(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ素子と、このヒータ素子を間にして流体の通流方向にそれぞれ設けられた第１および第２の温度センサとを備えた熱式流量計であって、
前記第１および第２の温度センサによりそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号に該温度差信号をオフセットするゼロ点調整量を加えてセンサ出力信号を生成するセンサ出力調整手段と、
このセンサ出力信号が所定の許容範囲内にあるか否かを判定し、前記センサ出力信号が所定の許容範囲内から外れるときには該センサ出力信号が上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作量を生成し、このゼロ点操作量を前記温度差信号をゼロ点補正するゼロ点補正基準量に加えて前記ゼロ点調整量を求めるゼロ点操作量生成手段と、
前記センサ出力調整手段から与えられるセンサ出力信号と前記ゼロ点操作量とに従って流体の流量を算出する流量算出手段と、
を具備したことを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ出力信号が前記所定の許容範囲を規定する上限値または下限値となるゼロ点操作量を生成するものである請求項１に記載の熱式流量計。
【請求項３】
前記所定の許容範囲を規定する下限値は、流体の逆流時における限界値として設定されるものである請求項２に記載の熱式流量計。
【請求項４】
前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ出力調整手段が出力する前記センサ出力信号が前記所定の許容範囲内にあるとき、前記ゼロ点操作量を徐々にゼロに近付けるゼロ点操作量調整手段を備えるものである請求項１に記載の熱式流量計。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の熱式流量計において、
更に前記ゼロ点操作量が所定の操作量範囲を外れるときに異常信号を発生するゼロ点操作量判定手段を備え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、ヒータ素子と、このヒータ素子を間にして流体の通流方向にそれぞれ設けられた第１および第２の温度センサとを具備し、特にその計測可能範囲を容易に拡大することのできる熱式流量計に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
熱式流量計を構成するマイクロフローセンサは、例えば図５に示すようにシリコン基台Ｂ上に設けた発熱抵抗体からなるヒータ素子Ｒｈを間にして、流体の通流方向Ｆに測温抵抗体からなる一対の温度センサＲｕ,Ｒｄを設けた素子構造を有する。そして熱式流量計は、上記ヒータ素子Ｒｈから発せられる熱の拡散度合い（温度分布）が前記流体の通流によって変化することを利用し、前記温度センサＲｕ,Ｒｄの熱による抵抗値変化から前記流体の流量Ｑを検出する如く構成される。
【０００３】
具体的にはヒータ素子Ｒｈから発せられた熱が流体の流量Ｑに応じて下流側の温度センサＲｄに加わることで、該温度センサＲｄの熱による抵抗値の変化が上流側の温度センサＲｕよりも大きいこと利用して上記流量Ｑを計測するものとなっている。尚、図中Ｒｒは、前記ヒータ素子Ｒｈから離れた位置に設けられた測温抵抗体からなる温度センサであって、周囲温度の計測に用いられる。
【０００４】
図６は上述したマイクロフローセンサを用いた熱式流量計の概略構成を示している。即ち、ヒータ素子Ｒｈの駆動回路は、該ヒータ素子Ｒｈと周囲温度計測用の温度センサＲｒ、および一対の固定抵抗Ｒ１,Ｒ２を用いてブリッジ回路１を形成し、所定の電源から供給される電圧ＶccをトランジスタＱを介して前記ブリッジ回路１に印加すると共に、該ブリッジ回路１のブリッジ出力電圧を差動増幅器２にて求め、そのブリッジ出力電圧が零となるように前記トランジスタＱを帰還制御して前記ブリッジ回路１に加えるヒータ駆動電圧を調整するように構成される。このように構成されたヒータ駆動回路により、前記ヒータ素子Ｒｈの発熱温度が、その周囲温度よりも常に一定温度差だけ高くなるように制御される。
【０００５】
一方、前記一対の温度センサＲｕ,Ｒｄの熱による抵抗値変化から前記マイクロフローセンサに沿って通流する流体の流量Ｑを検出する流量検出回路は、上記一対の温度センサＲｕ,Ｒｄと一対の固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙを用いて流量計測用のブリッジ回路３を形成し、温度センサＲｕ,Ｒｄの抵抗値の変化に応じたブリッジ出力電圧を差動増幅器４を介して検出するように構成される。そして前記ヒータ駆動回路によりヒータ素子Ｒｈの発熱量を一定化した条件下において、差動増幅器４を介して検出されるブリッジ出力電圧から前記マイクロフローセンサに沿って通流する流体の流量Ｑを求めるものとなっている。
【０００６】
この流量Ｑの算出は、例えば上記ブリッジ出力電圧（センサ出力）を演算処理装置（ＣＰＵ）に取り込むことによって行われる。また温度センサＲｕ,Ｒｄや固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙの抵抗値精度のバラツキに起因する誤差を打ち消すべく、前記流体の流量Ｑがゼロ（０）のときに前記ブリッジ出力電圧（センサ出力）がゼロ（０）となるように該ブリッジ出力電圧に所定のゼロ点補正基準量を加えてＣＰＵに取り込むセンサ出力信号をオフセットすることも行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前記ＣＰＵが取り込み得る信号の入力レベルの範囲は、該ＣＰＵが備えるＡＤ変換器のダイナミックレンジ等により制限される。そこでＣＰＵにおいては、予め設定された流量計測範囲（許容範囲）を規定する上限値および下限値と前述したブリッジ出力電圧（センサ出力信号）とを比較し、該センサ出力が上記流量計測範囲（許容範囲）から外れるような場合には、例えばその旨をエラーメッセージとして表示して流量計測を中止する等の異常処理を実行するものとなっている。この為、センサ出力信号が所定の流量計測範囲（許容範囲）を外れるような場合には、上記センサ出力信号から流量Ｑを求めることができないと言う問題がある。
【０００８】
この点、センサ出力信号が上記上限値を越えるような場合、ＣＰＵに入力するセンサ出力信号のレベルを［１／２］に減衰させる等して、所定の流量計測範囲内に収めることが考えられる。しかしながらこのようにしてセンサ出力信号のレベルを調整した場合、その計測分解能（計測精度）が低下すると言う新たな問題が生じる。これ故、計測分解能（計測精度）を高く維持しながら、その流量計測範囲を十分に大きく設定することができないと言う問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、予め定められた上限値および下限値により規定される計測許容範囲を越えて流量を計測することができ、その計測分解能（計測精度）を高く維持しながら流量計測範囲を拡大することのできる熱式流量計を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る熱式流量計は、ヒータ素子と、このヒータ素子を間にして流体の通流方向にそれぞれ設けられた第１および第２の温度センサとを備えたものであって、特に
▲１▼  第１および第２の温度センサによりそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号Ｖtに、該温度差信号Ｖtをオフセットするゼロ点調整量Ｖadjを加えてセンサ出力信号Ｖout（＝Ｖt＋Ｖadj）を生成するセンサ出力調整手段と、
▲２▼  このセンサ出力信号Ｖoutが所定の許容範囲（流量計測可能範囲）内にあるか否かを判定し、前記センサ出力信号Ｖoutが所定の許容範囲内から外れるときには該センサ出力信号Ｖoutが上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、このゼロ点操作量Ｖsiftを前記温度差信号をゼロ点補正するゼロ点補正基準量Ｖrefに加えて前記ゼロ点調整量Ｖadj（＝Ｖref＋Ｖsift）を求めるゼロ点操作量生成手段と、
▲３▼  前記センサ出力信号Ｖoutと前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流体の流量Ｑを算出する流量算出手段と、
を具備したことを特徴としている。
【００１１】
尚、温度差信号Ｖtをゼロ点補正するゼロ点補正基準量Ｖrefは、流体の流量Ｑがゼロ（０）のときに前記センサ出力信号Ｖoutが一定値Ｖoとなるように補正するものであって、流量Ｑがゼロ（０）のときの温度差信号がＶｔとして与えられるとき、Ｖref＝Ｖo−Ｖtとして設定される。このようなゼロ点補正基準量Ｖrefによって温度センサや固定抵抗等の抵抗値精度のバラツキに起因する計測誤差が補正される。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ出力信号Ｖoutが前記所定の許容範囲を規定する上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとなるゼロ点操作量Ｖsiftを生成するように構成される。具体的には前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを越える場合には（Ｖmax−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、逆に前記センサ出力信号Ｖoutが下限値Ｖminを下回る場合には（Ｖmin−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成するように構成される。
【００１３】
このようなゼロ点操作量Ｖsiftを前記温度差信号Ｖtに加えたセンサ出力信号Ｖoutによれば、流量計測可能範囲において上記センサ出力信号Ｖoutに相当する流体の流量ｑを求めることができ、この流量から前記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する流量分Ｑsiftを加算することによって上記流体の真の流量Ｑを容易に求めることが可能となる。しかも前記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する流量分だけ、実質的にその流量計測可能範囲を拡大することが可能となる。
【００１４】
ちなみに上記所定の許容範囲を規定する下限値Ｖminは、流体の逆流時における限界値として設定される。また前記ゼロ点操作量生成手段は、前記センサ出力調整手段が出力する前記センサ出力信号Ｖoutが前記所定の許容範囲内にあるときには、前記ゼロ点操作量Ｖsiftを徐々にゼロ（０）に近付けるゼロ点操作量調整手段を備えことが好ましい。
【００１５】
更には前記ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作量範囲を外れるとき、異常信号を発生するゼロ点操作量判定手段を備えることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る熱式流量計について詳細に説明する。
図１はこの実施形態に係る熱式流量計の要部概略構成図を示している。この熱式流量計は、図５に示した素子構造のマイクロフローセンサを用い、基本的にはヒータ駆動回路および流量検出回路を図６に示すように構成して実現される。即ち、ヒータ素子Ｒｈの駆動回路は、該ヒータ素子Ｒｈと周囲温度計測用の温度センサＲｒ、および一対の固定抵抗Ｒ１,Ｒ２を用いてブリッジ回路１を形成し、所定の電源電圧ＶccをトランジスタＱを介して前記ブリッジ回路１に印加すると共に、該ブリッジ回路１のブリッジ出力電圧を差動増幅器２にて求め、そのブリッジ出力電圧が零となるように前記トランジスタＱを帰還制御するように構成される。
【００１７】
尚、ヒータ素子Ｒｈに並列接続されたスイッチ素子としてのトランジスタＳＷは、前記ヒータ素子Ｒｈに印加されるヒータ駆動電圧Ｖｈ（ブリッジ駆動電圧）が予め設定されている許容最大値（基準電圧）を越えるときに導通（ＯＮ）されて前記ヒータ素子Ｒｈの通電駆動を停止させる役割を担う。具体的にはスイッチ素子Ｒｈを短絡し、ヒータ素子Ｒｈへの上記ヒータ駆動電圧Ｖｈの印加を停止させることで該ヒータ素子Ｒｈの異常発熱を防止する役割を担う。
【００１８】
また前記一対の温度センサＲｕ,Ｒｄの熱による抵抗値変化を検出する検出回路は、前記一対の温度センサＲｕ,Ｒｄと一対の固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙを用いて流量計測用のブリッジ回路３を形成し、温度センサＲｕ,Ｒｄの抵抗値の変化に応じたブリッジ出力電圧を差動増幅器４を介して検出するように構成される。即ち、この差動増幅器４は前記温度センサＲｕ,Ｒｄによりそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号Ｖtを、前記ブリッジ出力電圧として検出するものとなっている。そしてこの温度差信号Ｖtは、センサ出力調整手段としての減算器５に与えられ、ゼロ点調整量Ｖadjが加えられて前記温度差信号Ｖtをオフセットしたセンサ出力信号Ｖout（＝Ｖt＋Ｖadj）として、演算処理部としてのＣＰＵ６に与えられるようになっている。
【００１９】
このようなセンサ出力信号Ｖoutを入力するＣＰＵ６は、基本的には上記センサ出力信号Ｖoutに相当する流量Ｑを求める流量算出手段６ａや、前記センサ出力信号Ｖoutが上記流量算出手段６ａの流量計測可能範囲内にあるか否かを、その上限値および下限値と比較して判定するセンサ出力の上下限チェック手段６ｂを備えている。
【００２０】
更にＣＰＵ６は、温度センサＲｕ,Ｒｄや固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙ等の抵抗値精度のバラツキに起因する計測誤差を補正する為のゼロ点補正基準量Ｖrefを設定する手段（図示せず）を備える。このゼロ点補正基準量Ｖrefは、前記温度差信号Ｖtをゼロ点補正し、流体の流量Ｑがゼロ（０）のときに前記センサ出力信号Ｖoutがゼロ（０）となるように補正する役割を担うもので、通常、流量計の出荷時に調整される。ちなみにゼロ点補正基準量Ｖrefは、流量Ｑが一定値Ｖoのときの温度差信号がＶtとして与えられるとき、Ｖref＝Ｖo−Ｖtとして設定される。
【００２１】
尚、ＣＰＵ６は、ＥＥＰＲＯＭからなるメモリ７と表示器８とを備える。メモリ７は、前記センサ出力信号Ｖoutと流量Ｑとの関係を示すテーブルや、前述した如く調整されたゼロ点補正基準量Ｖref等を記憶するものである。また表示器８は、流量検出手段６ａにて求められる流体の流量Ｑを表示したり、後述する各種のメッセージを表示する役割を担う。
【００２２】
さてこの実施形態に係る熱式流量計が特徴とするところは、前記ＣＰＵ６が上述した流量検出手段６ａやセンサ出力の上下限チェック手段６ｂのみならず、前記センサ出力信号Ｖoutが前述した所定の許容範囲内から外れるとき、該センサ出力信号Ｖoutが上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、このゼロ点操作量Ｖsiftを前記ゼロ点補正基準量Ｖrefに加えて前記ゼロ点調整量Ｖadj（＝Ｖref＋Ｖsift）を求めるゼロ点操作量生成手段６ｃを備えている点にある。そして前記流量検出手段６ａにおいては、前記センサ出力信号Ｖoutと、上記ゼロ点操作量生成手段６ｃにて生成されたゼロ点操作量Ｖsiftとに従ってマイクロフローセンサを通流した流体の流量Ｑを求めるように構成されている点にある。
【００２３】
ちなみに上記ゼロ点操作量生成手段６ｃは、前記上下限チェック手段６ｂにて前記センサ出力信号Ｖoutが所定の許容範囲（流量計測可能範囲）内から外れていることが判定されたとき、該センサ出力信号Ｖoutが上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作量Ｖsiftを生成する。より具体的には、例えば前記センサ出力信号Ｖoutが前記所定の許容範囲を規定する上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとなるゼロ点操作量Ｖsiftを生成する。即ち、ゼロ点操作量生成手段６ｃは、前記センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを越える場合には（Ｖmax−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成し、逆に前記センサ出力信号Ｖoutが下限値Ｖminを下回る場合には（Ｖmin−Ｖout）なるゼロ点操作量Ｖsiftを生成するものとなっている。
【００２４】
すると前述したセンサ出力調整手段としての減算器５には、前記ゼロ点補正基準量Ｖrefに上述したゼロ点操作量Ｖsiftを加えたゼロ点調整量Ｖadj（＝Ｖref＋Ｖsift）が与えられることになる。この結果、この減算器５からＣＰＵ６に与えられるセンサ出力信号Ｖoutは、温度センサＲｕ,Ｒｄによりそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号Ｖtに上記ゼロ点調整量Ｖadjを加えたもの、つまりゼロ点補正基準量Ｖrefとゼロ点操作量Ｖsiftとをそれぞれ加えた（差し引いた）ものとなる。そして前記センサ出力信号Ｖoutは、流量検出手段６ａにおける流量計測可能範囲の上限値または下限値として生成されることになる。
【００２５】
例えば図２(ａ)に示すようにマイクロフローセンサを通流する流体の流量Ｑが大きく変化した場合、ゼロ点操作量生成手段６ｃは前記センサ出力信号Ｖoutが図２(ｂ)に示すように前記所定の許容範囲を規定する上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとなるようにゼロ点操作量Ｖsiftを生成する。そしてそのときのゼロ点操作量Ｖsiftは、図２(ｃ)に示すように流量Ｑが上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminから越えた量に相当するものとなる。
【００２６】
従って前記流量検出手段６ａにおいては、このようにゼロ点操作されたセンサ出力信号Ｖoutと、前記ゼロ点操作量生成手段６ｃにて生成されたゼロ点操作量Ｖsiftとに従い、例えば前記センサ出力信号Ｖoutに相当する流体の流量ｑに前記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する流量分Ｑsiftを加えることによって、マイクロフローセンサを通流した流体の真の流量Ｑを求めることが可能となる。従って上記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する流量分だけ、図３に示すように流量検出手段６ａにおける流量計測範囲をシフトすることになり、実質的にその流量計測可能範囲を拡大することが可能となる。
【００２７】
尚、流量検出手段６ａにおける流量計測可能範囲を規定する下限値Ｖminを、流体の逆流時における許容限界値として設定しておけば、流体が逆流したときでもその流量Ｑを計測することが可能となり、流量計の実質的な流量計測可能範囲を拡大することが可能となる。即ち、流体の逆流により温度センサＲｕ,Ｒｄによりそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号Ｖtが負（マイナス）となった場合でも、そのときのゼロ点操作量Ｖsiftを求めることでその流量Ｑを計測することが可能となる。
【００２８】
ところで前記ゼロ点操作量Ｖsiftについては、前記センサ出力信号Ｖoutが前記所定の許容範囲内にあるときには、該ゼロ点操作量Ｖsiftを徐々にゼロ（０）に近付けるように制御することが望ましい（ゼロ点操作量調整手段）。このようにしてゼロ点操作量Ｖsiftを徐々にゼロ（０）に近付ければ、流体の流量Ｑの変化に伴ってその流量Ｑが流量検出手段６ａの流量計測可能範囲内に戻るとき、これに追従させてゼロ点操作量Ｖsiftを速やかにゼロ（０）にすることができるので、追従性の良い流量計測が可能となる。
【００２９】
このとき、ゼロ点操作量判定手段６ｄを用いて前記ゼロ点操作量Ｖsiftを監視し、ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作量範囲を外れるときには、その流量Ｑが異常であるとして異常信号を発生するようにすることが望ましい。即ち、流体の流量Ｑが異常に過大である場合や、流体の逆流量がその許容限界値を越えるような場合、エラーメッセージを表示して警告を発し、流量計測を中止することが望ましい。
【００３０】
さて図４は、上述した処理機能６ａ,６ｂ,６ｃ,６ｄを備えたＣＰＵ６における基本的な処理動作の流れを示している。但し、この図６に示す処理手順においては、前述したゼロ点補正基準量Ｖrefをゼロ（０）と看做し、前記ゼロ点操作量Ｖsiftをそのままゼロ点調整量Ｖadjとして用いるものとして示してある。
このＣＰＵ６の処理動作について説明すると、先ず前記センサ出力信号Ｖoutが前述した上限値Ｖmaxと下限値Ｖminとにより規定される所定の流量計測可能範囲内にあるか否かが判定される［ステップＳ１］。そしてセンサ出力信号Ｖoutが流量計測可能範囲内にある場合には、次に前記ゼロ点操作量Ｖsiftがゼロ（０）であるか否かを判定する［ステップＳ２］。そしてゼロ点操作量Ｖsiftがゼロ（０）である場合には、前記センサ出力信号Ｖoutに従って流体の流量Ｑを算出する［ステップＳ３］。
【００３１】
これに対して前記センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxと下限値Ｖminとにより規定される所定の流量計測可能範囲から外れる場合には［ステップＳ１］、次に前記ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作範囲内にあるか否かを判定する［ステップＳ４］。そしてゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作範囲内にある場合には、前記センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを上回っているか、逆に下限値Ｖminを下回っているかを判定する［ステップＳ５］。この判定の結果、ゼロ点操作量Ｖsiftが上限値Ｖmaxを上回っている場合にはゼロ点操作量Ｖsiftのレベルを１段階高くし［ステップＳ６］、逆にゼロ点操作量Ｖsiftが下限値Ｖmaxを下回っている場合にはゼロ点操作量Ｖsiftのレベルを１段階低くする［ステップＳ７］。
【００３２】
その後、上記ゼロ点操作量Ｖsiftのレベルを調整した後の前記センサ出力信号Ｖoutが、前記所定の流量計測可能範囲内に収またったか否かを判定し［ステップＳ８］、センサ出力信号Ｖoutが流量計測可能範囲内に収まるまで上述したステップＳ４〜Ｓ７の処理による該ゼロ点操作量Ｖsiftのレベル調整を繰り返す。そしてセンサ出力信号Ｖoutが流量計測可能範囲内に収まり、前記流量計測可能範囲の上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖminとなったとき、前記センサ出力信号Ｖout（上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖmin）と前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流体の流量Ｑを算出する［ステップＳ９］。
【００３３】
このようなステップＳ４〜Ｓ８に示す処理によって、所定の流量計測可能範囲から外れた流量分に相当するゼロ点操作量Ｖsiftが生成され、このゼロ点操作量Ｖsiftに従ってセンサ出力信号Ｖoutがオフセットされる。そして流量計測手段５ａにおいては、上記センサ出力信号Ｖoutから求められる流量ｑに、上記ゼロ点操作量Ｖsiftに相当する流量分を加えることで、流体の真の流量Ｑを求めることになる。
【００３４】
尚、前記ゼロ点操作量Ｖsiftが所定の操作範囲内から外れている場合には［ステップＳ４］、そのときのセンサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxであるか、或いは下限値Ｖminであるかを判定する［ステップＳ１０］。そしてセンサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxである場合には、過大流量による異常事態である旨の警告を発し［ステップＳ１１］、またセンサ出力信号Ｖoutが下限値Ｖminである場合には逆流異常状態が生じている旨の警告を発する［ステップＳ１２］。
【００３５】
ところで流体の流量Ｑが変化して上述した如くゼロ点操作量Ｖsift（ゼロ点調整量Ｖadj）を加えたセンサ出力信号Ｖoutが、正常な流量計測可能範囲に戻った場合、前述したステップＳ１においてセンサ出力信号Ｖoutが正常であると判定される。しかしこの場合にはセンサ出力信号Ｖoutにゼロ点操作量Ｖsiftが加えられているので、次のステップＳ２においてゼロ点操作量Ｖsiftがゼロ（０）出ないと判定される。
【００３６】
するとこの場合には、前記ゼロ点操作量Ｖsiftを、そのゼロ点操作量調整用のバッファ値ｂとしてセットし［ステップＳ１３］、次に今までの処理が前記センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを上回ったことによる処理であったか否かを判定する［ステップＳ１４］。そして今までの処理が、前記センサ出力信号Ｖoutが上限値Ｖmaxを上回ったことによる処理であった場合に、上記バッファ値ｂを１段階低減する［ステップＳ１５］。尚、今までの処理が、前記センサ出力信号Ｖoutが下限値Ｖminを下回ったことによる処理であった場合には、逆に上記バッファ値ｂを１段階増加させる［ステップＳ１６］。
【００３７】
このようにしてバッファ値ｂを更新したならば、次に該バッファ値ｂがゼロ（０）となったか否かを判定し［ステップＳ１７］、バッファ値ｂがゼロ（０）である場合には、前記ゼロ点操作量Ｖsiftをゼロ（０）にリセットする［ステップＳ１８］。そしてこの状態にて前記センサ出力信号Ｖout（上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖmin）と前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流体の流量Ｑを算出する［ステップＳ９］。
【００３８】
しかしバッファ値ｂがゼロ（０）でない場合には、そのときのセンサ出力信号Ｖoutが正常範囲であるか否かを判定し［ステップＳ１９］、正常範囲となった場合には、上記のように更新されたバッファ値ｂを新たなゼロ点操作量Ｖsiftとする［ステップＳ２０］。そして更に前記バッファ値ｂを更新する処理を繰り返し実行し［ステップＳ１４〜Ｓ１７］、センサ出力信号Ｖoutが正常範囲からはずれたばあいには、そのときの前記センサ出力信号Ｖout（上限値Ｖmaxまたは下限値Ｖmin）と前記ゼロ点操作量Ｖsiftとに従って流体の流量Ｑを算出する［ステップＳ９］。
【００３９】
かくしてこのようなステップＳ１３〜Ｓ１９に示す処理によれば、センサ出力信号Ｖoutが正常範囲に戻った場合、ゼロ点操作量Ｖsiftを徐々にゼロ（０）に近付けることが可能となり、流量Ｑの正常範囲への復帰に伴って上記ゼロ点操作量Ｖsiftを速やかにゼロ（０）に戻すことが可能となる。この結果、センサ出力信号Ｖoutを所定の流量計測範囲内に維持したまま前記ゼロ点操作量Ｖsiftをゼロ（０）に戻すことができ、従って流量Ｑの変化に追従させて流量計測範囲をシフトさせながら、流量計測を高精度に行うことが可能となる。しかも従来のように計測分解能を低下させることなく、流量計測範囲の拡大を図ることが可能となる。
【００４０】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば流量計測範囲の上限値Ｖmaxや下限値Ｖmin、更には前述したゼロ点補正基準量Ｖrefについては、予めメモリ７に登録しておけば良い。また計測対象とする流体は特に限定されない。しかし流体の流量Ｑとセンサ出力信号Ｖoutとの関係は、流体の種別によって異なるので、これらの関係を流体の種別に応じて前記メモリ７に登録しておくようにすれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１および第２の温度センサによりそれぞれ計測される温度の差に相当する温度差信号に該温度差信号をオフセットするゼロ点調整量を加えてセンサ出力信号を生成すると共に、このセンサ出力信号が所定の許容範囲内から外れるときには上記センサ出力信号が上記所定の許容範囲内に収まるようなゼロ点操作量を生成し、このゼロ点操作量を前記温度差信号をゼロ点補正するゼロ点補正基準量に加えて前記ゼロ点調整量を求め、前記センサ出力信号と前記ゼロ点操作量とに従って流体の流量を算出するので、流量計測範囲を規定する上限値および下限値に拘わることなしに、流体の流量計測範囲を容易に拡大することができる。しかも計測分解能を犠牲にすることなく、その計測範囲を拡大することができる等の実用上多大なる効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱式流量計の要部概略構成図。
【図２】流体の流量変化に対する熱式流量計の動作形態を模式的に示す図。
【図３】ゼロ点操作量を用いたセンサ出力信号のレベル調整による流量検出範囲のシフトの様子を示す図。
【図４】図１に示す熱式流量計におけるＣＰＵでの処理手順の例を示す図。
【図５】マイクロフローセンサの概略構成図。
【図６】従来の一般的なヒータ駆動回路と流量検出回路の構成例を示す図。
【符号の説明】
Ｒｈ  ヒータ素子
Ｒｕ  温度センサ（上流側）
Ｒｄ  温度センサ（下流側）
Ｒｒ  温度センサ（周囲温度計測用）
１  ブリッジ回路（ヒータ駆動用）
２  差動増幅器
３  ブリッジ回路（流量計測用）
４  差動増幅器
５  減算器（センサ出力調整手段）
６  ＣＰＵ
６ａ  流量検出手段
６ｂ  センサ出力の上下限チェック手段
６ｃ  ゼロ点操作量設定手段
６ｄ  ゼロ点操作量判定手段
７  メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
８  表示器
【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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