Ａによってヒータ３４に供給される第１の電力よりも小さな第２の電力が電池から消費されることになる。
【００３４】
さらに、請求項１０記載の本発明は、前記温度センサがサーモパイル３２，３３であることを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の流量計に存する。
【００３５】
請求項１０記載の流量計においては、上述した請求項４乃至９のいずれかに記載の流量計の作用に加え、ヒータ３４が消費する電力と流体の流速とに応じた電位が、サーモパイル３２，３３自らの起電力によって発生することになる。
【００３６】
またさらに、請求項１１記載の本発明は、前記第１閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記第２閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記所定の流速Ｖ0は、前記流速計測手段１３Ａが計測すべき流速範囲のうち最小の流速であることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の流量計に存する。
【００３７】
請求項１１記載の流量計においては、上述した請求項４乃至１０のいずれかに記載の流量計の作用に加え、計測された流速が、温度センサ３２，３３に生じる電位とヒータ３４に供給した電力とに基づき流速計測手段１３Ａによって計測すべき流速範囲のうち最小の流速Ｖ0を越えると、電力供給手段Ａによってヒータ３４に所定の電力が供給され、計測された流速が流速計測手段１３Ａによって計測すべき流速範囲のうち最小の流速Ｖ0未満であると、電力供給手段Ａによってヒータ３４に所定の電力より小さい電力が供給されることになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による流量測定方法を本発明による流量計と共に、図面を参照して説明する。
【００３９】
図２は本発明をガスメータに適用した場合を示す本発明の一実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態の流量計は、マイクロフローセンサ３、電源５、スイッチングトランジスタ７、Ａ／Ｄ変換器１１、並びに、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略記する。
）１３を備えている。
【００４０】
前記マイクロフローセンサ３（流量センサに相当）は、図３に説明図で示すように、不図示のガス供給源から供給されるガス（流体に相当、図示せず。）が通過するガス流路１７内に配設されており、図４に平面図で示すように、Ｓｉによる基台３１と、この基台３１に異方性エッチングにより形成されたダイヤフラム３１ａと、このダイヤフラム３１ａ上に形成された測温用の上流側、下流側の各サーモパイル３２，３３（温度センサに相当）及び加熱用のマイクロヒータ３４（ヒータに相当）とを備えている。
【００４１】
前記上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３は、ｐ++−ＳＩ及びＡｌにより構成されており、図４中矢印Ｘで示すガス流路１７内を流れるガスの流れ方向において、マイクロヒータ３４を挟んで上流側の基台３１箇所と下流側の基台３１箇所とに、マイクロヒータ３４から等間隔で各々配置されており、各サーモパイル３２，３３の温接点３２ａ，３３ａはダイヤフラム３１ａ上に、冷接点３２ｂ，３３ｂはダイヤフラム３１ａ以外の基台３１部分に、各々配置されている。
【００４２】
このように構成されたマイクロフローセンサ３では、マイクロヒータ３４が通電により発した熱が、ガス流路１７内のガスを媒体として上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３の付近に伝わると、それら各サーモパイル３２，３３に、マイクロヒータ３４から伝わった熱に応じた温度となる温接点３２ａ，３３ａと、基台３１とほぼ同じ温度となる冷接点３２ｂ，３３ｂとの温度差に応じた電圧の起電力が生じる。
【００４３】
そして、前記マイクロフローセンサ３は、図２に示すように、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に生じた起電力をアンプ３５，３６により各々増幅し、その差分を差動アンプ３７で取って、この差動アンプ３７の出力を、ガス流路１７内を流れるガスの流速に対応する熱起電力信号として出力端子３９から出力するように構成されている。
【００４４】
前記電源５は、流量計１に内蔵された電池からなり、この電源５からの電力は、不図示の低電圧回路により所定の定電圧とされた後に、マイクロヒータ３４に供給される。
【００４５】
前記スイッチングトランジスタ７は、コレクタを電源５に接続しエミッタをマイクロヒータ３４に接続したｎｐｎトランジスタにより構成されており、マイコン１３からのヒータ駆動信号によりベースにバイアスがかけられることで、コレクターエミッタ間が導通して電源５からの定電圧化された電力をマイクロヒータ３４に供給させるように構成されている。
【００４６】
前記Ａ／Ｄ変換器１１は、前記ガス流路１７内を流れるガスの流速に対応して前記マイクロフローセンサ３の出力端子３９から出力されるアナログの熱起電力信号を、所定のサンプリング周期毎にデジタル信号に変換するもので増幅するものである。
【００４７】
前記マイコン１３は、ＣＰＵ１３ａ、ＲＡＭ１３ｂ、及び、ＲＯＭ１３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ１３ａには、ＲＡＭ１３ｂ及びＲＯＭ１３ｃの他、前記スイッチングトランジスタ７のベースとＡ／Ｄ変換器１１とが接続されている。
【００４８】
前記ＲＡＭ１３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ１３ｃには、ＣＰＵ１３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
【００４９】
そして、前記マイコン１３は、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うガスの流量測定処理によって、Ａ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号を基にして、前記ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速を求める。
【００５０】
また、マイコン１３は、上述のようにして求めた瞬時流速に、ガス流路１７の断面積及びガス流路１７の構造に依存する所定の係数等を乗じて、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時流量を求め、さらに、この瞬時流量に、ヒータ駆動信号を間欠的に出力する周期時間Ｔ3 を乗じることで、ヒータ駆動信号が１回出力されてから次にヒータ駆動信号が出力されるまでの周期時間Ｔ3 の間にガス流路１７内を流れるガスの流量を求め、これを積算することで、ガス流路１７内を流れるガスの積算流量を求める。
【００５１】
次に、前記ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
マイコン１３に電源５のバッテリ５がマイクロフローセンサ３のマイクロヒータ３４とは別系統で接続されてマイコン１３が起動し、プログラムがスタートすると、ＣＰＵ１３ａは、まず、ヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、周期時間Ｔ３よりも十分短い時間Ｔ１に設定（請求項の「第１の電力」に相当）し（ステップＳ１）、次に、周期時間Ｔ３が到来したか否かを確認する（ステップＳ３）。
【００５３】
周期時間Ｔ3 が到来していない場合は（ステップＳ３でＮ）、到来するまでステップＳ３をリピートし、到来した場合は（ステップＳ３でＹ）、時間Ｔ1 の間ヒータ駆動信号をスイッチングトランジスタ７に出力し（ステップＳ５）、続いて、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号を取り込んだ後（ステップＳ７）、取り込んだデジタル信号の値が所定の第１閾値Ｔｈ１を超えているか否かを確認する（ステップＳ９）。
【００５４】
デジタル信号の値が所定の第１閾値Ｔｈ１を超えている場合は（ステップＳ９でＹ）、ステップＳ３にリターンし、超えていない場合は（ステップＳ９でＮ）、ヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、時間Ｔ1 よりも短い時間Ｔ2 に設定（請求項の「第２の電力」に相当）し（ステップＳ１１）、次に、周期時間Ｔ3 が到来したか否かを確認する（ステップＳ１３）。
【００５５】
周期時間Ｔ3 が到来していない場合は（ステップＳ１３でＮ）、到来するまでステップＳ１３をリピートし、到来した場合は（ステップＳ１３でＹ）、時間Ｔ2 の間ヒータ駆動信号をスイッチングトランジスタ７に出力し（ステップＳ１５）、続いて、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号を取り込んだ後（ステップＳ１７）、取り込んだデジタル信号の値が所定の第２閾値Ｔｈ２を超えているか否かを確認する（ステップＳ１９）。
【００５６】
デジタル信号の値が所定の第２閾値Ｔｈ２を超えていない場合は（ステップＳ１９でＮ）、ステップＳ１３にリターンし、超えている場合は（ステップＳ１９でＹ）、ヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを時間Ｔ1 に設定した後（ステップＳ２１）、ステップＳ３にリターンする。
【００５７】
尚、上述したヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔ2 は、マイクロヒータ３４が通電による加熱で飽和温度に達するのに要する時間以下の時間に設定されており、また、時間Ｔ1 でマイクロヒータ３４を駆動した場合には、時間Ｔ2 でマイクロヒータ３４を駆動した場合よりも、マイクロヒータ３４が高い温度に加熱される。
【００５８】
また、上述した第１閾値Ｔｈ１は、マイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、マイクロヒータ３４に大きい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が高感度とされる時間Ｔ1 から、マイクロヒータ３４に小さい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が低感度とされる時間Ｔ2 に切り換える基準となるものである。
【００５９】
さらに、上述した第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１の場合とは逆に、マイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、マイクロヒータ３４に小さい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が低感度とされる時間Ｔ2 から、マイクロヒータ３４に大きい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が高感度とされる時間Ｔ1 に切り換える基準となるものである。
【００６０】
そして、第１閾値Ｔｈ１は、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 である場合に、時間Ｔ1 に亘るマイクロヒータ３４の通電後にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値に設定され、第２閾値Ｔｈ２は、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが上述した流速Ｖ0 である場合に、時間Ｔ2 に亘るマイクロヒータ３４の通電後にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値に設定される。
【００６１】
次に、上述のように構成された本実施形態の流量計１の動作（作用）について説明する。
【００６２】
まず、流量計１による流量測定動作においては、周期時間Ｔ3 が到来する毎に、マイコン１３からスイッチングトランジスタ７にヒータ駆動信号が出力され、電源５からの定電圧化された電力がマイクロヒータ３４に連続供給されて、マイクロヒータ３４が加熱される。
【００６３】
すると、マイクロヒータ３４よりもガスの流れ方向Ｘの上流側に位置する上流側サーモパイル３２には、ガスの熱伝搬速度からガスの流速を減じた速度で、マイクロヒータ３４から放出される熱が伝達され、マイクロヒータ３４よりもガスの流れ方向Ｘの下流側に位置する下流側サーモパイル３３には、ガスの熱伝達速度にガスの流速を加えた速度で、マイクロヒータ３４から放出される熱が伝達される。
【００６４】
したがって、ガス流路１７内をガス流れていなければ、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３がマイクロヒータ３４から等間隔に位置していることから、マイクロヒータ３４から上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に同じ温度で熱が伝わり、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３には同じ電圧の起電力が生じる。
【００６５】
しかし、ガス流路１７内をガス流れていると、マイクロヒータ３４から放出される熱が、下流側サーモパイル３３への伝達速度よりも低い速度で上流側サーモパイル３２に伝達されて、その速度差分だけ上流側サーモパイル３２には、マイクロヒータ３４からの熱が下流側サーモパイル３３よりも冷却されて伝達されるので、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に生じる起電力の電圧は、ガス流路１７内を流れるガスによりマイクロヒータ３４から伝達される熱の温度差に応じて、即ち、ガス流路１７内を流れるガスの流速に応じて異なることになる。
【００６６】
そのため、各サーモパイル３２，３３に生じる起電力の電圧差に応じてマイクロフローセンサ３の出力端子３９から出力される熱起電力信号の大きさは、マイクロヒータ３４が放出する熱の温度と、ガス流路１７内を流れるガスの流速Ｖとに応じたものとなる。
【００６７】
尚、周期時間Ｔ3 が到来する毎にマイコン１３からスイッチングトランジスタ７にヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合には、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて、マイクロヒータ３４が加熱されて放出する熱の温度が高くなり、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に伝達される熱の温度も高くなる。
【００６８】
そのため、ガス流路１７内を流れるガスの流速Ｖが同じでも、マイクロフローセンサ３の出力端子３９から出力される熱起電力信号の値は、ヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合の方が、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて大きくなり、換言すると、ヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合の方が、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて、マイクロフローセンサ３の感度が高くなる。
【００６９】
その代わり、ヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合の方が、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて、マイクロヒータ３４の加熱のために消費される電源５の電力は大きくなる。
【００７０】
そして、本実施形態の流量計１による流量測定動作の開始時点では、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりに上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われ、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えることになる。
【００７１】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ1 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われることになる。
【００７２】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えないことになる。
【００７３】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ1 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われることになる。
【００７４】
そして、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えないことになる。
【００７５】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ2 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われることになる。
【００７６】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えることになる。
【００７７】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ2 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われることになる。
【００７８】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態の流量計１では、マイコン１３が、請求項中の流速計測手段１３Ａ及び比較手段１３Ｂとして働いており、また、電源５、スイッチングトランジスタ７、及び、マイコン１３が、請求項中の電力供給手段Ａとして働いており、請求項中の所定時間が、マイコン１３からスイッチングトランジスタ７にヒータ駆動信号が出力される周期時間Ｔ3 に相当している。
【００８０】
このように本実施形態の流量計１によれば、周期時間Ｔ3 が到来する毎の、マイクロフローセンサ３のマイクロヒータ３４への通電時間を、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 とし、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりにマイクロヒータ３４による電源５の電力消費が小さい時間Ｔ2 とする構成とした。
【００８１】
このため、ガス流路１７内を流れるガスが多く流量を高精度に測定する必要がある状態では、マイクロヒータ３４の消費電力に優先してマイクロフローセンサ３を高感度に維持しつつ、ガス流路１７内を流れるガスが少なく流量を高精度に測定する必要がない状態では、マイクロフローセンサ３を高感度に優先して消費電力を低くして、マイクロフローセンサ３の必要な感度を確保しつつ電源５である内蔵電池の消耗を極力抑制することができる。
【００８２】
尚、本実施形態では、マイクロヒータ３４を時間Ｔ2 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘るマイクロヒータ３４の加熱が、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に行われるものとしたが、次の周期時間Ｔ3 の到来を待たずに即座に行われるようにしてもよい。
【００８３】
そして、そのように構成する場合には、図５のフローチャートのステップＳ１９において、デジタル信号の値が所定の第２閾値Ｔｈ２を超えている場合（Ｙ）に、次のステップＳ２１でヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを時間Ｔ1 に設定した後、ステップＳ３でなはくステップＳ５にリターンするように、マイコン１３のＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムの内容を変更すればよい。
【００８４】
また、本実施形態では、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点でＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の値を、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが上述した流速Ｖ0 である場合にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値である、第１閾値Ｔｈ１や第２閾値Ｔｈ２を超えているか否かの確認に用い、これにより間接的に、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点でＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の値を基に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖを計測する構成とした。
【００８５】
しかし、マイクロヒータ３４の加熱中にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の最大値を基に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖを計測する構成としてもよく、その場合には、例えば図６に概略構成のブロック図で示すように、マイコン１３のＣＰＵ１３ａにピークホールド回路１２を介してＡ／Ｄ変換器１１を接続することになる。
【００８６】
そして、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理のうち、図５のフローチャートに示すステップＳ７やステップＳ１７を、図７のフローチャートに示すステップＳ７´やステップＳ１７´のように、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号のピークホールド回路１２によるピークホールド値を取り込む処理に変更することになる。
【００８７】
このように構成すれば、わざわざマイクロヒータ３４の加熱が終了した時点を見計らわなくても、マイクロヒータ３４が最も加熱された状態でのＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の値を第１閾値Ｔｈ１や第２閾値Ｔｈ２と比較し、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多いのか、そうでないのかを確認することができ、必要に応じて高感度の流量測定を確実に行えるので、有利である。
【００８８】
さらに、本実施形態では、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少ない場合に、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりにマイクロヒータ３４による電源５の電力消費が小さくなるようにするために、周期時間Ｔ3 が到来する毎の、マイクロフローセンサ３のマイクロヒータ３４への通電時間を、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多い場合の時間Ｔ1 よりも短い時間Ｔ2 とする構成とした。
【００８９】
しかし、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費を小さくするのは、マイクロヒータ３４への通電時間を短くするのに限らず、通電時間を時間Ｔ1 のまま変えずに電圧や電流を下げることで行うようにしてもよい。
【００９０】
そして、通電時間を時間Ｔ1 のまま変えずにマイクロヒータ３４への通電電圧を下げる場合には、例えば図８に概略構成のブロック図で示すように、スイッチングトランジスタ７のコレクタに接続したセレクタ回路６と電源５との間を、直接結ぶラインと抵抗８を介して結ぶラインとの２本のラインで並列接続し、マイコン１３からのセレクト信号により電源５を、スイッチングトランジスタ７のコレクタに直接又は抵抗８を介して接続することになる。
【００９１】
そして、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理のうち、図５のフローチャートに示すステップＳ１やステップＳ２１を、図９のフローチャートに示すステップＳ１´やステップＳ２１´のように、電源５がスイッチングトランジスタ７のコレクタに直接接続される第１の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９２】
さらに、図５のフローチャートに示すステップＳ１１を、図９のフローチャートに示すステップＳ１１´のように、電源５がスイッチングトランジスタ７のコレクタに抵抗８を介して接続される第２の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９３】
このように構成すると、スイッチングトランジスタ７のコレクタに電源５が直接接続される場合よりも抵抗８を介して接続される場合の方が、抵抗８による電圧降下の分だけ、マイクロヒータ３４に供給される電力の電圧が低くなることになる。
【００９４】
これに対して、通電時間を時間Ｔ1 のまま変えずにマイクロヒータ３４への通電電流を下げる場合には、例えば図１０に概略構成のブロック図で示すように、スイッチングトランジスタ７のコレクタに接続したセレクタ回路６に、電源５からの電力を受けて高電流の電力を生成供給する第１定電流源Ｉ1 と、電源５からの電力を受けて低電流の電力を生成供給する第２定電流源Ｉ2 とを接続し、マイコン１３からのセレクト信号によりスイッチングトランジスタ７のコレクタに、第１定電流源Ｉ1 又は第２定電流源Ｉ2 を選択的に接続することになる。
【００９５】
そして、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理のうち、図５のフローチャートに示すステップＳ１やステップＳ２１を、図１１のフローチャートに示すステップＳ１″やステップＳ２１″のように、第１定電流源Ｉ1 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される第１の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９６】
さらに、図５のフローチャートに示すステップＳ１１を、図１１のフローチャートに示すステップＳ１１″のように、第２定電流源Ｉ2 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される第２の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９７】
このように構成すると、第１定電流源Ｉ1 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される場合よりも、第２定電流源Ｉ2 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される場合の方が、マイクロヒータ３４に供給される電力の電流が低くなることになる。
【００９８】
そして、このように構成した場合には、流量計１による流量測定動作の開始時点では、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われ、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えることになる。
【００９９】
したがって、マイクロヒータ３４を高電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われることになる。
【０１００】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えないことになる。
【０１０１】
したがって、マイクロヒータ３４を高電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われることになる。
【０１０２】
そして、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えないことになる。
【０１０３】
したがって、マイクロヒータ３４を低電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われることになる。
【０１０４】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えることになる。
【０１０５】
したがって、マイクロヒータ３４を低電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われることになる。
【０１０６】
このように、電圧や電流を変えることでマイクロヒータ３４による電源５の電力消費を小さくするように構成しても、ガス流路１７内を流れるガスが多く流量を高精度に測定する必要がある状態では、マイクロヒータ３４の消費電力に優先してマイクロフローセンサ３を高感度に維持しつつ、ガス流路１７内を流れるガスが少なく流量を高精度に測定する必要がない状態では、マイクロフローセンサ３を高感度に優先して消費電力を低くして、マイクロフローセンサ３の必要な感度を確保しつつ電源５である内蔵電池の消耗を極力抑制することができる。
【０１０７】
尚、マイクロヒータ３４への通電時間、通電電圧、及び、通電電流のうち２つ又は全てを変えて、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費を小さくするようにしてもよい。
【０１０８】
また、以上には温度センサとしてサーモパイルを用いた場合について説明したが、熱によって抵抗が変化する熱抵抗素子に通電しこの熱抵抗素子による電圧降下を利用して、マイクロヒータ３４が消費する電力とガスの流速とに応じた電位を得る等、起電力型でない温度センサを用いる構成としてもよいが、サーモパイル３２，３３を用いた方が、マイクロヒータ３４が消費する電力とガスの流速とに応じた電位を電力消費なしに得ることができるので、省エネルギーの観点からすると、有利である。
【０１０９】
さらに、以上にはガスの流量を測定するガスメータに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は水道メータを始めとする、液体気体を問わず各種の流体の流量を測定する流量計に広く適用可能である。
【０１１０】
また、以上には電池を電源とする流量計について説明したが、省エネルギーの実現の観点から、本発明は商用電源等の外部電源からの供給電力により動作する流量計についても適用可能であり、そのような適用形態においても、以上の各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
さらに、本実施形態では、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖである流速Ｖ0 を、マイクロフローセンサ３により所望の精度で流速を計測し得る範囲のうち最小の値とし、この流速Ｖ0 に対応してＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値を、第１閾値Ｔｈ１や第２閾値Ｔｈ２と比較して、その結果に基づいて、マイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 とマイクロフローセンサ３の感度が低くなる時間Ｔ2 との間で、マイクロヒータ３４の加熱時間を切り換える構成としたので、ヒータ３４による電力消費を、流量測定全体の精度に影響を及ぼさずに抑制することができる。
【０１１２】
しかし、本発明をガスや水道の漏洩警報器等に適用する場合には、この流速Ｖ0 を、例えば、警報を発生させる状況になったか否かを判定するために設定した判定値や、その判定値よりも若干低めの値に設定してもよく、そのようにすれば、警報を出力しなければならない流速に達した場合やその流速に近づいた場合には流速計測精度を高め、反対に、警報を出力しなければならない流速よりも低い状態では流速計測精度を下げて、警報を出力すべき状態の検出精度に影響を与えずに、ヒータ３４による電力消費を抑制することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１記載の流量測定方法によれば、計測される流速が、所定の流速を越えているときには、ヒータに第１の電力が供給される高感度な流量測定を可能としつつ、温度センサに生じている電位が第１閾値又は第２閾値以下であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給される低消費電力での流量測定を行うようにして、ヒータによる電力消費の抑制を実現することができる。
【０１１４】
そのうえ、請求項２記載の流量計によれば、第１の電力より小さい第２の電力でヒータに電力を供給している最中に温度センサに生じている電位が第２閾値を超えると、所定時間を待たずにヒータへの間欠的な電力供給が第１の電力で再開されることから、流速計測の感度を流量増加時に低感度から高感度へ迅速に切り換えさせて、流速が高感度で計測される精度のよい流量測定を実現することができる。
【０１１６】
さらに、請求項３記載の流量測定方法によれは、計測される流速が、温度センサに生じる電位とヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速を越えると、ヒータに第１の電力が供給され、計測される流速が計測すべき流速範囲のうち最小の流速未満であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されることから、温度センサとヒータとを用いて所望の精度で流速が計測できる範囲については高感度で流速計測し、所望の精度で流速が計測できない範囲については低感度で流速計測して、ヒータによる電力消費を、流量測定全体の精度に影響を及ぼさずに抑制することができる。
【０１１７】
また、請求項４記載の流量計によれば、温度センサに生じる電位と第１閾値又は第２閾値を比較し、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値を超える場合には、電力供給手段がヒータに第１の電力を供給して流量を測定し、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段がヒータに第１の電力よりも小さな第２の電力を供給する低消費電力での流量測定を行うようにして、ヒータによる電力消費の抑制を実現することができる。
【０１１８】
さらに、請求項５記載の流量計によれば、電力供給手段がヒータに供給する電力の大きさを、供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つを変えて変化させるので、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合にヒータによる電力消費が抑制される流量計を確実かつ容易に得ることができる。
【０１１９】
加えて、請求項６記載の流量計によれば、ヒータの温度が最も高くなるヒータへの電力供給の終了時に流速計測手段が流速を計測することから、ヒータの温度が最も高くなる前に流速計測手段が流速を計測するのに比べて、流速が高感度で計測される精度のよい流量計を得ることができる。
【０１２０】
しかも、請求項７記載の流量計によれば、流量が不変であるとするとフローセンサが最も高い感度となる温度センサに生じる電位が最大のときに、流速計測手段が流速を計測することから、温度センサに生じる電位が最大値になる前又は最大値になった後に流速計測手段が流速を計測するのに比べて、流速が高感度で計測される精度のよい流量計を得ることができる。
【０１２１】
そのうえ、請求項８記載の流量計によれば、第１の電力よりも小さな第２の電力でヒータに電力を供給している最中に温度センサに生じる電位が第２閾値を超えると、所定時間を待たずにヒータへの間欠的な電力供給が第１の電力で再開されることから、流速計測手段の流速計測の感度を流量増加時に低感度から高感度へ迅速に切り換えさせて、所定の流速を越える流速が高感度で計測される精度のよい流量計を得ることができる。
【０１２３】
また、請求項９記載の流量計によれば、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段によってヒータに第１の電力よりも小さな第２の電力しか供給されないようにして、電池により構成される電源の有限な電力を抑制しながら消費されるようにして、電池寿命の延命化を図ることができる。
【０１２４】
さらに、請求項１０記載の流量計によれば、ヒータが消費する電力と流体の流速とに応じた電位を、サーモパイル自らの起電力によって、新たな電力消費を伴わずに得られるようにして、電力消費の抑制をより一層図ることができる。
【０１２５】
また、請求項１１記載の流量計によれは、計測された流速が、温度センサに生じる電位とヒータに供給した電力とに基づき流速計測手段によって計測すべき流速範囲のうち最小の流速を越えると、電力供給手段によってヒータに所定の電力が供給され、計測された流速が流速計測手段によって計測すべき流速範囲のうち最小の流速未満であると、電力供給手段によってヒータに所定の電力より小さい電力が供給されることから、流速計測手段が所望の精度で流速を計測できる範囲については高感度で流速計測し、流速計測手段が所望の精度で流速を計測できない範囲については低感度で流速計測して、ヒータによる電力消費を、流量測定全体の精度に影響を及ぼさずに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流量計の基本構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る流量計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２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５】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図８のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 流量センサ
３２，３３ サーモパイル（温度センサ）
３４ ヒータ
５ 電源
１３ マイクロコンピュータ
１３ａ ＣＰＵ
１３ｂ ＲＡＭ
１３ｃ ＲＯＭ
１３Ａ 流速計測手段
１３Ｂ 比較手段
１７ 流路
Ａ 電力供給手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量を測定する方法及び流量計に係り、特に、ガスメータや水道メータ、漏洩警報器等に使用して好適な流量測定方法及び流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の流量を測定する流量計の代表的なものの１つとして挙げられるガスメータは、内部の流路を流れるガスの流量をガスの使用量として測定する流量計を有しており、この流量計は、ガスメータに内蔵された電池により駆動されるセンサによりガスの流路上でのガスの流速を計測し、この計測したガスの流速に流路の断面積を乗じることで、ガスの流量を測定するように構成されている。
【０００３】
ところで、上述した流路上でのガスの流速計測に用いられるセンサの一つであるフローセンサは、ガスの通過する流路に配置されるシリコン基板上に一対のサーモパイルとヒータとを形成して構成されており、一対のサーモパイルは、ガスの流れ方向におけるヒータの上流側と下流側とに、ヒータから同じ間隔をおいて配置されている。
【０００４】
そして、このフローセンサでは、ヒータに通電して熱を放出させると、その熱が流路のガスにより各サーモパイルに伝達されて、各サーモパイルの熱起電力が各々変化するが、ガスの流れの上流側に位置するサーモパイルへの熱伝達速度と下流側に位置するサーモパイルへの熱伝達速度とが、流路を流れるガスの流速に応じた分だけ異なるので、各サーモパイルの熱起電力の変化量は、流路のガスの流速に応じて相違することになる。
【０００５】
そこで、フローセンサはこの原理を利用して、各サーモパイルに通電して得られるそれら各サーモパイルの熱起電力に応じたレベルの電気信号を、流路のガスの流速を表す信号として出力するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、フローセンサを用いた流量計においては、その感度を高めるためには、流量の僅かな変化でも各サーモパイルの熱起電力に大きな差が生じるように、ヒータがより高い温度の熱を放出するように構成することが好ましいが、ヒータのような電気エネルギーを熱エネルギーに変換するものは、変換時の損失が比較的多いので本来的に消費電力が高く、その上、感度を高めるために熱放出量を増やすとなると、さらにヒータの消費電力を高くしなければならない。
【０００７】
したがって、ヒータの消費電力を高くすることで省エネルギーの流れに逆行しなければならなくなり、特に、ガスメータに見られるような電池によりセンサを駆動するものにフローセンサを用いるとなると、特に、電池寿命の延命化の面からして感度の向上には限界があった。
【０００８】
しかも、例えば一般家庭の場合には、ガスの消費は１日のうち朝晩に集中し、昼間と深夜は比較的ガスの消費が少ないというように、ガスの消費量は時間帯によって大きく変わる傾向があり、比較的ガスの消費量が少ない時間帯には、ガスの漏洩の有無を確実に判定できる程度の感度があれば十分で、１時間に１回といった長い時間間隔でガスの漏洩の有無を通常の感度で検査するというように、フローセンサの感度を常時高くしておく必要性はない。
【０００９】
したがって、フローセンサの感度を常に高くするとなると、ヒータによる無用な、或は、過剰な電力消費を招いてしまい、特に電池でセンサを駆動するガスメータ等において、むやみにフローセンサを高感度で使用しようとすることは、電池寿命の延命化の面からして問題があり、電池を電源としない流量計においても、先に述べた省エネルギーの流れに逆行してしまう点において、改善の余地があることは否めなかった。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、消費電力の大きいフローセンサのような流量センサを用いて、気体や液体といった流体の流量を測定するに当たり、必要な感度を確保しつつ電力の消耗を極力抑制することができる流量測定方法と、この方法を実施する際に用いて好適な流量計とを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためなされた請求項１乃至請求項３記載の本発明は流量測定方法に関するものであり、請求項４乃至請求項１１記載の本発明は流量計に関するものである。
【００１２】
そして、請求項１記載の本発明は、流体の流れる流路に設置されたヒータに間欠的に電力が供給される毎に、該ヒータが消費する電力と前記流体の流速とに応じて前記流量センサの温度センサに生じる電位と、前記ヒータに供給した電力と、に基づき計測される前記流体の流速から、該流体の流量を測定するに当たり、前記ヒータに間欠的に供給される電力は、第１の電力又は第１の電力よりも小さな第２の電力の何れか一方であり、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第１閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第２の電力に変更し、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値よりも小さな第２閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第２閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第１の電力に変更するようにしたことを特徴とする流量測定方法に存する。
【００１３】
請求項１記載の流量測定方法においては、ヒータに間欠的に電力が供給される毎に、ヒータが消費する電力と流速とに応じて流量センサの温度センサに生じる電位と、ヒータに供給した電力と、に基づき流速が計測され、ヒータに第１の電力が供給されているときには、第１閾値を温度センサに生じている電位と比較し、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されているときには、第１閾値より小さい第２閾値を温度センサに生じている電位と比較することから、流速の計測結果を用いずに、温度センサに生じている電位と第１閾値又は第２閾値とを比較するという単純な処理によって、計測された流速が所定の流速を越えたか否かが判定され、温度センサに生じている電位が第１閾値又は第２閾値を越えると、ヒータに第１の電力が供給され、温度センサに生じている電位が第１閾値又は第２閾値以下であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されることになる。
【００１４】
さらに、請求項２記載の本発明は、前記ヒータへの間欠的な電力供給を少なくとも所定時間の間隔で行い、前記ヒータへの第２の電力の供給中に前記電位が前記第２閾値を超えたとき、前記所定時間を待たずに前記第１の電力の供給を再開するようにしたことを特徴とする請求項１記載の流量測定方法に存する。
【００１５】
請求項２記載の流量測定方法においては、上述した請求項１記載の流量測定方法の作用に加え、少なくとも所定時間の間隔でヒータへの第１の電力より小さい第２の電力での間欠的な電力供給を行っている最中に、温度センサに生じている電位が第２閾値を超えると、所定時間を待たずにヒータへの第１の電力での間欠的な電力供給が再開されることになる。
【００１８】
さらに、請求項３記載の本発明は、前記第１閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記第２閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記所定の流速を、前記温度センサに生じる電位と前記ヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速であるようにしたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の流量測定方法に存する。
【００１９】
請求項３記載の流量測定方法においては、上述した請求項１又は請求項２のいずれかに記載の流量測定方法の作用に加え、計測される流速が、温度センサに生じる電位とヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速を越えると、ヒータに第１の電力が供給され、計測される流速が計測すべき流速範囲のうち最小の流速未満であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されることになる。
【００２０】
また、請求項４記載の本発明は、図１の基本構成図に示す如く、流体の流れる流路１７に設置されたヒータ３４を有し、前記ヒータ３４が消費する電力と前記流体の流速とに応じた電位を流量センサ３２，３３に生じる流量センサ３と、前記ヒータ３４に間欠的に電力を供給する電力供給手段Ａと、前記ヒータ３４に電力が供給される毎に前記ヒータ３４に供給した電力と前記温度センサ３２，３３に生じる電位とに基づき流速を計測する流速計測手段１３Ａとを備え、該流速計測手段１３Ａが計測した流速に基づき前記流体の流量を測定する流量計において、前記電力供給手段Ａは、第１の電力又は第１の電力よりも小さな第２の電力の何れか一方を前記ヒータに間欠的に電力を供給し、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第１閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第２の電力に変更し、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値よりも小さな第２閾値以上の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第２閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第１の電力に変更することを特徴とする流量計に存する。
【００２１】
請求項４記載の流量計においては、電力供給手段Ａでヒータ３４に間欠的に電力を供給し、ヒータ３４が消費する電力と流速とに応じた電位を温度センサ３２，３３に生じる毎に、温度センサ３２，３３に生じる電位と第１閾値又は第２閾値を比較し、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値を超える場合には、電力供給手段Ａがヒータ３４に第１の電力を供給して流量を測定し、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段Ａがヒータ３４に第１の電力よりも小さな第２の電力を供給して流量を測定することになる。
【００２２】
さらに、請求項５記載の本発明は、前記電力供給手段Ａが前記ヒータ３４に供給する電力の大きさを、供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つを変えて変化させることを特徴とする請求項４記載の流量計に存する。
【００２３】
請求項５記載の流量計においては、上述した請求項４記載の流量計の作用に加え、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段Ａのヒータ３４に供給する電力の供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つが変わることになる。
【００２４】
加えて、請求項６記載の本発明は、前記流速計測手段１３Ａが、前記ヒータ３４への電力供給の終了時に前記温度センサ３２，３３に生じている電位に基づいて流速を計測することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の流量計に存する。
【００２５】
請求項６記載の流量計においては、上述した請求項４又は５のいずれかに記載の流量計の作用に加え、ヒータ３４への電力供給の終了時にはヒータ３４の温度が最も高くなるため、流速計測手段１３Ａはヒータ３４の温度が最も高いときに流速を計測することになる。
【００２６】
しかも、請求項７記載の本発明は、前記温度センサ３２，３３に生じる電位の最大値に基づいて流速を計測することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の流量計に存する。
【００２７】
請求項７記載の流量計においては、上述した請求項４又は５のいずれかに記載の流量計の作用に加え、流量が不変であるとすると、温度センサ３２，３３に生じる電位が最大のときには流量センサ３が最も高い感度であることになるため、流速計測手段１３Ａによる流速計測が高感度で行われることになる。
【００２８】
そのうえ、請求項８記載の本発明は、前記電力供給手段Ａによる前記ヒータ３４への間欠的な電力供給を少なくとも所定時間ｔの間隔で行い、前記ヒータ３４への前記第１の電力よりも小さな第２の電力の供給中に、前記電位が前記第２閾値を超えたとき、前記所定時間ｔを待たずに前記所定の電力の供給を再開することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の流量計に存する。
【００２９】
請求項８記載の流量計においては、上述した請求項４乃至７のいずれかに記載の流量計の作用に加え、少なくとも所定時間ｔの間隔でヒータ３４への第１の電力よりも小さな第２の電力での間欠的な電力供給を行っている最中に、前記温度センサ３２，３３に生じる電位が前記第２閾値を超えると、所定時間ｔを待たずにヒータ３４への所定の電力での間欠的な電力供給が再開されることになる。
【００３２】
また、請求項９記載の本発明は、前記流速計測手段１３Ａは電池を電源として動作するものであることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の流量計に存する。
【００３３】
請求項９記載の流量計においては、上述した請求項４乃至８のいずれかに記載の流量計の作用に加え、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値を超える場合には、電力供給手段Ａによってヒータ３４に供給される第１の電力が電池から消費され、温度センサ３２，３３に生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段Ａによってヒータ３４に供給される第１の電力よりも小さな第２の電力が電池から消費されることになる。
【００３４】
さらに、請求項１０記載の本発明は、前記温度センサがサーモパイル３２，３３であることを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の流量計に存する。
【００３５】
請求項１０記載の流量計においては、上述した請求項４乃至９のいずれかに記載の流量計の作用に加え、ヒータ３４が消費する電力と流体の流速とに応じた電位が、サーモパイル３２，３３自らの起電力によって発生することになる。
【００３６】
またさらに、請求項１１記載の本発明は、前記第１閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記第２閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、前記所定の流速Ｖ0は、前記流速計測手段１３Ａが計測すべき流速範囲のうち最小の流速であることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の流量計に存する。
【００３７】
請求項１１記載の流量計においては、上述した請求項４乃至１０のいずれかに記載の流量計の作用に加え、計測された流速が、温度センサ３２，３３に生じる電位とヒータ３４に供給した電力とに基づき流速計測手段１３Ａによって計測すべき流速範囲のうち最小の流速Ｖ0を越えると、電力供給手段Ａによってヒータ３４に所定の電力が供給され、計測された流速が流速計測手段１３Ａによって計測すべき流速範囲のうち最小の流速Ｖ0未満であると、電力供給手段Ａによってヒータ３４に所定の電力より小さい電力が供給されることになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による流量測定方法を本発明による流量計と共に、図面を参照して説明する。
【００３９】
図２は本発明をガスメータに適用した場合を示す本発明の一実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態の流量計は、マイクロフローセンサ３、電源５、スイッチングトランジスタ７、Ａ／Ｄ変換器１１、並びに、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略記する。
）１３を備えている。
【００４０】
前記マイクロフローセンサ３（流量センサに相当）は、図３に説明図で示すように、不図示のガス供給源から供給されるガス（流体に相当、図示せず。）が通過するガス流路１７内に配設されており、図４に平面図で示すように、Ｓｉによる基台３１と、この基台３１に異方性エッチングにより形成されたダイヤフラム３１ａと、このダイヤフラム３１ａ上に形成された測温用の上流側、下流側の各サーモパイル３２，３３（温度センサに相当）及び加熱用のマイクロヒータ３４（ヒータに相当）とを備えている。
【００４１】
前記上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３は、ｐ++−ＳＩ及びＡｌにより構成されており、図４中矢印Ｘで示すガス流路１７内を流れるガスの流れ方向において、マイクロヒータ３４を挟んで上流側の基台３１箇所と下流側の基台３１箇所とに、マイクロヒータ３４から等間隔で各々配置されており、各サーモパイル３２，３３の温接点３２ａ，３３ａはダイヤフラム３１ａ上に、冷接点３２ｂ，３３ｂはダイヤフラム３１ａ以外の基台３１部分に、各々配置されている。
【００４２】
このように構成されたマイクロフローセンサ３では、マイクロヒータ３４が通電により発した熱が、ガス流路１７内のガスを媒体として上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３の付近に伝わると、それら各サーモパイル３２，３３に、マイクロヒータ３４から伝わった熱に応じた温度となる温接点３２ａ，３３ａと、基台３１とほぼ同じ温度となる冷接点３２ｂ，３３ｂとの温度差に応じた電圧の起電力が生じる。
【００４３】
そして、前記マイクロフローセンサ３は、図２に示すように、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に生じた起電力をアンプ３５，３６により各々増幅し、その差分を差動アンプ３７で取って、この差動アンプ３７の出力を、ガス流路１７内を流れるガスの流速に対応する熱起電力信号として出力端子３９から出力するように構成されている。
【００４４】
前記電源５は、流量計１に内蔵された電池からなり、この電源５からの電力は、不図示の低電圧回路により所定の定電圧とされた後に、マイクロヒータ３４に供給される。
【００４５】
前記スイッチングトランジスタ７は、コレクタを電源５に接続しエミッタをマイクロヒータ３４に接続したｎｐｎトランジスタにより構成されており、マイコン１３からのヒータ駆動信号によりベースにバイアスがかけられることで、コレクターエミッタ間が導通して電源５からの定電圧化された電力をマイクロヒータ３４に供給させるように構成されている。
【００４６】
前記Ａ／Ｄ変換器１１は、前記ガス流路１７内を流れるガスの流速に対応して前記マイクロフローセンサ３の出力端子３９から出力されるアナログの熱起電力信号を、所定のサンプリング周期毎にデジタル信号に変換するもので増幅するものである。
【００４７】
前記マイコン１３は、ＣＰＵ１３ａ、ＲＡＭ１３ｂ、及び、ＲＯＭ１３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ１３ａには、ＲＡＭ１３ｂ及びＲＯＭ１３ｃの他、前記スイッチングトランジスタ７のベースとＡ／Ｄ変換器１１とが接続されている。
【００４８】
前記ＲＡＭ１３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ１３ｃには、ＣＰＵ１３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
【００４９】
そして、前記マイコン１３は、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うガスの流量測定処理によって、Ａ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号を基にして、前記ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速を求める。
【００５０】
また、マイコン１３は、上述のようにして求めた瞬時流速に、ガス流路１７の断面積及びガス流路１７の構造に依存する所定の係数等を乗じて、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時流量を求め、さらに、この瞬時流量に、ヒータ駆動信号を間欠的に出力する周期時間Ｔ3 を乗じることで、ヒータ駆動信号が１回出力されてから次にヒータ駆動信号が出力されるまでの周期時間Ｔ3 の間にガス流路１７内を流れるガスの流量を求め、これを積算することで、ガス流路１７内を流れるガスの積算流量を求める。
【００５１】
次に、前記ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
マイコン１３に電源５のバッテリ５がマイクロフローセンサ３のマイクロヒータ３４とは別系統で接続されてマイコン１３が起動し、プログラムがスタートすると、ＣＰＵ１３ａは、まず、ヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、周期時間Ｔ３よりも十分短い時間Ｔ１に設定（請求項の「第１の電力」に相当）し（ステップＳ１）、次に、周期時間Ｔ３が到来したか否かを確認する（ステップＳ３）。
【００５３】
周期時間Ｔ3 が到来していない場合は（ステップＳ３でＮ）、到来するまでステップＳ３をリピートし、到来した場合は（ステップＳ３でＹ）、時間Ｔ1 の間ヒータ駆動信号をスイッチングトランジスタ７に出力し（ステップＳ５）、続いて、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号を取り込んだ後（ステップＳ７）、取り込んだデジタル信号の値が所定の第１閾値Ｔｈ１を超えているか否かを確認する（ステップＳ９）。
【００５４】
デジタル信号の値が所定の第１閾値Ｔｈ１を超えている場合は（ステップＳ９でＹ）、ステップＳ３にリターンし、超えていない場合は（ステップＳ９でＮ）、ヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、時間Ｔ1 よりも短い時間Ｔ2 に設定（請求項の「第２の電力」に相当）し（ステップＳ１１）、次に、周期時間Ｔ3 が到来したか否かを確認する（ステップＳ１３）。
【００５５】
周期時間Ｔ3 が到来していない場合は（ステップＳ１３でＮ）、到来するまでステップＳ１３をリピートし、到来した場合は（ステップＳ１３でＹ）、時間Ｔ2 の間ヒータ駆動信号をスイッチングトランジスタ７に出力し（ステップＳ１５）、続いて、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号を取り込んだ後（ステップＳ１７）、取り込んだデジタル信号の値が所定の第２閾値Ｔｈ２を超えているか否かを確認する（ステップＳ１９）。
【００５６】
デジタル信号の値が所定の第２閾値Ｔｈ２を超えていない場合は（ステップＳ１９でＮ）、ステップＳ１３にリターンし、超えている場合は（ステップＳ１９でＹ）、ヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを時間Ｔ1 に設定した後（ステップＳ２１）、ステップＳ３にリターンする。
【００５７】
尚、上述したヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔ2 は、マイクロヒータ３４が通電による加熱で飽和温度に達するのに要する時間以下の時間に設定されており、また、時間Ｔ1 でマイクロヒータ３４を駆動した場合には、時間Ｔ2 でマイクロヒータ３４を駆動した場合よりも、マイクロヒータ３４が高い温度に加熱される。
【００５８】
また、上述した第１閾値Ｔｈ１は、マイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、マイクロヒータ３４に大きい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が高感度とされる時間Ｔ1 から、マイクロヒータ３４に小さい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が低感度とされる時間Ｔ2 に切り換える基準となるものである。
【００５９】
さらに、上述した第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１の場合とは逆に、マイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを、マイクロヒータ３４に小さい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が低感度とされる時間Ｔ2 から、マイクロヒータ３４に大きい電力が供給されて上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３が高感度とされる時間Ｔ1 に切り換える基準となるものである。
【００６０】
そして、第１閾値Ｔｈ１は、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 である場合に、時間Ｔ1 に亘るマイクロヒータ３４の通電後にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値に設定され、第２閾値Ｔｈ２は、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが上述した流速Ｖ0 である場合に、時間Ｔ2 に亘るマイクロヒータ３４の通電後にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値に設定される。
【００６１】
次に、上述のように構成された本実施形態の流量計１の動作（作用）について説明する。
【００６２】
まず、流量計１による流量測定動作においては、周期時間Ｔ3 が到来する毎に、マイコン１３からスイッチングトランジスタ７にヒータ駆動信号が出力され、電源５からの定電圧化された電力がマイクロヒータ３４に連続供給されて、マイクロヒータ３４が加熱される。
【００６３】
すると、マイクロヒータ３４よりもガスの流れ方向Ｘの上流側に位置する上流側サーモパイル３２には、ガスの熱伝搬速度からガスの流速を減じた速度で、マイクロヒータ３４から放出される熱が伝達され、マイクロヒータ３４よりもガスの流れ方向Ｘの下流側に位置する下流側サーモパイル３３には、ガスの熱伝達速度にガスの流速を加えた速度で、マイクロヒータ３４から放出される熱が伝達される。
【００６４】
したがって、ガス流路１７内をガス流れていなければ、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３がマイクロヒータ３４から等間隔に位置していることから、マイクロヒータ３４から上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に同じ温度で熱が伝わり、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３には同じ電圧の起電力が生じる。
【００６５】
しかし、ガス流路１７内をガス流れていると、マイクロヒータ３４から放出される熱が、下流側サーモパイル３３への伝達速度よりも低い速度で上流側サーモパイル３２に伝達されて、その速度差分だけ上流側サーモパイル３２には、マイクロヒータ３４からの熱が下流側サーモパイル３３よりも冷却されて伝達されるので、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に生じる起電力の電圧は、ガス流路１７内を流れるガスによりマイクロヒータ３４から伝達される熱の温度差に応じて、即ち、ガス流路１７内を流れるガスの流速に応じて異なることになる。
【００６６】
そのため、各サーモパイル３２，３３に生じる起電力の電圧差に応じてマイクロフローセンサ３の出力端子３９から出力される熱起電力信号の大きさは、マイクロヒータ３４が放出する熱の温度と、ガス流路１７内を流れるガスの流速Ｖとに応じたものとなる。
【００６７】
尚、周期時間Ｔ3 が到来する毎にマイコン１３からスイッチングトランジスタ７にヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合には、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて、マイクロヒータ３４が加熱されて放出する熱の温度が高くなり、上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３に伝達される熱の温度も高くなる。
【００６８】
そのため、ガス流路１７内を流れるガスの流速Ｖが同じでも、マイクロフローセンサ３の出力端子３９から出力される熱起電力信号の値は、ヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合の方が、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて大きくなり、換言すると、ヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合の方が、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて、マイクロフローセンサ３の感度が高くなる。
【００６９】
その代わり、ヒータ駆動信号が出力されるのが時間Ｔ1 である場合の方が、それよりも短い時間Ｔ2 でヒータ駆動信号が出力される場合に比べて、マイクロヒータ３４の加熱のために消費される電源５の電力は大きくなる。
【００７０】
そして、本実施形態の流量計１による流量測定動作の開始時点では、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりに上流側及び下流側の各サーモパイル３２，３３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われ、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えることになる。
【００７１】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ1 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われることになる。
【００７２】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えないことになる。
【００７３】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ1 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われることになる。
【００７４】
そして、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えないことになる。
【００７５】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ2 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われることになる。
【００７６】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい時間Ｔ2 に亘って行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えることになる。
【００７７】
したがって、マイクロヒータ３４を時間Ｔ2 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘って行われることになる。
【００７８】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態の流量計１では、マイコン１３が、請求項中の流速計測手段１３Ａ及び比較手段１３Ｂとして働いており、また、電源５、スイッチングトランジスタ７、及び、マイコン１３が、請求項中の電力供給手段Ａとして働いており、請求項中の所定時間が、マイコン１３からスイッチングトランジスタ７にヒータ駆動信号が出力される周期時間Ｔ3 に相当している。
【００８０】
このように本実施形態の流量計１によれば、周期時間Ｔ3 が到来する毎の、マイクロフローセンサ３のマイクロヒータ３４への通電時間を、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 とし、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりにマイクロヒータ３４による電源５の電力消費が小さい時間Ｔ2 とする構成とした。
【００８１】
このため、ガス流路１７内を流れるガスが多く流量を高精度に測定する必要がある状態では、マイクロヒータ３４の消費電力に優先してマイクロフローセンサ３を高感度に維持しつつ、ガス流路１７内を流れるガスが少なく流量を高精度に測定する必要がない状態では、マイクロフローセンサ３を高感度に優先して消費電力を低くして、マイクロフローセンサ３の必要な感度を確保しつつ電源５である内蔵電池の消耗を極力抑制することができる。
【００８２】
尚、本実施形態では、マイクロヒータ３４を時間Ｔ2 に亘って加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 に亘るマイクロヒータ３４の加熱が、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に行われるものとしたが、次の周期時間Ｔ3 の到来を待たずに即座に行われるようにしてもよい。
【００８３】
そして、そのように構成する場合には、図５のフローチャートのステップＳ１９において、デジタル信号の値が所定の第２閾値Ｔｈ２を超えている場合（Ｙ）に、次のステップＳ２１でヒータ駆動信号によりマイクロヒータ３４を駆動する時間Ｔを時間Ｔ1 に設定した後、ステップＳ３でなはくステップＳ５にリターンするように、マイコン１３のＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムの内容を変更すればよい。
【００８４】
また、本実施形態では、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点でＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の値を、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが上述した流速Ｖ0 である場合にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値である、第１閾値Ｔｈ１や第２閾値Ｔｈ２を超えているか否かの確認に用い、これにより間接的に、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点でＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の値を基に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖを計測する構成とした。
【００８５】
しかし、マイクロヒータ３４の加熱中にＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の最大値を基に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖを計測する構成としてもよく、その場合には、例えば図６に概略構成のブロック図で示すように、マイコン１３のＣＰＵ１３ａにピークホールド回路１２を介してＡ／Ｄ変換器１１を接続することになる。
【００８６】
そして、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理のうち、図５のフローチャートに示すステップＳ７やステップＳ１７を、図７のフローチャートに示すステップＳ７´やステップＳ１７´のように、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号のピークホールド回路１２によるピークホールド値を取り込む処理に変更することになる。
【００８７】
このように構成すれば、わざわざマイクロヒータ３４の加熱が終了した時点を見計らわなくても、マイクロヒータ３４が最も加熱された状態でのＡ／Ｄ変換器１１から出力されるデジタル信号の値を第１閾値Ｔｈ１や第２閾値Ｔｈ２と比較し、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多いのか、そうでないのかを確認することができ、必要に応じて高感度の流量測定を確実に行えるので、有利である。
【００８８】
さらに、本実施形態では、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少ない場合に、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりにマイクロヒータ３４による電源５の電力消費が小さくなるようにするために、周期時間Ｔ3 が到来する毎の、マイクロフローセンサ３のマイクロヒータ３４への通電時間を、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多い場合の時間Ｔ1 よりも短い時間Ｔ2 とする構成とした。
【００８９】
しかし、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費を小さくするのは、マイクロヒータ３４への通電時間を短くするのに限らず、通電時間を時間Ｔ1 のまま変えずに電圧や電流を下げることで行うようにしてもよい。
【００９０】
そして、通電時間を時間Ｔ1 のまま変えずにマイクロヒータ３４への通電電圧を下げる場合には、例えば図８に概略構成のブロック図で示すように、スイッチングトランジスタ７のコレクタに接続したセレクタ回路６と電源５との間を、直接結ぶラインと抵抗８を介して結ぶラインとの２本のラインで並列接続し、マイコン１３からのセレクト信号により電源５を、スイッチングトランジスタ７のコレクタに直接又は抵抗８を介して接続することになる。
【００９１】
そして、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理のうち、図５のフローチャートに示すステップＳ１やステップＳ２１を、図９のフローチャートに示すステップＳ１´やステップＳ２１´のように、電源５がスイッチングトランジスタ７のコレクタに直接接続される第１の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９２】
さらに、図５のフローチャートに示すステップＳ１１を、図９のフローチャートに示すステップＳ１１´のように、電源５がスイッチングトランジスタ７のコレクタに抵抗８を介して接続される第２の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９３】
このように構成すると、スイッチングトランジスタ７のコレクタに電源５が直接接続される場合よりも抵抗８を介して接続される場合の方が、抵抗８による電圧降下の分だけ、マイクロヒータ３４に供給される電力の電圧が低くなることになる。
【００９４】
これに対して、通電時間を時間Ｔ1 のまま変えずにマイクロヒータ３４への通電電流を下げる場合には、例えば図１０に概略構成のブロック図で示すように、スイッチングトランジスタ７のコレクタに接続したセレクタ回路６に、電源５からの電力を受けて高電流の電力を生成供給する第１定電流源Ｉ1 と、電源５からの電力を受けて低電流の電力を生成供給する第２定電流源Ｉ2 とを接続し、マイコン１３からのセレクト信号によりスイッチングトランジスタ７のコレクタに、第１定電流源Ｉ1 又は第２定電流源Ｉ2 を選択的に接続することになる。
【００９５】
そして、ＲＯＭ１３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ１３ａが行うマイクロフローセンサ３の駆動処理のうち、図５のフローチャートに示すステップＳ１やステップＳ２１を、図１１のフローチャートに示すステップＳ１″やステップＳ２１″のように、第１定電流源Ｉ1 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される第１の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９６】
さらに、図５のフローチャートに示すステップＳ１１を、図１１のフローチャートに示すステップＳ１１″のように、第２定電流源Ｉ2 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される第２の切換状態にセレクタ回路６を設定するセレクト信号をセレクタ回路６に出力する処理に変更することになる。
【００９７】
このように構成すると、第１定電流源Ｉ1 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される場合よりも、第２定電流源Ｉ2 がスイッチングトランジスタ７のコレクタに接続される場合の方が、マイクロヒータ３４に供給される電力の電流が低くなることになる。
【００９８】
そして、このように構成した場合には、流量計１による流量測定動作の開始時点では、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われ、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えることになる。
【００９９】
したがって、マイクロヒータ３４を高電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われることになる。
【０１００】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第１閾値Ｔｈ１を超えないことになる。
【０１０１】
したがって、マイクロヒータ３４を高電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われることになる。
【０１０２】
そして、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えないことになる。
【０１０３】
したがって、マイクロヒータ３４を低電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えないほどガスの流量が少なければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際にも、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われることになる。
【０１０４】
これに対し、マイクロヒータ３４の加熱が、マイクロフローセンサ３の感度が高くない代わりに消費電力が小さい低電流で行われた場合、マイクロヒータ３４の加熱が終了した時点で、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、マイクロフローセンサ３の熱起電力信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル信号の値は、第２閾値Ｔｈ２を超えることになる。
【０１０５】
したがって、マイクロヒータ３４を低電流で加熱した際に、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖが流速Ｖ0 を超えるほどガスの流量が多ければ、次の周期時間Ｔ3 が到来した際に、マイクロヒータ３４の加熱が、消費電力が大きい代わりにマイクロフローセンサ３の感度が高くなる高電流で行われることになる。
【０１０６】
このように、電圧や電流を変えることでマイクロヒータ３４による電源５の電力消費を小さくするように構成しても、ガス流路１７内を流れるガスが多く流量を高精度に測定する必要がある状態では、マイクロヒータ３４の消費電力に優先してマイクロフローセンサ３を高感度に維持しつつ、ガス流路１７内を流れるガスが少なく流量を高精度に測定する必要がない状態では、マイクロフローセンサ３を高感度に優先して消費電力を低くして、マイクロフローセンサ３の必要な感度を確保しつつ電源５である内蔵電池の消耗を極力抑制することができる。
【０１０７】
尚、マイクロヒータ３４への通電時間、通電電圧、及び、通電電流のうち２つ又は全てを変えて、マイクロヒータ３４による電源５の電力消費を小さくするようにしてもよい。
【０１０８】
また、以上には温度センサとしてサーモパイルを用いた場合について説明したが、熱によって抵抗が変化する熱抵抗素子に通電しこの熱抵抗素子による電圧降下を利用して、マイクロヒータ３４が消費する電力とガスの流速とに応じた電位を得る等、起電力型でない温度センサを用いる構成としてもよいが、サーモパイル３２，３３を用いた方が、マイクロヒータ３４が消費する電力とガスの流速とに応じた電位を電力消費なしに得ることができるので、省エネルギーの観点からすると、有利である。
【０１０９】
さらに、以上にはガスの流量を測定するガスメータに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は水道メータを始めとする、液体気体を問わず各種の流体の流量を測定する流量計に広く適用可能である。
【０１１０】
また、以上には電池を電源とする流量計について説明したが、省エネルギーの実現の観点から、本発明は商用電源等の外部電源からの供給電力により動作する流量計についても適用可能であり、そのような適用形態においても、以上の各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
さらに、本実施形態では、ガス流路１７内を流れるガスの瞬時的な流速Ｖである流速Ｖ0 を、マイクロフローセンサ３により所望の精度で流速を計測し得る範囲のうち最小の値とし、この流速Ｖ0 に対応してＡ／Ｄ変換器１１から出力されるべきデジタル信号の値を、第１閾値Ｔｈ１や第２閾値Ｔｈ２と比較して、その結果に基づいて、マイクロフローセンサ３の感度が高くなる時間Ｔ1 とマイクロフローセンサ３の感度が低くなる時間Ｔ2 との間で、マイクロヒータ３４の加熱時間を切り換える構成としたので、ヒータ３４による電力消費を、流量測定全体の精度に影響を及ぼさずに抑制することができる。
【０１１２】
しかし、本発明をガスや水道の漏洩警報器等に適用する場合には、この流速Ｖ0 を、例えば、警報を発生させる状況になったか否かを判定するために設定した判定値や、その判定値よりも若干低めの値に設定してもよく、そのようにすれば、警報を出力しなければならない流速に達した場合やその流速に近づいた場合には流速計測精度を高め、反対に、警報を出力しなければならない流速よりも低い状態では流速計測精度を下げて、警報を出力すべき状態の検出精度に影響を与えずに、ヒータ３４による電力消費を抑制することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１記載の流量測定方法によれば、計測される流速が、所定の流速を越えているときには、ヒータに第１の電力が供給される高感度な流量測定を可能としつつ、温度センサに生じている電位が第１閾値又は第２閾値以下であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給される低消費電力での流量測定を行うようにして、ヒータによる電力消費の抑制を実現することができる。
【０１１４】
そのうえ、請求項２記載の流量計によれば、第１の電力より小さい第２の電力でヒータに電力を供給している最中に温度センサに生じている電位が第２閾値を超えると、所定時間を待たずにヒータへの間欠的な電力供給が第１の電力で再開されることから、流速計測の感度を流量増加時に低感度から高感度へ迅速に切り換えさせて、流速が高感度で計測される精度のよい流量測定を実現することができる。
【０１１６】
さらに、請求項３記載の流量測定方法によれは、計測される流速が、温度センサに生じる電位とヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速を越えると、ヒータに第１の電力が供給され、計測される流速が計測すべき流速範囲のうち最小の流速未満であると、ヒータに第１の電力より小さい第２の電力が供給されることから、温度センサとヒータとを用いて所望の精度で流速が計測できる範囲については高感度で流速計測し、所望の精度で流速が計測できない範囲については低感度で流速計測して、ヒータによる電力消費を、流量測定全体の精度に影響を及ぼさずに抑制することができる。
【０１１７】
また、請求項４記載の流量計によれば、温度センサに生じる電位と第１閾値又は第２閾値を比較し、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値を超える場合には、電力供給手段がヒータに第１の電力を供給して流量を測定し、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段がヒータに第１の電力よりも小さな第２の電力を供給する低消費電力での流量測定を行うようにして、ヒータによる電力消費の抑制を実現することができる。
【０１１８】
さらに、請求項５記載の流量計によれば、電力供給手段がヒータに供給する電力の大きさを、供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つを変えて変化させるので、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合にヒータによる電力消費が抑制される流量計を確実かつ容易に得ることができる。
【０１１９】
加えて、請求項６記載の流量計によれば、ヒータの温度が最も高くなるヒータへの電力供給の終了時に流速計測手段が流速を計測することから、ヒータの温度が最も高くなる前に流速計測手段が流速を計測するのに比べて、流速が高感度で計測される精度のよい流量計を得ることができる。
【０１２０】
しかも、請求項７記載の流量計によれば、流量が不変であるとするとフローセンサが最も高い感度となる温度センサに生じる電位が最大のときに、流速計測手段が流速を計測することから、温度センサに生じる電位が最大値になる前又は最大値になった後に流速計測手段が流速を計測するのに比べて、流速が高感度で計測される精度のよい流量計を得ることができる。
【０１２１】
そのうえ、請求項８記載の流量計によれば、第１の電力よりも小さな第２の電力でヒータに電力を供給している最中に温度センサに生じる電位が第２閾値を超えると、所定時間を待たずにヒータへの間欠的な電力供給が第１の電力で再開されることから、流速計測手段の流速計測の感度を流量増加時に低感度から高感度へ迅速に切り換えさせて、所定の流速を越える流速が高感度で計測される精度のよい流量計を得ることができる。
【０１２３】
また、請求項９記載の流量計によれば、温度センサに生じる電位が第１閾値又は第２閾値以下である場合には、電力供給手段によってヒータに第１の電力よりも小さな第２の電力しか供給されないようにして、電池により構成される電源の有限な電力を抑制しながら消費されるようにして、電池寿命の延命化を図ることができる。
【０１２４】
さらに、請求項１０記載の流量計によれば、ヒータが消費する電力と流体の流速とに応じた電位を、サーモパイル自らの起電力によって、新たな電力消費を伴わずに得られるようにして、電力消費の抑制をより一層図ることができる。
【０１２５】
また、請求項１１記載の流量計によれは、計測された流速が、温度センサに生じる電位とヒータに供給した電力とに基づき流速計測手段によって計測すべき流速範囲のうち最小の流速を越えると、電力供給手段によってヒータに所定の電力が供給され、計測された流速が流速計測手段によって計測すべき流速範囲のうち最小の流速未満であると、電力供給手段によってヒータに所定の電力より小さい電力が供給されることから、流速計測手段が所望の精度で流速を計測できる範囲については高感度で流速計測し、流速計測手段が所望の精度で流速を計測できない範囲については低感度で流速計測して、ヒータによる電力消費を、流量測定全体の精度に影響を及ぼさずに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流量計の基本構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る流量計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２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５】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図８のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係る流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行うマイクロフローセンサの駆動処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 流量センサ
３２，３３ サーモパイル（温度センサ）
３４ ヒータ
５ 電源
１３ マイクロコンピュータ
１３ａ ＣＰＵ
１３ｂ ＲＡＭ
１３ｃ ＲＯＭ
１３Ａ 流速計測手段
１３Ｂ 比較手段
１７ 流路
Ａ 電力供給手段
Claims (11)
- 流体の流れる流路に設置されたヒータに間欠的に電力が供給される毎に、該ヒータが消費する電力と前記流体の流速とに応じて前記流量センサの温度センサに生じる電位と、前記ヒータに供給した電力と、に基づき計測される前記流体の流速から、該流体の流量を測定するに当たり、
前記ヒータに間欠的に供給される電力は、第１の電力又は第１の電力よりも小さな第２の電力の何れか一方であり、
前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第１閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第２の電力に変更し、
前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値よりも小さな第２閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第２閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第１の電力に変更するようにしたことを特徴とする流量測定方法。 - 前記ヒータへの間欠的な電力供給を少なくとも所定時間の間隔で行い、前記ヒータへの前記第２の電力の供給中に前記電位が前記第２閾値を超えたとき、前記所定時間を待たずに前記第１の電力の供給を再開するようにしたことを特徴とする請求項１記載の流量測定方法。
- 前記第１閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、
前記第２閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、
前記所定の流速を、前記温度センサに生じる電位と前記ヒータに供給した電力とに基づき計測すべき流速範囲のうち最小の流速であるようにしたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の流量測定方法。 - 流体の流れる流路に設置されたヒータを有し、前記ヒータが消費する電力と前記流体の流速とに応じた電位を温度センサに生じる流量センサと、前記ヒータに間欠的に電力を供給する電力供給手段と、前記ヒータに電力が供給される毎に前記ヒータに供給した電力と前記温度センサに生じる電位とに基づき流速を計測する流速計測手段とを備え、該流速計測手段が計測した流速に基づき前記流体の流量を測定する流量計において、
前記電力供給手段は、第１の電力又は第１の電力よりも小さな第２の電力の何れか一方を前記ヒータに間欠的に電力を供給し、
前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第１閾値以下の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第２の電力に変更し、
前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位が第１閾値よりも小さな第２閾値以上の場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を変更せず、前記電位が前記第２閾値を超える場合は、前記ヒータに間欠的に供給される電力を前記第１の電力に変更することを特徴とする流量計。 - 前記電力供給手段が前記ヒータに供給する電力の大きさを、供給時間、供給電圧、及び、供給電流のうち少なくとも１つを変えて変化させることを特徴とする請求項４記載の流量計。
- 前記流速計測手段が、前記ヒータへの電力供給の終了時に前記温度センサに生じている電位に基づいて流速を計測することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の流量計。
- 前記流速計測手段が、前記温度センサに生じる電位の最大値に基づいて流速を計測することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の流量計。
- 前記電力供給手段による前記ヒータへの間欠的な電力供給を少なくとも所定時間の間隔で行い、前記ヒータへの前記第２の電力の供給中に前記温度センサに生じる電位が前記第２閾値を超えたとき、前記所定時間を待たずに前記第１の電力の供給を再開することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の流量計。
- 前記流速計測手段は電池を電源として動作するものであることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の流量計。
- 前記温度センサがサーモパイルであることを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の流量計。
- 前記第１閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第１の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、
前記第２閾値は、前記流体の流速が所定の流速である場合に、前記第２の電力が供給されている状態における前記温度センサに生じる電位であり、
前記所定の流速は、前記流速計測手段が計測すべき流速範囲のうち最小の流速であることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の流量計。
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