(57)【要約】【課題】小型、低コストで簡易な構成の圧力計を提供する。【解決手段】周囲温度センサＲｒは気体の温度を検出する。ヒータ素子Ｒｈは周囲温度センサＲｒで検出される温度よりも一定温度だけ高くなるように発熱する。ヒータ駆動電気量検出手段５ａはヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量を検出する。圧力算出手段５ｂは、駆動電気量に基づいて、周囲温度センサＲｒとヒータ素子Ｒｈとに接する気体の圧力を求める。【選択図】　　　　図１
2004085490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度になるように発熱するヒータ素子と、
このヒータ素子に供給される駆動電気量を検出する駆動電気量検出手段と、
前記駆動電気量に基づいて、前記ヒータ素子に接する気体の圧力を求める圧力算出手段とを備えることを特徴とする圧力計。
【請求項２】
請求項１記載の圧力計において、
前記ヒータ素子に供給される駆動電気量と前記気体の圧力とを対応付けたデータを記憶する圧力変換テーブルを備え、
前記圧力算出手段は、前記駆動電気量検出手段で検出された駆動電気量に基づいて、前記圧力変換テーブルを参照して前記気体の圧力を求めることを特徴とする圧力計。
【請求項３】
流体の温度を検出する周囲温度センサと、この周囲温度センサで検出される温度よりも一定温度だけ高くなるように発熱するヒータ素子と、このヒータ素子の上流側に配置された第１の温度センサと、前記ヒータ素子の下流側に配置された第２の温度センサとを備えたフローセンサを利用して前記流体の流量を検出する熱式流量計において、
前記第１の温度センサで検出される温度と前記第２の温度センサで検出される温度との差を示すセンサ出力信号を出力する流量検出手段と、
前記ヒータ素子に供給される駆動電気量を検出する駆動電気量検出手段と、
前記駆動電気量に基づいて前記フローセンサを流れる流体の圧力を求める圧力算出手段と、
前記流量検出手段から出力されたセンサ出力信号に基づいて前記流体の流量を求める流量算出手段とを備えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項４】
請求項３記載の熱式流量計において、
前記ヒータ素子に供給される駆動電気量と前記流体の圧力とを対応付けたデータを記憶する圧力変換テーブルを備え、
前記圧力算出手段は、前記駆動電気量検出手段で検出された駆動電気量に基づいて、前記圧力変換テーブルを参照して前記流体の圧力を求めることを特徴とする熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検出する圧力計、および圧力計を内蔵した熱式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧力計の種類として、マノメータ式、ブルドン管式、静電容量式、差動トランス式、半導体ダイアフラム式などが知られている。これらは、一般に、大きな圧力の検出に用いられており、大型で構造が複雑であり、高価なものが多い。また、圧力計の圧力検出方式は、圧力／力平衡型と物理現象利用型とに分けることができる。圧力／力平衡型の圧力計は、生じた力を重力などの力に釣り合わせることによって、圧力を検出する。これに対して、物理現象利用型の圧力計は、物質の弾性や電気抵抗、圧電効果、電離などのいろいろな物理量の変化を捉えることによって、圧力を検出する。
【０００３】
一方、フローセンサを利用した熱式流量計には、圧力計を内蔵したものがある（例えば特開平１０−１８５６４２号公報）。図６は、圧力計を内蔵した従来の熱式流量計の構成を示す説明図である。熱式流量計２０は、複数のフローセンサ２１と、圧力計２２と、フローセンサ２１および圧力計２２を搭載する基板２３と、リード線２４と、付属回路２５とを備えている。
【０００４】
付属回路２５は、圧力計２２から得られる流体の圧力に基づいて、フローセンサ２１から得られる流体の流量の計測値を補正する。つまり、熱式流量計２０は、流体の圧力が変化すると流量値の精度が悪くなるため、圧力計２２から得られる圧力の測定値に基づいて高精度の流量値を算出するようにしている。また、流量を計測しているときに、何らかの原因により配管等に過大な圧力が生じる場合がある。そこで、圧力計２２から得られる圧力の測定値を監視し、測定値が異常な場合には警報を出力するなどして危険な状態を回避するようにしている。
【０００５】
図７は熱式流量計におけるフローセンサの概略構成を示す斜視図である。図７において、Ｆは流体の通流方向である。フローセンサは、シリコン基台Ｂ上に設けられた、発熱体からなるヒータ素子Ｒｈと、測温抵抗体からなる一対の温度センサＲｕ，Ｒｄと、測温抵抗体からなる周囲温度センサＲｒとを備えている。第１の温度センサＲｕは、ガスの通流方向Ｆに沿ってヒータ素子Ｒｈの上流側に配置され、第２の温度センサＲｄは、通流方向Ｆに沿ってヒータ素子Ｒｈの下流側に配置されている。周囲温度センサＲｒは、周辺温度を計測するためのセンサであり、ヒータ素子Ｒｈの影響を受けないように一定距離だけ離して配置されている。
【０００６】
流体の流量ＦＱは、ヒータ素子Ｒｈから発せられる熱の拡散度合（温度分布）が流体の通流の速度によって変化することを利用して、温度センサＲｕ，Ｒｄにおける熱による抵抗値変化に基づいて計測されるようになっている。具体的には、ヒータ素子Ｒｈから発せられた熱が、上流側の温度センサＲｕと下流側の温度センサＲｄとに加わる。このとき、流体の流量ＦＱに応じて、温度センサＲｄの熱による抵抗値の変化は温度センサＲｕの熱による抵抗値の変化よりも大きくなる。この原理を利用して流体の流量ＦＱを計測するようになっている。
【０００７】
図８は、図７のフローセンサを用いた回路の一部である、ヒータ駆動回路１と流量検出回路３の構成を示すブロック図である。ヒータ駆動回路１は、ブリッジ回路２、トランジスタＱ１、差動増幅器Ａ１、固定抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６およびコンデンサＣ１からなる。ブリッジ回路２は、ヒータ素子Ｒｈを駆動する回路であり、ヒータ素子Ｒｈと周囲温度計測用の温度センサＲｒと一対の固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とからなる。電源電圧＋Ｖは、図示しない所定の電源から供給され、トランジスタＱ１を介してブリッジ回路２に印加される。差動増幅器Ａ１は、ヒータ素子Ｒｈと温度センサＲｒとの抵抗値の変化に応じてブリッジ回路２のブリッジ出力電圧を検出し、そのブリッジ出力電圧が零（０）になるようにトランジスタＱ１を帰還制御して、ブリッジ回路２に印可するヒータ駆動電圧を調整するようになっている。このように構成されたヒータ駆動回路１は、ヒータ素子Ｒｈの発熱温度がその周囲温度よりも常に一定温度だけ高くなるように制御する。
【０００８】
一方、流量検出回路３は、ブリッジ回路４、差動増幅器Ａ２、固定抵抗Ｒｆからなる。ブリッジ回路４は、一対の温度センサＲｕ，Ｒｄと一対の固定抵抗Ｒｘ，Ｒｙとからなる。電源電圧＋Ｖは、図示しない所定の電源から供給され、ブリッジ回路４に印加される。差動増幅器Ａ２は、ブリッジ回路４の出力電圧Ｖ４，Ｖ５の差の電位を温度センサＲｕ，Ｒｄによって計測された温度差に相当する温度差信号Ｖｔとして出力する。このように、流量検出回路３は、一対の温度センサＲｕ，Ｒｄの熱による抵抗値変化を温度差信号Ｖｔに変換する。フローセンサに沿って通流する流体の流量ＦＱは、この温度差信号Ｖｔから求めることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の圧力計においては多くの検出方式が実用化されている。しかしながら、このような圧力計は、大型で構造が複雑であり、高価格になるという問題点があった。また、熱式流量計において、圧力変化に伴う流量計測誤差を補正したり、配管等に生じる過大な圧力を監視したりしようとすると、流体の流量を計測するフローセンサとは別に圧力計を設ける必要があるので、熱式流量計が大型化し、高価格になるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は圧力計あるいは圧力計を内蔵する熱式流量計において、小型、低コストで簡易な構成の圧力計を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力計は、所定の温度になるように発熱するヒータ素子と、このヒータ素子に供給される駆動電気量を検出する駆動電気量検出手段と、前記駆動電気量に基づいて、前記ヒータ素子に接する気体の圧力を求める圧力算出手段とを備えるものである。本発明の圧力計では、ヒータ素子に供給される駆動電気量に基づいて圧力が算出される。圧力の算出は、気体の圧力によりその熱伝導率が異なり、熱伝導率の違いによりヒータ素子に供給される駆動電気量が異なることによるものである。
また、本発明の圧力計の１構成例は、前記ヒータ素子に供給される駆動電気量と前記気体の圧力とを対応付けたデータを記憶する圧力変換テーブルを備え、前記圧力算出手段は、前記駆動電気量検出手段で検出された駆動電気量に基づいて、前記圧力変換テーブルを参照して前記気体の圧力を求めるものである。このように、駆動電気量検出手段で検出された駆動電気量に最も近い値を圧力変換テーブルから読み出したデータの中から検索し、検索した駆動電気量のデータに対応する圧力を圧力変換テーブルから読み出したデータの中から求めることにより、気体の圧力を求めることができる。
【００１２】
また、本発明は、流体の温度を検出する周囲温度センサと、この周囲温度センサで検出される温度よりも一定温度だけ高くなるように発熱するヒータ素子と、このヒータ素子の上流側に配置された第１の温度センサと、前記ヒータ素子の下流側に配置された第２の温度センサとを備えたフローセンサを利用して前記流体の流量を検出する熱式流量計において、前記第１の温度センサで検出される温度と前記第２の温度センサで検出される温度との差を示すセンサ出力信号を出力する流量検出手段と、前記ヒータ素子に供給される駆動電気量を検出する駆動電気量検出手段と、前記駆動電気量に基づいて前記フローセンサを流れる流体の圧力を求める圧力算出手段と、前記流量検出手段から出力されたセンサ出力信号に基づいて前記流体の流量を求める流量算出手段とを備えるものである。本発明の流量計では、ヒータ素子から発せられる熱の拡散度合（温度分布）に基づいて流量が算出されるとともに、このヒータ素子に供給される駆動電気量に基づいて圧力が算出される。つまり、流量を算出するために設けられたヒータ素子をそのまま利用して、圧力が算出される。
また、本発明の熱式流量計の１構成例は、前記ヒータ素子に供給される駆動電気量と前記流体の圧力とを対応付けたデータを記憶する圧力変換テーブルを備え、前記圧力算出手段は、前記駆動電気量検出手段で検出された駆動電気量に基づいて、前記圧力変換テーブルを参照して前記流体の圧力を求めるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る圧力計の構成を示すブロック図である。この圧力計は、圧力センサのヒータ素子に駆動電気量を供給して発熱させるヒータ駆動回路１と、圧力センサと接する気体の圧力を求める演算部５と、気体の圧力算出のためのデータを記憶する記憶部６と、演算部５により演算されたデータやその演算のために必要なデータなどを表示する表示部７とを備えている。
【００１４】
ここで、本実施の形態の圧力センサについて説明する。図１に示すように、ヒータ駆動回路１の一部の素子は圧力センサを構成している。圧力センサは、シリコン基台Ｂ上に設けられた、発熱体からなるヒータ素子Ｒｈと、測温抵抗体からなる周囲温度センサＲｒとを備えている。この圧力センサの構造は、図７に示したフローセンサから温度センサＲｕ，Ｒｄを取り去ったものに相当する。
【００１５】
ヒータ駆動回路１は、ブリッジ回路２、トランジスタＱ１，Ｑ２、差動増幅器Ａ１、固定抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６およびコンデンサＣ１からなる。ブリッジ回路２は、ヒータ素子Ｒｈを駆動する回路であり、ヒータ素子Ｒｈと周囲温度計測用の温度センサＲｒと一対の固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とからなる。電源電圧＋Ｖは、図示しない所定の電源から供給され、トランジスタＱ１を介してブリッジ回路２に印加される。
【００１６】
ブリッジ回路２の平衡条件は、抵抗Ｒ１の抵抗値／ヒータ素子Ｒｈの抵抗値＝抵抗Ｒ２の抵抗値／温度センサＲｒである。ブリッジ回路２に電圧が印加されると、ヒータ素子Ｒｈが発熱し、その結果、ヒータ素子Ｒｈの抵抗値が増加して、前記平衡条件が成立するところでバランスする。差動増幅器Ａ１は、抵抗Ｒ１とヒータ素子Ｒｈの接続点の電位であるヒータ駆動電圧Ｖ１と、抵抗Ｒ２と温度センサＲｒの接続点の電位Ｖ３とが一定の電位差（例えば０）となるようにトランジスタＱ１を帰還制御する。
【００１７】
ここで、周囲温度が上昇して温度センサＲｒの抵抗値が増加すると、ブリッジ回路２の平衡が失われて、抵抗Ｒ２と温度センサＲｒの接続点の電位Ｖ３が上昇するので、差動増幅器Ａ１は、ブリッジ回路２を再度平衡にさせるべく、トランジスタＱ１のベース電圧を低下させる。これにより、ブリッジ回路２に印加される電圧が上昇して、ヒータ素子Ｒｈの発熱量が増大し、ヒータ素子Ｒｈの抵抗値が増加して、前記平衡条件が成立するところでバランスする。
【００１８】
一方、周囲温度が低下して温度センサＲｒの抵抗値が減少すると、抵抗Ｒ２と温度センサＲｒの接続点の電位Ｖ３が低下するので、差動増幅器Ａ１は、トランジスタＱ１のベース電圧を上昇させる。これにより、ブリッジ回路２に印加される電圧が低下して、ヒータ素子Ｒｈの発熱量が減少し、ヒータ素子Ｒｈの抵抗値が減少して、前記平衡条件が成立するところでバランスする。このようにして、ヒータ駆動回路１は、ヒータ素子Ｒｈの発熱温度が温度センサＲｒで検出される周囲温度よりも常に一定温度だけ高くなるようにヒータ素子Ｒｈを制御する。
【００１９】
トランジスタＱ２は、ヒータ素子Ｒｈと並列に接続された、ヒータ駆動回路１のスイッチ素子である。演算部５は、ヒータ駆動電圧Ｖ１を監視して、このヒータ駆動電圧Ｖ１が所定の上限値を超えた場合には、トランジスタＱ２にベース電流を流してトランジスタＱ２をオンさせ、ヒータ素子Ｒｈに対するヒータ駆動電圧Ｖ１の印加を停止させる。これにより、ヒータ素子Ｒｈの異常発熱を防止することができる。
【００２０】
次に、演算部５は、ヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量をヒータ駆動回路１の電圧Ｖ１，Ｖ２から求め、この駆動電気量に基づいて、ヒータ素子Ｒｈと周囲温度センサＲｒとに接する気体の圧力ＰＱを求める。この演算部５は、ヒータ駆動電気量検出手段５ａと圧力算出手段５ｂとを備えている。
【００２１】
ヒータ駆動電気量検出手段５ａは、ヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量として、例えばヒータ消費電力を求める。ヒータ消費電力は、ヒータ素子Ｒｈに印加されるヒータ駆動電圧Ｖ１とヒータ素子Ｒｈを含むブリッジ回路２に印加される電圧Ｖ２と固定抵抗Ｒ１の値とから、ヒータ素子Ｒｈに供給されるヒータ駆動電流Ｉを求め、このヒータ駆動電流Ｉとヒータ駆動電圧Ｖ１とからＩ×Ｖ１により求めることができる。
【００２２】
なお、ヒータ駆動電気量検出手段５ａは、ヒータ素子Ｒｈに供給されるヒータ駆動電流Ｉを駆動電気量としてもよい。また、ヒータ駆動電気量検出手段５ａは、ヒータ素子Ｒｈに印加されるヒータ駆動電圧Ｖ１を駆動電気量としてもよい。つまり、ヒータ駆動電気量検出手段５ａは、ヒータ素子Ｒｈの発熱量に相当する電気量を電圧、電流、電力のいずれかで求めるようにすればよい。
【００２３】
圧力算出手段５ｂは、ヒータ駆動電気量検出手段５ａで求められた駆動電気量（ヒータ駆動電圧、ヒータ駆動電流またはヒータ消費電力）に基づいて気体の圧力ＰＱを求める。以下、駆動電気量と圧力の関係について説明する。図２は、ヒータ消費電力と気体の圧力ＰＱとの関係を示す特性図である。この図２に示した特性は、圧力が既知の気体を予め校正された圧力計に流すことで求めたものである。図２によれば、圧力ＰＱが大きくなるとヒータ消費電力も大きくなることが分かり、ヒータ消費電力から圧力ＰＱを一義的に特定できることが分かる。
【００２４】
図２の例では、ヒータ消費電力について説明しているが、ヒータ素子Ｒｈに供給されるヒータ駆動電圧またはヒータ駆動電流についても同様で、ヒータ駆動電圧またはヒータ駆動電流から圧力ＰＱを一義的に特定できる。このように、ヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量から気体の圧力ＰＱを特定できるのは、気体の熱伝導率が圧力ＰＱによって変化するからである。
【００２５】
図３は、気体の圧力ＰＱと熱伝導率との関係を示す特性図である。図３によれば、圧力ＰＱが大きくなると熱伝導率も大きくなることが分かり、圧力ＰＱと熱伝導率とは互いに一義的に特定されることが分かる。以上のように、気体の圧力ＰＱが変化するとこの気体の熱伝導率が変化し、そして気体の熱伝導率が変化するとヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量が変化するという関係がある。
【００２６】
記憶部６の圧力変換テーブル６ａは、図２に示した関係、すなわちヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量と気体の圧力ＰＱとを対応付けたデータを記憶している。この圧力変換テーブル６ａに記憶されているデータは、演算部５の圧力算出手段５ｂからの要求に従って、圧力ＰＱを特定するために読み出される。圧力算出手段５ｂは、この圧力変換テーブル６ａのデータとヒータ駆動電気量検出手段５ａで求められた駆動電気量に基づいて圧力ＰＱを特定する。
【００２７】
すなわち、圧力算出手段５ｂは、ヒータ駆動電気量検出手段５ａで求められた駆動電気量に最も近い値を圧力変換テーブル６ａから読み出したデータの中から検索し、検索した駆動電気量のデータに対応する圧力ＰＱを圧力変換テーブル６ａから読み出したデータの中から求め、この圧力ＰＱ（圧力計測値）を圧力信号として出力する。
【００２８】
また、圧力算出手段５ｂは、算出した圧力ＰＱを監視して、この圧力ＰＱが所定の上限値を超えた場合には圧力異常とみなし、圧力異常信号を出力する。これにより、気体が流れる配管等に生じる過大な圧力を監視して、危険な状態を回避することができる。なお、図２、図３に示した特性は気体の種類によって異なる。したがって、圧力ＰＱを測定する気体のデータを圧力変換テーブル６ａに予め登録しておく必要がある。
【００２９】
圧力計の表示部７は、演算部５により演算されたデータやその演算のために必要な条件データなどを表示する。表示するデータとしては、例えばヒータ駆動電気量検出手段５ａで求められた駆動電気量（ヒータ駆動電圧、ヒータ駆動電流またはヒータ消費電力）、ブリッジ回路２に印加される電圧Ｖ２、圧力算出手段５ｂにより読み出された圧力変換テーブル６ａの駆動電気量のデータ、圧力算出手段５ｂで算出された圧力などがある。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量と気体の圧力ＰＱとが一定の関係にあることを利用して、駆動電気量に基づいて圧力ＰＱを算出するようにしたので、ヒータ素子Ｒｈなどからなる簡易な構成で圧力計を実現することができ、小型化を実現し、コストの低減を図ることができる。
【００３１】
なお、本発明の圧力計は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、圧力算出手段５ｂは、駆動電気量と圧力とを関係付ける予め設定された関係式を用いて、ヒータ駆動電気量検出手段５ａで求められた駆動電気量から圧力を求めるようにしてもよい。予め設定された関係式を用いることにより、記憶部６の圧力変換テーブル６ａを参照することなく、圧力を求めることができる。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図４は本発明の第２の実施の形態に係る熱式流量計の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。この熱式流量計は、ヒータ駆動回路１と、フローセンサの第１の温度センサで検出される温度と第２の温度センサで検出される温度との差を示すセンサ出力信号Ｖｏｕｔを出力する流量検出回路３と、フローセンサを流れる流体の圧力を求めると共に、流体の流量を求める演算部５’と、流体の圧力算出と流量算出のためのデータを記憶する記憶部６’と、演算部５’により演算されたデータやその演算のために必要なデータなどを表示する表示部７’とを備えている。
【００３３】
ここで、熱式流量計のフローセンサについて説明する。図４に示すように、ヒータ駆動回路１と流量検出回路３の一部の素子はフローセンサを構成している。フローセンサは、シリコン基台Ｂ上に設けられた、発熱体からなるヒータ素子Ｒｈと、測温抵抗体からなる一対の温度センサＲｕ，Ｒｄと、測温抵抗体からなる周囲温度センサＲｒとを備えている。このフローセンサの構造は図７に示したとおりである。
【００３４】
ヒータ駆動回路１は、ブリッジ回路２、トランジスタＱ１，Ｑ２、差動増幅器Ａ１、固定抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６およびコンデンサＣ１からなる。このヒータ駆動回路１の動作は第１の実施の形態と同じである。
【００３５】
流量検出回路３は、ブリッジ回路４、差動増幅器Ａ２、減算器ＳＵＢ、固定抵抗Ｒｆ，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０およびコンデンサＣ２，Ｃ３からなる。ブリッジ回路４は、一対の温度センサＲｕ，Ｒｄと一対の固定抵抗Ｒｘ，Ｒｙとからなる。電源電圧＋Ｖは、図示しない所定の電源から供給され、ブリッジ回路４に印加される。
【００３６】
図７に示したフローセンサに沿って流体が流れると、上流側に位置する温度センサＲｕは、下流側に位置する温度センサＲｄに比べて、より強く冷やされる。これにより、２つの温度センサＲｕ，Ｒｄ間に温度差が現れ、この温度差は温度センサＲｕ，Ｒｄの抵抗値変化となり、ブリッジ回路４の出力電圧Ｖ４の変化となる。差動増幅器Ａ２は、ブリッジ回路４の出力電圧Ｖ４，Ｖ５の差の電位を温度センサＲｕ，Ｒｄによって計測された温度差に相当する温度差信号Ｖｔとして出力する。
【００３７】
減算器ＳＵＢは、差動増幅器Ａ２から出力された温度差信号Ｖｔを演算部５’から出力されたゼロ点調整量Ｖａｄｊによってオフセットし、このオフセットした温度差信号をセンサ出力信号Ｖｏｕｔ（＝Ｖｔ＋Ｖａｄｊ）として出力する。ゼロ点調整量Ｖａｄｊは、温度センサＲｕ，Ｒｄや固定抵抗Ｒｘ，Ｒｙ等の抵抗値のバラツキに起因する熱式流量計個々の流量計測誤差を補正するための信号である。
【００３８】
演算部５’は、フローセンサを流れるガスの流量ＦＱが零（０）のときに流量検出回路３から出力されるセンサ出力信号Ｖｏｕｔが零となるようにゼロ点調整量Ｖａｄｊを出力する。このゼロ点調整量Ｖａｄｊは、熱式流量計の出荷時に調整される。
【００３９】
以上のように、流量検出回路３は、一対の温度センサＲｕ，Ｒｄの熱による抵抗値変化を温度差信号Ｖｔに変換する。フローセンサに沿って通流するガスの流量ＦＱは、この温度差信号Ｖｔをオフセットしたセンサ出力信号Ｖｏｕｔから求めることができる。
【００４０】
次に、演算部５’は、ヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量をヒータ駆動回路１の電圧Ｖ１，Ｖ２から求め、この駆動電気量に基づいて流体の圧力ＰＱを求めると共に、流量検出回路３から出力されたセンサ出力信号Ｖｏｕｔに基づいて流体の流量ＦＱを求める。この演算部５’は、ヒータ駆動電気量検出手段５ａと、圧力算出手段５ｂと、流量検出回路３から出力されたセンサ出力信号Ｖｏｕｔに基づいて流体の流量を求める流量算出手段５ｃとを備えている。
【００４１】
ヒータ駆動電気量検出手段５ａの動作は第１の実施の形態と同じである。圧力算出手段５ｂは、ヒータ駆動電気量検出手段５ａで求められた駆動電気量（ヒータ駆動電圧、ヒータ駆動電流またはヒータ消費電力）に基づいて流体の圧力ＰＱを求める。記憶部６’の圧力変換テーブル６ａの構成は第１の実施の形態に示したものと同じであり、この圧力変換テーブル６ａを参照して流体の圧力ＰＱを求める圧力算出手段５ｂの動作も第１の実施の形態と同じである。
【００４２】
次に、流量算出手段５ｃは、流量検出回路３から出力されたセンサ出力信号Ｖｏｕｔに基づいて流体の流量ＦＱを求める。以下、センサ出力信号Ｖｏｕｔと流量ＦＱの関係について説明する。図５は、熱式流量計におけるセンサ出力信号Ｖｏｕｔと流体の流量ＦＱとの関係を示す特性図である。図５に示した特性は、流量が既知の流体を予め校正された熱式流量計に流すことで求めたものである。図５によれば、流体の流量ＦＱが大きくなるとセンサ出力信号Ｖｏｕｔも大きくなることが分かり、センサ出力信号Ｖｏｕｔから流量ＦＱを一義的に特定できることが分かる。
【００４３】
記憶部６’の流量変換テーブル６ｂは、図５に示した関係、すなわちセンサ出力信号Ｖｏｕｔと流体の流量ＦＱとを対応付けたデータを記憶している。この流量変換テーブル６ｂに記憶されているデータは、流量算出手段５ｃからの要求に従って、流体の流量ＦＱを特定するために読み出される。そして、流量算出手段５ｃは、流量検出回路３から出力されたセンサ出力信号Ｖｏｕｔに最も近い値を流量変換テーブル６ｂから読み出したデータの中から検索し、検索したセンサ出力信号Ｖｏｕｔのデータに対応する流量ＦＱを流量変換テーブル６ｂから読み出したデータの中から求め、この流量ＦＱ（ガス流量計測値）を流量信号として出力する。
【００４４】
また、流量算出手段５ｃは、圧力算出手段５ｂにより算出された流体の圧力ＰＱに応じて、流量ＦＱの値を補正する。具体的には、流量算出手段５ｃは、流量検出回路３から出力されたセンサ出力信号Ｖｏｕｔに応じて流量ＦＱを求めた後に、圧力ＰＱの値に応じて流量ＦＱに補正を施す。これにより、圧力ＰＱの変化に伴う流量ＦＱの誤差をなくすことができ、高精度の流量計測値を得ることができる。
【００４５】
こうして、演算部５’は、圧力算出手段５ｂにより算出された圧力ＰＱの値を圧力信号として出力するとともに、流量算出手段５ｃにより算出された流量ＦＱの値を流量信号として出力する。また、演算部５’は、ヒータ駆動電圧Ｖ１を監視して、このヒータ駆動電圧Ｖ１が所定の上限値を超えた場合には、トランジスタＱ２をオンさせ、ヒータ素子Ｒｈに対するヒータ駆動電圧Ｖ１の印加を停止させる。これにより、ヒータ素子Ｒｈの異常発熱を防止することができる。
【００４６】
熱式流量計の表示部７’は、演算部５’により演算されたデータやその演算のために必要な条件データなどを表示する。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ヒータ素子Ｒｈに供給される駆動電気量に基づいて圧力ＰＱを算出するようにしたので、熱式流量計に内蔵される圧力計を小型、低コストで簡易な構成で実現することができる。また、本実施の形態によれば、圧力を検出するために用いられるヒータ駆動回路１は、本来、流体の流量を検出するために用いられる回路である。したがって、流体の圧力を検出するための手段と流量を検出するための手段とを別々に設ける必要がないので、圧力計を別途設ける場合に比べて、熱式流量計の小型化を実現することができ、コストを低減することができる。
【００４８】
なお、本発明の熱式流量計は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、流量算出手段５ｃは、センサ出力信号Ｖｏｕｔと流体の流量ＦＱとを関係付ける予め設定された関係式を用いて、流量検出回路３から出力されたセンサ出力信号Ｖｏｕｔから流体の流量ＦＱを求めるようにしてもよい。予め設定された関係式を用いることにより、記憶部６’の流量変換テーブル６ｂを参照することなく、流量ＦＱを求めることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の温度になるように発熱するヒータ素子と、ヒータ素子に供給される駆動電気量を検出する駆動電気量検出手段と、駆動電気量に基づいて、ヒータ素子に接する気体の圧力を求める圧力算出手段とを設けることにより、ヒータ素子に供給される駆動電気量に基づいて気体の圧力を求めるようにしたので、簡易な構成で圧力計を実現することができ、小型化を実現し、コストの低減を図ることができる。
【００５０】
また、ヒータ素子に供給される駆動電気量と気体の圧力とを対応付けたデータを記憶する圧力変換テーブルを設けることにより、気体の圧力を求めることができる。
【００５１】
また、フローセンサを利用して流体の流量を検出する熱式流量計において、ヒータ素子に供給される駆動電気量を検出する駆動電気量検出手段と、駆動電気量に基づいてフローセンサを流れる流体の圧力を求める圧力算出手段とを設けることにより、ヒータ素子に供給される駆動電気量に基づいて流体の圧力を求めるようにしたので、熱式流量計に内蔵される圧力計を小型、低コストで簡易な構成で実現することができる。また、流量を検出するための手段の一部を圧力を検出するための手段としても利用することができるので、圧力計を別途設ける場合に比べて、熱式流量計の小型化を実現することができ、コストを低減することができる。
【００５２】
また、ヒータ素子に供給される駆動電気量と流体の圧力とを対応付けたデータを記憶する圧力変換テーブルを設けることにより、流体の圧力を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る圧力計の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の圧力計におけるヒータ消費電力と気体の圧力との関係を示す特性図である。
【図３】気体の圧力と熱伝導率との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る熱式流量計の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の熱式流量計におけるセンサ出力信号と流体の流量との関係を示す特性図である。
【図６】圧力計を内蔵した従来の熱式流量計の構成を示す説明図である。
【図７】熱式流量計におけるフローセンサの構成を示す斜視図である。
【図８】図７のフローセンサを用いた回路の一部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ヒータ駆動回路、２、４…ブリッジ回路、３…流量検出回路、５、５’…演算部、５ａ…ヒータ駆動電気量検出手段、５ｂ…圧力算出手段、５ｃ…流量算出手段、６、６’…記憶部、６ａ…圧力変換テーブル、６ｂ…流量変換テーブル、７、７’…表示部、Ｖｏｕｔ…センサ出力信号、Ｒｈ…ヒータ素子、Ｒｕ…第１の温度センサ、Ｒｄ…第２の温度センサ、Ｒｒ…周囲温度センサ。
【図１】
2004085490.tif 000003
【図２】
2004085490.tif 000004
【図３】
2004085490.tif 000005
【図４】
2004085490.tif 000006
【図５】
2004085490.tif 000007
【図６】
2004085490.tif 000008
【図７】
2004085490.tif 000009
【図８】
2004085490.tif 000010