JP2771949B2 - Thermal flow sensor - Google Patents

Thermal flow sensor

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JP2771949B2
JP2771949B2 JP6217878A JP21787894A JP2771949B2 JP 2771949 B2 JP2771949 B2 JP 2771949B2 JP 6217878 A JP6217878 A JP 6217878A JP 21787894 A JP21787894 A JP 21787894A JP 2771949 B2 JP2771949 B2 JP 2771949B2
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fluid
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揚二 永田
幹生 杉岡
常明 橋本
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CKD Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体の流れの有無等を
測定する熱式流量センサに関し、さらに詳細には、流体
の流れにより冷却され、変化する熱式流量検知用抵抗素
子の抵抗値をブリッジ回路から得られる出力電圧により
判定し、作動する熱式流量センサにおいて、液体温度が
変化したときでも安定して作動できる熱式流量センサに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal flow sensor for measuring the presence / absence of a flow of a liquid, and more particularly, to a resistance value of a thermal flow detecting resistance element which is cooled by a flow of a fluid and changes. The present invention relates to a thermal type flow sensor which is operated based on an output voltage obtained from a bridge circuit and operates stably even when the liquid temperature changes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、流体の流れを検出する熱式流
量センサとして、流量を逐次計測する流量計と、所定の
流れの有無だけを単純に検出する流水スイッチとが使用
されている。そして、流量計及び流水スイッチとして
は、流体が流れる管路内にヒーター及び一対の熱電対を
取り付け、ヒーターにより加熱した流体の温度降下を熱
電対により計測することにより、液体の流速および流体
の流量を計測する熱式流量計が使用されている。しか
し、熱電対を使用する熱式流量計は、応答速度が遅いと
いう問題があった。そこで、速い応答性を必要とする場
合には、熱式流速計により流速および流量を計測するこ
とが行われている。一方、熱式流速計を流水スイッチと
して利用することも行われており、この場合は、流量検
知用抵抗素子を流体中に配置して加熱し、流体の流れに
より冷却され、変化する流体検知用抵抗素子の抵抗値
を、ブリッジ回路で出力電圧として検出し、その出力電
圧をある一定のしきい値と比較し判定することにより、
ON−OFFスイッチとして作動させている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a thermal type flow sensor for detecting a flow of a fluid, a flow meter for successively measuring a flow rate and a flow switch for simply detecting the presence or absence of a predetermined flow have been used. As a flow meter and a flowing water switch, a heater and a pair of thermocouples are installed in a pipe in which the fluid flows, and the temperature drop of the fluid heated by the heater is measured by the thermocouple, so that the flow rate of the liquid and the flow rate of the fluid are measured. Is used. However, the thermal flow meter using a thermocouple has a problem that the response speed is slow. Therefore, when a quick response is required, the flow velocity and the flow rate are measured by a thermal flow meter. On the other hand, a thermal anemometer is also used as a flowing water switch. In this case, a resistance element for flow rate detection is arranged in a fluid, heated, cooled by the flow of the fluid, and changed for the fluid detection. By detecting the resistance value of the resistance element as an output voltage in the bridge circuit, and comparing the output voltage with a certain threshold value to determine,
It is operated as an ON-OFF switch.

【0003】すなわち、従来の熱式流速計においては、
ブリッジ回路を形成している抵抗素子のうちの一つを流
量検知用抵抗素子として、流体が流れる管路内に配置
し、常時、その抵抗素子に電流を流し加熱している。こ
こで、流体の流速が変化した場合、流体が抵抗素子から
奪い去る熱量が変化するので、流量検知抵抗素子の抵抗
値が変化する。熱式流速計は、抵抗値が変化した流量検
知用抵抗素子を流れる電流の変化をブリッジ回路から出
力電圧として検出して流速および流量を計測している。
熱式流速計によれば、正確かつ応答性よく流量を計測す
ることができるため、最近広く使用されている。
That is, in a conventional thermal current meter,
One of the resistance elements forming the bridge circuit is disposed as a flow rate detection resistance element in a pipe through which a fluid flows, and current is constantly passed through the resistance element to heat the resistance element. Here, when the flow velocity of the fluid changes, the amount of heat that the fluid takes away from the resistance element changes, so that the resistance value of the flow rate detection resistance element changes. The thermal anemometer measures a flow rate and a flow rate by detecting a change in a current flowing through a flow rate detecting resistance element having a changed resistance value as an output voltage from a bridge circuit.
According to the thermal anemometer, the flow rate can be accurately and responsively measured, so that it is widely used recently.

【0004】しかし、管路内を通過する流体の温度が変
化した場合に、同じ流量であっても流量検知用抵抗素子
の温度が変化し、流体が流量検知用抵抗素子から奪い去
る熱量が異なることとなる。それに伴って、抵抗値が変
化した流量検知用抵抗素子を流れる電流の変化をブリッ
ジ回路により検出した出力電圧も、流量が同じでも流体
の温度により異なることとなる。すなわち、流体の温度
変化により、流量計測に誤差が発生する問題があった。
すなわち、図4に、従来からの1素子式の熱式流量セン
サにより測定した出力電圧と流量の関係を示している。
ここで、1素子式の熱式流量センサとは、流体が流れて
いる管路内に、流量検知用抵抗素子を一つだけ配置した
ものである。
However, when the temperature of the fluid passing through the pipeline changes, the temperature of the flow detecting resistance element changes even if the flow rate is the same, and the amount of heat taken off by the fluid from the flow detecting resistance element differs. It will be. Accordingly, the output voltage detected by the bridge circuit as a change in the current flowing through the flow rate detecting resistance element having a changed resistance value differs depending on the temperature of the fluid even if the flow rate is the same. That is, there is a problem that an error occurs in the flow rate measurement due to a change in the temperature of the fluid.
That is, FIG. 4 shows the relationship between the output voltage and the flow rate measured by a conventional one-element type thermal flow sensor.
Here, the one-element type thermal flow sensor is one in which only one resistance element for flow rate detection is arranged in a pipe in which a fluid flows.

【0005】この1素子式の熱式流量センサを用いて、
測定に使用した液体は、水である。液体の温度(水温)
は、0,10,20,30,40,50(℃)の6種類
で実験している。すべての水温において、流量の変化
(増加)に対する出力電圧の変化は小さいことがわか
る。しかしながら、この図4からわかるように、同一流
量に対する出力電圧の値は、水温により大きく異なって
おり、出力電圧に対する液体の温度の影響が、大きいこ
とがわかる。それゆえ、温度の異なる液体の流量を測定
する際においては、液体の温度によって出力電圧が変化
して、温度の異なるすべての液体に対して、一定の同じ
出力電圧にならないために、一定のしきい値を定めるこ
とができず、流水スイッチとして作動することができな
い。
Using this one-element thermal flow sensor,
The liquid used for the measurement is water. Liquid temperature (water temperature)
Are experimented with six types of 0, 10, 20, 30, 40, and 50 (° C.). It can be seen that the change in the output voltage with respect to the change (increase) in the flow rate is small at all water temperatures. However, as can be seen from FIG. 4, the value of the output voltage for the same flow rate differs greatly depending on the water temperature, and the effect of the liquid temperature on the output voltage is large. Therefore, when measuring the flow rate of liquids with different temperatures, the output voltage changes with the temperature of the liquid, and the same output voltage is not applied to all the liquids with different temperatures. The threshold cannot be determined and it cannot operate as a flush switch.

【0006】流体の温度変化による計測誤差を解消する
ため、熱式流速計では、ブリッジ回路を形成している流
量検知用抵抗素子の温度補正を行うために、流量検知用
抵抗素子と水温検知用抵抗素子を流路内に取り付け、ブ
リッジ回路を構成している。
In order to eliminate a measurement error due to a change in the temperature of a fluid, in a thermal type anemometer, in order to correct the temperature of a resistance element for flow rate detection forming a bridge circuit, a resistance element for flow rate detection and a temperature sensor for water temperature detection are used. A resistance element is mounted in the flow path to form a bridge circuit.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱式流量センサには、次のような問題があった。すなわ
ち、流量検知用抵抗素子が自己加熱することにより発生
する流量検知用抵抗素子自体の抵抗値の変化が考慮され
ていなかった。そして、ブリッジ回路が平衡する状態
(ブリッジ回路の検流計に電流が流れなくなった状態)
からずれた状態で、ブリッジ回路が作動していた。その
ため、流水スイッチとしての作動に誤動作が発生する問
題があった。
However, the conventional thermal flow sensor has the following problems. That is, the change in the resistance value of the flow detection resistor itself caused by the self-heating of the flow detection resistor has not been considered. Then, the bridge circuit is in a state of equilibrium (a state in which no current flows in the galvanometer of the bridge circuit)
The bridge circuit was operating in a state deviated from the above. Therefore, there is a problem that a malfunction occurs in the operation as the water flow switch.

【0008】すなわち、図5に、従来の流量検知用素子
と水温検知用素子とを用いた2素子式の流水スイッチに
より測定した出力電圧と流量の関係を示す。この2素子
式の熱式流量センサを用いて、測定に使用した液体は、
水である。液体の温度(水温)は、0,10,20,3
0,40,50(℃)の6種類で実験している。この図
5からわかるように、この2素子式の熱式流量センサに
おいては、図4の1素子式の流量式センサの場合と比較
して、同一流量に対する出力電圧の値は、すべての水温
において、1素子式の流量式センサの場合ほど大きくな
い。すなわち、出力電圧に対する液体の温度の影響は、
それほど大きくはないことがわかる。
That is, FIG. 5 shows the relationship between the output voltage and the flow rate measured by a two-element flow switch using a conventional flow rate detecting element and a water temperature detecting element. Using this two-element thermal flow sensor, the liquid used for measurement is:
Water. The temperature of the liquid (water temperature) is 0, 10, 20, 3
Experiments are performed with six types of 0, 40, and 50 (° C.). As can be seen from FIG. 5, in the two-element thermal flow sensor, the output voltage value for the same flow rate is different at all the water temperatures, as compared with the one-element flow sensor of FIG. Not as large as in the case of a one-element flow sensor. That is, the effect of the temperature of the liquid on the output voltage is
It turns out that it is not so large.

【0009】しかし、まだ温度の異なる液体の流量を測
定する際においては、液体の温度によって出力電圧が少
し変化して、温度の異なるすべての液体に対して、一定
の同じ出力電圧にならないために、一定のしきい値を定
めることができず、流水スイッチとして作動することが
できない問題があった。その理由は、流量検知用抵抗素
子が自己加熱することにより、流量検知用抵抗素子自体
の抵抗値が変化するためである。
However, when measuring the flow rates of liquids having different temperatures, the output voltage slightly changes depending on the temperature of the liquid, and the output voltage does not become the same constant for all the liquids having different temperatures. However, there has been a problem that a fixed threshold value cannot be determined, and the device cannot operate as a water flow switch. The reason is that the resistance value of the flow detection resistor itself changes due to self-heating of the flow detection resistor.

【0010】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、液体の温度の影響を受けない
で、温度の異なるすべての液体に対して、一定の同じ出
力電圧が検出され、それにより、流れの有無を安定して
検出可能な熱式流量センサを提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and the same output voltage is detected for all liquids having different temperatures without being affected by the temperature of the liquid. Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermal flow sensor capable of stably detecting the presence or absence of a flow.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の熱式流量センサは、液体通路中に配設され
た流量検知用抵抗素子と水温検知用抵抗素子とを含んで
形成されたブリッジ回路を有する熱式流量センサであっ
て、液体通路外にあってブリッジ回路を構成する水温検
知用抵抗素子と直列に接続した温度上昇補正抵抗素子を
有している。また、上記熱式流量センサにおいて、温度
上昇補正抵抗素子の抵抗値が、ブリッジ回路に通電され
流量検知用抵抗素子の抵抗値が温度上昇により変化した
ときに、ブリッジ回路を電気的に平衡にする抵抗値であ
ることを特徴とする。
In order to achieve this object, a thermal type flow sensor according to the present invention is formed to include a resistance element for detecting a flow rate and a resistance element for detecting a water temperature disposed in a liquid passage. A thermal flow sensor having a bridge circuit provided therein, the thermal flow sensor having a temperature rise correction resistance element outside the liquid passage and connected in series with a water temperature detection resistance element constituting the bridge circuit. In the above thermal type flow sensor, when the resistance value of the temperature rise correction resistance element is energized to the bridge circuit and the resistance value of the flow rate detection resistance element changes due to temperature rise, the bridge circuit is electrically balanced. It is characterized by a resistance value.

【0012】[0012]

【作用】上記の構成よりなる本発明の熱式流量センサ
は、液体通路中に配設され、液体の流れの有無を検出す
る。ここで、ブリッジ回路を構成している流量検知用抵
抗素子は、常時、流体温度より20〜30度程度高い温
度に加熱されている。流路内で加熱された流量検知用抵
抗素子は、流体により熱を奪われる。ここで、流体に奪
われる熱量は、流速に比例している。そして、流速の増
加に伴い熱が奪われ、流量検知用抵抗素子の温度が下が
る。そして、流量検知抵抗素子の抵抗値が下がり、流量
検知抵抗素子でのブリッジの分圧比が変わり、ブリッジ
電圧が発生する。この電圧の変化を出力電圧として検出
することにより、流速を測定している。
The thermal flow sensor of the present invention having the above-described structure is disposed in a liquid passage and detects the presence or absence of a liquid flow. Here, the flow rate detecting resistance element constituting the bridge circuit is constantly heated to a temperature about 20 to 30 degrees higher than the fluid temperature. The flow rate detecting resistance element heated in the flow path is deprived of heat by the fluid. Here, the amount of heat taken by the fluid is proportional to the flow velocity. Then, heat is deprived as the flow velocity increases, and the temperature of the flow rate detecting resistance element decreases. Then, the resistance value of the flow detection resistance element decreases, the voltage division ratio of the bridge in the flow detection resistance element changes, and a bridge voltage is generated. The flow velocity is measured by detecting the change in the voltage as an output voltage.

【0013】流体の温度が変化した場合、水温検知用抵
抗素子が、流体と同じ温度になり、ブリッジ回路により
流体の温度変化に対する温度補正が行われる。また、一
定温度に加熱されることにより発生する流量検知用抵抗
素子の抵抗値の微小変化は、ブリッジ回路の流量検知用
抵抗素子と対抗する位置にある水温検知用抵抗素子に直
列に接続された温度上昇補正抵抗素子が、流量検知用抵
抗素子が通電され所定の温度に加熱されたときに、ブリ
ッジ回路が平衡状態にするため、流量検知用抵抗素子が
加熱されることにより発生する誤差は補正される。それ
により、流体の温度が変化しても、流量検知用抵抗素子
での平衡状態が一定するため、しきい値を容易に採るこ
とができ、安定して作動する熱式流量センサを得ること
ができる。
When the temperature of the fluid changes, the temperature of the water temperature detecting resistance element becomes the same as the temperature of the fluid, and the bridge circuit performs temperature correction for the temperature change of the fluid. In addition, a minute change in the resistance value of the flow rate detection resistance element caused by being heated to a constant temperature is connected in series to the water temperature detection resistance element at a position opposite to the flow rate detection resistance element of the bridge circuit. The temperature rise correction resistance element corrects the error caused by the heating of the flow rate detection resistance element in order to bring the bridge circuit into an equilibrium state when the flow rate detection resistance element is energized and heated to a predetermined temperature. Is done. As a result, even if the temperature of the fluid changes, the equilibrium state in the resistance element for flow rate detection is constant, so that it is possible to easily take a threshold value and obtain a thermal type flow sensor that operates stably. it can.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例である熱式
流量センサ1について図面を参照して説明する。図1に
熱式流量センサ1の構成を示している。熱式流量センサ
1は、流体Fが流れる通路内に水温検知用抵抗素子2お
よび流量検知用抵抗素子3が検出部が流体Fに接するよ
うに、流体Fの流れる方向に直列に配設されている。そ
して、水温検知用抵抗素子2及び流量検知用抵抗素子3
は、保護部材である保護用カバー4で覆われている。水
温検知用抵抗素子2、流量検知用抵抗素子3と保護用カ
バー4との間には、モールド材5が満たされている。モ
ールド材5は、水温検知用抵抗素子2、流量検知用抵抗
素子3等を固定し、また、熱の伝達を行い、空気側外部
からの水滴、湿気を進入防止する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A thermal flow sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the thermal flow sensor 1. The thermal type flow sensor 1 has a resistance element 2 for detecting a water temperature and a resistance element 3 for detecting a flow rate which are arranged in series in a flow direction of the fluid F such that a detection portion contacts the fluid F in a passage in which the fluid F flows. I have. Then, the water temperature detection resistance element 2 and the flow rate detection resistance element 3
Are covered with a protective cover 4 which is a protective member. The space between the water temperature detecting resistance element 2, the flow rate detection resistance element 3 and the protective cover 4 is filled with a molding material 5. The molding material 5 fixes the water temperature detecting resistance element 2 and the flow rate detection resistance element 3 and the like, transfers heat, and prevents water droplets and moisture from entering from outside the air side.

【0015】また、保護用カバー4は、漏れ止め用のO
リング6を介してボディ部7に付設されている。ボディ
部7は、円筒状の管であり、流体Fが流入する入口と流
体Fが流出する出口は、若干直径が大きめに形成されて
いる。流体Fは、左方向から流入して、右方向へ流出す
る。本実施例では、水温検知用抵抗素子2と流量検知用
抵抗素子3とを流れに対して直列に配置しているが、並
列に配置してもよく、また、各々を別流路に配置しても
よい。
The protective cover 4 is provided with an O for preventing leakage.
It is attached to the body part 7 via the ring 6. The body portion 7 is a cylindrical tube, and the inlet through which the fluid F flows in and the outlet through which the fluid F flows out are formed slightly larger in diameter. The fluid F flows in from the left and flows out in the right. In this embodiment, the resistance element 2 for detecting the water temperature and the resistance element 3 for detecting the flow rate are arranged in series with respect to the flow. However, they may be arranged in parallel. You may.

【0016】ボディ部7において、管内を流体Fが流れ
る流路の断面積は、一定に形成されている。また、ボデ
ィ部7の内部において、流体Fの流れは層流状態となる
ように構成されている。水温検知用抵抗素子2及び流量
検知用抵抗素子3は流路のほぼ中央に付設されているた
め、流体Fの最も速度の速い位置で流体Fと接触してい
る。従って、熱式流量センサとして、流体Fの最大速度
を検出している。
In the body portion 7, the cross-sectional area of the flow path through which the fluid F flows in the pipe is formed to be constant. Further, the flow of the fluid F is configured to be in a laminar flow state inside the body portion 7. Since the water temperature detecting resistance element 2 and the flow rate detection resistance element 3 are provided substantially at the center of the flow path, they are in contact with the fluid F at the position where the velocity of the fluid F is highest. Therefore, the maximum velocity of the fluid F is detected as a thermal flow sensor.

【0017】図2に、この流量検知用抵抗素子3の電流
変化を測定するブリッジ回路を示している。ブリッジ回
路は、水温検知用抵抗素子2(抵抗値R4)及びそれと
直列に接続する温度上昇補正抵抗素子8(抵抗値R5)
と、流量検知用抵抗素子3(抵抗値R3)と、流体通路
の外にある二つの固定抵抗素子(抵抗値R1,抵抗値R
2)とにより構成されている。ここで、温度上昇補正抵
抗素子8(抵抗値R5)は、水温検知用抵抗素子2(抵
抗値R4)に、流体通路の外で直列に接続されている。
二つの固定抵抗素子(抵抗値R1および抵抗値R2)
は、それぞれ、流量検知用抵抗素子3(抵抗値R3)お
よび水温検知用抵抗素子2(抵抗値R4)に対するもの
である。また、Vsは、電源電圧であり、Vbは、出力
電圧である。
FIG. 2 shows a bridge circuit for measuring a change in current of the resistance element 3 for flow rate detection. The bridge circuit includes a water temperature detecting resistance element 2 (resistance value R4) and a temperature rise correction resistance element 8 (resistance value R5) connected in series therewith.
, A flow detecting resistance element 3 (resistance value R3), and two fixed resistance elements (resistance value R1 and resistance value R
2). Here, the temperature rise correction resistance element 8 (resistance value R5) is connected to the water temperature detection resistance element 2 (resistance value R4) in series outside the fluid passage.
Two fixed resistance elements (resistance value R1 and resistance value R2)
Are for the flow rate detection resistance element 3 (resistance value R3) and the water temperature detection resistance element 2 (resistance value R4), respectively. Vs is a power supply voltage, and Vb is an output voltage.

【0018】ブリッジ回路において、流体Fが流れてい
ない場合は、水温検知用抵抗素子2は流体Fと同じ温度
であり、流量検知用抵抗素子3は加熱されている。ここ
で、水温検知用抵抗素子2と流量検知用抵抗素子3と
は、温度が異なるため、抵抗値が微小に相違し、V1と
V2とに微小の電位差がある。本発明では、この微小電
位差を補正するために、水温検知用抵抗素子2と直列に
温度上昇補正抵抗素子8を接続している。
In the bridge circuit, when the fluid F is not flowing, the water temperature detecting resistance element 2 is at the same temperature as the fluid F, and the flow rate detection resistance element 3 is heated. Here, since the water temperature detection resistance element 2 and the flow rate detection resistance element 3 have different temperatures, their resistance values are slightly different, and there is a small potential difference between V1 and V2. In the present invention, a temperature rise correction resistance element 8 is connected in series with the water temperature detection resistance element 2 in order to correct this minute potential difference.

【0019】次に、温度上昇補正抵抗素子8の抵抗値の
求め方を説明する。数1式は、図2のブリッジ回路から
検出される出力電圧Vbを算出する計算式である。
Next, how to determine the resistance value of the temperature rise correction resistance element 8 will be described. Equation 1 is a calculation equation for calculating the output voltage Vb detected from the bridge circuit of FIG.

【数1】 図2のブリッジ回路において、出力電圧Vbは、ブリッ
ジ回路の接続点における電圧V2とV1との差によって
求められる。しかし、実際には、抵抗値に温度係数(T
CR)があるために、その補正を加える必要がある。ゆ
えに、実際の出力電圧は、補正した補正出力電圧Vb′
により算出される。ここで、R1’及びR2’は、流体
通路の外に取り付けられているため、周囲温度TRによ
り補正される。また、R3’は、流体通路にあるため、
水温TWにより補正され、さらに、所定の温度に加熱さ
れるため、通電により加熱される温度上昇TO分補正さ
れる。また、R4’は、流体通路内にあるため、水温T
Wにより補正される。また、R5’は、流体通路の外に
取り付けられているため、周囲温度TRにより補正され
る。
(Equation 1) In the bridge circuit of FIG. 2, the output voltage Vb is determined by the difference between the voltages V2 and V1 at the connection point of the bridge circuit. However, in practice, the temperature coefficient (T
CR), it is necessary to add the correction. Therefore, the actual output voltage is the corrected output voltage Vb '
Is calculated by Here, since R1 'and R2' are mounted outside the fluid passage, they are corrected by the ambient temperature TR. Also, since R3 'is in the fluid passage,
Since the temperature is corrected by the water temperature TW and further heated to a predetermined temperature, the temperature is corrected by the temperature rise TO heated by energization. Further, since R4 'is in the fluid passage, the water temperature T4'
It is corrected by W. Further, since R5 'is mounted outside the fluid passage, it is corrected by the ambient temperature TR.

【0020】次に、上記構成を有する熱式流量センサ1
の作用について説明する。本実施例では、流体Fの一つ
である水の流量を測定している。流体Fが左方向からボ
ディ部7に流入する。ボディ部7の内部において、流体
Fの流れは層流状態となっている。水温検知用抵抗素子
2及び流量検知用抵抗素子3は、流体通路の中央位置に
取り付けられているため、流体Fの最高速度を検出して
いる。ここで、流量検知用抵抗素子3は、常時、所定の
温度に加熱されている。この所定の温度は、流体Fの温
度より20度から30度程高く設定されている。
Next, the thermal type flow sensor 1 having the above configuration
The operation of will be described. In this embodiment, the flow rate of water, which is one of the fluids F, is measured. The fluid F flows into the body 7 from the left. Inside the body 7, the flow of the fluid F is in a laminar flow state. Since the water temperature detecting resistance element 2 and the flow rate detection resistance element 3 are attached at the center position of the fluid passage, the maximum velocity of the fluid F is detected. Here, the flow rate detecting resistance element 3 is constantly heated to a predetermined temperature. This predetermined temperature is set to be about 20 to 30 degrees higher than the temperature of the fluid F.

【0021】そして、流路内で加熱された流量検知用抵
抗素子3、流体により熱を奪われる。ここで、流体に奪
われる熱量は、流速に比例している。そして、流速の増
加に伴い熱が奪われ、流量検知用抵抗素子3の温度が下
がる。そして、流量検知抵抗素子3の抵抗値R3が下が
り、流量検知抵抗素子3の抵抗値R3とR1による分圧
比が変わり、V1が下がる。そして、ブリッジ出力電圧
Vbが発生する。この電圧の変化を出力電圧として検出
することにより、流速を測定している。ここで、流体F
の温度が変化した場合は、流量検知用抵抗素子3と同様
に水温検知用抵抗素子2が温度変化するため、流体Fの
温度変化による誤差はブリッジ回路により補正されてい
る。また、流量検知用抵抗素子3を所定の温度に加熱し
た場合、流量検知用抵抗素子3の抵抗値が微小変化する
が、この変化による誤差は、温度上昇補正抵抗素子8が
補正している。
Then, heat is deprived by the flow rate detecting resistance element 3 and the fluid heated in the flow path. Here, the amount of heat taken by the fluid is proportional to the flow velocity. Then, heat is deprived as the flow velocity increases, and the temperature of the flow rate detecting resistance element 3 decreases. Then, the resistance value R3 of the flow detection resistance element 3 decreases, the voltage division ratio based on the resistance values R3 and R1 of the flow detection resistance element 3 changes, and V1 decreases. Then, a bridge output voltage Vb is generated. The flow velocity is measured by detecting the change in the voltage as an output voltage. Here, the fluid F
When the temperature of the fluid F changes, the temperature of the water temperature detecting resistance element 2 changes as in the case of the flow rate detection resistance element 3, and the error due to the temperature change of the fluid F is corrected by the bridge circuit. In addition, when the resistance element 3 for flow rate detection is heated to a predetermined temperature, the resistance value of the resistance element 3 for flow rate detection slightly changes, but the error due to this change is corrected by the temperature rise correction resistance element 8.

【0022】次に、本発明を具体化した実施例である熱
式流量センサ1の実験結果を図3に示す。この図3は、
流量と出力電圧の関係を示したものである。横軸に流量
を、縦軸に出力電圧を示している。この図3では、液体
として水を使用した例を示している。そして、水の温度
は、0,10,20,30,40,50(℃)であり、
6種類の水を使用している。図3からわかるように、従
来の図4及び図5と比較して、すべての水温において、
出力電圧値は、ほぼ同じであることがわかる。すなわ
ち、出力電圧に対する液体の温度の影響は、ほとんど無
いことがわかる。
Next, FIG. 3 shows experimental results of the thermal type flow sensor 1 which is an embodiment of the present invention. This FIG.
It shows the relationship between the flow rate and the output voltage. The horizontal axis shows the flow rate, and the vertical axis shows the output voltage. FIG. 3 shows an example in which water is used as the liquid. And the temperature of the water is 0, 10, 20, 30, 40, 50 (° C.),
Six types of water are used. As can be seen from FIG. 3, compared to the conventional FIGS. 4 and 5, at all water temperatures,
It can be seen that the output voltage values are almost the same. That is, it is understood that there is almost no influence of the liquid temperature on the output voltage.

【0023】このことは、上述した数1式における補正
出力電圧Vb′の値からも確認される。すなわち、補正
出力電圧Vb′を求める場合、補正出力電圧Vb′を算
出する式に補正抵抗値(R1′,R2′,R3′,R
4′,R5′)および抵抗値の温度係数(TCR)、周
囲温度などを代入して計算する。例えば、水温が0℃の
ときの補正出力電圧Vb′を算出する場合は、各々の抵
抗素子の抵抗値(R1=100Ω,R2=1000Ω,
R3=100Ω,R4=1000Ω,R5=48Ω)お
よび各々の抵抗素子の抵抗値の温度係数(TCR1=
0.0001,TCR2=0.0001,TCR3=
0.005,TCR4=0.005,TCR5=0.0
001)および周囲温度=20℃および水温=0℃など
を、各々の抵抗素子の補正抵抗値を求める式に代入する
ことによって、各々の抵抗素子の補正抵抗値(R1′=
100.2Ω,R2′=1002Ω,R3′=100
Ω,R4′=1000Ω,R5′=48.096Ω)が
得られる。更に、これらの値を補正出力電圧Vb′を算
出する式に代入して計算すると、Vb′=0.1755
Vが算出される。
This is also confirmed from the value of the corrected output voltage Vb 'in the above equation (1). That is, when calculating the corrected output voltage Vb ', the correction resistance values (R1', R2 ', R3', R
4 ', R5'), the temperature coefficient of resistance (TCR), the ambient temperature, and the like. For example, when calculating the corrected output voltage Vb ′ when the water temperature is 0 ° C., the resistance value of each resistance element (R1 = 100Ω, R2 = 1000Ω,
R3 = 100Ω, R4 = 1000Ω, R5 = 48Ω) and the temperature coefficient (TCR1 =
0.0001, TCR2 = 0.0001, TCR3 =
0.005, TCR4 = 0.005, TCR5 = 0.0
001) and the ambient temperature = 20 ° C. and the water temperature = 0 ° C. are substituted into the equations for calculating the correction resistance value of each resistance element, whereby the correction resistance value (R1 ′ =
100.2Ω, R2 ′ = 1002Ω, R3 ′ = 100
Ω, R4 ′ = 1000Ω, R5 ′ = 48.096Ω). Further, when these values are substituted into the equation for calculating the corrected output voltage Vb 'and calculated, Vb' = 0.1755
V is calculated.

【0024】また、水温が50℃のときの補正出力電圧
Vb′を算出する場合は、各々の抵抗素子の抵抗値(R
1=100Ω,R2=1000Ω,R3=100Ω,R
4=1000Ω,R5=48Ω)および各々の抵抗素子
の抵抗値の温度係数(TCR1=0.0001,TCR
2=0.0001,TCR3=0.005,TCR4=
0.005,TCR5=0.0001)および周囲温度
=20℃および水温=50℃などを、各々の抵抗素子の
補正抵抗値を求める式に代入することによって、各々の
抵抗素子の補正抵抗値(R1′=100.2Ω,R2′
=1002Ω,R3′=125Ω,R4′=1250
Ω,R5′=48.096Ω)が得られる。更に、これ
らの値を補正出力電圧Vb′を算出する式に代入して計
算すると、Vb′=0.1395Vが算出される。
When calculating the corrected output voltage Vb 'when the water temperature is 50 ° C., the resistance value (R
1 = 100Ω, R2 = 1000Ω, R3 = 100Ω, R
4 = 1000Ω, R5 = 48Ω) and the temperature coefficient of the resistance value of each resistance element (TCR1 = 0.0001, TCR
2 = 0.0001, TCR3 = 0.005, TCR4 =
0.005, TCR5 = 0.0001), ambient temperature = 20 ° C., water temperature = 50 ° C., etc., are substituted into the equations for determining the correction resistance value of each resistance element, so that the correction resistance value of each resistance element ( R1 '= 100.2Ω, R2'
= 11002Ω, R3 ′ = 125Ω, R4 ′ = 1250
Ω, R5 ′ = 48.096 Ω). Further, when these values are substituted into the equation for calculating the corrected output voltage Vb 'and calculated, Vb' = 0.1395 V is calculated.

【0025】この水温が0℃と50℃のときの両者の補
正出力電圧Vb′の差は、0.036Vであり、極めて
小さい。すなわち、出力電圧に対する液体の温度の影響
は、ほとんど無いことがわかる。このことからも、すべ
ての水温に対して、出力電圧値をほぼ同じにできている
ことがわかる。
When the water temperature is 0 ° C. and 50 ° C., the difference between the corrected output voltages Vb ′ is 0.036 V, which is extremely small. That is, it is understood that there is almost no influence of the liquid temperature on the output voltage. This also indicates that the output voltage values are almost the same for all water temperatures.

【0026】以上詳細に説明したように、本実施例の熱
式流量センサ1によれば、液体通路中に配設された流量
検知用抵抗素子3と水温検知用抵抗素子2とを含んで形
成されたブリッジ回路を有する熱式流量センサ1におい
て、液体通路外にあって、ブリッジ回路を構成する水温
検知用抵抗素子2と直列に接続した温度上昇補正抵抗素
子8を有しているので、流体Fの温度変化のみならず、
流量検知用抵抗素子3を加熱することにより発生する抵
抗値の変化も補正されるため、流体Fの温度に関係の少
ない出力電圧を得ることができ、容易に適正なしきい値
を選択でき、安定した動作をする熱式流量センサ1を得
ることができる。また、複雑な温度補正回路を必要とし
ないため、低コストの熱式流量センサ1を提供すること
ができる。
As described above in detail, according to the thermal type flow sensor 1 of the present embodiment, the thermal flow sensor 1 is formed to include the flow rate detecting resistance element 3 and the water temperature detection resistance element 2 disposed in the liquid passage. Since the thermal type flow sensor 1 having the bridge circuit provided has the temperature rise correction resistance element 8 outside the liquid passage and connected in series with the water temperature detection resistance element 2 constituting the bridge circuit, Not only the temperature change of F,
Since the change in the resistance value generated by heating the flow rate detecting resistance element 3 is also corrected, an output voltage less related to the temperature of the fluid F can be obtained, an appropriate threshold value can be easily selected, and the stable value can be obtained. The thermal type flow sensor 1 which performs the above operation can be obtained. Further, since a complicated temperature correction circuit is not required, a low-cost thermal flow sensor 1 can be provided.

【0027】また、本実施例の熱式流量センサ1は、温
度上昇補正抵抗素子8の抵抗値が、ブリッジ回路に通電
され流量検知用抵抗素子3の抵抗値が温度上昇により変
化したときに、ブリッジ回路を電気的に平衡にする抵抗
値であるので、流量検知用抵抗素子3を所定の温度に加
熱することにより発生するも補正されるため、流体Fの
温度に関係の少ない出力電圧を得ることができ、容易に
適正なしきい値を選択でき、安定した動作をする熱式流
量センサ1を得ることができる。
Further, the thermal type flow sensor 1 of the present embodiment is configured such that when the resistance value of the temperature rise correction resistance element 8 is energized to the bridge circuit and the resistance value of the flow rate detection resistance element 3 changes due to temperature rise. Since the resistance value is such that the bridge circuit is electrically balanced, the voltage generated by heating the flow rate detecting resistance element 3 to a predetermined temperature is also corrected, so that an output voltage less related to the temperature of the fluid F is obtained. Thus, it is possible to obtain the thermal type flow sensor 1 which can easily select an appropriate threshold value and operate stably.

【0028】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は、上記実施例に限定されることなく、色々な応
用が可能である。例えば、本実施例では、温度上昇補正
抵抗素子8の抵抗値を計算により求めているが、温度上
昇補正抵抗素子8の抵抗を可変抵抗にして、実験により
温度上昇補正抵抗素子8の値を定めても良い。また、本
実施例では、流水スイッチについて説明したが、流量を
計測することを目的とする熱式流量計で利用することも
可能である。
The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be applied in various ways. For example, in the present embodiment, the resistance value of the temperature rise correction resistance element 8 is obtained by calculation, but the resistance of the temperature rise correction resistance element 8 is set to a variable resistance, and the value of the temperature rise correction resistance element 8 is determined by experiment. May be. In this embodiment, the flow switch is described. However, the present invention can be applied to a thermal flow meter for measuring a flow rate.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液体通路中に配設された流量検知用抵抗素子と水
温検知用抵抗素子とを含んで形成されたブリッジ回路を
有する熱式流量センサにおいて、液体通路外にあって、
ブリッジ回路を構成する水温検知用抵抗素子と直列に接
続した温度上昇補正抵抗素子を有しているので、流体の
温度変化のみならず、流量検知用抵抗素子を所定の温度
に加熱することにより発生するも補正されるため、流体
の温度に関係の少ない出力電圧を得ることができ、容易
に適正なしきい値を選択でき、安定した動作をする熱式
流量センサを得ることができる。また、複雑な温度補正
回路を必要としないため、低コストの熱式流量センサを
提供することができる。
As is apparent from the above description, a thermal type having a bridge circuit formed by including a resistance element for detecting a flow rate and a resistance element for detecting a water temperature disposed in a liquid passage of the present invention. In the flow sensor, outside the liquid passage,
The temperature rise correction resistance element connected in series with the water temperature detection resistance element that constitutes the bridge circuit generates not only the temperature change of the fluid but also the heating of the flow rate detection resistance element to a predetermined temperature. Therefore, it is possible to obtain an output voltage less related to the temperature of the fluid, easily select an appropriate threshold value, and obtain a thermal type flow sensor that operates stably. Further, since a complicated temperature correction circuit is not required, a low-cost thermal flow sensor can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例である熱式流量センサ1の構成
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a thermal flow sensor 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】熱式流量センサ1の流量計測部のブリッジ回路
図である。
FIG. 2 is a bridge circuit diagram of a flow measuring unit of the thermal type flow sensor 1.

【図3】熱式流量センサ1の実験結果を示すデータ図で
ある。
FIG. 3 is a data diagram showing an experimental result of the thermal type flow sensor 1;

【図4】従来の1素子式の熱式流量計の実験結果を示す
データ図である。
FIG. 4 is a data diagram showing experimental results of a conventional one-element type thermal flow meter.

【図5】従来の2素子式の熱式流量計の実験結果を示す
データ図である。
FIG. 5 is a data diagram showing experimental results of a conventional two-element thermal flow meter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱式流量センサ 2 水温検知用抵抗素子 3 流量検知用抵抗素子 4 保護用カバー 8 温度上昇補正抵抗素子 F 流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal type flow sensor 2 Water temperature detection resistance element 3 Flow rate detection resistance element 4 Protective cover 8 Temperature rise correction resistance element F Fluid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/68──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01F 1/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液体通路中に配設された流量検知用抵抗
素子と水温検知用抵抗素子とを含んで形成されたブリッ
ジ回路を有し、該流量検知用抵抗素子の温度係数がTC
R3である熱式流量センサにおいて、 前記液体通路外にあって、前記ブリッジ回路を構成する
前記水温検知用抵抗素子と直列に接続した温度上昇補正
抵抗素子を有し、 前記温度上昇補正抵抗素子の抵抗値R5が、前記ブリッ
ジ回路に通電され前記流量検知用抵抗素子の抵抗値R3
が温度上昇TOにより変化してR3´=R3+R3×T
CR3×TOとなったときに、前記ブリッジ回路を電気
的に平衡にする抵抗値R5=R3´×R2/R1−R4
であること を特徴とする熱式流量センサ。
[Claim 1] have a bridge circuit which is contained in form a liquid passage disposed flow rate sensing resistor element and the temperature sensing resistor element in the temperature coefficient of the flow rate detecting resistance element TC
The thermal type flow sensor is R3, the In the outside the liquid passage has a temperature rise correction resistor element connected to said temperature sensing resistor element in series constituting said bridge circuit, the temperature increase correction resistor element The resistance value R5
The resistance value of the resistance element for flow rate detection is
Is changed by the temperature rise TO and R3 '= R3 + R3 × T
When CR3 × TO, the bridge circuit is
Value R5 = R3 '× R2 / R1-R4 to be balanced
Thermal flow sensor, characterized in that it.
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