JPH11325999A - 熱式フローセンサ、流体測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低流速域での流体の流速や流量を正しく測定
し得るようにする。 【解決手段】 流体を流す流路１に少なくとも一つの発
熱体３，４を含む検出素子３，４を配設した熱式フロー
センサにおいて、検出素子３，４を保持する基板２を検
出素子３，４よりも重力方向において上側に配設した。
これにより、流路１内の流体は、発熱体３，４を発熱さ
せるとこの発熱体３，４の近傍から順に熱せられるが、
基板２の遮蔽作用によって自然対流の発生を抑制するこ
とにより、低流速域での流体の流速や流量を正しく測定
し得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガス、プロパ
ンガス等の流体の流速及び流量を測定する熱式フローセ
ンサ、流体測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、美観上、或いは小型化を図るため
にフルイディック型流量計が開発されているが、フルイ
デイック流体素子のみでは低流量域が測定できないの
で、低流量域用として熱式フローセンサが併用されてい
る。熱式フローセンサは、マイクロマシーニング技術に
より半導体基板に流体を流すための堀を設け、この堀の
上に微小な橋、或いは膜を形成し、これらの橋或いは膜
の上に発熱体を含む検出素子を配設した構成である。こ
の場合、検出素子の配置及び測定には下記のような方式
がある。

【０００３】第一に、流体を流す流路の上流側と下流側
とに発熱体を配置し、これらの発熱体を加熱し、流体の
流れにより変化する発熱体の電圧差を求める方式、第二
に、一つの発熱体と、その上流側及び下流側とに配置さ
れた温度検出素子とを流路に設け、発熱体を加熱し、流
体の流れにより変化する上流側及び下流側における温度
の違いを温度検出素子により求める方式、第三に、一つ
の発熱体を流路に設け、この発熱体を加熱し、流体の流
れにより変化する発熱体の電圧変化を求める方式等があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス流量計
等に用いられる熱式フローセンサは、安全性の点から数
リットル／hr程度の低流量域の測定が必要である。しか
も、圧力損失を大きくすることができないので流路を狭
めて流速を上げるには限界があり、１cm／sec 程度の微
流速を検出する必要がある。しかしながら、熱式フロー
センサにおいて微流速を測定するために感度を上げる
と、発熱体を加熱したときに生ずる自然対流の影響によ
る流れまで検出してしまい測定値に狂いが生ずる。

【０００５】本発明は、自然対流の影響を少なくし、微
流速での測定精度を高めうる熱式フローセンサを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の熱式フロ
ーセンサは、流体を流す流路に少なくとも一つの発熱体
を含む検出素子を配設した熱式フローセンサにおいて、
前記検出素子を保持する基板が前記検出素子よりも重力
方向において上側に配設されている。

【０００７】したがって、流路内の流体は、発熱体を発
熱させるとこの発熱体の近傍から順に熱せられが、基板
の遮蔽作用によって自然対流の発生を抑制することが可
能となる。

【０００８】請求項２記載の熱式フローセンサは、流体
を流す流路に、発熱体、温度検出素子等の検出素子のう
ち少なくとも一つの発熱体を含む複数の前記検出素子を
前記流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配置した熱
式フローセンサにおいて、複数の前記検出素子は、互い
に重力方向とは直交する方向に所定の間隔を開けて配置
されているとともに、それぞれ長手方向が重力方向に向
けて延出されている。

【０００９】したがって、流路内の流体は、発熱体を発
熱させるとこの発熱体の近傍から順に熱せられるため自
然対流が発生するが、自然対流による熱は自然対流を発
生させた自己の検出素子にのみそれぞれ等しく作用し隣
接する検出素子には影響を与えないため、自然対流が発
生しても隣接する検出素子の出力に与える影響は僅かで
ある。

【００１０】請求項３記載の流体測定方法は、流体を流
す流路に少なくとも一つの発熱体を含む検出素子を配設
した熱式フローセンサを用い、前記発熱体を環境温度よ
り高い一定の温度になるように駆動し、前記流路に自然
対流が発生する前記発熱体の配置構造に基づいて予め決
められた補正データにより前記検出素子の出力を補正し
て流体の流速又は流量を測定する。

【００１１】したがって、発熱体を環境温度より高い一
定の温度に高めると、自然対流は環境温度の変化に拘ら
ず一定の流速をもつ。このときの検出素子の出力は補正
データに基づいて補正される。

【００１２】請求項４記載の熱式フローセンサは、流体
を流す流路に少なくとも一つの発熱体を含む検出素子を
配設した熱式フローセンサにおいて、前記発熱体を環境
温度より高い一定の温度になるように駆動する駆動手段
と、前記流路に自然対流が発生する前記発熱体の配置構
造に基づいて予め前記検出素子の出力を補正するための
補正データが記憶されている補正データ記憶手段と、前
記補正データ記憶手段に記憶された補正データに基づい
て前記検出素子の出力を補正する補正実行手段とを備え
る。

【００１３】したがって、発熱体を環境温度より高い一
定の温度に高めると、自然対流は環境温度の変化に拘ら
ず一定の流速をもつ。このときの検出素子の出力は補正
データに基づいて補正される。

【００１４】請求項５記載の流体測定方法は、流体を流
す流路に、発熱体、温度検出素子等の検出素子のうち少
なくとも一つの発熱体を含む複数の前記検出素子を前記
流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配設した熱式フ
ローセンサを用い、前記発熱体を駆動し始めた時刻を基
準として、前記発熱体の最も早い熱時定数の３倍の時間
内での前記検出素子の出力を読み取ることにより流体の
流量又は流速を測定する。

【００１５】したがって、流路の上流側と下流側との検
出素子の間に自然対流による熱が移動する以前に流体の
流速或いは流量を測定することが可能となる。

【００１６】請求項６記載の熱式フローセンサは、流体
を流す流路に、発熱体、温度検出素子等の検出素子のう
ち少なくとも一つの発熱体を含む複数の前記検出素子を
前記流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配設した熱
式フローセンサにおいて、前記発熱体を駆動し始めた時
刻を認識する駆動開始時刻認識手段と、前記発熱体を駆
動し始めた時刻からの経過時間を測定する時計手段と、
前記発熱体の最も早い熱時定数の３倍の時間内での前記
検出素子の出力を読み取る読取手段とを備える。

【００１７】したがって、流路の上流側と下流側との検
出素子の間に自然対流による熱が移動する以前に流体の
流速或いは流量を測定することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
に基づいて説明する。図１は流路１を流体の流れ方向Ａ
に沿って断面にした縦断側面図である。図中、１は矩形
状の流路である。この流路１の天井面には基板２が固定
され、この基板２の下面にはそれぞれ検出素子としての
発熱体３，４が流体の流れ方向Ａに沿って所定の間隔を
開けて支持されている。なお、発熱体３，４は、Ｐｔ、
Ｐｔ膜、ｐｎ接合半導体、パーマロイ、ドープしたＳｉ
等により形成することができる。本実施の形態ではｐｔ
膜を使用している。

【００１９】このような構成において、発熱体３，４を
通電により加熱すると、上流側の発熱体３は流体により
熱が奪われ、下流側の発熱体４は上流側の発熱体３から
熱を奪った後の流体に触れるため、発熱体３，４の電圧
に差が生ずる。この差は流体の流速に比例するため、発
熱体３，４の電圧差により流体の流速が求められる。ま
た、求められた流速から単位時間当たりの流量を求める
ことができる。

【００２０】ここで、自然流体の影響が顕著に表れる流
体が流れない場合を考える。発熱体３，４に熱せられた
流体は発熱体３，４の近傍から順に熱せられる。このと
きに、発熱体３，４が流体の流れと直交する方向（紙面
に対して垂直な方向）に長いものとして、発熱体３，４
を中心に半円筒形の温度分布で高温領域５，６が形成さ
れるが、高温加熱による上昇気流、すなわち自然対流の
発生を基板２の遮蔽作用によって抑制することができ
る。流体に流れがある場合でも、基板２により自然対流
の発生を抑制することができるので、微流速から高速の
範囲まて流体の流速を正確に測定することができる。

【００２１】次に、本発明の実施の第二の形態を図２に
基づいて説明する。前実施の形態と同一部分は同一符号
を用いて説明する。図２は流路１を流体の流れ方向Ａに
沿って断面にした縦断側面図である。流路１の中央には
基板２が固定的に設けられ、この基板２の下面には一つ
の発熱体３と、この発熱体３の上流側と下流側とに配置
された検出素子としての温度検出素子７，８とが流体の
流れ方向Ａに沿って所定の間隔を開けて支持されてい
る。本実施の形態においても、発熱体３は、Ｐｔ、Ｐｔ
膜、ｐｎ接合半導体、パーマロイ、ドープしたＳｉ等に
より形成することができる。温度検出素子７，８は、Ｐ
ｔ、Ｐｔ膜、ｐｎ接合半導体、パーマロイ、ドープした
Ｓｉ、サーモパイル等により形成することができる。

【００２２】このような構成において、発熱体３を通電
により加熱した状態で流体を流すと、発熱体３は流体に
より熱が奪われ、下流側の温度検出素子８は発熱体３か
ら熱を奪った後の流体に触れるため、温度検出素子７，
８の出力に差が生ずる。この差は流体の流速に比例する
ため、温度検出素子７，８の出力差により流体の流速が
求められる。

【００２３】本実施の形態においても、前実施の形態と
同様に、流体が流れない場合を考えると、発熱体３に熱
せられた流体は発熱体３の近傍から順に熱せられる。こ
のときに、発熱体３が流体の流れと直交する方向（紙面
に対して垂直な方向）に長いものとして、発熱体３を中
心に半円筒形の温度分布で高温領域５が形成されるが、
高温加熱による上昇気流、すなわち自然対流の発生を基
板２の遮蔽作用によって抑制することができる。流体に
流れがある場合でも、基板２により自然対流の発生を抑
制することができるので、微流速から高速の範囲まで流
体の流速を正確に測定することができる。

【００２４】また、本実施の形態においては、ハーゲン
・ポアズイユの法則で知られているように、発熱体３と
温度検出素子７，８とが流体の流量が最大となる流路１
の中央に設けられているので、検出感度を高めることが
できる。このことは、図１に示す発熱体３，４を基板２
とともに流路１の中央に置いても同様である。

【００２５】但し、図２の構成において、発熱体３の温
度を高くすると、高温領域５が拡大し基板２の外側から
はみ出して上昇（自然対流の発生）する可能性がある。
そこで、自然対流の防止を第一に考えるならば、発熱体
３と温度検出素子７，８とを下面に支持する基板２を流
路１の天井面に配設することが望ましい。

【００２６】次に、本発明の実施の第三の形態を図３に
基づいて説明する。図１において説明した部分と同一部
分は同一符号を用い説明も省略する。図３（ａ）は流路
１を流体の流れ方向Ａに沿って断面にした縦断側面図、
同図（ｂ）は流路１を流体の流れ方向Ａと直交する方向
で断面にした縦断正面図である。

【００２７】流路１の天井面の中央には基板２が真下に
向けて垂直に吊り下げられた状態で支持されている。そ
して、複数の発熱体３，４が互いに重力方向とは直交す
る方向（流体の流れ方向Ａ）に沿って所定の間隔を開け
て配置されているとともに、それぞれ長手方向が重力方
向に向けて延出された状態で基板２に支持されている。

【００２８】このような構成において、流路１内の流体
は、発熱体３，４を発熱させるとこの発熱体３，４の近
傍から順に熱せられる。図３（ｂ）では一方の発熱体３
しか図示してないが、発熱体３により熱せられた高温領
域５は、矢印イに示すように発熱体３及び基板２に沿っ
上昇し、その分周囲の流体が矢印ロ及びハに示すように
発熱体３の周囲に回り込み、上昇した流体は基板２や流
路１の壁面に熱を奪われて矢印ニのように下方に向か
う。すなわち自然対流が発生する。同様の現象が発熱体
４の周囲でも発生する。しかし、自然対流による熱は、
自然対流を発生させた自己の発熱体３，４に等しく作用
し隣接する相手側の発熱体３，４には影響を与えない。
これは、隣接する発熱体３，４が自然対流の方向とは直
交する方向に配置されているためである。したがって、
自然対流が発生しても隣接する発熱体３，４が出力する
電圧差に与える影響は僅かである。これにより、流体の
流速や流量を正確に測定することがでかる。

【００２９】このことは、図２に示した温度検出素子７
と発熱体３と温度検出素子８とを、互いに重力方向とは
直交する方向（流体の流れ方向Ａ）に沿って所定の間隔
を開けて配置されているとともに、それぞれ長手方向が
重力方向に向けて延出された状態で基板２により支持し
ても得られる。

【００３０】次に、本発明の実施の第四の形態について
説明する。前実施の形態で説明した部分と同一部分は同
一符号を用い説明も省略する。本実施の形態は、流体を
流す流路に少なくとも一つの発熱体を含む検出素子を配
設した熱式フローセンサを前提にしている。

【００３１】前提にする熱式フローセンサは、図１に示
すように二つの発熱体３，４を検出素子として流路１に
配置した第一の方式の熱式フローセンサ、図２に示すよ
うに温度検出素子７と発熱体３と温度検出素子８とを検
出素子として流路１に配置した第二の方式の熱式フロー
センサ、一つの発熱体３のみを流路１に配置した第三の
方式の熱式フローセンサを含むものである。この場合、
第一及び第二の方式の熱式フローセンサの測定原理は前
実施の形態で述べた通りである。第三の方式の熱式フロ
ーセンサは、従来の技術で述べたように、流体の流れに
より変化する発熱体の出力を求める方式である。

【００３２】本実施の形態は、前述した第一、第二の、
第三の何れの方式の熱式フローセンサであれ、図１ない
し図３に示すような検出素子の配置構成がとれない場合
を想定して自然対流の発生による影響を少なくするため
に、発熱体を環境温度より高い一定の温度になるように
駆動する駆動手段（図示せず）と、流路１に自然対流が
発生する発熱体の配置構造に基づいて予め検出素子の出
力を補正するための補正データが記憶されている補正デ
ータ記憶手段（図示せず）と、この補正データ記憶手段
に記憶された補正データに基づいて検出素子の出力を補
正する補正実行手段（図示せず）とを備える。

【００３３】したがって、発熱体を環境温度より高い一
定の温度に高めると、自然対流は環境温度の変化に拘ら
ず一定の流速をもつ。このときの検出素子の出力は補正
データに基づいて補正される。これにより、自然対流が
発生しても流体の流速或いは流量を正確に測定すること
ができる。

【００３４】ここで、補正データの一つの構築例につい
て説明する。例えば、図１に示した熱式フローセンサは
前述のように自然流体の影響がないとされる構造であ
る。この図１に示す流路１全体を９０°向きを変えた構
造を考えた場合、複数の検出素子（発熱体３，４）は重
力方向（自然対流が発生する方向）に配置され、流体の
流れに対して下流側に配置された検出素子（発熱体４）
の出力は、上流側の検出素子（発熱体３）の熱により発
生した自然対流の影響を受けることになる。

【００３５】そこで、自然対流が発生しない構造の熱式
フローセンサの検出素子の出力と、自然対流の影響があ
る構造の熱式フローセンサの検出素子の出力とを予め測
定して補正データを作成し、これをテーブルとして記憶
する。具体的には、図４のグラフに示すように、上流側
と下流側との検出素子（発熱体３，４）の出力の差（検
出素子が発熱体の場合は電圧差）Ｖｄｕ（Ｖ）を縦軸に
とり、横軸に例えば流量をとると、差のデータは、自然
対流が発生しない構造の値（●印で示す）と、自然対流
の影響がある構造の値（□印で示す）とで異なるので、
その違いを補正データとして、自然対流の影響がある構
造の測定値を補正することにより、低流量域での流体の
流量又は流速を正確に測定することができる。また、図
４に示す補正データによれば、１００リットル／hr以上
の領域については自然対流の影響が少ないので無視でき
る。

【００３６】さらに、本発明の実施の第五の形態につい
て説明する。前実施の形態において説明した部分と同一
部分については同一符号を用い説明も省略する。本実施
の形態は、流体を流す流路に、発熱体、温度検出素子等
の検出素子のうち少なくとも一つの発熱体を含む複数の
検出素子を流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配設
した熱式フローセンサを前提にしている。

【００３７】前提にする熱式フローセンサは、図１に示
すように二つの発熱体３，４を検出素子として流路１に
配置した第一の方式の熱式フローセンサ、図２に示すよ
うに温度検出素子７と発熱体３と温度検出素子８とを検
出素子として流路１に配置した第二の方式の熱式フロー
センサを含むものである。この場合、第一及び第二の方
式の熱式フローセンサの測定原理は前実施の形態で述べ
た通りである。

【００３８】本実施の形態は、図１ないし図３に示すよ
うな検出素子の配置構成がとれない場合を想定して自然
対流の発生による影響を少なくするために、発熱体を駆
動し始めた時刻を認識する駆動開始時刻認識手段（図示
せず）と、発熱体を駆動し始めた時刻からの経過時間を
測定する時計手段（図示せず）と、発熱体の最も早い熱
時定数の３倍の時間内での検出素子の出力を読み取る読
取手段（図示せず）とを備える。駆動開始時刻認識手段
は、駆動回路（図示せず）により発熱体に電圧を印加し
たときにタイマをセットする等の手段により実現可能で
あり、時計手段はタイマをセットした時刻からタイマを
カウントする等の手段により実現可能であり、読取手段
はタイマが所定のカウントに達した状態をＣＰＵが認識
したときに検出素子の出力を一時的に保存する手段によ
り実現可能であり、何れもマイクロコンピュータの機能
により実現できる。

【００３９】このような構成により、流路１の上流側と
下流側との検出素子の間に自然対流による熱が伝搬する
以前に流体の流速或いは流量を測定することができる。

【００４０】以下、具体的に説明する。前述したよう
に、自然対流の発生を抑制した図１の構成において、二
つの発熱体３，４に一定電流をパルス的に印加して発熱
体を駆動したときの、駆動開始時刻から時間ｔに対する
発熱体３，４の挙動を測定例を図５にグラフとして示
す。図５は流体が流れていないときの発熱体３，４の電
圧と時間との関係を測定した測定結果で、◆印は上流側
の発熱体３の電圧Ｖｕ、□印は下流側の発熱体４の電圧
Ｖｄである。前述したように、特に図１に示す構造では
自然対流は殆ど発生しないと思われる。このとき、図５
から明らかなように、二つの発熱体３，４の電圧Ｖｕ，
Ｖｄは、駆動開始時刻から５０〜６０msで定常状態にな
っていることが分かる。この定常状態は自然対流を無視
してよい理想状態である。

【００４１】この理想状態での発熱体３，４の立ち上り
の熱的挙動のメカニズムを検討するために、図５の上流
側及び下流側の発熱体３，４が定常状態になつたときの
電圧値をそれぞれＥｕ，Ｅｄとし、Ｅｕ−Ｖｕ（ｔ），
Ｅｄ−Ｖｄ（ｔ）と時間ｔとの関係を算出した。その算
出結果を図６にグラフとして示す。図６は電圧と時間と
の関係を示す測定結果で、◆印は上流側の発熱体３に対
応する電圧Ｅｕ−Ｖｕ（ｔ）の値、□印は下流側の発熱
体４に対応する電圧Ｅｄ−Ｖｄ（ｔ）の値である。

【００４２】図６から明らかなように、Ｅｕ−Ｖｕ
（ｔ），Ｅｄ−Ｖｄ（ｔ）の値は、１０ms付近で初期の
直線の傾きから緩やかな傾きの直線に変化していること
が分かる。これは、発熱体３，４の熱の移動プロセスと
して時期的に早い過程と遅い過程とが存在することを意
味する。すなわち、発熱体３，４を駆動してから１０ms
位までは、上流側及び下流側の発熱体３，４からの熱の
移動は同じ傾きを示すことから、電流印加により発熱体
３，４が発する熱が発熱体３，４自身の低温部や基板２
に移動するプロセスが主であると解釈できる。２０ms以
降では、基板２等の固体に比べ熱伝導率の小さい流体へ
の加熱がプロセスが主となり、直線が緩やかになると解
釈できる。１０〜２０msの間は両プロセスが拮抗する期
間である。

【００４３】なお、２０ms以後、Ｅｕ−Ｖｕ（ｔ）とＥ
ｄ−Ｖｄ（ｔ）２直線の差が顕著になるが、これは上流
側の発熱体３と下流側の発熱体４の抵抗値が僅かに異な
ることに起因している。

【００４４】この例では、発熱体の熱の移動メカニズム
を明確にするために、二つの発熱体３，４を上流側と下
流側とに配置した図１の構造を例に説明したので、Ｅｕ
−Ｖｕ（ｔ），Ｅｄ−Ｖｄ（ｔ）の値の変化を示す直線
の違いが強調され、二つの発熱体３，４の熱の移動メカ
ニズムが存在することが明確になったが、図２に示すよ
うに、一つの発熱体３の上流側と下流側とに温度検出素
子７，８を配設し、発熱体３の駆動開始時刻からの温度
検出素子７，８の出力を観測しても、上記のような熱の
移動メカニズムが存在することは同様である。

【００４５】以上の考察から、二つの発熱体３，４を用
いた構造では両者の最も早い熱時定数（一つの発熱体３
を用いた構造ではその発熱体３の最も早い熱時定数）、
すなわち、発熱体３，４がそれ自身や基板２との熱の授
受で決まる熱時定数（図６では約８．５ms）の３倍程度
の期間内で測定すれば、自然対流の影響を受けずに流体
の流量や流速を正しく測定し得るものと結論することが
できる。

【００４６】この結論を検証するものとして、流体の流
れがない状態での上流側及び下流側の発熱体３，４の電
圧差Ｖｄｕ（Ｖ）と駆動開始時刻からの経過時間との関
係を測定した結果を図７に示す。□印は自然対流が発生
しないように発熱体３，４を配置した場合の測定結果、
◆印は自然対流が発生するように発熱体３，４を配置し
た場合の測定結果である。この図７の結果から明らかな
ように、発熱体３，４の駆動開始時刻から２０msを少し
経過したあたりから、自然対流が発生しない構造と自然
対流が発生する構造との出力差が表れる。よって、発熱
体３，４の最も早い熱時定数の３倍の時間内での発熱体
３，４の出力により流体の流量や流速を測定することが
妥当であると考えられる。

【００４７】したがって、二つの発熱体３，４を流路１
に配置する場合、或いは一つの発熱体３とその上流側及
び下流側に位置する温度検出素子７，８とを流路１に配
置する場合に、自然対流の発生に関して留意することな
く様々な向きで自由に配置することができ、設計上自由
度を増すことができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の熱式フローセンサは、流
体を流す流路に少なくとも一つの発熱体を含む検出素子
を配設した熱式フローセンサにおいて、前記検出素子を
保持する基板が前記検出素子よりも重力方向において上
側に配設されているので、流路内の流体は、発熱体を発
熱させるとこの発熱体の近傍から順に熱せられるが、基
板の遮蔽作用によって自然対流の発生を抑制することが
できるため、低流速域での流体の流速や流量を正しく測
定することができる。

【００４９】請求項２記載の熱式フローセンサは、流体
を流す流路に、発熱体、温度検出素子等の検出素子のう
ち少なくとも一つの発熱体を含む複数の前記検出素子を
前記流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配置した熱
式フローセンサにおいて、複数の前記検出素子は、互い
に重力方向とは直交する方向に所定の間隔を開けて配置
されているとともに、それぞれ長手方向が重力方向に向
けて延出されているので、流路内の流体は、発熱体を発
熱させるとこの発熱体の近傍から順に熱せられるため自
然対流が発生するが、自然対流による熱は自然対流を発
生させた自己の検出素子にのみそれぞれ等しく作用し隣
接する検出素子には影響を与えないため、自然対流が発
生しても隣接する検出素子の出力に与える影響は僅かで
ある。したがって、低流速域での流体の流速や流量を正
しく測定することができる。

【００５０】請求項３記載の流体測定方法は、流体を流
す流路に少なくとも一つの発熱体を含む検出素子を配設
した熱式フローセンサを用い、前記発熱体を環境温度よ
り高い一定の温度になるように駆動し、前記流路に自然
対流が発生する前記発熱体の配置構造に基づいて予め決
められた補正データにより前記検出素子の出力を補正し
て流体の流速又は流量を測定するので、発熱体を環境温
度より高い一定の温度に高めると、自然対流は環境温度
の変化に拘らず一定の流速をもつ。このときの検出素子
の出力は補正データに基づいて補正することができるた
め、低流速域での流体の流速や流量を正しく測定するこ
とができる。

【００５１】請求項４記載の熱式フローセンサは、流体
を流す流路に少なくとも一つの発熱体を含む検出素子を
配設した熱式フローセンサにおいて、前記発熱体を環境
温度より高い一定の温度になるように駆動する駆動手段
と、前記流路に自然対流が発生する前記発熱体の配置構
造に基づいて予め前記検出素子の出力を補正するための
補正データが記憶されている補正データ記憶手段と、前
記補正データ記憶手段に記憶された補正データに基づい
て前記検出素子の出力を補正する補正実行手段とを備え
るので、発熱体を環境温度より高い一定の温度に高める
と、自然対流は環境温度の変化に拘らず一定の流速をも
つ。このときの検出素子の出力は補正データに基づいて
補正することができるため、低流速域での流体の流速や
流量を正しく測定することができる。

【００５２】請求項５記載の流体測定方法は、流体を流
す流路に、発熱体、温度検出素子等の検出素子のうち少
なくとも一つの発熱体を含む複数の前記検出素子を前記
流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配設した熱式フ
ローセンサを用い、前記発熱体を駆動し始めた時刻を基
準として、前記発熱体の最も早い熱時定数の３倍の時間
内での前記検出素子の出力を読み取ることにより流体の
流量又は流速を測定するので、流路の上流側と下流側と
の検出素子の間に自然対流による熱が移動する以前に、
低流速域における流体の流速或いは流量を正しく測定す
ることができる。

【００５３】請求項６記載の熱式フローセンサは、流体
を流す流路に、発熱体、温度検出素子等の検出素子のう
ち少なくとも一つの発熱体を含む複数の前記検出素子を
前記流体の流れる方向に所定の間隔を開けて配設した熱
式フローセンサにおいて、前記発熱体を駆動し始めた時
刻を認識する駆動開始時刻認識手段と、前記発熱体を駆
動し始めた時刻からの経過時間を測定する時計手段と、
前記発熱体の最も早い熱時定数の３倍の時間内での前記
検出素子の出力を読み取る読取手段とを備えるので、流
路の上流側と下流側との検出素子の間に自然対流による
熱が移動する以前に、低流速域における流体の流速或い
は流量を正しく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第一の形態における熱式フロー
センサの縦断側面図である。

【図２】本発明の実施の第二の形態における熱式フロー
センサの縦断側面図である。

【図３】本発明の実施の第三の形態における熱式フロー
センサを示すもので、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は縦
断正面図である。

【図４】本発明の実施の第四の形態における補正データ
の一例となるグラフである。

【図５】本発明の実施の第五の形態における発熱体の電
圧が定常状態に達する過程での発熱体の電圧の変化を示
すグラフである。

【図６】発熱体の熱の移動メカニズムを示すグラフであ
る。

【図７】流体の流れがない状態での上流側及び下流側の
発熱体の電圧差と駆動開始時刻からの経過時間との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 流路 ２ 基板 ３，４ 発熱体、検出素子 ７，８ 温度検出素子、検出素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を流す流路に少なくとも一つの発熱
   体を含む検出素子を配設した熱式フローセンサにおい
   て、 前記検出素子を保持する基板が前記検出素子よりも重力
   方向において上側に配設されていることを特徴とする熱
   式フローセンサ。
2. 【請求項２】 流体を流す流路に、発熱体、温度検出素
   子等の検出素子のうち少なくとも一つの発熱体を含む複
   数の前記検出素子を前記流体の流れる方向に所定の間隔
   を開けて配置した熱式フローセンサにおいて、 複数の前記検出素子は、互いに重力方向とは直交する方
   向に所定の間隔を開けて配置されているとともに、それ
   ぞれ長手方向が重力方向に向けて延出されていることを
   特徴とする熱式フローセンサ。
3. 【請求項３】 流体を流す流路に少なくとも一つの発熱
   体を含む検出素子を配設した熱式フローセンサを用い、
   前記発熱体を環境温度より高い一定の温度になるように
   駆動し、前記流路に自然対流が発生する前記発熱体の配
   置構造に基づいて予め決められた補正データにより前記
   検出素子の出力を補正して流体の流速又は流量を測定す
   ることを特徴とする流体測定方法。
4. 【請求項４】 流体を流す流路に少なくとも一つの発熱
   体を含む検出素子を配設した熱式フローセンサにおい
   て、 前記発熱体を環境温度より高い一定の温度になるように
   駆動する駆動手段と、前記流路に自然対流が発生する前
   記発熱体の配置構造に基づいて予め前記検出素子の出力
   を補正するための補正データが記憶されている補正デー
   タ記憶手段と、前記補正データ記憶手段に記憶された補
   正データに基づいて前記検出素子の出力を補正する補正
   実行手段とを備えることを特徴とする熱式フローセン
   サ。
5. 【請求項５】 流体を流す流路に、発熱体、温度検出素
   子等の検出素子のうち少なくとも一つの発熱体を含む複
   数の前記検出素子を前記流体の流れる方向に所定の間隔
   を開けて配設した熱式フローセンサを用い、前記発熱体
   を駆動し始めた時刻を基準として、前記発熱体の最も早
   い熱時定数の３倍の時間内での前記検出素子の出力を読
   み取ることにより流体の流量又は流速を測定することを
   特徴とする流体測定方法。
6. 【請求項６】 流体を流す流路に、発熱体、温度検出素
   子等の検出素子のうち少なくとも一つの発熱体を含む複
   数の前記検出素子を前記流体の流れる方向に所定の間隔
   を開けて配設した熱式フローセンサにおいて、 前記発熱体を駆動し始めた時刻を認識する駆動開始時刻
   認識手段と、前記発熱体を駆動し始めた時刻からの経過
   時間を測定する時計手段と、前記発熱体の最も早い熱時
   定数の３倍の時間内での前記検出素子の出力を読み取る
   読取手段とを備えることを特徴とする熱式フローセン
   サ。