(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ及び該ヒータの下流側に該ヒータから所定の間隔で配設される抵抗体を熱伝導体上に備えてなるフローセンサを有し、前記ヒータに駆動電力を供給して発熱させた際の前記抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、被測定流体の流量を測定する熱式流量計において、
前記フローセンサは、熱伝導体による第１の基体部上にヒータ及び第１の抵抗体を備えた第１のフローセンサと、熱伝導体による第２の基体部上に第２の抵抗体を備えた第２のフローセンサとによって構成され、前記第１の基体部の端部と、前記第２の基体部の端部とを被測定流体の上流側で互いに接触させて配設し、
前記ヒータの熱を前記第２のフローセンサに伝搬させることにより、前記第２のフローセンサに前記ヒータより低容量のヒータが存在するかのごとく作用するように構成され、前記第１及び第２のフローセンサを動作せしめ、被測定流体が、予め定められた単位流量値よりも高流量であれば、前記第１のフローセンサに基づく流量を採用し、前記単位流量値よりも低流量であれば前記第２のフローセンサに基づく流量を採用して被測定流体の流量とす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、熱式流量計、より詳細には、広範囲で高精度の計測レンジを有する熱式流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱式流量計は、一般に、被測定流体の上流側に配したヒータとそのヒータから所定間隔をおいて下流側に配した抵抗体とを有する物体を流体中において、そのヒータに駆動電力を供給して発熱させるときの抵抗体の抵抗値を計測することにより流量を測定するもので、流量と抵抗体の抵抗値との関数を予め記憶してその関数を用いて流量計測を行うものである。
【０００３】
流量測定においては、測定対象の流体に対し、微少流量から高流量まで広範囲の測定可能範囲を必要とする。しかしながら上記のごくの１組のヒータと抵抗体とによる構成においては、一定レベルの精度で測定できるレンジが限定され、例えば微少流量において充分な測定精度が得られないという問題が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、測定対象の流体の流量に応じてヒータ及び抵抗体を使い分けることにより高精度で広範囲の測定レンジを得ることができるようにした熱式流量計を提供することを目的とするものである。
【０００６】
請求項１の発明は、ヒータ及び該ヒータの下流側に該ヒータから所定の間隔で配設される抵抗体を熱伝導体上に備えてなるフローセンサを有し、前記ヒータに駆動電力を供給して発熱させた際の前記抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、被測定流体の流量を測定する熱式流量計において、前記フローセンサは、熱伝導体による第１の基体部上にヒータ及び第１の抵抗体を備えた第１のフローセンサと、熱伝導体による第２の基体部上に第２の抵抗体を備えた第２のフローセンサとによって構成され、前記第１の基体部の端部と、前記第２の基体部の端部とを被測定流体の上流側で互いに接触させて配設し、前記ヒータの熱を前記第２のフローセンサに伝搬させることにより、前記第２のフローセンサに前記ヒータより低容量のヒータが存在するかのごとく作用するように構成され、前記第１及び第２のフローセンサを動作せしめ、被測定流体が、予め定められた単位流量値よりも高流量であれば、前記第１のフローセンサに基づく流量を採用し、前記単位流量値よりも低流量であれば前記第２のフローセンサに基づく流量を採用して被測定流体の流量とすることを特徴としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
図１は、本発明による熱式流量計の第１の参考例を説明するための概略構成図で、図中、１０は第１のフローセンサ、１１は第１のヒータ、１２は第１の抵抗体、１３は第１の基体、２０は第２のフローセンサ、２１は第２のヒータ、２２は第２の抵抗体、２３は第２の基体、Ｆは被測定流体の流れ方向である。
【０００９】
図１に示すように、本参考例の熱式流量計は、所定容量の第１のヒータ１１及び第１の抵抗体を良熱伝導体の第１の基体１３上に所定の距離を隔てて配した第１のフローセンサ１０と、第１のヒータ１１より容量の小さい第２のヒータ２１及び第２の抵抗体２２を良熱伝導体の第２の基体２３上に所定の距離を隔てて配した第２のフローセンサ２０とを有し、これら各フローセンサ１０，２０の各抵抗体１２，２２の抵抗値に基づいて被測定流体の流量を算出する制御部（図示せず）を有している。なお、第１及び第２の基体１３，２３は良熱伝導体で構成され、その表面には図示しない絶縁膜が設けられ、各ヒータ１１，２１及び、抵抗体１２，２２が配される。
【００１０】
本参考例の熱式流量計は、被測定流体の流量範囲に応じて二つのフローセンサ１０，２０を使い分けることにより、高精度で広い測定レンジを得ることができるようにしたものである。本参考例では、第１のフローセンサ１０を高流量範囲測定用とし、第２のフローセンサ２０を低流量範囲（微少流量範囲）測定用として、予めフローセンサ毎の対象流量範囲（例えば１００ｌ／ｈ以下を上記の低流量範囲とし、それ以上を上記の高流量範囲とする）を設定して、その設定値に従ってそれぞれのフローセンサのヒータ及び抵抗体の仕様を決定しておく。
【００１１】
各フローセンサ１０，２０の各ヒータは、それぞれが連続的にもしくは予め定めた条件に従って間欠的に動作し、各抵抗体１２，２２の抵抗値を出力する。図示しない制御部では、各抵抗体１２，２２の抵抗値を入力して、予め保持している流量と抵抗値との関数に基づいて流量を計算する。そして上記の予め定めたフローセンサの対象流量範囲に基づいて、採用すべきフローセンサを判定し、そのフローセンサにより得られた流量を本熱式流量計の測定流量とする。上記のような構成により、広範囲な測定レンジで高精度の流量測定が可能になる。
【００１２】
（実施例）
図２は、本発明による熱式流量計の実施例を説明するための側面概略構成図で、図中、３０はフローセンサ、３１はヒータ、３２は第１の抵抗体、３３は第２の抵抗体、３４ａは第１の基体部、３４ｂは第２の基体部である。なお、各基体部３４ａ，３４ｂの表面には、実施例１と同様に図示しない絶縁膜が設けられている。
【００１３】
本実施例の熱式流量計は、被測定流体の上流側に互いに接触した良熱伝導体の第１及び第２の基体部３４ａ，３４ｂ上に、１つのヒータ３１及び二つの抵抗体３２，３３が所定間隔を持って配設されてなるフローセンサ３０と、これら各抵抗体３２，３３の抵抗値に基づいて被測定流体の流量を算出する制御部（図示せず）とを有している。本実施例は、被測定流体の流量範囲に応じて二つの抵抗体３２，３３を使い分けることにより、広い測定範囲を高精度で得ることができるようにしたものである。
【００１４】
本実施例においては、第１の抵抗体３２を高流量範囲測定用とし、第２の抵抗体３３を低流量範囲（微少流量範囲）測定用として、予め抵抗体毎の対象流量範囲（例えば１００ｌ／ｈ以下を上記の低流量範囲とし、それ以上を上記の高流量範囲とする）を設定して、その設定値に従ってヒータ３１及びそれぞれの抵抗体３２，３３の仕様を決定しておく。
【００１５】
本実施例のフローセンサは、第１の基体部３４ａに配された１つのヒータ３１を用いて加熱を行うもので、高流量範囲では第１の抵抗体３２の抵抗値により流量を測定し、また低流量範囲では、第２の基体部３４ｂにヒータ３１による熱を伝搬させて第２の抵抗体の抵抗値を用いて流量の測定を行う。ここではヒータ３１と第２の抵抗体３３との距離が長いため、見かけ上異なる温度設定が可能となっている。すなわち、ヒータ３１から熱を伝搬っさせることにより、第２の基体部３４ｂ上に、あたかもヒータ３１より容量の小さいヒータを備えたごとくの作用を生ぜしめるものである。
【００１６】
ヒータ３１は、連続的にもしくは予め定めた条件に従って間欠的に動作し、各抵抗体３２，３３の抵抗値が出力される。図示しない制御部では、各抵抗体３２，３３の抵抗値を入力して、予め保持している流量と抵抗値との関数に基づいて流量を計算する。そして上記の予め定めたフローセンサの対象流量範囲に基づいて、採用すべきフローセンサを判定し、そのフローセンサにより得られた流量を本熱式流量計の測定流量とする。上記のような構成により、広範囲な測定レンジで高精度の流量測定が可能になる。
【００１７】
なお、高流量の測定を行うための第１の基体部３４ａは、被測定流体の流れ方向に対して斜め（例えば流れ方向に対して３０°）に設定されていて、高流量範囲における冷却効率を高めるようにし、また、低流量の測定を行うための第２の基体部３４ｂは、流体の流れ方向に平行に配する。このような構成により、各流量範囲で所定レベルの測定精度を得ることができる。なおこれらの基体部３４ａ，３４ｂの配置角度は、ヒータ３１と各抵抗体３２，３３の仕様、及び流体の物性ないし流体の流量範囲に応じて、測定精度が確保できれば上記のごとくに限定されることなく適宜設定することができる。
【００１８】
（参考例２）
図３は、本発明の熱式流量計の第２の参考例を説明するための図で、図中、４０はフローセンサ、４１は第１のヒータ、４２は第１のヒータより容量の小さい第２のヒータ、４３は第１の抵抗体、４４は第２の抵抗体、４５は基体である。なお、基体４５の表面には、参考例１及び実施例と同様に、図示しない絶縁膜が設けられている。本参考例の熱式流量計は、二つのヒータ４１，４２及び二つの抵抗体４３，４４とが良熱伝導体上の基体４５上に所定間隔を持って配設されたフローセンサ４０と、これら各抵抗体４３，４４の抵抗値に基づいて被測定流体の流量を算出する制御部（図示せず）とを有している。本参考例は、被測定流体の流量範囲に応じて二つのヒータ４１，４２をスイッチＳにより切り換えて用い、ヒータに対応して設定されている抵抗体の抵抗値に基づいて流量を算出することにより、高精度で広い測定範囲を得ることができるようにしたものである。
【００１９】
本参考例の熱式流量計は、第１のヒータ４１と第２の抵抗体４４とのセットを高流量範囲測定用とし、第１のヒータ４１より低熱容量の第２のヒータ４２と第１の抵抗体４３とのセットを低流量範囲（微少流量範囲）測定用として、予め上記各セット毎に対象流量範囲（例えば１００ｌ／ｈ以下を上記の低流量範囲とし、それ以上を上記の高流量範囲とする）を設定して、その設定値に従って各ヒータ４１，４２及び各抵抗体４３，４４の仕様を決定しておく。
【００２０】
本参考例では、制御部は、上記のヒータと抵抗体との各セットを被測定流体の流量に応じて切り換えて使用する。すなわち、本参考例は、予め定めた所定量以上の流量範囲では、第１のヒータ４１に駆動電力を供給して発熱せしめ、この第１のヒータ４１に対応する第２の抵抗体４４の抵抗値を読み取って、その抵抗値に基づいて制御部が予め保持している関数により流量を算出する。一方、上記の所定量より小さい範囲（微少流量範囲）では、第２のヒータ４２を使用して発熱せしめ、対応する第１の抵抗体４３の抵抗値から流量を測定する。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、測定対象の流体の流量に応じてヒータ及び抵抗体を使い分けることにより高精度で広範囲の測定範囲を得ることができるようにした熱式流量計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による熱式流量計の第１の参考例を説明するための平面概略構成図である。
【図２】  本発明による熱式流量計の実施例を説明するための側面概略構成図である。
【図３】  本発明による熱式流量計の第３の参考例を説明するための平面概略構成図である。
【符号の説明】
１０…第１のフローセンサ、１１…第１のヒータ、１２…第１の抵抗体、１３…第１の基体、２０…第２のフローセンサ、２１…第２のヒータ、２２…第２の抵抗体、２３…第２の基体、３０…フローセンサ、３１…ヒータ、３２…第１の抵抗体、３３…第２の抵抗体、３４ａ…第１の基体部、３４ｂ…第２の基体部、４０…フローセンサ、４１…第１のヒータ、４２…第２のヒータ、４３…第１の抵抗体、４４…第２の抵抗体、４５…基体、Ｆ…被測定流体の流れ方向、Ｓ…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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