(57)【要約】【課題】  流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能な熱式流量計を実現することにある。【解決手段】  流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、接液部分が全てガラスで構成された流路と、この流路に設けられた伝熱手段と、流路上であって伝熱手段から等間隔の位置に設けられた上流側及び下流側の温度検出手段と、流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段とを設ける。【選択図】                    図１
2006226796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
接液部分が全てガラスで構成された流路と、
この流路に設けられた伝熱手段と、
前記流路上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に設けられた上流側及び下流側の温度検出手段と、
前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段と
を備えたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
前記伝熱手段と、上流側及び下流側の前記温度検出手段とが非接液の状態にあることを特徴とする
請求項１記載の熱式流量計。
【請求項３】
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
流路となる溝が形成された第１のガラス基板と、
前記溝が形成された側の前記第１のガラス基板に貼り合わされ接液部分が全てガラスで構成された流路を形成する第２のガラス基板と、
前記流路に接しない側の前記第２のガラス基板上に形成される伝熱手段と、
前記流路の上に位置し前記流路に接しない側の前記第２のガラス基板上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に形成される上流側及び下流側の温度検出手段と、
前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段と
を備えたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項４】
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
接液部分が全てプラスチックで構成された流路と、
この流路に設けられた伝熱手段と、
前記流路上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に設けられた上流側及び下流側の温度検出手段と、
前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段と
を備えたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
前記伝熱手段と、上流側及び下流側の前記温度検出手段とが非接液の状態にあることを特徴とする
請求項４記載の熱式流量計。
【請求項６】
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
流路となる溝が形成された第１のプラスチック基板と、
前記溝が形成された側の前記第１のプラスチック基板に貼り合わされ接液部分が全てプラスチックで構成された流路を形成する第２のプラスチック基板と、
前記流路に接しない側の前記第２のプラスチック基板上に形成される伝熱手段と、
前記流路の上に位置し前記流路に接しない側の前記第２のプラスチック基板上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に形成される上流側及び下流側の温度検出手段と、
前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段と
を備えたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項７】
前記演算制御手段が、
前記温度和に閾値を設定して前記温度和が閾値を下回った場合に前記伝熱手段の温度を順次上昇させることを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱式流量計。
【請求項８】
前記演算制御手段が、
前記温度和の値を常に一定になるように前記伝熱手段の温度を制御することを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱式流量計。
【請求項９】
前記演算制御手段が、
前記伝熱手段の温度を前記流路を流れる流体の流量に対して単調増加するように制御することを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱式流量計。
【請求項１０】
前記演算制御手段が、
前記伝熱手段の消費熱量に閾値を設定して消費熱量が閾値を超過した場合に前記伝熱手段の温度を順次上昇させることを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱式流量計。
【請求項１１】
前記演算制御手段が、
前記伝熱手段の消費熱量が前記流路を流れる流体の流量に対して単調増加するように前記伝熱手段の温度を制御することを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計に関し、特に流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能な熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０７９８７５号公報
【特許文献２】特開平０７−１５９２１５号公報
【特許文献３】特開平１０−０８２６７８号公報
【特許文献４】特開２００２−１６８６６８号公報
【０００４】
図５はこのような従来の熱式流量計の一例を示す構成ブロック図である。図５において１は金属の細管等で構成される流路、２は流路１を流れる流体の温度を加熱して一定温度にするヒータ等の伝熱手段、３及び４はサーミスタや白金測温抵抗体等の温度検出手段、５は上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を求めるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算制御手段である。
【０００５】
図５中”ＦＬ０１”に示すように被測定液体が流れる流路１の中央部分には伝熱手段２が設けられ、この流路１上であって伝熱手段２から等間隔の位置には温度検出手段３及び４が設けられる。
【０００６】
また、温度検出手段３及び４の出力はそれぞれ演算制御手段５に接続され、演算制御手段５からの温度制御のための制御信号は伝熱手段２に接続される。
【０００７】
ここで，図５に示す従来例の動作を図６を用いて説明する。図６は流路の位置に対する流路内の被測定液体の温度分布の一例を示す特性曲線図である。演算制御手段５は予め測定された被測定液体の温度に対して、被測定液体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段２を制御する。
【０００８】
このような状態で、流量がゼロの場合には図６中”ＣＨ１１”に示すように図６中”ＨＴ１１”に示す伝熱手段２の設置位置を中心にして対称な温度分布を有する。このため、図６中”ＴＳ１１及び”ＴＳ１２”に示す温度検出手段３及び４の設置位置における温度は等しくなる。言い換えれば、温度差はゼロになる。
【０００９】
一方、流路１の流体が流れると図６中”ＣＨ１２”に示すように温度分布のピークが下流側にシフトする。このため、図６中”ＴＳ１１及び”ＴＳ１２”に示す温度検出手段３及び４の設置位置における温度はそれぞれ異なることになり、図６中”ＤＴ１１”に示すような温度差が生じることになる。
【００１０】
このような温度差は被測定液体の流量に依存した信号となるので、このような温度差に基づき演算制御手段５で流路１を流れる被測定液体の流量を求めることができる。
【００１１】
この結果、流路１を流れる被測定液体の温度を伝熱手段２で制御し２つの温度検出手段３及び４によって伝熱手段２の上流側及び下流側の流体の温度を測定し、演算制御手段５で当該温度の温度差に基づき流量を求めることにより、被測定液体の流量を測定することが可能になる。
【００１２】
但し、図５に示す従来例では、流路１として金属の細管等を用いるために金属を腐食するような液体の流量を測定することはできないといった問題点があった。
【００１３】
このため、前述した”特許文献２”においては耐腐食性に優れたガラス基板に流路を形成した熱式流量計（質量流量センサ）が記載されている。
【００１４】
図７及び図８は”特許文献２”に記載された従来の熱式流量計の他の例を示す斜視図及び断面図である。図７及び図８において６はガラス基板、７及び９はシリコン基板、８は伝熱手段、１０はガラス基板６に形成された流路である。
【００１５】
ガラス基板６の中央部分には超音波加工やレーザ加工等によって長孔である流路１０が形成される。また、ガラス基板６の上面にはシリコン基板７が陽極接合により貼り合わされる。
【００１６】
また、ガラス基板６の下面にはシリコン基板９が陽極接合により貼り合わされ、ガラス基板６に形成された流路１０の両端部分に隣接するシリコン基板９には図７中”ＨＬ２１”及び”ＨＬ２２”に示すような孔が形成され、それぞれ被測定液体の流入孔若しくは排出孔として機能する。
【００１７】
さらに、シリコン基板７上には白金やニッケル等の抵抗温度係数の大きい金属から構成されるヒータ等の伝熱手段８（温度検出手段を兼ねる）が形成され、シリコン基板７及びガラス基板６上には配線が適宜形成される。
【００１８】
ここで、図７及び図８に示す従来例では、ガラス基板６に流路１０を形成する構成ではあるものの、流路１０の上面及び下面にはシリコン基板７及び９が用いられているので、やはり、耐腐食性に問題がある。
【００１９】
一方、図７及び図８に示す従来例においてシリコン基板７及び９をガラス基板に置換することにより、接液部分が全てガラスとなり耐腐食性が向上するものの、ガラスは熱伝導率が小さいので、流路を流れる液体の流量が大きい場合には、伝熱手段８直下の液体が十分に温まらない。
【００２０】
このため、伝熱手段８直下の温度が十分に温まっていない場合には、流量の増加に伴なって上流側と下流側との温度差が小さくなるように変化する。
【００２１】
一方、流量が小さく、伝熱手段８直下の温度が十分に温まっている場合には、流量の増加に伴なって上流側と下流側との温度差が大きくなるように変化する。
【００２２】
すなわち、図９は上流側と下流側との温度差と、流量との関係を示す特性曲線図であり、図９中”ＴＤ３１”に示すように上流側と下流側との温度差は、ピークを有する特性となり、測定可能な流量範囲が極めて狭くなってしまうといった問題点があった。
【００２３】
例えば、図７及び図８に示す従来例においてシリコン基板７及び９をガラス基板に置換することにより、耐腐食性が向上するものの、図９中”ＡＲ３１”に示すような流量が小さく、伝熱手段８直下の温度が十分に温まっている状況下でのみしか流量の測定ができなくなってしまうといった問題点があった。
【００２４】
このような問題点を解決するために本願出願人の出願に係る「特願２００４−１８３４０２」が考案された。図１０は「特願２００４−１８３４０２」に記載された熱式流量計の一例を示す構成ブロック図、図１１は熱式流量計の一例のセンサ部分の具体例を示す平面図及び断面図である。
【００２５】
図１０及び図１１において１１及び１２はガラス基板、１３はヒータ等の伝熱手段、１４及び１５はサーミスタや白金測温抵抗体等の温度検出手段、１６は被測定液体が流れる流路、１７は上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を求めるＣＰＵ等の演算制御手段である。
【００２６】
図１０中”ＦＬ４１”に示すように被測定液体が流れる流路１６の中央部分には伝熱手段１３が設けられ、この流路１６上であって伝熱手段１３から等間隔の位置には温度検出手段１４及び１５が設けられる。
【００２７】
また、図１０中”ＴＵ４１”及び”ＴＤ４１”に示すように温度検出手段１４及び１５の出力はそれぞれ演算制御手段１７に接続され、図１０中”ＣＴ４１”に示すように演算制御手段１７からの温度制御のための制御信号は伝熱手段１３に接続される。
【００２８】
さらに、図１１を用いて本発明に係る熱式流量計の一例のセンサ部分の具体例をより詳細に説明する。
【００２９】
超音波加工やレーザ加工等によってガラス基板１２の短手方向の中央部分であってガラス基板１２の長手方向に沿うように長方形の溝が形成される。また、当該長方形の溝が形成された側のガラス基板１２にはガラス基板１１が接着等により貼り合わされ、接液部分が全てガラスで構成された流路１６が形成される。
【００３０】
また、流路１６に接しない側のガラス基板１１上であって流路１６の中央部分上に位置する部分にはヒータ等の伝熱手段１３が蒸着等によって形成され、流路１６の上に位置し流路１６に接しない側のガラス基板１１上であって伝熱手段１３から等間隔の位置には温度検出手段１４及び１５が蒸着等によって形成される。
【００３１】
すなわち、伝熱手段１３、温度検出手段１４及び１５は流路１６に接しない側のガラス基板１１に形成されるので非接液の状態にある。
【００３２】
ここで、図１０及び図１１に示す一例の動作を図１２を用いて説明する。図１２は流量に対する上流側と下流側との温度差、温度和及び温度差を温度和で除算した値の関係をそれぞれ示す特性曲線図である。但し、図５に示す従来例と同様の動作に関しては説明を適宜省略する。
【００３３】
演算制御手段１７は予め測定された被測定液体の温度に対して、被測定液体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段１３を制御する。
【００３４】
このような状態で、上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度差は被測定液体の流量に依存した信号となるので、このような温度差に基づき演算制御手段１７で流路１６を流れる被測定液体の流量を求めることができる。
【００３５】
但し、前述の従来例の説明のように、流路の接液部分が全てガラスとした場合には、ガラスの小さな熱伝導率のために、例えば、温度差は図１２中”ＴＤ５１”に示すようにピークを有する特性となり、測定可能な流量範囲が極めて狭くなってしまうといった問題点があった。
【００３６】
このため、演算制御手段１７は上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度差を求めると共に上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度和を求めて温度差を温度和で除算することにより、温度差を規格化する。
【００３７】
例えば、上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度和は、図１２中”ＴＡ５１”に示すような特性曲線となり、このような特性曲線の温度和で図１２中”ＴＤ５１”に示す温度差を除算することにより、図１２中”ＮＴ５１”に示すような規格化された温度差の特性曲線が得られる。
【００３８】
図１２中”ＮＴ５１”に示すような規格化された温度差は、広い流量範囲において単調増加を指名しているので、広い流量範囲を測定することが可能であることがわかる。
【００３９】
この結果、接液部分が全てガラスで構成された流路１６を流れる被測定液体の温度を伝熱手段１３で制御し２つの温度検出手段１４及び１５によって伝熱手段１３の上流側及び下流側の流体の温度を測定し、演算制御手段１７で当該温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、当該規格化された温度差に基づき流量を求めることにより、耐腐食性が高く被測定液体の広い流量範囲を測定することが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
しかし、図１０及び図１１に示す一例では、流路をガラスで作成し、伝熱手段１３や温度検出手段１４及び１５を流路害に設置した場合、熱式流量計に流れる流体の流量が大きくなると強制対流による冷却効果が大きくなり、伝熱手段１３の上下流に配置した温度検出手段１４及び１５の温度差、特に、温度和の絶対値が小さくなり、温度差を温度和で除算して規格化した際に温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を受け易くなってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能な熱式流量計を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
接液部分が全てガラスで構成された流路と、この流路に設けられた伝熱手段と、前記流路上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に設けられた上流側及び下流側の温度検出手段と、前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段とを備えたことにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４２】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明である熱式流量計において、
前記伝熱手段と、上流側及び下流側の前記温度検出手段とが非接液の状態にあることにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４３】
請求項３記載の発明は、
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
流路となる溝が形成された第１のガラス基板と、前記溝が形成された側の前記第１のガラス基板に貼り合わされ接液部分が全てガラスで構成された流路を形成する第２のガラス基板と、前記流路に接しない側の前記第２のガラス基板上に形成される伝熱手段と、前記流路の上に位置し前記流路に接しない側の前記第２のガラス基板上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に形成される上流側及び下流側の温度検出手段と、前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段とを備えたことにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４４】
請求項４記載の発明は、
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
接液部分が全てプラスチックで構成された流路と、この流路に設けられた伝熱手段と、前記流路上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に設けられた上流側及び下流側の温度検出手段と、前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段とを備えたことにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４５】
請求項５記載の発明は、
請求項４記載の発明である熱式流量計において、
前記伝熱手段と、上流側及び下流側の前記温度検出手段とが非接液の状態にあることにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４６】
請求項６記載の発明は、
流路を流れる液体の温度を制御し温度制御部分の上流側及び下流側の流体の温度差に基づき流量を測定する熱式流量計において、
流路となる溝が形成された第１のプラスチック基板と、前記溝が形成された側の前記第１のプラスチック基板に貼り合わされ接液部分が全てプラスチックで構成された流路を形成する第２のプラスチック基板と、前記流路に接しない側の前記第２のプラスチック基板上に形成される伝熱手段と、前記流路の上に位置し前記流路に接しない側の前記第２のプラスチック基板上であって前記伝熱手段から等間隔の位置に形成される上流側及び下流側の温度検出手段と、前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御すると共に上流側及び下流側の前記温度検出手段で検出された温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、規格化された温度差に基づき流量を求める演算制御手段とを備えたことにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４７】
請求項７記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明である熱式流量計において、
前記演算制御手段が、
前記温度和に閾値を設定して前記温度和が閾値を下回った場合に前記伝熱手段の温度を順次上昇させることにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４８】
請求項８記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明である熱式流量計において、
前記演算制御手段が、
前記温度和の値を常に一定になるように前記伝熱手段の温度を制御することにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００４９】
請求項９記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明である熱式流量計において、
前記演算制御手段が、
前記伝熱手段の温度を前記流路を流れる流体の流量に対して単調増加するように制御することにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００５０】
請求項１０記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明である熱式流量計において、
前記演算制御手段が、
前記伝熱手段の消費熱量に閾値を設定して消費熱量が閾値を超過した場合に前記伝熱手段の温度を順次上昇させることにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００５１】
請求項１１記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明である熱式流量計において、
前記演算制御手段が、
前記伝熱手段の消費熱量が前記流路を流れる流体の流量に対して単調増加するように前記伝熱手段の温度を制御することにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０及び請求項１１の発明によれば、接液部分が全てガラス（若しくは、プラスチック）で構成された流路を流れる被測定液体の温度を伝熱手段で制御し２つの温度検出手段によって伝熱手段の上流側及び下流側の流体の温度を測定し、演算制御手段で予め測定された被測定液体の温度に対して、被測定液体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段を制御すると共に前記流路を流れる液体の流量が大きくなるに従って前記伝熱手段の温度を順次上昇させるように制御させ、当該温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、当該規格化された温度差に基づき流量を求めることにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る熱式流量計の一実施例を示す構成ブロック図、図２は本発明に係る熱式流量計の一実施例のセンサ部分の具体例を示す平面図及び断面図である。
【００５４】
図１及び図２において１１，１２，１３，１４，１５，１６及び１７は図１０及び図１１と同一符号を付してある。
【００５５】
図１中”ＦＬ６１”に示すように被測定液体が流れる流路１６の中央部分には伝熱手段１３が設けられ、この流路１６上であって伝熱手段１３から等間隔の位置には温度検出手段１４及び１５が設けられる。
【００５６】
また、図１中”ＴＵ６１”及び”ＴＤ６１”に示すように温度検出手段１４及び１５の出力はそれぞれ演算制御手段１７に接続され、図１中”ＣＴ６１”に示すように演算制御手段１７からの温度制御のための制御信号は伝熱手段１３に接続される。
【００５７】
さらに、図２を用いて本発明に係る熱式流量計の一実施例のセンサ部分の具体例をより詳細に説明する。
【００５８】
超音波加工やレーザ加工等によってガラス基板１２の短手方向の中央部分であってガラス基板１２の長手方向に沿うように長方形の溝が形成される。また、当該長方形の溝が形成された側のガラス基板１２にはガラス基板１１が接着等により貼り合わされ、接液部分が全てガラスで構成された流路１６が形成される。
【００５９】
また、流路１６に接しない側のガラス基板１１上であって流路１６の中央部分上に位置する部分にはヒータ等の伝熱手段１３が蒸着等によって形成され、流路１６の上に位置し流路１６に接しない側のガラス基板１１上であって伝熱手段１３から等間隔の位置には温度検出手段１４及び１５が蒸着等によって形成される。
【００６０】
すなわち、伝熱手段１３、温度検出手段１４及び１５は流路１６に接しない側のガラス基板１１に形成されるので非接液の状態にある。
【００６１】
ここで、図１及び図２に示す実施例の動作を図３及び図４を用いて説明する。図３は流量に対する伝熱手段１３の温度の変化を示す特性曲線図、図４は流量に対する上流側と下流側との温度差、温度和及び温度差を温度和で除算した値の関係をそれぞれ示す特性曲線図である。但し、図１０及び図１１に示す従来例と同様の動作に関しては説明を適宜省略する。
【００６２】
演算制御手段１７は予め測定された被測定液体の温度に対して、被測定液体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段１３を制御すると共に温度和に閾値を設定しておき、温度和が当該閾値を下回った場合には演算制御手段１７は伝熱手段１３の温度を順次上昇させる。
【００６３】
例えば、演算制御手段１７は、初期状態で伝熱手段１３の温度を図３中”ＴＭ７１”に示すような一定温度に制御すると共に図３中”ＴＨ７１”に示す時点で温度和が設定された閾値を下回った場合には図３中”ＣＴ７１”に示すように伝熱手段１３の温度を順次上昇（単調増加）させる。
【００６４】
このような状態で、上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度差は被測定液体の流量に依存した信号となるので、このような温度差に基づき演算制御手段１７で流路１６を流れる被測定液体の流量を求めることができる。
【００６５】
演算制御手段１７は上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度差を求めると共に上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度和を求めて温度差を温度和で除算することにより、温度差を規格化する。
【００６６】
例えば、上流側の温度検出手段１４及び下流側の温度検出手段１５で検出される温度の温度和は、図４中”ＴＡ８１”に示すような特性曲線となり、このような特性曲線の温度和で図４中”ＴＤ８１”に示す温度差を除算することにより、図４中”ＮＴ８１”に示すような規格化された温度差の特性曲線が得られる。
【００６７】
図４中”ＮＴ８１”に示すような規格化された温度差は、広い流量範囲において単調増加を指名しているので、広い流量範囲を測定することが可能であることがわかる。
【００６８】
また、図４中”ＴＡ８１”及び”ＴＤ８１”に示す温度和及び温度差は、図３に示すような演算制御手段１７による伝熱手段１３の温度制御によって、図４中”ＴＡ５１”及び”ＴＤ５１”に示す図１０等に示す従来例の温度和及び温度差と比較して温度の絶対値が大きくなっている。
【００６９】
このため、従来例と比較して絶対値の大きな温度差を温度和で除算して規格化することにより、温度検出手段１４及び１５の温度測定誤差やノイズの影響を軽減することが可能になる。
【００７０】
この結果、接液部分が全てガラスで構成された流路１６を流れる被測定液体の温度を伝熱手段１３で制御し２つの温度検出手段１４及び１５によって伝熱手段１３の上流側及び下流側の流体の温度を測定し、演算制御手段１７で予め測定された被測定液体の温度に対して、被測定液体が数度程度高い一定温度になるように伝熱手段１３を制御すると共に温度和に閾値を設定して当該閾値を下回った場合には演算制御手段１７は伝熱手段１３の温度を順次上昇させ、当該温度の温度差を温度和で除算した規格化された温度差を求め、当該規格化された温度差に基づき流量を求めることにより、流量が大きくなっても温度検出手段の温度測定誤差やノイズの影響を軽減して高精度で測定することが可能になる。
【００７１】
なお、図１等に示す実施例では演算制御手段１７による伝熱手段１３の温度制御に関しては、温度和に閾値を設定して当該閾値を下回った場合には演算制御手段１７は伝熱手段１３の温度を順次上昇させているが、特にこれに限定されるものではなく、流量が大きくなるに従って伝熱手段１３の温度を順次上昇させれば良い。
【００７２】
また、温度和の値を常に一定になるように伝熱手段１３の温度を制御しても構わないし、演算制御手段１７が伝熱手段１３の温度を流量に対して単調増加するように制御しても構わない。
【００７３】
また、演算制御手段１７が伝熱手段１３の消費熱量に閾値を設定して、消費熱量が当該閾値を超過した場合に、伝熱手段１３の温度を上昇させても構わない。さらに、演算制御手段１７が伝熱手段１３の消費熱量が流量に対して単調増加するように伝熱手段１３の温度を制御しても構わない。
【００７４】
また、図１等に示す実施例では、接液部分が全てガラスで構成された流路１６を例示しているが、接液部分が全てプラスチックで構成しても構わない。この場合にも、接液部分が全てプラスチックであることにより、耐腐食性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る熱式流量計の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る熱式流量計の一実施例のセンサ部分の具体例を示す平面図及び断面図である。
【図３】流量に対する伝熱手段の温度の変化を示す特性曲線図である。
【図４】流量に対する上流側と下流側との温度差、温度和及び温度差を温度和で除算した値の関係をそれぞれ示す特性曲線図である。
【図５】従来の熱式流量計の一例を示す構成ブロック図である。
【図６】流路の位置に対する流路内の被測定液体の温度分布の一例を示す特性曲線図である。
【図７】従来の熱式流量計の他の例を示す斜視図である。
【図８】従来の熱式流量計の他の例を示す断面図である。
【図９】上流側と下流側との温度差と、流量との関係を示す特性曲線図である。
【図１０】熱式流量計の一例を示す構成ブロック図である。
【図１１】熱式流量計の一例のセンサ部分の具体例を示す平面図及び断面図である。
【図１２】流量に対する上流側と下流側との温度差、温度和及び温度差を温度和で除算した値の関係をそれぞれ示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１０，１６  流路
２，８，１３  伝熱手段
３，４，１４，１５  温度検出手段
５，１７  演算制御手段
６，１１，１２  ガラス基板
７，９  シリコン基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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