JP2002333357A - 液体用熱式質量流量計 - Google Patents
液体用熱式質量流量計Info
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- JP2002333357A JP2002333357A JP2001138324A JP2001138324A JP2002333357A JP 2002333357 A JP2002333357 A JP 2002333357A JP 2001138324 A JP2001138324 A JP 2001138324A JP 2001138324 A JP2001138324 A JP 2001138324A JP 2002333357 A JP2002333357 A JP 2002333357A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱により液体の流量を測定する流量計におい
て、配管の温度を測定して配管への熱伝導の影響を除く
ようにして高精度に液体の流量を測定する。 【解決手段】 合成樹脂部材で形成された配管内を流れ
る被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、この温
度計測手段により計測された温度のうち初期温度を基準
にして一定温度になるように被測定液体に熱を伝導する
伝熱手段と、この伝熱手段により伝導された熱のうち、
配管に伝導する熱を測定する配管測温手段と、伝熱手段
により被測定液体と配管に伝導された熱量を、配管測温
手段で測定された配管への熱量により補正し、被測定液
体に伝導する熱量から被測定液体の流量を計測する流量
計測手段と、を有する。
て、配管の温度を測定して配管への熱伝導の影響を除く
ようにして高精度に液体の流量を測定する。 【解決手段】 合成樹脂部材で形成された配管内を流れ
る被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、この温
度計測手段により計測された温度のうち初期温度を基準
にして一定温度になるように被測定液体に熱を伝導する
伝熱手段と、この伝熱手段により伝導された熱のうち、
配管に伝導する熱を測定する配管測温手段と、伝熱手段
により被測定液体と配管に伝導された熱量を、配管測温
手段で測定された配管への熱量により補正し、被測定液
体に伝導する熱量から被測定液体の流量を計測する流量
計測手段と、を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体用熱式質量流
量計に関するものであり、詳しくは、被測定液体を通過
させる配管を合成樹脂部材で形成し、腐食等に耐えるこ
とができる構造にして幅広い液体の測定に適応できる液
体用熱式質量流量計に関する。
量計に関するものであり、詳しくは、被測定液体を通過
させる配管を合成樹脂部材で形成し、腐食等に耐えるこ
とができる構造にして幅広い液体の測定に適応できる液
体用熱式質量流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術における代表的な液体用熱式質
量流量計には、気体用と同じく配管の外側に設けた測定
用のセンサーチューブにヒータと複数個の測温センサを
取り付け、ヒータ近傍の液体の温度分布の変化を検出し
て流量を測定するものが周知である。
量流量計には、気体用と同じく配管の外側に設けた測定
用のセンサーチューブにヒータと複数個の測温センサを
取り付け、ヒータ近傍の液体の温度分布の変化を検出し
て流量を測定するものが周知である。
【０００３】ここで、加熱又は冷却を行う素子を伝熱素
子とよぶ。又、測温センサのうちで、液体が気化しない
加熱温度を保つために初期の液温をモニタする測温セン
サを特に液温センサとよぶ。
子とよぶ。又、測温センサのうちで、液体が気化しない
加熱温度を保つために初期の液温をモニタする測温セン
サを特に液温センサとよぶ。
【０００４】具体的な構成は、図２に示すように、細管
（毛細管）であるセンサーチューブ１の上流側に設置し
た第１の測温センサ２と、センサーチューブ１内の被測
定液体を加熱するヒータ３と、センサーチューブ１の下
流側に設置した第２の測温センサ４とから構成され、第
１及び第２測温センサ２、４からの温度により、被測定
流体の流量を測定する演算部とから構成されている。
（毛細管）であるセンサーチューブ１の上流側に設置し
た第１の測温センサ２と、センサーチューブ１内の被測
定液体を加熱するヒータ３と、センサーチューブ１の下
流側に設置した第２の測温センサ４とから構成され、第
１及び第２測温センサ２、４からの温度により、被測定
流体の流量を測定する演算部とから構成されている。
【０００５】図示しない演算部は、ヒータ３を挟んだ第
１及び第２の測温センサ２、４で測定した温度の差（Δ
Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１）に基づいて被測定液体の流量を算出す
る。
１及び第２の測温センサ２、４で測定した温度の差（Δ
Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１）に基づいて被測定液体の流量を算出す
る。
【０００６】ここで、ヒータ３の温度が高すぎると気化
する場合があるため、加熱する素子ではなくペルチェ素
子等で冷却しているものもあるが、これらの原理も同様
である。
する場合があるため、加熱する素子ではなくペルチェ素
子等で冷却しているものもあるが、これらの原理も同様
である。
【０００７】この方式以外に、ヒータ３の上流側、若し
くは下流側のみの温度変化を検出する手法、流速に応じ
て異なるヒータで消費される熱量を検出する手法があ
る。
くは下流側のみの温度変化を検出する手法、流速に応じ
て異なるヒータで消費される熱量を検出する手法があ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術における液体用熱式質量流量計の場合、伝熱
素子と測温センサは、液体へ伝わる熱量が信号であるた
め、配管へ伝わる熱量の信号は誤差となってしまうため
液体に伝導する熱量を正確に測定することができないと
いう問題がある。
た従来技術における液体用熱式質量流量計の場合、伝熱
素子と測温センサは、液体へ伝わる熱量が信号であるた
め、配管へ伝わる熱量の信号は誤差となってしまうため
液体に伝導する熱量を正確に測定することができないと
いう問題がある。
【０００９】又、金属の細管であるセンサーチューブを
用いて熱伝導率を高くすることができると共に、被測定
流体を流すセンサーチューブ自体の熱容量を極めて小さ
くすることができるため、センサーチューブに伝わる熱
量が小さくなり伝熱の誤差を軽減することが可能であ
る。反面、使用している金属を腐食するような薬液や、
金属イオンの溶出を嫌う液体の流量測定には利用できな
いという問題もある。
用いて熱伝導率を高くすることができると共に、被測定
流体を流すセンサーチューブ自体の熱容量を極めて小さ
くすることができるため、センサーチューブに伝わる熱
量が小さくなり伝熱の誤差を軽減することが可能であ
る。反面、使用している金属を腐食するような薬液や、
金属イオンの溶出を嫌う液体の流量測定には利用できな
いという問題もある。
【００１０】従って、金属を腐食するような薬液等にも
広く使用できるような液体用熱式質量流量計の構造に解
決しなければならない課題を有する。
広く使用できるような液体用熱式質量流量計の構造に解
決しなければならない課題を有する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る液体用熱式質量流量計は、次に示す構
成にすることである。
に、本発明に係る液体用熱式質量流量計は、次に示す構
成にすることである。
【００１２】（１）合成樹脂部材で形成された配管内を
流れる被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、該
温度計測手段により計測された温度のうち初期温度を基
準にして一定温度になるように被測定液体に熱を伝導す
る伝熱手段と、該伝熱手段の近傍位置に配置され、伝熱
手段により伝導された熱のうち配管に伝導する熱を測定
する配管測温手段と、前記伝熱手段により被測定液体に
伝導された熱量を、前記配管測温手段で測定された配管
への熱量により補正し、前記被測定液体に伝導する熱量
から被測定液体の流量を計測する流量計測手段と、を有
することを特徴とする液体用熱式質量流量計。 （２）前記温度測定手段の液温センサ及び前記伝熱手段
の伝熱素子は被測定液体に接液状態で配置し、前記配管
測温手段の配管温度測温センサは前記伝熱素子の近傍位
置であって被測定液体に非接液状態で配置したことを特
徴とする（１）記載の液体用熱式質量流量計。
流れる被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、該
温度計測手段により計測された温度のうち初期温度を基
準にして一定温度になるように被測定液体に熱を伝導す
る伝熱手段と、該伝熱手段の近傍位置に配置され、伝熱
手段により伝導された熱のうち配管に伝導する熱を測定
する配管測温手段と、前記伝熱手段により被測定液体に
伝導された熱量を、前記配管測温手段で測定された配管
への熱量により補正し、前記被測定液体に伝導する熱量
から被測定液体の流量を計測する流量計測手段と、を有
することを特徴とする液体用熱式質量流量計。 （２）前記温度測定手段の液温センサ及び前記伝熱手段
の伝熱素子は被測定液体に接液状態で配置し、前記配管
測温手段の配管温度測温センサは前記伝熱素子の近傍位
置であって被測定液体に非接液状態で配置したことを特
徴とする（１）記載の液体用熱式質量流量計。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る液体用熱式質
量流量計の実施形態について、図面を参照して説明す
る。
量流量計の実施形態について、図面を参照して説明す
る。
【００１４】液体用熱式質量流量計は、伝熱素子を用
い、その消費熱量から流量を測定するものであり、従来
型と異なり、金属の細管であるセンサーチューブを使用
するものではなく、ライン上の他の配管と同様の径を持
つ合成樹脂部材の測定配管を用いる。
い、その消費熱量から流量を測定するものであり、従来
型と異なり、金属の細管であるセンサーチューブを使用
するものではなく、ライン上の他の配管と同様の径を持
つ合成樹脂部材の測定配管を用いる。
【００１５】その構成は、図１に示すように、図示しな
い配管の間に設置され合成樹脂部材で形成されている測
定配管５と、測定配管５の上流側であって流入する被測
定液体に接液状態で設置され、被測定液体の温度を検出
する液温センサ６と、測定配管５の下流側であって被測
定液体に接液状態で設置され、被測定液体に熱を伝導す
る伝熱素子７と、前記液温センサ６で測定した被測定液
体の初期温度（液温）を基準にして数℃上昇した一定温
度になるように被測定液体に熱を伝導するように伝熱素
子７をコントロールする第１の演算部９と、この伝熱素
子７近傍であって非接液状態で設置され測定配管５の温
度を測定する配管温度測温センサ８と、配管温度測温セ
ンサ８により測定された測定配管５の温度から伝熱素子
７により測定配管５に加えられた熱量を算出し、この熱
量を補正に使用して伝熱素子７で消費される熱量を算出
して被測定液体の流量を算出する第２の演算部１０とか
ら構成されている。ここで、液温センサ６と第１の演算
部９とで温度計測手段を、伝熱素子７と第１の演算部９
とで伝熱手段を、伝熱素子７と配管温度測温センサ８と
第２の演算部１０とで流量計測手段を構成する。
い配管の間に設置され合成樹脂部材で形成されている測
定配管５と、測定配管５の上流側であって流入する被測
定液体に接液状態で設置され、被測定液体の温度を検出
する液温センサ６と、測定配管５の下流側であって被測
定液体に接液状態で設置され、被測定液体に熱を伝導す
る伝熱素子７と、前記液温センサ６で測定した被測定液
体の初期温度（液温）を基準にして数℃上昇した一定温
度になるように被測定液体に熱を伝導するように伝熱素
子７をコントロールする第１の演算部９と、この伝熱素
子７近傍であって非接液状態で設置され測定配管５の温
度を測定する配管温度測温センサ８と、配管温度測温セ
ンサ８により測定された測定配管５の温度から伝熱素子
７により測定配管５に加えられた熱量を算出し、この熱
量を補正に使用して伝熱素子７で消費される熱量を算出
して被測定液体の流量を算出する第２の演算部１０とか
ら構成されている。ここで、液温センサ６と第１の演算
部９とで温度計測手段を、伝熱素子７と第１の演算部９
とで伝熱手段を、伝熱素子７と配管温度測温センサ８と
第２の演算部１０とで流量計測手段を構成する。
【００１６】このような構成において、信号として検出
される伝熱素子７の消費熱量は被測定液体へ伝達する熱
量と、測定配管５へ伝導する熱量とがある。従来の如く
金属の細管（毛細管）からなるセンサーチューブを用い
た場合と異なり、配管と同径の合成樹脂部材を用いた場
合、熱伝導率が小さく、又、耐圧のため測定配管５の肉
厚が厚いため熱容量が大きくなるため、測定配管５に伝
達される熱量は無視できない。
される伝熱素子７の消費熱量は被測定液体へ伝達する熱
量と、測定配管５へ伝導する熱量とがある。従来の如く
金属の細管（毛細管）からなるセンサーチューブを用い
た場合と異なり、配管と同径の合成樹脂部材を用いた場
合、熱伝導率が小さく、又、耐圧のため測定配管５の肉
厚が厚いため熱容量が大きくなるため、測定配管５に伝
達される熱量は無視できない。
【００１７】そこで、上記の伝熱素子７の近傍に配設し
た配管温度測温センサ８で測定した温度を用いて測定配
管５に伝導した熱量を算出し、この測定配管５に伝導し
た熱量により補正して被測定液体に伝導された熱量を算
出すれば、正確に被測定液体に伝導される熱量が測定で
き、高精度な流量を測定することができるのである。
た配管温度測温センサ８で測定した温度を用いて測定配
管５に伝導した熱量を算出し、この測定配管５に伝導し
た熱量により補正して被測定液体に伝導された熱量を算
出すれば、正確に被測定液体に伝導される熱量が測定で
き、高精度な流量を測定することができるのである。
【００１８】理論的に、測定配管５へ伝導する熱量は、
伝熱素子７の温度と測定配管５の温度との差に比例する
ため、配管温度測温センサ８から求まる温度で補正する
ことによって、測定配管５への熱量の影響を除去でき
る。
伝熱素子７の温度と測定配管５の温度との差に比例する
ため、配管温度測温センサ８から求まる温度で補正する
ことによって、測定配管５への熱量の影響を除去でき
る。
【００１９】その結果、信号は被測定液体へ伝達する熱
量となり、液温と伝熱素子７との温度差を一定にコント
ロールしている場合、信号は被測定液体の流速にのみ依
存することとなる。層流の場合には、信号は流速の平方
根に比例する。
量となり、液温と伝熱素子７との温度差を一定にコント
ロールしている場合、信号は被測定液体の流速にのみ依
存することとなる。層流の場合には、信号は流速の平方
根に比例する。
【００２０】尚、上記の実施例においては定温度制御と
したが、定電流でも同等の測定が行える。又、伝熱素子
として加熱ではなく冷却するものを用いてもよい。
したが、定電流でも同等の測定が行える。又、伝熱素子
として加熱ではなく冷却するものを用いてもよい。
【００２１】このように、伝熱素子７近傍の測定配管５
の温度を測定することで、測定配管５への熱伝導の影響
を除くことができ、合成樹脂部材の測定配管５を用いて
も高精度な流量測定を行うことが可能になるのである。
の温度を測定することで、測定配管５への熱伝導の影響
を除くことができ、合成樹脂部材の測定配管５を用いて
も高精度な流量測定を行うことが可能になるのである。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液体
用熱式質量流量計は、被測定液体に熱を伝導する伝熱素
子の近傍に配管の温度を測定する測温センサを備え、配
管に伝導する熱量を除去した形で被測定液体に伝導され
る熱量により流量を算出するようにしたことにより、配
管が合成樹脂部材等の肉厚が厚く熱容量が大きくても正
確に液体に伝導される熱量を測定することができ、その
ため、高精度に流量を測定することができるという効果
がある。
用熱式質量流量計は、被測定液体に熱を伝導する伝熱素
子の近傍に配管の温度を測定する測温センサを備え、配
管に伝導する熱量を除去した形で被測定液体に伝導され
る熱量により流量を算出するようにしたことにより、配
管が合成樹脂部材等の肉厚が厚く熱容量が大きくても正
確に液体に伝導される熱量を測定することができ、その
ため、高精度に流量を測定することができるという効果
がある。
【図１】本願発明に係る液体用熱式質量流量計の略示的
な断面図である。
な断面図である。
【図２】従来技術におけるバイパスしたセンサーチュー
ブ（細管）を用いた液体の流量測定の原理を示す説明図
である。
ブ（細管）を用いた液体の流量測定の原理を示す説明図
である。
５ 測定配管 ６ 液温センサ ７ 伝熱素子 ８ 配管温度測温センサ ９ 第１の演算部 １０ 第２の演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本橋 浩明 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 EA04 EA05 EA09
Claims (2)
- 【請求項１】合成樹脂部材で形成された配管内を流れる
被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、該温度計
測手段により計測された温度のうち初期温度を基準にし
て一定温度になるように被測定液体に熱を伝導する伝熱
手段と、該伝熱手段の近傍位置に配置され、伝熱手段に
より伝導された熱のうち配管に伝導する熱を測定する配
管測温手段と、前記伝熱手段により被測定液体と配管に
伝導された熱量を、前記配管測温手段で測定された配管
への熱量により補正し、前記被測定液体に伝導する熱量
から被測定液体の流量を計測する流量計測手段と、を有
することを特徴とする液体用熱式質量流量計。 - 【請求項２】前記温度測定手段の液温センサ及び前記伝
熱手段の伝熱素子は被測定液体に接液状態で配置し、前
記配管測温手段の配管温度測温センサは前記伝熱素子の
近傍位置であって被測定液体に非接液状態で配置したこ
とを特徴とする請求項１記載の液体用熱式質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138324A JP4081639B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 液体用熱式質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138324A JP4081639B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 液体用熱式質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002333357A true JP2002333357A (ja) | 2002-11-22 |
| JP4081639B2 JP4081639B2 (ja) | 2008-04-30 |
Family
ID=18985283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001138324A Expired - Fee Related JP4081639B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 液体用熱式質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4081639B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102475A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Surpass Industry Co., Ltd. | 熱信号書込装置 |
| JP2009014533A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Yokogawa Electric Corp | 熱式流量計 |
-
2001
- 2001-05-09 JP JP2001138324A patent/JP4081639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102475A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Surpass Industry Co., Ltd. | 熱信号書込装置 |
| JP2007240176A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Surpass Kogyo Kk | 熱信号書込装置 |
| US7726204B2 (en) | 2006-03-06 | 2010-06-01 | Surpass Industry Co., Ltd. | Heat signal writing device |
| JP4700525B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2011-06-15 | サーパス工業株式会社 | 熱信号書込装置 |
| JP2009014533A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Yokogawa Electric Corp | 熱式流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4081639B2 (ja) | 2008-04-30 |
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