JP2875919B2 - 質量流量計 - Google Patents
質量流量計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用の流体搬送用設
備に使用される質量流量計に関し、さらに詳細には、導
管中を流れる少量の流体の質量流量を高精度かつ速い応
答性で計測する質量流量計に関するものである。
備に使用される質量流量計に関し、さらに詳細には、導
管中を流れる少量の流体の質量流量を高精度かつ速い応
答性で計測する質量流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の質量流量計としては、定電流方式
と定温度駆動方式とが知られている。定電流方式とは、
内部を流体が流れる導管の上流側と下流側に各々温度係
数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻き付け感熱コイ
ルを形成し、各感熱に供給する電流値を一定に保持し、
流体が流れることにより変化する感熱コイルの温度変化
を検出することにより流量計測を行うものである。しか
し、定電流方式は、感熱コイルの温度変化を利用してい
るため、応答性が悪いという問題があり、少量の流体を
高精度で供給するシステムで使用する質量流量計として
は不満足なものであった。
と定温度駆動方式とが知られている。定電流方式とは、
内部を流体が流れる導管の上流側と下流側に各々温度係
数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻き付け感熱コイ
ルを形成し、各感熱に供給する電流値を一定に保持し、
流体が流れることにより変化する感熱コイルの温度変化
を検出することにより流量計測を行うものである。しか
し、定電流方式は、感熱コイルの温度変化を利用してい
るため、応答性が悪いという問題があり、少量の流体を
高精度で供給するシステムで使用する質量流量計として
は不満足なものであった。
【０００３】定電流方式における応答性の悪さを改良す
る手段として、定温度駆動方式が実用化されている。定
温度駆動方式とは、内部を流体が流れる導管の上流側と
下流側に各々温度係数の大なる一対の自己加熱型測温体
を巻き付け感熱コイルを形成し、各感熱コイルによりブ
リッジ回路を作り、感熱コイルの温度を一定値に制御し
て、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位差より演算
するようにしたものである。
る手段として、定温度駆動方式が実用化されている。定
温度駆動方式とは、内部を流体が流れる導管の上流側と
下流側に各々温度係数の大なる一対の自己加熱型測温体
を巻き付け感熱コイルを形成し、各感熱コイルによりブ
リッジ回路を作り、感熱コイルの温度を一定値に制御し
て、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位差より演算
するようにしたものである。
【０００４】しかし、定温度駆動方式は、動作原理が熱
線流速計と同一であるため、周囲温度の変化や流体の熱
容量の違いにより、流体が全く流れていない状態でのブ
リッジ回路間の電圧を示すゼロ点が変動しやすいという
欠点がある。また、流体が流れている時も、流体温度の
変化等によりブリッジ回路間の電位差が変動しやすいと
いう欠点があった。
線流速計と同一であるため、周囲温度の変化や流体の熱
容量の違いにより、流体が全く流れていない状態でのブ
リッジ回路間の電圧を示すゼロ点が変動しやすいという
欠点がある。また、流体が流れている時も、流体温度の
変化等によりブリッジ回路間の電位差が変動しやすいと
いう欠点があった。
【０００５】これらの問題を解決する手段の一つが、特
開昭６１−１２８１２３号公報により図９に示すように
提案されている。ここで、導管１の内部を流体Ｆが矢印
で示す方向に流れている。導管１の上流側と下流側とに
２つの感熱コイルＲ１，Ｒ２がＵＶ硬化樹脂等で接着さ
れ、センサ部２を構成している。感熱コイルＲ１，Ｒ２
は各々定温度制御回路３，４に接続しており、感熱コイ
ルＲ１，Ｒ２の温度が常に相等しくかつ一定になるよう
に制御している。従って、定温度制御回路３，４から出
力される電圧Ｐ１，Ｐ２は、各々の定温度制御回路にお
いて感熱コイルＲ１，Ｒ２を定温度に維持するために必
要なエネルギ量に比例している。
開昭６１−１２８１２３号公報により図９に示すように
提案されている。ここで、導管１の内部を流体Ｆが矢印
で示す方向に流れている。導管１の上流側と下流側とに
２つの感熱コイルＲ１，Ｒ２がＵＶ硬化樹脂等で接着さ
れ、センサ部２を構成している。感熱コイルＲ１，Ｒ２
は各々定温度制御回路３，４に接続しており、感熱コイ
ルＲ１，Ｒ２の温度が常に相等しくかつ一定になるよう
に制御している。従って、定温度制御回路３，４から出
力される電圧Ｐ１，Ｐ２は、各々の定温度制御回路にお
いて感熱コイルＲ１，Ｒ２を定温度に維持するために必
要なエネルギ量に比例している。
【０００６】ここで、電圧の差Ｐ１−Ｐ２は、図１０に
実線で示すように流体Ｆの質量流量に比例するものであ
り、Ｐ１−Ｐ２を計測することにより質量流量を計測す
ることができる。しかし、流体Ｆのガス温度が上昇する
と、図９に点線で示すようにＰ１，Ｐ２の値が変動し、
Ｐ１´，Ｐ２´となる。従ってＰ１−Ｐ２の値を補正し
ないと正確な流量が計測できない。一方、電圧の和Ｐ１
＋Ｐ２が流体Ｆの温度と比例的に変動することに着目し
て、Ｐ１−Ｐ２をＰ１＋Ｐ２により除した値を用いるこ
とによりＰ１−Ｐ２の値の補正を行っていた。
実線で示すように流体Ｆの質量流量に比例するものであ
り、Ｐ１−Ｐ２を計測することにより質量流量を計測す
ることができる。しかし、流体Ｆのガス温度が上昇する
と、図９に点線で示すようにＰ１，Ｐ２の値が変動し、
Ｐ１´，Ｐ２´となる。従ってＰ１−Ｐ２の値を補正し
ないと正確な流量が計測できない。一方、電圧の和Ｐ１
＋Ｐ２が流体Ｆの温度と比例的に変動することに着目し
て、Ｐ１−Ｐ２をＰ１＋Ｐ２により除した値を用いるこ
とによりＰ１−Ｐ２の値の補正を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−１３２１２０号公報に記載された従来技術におい
ては、温度補正が十分でなく、高精度かつ速い応答性で
流量を計測することができなかった。すなわち、流体が
流れていないときのゼロ点を補正するゼロドリフト補償
と、流体が流れているときの温度補正とを一つの演算回
路で行っているため、周囲温度の変化やガス温度の変化
に応じた精確かつ応答性の高い質量流量計測を行うこと
ができなかったのである。
６２−１３２１２０号公報に記載された従来技術におい
ては、温度補正が十分でなく、高精度かつ速い応答性で
流量を計測することができなかった。すなわち、流体が
流れていないときのゼロ点を補正するゼロドリフト補償
と、流体が流れているときの温度補正とを一つの演算回
路で行っているため、周囲温度の変化やガス温度の変化
に応じた精確かつ応答性の高い質量流量計測を行うこと
ができなかったのである。
【０００８】従来技術は、Ｐ１＋Ｐ２の値が流体Ｆのガ
ス温度変化に対応して変化することに着目してＰ１−Ｐ
２をＰ１＋Ｐ２で除することにより、Ｐ１−Ｐ２の値の
温度補正を行っている。しかし、実際の質量流量計にお
いては、上流側、下流側の感熱コイルＲ１，Ｒ２の特性
の不均一性（感熱コイルＲ１，Ｒ２の抵抗のばらつき、
伝熱係数のばらつき等）のため、流体Ｆが全く流れてい
ない状態においても出力（Ｐ１−Ｐ２）は完全にゼロで
はないので、ゼロ調整が必要である。また、そのゼロ点
が温度変化するゼロドリフトの補正が必要となる。その
ため、従来技術のようにガス温度の指標としてＰ１＋Ｐ
２を用いて、それのみでそれら２種類の温度補正を同時
に行なうと、精確な補正を行うことができず、計測する
質量流量に誤差や時間遅れが発生してしまっている。
ス温度変化に対応して変化することに着目してＰ１−Ｐ
２をＰ１＋Ｐ２で除することにより、Ｐ１−Ｐ２の値の
温度補正を行っている。しかし、実際の質量流量計にお
いては、上流側、下流側の感熱コイルＲ１，Ｒ２の特性
の不均一性（感熱コイルＲ１，Ｒ２の抵抗のばらつき、
伝熱係数のばらつき等）のため、流体Ｆが全く流れてい
ない状態においても出力（Ｐ１−Ｐ２）は完全にゼロで
はないので、ゼロ調整が必要である。また、そのゼロ点
が温度変化するゼロドリフトの補正が必要となる。その
ため、従来技術のようにガス温度の指標としてＰ１＋Ｐ
２を用いて、それのみでそれら２種類の温度補正を同時
に行なうと、精確な補正を行うことができず、計測する
質量流量に誤差や時間遅れが発生してしまっている。
【０００９】従来技術により、Ｐ１−Ｐ２をＰ１＋Ｐ２
で除して補正したデータを図１１に示す。温度が２５度
以下では流量が０ｃｃ／ｍｉｎの出力が０Ｖになってい
るが、２５度以上では僅かにマイナスとなっている。こ
れは少量の流体を精度よく搬送することを目的とする供
給系で使用される質量流量計としては問題がある。
で除して補正したデータを図１１に示す。温度が２５度
以下では流量が０ｃｃ／ｍｉｎの出力が０Ｖになってい
るが、２５度以上では僅かにマイナスとなっている。こ
れは少量の流体を精度よく搬送することを目的とする供
給系で使用される質量流量計としては問題がある。
【００１０】さらに、ゼロドリフト補償を行うために、
流体が流れていないときに、ブリッジ回路間の電圧を等
しくしているが、この方法でゼロドリフト補償を行なう
と、間熱コイルＲ１，Ｒ２の温度に差が発生し、応答性
が悪くなるという欠点があった。一方、近年例えば半導
体の製造工程において少量の腐食ガス等を流量で１％以
下の精度で供給すること等が必要とされており、精度の
要求はさらに厳しくなってきている。従って、従来技術
ではその要求を満たすことができなかったのである。
流体が流れていないときに、ブリッジ回路間の電圧を等
しくしているが、この方法でゼロドリフト補償を行なう
と、間熱コイルＲ１，Ｒ２の温度に差が発生し、応答性
が悪くなるという欠点があった。一方、近年例えば半導
体の製造工程において少量の腐食ガス等を流量で１％以
下の精度で供給すること等が必要とされており、精度の
要求はさらに厳しくなってきている。従って、従来技術
ではその要求を満たすことができなかったのである。
【００１１】また、流体の性質により、流体のガス温度
が変動したときのＰ１−Ｐ２の変動値は異なっているに
もかかわらず、従来技術では単純に（Ｐ１−Ｐ２）／
（Ｐ１＋Ｐ２）の値により流量を計測しているため、異
なった流体に使用する質量流量計であっても温度補正が
一定となっていて、流体の性質に応じた適切な温度補正
を行うことができなかった。
が変動したときのＰ１−Ｐ２の変動値は異なっているに
もかかわらず、従来技術では単純に（Ｐ１−Ｐ２）／
（Ｐ１＋Ｐ２）の値により流量を計測しているため、異
なった流体に使用する質量流量計であっても温度補正が
一定となっていて、流体の性質に応じた適切な温度補正
を行うことができなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の質量流量計は以下の様な構成を有してい
る。 （１）内部を流体が流れる導管と、導管の周囲に互いに
独立して巻かれ流体の温度に応じて抵抗値が変化する２
つの抵抗体と、抵抗体の温度を一定に保ちながら抵抗体
に与えられるエネルギの差から導管を流れる流体の質量
流量を演算する制御手段とを有するものであって、前記
制御手段が、流体の質量流量がゼロのときには、周囲温
度が変化してもエネルギ差が一定になるようにゼロドリ
フト演算を行う。
に、本発明の質量流量計は以下の様な構成を有してい
る。 （１）内部を流体が流れる導管と、導管の周囲に互いに
独立して巻かれ流体の温度に応じて抵抗値が変化する２
つの抵抗体と、抵抗体の温度を一定に保ちながら抵抗体
に与えられるエネルギの差から導管を流れる流体の質量
流量を演算する制御手段とを有するものであって、前記
制御手段が、流体の質量流量がゼロのときには、周囲温
度が変化してもエネルギ差が一定になるようにゼロドリ
フト演算を行う。
【００１３】（２）上記（１）に記載するものであっ
て、前記制御手段が、さらに前記流体が流されたときで
あって流体温度が変化した場合に、エネルギの差を補正
する温度補正演算を行なう。 （３）上記（１）または（２）に記載するものであっ
て、前記制御手段が抵抗体に与えられたエネルギの和に
所定の係数を乗じた値をエネルギ差に加減算した値に基
づいて、前記流体のゼロドリフト演算を行なう。
て、前記制御手段が、さらに前記流体が流されたときで
あって流体温度が変化した場合に、エネルギの差を補正
する温度補正演算を行なう。 （３）上記（１）または（２）に記載するものであっ
て、前記制御手段が抵抗体に与えられたエネルギの和に
所定の係数を乗じた値をエネルギ差に加減算した値に基
づいて、前記流体のゼロドリフト演算を行なう。
【００１４】（４）上記（２）に記載するものであっ
て、前記制御手段が抵抗体に与えられたエネルギの和を
変数とする一次関数を、エネルギの差に乗ずることによ
り温度補正演算を行なう。
て、前記制御手段が抵抗体に与えられたエネルギの和を
変数とする一次関数を、エネルギの差に乗ずることによ
り温度補正演算を行なう。
【００１５】
【作用】上記の構成よりなる本発明の質量流量計の導管
は、内部に流体を流して流体を搬送する。また、２つの
抵抗体は、導管の周囲に互いに独立して巻かれ流体の温
度に応じて抵抗値が変化する。制御手段は、抵抗体の温
度を一定に保ちながら抵抗体に与えられるエネルギの差
から導管を流れる流体の質量流量を演算する。さらに、
制御手段は、流体の質量流量がゼロのときには、周囲温
度が変化してもエネルギ差が一定になるようにゼロドリ
フト演算を行う。
は、内部に流体を流して流体を搬送する。また、２つの
抵抗体は、導管の周囲に互いに独立して巻かれ流体の温
度に応じて抵抗値が変化する。制御手段は、抵抗体の温
度を一定に保ちながら抵抗体に与えられるエネルギの差
から導管を流れる流体の質量流量を演算する。さらに、
制御手段は、流体の質量流量がゼロのときには、周囲温
度が変化してもエネルギ差が一定になるようにゼロドリ
フト演算を行う。
【００１６】また、制御手段は、さらに前記流体が流さ
れたときであって周囲温度が変化した場合に、エネルギ
の差を補正する温度補正演算を行なう。また、制御手段
は、抵抗体に与えられたエネルギの和に所定の係数を乗
じた値をエネルギ差に加減算した値に基づいて、前記流
体のゼロドリフト演算を行なう。
れたときであって周囲温度が変化した場合に、エネルギ
の差を補正する温度補正演算を行なう。また、制御手段
は、抵抗体に与えられたエネルギの和に所定の係数を乗
じた値をエネルギ差に加減算した値に基づいて、前記流
体のゼロドリフト演算を行なう。
【００１７】また、入力手段により、使用者は任意の値
を入力する。また、制御手段は、入力手段からの入力値
を前記所定の係数として演算する。また、制御手段は、
抵抗体に与えられたエネルギの和を変数とする一次関数
を、エネルギの差に乗ずることにより温度補正演算を行
なう。
を入力する。また、制御手段は、入力手段からの入力値
を前記所定の係数として演算する。また、制御手段は、
抵抗体に与えられたエネルギの和を変数とする一次関数
を、エネルギの差に乗ずることにより温度補正演算を行
なう。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例である質量
流量計について図面を参照しながら説明する。本発明の
一実施例である質量流量計の制御回路を図１に示す。こ
こで、従来の制御回路と同じ機能を持つ構成要素につい
ては、従来の説明で用いた番号を使用している。
流量計について図面を参照しながら説明する。本発明の
一実施例である質量流量計の制御回路を図１に示す。こ
こで、従来の制御回路と同じ機能を持つ構成要素につい
ては、従来の説明で用いた番号を使用している。
【００１９】導管１の内部を流体Ｆが矢印で示す方向に
流れている。導管１は内径０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍの
ＳＵＳ３１６製のチューブである。導管１の上流側と下
流側とに、直径２５μｍの感熱抵抗線を７０ターン巻き
付けて２つの感熱コイルＲ１，Ｒ２が形成されている。
感熱抵抗線は、鉄、ニッケル合金等の温度係数の大なる
材質で作られている。感熱コイルＲ１，Ｒ２は導管１に
ＵＶ硬化樹脂等で接着され、センサ部２を構成してい
る。
流れている。導管１は内径０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍの
ＳＵＳ３１６製のチューブである。導管１の上流側と下
流側とに、直径２５μｍの感熱抵抗線を７０ターン巻き
付けて２つの感熱コイルＲ１，Ｒ２が形成されている。
感熱抵抗線は、鉄、ニッケル合金等の温度係数の大なる
材質で作られている。感熱コイルＲ１，Ｒ２は導管１に
ＵＶ硬化樹脂等で接着され、センサ部２を構成してい
る。
【００２０】感熱コイルＲ１，Ｒ２は各々定温度制御回
路３，４に接続している。定温度制御回路３，４は、感
熱コイルＲ１，Ｒ２が常に相等しくかつ一定になるよう
に制御している。定温度制御回路３，４から出力される
電圧Ｐ１，Ｐ２は、各々の定温度制御回路において感熱
コイルＲ１，Ｒ２を定温度に維持するために必要なエネ
ルギ量を示している。電圧Ｐ１，Ｐ２は、トランジスタ
により電流値として増幅され減算回路５及び加算回路６
に供給される。
路３，４に接続している。定温度制御回路３，４は、感
熱コイルＲ１，Ｒ２が常に相等しくかつ一定になるよう
に制御している。定温度制御回路３，４から出力される
電圧Ｐ１，Ｐ２は、各々の定温度制御回路において感熱
コイルＲ１，Ｒ２を定温度に維持するために必要なエネ
ルギ量を示している。電圧Ｐ１，Ｐ２は、トランジスタ
により電流値として増幅され減算回路５及び加算回路６
に供給される。
【００２１】加算回路６には、Ｐ１とＰ２とを加算した
値に所定の係数値ｍを乗算するための抵抗Ｒ３，Ｒ４が
接続されている。本実施例の場合、Ｒ３＝３０ｋΩ，Ｒ
４＝１ｋΩであり、ｍ＝０．０３３となっている。ま
た、減算回路５には、Ｐ１とＰ２の差をそのまま出力す
るためにＲ４＝１０ｋΩの抵抗が３つ取り付けられてい
る。
値に所定の係数値ｍを乗算するための抵抗Ｒ３，Ｒ４が
接続されている。本実施例の場合、Ｒ３＝３０ｋΩ，Ｒ
４＝１ｋΩであり、ｍ＝０．０３３となっている。ま
た、減算回路５には、Ｐ１とＰ２の差をそのまま出力す
るためにＲ４＝１０ｋΩの抵抗が３つ取り付けられてい
る。
【００２２】減算回路５の出力と加算回路６の出力と一
定電圧回路８の出力とが補正回路９に接続されている。
減算回路５、加算回路６、一定電圧回路８及び補正回路
９によりゼロドリフト補償回路１０が構成されている。
ゼロドリフト補償回路１０はＶｓを出力する。補正回路
９の出力は、ゲイン補償により温度補償を行う温度補償
回路１１に接続されている。温度補償回路１１は周辺温
度を測定するセンサーであるサーミスタ１２を構成要素
としている。温度補償回路１１はＶｏを出力する。
定電圧回路８の出力とが補正回路９に接続されている。
減算回路５、加算回路６、一定電圧回路８及び補正回路
９によりゼロドリフト補償回路１０が構成されている。
ゼロドリフト補償回路１０はＶｓを出力する。補正回路
９の出力は、ゲイン補償により温度補償を行う温度補償
回路１１に接続されている。温度補償回路１１は周辺温
度を測定するセンサーであるサーミスタ１２を構成要素
としている。温度補償回路１１はＶｏを出力する。
【００２３】次に、本実施例の作用について説明する。
感熱コイルＲ１，Ｒ２には、電流が流され感熱コイルＲ
１，Ｒ２は一定温度に保持されるよう制御されている。
導管１の管内を流体Ｆが矢印の方向に流されたとき、導
管１の上流側に巻かれた感熱コイルＲ１は、流体により
熱を奪われるため温度が低くなる。それを高くするため
に、出力電圧Ｐ１は、流体Ｆが流れていない時の出力電
圧Ｐｏより大きくなる。また、導管１の下流側に巻かれ
た感熱コイルＲ２は、感熱コイルＲ１により温められた
流体Ｆによって熱を与えられるため、温度が高くなる。
それを低くするために、出力電圧Ｐ２は、流体Ｆが流れ
ていない時の出力電圧Ｐｏより小さくなる。
感熱コイルＲ１，Ｒ２には、電流が流され感熱コイルＲ
１，Ｒ２は一定温度に保持されるよう制御されている。
導管１の管内を流体Ｆが矢印の方向に流されたとき、導
管１の上流側に巻かれた感熱コイルＲ１は、流体により
熱を奪われるため温度が低くなる。それを高くするため
に、出力電圧Ｐ１は、流体Ｆが流れていない時の出力電
圧Ｐｏより大きくなる。また、導管１の下流側に巻かれ
た感熱コイルＲ２は、感熱コイルＲ１により温められた
流体Ｆによって熱を与えられるため、温度が高くなる。
それを低くするために、出力電圧Ｐ２は、流体Ｆが流れ
ていない時の出力電圧Ｐｏより小さくなる。
【００２４】図５に示すように、上流側の感熱コイルＲ
１の出力電圧Ｐ１は、流体Ｆの流量と正比例して増加す
る。一方、下流側の感熱コイルＲ２の出力電圧Ｐ２は、
流体Ｆの流量が１０ｃｃ／ｍｉｎまでは流量と反比例し
て減少し、１０ｃｃ／ｍｉｎ付近より上昇する。流量が
少ない領域では、流体Ｆが感熱コイルＲ１により高い温
度に加熱されており、感熱コイルＲ２は、感熱コイルＲ
１とは逆に流体Ｆから熱を与えられるため、感熱コイル
Ｒ２の出力電圧Ｐ２は減少する。しかし、流量が多くな
ると、流体Ｆは低い温度のままで感熱コイルＲ２に至る
ため、感熱コイルＲ２は流体Ｆに熱を奪われるため、出
力電圧Ｐ２が増加し始めるのである。
１の出力電圧Ｐ１は、流体Ｆの流量と正比例して増加す
る。一方、下流側の感熱コイルＲ２の出力電圧Ｐ２は、
流体Ｆの流量が１０ｃｃ／ｍｉｎまでは流量と反比例し
て減少し、１０ｃｃ／ｍｉｎ付近より上昇する。流量が
少ない領域では、流体Ｆが感熱コイルＲ１により高い温
度に加熱されており、感熱コイルＲ２は、感熱コイルＲ
１とは逆に流体Ｆから熱を与えられるため、感熱コイル
Ｒ２の出力電圧Ｐ２は減少する。しかし、流量が多くな
ると、流体Ｆは低い温度のままで感熱コイルＲ２に至る
ため、感熱コイルＲ２は流体Ｆに熱を奪われるため、出
力電圧Ｐ２が増加し始めるのである。
【００２５】ところで、減算回路５で演算される電圧の
差Ｐ１−Ｐ２は、図２に実線で示すように流体Ｆの質量
流量に比例するものであり、Ｐ１−Ｐ２を計測すること
により質量流量を計測することができる。しかし、流体
Ｆのガス温度が上昇すると、図２に点線で示すようにＰ
１，Ｐ２の値が変動しＰ１−Ｐ２の値を補正しないと正
確な流量が計測できない。
差Ｐ１−Ｐ２は、図２に実線で示すように流体Ｆの質量
流量に比例するものであり、Ｐ１−Ｐ２を計測すること
により質量流量を計測することができる。しかし、流体
Ｆのガス温度が上昇すると、図２に点線で示すようにＰ
１，Ｐ２の値が変動しＰ１−Ｐ２の値を補正しないと正
確な流量が計測できない。
【００２６】一方、図２に示すように、Ｐ１＋Ｐ２の値
は流体Ｆのガス温度が変化したときに点線で示す位置に
変化する。本実施例では、質量流量の量として計測して
いるブリッジ回路間の電位差Ｐ１−Ｐ２が図６に示すよ
うに、０ｃｃ／ｍｉｎにおける変化が周囲の温度変化に
対して一次元的に変化していることに着目して、温度変
化の指標としてＰ１＋Ｐ２を用いて、ゼロドリフト補償
を行っている。
は流体Ｆのガス温度が変化したときに点線で示す位置に
変化する。本実施例では、質量流量の量として計測して
いるブリッジ回路間の電位差Ｐ１−Ｐ２が図６に示すよ
うに、０ｃｃ／ｍｉｎにおける変化が周囲の温度変化に
対して一次元的に変化していることに着目して、温度変
化の指標としてＰ１＋Ｐ２を用いて、ゼロドリフト補償
を行っている。
【００２７】次に、ゼロドリフト補償について詳細に説
明する。定温度制御回路３，４は、感熱コイルＲ１，Ｒ
２が常に相等しくかつ一定になるように制御している。
ここで、定温度制御回路３，４から出力される電圧Ｐ
１，Ｐ２は、各々の定温度制御回路において感熱コイル
Ｒ１，Ｒ２を定温度に維持するために必要なエネルギ量
を示している。これらのことは従来装置と同じであり詳
しい説明は省略する。電圧Ｐ１，Ｐ２は、各々トランジ
スタにより電流値として増幅され減算回路５及び加算回
路６に供給される。
明する。定温度制御回路３，４は、感熱コイルＲ１，Ｒ
２が常に相等しくかつ一定になるように制御している。
ここで、定温度制御回路３，４から出力される電圧Ｐ
１，Ｐ２は、各々の定温度制御回路において感熱コイル
Ｒ１，Ｒ２を定温度に維持するために必要なエネルギ量
を示している。これらのことは従来装置と同じであり詳
しい説明は省略する。電圧Ｐ１，Ｐ２は、各々トランジ
スタにより電流値として増幅され減算回路５及び加算回
路６に供給される。
【００２８】加算回路６により、Ｐ１とＰ２とを加算し
た値に所定の係数値ｍが乗算される。本実施例の場合、
Ｒ３＝３０ｋΩ，Ｒ４＝１ｋΩであり、ｍ＝０．０３３
となっている。従って、−０．０３３＊（Ｐ１＋Ｐ２）
が加算回路６から出力される。また、減算回路５は、Ｐ
１とＰ２の差−（Ｐ１−Ｐ２）を出力する。
た値に所定の係数値ｍが乗算される。本実施例の場合、
Ｒ３＝３０ｋΩ，Ｒ４＝１ｋΩであり、ｍ＝０．０３３
となっている。従って、−０．０３３＊（Ｐ１＋Ｐ２）
が加算回路６から出力される。また、減算回路５は、Ｐ
１とＰ２の差−（Ｐ１−Ｐ２）を出力する。
【００２９】補正回路９により、減算回路５の出力と加
算回路６の出力とに、一定電圧回路８の出力が加算され
る。本実施例では、一定電圧回路は、−０．２７５Ｖを
出力している。従って、ゼロドリフト補償回路１０が出
力するＶｓは、Ｖｓ＝（Ｐ１−Ｐ２）＋ｍ＊（Ｐ１＋Ｐ
２）−ｎとなる。ここで、本実施例では、ｍ＝０．０３
３，ｎ＝０．２７５である。
算回路６の出力とに、一定電圧回路８の出力が加算され
る。本実施例では、一定電圧回路は、−０．２７５Ｖを
出力している。従って、ゼロドリフト補償回路１０が出
力するＶｓは、Ｖｓ＝（Ｐ１−Ｐ２）＋ｍ＊（Ｐ１＋Ｐ
２）−ｎとなる。ここで、本実施例では、ｍ＝０．０３
３，ｎ＝０．２７５である。
【００３０】次に、ｍとｎの算出方法を説明する。すな
わち、上記装置において流体Ｆを全く流さない状態でＰ
１＋Ｐ２を計測し、図３に示すデータを作成し、直線で
近似して、Ｐ１−Ｐ２＝０とおいて、できた２次方程式
をｍ，ｎについて解いたものである。Ｖｓを上記計算式
でゼロドリフト補正したデータを図４に示す。当然なが
ら、流体Ｆの質量流量が０ｃｃ／ｍｉｎのデータは全て
の温度に対して０となっている。これにより、流量Ｆが
０ｃｃ／ｍｉｎにきわめて近い値であっても、精度よく
ブリッジ回路間の電位差を温度補正できるので、少量の
流体Ｆを温度変化がある状態で搬送しても送られた流体
Ｆの質量流量を精度よく把握し、調整することができ
る。
わち、上記装置において流体Ｆを全く流さない状態でＰ
１＋Ｐ２を計測し、図３に示すデータを作成し、直線で
近似して、Ｐ１−Ｐ２＝０とおいて、できた２次方程式
をｍ，ｎについて解いたものである。Ｖｓを上記計算式
でゼロドリフト補正したデータを図４に示す。当然なが
ら、流体Ｆの質量流量が０ｃｃ／ｍｉｎのデータは全て
の温度に対して０となっている。これにより、流量Ｆが
０ｃｃ／ｍｉｎにきわめて近い値であっても、精度よく
ブリッジ回路間の電位差を温度補正できるので、少量の
流体Ｆを温度変化がある状態で搬送しても送られた流体
Ｆの質量流量を精度よく把握し、調整することができ
る。
【００３１】ゼロドリフト補正された出力Ｖｓは、ゲイ
ン補償により温度補償を行う温度補償回路１１に接続さ
れている。温度補償回路１１は周辺温度を測定するセン
サーであるサーミスタ１２を構成要素としている。温度
補償回路１１はＶｏを出力する。Ｖｏは、サーミスタ１
２の出力Ｒ７によりゲインの補正が行われ、ブリッジ回
路間の電位差の温度変化による傾きの変動が補正され
る。
ン補償により温度補償を行う温度補償回路１１に接続さ
れている。温度補償回路１１は周辺温度を測定するセン
サーであるサーミスタ１２を構成要素としている。温度
補償回路１１はＶｏを出力する。Ｖｏは、サーミスタ１
２の出力Ｒ７によりゲインの補正が行われ、ブリッジ回
路間の電位差の温度変化による傾きの変動が補正され
る。
【００３２】ゲイン補正によるブリッジ回路間の電位差
の温度変化による傾きの変動の補正に、サーミスタを使
用せずに、Ｐ１＋Ｐ２を周囲温度の指標として使用し、
図７に示すように、Ｐ１＋Ｐ２を変数とする一次関数を
ゼロドリフト補正されたエネルギの差に乗ずることによ
り、次の式 Ｖｏ＝Ｖｓ＊｛Ｐ−（Ｐ１＋Ｐ２）＊Ｑ｝ により補正してもよい。これによれば、サーミスタを使
用することなく、温度補正ができるのでコストを低くす
ることができる。
の温度変化による傾きの変動の補正に、サーミスタを使
用せずに、Ｐ１＋Ｐ２を周囲温度の指標として使用し、
図７に示すように、Ｐ１＋Ｐ２を変数とする一次関数を
ゼロドリフト補正されたエネルギの差に乗ずることによ
り、次の式 Ｖｏ＝Ｖｓ＊｛Ｐ−（Ｐ１＋Ｐ２）＊Ｑ｝ により補正してもよい。これによれば、サーミスタを使
用することなく、温度補正ができるのでコストを低くす
ることができる。
【００３３】本実施例では、ゼロドリフト補正を、周囲
温度の指標としてＰ１＋Ｐ２を利用して行っているが、
サーミスタにより測定した周囲温度にを用いてゼロドリ
フト補正を行ってもよい。その時の制御回路図を図８に
示す。サーミスタの出力を上記実施例におけるＰ１＋Ｐ
２の代わりに使用して演算するものであり、詳細な説明
は省略する。
温度の指標としてＰ１＋Ｐ２を利用して行っているが、
サーミスタにより測定した周囲温度にを用いてゼロドリ
フト補正を行ってもよい。その時の制御回路図を図８に
示す。サーミスタの出力を上記実施例におけるＰ１＋Ｐ
２の代わりに使用して演算するものであり、詳細な説明
は省略する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の質量流量計は、導管の周囲に互いに独立して巻か
れ流体の温度に応じて抵抗値が変化する２つの抵抗体の
温度を一定に保ちながら抵抗体に与えられるエネルギの
差から導管を流れる流体の質量流量を演算する制御手段
が、流体の質量流量が零のときには、周囲温度が変化し
てもエネルギ差が一定になるようにゼロドリフト演算を
行っているので、少量の流体を計測する場合であっても
温度変化による質量流量の変動を精度よく補正できるた
め、少量の流体を精度よくかつ高い応答性で計測するこ
とができる。
発明の質量流量計は、導管の周囲に互いに独立して巻か
れ流体の温度に応じて抵抗値が変化する２つの抵抗体の
温度を一定に保ちながら抵抗体に与えられるエネルギの
差から導管を流れる流体の質量流量を演算する制御手段
が、流体の質量流量が零のときには、周囲温度が変化し
てもエネルギ差が一定になるようにゼロドリフト演算を
行っているので、少量の流体を計測する場合であっても
温度変化による質量流量の変動を精度よく補正できるた
め、少量の流体を精度よくかつ高い応答性で計測するこ
とができる。
【００３５】また、制御手段が、さらに前記流体が流さ
れたときであって流体温度が変化した場合に、エネルギ
の差を補正する温度補正演算を行なっているので、少量
の流体を計測する場合であっても温度変化による質量流
量の変動を精度よく補正できるため、少量の流体を精度
よく計測することができる。
れたときであって流体温度が変化した場合に、エネルギ
の差を補正する温度補正演算を行なっているので、少量
の流体を計測する場合であっても温度変化による質量流
量の変動を精度よく補正できるため、少量の流体を精度
よく計測することができる。
【００３６】また、制御手段が抵抗体に与えられたエネ
ルギの和を変数とする一次関数を、エネルギの差に乗ず
ることにより温度補正演算を行なっているので、余分な
サーミスタ等を使う必要がないため、コストを低くする
ことができる。
ルギの和を変数とする一次関数を、エネルギの差に乗ず
ることにより温度補正演算を行なっているので、余分な
サーミスタ等を使う必要がないため、コストを低くする
ことができる。
【図１】本発明の一実施例である質量流量計の制御構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図２】導管に流体が流れる時の質量流量、出力電圧及
び温度変化との関係を示す特性図である。
び温度変化との関係を示す特性図である。
【図３】ガス温度と出力電圧の関係を示す特性図であ
る。
る。
【図４】ゼロドリフト補正された電圧の特性を示す特性
図である。
図である。
【図５】導管に流体が流れる時の質量流量と出力電圧の
関係を示す特性図である。
関係を示す特性図である。
【図６】ゼロドリフト補正や温度補正をする前の出力電
圧と温度との関係を示す特性図である。
圧と温度との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２実施例である質量流量計の制御構
成を示す回路図である。
成を示す回路図である。
【図８】本発明の第三の実施例である質量流量計の制御
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図９】従来技術である質量流量計の制御構成を示す回
路図である。
路図である。
【図１０】従来技術である質量流量計の出力電圧を示す
特性図である。
特性図である。
【図１１】従来技術である質量流量計の温度補正された
出力電圧を示す特性図である。
出力電圧を示す特性図である。
１ 導管 ２ センサ部 ３ 定温度制御回路 ４ 定温度制御回路 ５ 減算回路 ６ 加算回路 ８ 一定電圧回路 ９ 補正回路 １０ ゼロドリフト補償回路 １１ 温度補償回路 １２ サーミスタ Ｆ 流体 Ｒ１ 感熱コイル Ｒ２ 感熱コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−53127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−132120（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−129824（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−133317（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−170710（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/68
Claims (1)
- 【請求項１】 内部を流体が流れる導管と、該導管の周
囲に互いに独立して巻かれ流体の温度に応じて抵抗値が
変化する２つの抵抗体と、該抵抗体の温度を一定に保ち
ながら抵抗体に与えられるエネルギの差から該導管を流
れる流体の質量流量を演算する制御手段とを有する質量
流量計において、 前記制御手段が、前記流体の質量がゼロのときには、周
囲温度が変化しても前記エネルギ差が一定になるように
ゼロドリフト演算を行い、 前記制御手段が、さらに前記流体が流されたときであっ
て流体温度が変化した場合に、前記抵抗体に与えられた
エネルギの和を変数とする一次関数を、ゼロドリフト補
正された前記エネルギの差に乗ずることにより前記温度
補正演算を行なう ことを特徴とする質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331294A JP2875919B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331294A JP2875919B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149767A JPH05149767A (ja) | 1993-06-15 |
| JP2875919B2 true JP2875919B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=18242082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331294A Expired - Fee Related JP2875919B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875919B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160053844A (ko) | 2013-09-09 | 2016-05-13 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 열식 유량계, 온도 측정 장치 및 열식 유량계용 프로그램 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008164632A (ja) * | 1998-08-18 | 2008-07-17 | Tokyo Gas Co Ltd | 温度補償方法およびそれを用いた温度補償回路ならびにセンサおよび給湯器 |
| US9026383B2 (en) | 2009-09-30 | 2015-05-05 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Flow rate sensor |
| US10024700B2 (en) | 2013-08-28 | 2018-07-17 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Fluid analysis device |
| CN106895896A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-27 | 太原太航科技有限公司 | 质量流量计自校零测量技术 |
| WO2018174841A1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-09-27 | Micro Motion, Inc. | Determining a zero offset of a vibratory meter at a process condition |
| CN113039412B (zh) * | 2018-11-30 | 2023-09-22 | 日立安斯泰莫株式会社 | 物理量测定装置 |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP3331294A patent/JP2875919B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160053844A (ko) | 2013-09-09 | 2016-05-13 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 열식 유량계, 온도 측정 장치 및 열식 유량계용 프로그램 |
| US10337900B2 (en) | 2013-09-09 | 2019-07-02 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Thermal flow meter, temperature measurement device, and thermal flow meter program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05149767A (ja) | 1993-06-15 |
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