(57)【要約】【課題】流体の流速乃至流量の高精度な測定を実現できる流速計及び流量計を提供する。【解決手段】ガスの流路上に配置したマイクロヒータ３３を通電駆動する駆動回路５がマイクロヒータ３３に出力する正弦波の駆動信号と、流路におけるガスの流れ方向にマイクロヒータ３３から間隔をおいて配置したサーモパイル３５がマイクロヒータ３３から放出される熱を検出しその温度に応じて出力する流速信号との位相差に応じて、位相差信号出力回路１１が出力する位相差信号に基づいて、流路を流れるガスの流速を測定する流速計において、駆動回路５が、正弦波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号によりマイクロヒータ３３を通電駆動させる構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象の流体の流路上に配置したヒータを通電駆動する駆動手段が該ヒータに出力する、一定の周期で電圧が変化する周期電圧波形の駆動信号と、前記流路における流体の流れ方向に前記ヒータから間隔をおいて配置した温度センサが前記ヒータから放出される熱を検出しその温度に応じて出力する流速信号との位相差に応じて、位相差信号出力手段が出力する位相差信号に基づいて、前記流路を流れる流体の流速を測定する流速計において、
前記駆動手段は、周期電圧波形の信号を直流シフトさせた正電位又は負電位の前記駆動信号により前記ヒータを通電駆動させる、
ことを特徴とする流速計。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記位相差信号をフィードバック信号として用い、前記駆動信号と前記流速信号とが時間の経過に対して一定の位相差を保つように前記駆動信号の周波数を前記位相差信号のレベルに応じて調整する駆動信号周波数調整手段を有しており、該駆動信号周波数調整手段により調整された前記駆動信号の周波数から、前記流路を流れる流体の流速を測定する請求項１記載の流速計。
【請求項３】
前記駆動信号は方形波であり、前記位相差信号出力手段は、前記流速信号を方形波に波形成形した波形成形後流速信号と前記駆動信号との位相差に応じて前記位相差信号を出力する請求項１又は２記載の流速計。
【請求項４】
被測定対象の流体の流路上に配置したヒータを通電駆動する駆動手段が該ヒータに出力する、一定の周期で電圧が変化する周期電圧波形の駆動信号と、前記流路における流体の流れ方向に前記ヒータから間隔をおいて配置した温度センサが前記ヒータから放出される熱を検出しその温度に応じて出力する流速信号との位相差に応じて、位相差信号出力手段が出力する位相差信号に基づいて、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量計であって、
請求項１、２又は３記載の流速計を備え、
前記流速計により測定された前記流路を流れる流体の流速、及び、前記流路の既知の断面積を用いて、前記流路を流れる流体の流量を測定する、
ことを特徴とする流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス等の流体の流速乃至流量をその流路上において測定する流速計及び流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばガス等の流体の流量を流路上において測定する際に、既知の流路断面積に乗じて流量を求めるのに必要な、流路を流れる流体の速度を検出する技術として、流路上に配置したヒータを交流信号により通電駆動し、このヒータから流路における流体の流れ方向に間隔をおいて配置した温度センサが、ヒータから放出される熱の伝搬速度に応じて出力する交流信号と、ヒータの通電駆動に用いる交流信号との位相差を求める方法が知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−２６４５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した、温度センサの出力信号とヒータの通電駆動に用いる交流信号との位相差から流体の流速を求める従来の方法では、ヒータの通電駆動に用いる交流信号の極性が正負の間で反転する前後では、ヒータに流れる電流が、徐々に減って一旦ゼロになるものの、その後、電流の向きが変わって再び最大振幅まで増加するという、所謂半波整流されたような波形となり、電流と電圧の積である電力に比例するヒータの温度は、ヒータの通電駆動に用いる交流信号の２倍の周波数を持つ正弦波となることから、これに応じて温度センサの出力信号の波形も、ヒータの通電駆動に用いる交流信号の２倍の周波数を持つ正弦波となってしまい、ヒータの通電駆動に用いる交流信号との位相差から流体の流速を正確に求めることができないという不具合があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、流路における流体の流れ方向に間隔をおいて配置したヒータと温度センサを用い、上記した正弦波や方形波のように一定の周期で電圧が変化する周期電圧波形の信号により通電駆動されたヒータから伝搬される熱を検出した温度センサが出力する流速信号に基づいて、流路を流れる流体の流速乃至流量を測定する際に、ヒータの通電駆動に用いる周期電圧波形の信号と同様の周期電圧波形の流速信号が温度センサから出力されるようにして、流速信号の波形に基づいた流体の流速乃至流量の高精度な測定を実現できる流速計及び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】
【０００５】
上記目的を達成する請求項１乃至請求項３記載の本発明は流速計に関するものであり、請求項４記載の本発明は流量計に関するものである。
【０００６】
そして、請求項１に記載した本発明の流速計は、被測定対象の流体の流路上に配置したヒータを通電駆動する駆動手段が該ヒータに出力する、一定の周期で電圧が変化する周期電圧波形の駆動信号と、前記流路における流体の流れ方向に前記ヒータから間隔をおいて配置した温度センサが前記ヒータから放出される熱を検出しその温度に応じて出力する流速信号との位相差に応じて、位相差信号出力手段が出力する位相差信号に基づいて、前記流路を流れる流体の流速を測定する流速計において、前記駆動手段が、周期電圧波形の信号を直流シフトさせた正電位又は負電位の前記駆動信号により前記ヒータを通電駆動させることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載した本発明の流速計は、請求項１に記載した本発明の流速計において、前記駆動手段が、前記位相差信号をフィードバック信号として用い、前記駆動信号と前記流速信号とが時間の経過に対して一定の位相差を保つように前記駆動信号の周波数を前記位相差信号のレベルに応じて調整する駆動信号周波数調整手段を有しており、該駆動信号周波数調整手段により調整された前記駆動信号の周波数から、前記流路を流れる流体の流速を測定するものとした。
【０００８】
さらに、請求項３に記載した本発明の流速計は、請求項１又は２記載の流速計において、前記駆動信号が方形波であり、前記位相差信号出力手段が、前記駆動信号の周波数だけを選択的に通過させるバンドパスフィルタを用いて前記流速信号を前記駆動信号と同じ周波数の正弦波に波形整形した波形整形後流速信号と前記駆動信号との位相差に応じて、前記位相差信号を出力するものとした。
【０００９】
また、請求項４に記載した本発明の流量計は、被測定対象の流体の流路上に配置したヒータを通電駆動する駆動手段が該ヒータに出力する、一定の周期で電圧が変化する周期電圧波形の駆動信号と、前記流路における流体の流れ方向に前記ヒータから間隔をおいて配置した温度センサが前記ヒータから放出される熱を検出しその温度に応じて出力する流速信号との位相差に応じて、位相差信号出力手段が出力する位相差信号に基づいて、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量計であって、請求項１、２又は３記載の流速計を備え、前記流速計により測定された前記流路を流れる流体の流速、及び、前記流路の既知の断面積を用いて、前記流路を流れる流体の流量を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した本発明の流速計によれば、周期電圧波形の信号を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号により駆動手段がヒータを通電駆動させると、駆動信号の極性が正負の相互間で反転せずヒータの通電量が周期電圧波形状に変化するので、ヒータの放出熱量が駆動信号に追従して周期電圧波形状に増減して、ヒータから放出される熱を検出した温度センサが出力する流速信号の波形が、駆動信号と同じ周波数の周期電圧波形状となる。
【００１１】
これにより、位相差信号出力手段が出力する位相差信号に基づいて流体の流速を高精度で測定することができる。
【００１２】
尚、請求項１に記載した本発明の流速計において、駆動手段の有する駆動信号周波数調整手段が、位相差信号をフィードバック信号として用いて、駆動信号と流速信号とが時間の経過に対して一定の位相差を保つように駆動信号の周波数を位相差信号のレベルに応じて調整する場合、位相差信号出力手段が出力する位相差信号に基づいた、流路を流れる流体の流速は、請求項２に記載した本発明の流速計のように、駆動信号周波数調整手段により調整された駆動信号の周波数を用いて測定することができる。
【００１３】
また、請求項１又は２に記載した本発明の流速計において、駆動信号が方形波である場合、位相差信号出力手段が出力する位相差信号は、駆動信号に追従して周期電圧波形状に増減するヒータの放出熱量に応じて温度センサが出力する、立ち上がり及び立ち下がりに若干の遅延による変形が生じた周期電圧波形の流速信号を、駆動信号の周波数だけを選択的に通過させるバンドパスフィルタを用いて駆動信号と同じ周波数の正弦波に波形整形した波形整形後流速信号と、駆動信号との位相差に応じたものとすることができる。
【００１４】
そして、請求項４に記載した本発明の流量計によれば、請求項１、２又は３に記載した本発明の流速計によって高精度で測定された、流路を流れる流体の流速を用いて、流路を流れる流体の流量を高精度で計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による流量計の実施形態を、流速計の実施形態と共に、図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、本発明による流速計を適用した本発明の第１乃至第４実施形態に係るガス流量計において使用されるフローセンサの概略構成について、図１の説明図を参照して説明する。
【００１７】
図１中引用符号３で示すフローセンサは、例えば特開平９−２５７８２１号公報において図１を参照して説明されているような、Ｓｉ基板３１上にマイクロヒータ３３（請求項中のヒータに相当）及びサーモパイル３５（請求項中の温度センサに相当）を形成して構成されたものであり、ガス（請求項中の被測定対象の流体に相当）の流路Ｓ上に、マイクロヒータ３３が流体の流れ方向における上流側に、サーモパイル３５が下流側に位置するように配置されている。
【００１８】
このフローセンサ３では、マイクロヒータ３３を駆動信号により通電駆動することでマイクロヒータ３３が熱を放出し、マイクロヒータ３３から伝達された熱の温度に応じた起電力がサーモパイル３５に発生し、この起電力がサーモパイル３５から、流路Ｓを流れるガスの流量に応じた流速信号として出力されるように構成されている。
【００１９】
次に、上述したフローセンサ３を用いて流路Ｓを流れるガスの流量を測定する、本発明の第１実施形態に係るガス流量計の概略構成について、図２のブロック図を参照して説明する。
【００２０】
図２中引用符号１で示す第１実施形態のガス流量計は、前記フローセンサ３と、前記マイクロヒータ３３を正弦波状の駆動信号により通電駆動させる駆動回路５（請求項中の駆動手段に相当）と、前記サーモパイル３５から出力される流速信号を増幅するアンプ７と、アンプ７によって増幅された流速信号から駆動回路５の駆動信号と同じ周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタ９と、駆動回路５の駆動信号の位相に対するバンドパスフィルタ９を通過した流速信号の位相の差を検出し位相差検出信号（請求項中の位相差信号に相当）を出力する位相差検出回路１１（請求項中の位相差信号出力手段に相当）とを備えている。
【００２１】
また、第１実施形態のガス流量計１は、位相差検出回路１１からの位相差検出信号から流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を演算するマイクロコンピュータ等の演算装置１３を備えている。
【００２２】
尚、前記駆動回路５は、図３に回路図で示すように、水晶発振器５１の発振周波数に応じた正弦波の信号を、その振幅の全幅に亘って正電位又は負電位となるように、後段のアンプ５３により直流シフトさせて、この正電位又は負電位の正弦波による信号を、前記駆動信号として前記フローセンサ３のマイクロヒータ３３に出力するように構成されている。
【００２３】
また、前記位相差検出回路１１は、図４に回路図で示すように、駆動回路５の駆動信号をコンデンサＣ１でカップリングし、電源Ｖｃｃ（本実施形態ではＤＣ５Ｖ）とプルアップ抵抗Ｒ１により、抵抗Ｒ２とプルアップ抵抗Ｒ１との分圧比により定まる電位にプルアップした後、抵抗Ｒ３，Ｒ４の中点に生成される駆動信号の振幅の中間電位（本実施形態では２．５Ｖ）のＤＣ電圧とコンパレータＡ１で比較し、コンパレータＡ１の比較出力をＲＳフリップフロップＦ／Ｆの入力Ｓに入力すると共に、バンドパスフィルタ９を通過した流速信号をコンデンサＣ２でカップリングし、電源Ｖｃｃとプルアップ抵抗Ｒ５により、抵抗Ｒ６とプルアップ抵抗Ｒ５との分圧比により定まる電位にプルアップした後、抵抗Ｒ３，Ｒ４の中点に生成される駆動信号の振幅の中間電位のＤＣ電圧とコンパレータＡ２で比較し、コンパレータＡ２の比較出力をＲＳフリップフロップＦ／Ｆの入力Ｒに入力して、駆動回路５の駆動信号の位相に対してバンドパスフィルタ９を通過した流速信号の位相がずれている期間、Ｈレベルの位相差検出信号をＲＳフリップフロップＦ／Ｆから出力するように構成されている。
【００２４】
尚、本実施形態では、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に全て同じ抵抗値のものが使用されている。
【００２５】
さらに、前記演算装置１３は、位相差検出回路１１から出力された位相差検出信号を、流路Ｓを流れるガスの流速に換算するための換算式に関するデータや、換算したガスの流速から流路Ｓを流れるガスの流量を演算するために必要な、流路Ｓの断面積のデータ等を、内部のメモリに記憶している。
【００２６】
以上の構成による第１実施形態のガス流量計１では、駆動回路５がマイクロヒータ３３を通電駆動させるのに用いる、正弦波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号は、極性が正負の相互間で反転せず単にその電位が正弦波状に変化するだけであり、マイクロヒータ３３の通電量も正弦波状に増減されるので、マイクロヒータ３３から放出される熱を検出したサーモパイル３５が出力する流速信号の波形は、駆動信号と同じ周波数の波形となる。
【００２７】
駆動信号と同じ周波数の波形であるとはいえ、サーモパイル３５が出力する流速信号には、駆動信号と同じ基本周波数成分に加えて他の周波数成分が重畳されているのに対し、流速の変化に対する流速信号の位相差の変化は流速信号の周波数に依存して定まるため、基本周波数以外の周波数成分を含んでいるサーモパイル３５からの流速信号をそのままの波形で使用したのでは、位相差検出回路１１における駆動信号との位相差検出を正確に行うことができない。
【００２８】
しかし、この流速信号に含まれる基本周波数以外の周波数成分はバンドパスフィルタ９において除去されるので、位相差検出回路１１に入力されるのは、駆動信号の基本周波数による正弦波となる。
【００２９】
そして、サーモパイル３５が出力する流速信号の波形は、流路Ｓを流れるガスの流速が速ければ速いほど、位相が進んで駆動信号に対する位相の遅れが縮小し、かつ、振幅が増加するように変形するので、駆動回路５の駆動信号の位相に対するバンドパスフィルタ９を通過した流速信号の位相の差に応じたＨレベルの期間を有する位相差検出回路１１からの位相差検出信号のディーティー比は、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となる。
【００３０】
このため、位相差検出回路１１からの位相差検出信号を取り込んだ演算装置１３において、内部のメモリに記憶されたデータに基づいて、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を高精度で測定することができる。
【００３１】
次に、本発明の第２実施形態に係るガス流量計の概略構成について、図５のブロック図を参照して説明する。
【００３２】
図５中引用符号１Ａで示す第２実施形態のガス流量計は、位相差検出回路１１の後段に、位相差検出信号をそのデューティー比に応じた電圧の位相差平滑化信号に変換する平滑化回路２１と、平滑化回路２１からの位相差平滑化信号をオフセット調整するアンプ２３と、このアンプ２３によるオフセット調整後の位相差平滑化信号の値が一定になるように、これを制御信号としてマイクロヒータ３３の通電駆動用の駆動信号の周波数を調整する電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２５（請求項中の駆動信号周波数調整手段、駆動手段に相当）と、駆動回路５に代えて使用される電圧制御発振回路２５がマイクロヒータ３３に出力する、正弦波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号を方形波に波形整形するインバータ２７とを、第１実施形態のガス流量計１に追加して設け、位相差検出回路１１の出力に代えてインバータ２７の出力を演算装置１３に入力するようにした点を除くと、その他は第１実施形態のガス流量計１と同様に構成されている。
【００３３】
そして、この第２実施形態のガス流量計１Ａでは、インバータ２７で方形波に波形整形された電圧制御発振回路２５からの駆動信号を取り込んだ演算装置１３が、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を演算することになる。
【００３４】
このため、第２実施形態のガス流量計１Ａでは、当然、前記演算装置１３が内部のメモリに記憶している、流路Ｓを流れるガスの流速に換算するための換算式に関するデータは、電圧制御発振回路２５から出力されてインバータ２７により方形波に波形整形された駆動信号のデューティー比から、駆動信号の周波数を割り出すための換算式や、割り出した駆動信号の周波数を、流路Ｓを流れるガスの流速に換算するための換算式、あるいは、電圧制御発振回路２５から出力されてインバータ２７により方形波に波形整形された駆動信号のデューティー比から、流路Ｓを流れるガスの流速を直接割り出すための換算式に関するデータとなる。
【００３５】
以上の構成による第２実施形態のガス流量計１Ａでは、位相差検出回路１１からの位相差検出信号を平滑化回路２１で平滑化した位相差平滑化信号の、アンプ２３によるオフセット調整後の値は、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となるので、これが一定の値になるように、マイクロヒータ３３を通電駆動する駆動信号の周波数を電圧制御発振回路２５において調整すると、今度は、電圧制御発振回路２５において調整された駆動信号の周波数が、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となる。
【００３６】
このため、インバータ２７により方形波に波形整形された駆動信号を取り込んだ演算装置１３において、内部のメモリに記憶されたデータに基づいて、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を高精度で測定することができる。
【００３７】
以上の第１及び第２実施形態のガス流量計１，１Ａでは、正弦波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号によりマイクロヒータ３３を駆動するものとしたが、本発明は、方形波のように一定の周期で電圧が変化する周期電圧波形の信号を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号でマイクロヒータ３３を駆動する場合にも適用可能である。
【００３８】
そこで、上述した第１実施形態のガス流量計１の変形例に相当し、方形波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号でマイクロヒータ３３を駆動する、本発明の第３実施形態に係るガス流量計の概略構成について、図６のブロック図を参照して説明する。
【００３９】
図６中引用符号１Ｂで示す第３実施形態のガス流量計は、第１実施形態のガス流量計１の駆動回路５に代えて、方形波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号によりマイクロヒータ３３を駆動する駆動回路５Ｂ（請求項中の駆動手段に相当）を用いた点を除くと、その他は第１実施形態のガス流量計１と同様に構成されている。
【００４０】
そして、駆動回路５Ｂとしては、改めて図示しての説明は省略するものの、例えば周知の無安定マルチバイブレータを用いることができる。
【００４１】
以上の構成による第３実施形態のガス流量計１Ｂでは、駆動回路５Ｂがマイクロヒータ３３を通電駆動させるのに用いる、方形波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号は、極性が正負の相互間で反転せず単にその電位が方形波状に変化するだけであり、したがって、マイクロヒータ３３の通電量も方形波状に増減されるので、マイクロヒータ３３からの放出熱量は、立ち上がり及び立ち下がりに若干の遅延による変形が生じた方形波状となり、マイクロヒータ３３から放出される熱を検出したサーモパイル３５が出力する流速信号の波形も、駆動信号と同じ周波数の立ち上がり及び立ち下がりに若干の遅延による変形が生じた方形波状となる。
【００４２】
ところで、方形波を直流シフトさせた正電位又は負電位のマイクロヒータ３３の駆動信号は、基本周波数成分に加えて高調波成分を含んでいるので、サーモパイル３５が出力する方形波状の流速信号にも、駆動回路５Ｂがマイクロヒータ３３を通電駆動させるのに用いる駆動信号と同様に、基本周波数以外の高調波成分が含まれているが、流速の変化に対する流速信号の位相差の変化量は流速信号の周波数に依存して定まるため、基本周波数以外の高調波成分を含んでいるサーモパイル３５からの流速信号をそのままの波形で使用したのでは、位相差検出回路１１における駆動信号との位相差検出を正確に行うことができない。
【００４３】
しかし、この流速信号に含まれる高調波成分はバンドパスフィルタ９において除去されるので、位相差検出回路１１に入力されるのは、駆動信号の基本周波数による正弦波となる。
【００４４】
そして、サーモパイル３５が出力してバンドバスフィルタ９を通過した正弦波の流速信号は、流路Ｓを流れるガスの流速が速ければ速いほど、位相が進んで駆動信号に対する位相の遅れが縮小し、かつ、振幅が増加するように変形するので、駆動回路５Ｂの駆動信号の位相に対するバンドパスフィルタ９を通過した流速信号の位相の差に応じたＨレベルの期間を有する位相差検出回路１１からの位相差検出信号のディーティー比は、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となる。
【００４５】
このため、位相差検出回路１１からの位相差検出信号を取り込んだ演算装置１３において、内部のメモリに記憶されたデータに基づいて、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を高精度で測定することができる。
【００４６】
次に、上述した第２実施形態のガス流量計１Ａの変形例に相当し、方形波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号でマイクロヒータ３３を駆動する、本発明の第４実施形態に係るガス流量計の概略構成について、図７のブロック図を参照して説明する。
【００４７】
図７中引用符号１Ｃで示す第４実施形態のガス流量計は、第２実施形態のガス流量計１Ａのアンプ２３によるオフセット調整後の位相差平滑化信号の値が一定になるように、これを制御信号としてマイクロヒータ３３の通電駆動用の駆動信号の周波数を調整するものとして、第２実施形態のガス流量計１Ａの電圧制御発振回路２５に代えて電圧制御発振回路２５Ｃ（請求項中の駆動信号周波数調整手段、駆動手段に相当）を用い、第３実施形態の駆動回路５Ｂに代えて使用される電圧制御発振回路２５Ｃがマイクロヒータ３３を駆動する、方形波を直流シフトさせた正電位又は負電位の駆動信号を、インバータ２７を省略してそのまま演算装置１３に入力するようにした点を除くと、その他は第２実施形態のガス流量計１Ａと同様に構成されている。
【００４８】
尚、電圧制御発振回路２５Ｃとしては、改めて図示しての説明は省略するものの、例えば、外部から直流電圧を制御することで発振周波数を調整できる、例えば周知のエミッタ結合無安定マルチバイブレータを用いることができる。
【００４９】
この第４実施形態のガス流量計１Ｃでは、電圧制御発振回路２５Ｃからの駆動信号を取り込んだ演算装置１３が、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を演算することになる。
【００５０】
このため、第４実施形態のガス流量計１Ｃでは、当然、前記演算装置１３が内部のメモリに記憶している、流路Ｓを流れるガスの流速に換算するための換算式に関するデータは、電圧制御発振回路２５Ｃから出力された駆動信号のデューティー比から、駆動信号の周波数を割り出すための換算式や、割り出した駆動信号の周波数を、流路Ｓを流れるガスの流速に換算するための換算式、あるいは、電圧制御発振回路２５Ｃから出力された駆動信号のデューティー比から、流路Ｓを流れるガスの流速を直接割り出すための換算式に関するデータとなる。
【００５１】
以上の構成による第４実施形態のガス流量計１Ｃでは、位相差検出回路１１からの位相差検出信号を平滑化回路２１で平滑化した位相差平滑化信号の、アンプ２３によるオフセット調整後の値は、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となるので、これが一定の値になるように、マイクロヒータ３３を通電駆動する駆動信号の周波数を電圧制御発振回路２５Ｃにおいて調整すると、今度は、電圧制御発振回路２５Ｃにおいて調整された駆動信号の周波数が、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となる。
【００５２】
このため、電圧制御発振回路２５Ｃから出力された駆動信号を取り込んだ演算装置１３において、内部のメモリに記憶されたデータに基づいて、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を高精度で測定することができる。
【００５３】
尚、上記の各実施形態では、サーモパイル３５がマイクロヒータ３３よりも流体の流れ方向における下流側に位置する場合について説明したが、本発明は、サーモパイル３５がマイクロヒータ３３よりも流体の流れ方向における上流側に位置する場合についても、適用可能である。
【００５４】
その場合にも、サーモパイル３５がマイクロヒータ３３よりも流体の流れ方向における下流側に位置する場合と同じく、サーモパイル３５が出力する流速信号の波形は、流路Ｓを流れるガスの流速が速ければ速いほど、位相が進んで駆動信号に対する位相の遅れが縮小するように変形するので、駆動回路５，５Ｂの駆動信号の位相に対するバンドパスフィルタ９を通過した流速信号の位相の差に応じたＨレベルの期間を有する位相差検出回路１１からの位相差検出信号のディーティー比や、位相差検出回路１１からの位相差検出信号を平滑化回路２１で平滑化した位相差平滑化信号の、アンプ２３によるオフセット調整後の値は、流路Ｓを流れるガスの流速を反映した値となる。
【００５５】
このため、サーモパイル３５がマイクロヒータ３３よりも流体の流れ方向における上流側に位置する場合でも、第１及び第３実施形態のガス流量計１，１Ｂにおける位相差検出回路１１からの位相差検出信号や、第２実施形態のガス流量計１Ａにおけるインバータ２７により方形波に波形整形された駆動信号、あるいは、第４実施形態のガス流量計１Ｃにおける電流制御発振回路２５Ｃから出力される方形波の駆動信号を取り込んだ演算装置１３において、内部のメモリに記憶されたデータに基づいて、流路Ｓを流れるガスの流速乃至流量を高精度で測定することができる。
【００５６】
また、上記の各実施形態ではガスの流量を測定するガス流量計を例に取って説明したが、本発明は、ガス以外の気体や液体等、様々な流体の流速乃至流量測定について適用可能であり、また、流量を測定せずその前段階の流速のみ測定する場合についても、広く適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係るガス流量計において使用されるフローセンサの概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明による流速計を適用した本発明の第１実施形態に係るガス流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２の駆動回路の内部構成を示す回路図である。
【図４】図２の位相差検出回路の内部構成を示す回路図である。
【図５】本発明による流速計を適用した本発明の第２実施形態に係るガス流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明による流速計を適用した本発明の第３実施形態に係るガス流量計の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明による流速計を適用した本発明の第４実施形態に係るガス流量計の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  ガス流量計
３  フローセンサ
５，５Ｂ  駆動回路（駆動手段）
１１  位相差検出回路（位相差信号出力手段）
２５，２５Ｃ  電圧制御発振回路（駆動信号周波数調整手段、駆動手段）
３３  マイクロヒータ（ヒータ）
３５  サーモパイル（温度センサ）
Ｓ  流路
【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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