JP2930742B2 - 熱式流量計 - Google Patents

熱式流量計

Info

Publication number
JP2930742B2
JP2930742B2 JP3004657A JP465791A JP2930742B2 JP 2930742 B2 JP2930742 B2 JP 2930742B2 JP 3004657 A JP3004657 A JP 3004657A JP 465791 A JP465791 A JP 465791A JP 2930742 B2 JP2930742 B2 JP 2930742B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
temperature
flow rate
circuit
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3004657A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04339218A (ja
Inventor
一政 川嵜
明 中村
達郎 黒丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOKIKO KK
Original Assignee
TOKIKO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TOKIKO KK filed Critical TOKIKO KK
Priority to JP3004657A priority Critical patent/JP2930742B2/ja
Publication of JPH04339218A publication Critical patent/JPH04339218A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2930742B2 publication Critical patent/JP2930742B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、流体の温度管理に優
れた熱式流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、管路中を流れる流体の流量を
測定する流量計の一つに、熱式流量計がある。この種の
熱式流量計として、管路内を流れる流体を加熱するヒー
タを設け、このヒータの上流側と下流側における前記管
路にそれぞれ温度検出素子を設け、これら温度検出素子
から出力される検出結果に基づいて前記流体の流量を測
定ものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ヒータ
には、計測コンデションの均一化のために、ヒータへ電
流を供給する電流供給回路として定電流回路が用いら
れ、ヒータの発熱を一定にして流体を加熱する加熱方式
が採用されているが、この加熱方式にあっては、流体の
流量が比較的大きい場合には問題なく流量を測定するこ
とができるが、流体に流量がなかったり極めて小さな流
量しかなかった場合(即ち、ヒータを挟んだ上流側及び
下流側の温度差ΔTがゼロあるいは極めて小さな場合)
には、図7に示すように、流体に流量がある場合と比較
して流体の温度が必要以上に加熱されてしまう(1cc
/min以上の流量がある場合と比較して約2倍の温度
に加熱されてしまう)。このため、流体中に気泡が発生
して正確な流量の測定が困難になったり、流体が熱反応
を起こしたりあるいは変質したりする恐れがあった。
【0004】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、流体の流量が小さなときにも、極めて正確な流量
の測定を行うことが可能な熱式流量計を提供することを
目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の熱式流量計
は、流路を構成する管路と、該管路内を流れる流体を加
熱する加熱部と、該加熱部の上流側及び下流側における
前記管路にそれぞれ設けられて前記流体の温度を検出す
る温度検出素子と、該温度検出素子の検出結果に基づい
て前記流体の流量を演算する演算回路部と、該演算回路
部に設けられ前記流体の流量に基づいて前記加熱部の発
熱量を制御する制御部とから構成されたことを特徴とし
ている。
【0006】
【作用】この発明の熱式流量計によれば、管路内を流れ
る流体の流量に基づいて流体を加熱する加熱部の加熱量
が制御される。したがって、流体の加熱のし過ぎを防止
することができ、加熱のし過ぎによる気泡の発生あるい
は流体の熱反応、変質等を防止するこができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の熱式流量計の実施例を図によ
って説明する。まず、第1の実施例を説明する。図1に
示すように、本発明の熱式流量計は、肉厚の薄い金属
(例えば、ステンレス等)または、樹脂(例えば、フッ
素樹脂等)からなる管路1と、この管路1に設けられ全
体が断熱材(図示略)によって覆われたセンサ部2と、
センサ部2から検出された信号を流量に変換する演算回
路部3とから構成されている。センサ部2は、図2に示
すように、ヒータ(加熱部)21と、このヒータ21の
上流側及び下流側に設けられた上流温度検出素子22a
及び下流側温度検出素子22bとから構成されている。
ヒータ21は管路1内を流れる流体に効率良く熱を伝達
させることができるように、管路1の外周に密着させて
取り付けられており、上流側温度検出素子22a及び下
流側温度検出素子22bは、それぞれ管路1内を流れる
流体の温度を正確に検出することができるように、前記
ヒータ21と同様に、管路1に密着させて取り付けられ
ている。また、上流側温度検出素子22aは、センサ部
2に流入する流体の基準温度を正確に検出することがで
きるように、センサ部2に流入する流体がヒータ21に
よる加熱の影響を受けない距離に取り付けられており、
下流側温度検出素子22bは、ヒータ21によって加熱
された流体の温度を正確に検出することができるように
ヒータ21に近接した位置に取り付けられている。
【0008】次に、演算回路部3の構成を図3によって
説明する。この演算回路部3は、上流側温度検出素子2
2a及び下流側温度検出素子22bにより検出された上
流側検出温度Ta及び下流側検出温度Tbから、ヒータ
21を挟んだ上流側及び下流側における流体の温度差Δ
T(ΔT=Tb−Ta)を求める減算回路31と、この
減算回路31によって求められた温度差ΔTと予め設定
された設定温度TE(後述する)との大小を比較判定し
てΔT>TEのときのみ判定結果を出力する判定回路3
2と、この判定回路32から判定結果が入力されること
によりヒータ21への供給電流Iを制御し、判定結果が
入力されない場合は予め設定された一定電流I0を供給
電流Iとしてヒータ21へ供給する電流供給回路33
と、減算回路31にて求められた温度差ΔT及び電流供
給回路33からヒータ21へ供給される供給電流Iに基
づいて管路1内を流れる流体の流量を演算する演算回路
34から構成されている。
【0009】ここで、演算回路34は、電流供給回路3
3の供給電流Iからヒータ21の加熱量をq=rI
2(ただし、r:ヒータ21の抵抗値)より計算し、こ
の加熱量qと温度差ΔTとから次式によって、流体の質
量流量Q(Q=ρν)を演算するようになっている。 Q=ρν=κ(q/ΔT)1.67 ……(1) (ただし、ρ:流体の密度、ν:流速、κ:係数)
【0010】また、上記設定温度TEは流体中に気泡が
発生することのない温度である。即ち、流体のヒータ2
1を挟んだ上流側と下流側との温度差ΔTは、ヒータ2
1の加熱量を一定にさせるべく電力供給回路33から供
給される供給電流を一定電流I0にすると、流量の変化
により、図4中符号aに示すように、ある流量までは上
昇し、それ以降では下降する曲線となる。そして、温度
差ΔTが上昇するような微小流量領域においては、流体
中の温度がヒータ21の熱により加熱され過ぎてしま
い、流体中に気泡等の発生を招く恐れがある。このた
め、微小流量領域における流体の温度差ΔTの変化を、
ヒータ21への供給電流Iを調節して図中bに示すよう
にして、温度差ΔTの上昇をなくす必要があり、本実施
例では、図中bで示した微小流量領域における温度を前
述した設定温度TEとする。また、上記式(1)は流量
が増加するにつれて温度差ΔTが減少する領域におい
て、適応させることができるものである。
【0011】次に、上記のように、ヒータ21の発熱量
を制御する制御系(制御部)が設けられた演算回路部3
による流体の温度コントロールの動作を図5に示すフロ
ーチャート図によって説明する。 ステップSP1 まず、一定電流I0及び設定温度TEを予め設定する。 ステップSP2 減算回路31が上流側温度検出素子22a及び下流側温
度検出素子22bの検出温度に基づいて、温度差ΔTを
求める。 ステップSP3 そして、この温度差ΔTが判定回路32によって予め設
定された設定温度TEと比較判定される。ここで、温度
差ΔTがΔT>TEの場合はステップSP4へ移行し、
そうでない場合はステップSP6へ移行する。 ステップSP4 電流供給回路33から出力される供給電流Iの電流値が
次式によって計算される。 I=I0−A(ΔT−TE) (ただし、A:係数) ステップSP5 上記ステップSP4によって求められた電流値の供給電
流Iが電流供給回路33からヒータ21へ供給され、ヒ
ータ21における加熱量が抑えられ、温度差ΔTの上昇
が防止される。そして、ステップSP2へ移行して再び
ΔTが検出される。 ステップSP6 電流供給回路33からヒータ21へ出力されている供給
電流Iと一定電流I0とが比較される。ここで、供給電
流Iと一定電流I0との関係がI<I0である場合は、ス
テップSP4へ移行し、そうでない場合は、ステップS
P7へ移行する。 ステップSP7 供給電流Iが一定電流I0とされ、ステップSP5へ移
行し、電流供給回路33からヒータ21へ供給電流Iと
して一定電流I0が供給される。
【0012】以上、説明したように、上記第1の実施例
の熱式流量計によれば、微小流量領域における温度差Δ
Tを予め設定した設定温度TE(流体中に気泡が発生す
ることのない温度)とすることができるので、微小流量
領域における流体中の気泡の発生を防止することができ
る。また、微小流量領域における流体の温度コントロー
ルを適格に行うことができるので、応答性を向上させる
ことができる。また、電流供給回路33から供給される
供給電流Iの電流値を小さくすることにより、消費電力
の低減を図ることができる。なお、判定回路32が動作
しているときの状態をもって流体出力をゼロとして、電
流供給回路33からの出力を自動的にゼロにすると、さ
らに、消費電力の低減を図ることができる。
【0013】次に、第2の実施例を説明する。まず、こ
の熱式流量計の演算回路部3′の構成を説明する。この
演算回路部3′は、上流側温度検出素子22a及び下流
側温度検出素子22bにより検出された上流側検出温度
Ta及び下流側検出温度Taからヒータ21の上流側及
び下流側における流体の温度差ΔTを求め、この温度差
ΔTに基づいて流体の流量を演算する減算回路41と、
この減算回路41から出力される出力値S1と後述する
比較設定回路42から出力される設定値S2とを比較判
定して比較データを出力する比較回路43と、この比較
回路43から出力される比較データに基づいて、高い電
流値の電流を出力する高温加熱回路44あるいは低い電
流値の電流を出力する低温加熱回路45のどちらか一方
を択一的にヒータ21へ接続する切換回路46とから構
成されている。
【0014】ここで、減算回路41は、温度差ΔTより
次式によって、流体の流量Qを演算するようになってい
る。 Q=κCpΔT……(2) (ただし、κ:定数、Cp:比熱) 次に、上記のように、ヒータ21の発熱量を制御する制
御系(制御部)が設けられた演算回路部3′による流体
の温度コントロールの動作を説明する。流体が管路1中
を流れると、上流側温度検出素子22a及び下流側温度
検出素子22bによって流体の温度がそれぞれ検出さ
れ、減算回路41によって温度差ΔTが求められて流体
の流量Qが演算される。そして、減算回路41から出力
された出力値S1が比較回路43によって比較設定回路
42から出力された設定値S2と比較判定され、その比
較判定結果である比較データが切換回路46へ出力され
る。ここで、比較回路42による比較判定結果がS1
2である場合には、切換回路46の接触子46aが接
点46b,46b側へ移動して接触し、これら接点46
b,46b同士を導通させ、高温加熱回路44からヒー
タ21へ電流値の高い電流を供給させて流体を大きな発
熱量にて加熱させる。また、比較判定がS1>S2である
場合には、切換回路46の接触子46aが接点46c,
46c側へ移動して接触し、これら接点46c,46c
同士を導通させ、低温加熱回路45からヒータ21へ電
流値の低い電流を供給させて流体を小さな発熱量にて加
熱させる。
【0015】即ち、上記第2の実施例の熱式流量計によ
れば、管路1内を流れる流体の流量がゼロまたは所定流
量以下である場合には、ヒータ21による流体の加熱を
小さくし、流量が所定流量より大きい場合には、ヒータ
21による流体の加熱を大きくする。これにより、流体
の流量がゼロまたは所定流量以下である場合における流
体の加熱のし過ぎを防止することができ、流体の加熱の
し過ぎによる気泡の発生を防止することができる。した
がって、気泡の発生による流量測定精度の低下を防止す
ることができ、極めて良好な測定結果を得ることができ
る。また、必要以上の加熱をなくすことができるので、
消費電力の低減を図ることができ、極めて経済的な熱式
流量計とすることができる。
【0016】なお、第2の実施例の熱式流量計の高温加
熱回路44での動作時は、低温加熱回路45での動作時
と比較して出力が大きくなるので、比較回路43が比較
データを出力した時点にて、比較設定回路42が設定値
2を新たに設定して比較回路43へ出力する。そし
て、比較回路43は、新たに設定された設定値S2と減
算回路41から出力される出力値S1との比較判定を行
うようになっている。また、低温加熱回路45での動作
時の状態をもって流体の流量出力をゼロとすればゼロカ
ット機能としても利用することができる。
【0017】なお、上記実施例の熱式流量計の具体的な
構成は実施例に限定されない。また、流体が流れている
状態を検出する場合、特に、熱容量の大きな液体が対象
であれば、良好なS/N比を得るために、より大きな熱
量の供給が必要であることは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の熱式流
量計によれば、下記の効果を得ることができる。
【0019】管路内を流れる流体の流量に基づいて、流
体を加熱する加熱部の加熱量を制御することができるの
で、流体の加熱のし過ぎによる気泡の発生を防止するこ
とができる。これにより、気泡の発生による流量測定精
度の低下を防止することができ、極めて良好な測定結果
を得ることができる。また、加熱のし過ぎによる流体の
熱反応あるいは変質を防止することができる。
【0020】また、必要以上の加熱をなくすことができ
るので、消費電力の低減を図ることができ、極めて経済
的な熱式流量計とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱式流量計の概略構成図である。
【図2】本発明の熱式流量計のセンサ部の概略断面図で
ある。
【図3】第1の実施例の熱式流量計の機能ブロック図で
ある。
【図4】管路中を流れる流体の流量と温度差との関係を
説明する図である。
【図5】第1の実施例の熱式流量計の加熱の制御動作を
説明するフローチャート図である。
【図6】第2の実施例の熱式流量計の構成を説明する機
能ブロック図である。
【図7】管路中にて加熱された流体の温度分布図であ
る。
【符号の説明】
1 管路 3,3′ 演算回路部 21 ヒータ(加熱部) 22a 上流温度検出素子(温度検出素子) 22b 下流温度検出素子(温度検出素子)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−50520(JP,A) 特開 昭50−66615(JP,A) 特開 昭51−126863(JP,A) 実開 昭62−5232(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/68

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流路を構成する管路と、該管路内を流れ
    る流体を加熱する加熱部と、該加熱部の上流側及び下流
    側における前記管路にそれぞれ設けられて前記流体の温
    度を検出する温度検出素子と、該温度検出素子の検出結
    果に基づいて前記流体の流量を演算する演算回路部と、
    該演算回路部に設けられ前記流体の流量に基づいて前記
    加熱部の発熱量を制御する制御部とから構成されたこと
    を特徴とする熱式流量計。
JP3004657A 1991-01-18 1991-01-18 熱式流量計 Expired - Fee Related JP2930742B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3004657A JP2930742B2 (ja) 1991-01-18 1991-01-18 熱式流量計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3004657A JP2930742B2 (ja) 1991-01-18 1991-01-18 熱式流量計

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04339218A JPH04339218A (ja) 1992-11-26
JP2930742B2 true JP2930742B2 (ja) 1999-08-03

Family

ID=11590015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3004657A Expired - Fee Related JP2930742B2 (ja) 1991-01-18 1991-01-18 熱式流量計

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2930742B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015148508A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 東京電力株式会社 流速計測方法および流速計測システム

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1402700A (en) * 1998-12-22 2000-07-12 Sensirion Ag Method and sensor for measuring a mass flow
JP4823087B2 (ja) * 2007-01-30 2011-11-24 株式会社東芝 インリーク流量計測装置
JP2009222345A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Nippon Spindle Mfg Co Ltd 温調装置
JP5959402B2 (ja) * 2012-10-22 2016-08-02 高砂熱学工業株式会社 固定装置、固定方法、及び流量計測装置
JP6500585B2 (ja) * 2015-05-13 2019-04-17 東京電力ホールディングス株式会社 計測システム及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015148508A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 東京電力株式会社 流速計測方法および流速計測システム

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04339218A (ja) 1992-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4464932A (en) Thermal mass flowmetering
JP2631481B2 (ja) 質量流量計とその計測方法
US6085588A (en) Flow rate sensor
US7000464B2 (en) Measuring and control of low fluid flow rates with heated conduit walls
US5222395A (en) Thermal type flowmeter
RU2362125C2 (ru) Способ регулировки термического или калориметрического расходомера
US5167450A (en) Calorimeter
JPH07218308A (ja) 流量測定装置
JP2930742B2 (ja) 熱式流量計
JP2962695B2 (ja) 流体検知装置
JP2964186B2 (ja) 熱式流量計
US6736005B2 (en) High accuracy measuring and control of low fluid flow rates
JP2952438B2 (ja) 熱式流量計
JP2004069667A (ja) 液体用熱式質量流量計
JP4081639B2 (ja) 液体用熱式質量流量計
JP2788329B2 (ja) 流体の流速及び流れ方向測定方法及び測定装置
JPH0934556A (ja) マスフローコントローラ
JP3998295B2 (ja) 質量流量計
JP2879256B2 (ja) 熱式流量計
JPS6341494B2 (ja)
JP7149347B2 (ja) 感圧熱式流量計
JP2005233859A (ja) 液体用熱式質量流量計
JP5522826B2 (ja) 熱式流量計
JPH05107094A (ja) 熱式流量計の流量検出方法
JPH04320926A (ja) 熱式流量計

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990427

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees