JP2002544500A - 抵抗線質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は流量計に関し、該流量計は、流量を測定すべき流体の経路に配置された抵抗線（１８）と、この線に電流パルスを加える手段（３０）と、当該パルス間の線の冷却速度を決定する測定手段とを有する。本発明は、当該流量計が、冷却パラメーターを決定し、かつ起こり得る稼動ドリフトまたは特異点に関するデータを、該冷却パラメーターから推定する処理手段（３０）を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、抵抗線質量流量計に関する。

【０００２】 本出願人は、彼のフランス国特許出願FR-2.728.071において、質量流量を測定
するためのホットワイヤー（熱線）流量計を既に提案している。

【０００３】 上記流量計では、電流パルスが所定の期間の間に抵抗線を通して送られ、パル
スとパルスの間で線（ワイヤー）の冷却速度が測定される。

【０００４】 このようなホットワイヤー測定センサーは、時がたつにつれてドリフトを示し
得ることが観察されているが、それは、特にグリースの粒子が、抵抗線上に堆積
していくことができ、よって経時後の熱的挙動を歪曲するからである。

【０００５】 本発明の１つの目的は、このドリフトが検出されることを可能にする手段を有
する質量流量計を提案することである。

【０００６】 本発明の別の目的は、当該流量計に連結されたエレクトロニクスの稼動異常を
検出することを可能にする手段を有する質量流量計を提案することである。

【０００７】 流量計の起こり得る稼動異常を検出するために、測定値をしきい値と比較する
ことは、US 4 335 605によって公知である。

【０００８】 このような処理は、さほど有効ではなく、起こり得るドリフトや起こり得る異
常を十分に早期に決定することを可能にしない。

【０００９】 それは、起こり得るドリフトや異常を修正することを可能にする決定をも許さ
ない。

【００１０】 しかしながら、本発明が提案するのは、流量を測定すべき流体の経路中に配置
された加熱プローブと、該プローブに電流パルスを印加する手段と、該パルス同
士の間でその冷却速度を決定する測定手段とを有するタイプの質量流量計であっ
て、その特徴は、当該流量計が処理手段を有し、該手段が、該流体の冷却曲線の
少なくとも一部分の特徴的なパラメーターを決定することができ、かつ起こり得
る稼動のドリフトまたは異常に関係するデータをそのパラメーターから取り出す
ためのものであるということである。

【００１１】 有利なこととしては、処理手段は、ゼロ流量での電流パルスの発生後にパラメ
ーターを決定するものであって、かつこのようなパルスを発生させる手段を有す
るものであり、該パルスの発生は、当該流量計を利用する段階の出発点が感知さ
れた時でありかつ流体の流れが確立される前である。

【００１２】 とりわけ有利な態様によれば、処理手段は、第１の冷却段階の特徴的なパラメ
ーターを決定する手段を有し、該冷却段階の間では、加熱プローブは、それを形
成する材料を通じた伝導によって、かつそのカバーおよび起こり得る油性、脂肪
性または固体の堆積物を通じた伝導によって冷却され、 該処理手段はまた、該油性、脂肪性または固体の堆積物に起因する、起こり得
るドリフトに関係するデータを、このパラメーターから取り出す手段を有する。

【００１３】 また、処理手段は、第２の冷却段階の特徴的なパラメーターを決定する手段を
有し、該冷却段階の間では、加熱プローブは、流体中での、対流によってではな
く、ゼロ流量での伝導によっても冷却され、 加えて、処理手段が、このパラメーターから当該流量計のエレクトロニクスの
起こり得る稼動異常に関係するデータを取り出すための手段を有する。

【００１４】 本発明の他の特徴および利点は、さらに以下の記載から明らかになるであろう
。

【００１５】 本説明は、単に説明的なものであり、限定的なものではない。本説明は、添付
の図面を参照して読まなければならない。

【００１６】 図１および２では、熱線（ホットワイヤー）質量流量計が示されており、これ
は、例として、本出願人による特許出願FR-2.728.071に記載のタイプのものであ
り、有利に参照され得るものである。

【００１７】 この流量計は、概して円筒状の中空本体１０を有し、質量流量を測定すべき流
体がこの中を流れる。この本体１０は、適切な液密手段によって流体の入口パイ
プおよび出口パイプに接続されている。

【００１８】 本体１０中には、抵抗線１８が直径方向に延びており、この抵抗線は、例えば
、その底端部において１８０°曲げられた抵抗導線からなり、カバーの内部に２
つに折られて延びている。

【００１９】 該線１８の底端部は、本体１０の穿孔内に溶接された円筒状リング２０内にク
リンプされている。

【００２０】 抵抗線は、その頂端部において、溶接によって本体１０の別の穿孔内に固定さ
れたマウント１６の中央孔を、電気的に絶縁された様式にて横切り、該線１８は
該マウント１６に固定されている。該マウント上には、該線１８を電子式（エレ
クトロニック）処理ユニット３０に接続するためのコネクター１２が取付けられ
ている。

【００２１】 稼動中、抵抗線１８の加熱は、十分に確定した電流パルスをそれに印加するこ
とによって確立され、連続するパルスとパルスの間で、ほんの弱い微小にすぎな
い電流がそこを通過しているときに、冷却の勾配が検査される。

【００２２】 この勾配を知ることによって、処理ユニット３０が流体の質量流量を計算する
ことができ、実際に、該勾配は前記質量流量に直接依存している。

【００２３】 制御ユニット３０が、一方では線１８の端子間を渡る電圧Ｕを常時知ることが
できるように、他方ではそれを通過する電流Ｉを常時知ることができるように、
流量計の電子回路は設計される。その抵抗Ｒ＝Ｕ／Ｉの瞬間値が導かれ、そして
それによって、その温度の瞬間値、抵抗（前もって知っている単調な法則に従っ
た温度の関数として変化する）が導かれる。

【００２４】 勾配の決定によって測定がなされる（微分測定）という事実のために、以前に
知られたシステムの大部分のものとは異なり、該流量計はいずれの基準（参照）
も必要としない。

【００２５】 従って、該流量計は、流れを測定すべき流体の温度における変化に対して敏感
ではない。

【００２６】 十分に確定された周期的比率に従い、各時間で同じ一定値の電流にて、線に電
流パルスを印加するようにタイミング調整された手段を、処理ユニット３０は有
している。またこれは、２つの連続する電流パルスを隔てる各期間の間に線の抵
抗を測定することによってその温度を取得し得る手段を有する。この測定を行う
ことができるためには、非常に弱い一定電流を線に流すことが必要であり、この
電流の値は、その冷却の間に線の熱的挙動に影響を与えないように選択される。
例えば、実際の電流パルス同士間の数十ワットと比較して、数ミリワットの電力
が消費されるように、電流が選択される。従って、その冷却の間の線の温度は、
その端子間を渡る電圧に直接比例する。

【００２７】 処理ユニット３０は、この電圧を時間の関数として微分するための回路を有す
る。そのようにして得られた導関数は、質量流量の関数であり、処理ユニット３
０は、電圧の導関数の関数として質量流量を決定する変換手段を有する。例えば
、ユニット３０は、変換表が記憶されている記憶手段を有する。

【００２８】 さらに、処理ユニット３０は、電圧においてまたは温度において得られた応答
を、予め記憶した理論応答と比較する手段を有する。

【００２９】 例えば、本体１０への流体（例えば、ケロシン）の入射前に、処理ユニット３
０は導線１８に電流パルスを送る。

【００３０】 ここから得られる温度応答は、理論応答と比較されるが、この理論応答は、流
れの無い工場出荷時での該流量計のものである。

【００３１】 より正確には、処理ユニット３０は、冷却曲線上で、冷却モードの不規則性に
よって分離される２つの段階ＩおよびＩＩを決定する。

【００３２】 本発明者らは、実際、冷却曲線が２つの別個の部分を有することを観察した。 第１の段階。この段階では、電流パルスによって発生した熱が、線１８を構成
する材料によって、経時後のカバーによって、そして起こり得ることとして該カ
バー周囲の油性・脂肪性・固体の堆積物によって、独自に伝導される（図３の段
階Ｉ）。

【００３３】 第２の段階。この段階では、流量計の周囲の対流がまだ確立されていない間、
熱は流体中に伝導される（図３の段階ＩＩ）。

【００３４】 第１および第２の、これら２つの段階の期間中の冷却曲線は、ｅｘｐ（−ｔ／
τ₁）およびｅｘｐ（−ｔ／τ₂）の曲線の一部であり、ここで、τ₁およびτ₂は
、それぞれ、第１および第２の２つの段階に特徴的な時間定数である。

【００３５】 ここで、所定の加熱線について、パラメーターτ₁は、質量流量の関数として
一定である。

【００３６】 しかしながら、時間定数τ₂は、質量流量の関数として減少する。

【００３７】 本体１０内部に流体の流れが無い状態で、導線１８に電流パルスが送られる際
の、処理ユニット３０による時間定数τ₁の決定によって、処理ユニット３０が
油性の、脂肪性の、または固体の堆積物の存在を検出することが可能となる。

【００３８】 必要であれば、ユニット３０は、これらの堆積物に起因するドリフトを積分す
るために使用する処理のパラメーターを修正する。

【００３９】 処理ユニットはまた、パラメーターτ₂をも決定する。該ユニットは、本体１
０に流体の流れが無い状態でのこのパラメーターτ₂の値を、理論値と比較する
。この理論値と、パラメーターτ₂に対し決定した値との間の差が所定のしきい
値よりも大きい場合には、このことから、処理ユニット３０は、該流量計に連結
されたエレクトロニクスの作動に異常が存在することを推定する。

【００４０】 本発明の別の有利な態様によれば、流量計の線１８は、本出願人の特許出願FR
91 10845（これを有利に参照することが可能であろう）に記載されたタイプの
プロフィール内部に収容することができる。

【００４１】 このようなプロフィールの本体は、図４に示されており、ここではＣで参照さ
れている。それは、航空機の翼のような形状を有し、対称であっても対称でなく
てもよい。

【００４２】 開口部Ｏは、該プロフィールの本体Ｃを横切る。線１８は、この開口部の長手
に沿って延びる。

【００４３】 該開口部Ｏの形状と、流体の流れ内への該プロフィールの本体Ｃの投入は、粒
子（液状流体の場合には固体の粒子、気体状流体の場合には固体および液体の粒
子）の衝撃を回避するかまたは低減するような様式であって、境界層および測定
すべき流れが該開口部Ｏを貫通するようなものとされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、熱線質量流量計の垂直軸断面である。

【図２】 図２は、図１に示す流量計の横断面である。

【図３】 図３は、時間の関数としての線の温度の線図である。

【図４】 図４は、プロフィールを定められた本体の概略斜視図であり、本発明による流
量計の線を収容することができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量を測定すべき流体の経路中に配置された加熱プローブ（
   １８）と、該プローブに電流パルスを印加する手段（３０）と、該パルス同士の
   間においてその冷却速度を決定する測定手段とを有するタイプの質量流量計であ
   って、 その特徴が、当該流量計が処理手段（３０）を有し、該手段が、該流体の冷却
   曲線の少なくとも一部分の特徴的なパラメーターを決定することができ、かつ起
   こり得る稼動のドリフトまたは異常に関係するデータをそのパラメーターから取
   り出すためのものである、前記質量流量計。
2. 【請求項２】 処理手段（３０）が、ゼロ流量での電流パルスの発生後にパ
   ラメーターを決定するものであって、かつこのようなパルスを発生させる手段を
   有するものであり、該パルスの発生は、当該流量計を利用する段階の出発点が感
   知された時でありかつ流体の流れが確立される前であることを特徴とする、請求
   項１に記載の質量流量計。
3. 【請求項３】 処理手段（３０）が、第１の冷却段階（Ｉ）の特徴的なパラ
   メーターを決定する手段を有し、該冷却段階の間では、加熱プローブは、それを
   形成する材料を通じた伝導によって、かつそのカバーおよび起こり得る油性、脂
   肪性または固体の堆積物を通じた伝導によって冷却され、 該処理手段はまた、該油性、脂肪性または固体の堆積物に起因する、起こり得
   るドリフトに関係するデータを、このパラメーターから取り出す手段を有するこ
   とを特徴とする、前記請求項のうちの１項に記載の流量計。
4. 【請求項４】 処理手段（３０）が、第２の冷却段階の特徴的なパラメータ
   ーを決定する手段を有し、該冷却段階の間では、加熱プローブ（１８）は、流体
   中での、対流によってではなく、ゼロ流量での伝導によっても冷却され、 加えて、処理手段が、このパラメーターから当該流量計のエレクトロニクスの
   起こり得る稼動異常に関係するデータを取り出すための手段を有することを特徴
   とする、請求項１に記載の流量計。
5. 【請求項５】 当該流量計が、航空機の翼のタイプのプロフィールとされた
   本体（Ｃ）を有すること、および、 開口部（Ｏ）が該プロフィールの本体（Ｃ）を横切り、加熱プローブがこの開
   口部の長手に沿って延び、該開口部（Ｏ）の形状と、流体の流れ内への該プロフ
   ィールの本体（Ｃ）の投入は、線に対する粒子の衝撃を回避するかまたは低減す
   るような様式であって、境界層および測定すべき流れが該開口部（Ｏ）を貫通す
   るようなものであることを特徴とする、前記請求項のうちの１項に記載の流量計
   。