JPH04140613A - 熱式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱式流量計に関し、詳しくは、空気等の流体を
この流体と異なる温度の熱源に接触させることにより生
じる熱源からの放散熱量に基づき、前記流体の流量（質
量流量）を測定する熱式流量計に関する。

（従来の技術） 従来この種の熱式流量計の測定原理としては、「流体」
と、この流体とは異なる温度の「熱源」とを接触させた
ときに起こる熱エネルギーの移動に着目し、「流体の流
量または流速」と、「熱源から奪われる熱量（放散熱量
）」との関係を示したキングの式： ％式％） が利用されている。

なお、上式において、 Ｈ：放散熱量、　　Ｕ：流体の流速。

Ｔ：熱源の温度、　　Ｔａ：流体の温度。

Ａ、Ｂ：熱源等の物理的形状や流体の種類により定まる
装置定数 である、ここで、流体の流量と流速との間には、「流量
」；「流速」×「流路の断面積」という関係が成り立つ
ので、以下では、「流量」と「流速」とを同義語として
用いることにする。

すなわち、このキングの式によれば、Ｔ、Ｔａ及びＨを
測定することにより、流体の流量Ｕを求めることができ
る。

この測定原理に基づくものとして、従来より種々の熱式
流量計が提供されている。例えば、第１の従来技術とし
て、第６図に示す検出器５０を備えた熱式流量計が知ら
れている。この第６図において、５１は検出管、５２は
その内部に形成された流体の流路であり、流量を測定す
るべき気体が整流格子５３を介して流路５２内を通過す
るように構成されている。また、上記検出管５１には、
流路５２に臨むように特性がよく揃った２つのサーミス
タ５４．５５が取付けられている。

この熱式流量計において、気体の通過方向に沿った上流
側のサーミスタ５４は通常の測温素子として使用され、
流路５２を通過する気体の温度補償用としてその温度Ｔ
ａを測定している。一方、下流側のサーミスタ５５は熱
源として動作するように電源（図示せず）が接続されて
おり、印加電圧及び電流の乗算により供給電力Ｐが算出
可能であると共に、印加電圧及び電流の一除算により求
めた抵抗値からサーミスタ５５自身の温度Ｔが判明する
ようになっている。

いま、下流側のサーミスタ５５に対し、上流側のサーミ
スタ５４との温度差（Ｔ−Ｔａ）が一定となるように電
力Ｐを供給する場合、この供給電力Ｐは熱源であるサー
ミスタ５５から気体によって奪われた熱量Ｈと等しいか
ら、前述したキングの式により、気体の流量ＵはＴ、Ｔ
ａ及びＨを測定することにより求めることができる。

次いで、第２の従来技術として、特開昭５９−１３６６
２０号にかかる流量測定装置が存在する。この流量測定
装置は、第１の従来技術として示した流量計等において
、流体の温度が急変した場合に流体温度補償用のサーミ
スタの温度が再び流体の温度と等しくなるまでは誤った
測定値を出力してしまう欠点に着目してなされたもので
ある。

すなわち、この流量測定装置は、第７図に示すように流
体の流路中にサーミスタ等の２つの温度依存性抵抗５６
．５７を配置し、これらをブリッジ回路６４．６５の一
辺にそれぞれ接続すると共に、前記各抵抗５６．５７を
所定の異なる温度Ｔ、、　Ｔ、にそれぞれ加熱するよう
にしたものである。なお、図において、５８〜６３．６
８．６９は抵抗、６６、６７はオペアンプ、７０はマイ
クロプロセッサを示している。

この流量測定装置において、各ブリッジ回路６４６５に
電流ｉ、　　ｉ、がそれぞれ流れることにより温度Ｔａ
の流体中に配置された抵抗５６．５７がそれぞれ温度Ｔ
１及びＴ、に加熱されるとする。平衡状態では、オペア
ンプ６６、６７に入力される電位差が何れ°も０になる
ような電流１．１．が流れる。単位時間当たりの流体の
流量が変化するとブリッジ回路６４．６５の平衡がくず
れ、これによりオペアンプ６６、６７を介して電流ｌｉ
ｔ　　Ｉｔの値が変化する。この場合、抵抗５６．５７
が再び温度Ｔ、、　Ｔオになるように電流制御が行なわ
れる。

このような制御は単位時間当たりの流体の流量は一定で
あるが、流体の温度Ｔａが変化した時にも行なわれる。

このとき、各ブリッジ回路６４．６５に流れる電流１１
１　　’ｔに比例してマイクロプロセッサ７０に供給さ
れる電圧Ｖ、、　Ｖ、は、流体の単位時間当たりの流量
Ｕ及び流体の温度Ｔａの関数に従って変化する。

二二で、この従来技術における流ＩＵの測定原理を要約
すれば、各抵抗５６．５７での流体との温度差（Ｔ、　
−Ｔａ）、　（Ｔ、　−Ｔａ）について、キングの式の
熱量Ｈを各抵抗５６．５７での消費電力に置き換えた式
をたて、これらの差をとることにより、流量Ｕを上記電
流’＋＋　　ｉｓまたは電圧Ｖ、、　Ｖ、の関数として
表すものである。

この流量測定装置によれば、温度依存性抵抗５６゜５７
を所定の異なる温度に加熱してＴ、−Ｔ、を一定にする
と、流体の温度Ｔａによる影響を除去することができ、
電流１１！　　１１または電圧Ｖ、、　Ｖ、をマイクロ
プロセッサ７０を用いて処理することにより、流体の温
度Ｔａに無関係に流量Ｕを測定することが可能になる。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上述した各従来技術では、サーミスタ５４．
５５や温度依存性抵抗５６．５７のように何れも２個の
感熱抵抗素子を用いているため、流体の通過方向の上流
に配置された素子によって下流の素子周辺の流体に乱流
が生じてしまい、下流側の感熱抵抗素子の加熱による流
体への放散熱量等が理論通りにならないおそれがあった
。また、２つの感熱抵抗素子として特性が揃ったものを
選定し、使用するのは一般に困難であり、これを可能に
するには調達のために多大なコストや手間がかがるとい
う問題があった。

更に、２つの感熱抵抗素子は物理的に同一の位置に配置
することができないため、各素子が受ける周囲温度の影
響が異なり、また、各素子の物理的形状も同一でないの
で、特性を完全に等しくすることは不可能に近い。

加えて、各従来例では各々２つの感熱抵抗素子に測温回
路や加熱回路、ブリッジ回路等を接続しなければならな
いため、回路構成が複雑でコスト高の原因になると共に
、これらの回路部品の特性のバラツキや周囲温度による
ドリフト、温度係数の相違等に起因して測定誤差を生じ
るという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、単一の感熱抵抗素子を用いる
ことにより、２つの感熱抵抗素子の使用がもたらす上記
種々の欠点を解消した流体の質量流量計を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、第１の発明は、流体温度と、
この流体よりも高温の熱源温度と、この熱源から流体へ
の放散熱量とに基づき、いわゆるキングの式を用いて流
体の流量を測定する熱式流量計において、気体や液体等
の流体中に配置され、かつ温度に応じて抵抗値が変化す
る熱源及び測温素子としてのサーミスタの如き単一の感
熱抵抗素子と、この感熱抵抗素子を通電により流体温度
以上の定温度に加熱して対応する抵抗値を特定し、かつ
感熱抵抗素子への供給電力から流体への放散熱量を求め
る手段と、前記感熱抵抗素子に、その自己発熱を無視で
きるような定電流を供給して感熱抵抗素子の抵抗値を求
め、この抵抗値に対応する感熱抵抗素子の温度を流体の
温度として同定する手段とを備えたものである。

また、第２の発明は、上記同様の感熱抵抗素子と、この
感熱抵抗素子を通電により流体温度以上の第１及び第２
の定温度に加熱して対応する抵抗値をそれぞれ特定し、
前記第１及び第２の定温度における感熱抵抗素子への供
給電力から流体への放散熱量をそれぞれ第１及び第２の
放散熱量として求める手段と、これら第〕及び第２の放
散熱量の差と、前記第１及び第２の定温度の差とに基づ
き流体の流量を求める手段とを備えたものである。

更に、第３の発明は、第１の発明において熱源としての
感熱抵抗素子の温度を特定し、かつ放散熱量を求めるた
めに、感熱抵抗素子を定温度制御ではなく定電流制御す
るようにしたものである。

また、第４の発明は、第１の発明において流体の温度を
求める代わりに、感熱抵抗素子に定電流を供給して熱源
として動作させ、その時の感熱抵抗素子の温度を特定す
ると共に流体への放散熱量を求める手段と、これらの定
電流制御による温度及び放散熱量と別個に検出した定温
度制御による温度及び放散熱量とに基づき、流体流量を
求める手段とを備えたものである。

そして、第５の発明は、第３の発明において流体の温度
を求める代わりに、感熱抵抗素子に定電流を供給して熱
源として動作させ、その時の感熱抵抗素子の温度を特定
すると共に流体への放散熱量を求める手段と、これらの
定電流制御による温度及び放散熱量と別個に検出した定
電流制御による温度及び放散熱量とに基づき、流体流量
を求める手段とを備えたものである。

（作用） 第１の発明によれば、感熱抵抗素子を定温度制御により
流体温度以上に加熱し、この一定温度に対応する感熱抵
抗素子の抵抗値及び両端電圧から流体への放散熱量を求
める。また、感熱抵抗素子を定電流源に接続換えし、感
熱抵抗素子の両端電圧及び定電流値からその抵抗値を求
め、対応する感熱抵抗素子の温度を流体温度として同定
する。

これらの熱源温度、放散熱量及び流体温度から、キング
の式に基づき流体流量が算出される。

第２の発明によれば、感熱抵抗素子を加熱して流体温度
以上の第１及び第２の定温度における抵抗値を特定し、
これらの抵抗値及び感熱抵抗素子の両端電圧から各定温
度における放散熱量を求める。そして、これらの放散熱
量の差と第１及び第２の定温度の差とを、キングの式を
変形して得た流体温度に無関係な式に代入することによ
り、流体流量が算出される。

第３の発明によれば、感熱抵抗素子に異なる値の定電流
を供給することにより、一方の定電流によって感熱抵抗
素子を流体温度以上に加熱し、定電流値及び感熱抵抗素
子の両端電圧から感熱抵抗素子の抵抗値を求め、この抵
抗値から熱源としての温度を特定する。他方の定電流に
より感熱抵抗素子を流体の測温素子として用いる点につ
いては第１の発明と同様であり、これらの熱源温度、放
散熱量及び流体温度から、キングの式に基づき流体流量
が算出される。

第４の発明によれば、感熱抵抗素子に定電流を供給して
その時の感熱抵抗素子の温度及び放散熱量を検出し、こ
れらの定電流制御による温度及び放散熱量と、定温度制
御により別個に検出した温度及び放散熱量とに基づき、
第２の発明と同様にキングの式を変形して得た流体温度
に無関係な式を用いて流体流量が算出される。

第５の発明によれば、感熱抵抗素子に２種類の定電流を
供給して温度が異なる熱源として動作させ、第１及び第
２の温度並びに第１及び第２の放散熱量に基づいて、第
４の発明と同様に流体温度に無関係な式を用いて流体流
量が算出される。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

まず、第１図は第１の発明の一実施例の構成を示してお
り、１は抵抗ｒＩＩ　　ｒ、、　Ｒと、サーミスタや白
金細線からなる感熱抵抗素子Ｒｔとが各辺に配置された
ブリッジ回路であり、前記感熱抵抗素子Ｒｔは、例えば
第２図に示すようにほぼ丁字形のジヨイントを使用した
検出器８に取付けられ、流体としての空気が通過する流
路９内に露出されている。

また、第１図において、感熱抵抗素子Ｒｔと抵抗ｒ３と
の間にはスイッチＩＡが設けられており、このスイッチ
ＩＡの切り換えによって感熱抵抗素子Ｒｔを含むブリッ
ジ回路１の形成、及び定電流源３から感熱抵抗素子Ｒｔ
への定電流供給動作が切り換わるようになっている。更
に、抵抗ｒｌｌＲの接続点と、抵抗ｒ１、スイッチＩＡ
の接続点とはオペアンプ２の入力側に接続され、その出
力側は抵抗ｒｌｌ　　ｒ、の接続点に接続されている。

なお、抵抗Ｒと感熱抵抗素子Ｒｔとの接続点は接地され
ている。

一方、感熱抵抗素子ＲｔのスイッチＩＡ側の一端はＡ／
Ｄ変換器５の入力側に接続され、その出力側はＣＰＵ６
に接続されている。そして、ＣＰＵ６の出力側はＤ／Ａ
変換器７に接続され、このＤ／Ａ変換器７から測定値と
しての空気の流量Ｕに相当する信号が出力されるもので
ある。なお、前記スイッチＩＡの切り換えは、ＣＰＵ６
からＩ１０インターフェイス４を介して出力される切換
制御信号により行なわれる。

次に、この動作を説明する。まず、第２図の流路９内に
空気を通過させた状態でスイッチＩＡをブリッジ回路ｌ
側に接続し、オペアンプ２によりブリッジ回路１に電流
を供給する。いま、ブリッジ回路ｌの平衡が保たれてい
れば、 ｒ、Ｒ Ｒｔ＝　　　　　　　　　　　　　　・・・・・（１）
（Ｒｔ＋　Ｒｒ　　ｒ　＋　＊　　ｒ　ｈは各抵抗の抵
抗値をも表すものとする） である。感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗−温度特性は既知であ
るので、この状態で感熱抵抗素子Ｒｔは一定温度の自己
発熱状態となる。すなわち、熱源としての感熱抵抗素子
Ｒｔの温度Ｔが装置定数として判明する。また、感熱抵
抗素子Ｒｔ、の抵抗値とその両端の電圧Ｅｔとから、 Ｅｔ’ Ｈ＝Ｐ＝　　　　　　　　　　　・・・・（２）ｔ により感熱抵抗素子Ｒｔへの供給電力Ｐ、つまり空気へ
の放散熱量Ｈが判明する。

従って、スイッチＩＡをブリッジ回路１側に接続して測
定することにより、前述したキングの式：％式％（３） におけるＴ及びＨが明らかになり、これらの値は第１図
のＣＰＵ６の内部メモリ等に適宜格納される。なお、放
散熱量Ｈの算出はＣＰＵ６により実行されるが、この計
算に用いる感熱抵抗素子Ｒｔの両端の電圧Ｅｔ、は、Ａ
／Ｄ変換器５を介してＣＰＵ６内に取り込まれる。

次に、適宜な時間間隔をおいて、ＣＰＵ６からスイッチ
切換指令が出力され、この指令はＩ／○インターフェイ
ス４を介し切換制御信号としてスイッチＩＡに加えられ
る。これにより、スイッチＩＡが定電流源３側に切り換
わり、感熱抵抗素子Ｒｔには定電流源３から一定の電流
が供給される。

ここで、定電流源３から供給される電流の大きさは、純
粋に空気の温度Ｔａのみを測定するために感熱抵抗素子
Ｒｔの自己発熱を無視できる程度の小さな値とする。

このように感熱抵抗素子Ｒｔに定電流を供給するため、
感熱抵抗素子Ｒｔの両端の電圧ＥＣをＡ／Ｄ変換器５を
介して測定することにより、この電圧値及び定電流値か
ら感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗値を求めることができる。従
って、感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗−温度特性からその温度
、換言すれば流体である空気の温度Ｔａが同定される。

なお、感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗値の算出や温度の特定は
ＣＰＵ６によって実行される。

これにより空気の温度Ｔａが判明するため、Ｔ。

Ｈ，Ｔａがすべて求められたことになる。また、（３）
式における装置定数Ａ、Ｂは別の校正装置により予め求
めることができるから、ＣＰＵ６により（３）式に基づ
き空気の流量υを算出することができ、この値はＤ／Ａ
変換器７を介して外部の記録計等に出力される。

なお、この実施例において、スイッチＩＡを切り換える
周期よりも短い時間内に空気の流量変化があると測定値
の誤差要因となるが、感熱抵抗素子Ｒｔをできるだけ小
型化して温度に対する応答性を高めることにより、スイ
ッチＩＡの切換周期を短くすることができるため、さほ
ど問題はない。

次に、第２の発明の一実施例を第３図に従って説明する
。この実施例が第１図の実施例と構成上具なるのは、抵
抗ｒ、、　　ｒ、、感熱抵抗素子Ｒし及び抵抗ｒ、が常
時ブリッジ回路１′を構成しており、抵抗ｒ、に並列に
抵抗ｒ、とスイッチＩＡとの直列回路が接続されている
と共に、定電流源を有しない点である。そして、スイッ
チＩＡの開放により一方の抵抗ｒ４のみがブリッジ回路
１′に接続され、スイッチＩＡの投入により抵抗ｒｌｌ
　　ｒｌの合成並列抵抗がブリッジ回路１′に接続され
るようになっている。また、この実施例においても、感
熱抵抗素子Ｒｔは第２図に示したような検出器９に取付
けられる。

この動作を説明すると、まずスイッチＩＡを開いた状態
でオペアンプ２によりブリッジ回路１′に電流を供給す
る。このとき、ブリッジ回路１′には抵抗ｒ４が接続さ
れている。いま、ブリッジ回路１′の平衡が保たれてい
れば、前記（１）式と同様に、 ｒ。

（ＲＴ−ｒ　　ｒ　＋　ｒ　　ｒ　ｔ　＋　　ｒ　ａは
各抵抗の抵抗値をも表すものとする） であり、感熱抵抗素子Ｅｌの抵抗値は既知となる。

従って、感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗−温度特性から熱源と
しての感熱抵抗素子Ｒｔの温度Ｔ１が判明する。なお、
この温度Ｔ、は空気の温度Ｔａよりも高いものとする。

ここで、上記温度Ｔ、を（３）式にあてはめることによ
り、次の（５）式を得る。

Ｈ＝（Ａ＋Ｂｒ■）（Ｔ、−Ｔａ）　　・・・・・　（
５）なお、上式において、Ｈｌは放散熱量であり、その
他は（３）式における注釈と同様である。

次いで、ＣＰＵ６からの指令に基づきＩ１０インターフ
ェイス４を介してスイッチＩＡを閉じることにより、抵
抗ｒ、とｒ、どの合成並列抵抗をブリッジ回路１′に接
続し、前記同様にオペアンプ２により電流を供給すると
、ブリッジ回路１′が平衡状態ならば、感熱抵抗素子Ｒ
ｔの抵抗値は、ｒ、　　　　　ｒ、＋　ｒ。

と表され、既知の値となる。

従って、感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗−温度特性から、熱源
としての感熱抵抗素子Ｒｔの温度Ｔ、が判明する。この
温度Ｔ、も空気の温度Ｔａより高いものとする。

ここで、上記温度Ｔ、を（３）式にあてはめることによ
り、次の（７）式を得る。

Ｈ，＝（Ａ＋ＢＦ丁）（Ｔ、−Ｔａ）　　−＝（７）な
お、上式において、Ｈ，は放散熱量である。

前記（５）式から（７）式を減じると、Ｈ，−Ｈ，＝（
Ａ＋Ｂｆ℃′）（Ｔ、−ｒ、）・・・・・・（８）とな
り、この（８）式を変形すると、 Ｂ　・　ΔＴ　　　　　　　　　　Ｂ となる。

なお、上式において、 ΔＴ：Ｔ−Ｔ、（熱源の温度差） ΔＨ：Ｈ−Ｈ，（放散熱量の差） である。

ここで、Ａ、Ｂは装置定数であり、 であるので、（９）式は、 ΔＴは既知 Ｕ＝（ａ　・ΔＨ−ｂ）’　　　　　　　　−・・−・
（１０）と変形することができる。なお、上式において
、ａ＝ｔ／（Ｂ・ΔＴ）、ｂ＝Ａ／Ｂであり、何れも定
数となる。

この（１０）式は、空気の流量Ｕは熱源の温度を２段階
に変化させた際の放散熱量の差ΔＨ（＝Ｈ，−Ｈ，）の
みの関数であり、ΔＨが測定できればＵが求まることを
意味している。

そこで、放散熱量の差ΔＨは、放散熱量Ｈｌ　ｌＨｌを
求めればよく、これらの値は萌記（２）式からそれぞれ
算出可能である。

すなわち、スイッチＩＡを開いた場合と閉じた場合とで
、感熱抵抗素子Ｒｔの両端の電圧Ｅｔ及び抵抗値Ｒｔに
基づきＣＰＵ６により（２）式の演算を行ない、Ｈ，、
Ｈ，を求める。そして、放散熱量の差ΔＨを求め、この
値と定数ａ、ｂを用いることにより、（９）式から空気
の流量Ｕが算出される。

こうして算出された流量Ｕは、Ｄ／Ａ変換器７を介して
記録計等に出力されるものである。

この実施例においても、感熱抵抗素子Ｒｔを小型化して
温度応答性を高めることにより、スイッチＩＡの切換周
期を短くすることができ、切換周期より短い時間内の空
気の流量変化の影響をなくすことができる。

また、この実施例によれば、第１図の実施例に比べて定
電流源が不要であるため、回路構成を一層簡略化するこ
とができる。

なお、発明者の実験によれば、流体として空気を、感熱
抵抗素子ＲＬとしてサーミスタを用い、抵抗ｒ、を２に
Ω、ｒ、、　　ｒ、による合成並列抵抗を５８０Ωとし
、これらに対応するサーミスタの温度を約７０℃、約１
２０℃としてスイッチＩＡの切換周期を約４秒として空
気の流量を測定したところ、感熱抵抗素子Ｒｔへの供給
電力Ｐの差ΔＰ（すなわち放散熱量の差ΔＨ）と空気の
流量Ｕとの関係は第４図のようになった。なお、再現性
は空気の温度が５℃〜４５℃の範囲で誤差２％であった
。

更に、第５図は第３の発明の一実施例を示すものである
。この発明は、第１の発明において熱源としての感熱抵
抗素子の温度及び放散熱量を求めるだめに、定温度制御
ではなく定電流制御を行なうようにしたもので、換言す
れば、互いに電流値の異なる定電流制御により、感熱抵
抗素子を熱源及び流体の測温素子として作用させるもの
である。

第５図において、３Ａは感熱抵抗素子Ｒｔを熱源として
作用させるための第１の定電流源であり、また、３Ｂは
感熱抵抗素子Ｒしを空気の測温素子として作用させるた
めの第２の定電流源であるにれらの定電流源３Ａ、３Ｂ
の出力側は、スイッチＩＡを介して感熱抵抗素子Ｒｔに
接続されている。

ここで、第２の定電流源３Ｂの作用は実質的に第１図の
定電流源３と同一であり、定電流源３Ｂから供給される
電流の大きさは感熱抵抗素子Ｒｔの自己発熱を無視でき
る程度の小さな値に設定される。一方、第１の定電流源
３Ａは、感熱抵抗素子Ｒｔを空気の温度以上に加熱する
ような定電流を供給するため、比較的大きな電流値を出
力可能である。

この動作を略述すると、はじめにＣＰＵ６からＩ１０イ
ンターフェイス４を介して指令を発することにより、ス
イッチＩＡを第１の定電流源３Ａに接続し、感熱抵抗素
子Ｒｔに定電流を供給して空気の温度以上に加熱する。

これにより、定電流値と感熱抵抗素子Ｒｔの両端の電圧
Ｅｔとから感熱抵抗素子Ｒｔの抵抗値が判明し、その抵
抗−温度特性から熱源としての感熱抵抗素子Ｒｔの温度
Ｔが判明する。同時に、上記電圧Ｅｔ及び感熱抵抗素子
Ｒｔの抵抗値から供給電力Ｐつまり放散熱量Ｈが求まる
。

次いで、スイッチＩＡを第２の定電流源３Ｂに接続換え
し、第１図の場合と同様に感熱抵抗素子Ｒｔに定電流を
供給し、その抵抗値に対応する感熱抵抗素子Ｒｔの温度
により空気の温度Ｔａを同定する。

従って、Ｔ、Ｈ及びＴａが求まるため、ＣＰＵ６により
前記（３）式に基づいて空気の流量Ｕを求めることがで
き、この値はＤ／Ａ変換器７を介して記録計等に出力さ
れる。

なお、以上の各実施例において、スイッチＩＡの接続手
順はそれぞれ逆であってもよく、要はスイッチＩＡの切
り換えによって流量Ｕを算出するのに必要な種々のデー
タが得られればよい。

次いで、第４の発明の実施例について説明する。

この実施例は、第１の発明において感熱抵抗素子Ｒｔの
自己発熱が無視できるような定電流制御により流体温度
を同定したのに代えて、感熱抵抗素子Ｒｔを熱源として
動作させるような定電流値を加えて感熱抵抗素子Ｒｔの
抵抗値を求め、これに対応する感熱抵抗素子Ｒｔの温度
及び放散熱量を用いてキングの式をたてると共に、この
式と、別個に定温度制御により求めたキングの式との差
を、第２の発明における（８）式と同様に求め、（９）
、（１０）式によって流体温度に無関係に流体の流量Ｕ
を求めるものである。なお、この実施例の回路構成は第
１図と同一であるため、詳述を省略する。

更に、第５の発明の実施例について説明する。

この実施例は、第３の発明において感熱抵抗素子Ｒｔの
自己発熱が無視できるような定電流制御により流体温度
を同定したのに代えて、定電流源により感熱抵抗素子Ｒ
ｔを熱源として動作させるような２種類の定電流値を加
えて感熱抵抗素子Ｒしの抵抗値をそれぞれ求め、これら
に対応する感熱抵抗素子Ｒしの第１及び第２の温度並び
に第１及び第２の放散熱量を用いて各々キングの式をた
て、これらの式について、第２の発明における（８）式
。

（９）、　（＋ｏ）式の演算を行なうことにより流体温
度に無関係に流体の流量Ｕを求めるものである。なお、
この実施例の回路構成は第５図と同一であるため、詳述
を省略する。

（発明の効果） 以上のように本発明は、単一の感熱抵抗素子のみを用い
、第１または第３の発明では感熱抵抗素子を流体よりも
高温の熱源または流体の測温用として切換使用し、また
第２．第４及び第５の発明では、流体よりも高温である
２つの温度の熱源として切換使用することにより、キン
グの式等に基づいて流体の流量を測定するものである。

このため、従来のように２個の感熱抵抗素子を用いる場
合に比べ、上流側素子による下流側素子周辺の流体の乱
流による測定誤差や、各素子が受ける周囲温度の相違及
び各素子の物理的形状の差異等に基づく測定誤差を解消
できると共に、同一特性の素子を選定し、調達する困難
さが払拭され、流量計の精度向上及びコストの低減が可
能になる。

更に、感熱抵抗素子が１個で済むことから測定回路の簡
略化が可能であり、従来のように同一特性の回路部品を
揃えたりする煩雑さがなく、コストや手間を一層削減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１及び第４の発明の一実施例を示す回路構成
図、第２図は検出器の一例を示す断面図、第３図は第２
の発明の一実施例を示す回路構成図、第４図はこの実施
例における供給電力の差と空気流量との関係を示すグラ
フ、第５図は第３及び第５の発明の一実施例を示す回路
構成図、第６図は第１の従来技術を示す検出器の断面図
、第７図は第２の従来技術を示す回路構成図である。 １．１′・・・ブリッジ回路　　　ＩＡ・・・スイッチ
２・・・オペアンプ　　　３．３Ａ、３Ｂ・・・定電流
源４・・・Ｉ１０インターフェイス ５・・・Ａ／Ｄ変換器　　　　６・・・ＣＰＵ７・・・
Ｄ／Ａ変換器　　　　８・・・検出器９・・・流路　　
　　　　　　ＲＬ・・・感熱抵抗素子ｒ＋、ｒ＋＋　ｒ
ｌｌ　ｒ、Ｉ””抵抗特許出願人　電気化学計器株式会
社 代 理 人

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体温度と、この流体よりも高温の熱源温度と、
   この熱源から流体への放散熱量とに基づき、流体の流量
   を測定する熱式流量計において、 流体中に配置され、かつ温度に応じて抵抗値が変化する
   熱源及び測温素子としての単一の感熱抵抗素子と、 通電により前記感熱抵抗素子を流体温度以上の定温度に
   加熱して感熱抵抗素子の抵抗値を特定し、かつ感熱抵抗
   素子への供給電力から流体への放散熱量を求める手段と
   、 前記感熱抵抗素子にその自己発熱が無視できるような定
   電流を供給して感熱抵抗素子の抵抗値を求め、この抵抗
   値に対応する感熱抵抗素子の温度を流体の温度として同
   定する手段と、 を備えたことを特徴とする熱式流量計。
2. （２）流体温度と、この流体よりも高温の熱源温度と、
   この熱源から流体への放散熱量とに基づき、流体の流量
   を測定する熱式流量計において、 流体中に配置され、かつ温度に応じて抵抗値が変化する
   熱源及び測温素子としての単一の感熱抵抗素子と、 通電により前記感熱抵抗素子を流体温度以上の第１及び
   第２の定温度に加熱して感熱抵抗素子の抵抗値をそれぞ
   れ特定し、前記第１及び第２の定温度における感熱抵抗
   素子への供給電力から流体への放散熱量をそれぞれ第１
   及び第２の放散熱量として求める手段と、 これら第１及び第２の放散熱量の差と、前記第１及び第
   ２の定温度の差とに基づき流体の流量を求める手段と、 を備えたことを特徴とする熱式流量計。
3. （３）流体温度と、この流体よりも高温の熱源温度と、
   この熱源から流体への放散熱量とに基づき、流体の流量
   を測定する熱式流量計において、 流体中に配置され、かつ温度に応じて抵抗値が変化する
   熱源及び測温素子としての単一の感熱抵抗素子と、 この感熱抵抗素子の温度が流体温度以上になるように定
   電流を供給して感熱抵抗素子を加熱し、感熱抵抗素子の
   抵抗値を求めてこの抵抗値に対応する熱源としての温度
   を特定すると共に、感熱抵抗素子への供給電力から流体
   への放散熱量を求める手段と、 前記感熱抵抗素子にその自己発熱が無視できるような定
   電流を供給して感熱抵抗素子の抵抗値を求め、この抵抗
   値に対応する感熱抵抗素子の温度を流体の温度として同
   定する手段と、 を備えたことを特徴とする熱式流量計。
4. （４）流体温度と、この流体よりも高温の熱源温度と、
   この熱源から流体への放散熱量とに基づき、流体の流量
   を測定する熱式流量計において、 流体中に配置され、かつ温度に応じて抵抗値が変化する
   熱源及び測温素子としての単一の感熱抵抗素子と、 通電により前記感熱抵抗素子を流体温度以上の定温度に
   加熱して感熱抵抗素子の抵抗値を特定し、かつ感熱抵抗
   素子への供給電力から流体への放散熱量を第１の放散熱
   量として求める手段と、前記感熱抵抗素子の温度が流体
   温度以上であって上記定温度とは異なる温度になるよう
   に定電流を供給して感熱抵抗素子を加熱し、その時の感
   熱抵抗素子の抵抗値を求めてこの抵抗値に対応する熱源
   としての温度を特定すると共に、感熱抵抗素子への供給
   電力から流体への放散熱量を第２の放散熱量として求め
   る手段と、 これら第１及び第２の放散熱量の差と、各放散熱量に対
   応する感熱抵抗素子の温度の差とに基づき流体の流量を
   求める手段と、 を備えたことを特徴とする熱式流量計。
5. （５）流体温度と、この流体よりも高温の熱源温度と、
   この熱源から流体への放散熱量とに基づき、流体の流量
   を測定する熱式流量計において、 流体中に配置され、かつ温度に応じて抵抗値が変化する
   熱源及び測温素子としての単一の感熱抵抗素子と、 この感熱抵抗素子の温度が流体温度以上の第１及び第２
   の温度になるように定電流をそれぞれ供給して感熱抵抗
   素子を加熱し、感熱抵抗素子の抵抗値を求めてこの抵抗
   値に対応する熱源としての前記第１及び第２の温度を特
   定すると共に、前記第１及び第２の温度に対応する感熱
   抵抗素子への供給電力から各々流体への第１及び第２の
   放散熱量を求める手段と、 これら第１及び第２の放散熱量の差と、前記第１及び第
   ２の温度の差とに基づき流体の流量を求める手段と、 を備えたことを特徴とする熱式流量計。