JP2949527B2 - 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、導管中を流れる気体や
液体など流体の質量流量（以下、単に流量と云う）を測
定する質量流量計に関する。
液体など流体の質量流量（以下、単に流量と云う）を測
定する質量流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記質量流量計として、本願出願人が昭
和60年12月４日付けにて特許出願〔特願昭60−273837号
（特開昭62−132120号）〕しているところの、流体が流
れる導管に前記流体の温度に応じて抵抗値が変化する２
つの抵抗体を互いに独立して設けると共に、前記抵抗体
をそれぞれ含む２つの定温度制御回路を互いに独立して
設け、前記定温度制御回路によって前記両抵抗体の温度
が常に相等しく、かつ、一定になるように制御し、両抵
抗体に与えられるエネルギーの差をエネルギーの和で除
した値に基づいて前記導管中を流れる流体の流量を測定
する、所謂定温度制御回路を使用したものがある。
和60年12月４日付けにて特許出願〔特願昭60−273837号
（特開昭62−132120号）〕しているところの、流体が流
れる導管に前記流体の温度に応じて抵抗値が変化する２
つの抵抗体を互いに独立して設けると共に、前記抵抗体
をそれぞれ含む２つの定温度制御回路を互いに独立して
設け、前記定温度制御回路によって前記両抵抗体の温度
が常に相等しく、かつ、一定になるように制御し、両抵
抗体に与えられるエネルギーの差をエネルギーの和で除
した値に基づいて前記導管中を流れる流体の流量を測定
する、所謂定温度制御回路を使用したものがある。
【０００３】図２は、前記特許出願に係る質量流量計の
構成を概略的に示すもので、この図において、１は導管
で、内部にガスなどの流体Ｆが流れている。２は導管１
に設けられたセンサ部で、導管１の外周に適宜の間隔を
おいて巻設された抵抗体としての２個の自己加熱形の感
熱コイルＲu , Ｒd （以下、上流側感熱コイルＲu ，下
流側感熱コイルＲd と云う）よりなる。そして、感熱コ
イルＲu , Ｒd は、鉄・ニッケル合金などのように温度
係数の大きい温度感応抵抗線よりなり、導管１中を流れ
る流体Ｆの流量の僅かな変化をも検知すべく構成してあ
る。
構成を概略的に示すもので、この図において、１は導管
で、内部にガスなどの流体Ｆが流れている。２は導管１
に設けられたセンサ部で、導管１の外周に適宜の間隔を
おいて巻設された抵抗体としての２個の自己加熱形の感
熱コイルＲu , Ｒd （以下、上流側感熱コイルＲu ，下
流側感熱コイルＲd と云う）よりなる。そして、感熱コ
イルＲu , Ｒd は、鉄・ニッケル合金などのように温度
係数の大きい温度感応抵抗線よりなり、導管１中を流れ
る流体Ｆの流量の僅かな変化をも検知すべく構成してあ
る。
【０００４】３, ４は上流側感熱コイルＲu ，下流側感
熱コイルＲd のそれぞれをブリッジ回路（後述する）の
構成要素として含む定温度制御回路で、定温度制御回路
３, ４は互いに同一特性の部品より構成されており、上
流側感熱コイルＲu と下流側感熱コイルＲd との温度が
常に相等しく、かつ、一定になるように制御するもので
ある。
熱コイルＲd のそれぞれをブリッジ回路（後述する）の
構成要素として含む定温度制御回路で、定温度制御回路
３, ４は互いに同一特性の部品より構成されており、上
流側感熱コイルＲu と下流側感熱コイルＲd との温度が
常に相等しく、かつ、一定になるように制御するもので
ある。
【０００５】すなわち、上流側感熱コイルＲu に対応す
る定温度制御回路３（以下、上流側定温度制御回路３と
云う）は、上流側感熱コイルＲuと上流側感熱コイルＲ
u の温度を設定するための抵抗５とブリッジ抵抗６, ７
とからなるブリッジ回路８と、制御回路９とを備えてい
る。そして、下流側感熱コイルＲd に対応する下流側定
温度制御回路４は、下流側感熱コイルＲd と下流側感熱
コイルＲd の温度を設定するための抵抗10とブリッジ抵
抗11, 12とからなるブリッジ回路13と、制御回路14とを
備えている。なお、抵抗５〜７, 10〜12は、両感熱コイ
ルＲu ，Ｒd に比べて温度係数が十分小さく設定してあ
る。
る定温度制御回路３（以下、上流側定温度制御回路３と
云う）は、上流側感熱コイルＲuと上流側感熱コイルＲ
u の温度を設定するための抵抗５とブリッジ抵抗６, ７
とからなるブリッジ回路８と、制御回路９とを備えてい
る。そして、下流側感熱コイルＲd に対応する下流側定
温度制御回路４は、下流側感熱コイルＲd と下流側感熱
コイルＲd の温度を設定するための抵抗10とブリッジ抵
抗11, 12とからなるブリッジ回路13と、制御回路14とを
備えている。なお、抵抗５〜７, 10〜12は、両感熱コイ
ルＲu ，Ｒd に比べて温度係数が十分小さく設定してあ
る。
【０００６】そして、上流側定温度制御回路３は、その
出力点ａと、ブリッジ抵抗６と７との接続点ｂとにおけ
る電位を比較して、両電位に差があるとき出力をブリッ
ジ回路８に送ってこのブリッジ回路８の平行を保つよう
に動作し、下流側定温度制御回路４は、その出力点ｃ
と、ブリッジ抵抗11と12との接続点ｄとにおける電位を
比較して、両電位に差があるとき出力をブリッジ回路13
に送ってこのブリッジ回路13の平行を保つように動作す
る。なお、15, 16はそれぞれ上流側定温度制御回路３,
下流側定温度制御回路４の出力側に設けられるバッファ
回路である。
出力点ａと、ブリッジ抵抗６と７との接続点ｂとにおけ
る電位を比較して、両電位に差があるとき出力をブリッ
ジ回路８に送ってこのブリッジ回路８の平行を保つよう
に動作し、下流側定温度制御回路４は、その出力点ｃ
と、ブリッジ抵抗11と12との接続点ｄとにおける電位を
比較して、両電位に差があるとき出力をブリッジ回路13
に送ってこのブリッジ回路13の平行を保つように動作す
る。なお、15, 16はそれぞれ上流側定温度制御回路３,
下流側定温度制御回路４の出力側に設けられるバッファ
回路である。
【０００７】Ｘ，Ｙは上流側定温度制御回路３, 下流側
定温度制御回路４の出力側において互いに並列に設けら
れる減算ライン，加算ラインで、減算ラインＸは、前記
バッファ回路15, 16の出力Ｖu , Ｖdに基づいてそれら
の差（減算出力）を反転して出力する減算回路17と、反
転して出力された減算出力｛−（Ｖu −Ｖd ）｝を反転
する反転回路18とからなり、加算ラインＹは、前記出力
Ｖu ，Ｖd に基づいてそれらの和（加算出力）を反転し
て出力する加算回路19と、反転して出力された加算出力
｛−（Ｖu ＋Ｖd ）｝を反転する反転回路20とからな
る。
定温度制御回路４の出力側において互いに並列に設けら
れる減算ライン，加算ラインで、減算ラインＸは、前記
バッファ回路15, 16の出力Ｖu , Ｖdに基づいてそれら
の差（減算出力）を反転して出力する減算回路17と、反
転して出力された減算出力｛−（Ｖu −Ｖd ）｝を反転
する反転回路18とからなり、加算ラインＹは、前記出力
Ｖu ，Ｖd に基づいてそれらの和（加算出力）を反転し
て出力する加算回路19と、反転して出力された加算出力
｛−（Ｖu ＋Ｖd ）｝を反転する反転回路20とからな
る。
【０００８】21は減算ラインＸ，加算ラインＹの出力側
に設けられる除算回路であり、それぞれ反転回路18, 20
を経た減算出力（Ｖu −Ｖd ）と加算出力（Ｖu ＋
Ｖd ）とを入力とし、除算出力（Ｖu −Ｖd ）／（Ｖu
＋Ｖd ）を出力するもので、22はその出力端子である。
に設けられる除算回路であり、それぞれ反転回路18, 20
を経た減算出力（Ｖu −Ｖd ）と加算出力（Ｖu ＋
Ｖd ）とを入力とし、除算出力（Ｖu −Ｖd ）／（Ｖu
＋Ｖd ）を出力するもので、22はその出力端子である。
【０００９】而して、このように構成された質量流量計
においては、先ず、導管１内に流体Ｆが流れていないと
きは、上流側感熱コイルＲu ，下流側感熱コイルＲ
d は、ブリッジ回路８，13の温度設定用抵抗５，10によ
ってそれぞれ定められる温度に設定される。そして、温
度設定用抵抗５，10の特性は互いに等しくしてあるの
で、上流側感熱コイルＲu，下流側感熱コイルＲd の温
度は相等しくなる。このため、上流側定温度制御回路３
の出力点ａにおける出力Ｖu と、下流側定温度制御回路
４の出力点ｃにおけるＶd と相等しくなり、従って、出
力端子における出力信号はゼロとなり、流体Ｆが流れて
いないことが示される。
においては、先ず、導管１内に流体Ｆが流れていないと
きは、上流側感熱コイルＲu ，下流側感熱コイルＲ
d は、ブリッジ回路８，13の温度設定用抵抗５，10によ
ってそれぞれ定められる温度に設定される。そして、温
度設定用抵抗５，10の特性は互いに等しくしてあるの
で、上流側感熱コイルＲu，下流側感熱コイルＲd の温
度は相等しくなる。このため、上流側定温度制御回路３
の出力点ａにおける出力Ｖu と、下流側定温度制御回路
４の出力点ｃにおけるＶd と相等しくなり、従って、出
力端子における出力信号はゼロとなり、流体Ｆが流れて
いないことが示される。
【００１０】次に、導管１内に流体Ｆが流れているとき
は、上流側感熱コイルＲu は流体Ｆによって熱を奪わ
れ、下流側感熱コイルＲd は流体Ｆから熱を与えられ
る。このため、上流側感熱コイルＲu を所定の温度に保
持するためのエネルギー供給が大きくなり、前記出力点
ａにおける出力Ｖu は大きくなる。他方、下流側感熱コ
イルＲd を前記所定の温度に保持するためのエネルギー
は、流体Ｆから熱を与えられる分だけ少なくて済み、前
記出力点ｃにおけるＶd は小さくなる。
は、上流側感熱コイルＲu は流体Ｆによって熱を奪わ
れ、下流側感熱コイルＲd は流体Ｆから熱を与えられ
る。このため、上流側感熱コイルＲu を所定の温度に保
持するためのエネルギー供給が大きくなり、前記出力点
ａにおける出力Ｖu は大きくなる。他方、下流側感熱コ
イルＲd を前記所定の温度に保持するためのエネルギー
は、流体Ｆから熱を与えられる分だけ少なくて済み、前
記出力点ｃにおけるＶd は小さくなる。
【００１１】そして、これらの出力Ｖu ，Ｖd はバッフ
ァ回路15, 16を経て減算回路17, 加算回路19にそれぞれ
入力されて、それぞれの回路17, 19から減算出力−（Ｖ
u −Ｖd ）, 加算出力−（Ｖu ＋Ｖd ）が出力される。
これらの出力はそれぞれ反転回路18, 20を経て除算回路
21に入力され、この除算回路21において所定の除算が行
われ、除算出力（Ｖu −Ｖd ）／（Ｖu ＋Ｖd ）が出力
される。この出力は導管１内を流れる流体Ｆの流量に比
例しているので、これに所定の定数を乗ずることにより
前記流体Ｆの流量を得ることができる。
ァ回路15, 16を経て減算回路17, 加算回路19にそれぞれ
入力されて、それぞれの回路17, 19から減算出力−（Ｖ
u −Ｖd ）, 加算出力−（Ｖu ＋Ｖd ）が出力される。
これらの出力はそれぞれ反転回路18, 20を経て除算回路
21に入力され、この除算回路21において所定の除算が行
われ、除算出力（Ｖu −Ｖd ）／（Ｖu ＋Ｖd ）が出力
される。この出力は導管１内を流れる流体Ｆの流量に比
例しているので、これに所定の定数を乗ずることにより
前記流体Ｆの流量を得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その後
の研究により、次のことが判明したのである。すなわ
ち、導管１内の流体Ｆの流量が増加するに伴って、前記
上流側感熱コイルＲu ，下流側感熱コイルＲd にそれぞ
れ与えられるエネルギーの差、つまり、出力（Ｖu −Ｖ
d ）が流体Ｆの流量と比例しなくなり、表１や図３にお
いて曲線Ａで示すように、導管１内を流れる流体Ｆの流
量と出力との直線性が低下し、測定誤差が大きくなるこ
とが判った。
の研究により、次のことが判明したのである。すなわ
ち、導管１内の流体Ｆの流量が増加するに伴って、前記
上流側感熱コイルＲu ，下流側感熱コイルＲd にそれぞ
れ与えられるエネルギーの差、つまり、出力（Ｖu −Ｖ
d ）が流体Ｆの流量と比例しなくなり、表１や図３にお
いて曲線Ａで示すように、導管１内を流れる流体Ｆの流
量と出力との直線性が低下し、測定誤差が大きくなるこ
とが判った。
【００１３】
【表１】
【００１４】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、流体の流量が増大し
た領域においても、精度よく流量測定を行うことができ
る質量流量計を提供することにある。
もので、その目的とするところは、流体の流量が増大し
た領域においても、精度よく流量測定を行うことができ
る質量流量計を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、流体が流れる導管に前記流体の
温度に応じて抵抗値が変化する２つの抵抗体を互いに独
立して設けると共に、前記抵抗体をそれぞれ含む２つの
定温度制御回路を互いに独立して設け、前記定温度制御
回路によって前記両抵抗体の温度が常に相等しく、か
つ、一定になるように制御し、両抵抗体に与えられるエ
ネルギーに基づいて前記導管中を流れる流体の質量流量
を測定する質量流量計において、前記両抵抗体にそれぞ
れ与えられるエネルギーをＶu , Ｖd 、係数をｋとする
とき、｛（Ｖu −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 ｝／（Ｖ
u ＋Ｖd ）なる式に基づいて前記質量流量を得るように
している。
め、本発明においては、流体が流れる導管に前記流体の
温度に応じて抵抗値が変化する２つの抵抗体を互いに独
立して設けると共に、前記抵抗体をそれぞれ含む２つの
定温度制御回路を互いに独立して設け、前記定温度制御
回路によって前記両抵抗体の温度が常に相等しく、か
つ、一定になるように制御し、両抵抗体に与えられるエ
ネルギーに基づいて前記導管中を流れる流体の質量流量
を測定する質量流量計において、前記両抵抗体にそれぞ
れ与えられるエネルギーをＶu , Ｖd 、係数をｋとする
とき、｛（Ｖu −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 ｝／（Ｖ
u ＋Ｖd ）なる式に基づいて前記質量流量を得るように
している。
【００１６】
【作用】従来のエネルギーの差である減算出力（Ｖu −
Ｖd ）に、ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 なる量を加えたものを、
（Ｖu ＋Ｖd ）で除算することにより、流量と出力との
直線性が改善され、流体の流量が小さい領域は勿論のこ
と、流量が増大した領域においても、精度よく流量測定
を行うことができる。
Ｖd ）に、ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 なる量を加えたものを、
（Ｖu ＋Ｖd ）で除算することにより、流量と出力との
直線性が改善され、流体の流量が小さい領域は勿論のこ
と、流量が増大した領域においても、精度よく流量測定
を行うことができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１８】図１は本発明に係る質量流量計の構成を概
略的に示すもので、この図において、図２に示した符号
と同一のものは同一物または相当物である。
略的に示すもので、この図において、図２に示した符号
と同一のものは同一物または相当物である。
【００１９】図１に示した質量流量計が図２に示した従
来のものと大きく異なる点は、減算ラインＸ側から、
（Ｖu −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 が出力されるよう
にし、この出力を除算回路21の一方の入力となるように
したことである。
来のものと大きく異なる点は、減算ラインＸ側から、
（Ｖu −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 が出力されるよう
にし、この出力を除算回路21の一方の入力となるように
したことである。
【００２０】すなわち、図１において、23は減算回路17
と反転回路18との間に介装される２乗回路で、減算回路
17の減算出力｛−（Ｖu −Ｖd ）｝を２乗して、２乗出
力（Ｖu −Ｖd ）2 を出力するものである。そして、24
は反転回路18と除算回路21との間に介装される加算し、
その結果を反転して出力する加算反転回路で、前記減算
出力｛−（Ｖu −Ｖd ）｝と、２乗出力（Ｖu −Ｖd ）
2 を反転回路18を経て得られる出力｛−（Ｖu −Ｖd ）
2 ｝とを加算し、その結果を反転して、（Ｖu −Ｖd ）
＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 を出力する。この場合。前記係数
ｋの大きさは、加算反転回路24における抵抗25, 26の大
きさを適宜選ぶことにより任意に設定することができ、
例えば抵抗25, 26の抵抗値の比を１：５にした場合、ｋ
は 0.2となる。
と反転回路18との間に介装される２乗回路で、減算回路
17の減算出力｛−（Ｖu −Ｖd ）｝を２乗して、２乗出
力（Ｖu −Ｖd ）2 を出力するものである。そして、24
は反転回路18と除算回路21との間に介装される加算し、
その結果を反転して出力する加算反転回路で、前記減算
出力｛−（Ｖu −Ｖd ）｝と、２乗出力（Ｖu −Ｖd ）
2 を反転回路18を経て得られる出力｛−（Ｖu −Ｖd ）
2 ｝とを加算し、その結果を反転して、（Ｖu −Ｖd ）
＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 を出力する。この場合。前記係数
ｋの大きさは、加算反転回路24における抵抗25, 26の大
きさを適宜選ぶことにより任意に設定することができ、
例えば抵抗25, 26の抵抗値の比を１：５にした場合、ｋ
は 0.2となる。
【００２１】而して、上記構成の質量流量計によれば、
除算回路21においては、減算ラインＸの出力である（Ｖ
u −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 と、加算ラインＹの出
力である（Ｖu ＋Ｖd ）とが入力され、前者を後者で除
することにより、除算回路21からは｛（Ｖu −Ｖd ）＋
ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 ｝／（Ｖu ＋Ｖd ）が出力される
が、この出力は、表２や図３において曲線Ｂで示すよう
に、導管１内を流れる流体Ｆの流量と非常によく比例
し、流体の流量が増大した領域においても、出力と流量
の直線性（比例関係）が維持されるので、小流量域は勿
論のこと、大流量域においても精度よく流量測定を行う
ことができる。
除算回路21においては、減算ラインＸの出力である（Ｖ
u −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 と、加算ラインＹの出
力である（Ｖu ＋Ｖd ）とが入力され、前者を後者で除
することにより、除算回路21からは｛（Ｖu −Ｖd ）＋
ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 ｝／（Ｖu ＋Ｖd ）が出力される
が、この出力は、表２や図３において曲線Ｂで示すよう
に、導管１内を流れる流体Ｆの流量と非常によく比例
し、流体の流量が増大した領域においても、出力と流量
の直線性（比例関係）が維持されるので、小流量域は勿
論のこと、大流量域においても精度よく流量測定を行う
ことができる。
【００２２】
【表２】
【００２３】なお、上述の実施例においては、感熱コイ
ルＲu ，Ｒd を自己加熱形としているが、これを傍熱形
のもので構成してもよいことは勿論である。
ルＲu ，Ｒd を自己加熱形としているが、これを傍熱形
のもので構成してもよいことは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のエネルギーの差である減算出力（Ｖu −Ｖd ）
に、ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 なる量を加えたものを、（Ｖu
＋Ｖd ）で除算することにより、流量と出力との直線性
が改善され、流体の流量が小さい領域は勿論のこと、流
量が増大した領域においても、精度よく流量測定を行う
ことができる。
従来のエネルギーの差である減算出力（Ｖu −Ｖd ）
に、ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 なる量を加えたものを、（Ｖu
＋Ｖd ）で除算することにより、流量と出力との直線性
が改善され、流体の流量が小さい領域は勿論のこと、流
量が増大した領域においても、精度よく流量測定を行う
ことができる。
【図１】本発明に係る質量流量計の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】従来の質量流量計の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】質量流量計の流量−出力特性図である。
１…導管、３，４…定温度制御回路、Ｆ…流体、Ｒu ，
Ｒd …感熱コイル（抵抗体）、Ｖu ，Ｖd …抵抗体に与
えられるエネルギー。
Ｒd …感熱コイル（抵抗体）、Ｖu ，Ｖd …抵抗体に与
えられるエネルギー。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (1)
- 【請求項１】 流体が流れる導管に前記流体の温度に応
じて抵抗値が変化する２つの抵抗体を互いに独立して設
けると共に、前記抵抗体をそれぞれ含む２つの定温度制
御回路を互いに独立して設け、前記定温度制御回路によ
って前記両抵抗体の温度が常に相等しく、かつ、一定に
なるように制御し、両抵抗体に与えられるエネルギーに
基づいて前記導管中を流れる流体の質量流量を測定する
質量流量計において、前記両抵抗体にそれぞれ与えられ
るエネルギーをＶu , Ｖd 、係数をｋとするとき、
｛（Ｖu −Ｖd ）＋ｋ（Ｖu −Ｖd ）2 ｝／（Ｖu ＋Ｖ
d ）なる式に基づいて前記質量流量を得るようにしたこ
とを特徴とする質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025680A JP2949527B2 (ja) | 1991-01-26 | 1991-01-26 | 質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025680A JP2949527B2 (ja) | 1991-01-26 | 1991-01-26 | 質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04250316A JPH04250316A (ja) | 1992-09-07 |
| JP2949527B2 true JP2949527B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=12172504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3025680A Expired - Fee Related JP2949527B2 (ja) | 1991-01-26 | 1991-01-26 | 質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2949527B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-26 JP JP3025680A patent/JP2949527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04250316A (ja) | 1992-09-07 |
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