JPH0146007B2 - - Google Patents

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JPH0146007B2
JPH0146007B2 JP57165133A JP16513382A JPH0146007B2 JP H0146007 B2 JPH0146007 B2 JP H0146007B2 JP 57165133 A JP57165133 A JP 57165133A JP 16513382 A JP16513382 A JP 16513382A JP H0146007 B2 JPH0146007 B2 JP H0146007B2
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JP
Japan
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temperature
meter
fluid
bridge
thermal conductivity
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JP57165133A
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JPS5877621A (en
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Suizanbanku Joshua
Shoo Teiraa Deibitsudo
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Individual
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流量計に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a flowmeter.

本発明によれば、流体の流量を計測するための
メーターは、該流体のための入口と出口;流体が
入口から出口へ通過する際にその表面に沿つて流
れる該入口と出口の中間にある第1の表面;該第
1の表面を第2の表面につなげている温度ブリツ
ジ;該第1表面と第2表面の間の温度差を維持す
るために該第2表面と連合している手段;該ブリ
ツジの比較的伝導性のよい部分の中間点の温度に
感応するようにした温度測定装置;及び第1表面
に沿つて流れる流体の温度と第2表面の温度を
夫々計測する温度測定装置;とよりなり、該温度
ブリツジは該第1表面に温度的につながつている
熱伝導性の比較的良好な部分とその比較的熱伝導
性の良好な部分と第2表面の間の熱伝導性の比較
的悪い部分を有し;該温度ブリツジは熱の流れが
温度ブリツジによつて形成される該第1及び第2
表面の間の通路に効果的に制限されるように絶縁
されている。
According to the invention, a meter for measuring the flow rate of a fluid is located between an inlet and an outlet for said fluid; along the surface of which the fluid flows as it passes from the inlet to the outlet; a first surface; a temperature bridge connecting the first surface to a second surface; means associated with the second surface for maintaining a temperature difference between the first and second surfaces; a temperature measuring device adapted to be sensitive to the temperature at an intermediate point of the relatively conductive portion of the bridge; and a temperature measuring device adapted to measure the temperature of the fluid flowing along the first surface and the temperature of the second surface, respectively. ; the temperature bridge has a relatively good thermal conductivity that is thermally connected to the first surface and a thermal conductivity between the relatively good thermal conductivity and the second surface. the temperature bridge has a relatively poor portion of the temperature bridge; the heat flow is formed by the first and second temperature bridge;
Insulated so that passage between surfaces is effectively restricted.

流体が第1表面に沿つて流れるときに、流体と
表面の間の粘性のある動きが境界層を作る。境界
層の厚さは流体の速度によつて決まり、境界は流
体の速度が増すにつれてより薄くなる。この境界
層は第1表面と大部分の流体の間の熱絶縁層とし
て作用し、絶縁の程度は境界層の厚さ、ひいては
流体の速さによつて決まる。第1表面の熱の流れ
に対するこの可変抵抗は温度ブリツジの熱の流れ
に影響しそしてその結果その温度ブリツジの中間
点の温度に影響を与える。流体の流量に対する中
間点(Tm)と第2表面(Tc)の間の温度降下
と第1表面(Th)に沿つて流れる流体と中間点
(Tm)の間の温度降下との比(即ちTm−Tc/Th−Tm) のプロツトはメーターの目盛定めのための好適な
曲線を描く。しかし、例えばTm−Tc/Th−Tcのような 他の比率をこの目的に用いることができるであろ
う。
As the fluid flows along the first surface, viscous movement between the fluid and the surface creates a boundary layer. The thickness of the boundary layer is determined by the velocity of the fluid, and the boundary becomes thinner as the velocity of the fluid increases. This boundary layer acts as a thermal insulation layer between the first surface and the bulk of the fluid, the degree of insulation being determined by the thickness of the boundary layer and thus the velocity of the fluid. This variable resistance to heat flow at the first surface affects the heat flow of the temperature bridge and thus the temperature at the midpoint of that temperature bridge. The ratio of the temperature drop between the midpoint (Tm) and the second surface (Tc) to the temperature drop between the fluid flowing along the first surface (Th) and the midpoint (Tm) relative to the fluid flow rate (i.e., Tm -Tc/Th-Tm) gives a suitable curve for meter calibration. However, other ratios could be used for this purpose, such as eg Tm-Tc/Th-Tc.

温度ブリツジの伝熱性が比較的よい部分は伝熱
性の比較的悪い部分のそれよりも少なくとも10倍
の伝導率を有するのが好ましい。これは適当な伝
導率をもつ素材を選ぶことによつて及び/又はそ
の部分の大きさを調節することによつて達成する
ことができる。例えば、比較的伝導性の悪い部分
は熱絶縁材の比較的薄い層から作るか、さもなけ
ればブリツジを均質な構造にして比較的伝熱性の
悪い部分の巾を狭くしてもよい。
Preferably, the more thermally conductive portion of the temperature bridge has a conductivity that is at least 10 times greater than that of the less thermally conductive portion. This can be achieved by choosing a material with suitable conductivity and/or by adjusting the size of the part. For example, the relatively poorly conductive portion may be made from a relatively thin layer of thermal insulation material, or the bridge may otherwise be of homogeneous construction to reduce the width of the relatively poorly conductive portion.

第1表面に沿つて流れる流体の温度が変化する
ところでは、第2表面を流体の温度が運転範囲を
超えた一定の温度に保つことができるとしても、
第2表面の温度を変化させるようにすると都合が
よい。
Where the temperature of the fluid flowing along the first surface changes, even if the second surface can be kept at a constant temperature above the operating range,
Conveniently, the temperature of the second surface is varied.

第2表面の温度は2次流体流れでもつて第1表
面の温度と異なる温度に保つことができる。この
型のメーターは特に例えば流体がある温度で供給
されて温度が変つて戻される暖房システムのよう
な閉鎖システムに用いるのに適している。その場
合にはメーターはシステムを通つて流れる流体の
流量を測るのに用いられ、必要な温度差を作るた
めに入つてくる流体は第1表面に沿つて流れるよ
う、一方出ていく流体は第2表面に沿つて流れる
ようにされている。そのような装置では流量計は
熱量計として機能するように作ることができ、シ
ステムで使われる温度は、流量と適当なプロセツ
サによつて計算されることのできるシステムから
の入口の温度と出口の温度の差の関数である。流
体の2次流れが第2表面を第1表面と違つた温度
に維持するために用いられる場合には、この表面
に境界層の絶縁効果を解消するための手段を設け
なければならない。2次流体が沿つて流れ、熱が
伝わるように第2表面と接触している大きな表面
域をもつ熱絶縁性の本体を設けることによつて第
2表面は実質的に2次流体流れの温度に保たれる
ことができ、2次流体流れの速さが変るために感
知できる温度変化が起こることはない。
The temperature of the second surface can be maintained at a different temperature than the first surface by the secondary fluid flow. This type of meter is particularly suitable for use in closed systems, such as, for example, heating systems where fluid is supplied at one temperature and returned at a different temperature. In that case, a meter is used to measure the flow rate of the fluid flowing through the system, so that the incoming fluid flows along the first surface while the outgoing fluid flows along the first surface to create the necessary temperature difference. It is made to flow along two surfaces. In such devices, the flowmeter can be made to function as a calorimeter, and the temperature used in the system is determined by the flow rate and the temperature at the inlet and outlet from the system, which can be calculated by a suitable processor. It is a function of the temperature difference. If a secondary flow of fluid is used to maintain the second surface at a different temperature than the first surface, this surface must be provided with means to overcome the insulating effect of the boundary layer. By providing a thermally insulating body with a large surface area in contact with the second surface along which the secondary fluid flows and heat is transferred, the second surface is substantially at the temperature of the secondary fluid flow. can be maintained at a constant temperature without appreciable temperature changes due to changes in the rate of secondary fluid flow.

図面を参照して本発明を説明する。 The present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図に概略的に示す流量計は真直ぐな流路1
2によつて相互に連結されている入口10と出口
11とを有し、この流路はナイロンのワツシヤ1
3と銅のワツシヤ14を交互に並べた筒の内径に
よつて形成されている。それらのワツシヤはナイ
ロンのハウジング15の中にまとめて締めつけら
れている。ナイロンのさや16がワツシヤ13,
14の外径を取巻いており、銅のさや17がその
ナイロンのさや16を取巻いている。ワツシヤ1
3,14の筒は入口19と出口20の設けられて
いる流体の漏れない室18によつて取り囲まれて
いる。室18は銅のバツフル21によつて2つに
分けられており、穴22が入口19と出口20か
ら離れた地点でバツフル21を貫通して設けられ
ており、それによつて、入口19から出口20へ
室18を通り過ぎる流体はワツシヤ13,14の
筒の外径の回りを流れるであろう。
The flow meter schematically shown in Figure 1 has a straight flow path 1.
The flow path has an inlet 10 and an outlet 11 interconnected by a nylon washer 1.
3 and the inner diameter of a cylinder in which copper washers 14 are arranged alternately. The washers are clamped together in a nylon housing 15. The nylon sheath 16 is the nylon sheath 13,
14 and a copper sheath 17 surrounds the nylon sheath 16. Washiya 1
The cylinders 3 and 14 are surrounded by a fluid-tight chamber 18 in which an inlet 19 and an outlet 20 are provided. The chamber 18 is divided into two by a copper buttful 21, and a hole 22 is provided through the buttful 21 at a point remote from the inlet 19 and the outlet 20, thereby providing a connection from the inlet 19 to the outlet. Fluid passing through chamber 18 to 20 will flow around the outside diameter of the barrels of washers 13,14.

温度測定装置、例えば熱電対27がワツシヤ1
3,14の筒の中央の銅のワツシヤ23の内径と
外径の中間の位置に設けられている。さらに別の
温度測定装置(図示せず)が入口10及び19の
ところに設けられており、それによつて銅のワツ
シヤ23の中間点(Tm)と入口19(Tc)の
温度の差と入口10(Th)の中間点(Tm)の
温度差が測定できる。
A temperature measuring device, for example a thermocouple 27, is connected to the washer 1.
It is provided at a position midway between the inner diameter and outer diameter of the copper washer 23 in the center of the cylinders 3 and 14. Further temperature measuring devices (not shown) are provided at the inlets 10 and 19 to determine the temperature difference between the midpoint (Tm) of the copper washer 23 and the inlet 19 (Tc) The temperature difference at the midpoint (Tm) of (Th) can be measured.

上記のメーターは閉鎖システム、例えば熱い流
体がシステムの中に流入し比較的冷たい流体がシ
ステムから戻される暖房システムにつながれてい
る。システムへの入口パイプ25はメーターの入
口10と出口11を横切つてつながつており、入
口パイプ25と入口10及び出口11とのつなぎ
はナイロンのような熱絶縁材で作られており、そ
の結果熱はパイプ25をつたつてナイロンと銅の
ワツシヤ13,14の筒に伝わることはないであ
ろう。システムからの戻りパイプ26は室18の
入口19と出口20を横切つてつながつている。
この方法では、閉鎖システムに入つてくる熱い流
体はナイロンと銅のワツシヤ13,14及び銅の
ワツシヤ23の筒の内径に沿つて流路12を流れ
るのであろう。そして閉鎖システムから出る比較
的冷たい流体はワツシヤ13,14及び銅のワツ
シヤ23の筒の外径を取巻く室18を通るであろ
う。システムば閉じているので入つてくる流体の
流量は出ていく流体の流量に等しいであろう。
The meter described above is connected to a closed system, for example a heating system, in which hot fluid flows into the system and relatively cool fluid is returned from the system. An inlet pipe 25 to the system is connected across the inlet 10 and outlet 11 of the meter, and the connections between the inlet pipe 25 and the inlet 10 and outlet 11 are made of a thermally insulating material such as nylon, so that Heat will not be transferred through the pipe 25 to the tubes of the nylon and copper washers 13,14. A return pipe 26 from the system connects across the inlet 19 and outlet 20 of the chamber 18.
In this manner, the hot fluid entering the closed system would flow through the channel 12 along the inner diameter of the tube of the nylon and copper washers 13, 14 and the copper washer 23. The relatively cool fluid exiting the closed system will then pass through chamber 18 surrounding the outside diameter of the cylinder of washers 13, 14 and copper washer 23. Since the system is closed, the incoming fluid flow rate will be equal to the outgoing fluid flow rate.

運転のときには、ワツシヤ13,14の筒の内
側の表面は熱い流体で暖められ、外側の表面は比
較的冷たい流体によつて冷され、それによつてワ
ツシヤ13,14及び銅ワツシヤ23の筒の両面
は異つた温度に保たれる。銅のワツシヤ23の両
側の銅のワツシヤ14は真中の銅のワツシヤ23
と似た温度勾配に保たれ保護環として機能し、銅
のワツシヤ23を流れる熱の流れが放射状に流
れ、その結果その内側表面と外側表面の間の温度
勾配がスムースになるのを確実にするであろう。
その結果としてワツシヤ23の内側表面と外側表
面の中間である温度(Tm)は内側表面と外側表
面の温度とワツシヤ23における温度勾配の関数
であろう。
In operation, the inner surfaces of the cylinders of washers 13, 14 are warmed by hot fluid, and the outer surfaces are cooled by relatively cold fluid, thereby causing both sides of the cylinders of washers 13, 14 and copper washer 23 to be cooled. are kept at different temperatures. The copper washers 14 on both sides of the copper washers 23 are the copper washers 23 in the middle.
acts as a guard ring to ensure that the heat flow through the copper washer 23 flows radially, resulting in a smooth temperature gradient between its inner and outer surfaces. Will.
As a result, the temperature (Tm) midway between the inner and outer surfaces of washer 23 will be a function of the temperatures of the inner and outer surfaces and the temperature gradient across washer 23.

流体がワツシヤ13,14と銅のワツシヤ23
の内側表面に沿つて流れるので境界層ができ、境
界層の厚さは流体の速さの関数である。この境界
層は流体の大部分とワツシヤ23の内側の表面の
間に絶縁層を作り、その結果ワツシヤ23のこの
表面の温度は流体の大部分の温度(Th)よりも
低くなるであろう。それ故に流体とワツシヤ23
の表面の温度差で境界層の厚さがわかり、その結
果流体の速さがわかる。銅のワツシヤ23の内側
表面の外側表面の中間の温度(Tm)はワツシヤ
23の内側表面と共に変化するので、これは又内
側表面に沿つて流れる流体の速度によつて変化す
るであろう。Tm−Tc/Th−Tm対流体の流量のプロツト は第2図に示すような曲線になり、流量計の目盛
りを決めるのに使用できる。
The fluid is washers 13, 14 and copper washers 23.
flows along the inner surface of the fluid, creating a boundary layer whose thickness is a function of the velocity of the fluid. This boundary layer creates an insulating layer between the bulk of the fluid and the inner surface of the washer 23, so that the temperature of this surface of the washer 23 will be lower than the temperature of the bulk of the fluid (Th). Therefore fluid and washer 23
The temperature difference on the surface of the fluid determines the thickness of the boundary layer and, as a result, the velocity of the fluid. Since the temperature (Tm) intermediate the outer surface of the inner surface of the copper washer 23 varies with the inner surface of the washer 23, it will also vary with the velocity of the fluid flowing along the inner surface. A plot of Tm-Tc/Th-Tm versus fluid flow rate results in a curve as shown in Figure 2, which can be used to calibrate a flow meter.

ワツシヤ13,14,23の筒の回りのナイロ
ンのさや16は銅のワツシヤ23の温度差を減ら
し、それによつて銅のワツシヤ23の内側表面の
温度の変化に関して銅のワツシヤ23の内径と外
径の中間の温度(Tm)の感度を増し、そしてメ
ーターの感度を増す。上記の装置ではナイロンの
さや16とワツシヤ23の回りの銅のさや17の
外側表面の温度は室18を通つて流れる流体の温
度に等しい筈である。流体がワツシヤ23の内側
の表面に沿つて流れるので、境界層が室18を通
つて流れる流体と銅のさや17の間に存在するで
あろう。しかし、比較的表面域が大きく銅のさや
17と室18を通つて流れる流体と熱接触してい
る銅のバツフア21の間の熱伝達は銅のさや17
が室18を通つて流れる流体と実質的に同じ温度
に保たれ、流量と変化に伴なう温度の感知可能な
変化がないことを確実にする。この機能は必らず
しもバツフル21によつて行なわれる必要はなく
て、2次流体流れにさらされており、温度ブリツ
ジの外側の表面と熱接触している表面域の大きな
そして熱伝導性のよいものでできたどんな本体に
よつても達成される。例えば銅のさや17には熱
交換用のひれを設けてもよい。
The nylon sheath 16 around the tubes of the washers 13, 14, 23 reduces the temperature difference across the copper washers 23, thereby increasing the temperature difference between the inner and outer diameters of the copper washers 23 with respect to temperature changes on the inner surface of the copper washers 23. Increases the sensitivity of the intermediate temperature (Tm) and increases the sensitivity of the meter. In the device described above, the temperature of the outer surface of the nylon sheath 16 and the copper sheath 17 around the washer 23 should be equal to the temperature of the fluid flowing through the chamber 18. As the fluid flows along the inside surface of washer 23, a boundary layer will exist between the fluid flowing through chamber 18 and copper sheath 17. However, heat transfer between the copper sheath 17, which has a relatively large surface area, and the copper buffer 21, which is in thermal contact with the fluid flowing through the chamber 18, is
is maintained at substantially the same temperature as the fluid flowing through chamber 18, ensuring that there is no appreciable change in temperature with changes in flow rate. This function need not necessarily be performed by a buffer 21, which has a large and thermally conductive surface area exposed to the secondary fluid flow and in thermal contact with the outer surface of the temperature bridge. It can be achieved by any body made of good material. For example, the copper sheath 17 may be provided with fins for heat exchange.

第2図に示す目盛測定曲線と適当な電子プロセ
ス回路を使うことによつて、メーターは流体の流
量を読み取れるようにすることができる。そうで
なければ、閉鎖回路によつて供給される熱は流量
と入口及びシステムからのもどりの温度差(Th
−Tc)に比例するので電子回路構成要素がシス
テムによつて消費される熱を読み取ることができ
るようにすることができる。
By using the calibration curve shown in FIG. 2 and appropriate electronic process circuitry, the meter can be adapted to read fluid flow rates. Otherwise, the heat supplied by the closed circuit is the difference between the flow rate and the inlet and return temperature from the system (Th
−Tc) so that electronic circuit components can read the heat dissipated by the system.

第3図に示す別の態様では、温度ブリツジは銅
のワツシヤ23を有し、そのワツシヤの内側の表
面は入口10から出口11へ流れる流体にさらさ
れているステンレスステイールのワツシヤ30が
銅のワツシヤ23の回りにプレスばめされてい
る。銅/ステンレスステイールの組立ワツシヤ2
3,30は、上記のような方法でバツフル21が
ステンレスステイールのワツシヤ30の外側表面
と熱接触しており、その表面を室18を通つて流
れる流体の温度Tcに保つように室18の中に設
けられている。入口10と出口11の間に通路を
形成するためにそして又熱が銅/ステンレスステ
イールの組立ワツシヤ23,30を確実に放射状
に流れるようにするために、銅のワツシヤ23の
穴に対応する穴のある絶縁材でできた2つのブロ
ツク31が、銅/ステンレスステイールの組立ワ
ツシヤの両側に位置決めされている。温度測定装
置27が第1図について記述したように、銅のワ
ツシヤ23に接続されている。
In another embodiment shown in FIG. 3, the temperature bridge has a copper washer 23 with a stainless steel washer 30 whose inner surface is exposed to the fluid flowing from the inlet 10 to the outlet 11. It is press-fitted around the washer 23. Copper/stainless steel assembly washer 2
3, 30 are arranged in chamber 18 such that the baffle 21 is in thermal contact with the outer surface of the stainless steel washer 30 in the manner described above, and that the surface is maintained at the temperature Tc of the fluid flowing through the chamber 18. It is located inside. Corresponding holes in the copper washer 23 to form a passageway between the inlet 10 and the outlet 11 and also to ensure that heat flows radially through the copper/stainless steel assembly washers 23, 30. Two blocks 31 of perforated insulation are positioned on either side of a copper/stainless steel assembly washer. A temperature measuring device 27 is connected to the copper washer 23 as described with respect to FIG.

この態様の温度ブリツジは第1図に関して記述
したブリツジと全く同じように機能する。ステン
レスステイールのワツシヤ30は比較的熱伝導性
の悪い部分を形成して銅のワツシヤ23の温度差
を少なくしそれによつて、第1図について記した
さや16と同じように中間の温度Tmの感度を増
す。更に別の態様では、温度ブリツジを同じよう
な構造のものにし、外側の部分の断面を減らすこ
とによつてその部分を比較的伝導性の悪い部分と
することができる。第3図に示す態様における厚
い絶縁ブロツクを使えば第1図について記述した
保護環14は必要ではない。
This embodiment of the temperature bridge functions in exactly the same way as the bridge described with respect to FIG. The stainless steel washer 30 forms a relatively poor thermal conductor to reduce the temperature differential of the copper washer 23, thereby allowing it to maintain an intermediate temperature Tm similar to the sheath 16 described with respect to FIG. Increase sensitivity. In yet another embodiment, the temperature bridge can be of similar construction, with the outer section reduced in cross-section to make that section relatively less conductive. With the thick insulating block in the embodiment shown in FIG. 3, the guard ring 14 described in connection with FIG. 1 is not necessary.

メーターの感度は第1表面と温度ブリツジの間
のシヤントの中間の温度Tmを測ることによつて
更に高めることができる。これは第4図について
説明した仕方で行うことができる。この態様では
温度ブリツジは黄銅製の主リング40を有する。
該リング40には内側部分41があり、その部分
の内側の表面は入口10から出口11へ流れる流
体にさらされている。リング40の内側部分41
はブリツジの比較的伝導性の悪い部分を形成する
比較的薄い中央部42によつて外側部分43とつ
ながつている。主リング40は上記した理由によ
り、バツフル21が外側部分43と熱接触するよ
うに室18の中に設けられている。
The sensitivity of the meter can be further increased by measuring the temperature Tm midway through the shunt between the first surface and the temperature bridge. This can be done in the manner described with respect to FIG. In this embodiment the temperature bridge has a main ring 40 made of brass.
The ring 40 has an inner portion 41 whose inner surface is exposed to the fluid flowing from the inlet 10 to the outlet 11. Inner portion 41 of ring 40
is connected to the outer portion 43 by a relatively thin central portion 42 forming a relatively poorly conducting portion of the bridge. The main ring 40 is mounted within the chamber 18 such that the buffle 21 is in thermal contact with the outer portion 43 for the reasons discussed above.

銅製の副リング44は主リング40と同軸にし
かし主リングから出口方向に離れて位置決めされ
ている。この副リング44の内側表面は又入口1
0から出口11へ流れる流体にさらされている。
副リング44は薄い黄銅のスリーブ45によつて
主リング40の内側部分41につながつている。
この黄銅スリーブ45は絶縁スリーブ46によつ
て入口10から出口11へ流れる流体から隔離さ
れている。温度測定装置47が副リング44の1
点に設けられている。主リング及び副リング4
0,44は、リング40,44の内側表面を通る
入口10から出口11へ通じる通路を形成し、又
熱が中央部42を通つて主リング40の内側表面
と外側表面の間を確実に流れ又スリーブ45と中
央部42を通つて副リング44の内側表面と主リ
ング40の外側表面の間を確実に流れるのに役立
つ絶縁ブロツク48によつて取り巻かれている。
A secondary copper ring 44 is positioned coaxially with the main ring 40 but spaced therefrom in the exit direction. The inner surface of this sub-ring 44 also includes the inlet 1
0 to outlet 11.
The secondary ring 44 is connected to the inner part 41 of the main ring 40 by a thin brass sleeve 45.
This brass sleeve 45 is separated from the fluid flowing from the inlet 10 to the outlet 11 by an insulating sleeve 46. The temperature measuring device 47 is located at one of the sub-rings 44.
located at the point. Main ring and sub ring 4
0,44 form a passage from the inlet 10 to the outlet 11 through the inner surfaces of the rings 40,44 and also ensure that heat flows between the inner and outer surfaces of the main ring 40 through the central portion 42. It is also surrounded by an insulating block 48 which serves to ensure flow through the sleeve 45 and central portion 42 between the inner surface of the secondary ring 44 and the outer surface of the main ring 40.

この態様においては、主リング40と副リング
44の両方の内側表面は境界層状態に置かれてお
り、その結果それらの表面を伝わつていく熱はそ
れらの領域と流体の流量の関数であろう。主リン
グの内側表面を横切る熱は第1図及び第3図にお
いて述べたブリツジにおけると同じように主リン
グ40の温度勾配を上げるであろう。流量の変化
で生じる該表面の熱伝達の変化は主リング40の
内側部分41におけるスリーブ45とつながつて
いる点での温度を変化させるであろう。副リング
44とスリーブ45によつて副リング44の内側
表面と主リング40の内側部41の間に形成され
るシヤントは流量の変化と共に各端で変化する温
度差ができるであろう。その結果、温度測定装置
47によつて副リング44において測られる中間
の温度Tmはリング40と44の内側表面に沿つ
て流れる流体の流量の2次の関数であろう。この
ようにして達成された感度の向上は入口10から
出口11へ流れる流体にさらされている主リング
40と副リング44の表面域を変化させることに
よつて調節することができる。このような方法で
メーターの運転範囲を越える感度は改善され特に
流量の多いときに信号が一ぱいになるのをメータ
ーの作動範囲にまで減らすことができる。
In this embodiment, the inner surfaces of both the primary ring 40 and the secondary ring 44 are placed in boundary layer conditions, such that the heat transferred across those surfaces will be a function of their area and fluid flow rate. . Heat across the inner surface of the main ring will raise the temperature gradient in the main ring 40 in the same manner as in the bridge described in FIGS. 1 and 3. Changes in the surface heat transfer caused by changes in flow rate will change the temperature at the point in the inner portion 41 of the main ring 40 where it communicates with the sleeve 45. The shunt formed by the secondary ring 44 and sleeve 45 between the inner surface of the secondary ring 44 and the inner portion 41 of the primary ring 40 will create a varying temperature difference at each end as the flow rate changes. As a result, the intermediate temperature Tm measured at secondary ring 44 by temperature measuring device 47 will be a quadratic function of the flow rate of fluid flowing along the inner surfaces of rings 40 and 44. The increased sensitivity thus achieved can be adjusted by varying the surface area of the primary ring 40 and secondary ring 44 that are exposed to the fluid flowing from the inlet 10 to the outlet 11. In this manner, the sensitivity beyond the meter's operating range can be improved and signal flooding, particularly at high flow rates, can be reduced to the meter's operating range.

本発明の範囲内でいろいろな修正を上記の態様
に加えることができる。例えば、代りの熱伝導性
のそして熱絶縁性の素材を色々な構成要素に使用
することができる。流体の流れにさらされている
構成要素の表面は、必要なところを熱伝導性で耐
食性の素材の薄い層でコートしてもよい。代わり
に、素材の適当な組合せを選択することによつて
構成要素自体を耐食性の素材で作ることもでき
る。
Various modifications may be made to the embodiments described above within the scope of the invention. For example, alternative thermally conductive and thermally insulating materials can be used for the various components. Surfaces of components exposed to fluid flow may be coated with a thin layer of thermally conductive, corrosion-resistant material where necessary. Alternatively, the components themselves can be made of corrosion-resistant materials by selecting an appropriate combination of materials.

本発明のメーターの運転範囲即ち運転性能は入
口10から出口11へ流れる流体にさらされてい
る表面の表面域に依存している。メーターはその
結果特定の目的のために、その表面域を変えるこ
とによつて、例えばワツシヤ23の厚さあるいは
内径を変えることだけで設計できる。
The operating range or performance of the meter of the present invention depends on the surface area of the surface exposed to the fluid flowing from the inlet 10 to the outlet 11. The meter can then be designed for specific purposes simply by changing its surface area, for example by changing the thickness or internal diameter of the washer 23.

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

第1図は本発明による流量計の断面図、第2図
は第1図に示す流量計の目盛測定曲線を示し第3
図は第1図に示す態様に使用する温度ブリツジの
変形のブリツジの断面図であり、第4図はさらに
別の形のブリツジの断面図である。 10,19……入口、11,20……出口、1
6,17,23……温度ブリツジ、13,14,
23……ワツシヤ、18……室、21……バツフ
ル、27,47……温度測定装置。
FIG. 1 is a sectional view of a flowmeter according to the present invention, and FIG. 2 is a scale measurement curve of the flowmeter shown in FIG.
The figure is a sectional view of a modification of the temperature bridge used in the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view of yet another form of the bridge. 10,19...Entrance, 11,20...Exit, 1
6, 17, 23...temperature bridge, 13, 14,
23...Watsusha, 18...Chamber, 21...Batsuful, 27,47...Temperature measuring device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 流体のための入口10及び出口11;流体が
入口10から出口11へ通過する際にその表面に
沿つて流れる該入口10と出口11の中間にある
第1の表面;該第1の表面を第2の表面につなげ
ている温度ブリツジ16,17,23;該第1表
面と第2表面の間の温度差を維持するために該第
2表面と連合している手段;該ブリツジの比較的
伝導性のよい部分23の中間点の温度に感応する
ようにした温度測定装置27;及び第1表面に沿
つて流れる流体の温度と第2表面の温度を夫々計
測する温度測定装置;とよりなり、該温度ブリツ
ジは該第1表面に温度的につながつている熱伝導
性の比較的良好な部分23とその比較的熱伝導性
の良好な部分23と第2表面の間の熱伝導性の比
較的悪い部分16を有し;該温度ブリツジは熱の
流れが温度ブリツジによつて形成される第1表面
と第2表面の間の通路に効果的に限られるように
絶縁されている;ことを特徴とする流体の流量を
計測するメーター。 2 流体の流れに対する中間点(Tm)と第2表
面(Tc)の間の温度降下と第1表面(Th)に沿
つて流れる流体と中間点(Tm)の間の温度降下
の比の曲線がメーターの目盛定めに使用されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項のメータ
ー。 3 第2表面が、2次流体流れの手段によつて第
1表面と異つた温度に保たれ、その手段は該表面
を2次流体流れと実質的に同じ温度に保つために
該第2表面と関連して設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第1又は2項のメーター。 4 熱がシステムの中でシステムを通つて流れる
流体へ又は流体から伝達される閉鎖したシステム
の入口及びもどり流路25,26によつて、第1
表面に沿つて通過する主流体流れと2次流体流れ
が供給されることを特徴とする特許請求の範囲第
3項のメーター。 5 第2表面を2次流体流れの温度と実質的に同
じ温度に保つために、熱伝導性が比較的よく大き
な表面域をもつ本体21が該第2表面と熱接触し
ており、2次流体流れが該本体に沿つて流れるよ
うにされていることを特徴とする特許請求の範囲
第3又は4項のメーター。 6 ブリツジの熱伝導性の比較的よい部分23が
熱伝導性の比較的悪い部分16の少なくとも10倍
の伝導率を有することを特徴とする特許請求の範
囲第1〜5項のいずれか1項に記載のメーター。 7 第1及び第2表面と温度ブリツジが環状デイ
スクによつて形成されており;該デイスクは熱伝
導性の比較的悪い部分16によつて取巻かれてい
る熱伝導性の比較的よい部分23を有しており;
デイスクがメーターの入口10と出口11の間に
配置されており、メーターを通過する流体がデイ
スク23の熱伝導性の比較的悪い部分23の内側
の円筒形の表面に沿つて通過し;デイスクは2次
流体流れの流路を形成している室18の中に置か
れており、該流路はデイスクの外側の円筒形の表
面に沿つて通つており、この外側表面が該第2表
面を形成している;ことを特徴とする特許請求の
範囲第3〜6項のいずれか1項のメーター。 8 温度ブリツジの外側部分が、デイスクの内側
部分23を作つている素材に比べて熱伝導性の悪
い素材で作られた環状のデイスク即ちさや16,
30で形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第7項のメーター。 9 デイスク40が均質な構造であり、伝導性の
比較的悪い部分42が断面を小さくしてあること
を特徴とする特許請求の範囲第7項のメーター。 10 熱伝導性の比較的よい大きなプレート21
が環状のデイスクを取巻いている室18に延在し
ており、環状のデイスクの外側の円筒形の表面と
熱接触していることを特徴とする特許請求の範囲
第7〜9項のいずれか1項のメーター。 11 プレート21が2次流体流れが室18を通
つて環状デイスクの外側の円筒形の表面の回りへ
仕向けるためのバツフルを形成していることを特
徴とする特許請求の範囲第10項のメーター。 12 温度測定装置27がデイスクの熱伝導性が
比較的よい部分23の一点における温度(Tm)
を測定するように配置されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第7〜11項のいずれか1項の
メーター。 13 温度測定装置47が第1表面と温度ブリツ
ジの比較的伝導性のよい部分41の中間点の間に
延在する温度シヤント44,45の1点の温度を
測るように配置されていることを特徴とする特許
請求の範囲第7〜11項のいずれか1項のメータ
ー。 14 熱伝導性の比較的よい第2の環状デイスク
44が温度ブリツジ40に近いけれどしかしそれ
から離れて位置決めされており、該第2のデイス
ク44の内側の円筒形の表面が入口10から出口
11への流体の流れにさらされており;第2の環
状のデイスク44が、熱伝導性の比較的よいリン
ク45によつてブリツジの伝導性の比較的よい部
分41の中間点につながつており、温度測定装置
47が第2のデイスク44の1点の温度(Tm)
を測るために配置されている、ことを特徴とする
特許請求の範囲第13項のメーター。 15 熱絶縁性素材でできているデイスク31が
熱が1円周面から他へ実質的に放射状に流れるの
を確実にするために、環状のデイスク23,30
の両側に設けられていることを特徴とする特許請
求の範囲第7〜14項のいずれか1項のメータ
ー。 16 1ないしそれ以上の保護環14が絶縁リン
グ13と交互に温度ブリツジの両側に設けられて
おり、それらの保護環14がそれらの内側の円筒
形の表面のところで、入口10から出口11への
流体の流れにさらされており、かつ熱伝導性の比
較的よい素材でできたさや17にそれらの外側の
円筒形の表面のところで温度的につながつている
ことを特徴とする特許請求の範囲第15項のメー
ター。 17 特許請求の範囲第1〜16項のいずれか1
項のメーターであつて、閉鎖システムの入口及び
もどり流路25,26を横切つてつながるように
作られており、それによつてある温度の流体が第
1表面に沿つて流れ、異なつた温度の流体が第2
表面に沿つて流れるメーター及び測定された流量
と入口及びもどり流路25,26の間の温度差か
らシステムを通つて流れる流体が受けあるいは流
体によつて伝達される熱を計算するための処理手
段、を有することを特徴とする閉鎖システムを通
つて流れる流体によつてあるいは流体へ供給され
た熱量を測るための熱量計。
Claims: 1. An inlet 10 and an outlet 11 for a fluid; a first surface intermediate the inlet 10 and the outlet 11 along which the fluid flows as it passes from the inlet 10 to the outlet 11; a temperature bridge 16, 17, 23 connecting said first surface to a second surface; means associated with said second surface for maintaining a temperature difference between said first and second surfaces; a temperature measuring device 27 adapted to be sensitive to the temperature at the midpoint of the relatively conductive portion 23 of the bridge; and a temperature measuring device 27 for measuring the temperature of the fluid flowing along the first surface and the temperature of the second surface, respectively. a measuring device; the temperature bridge is formed between a portion 23 of relatively good thermal conductivity that is thermally connected to the first surface and the portion 23 of relatively good thermal conductivity and the second surface. the temperature bridge has a relatively poor thermal conductivity portion 16; the temperature bridge is insulated such that heat flow is effectively confined to the path between the first surface and the second surface formed by the temperature bridge. A meter for measuring the flow rate of a fluid, characterized in that: 2 The curve of the ratio of the temperature drop between the midpoint (Tm) and the second surface (Tc) for the fluid flow to the temperature drop between the fluid flowing along the first surface (Th) and the midpoint (Tm) is The meter according to claim 1, characterized in that it is used for setting the scale of a meter. 3. A second surface is maintained at a different temperature than the first surface by means of a secondary fluid flow, the means controlling the second surface to maintain the surface at substantially the same temperature as the secondary fluid flow. The meter according to claim 1 or 2, characterized in that it is provided in conjunction with. 4. The first by means of closed system inlet and return channels 25, 26 through which heat is transferred in the system to or from the fluid flowing through the system.
4. A meter according to claim 3, characterized in that a main fluid flow and a secondary fluid flow are provided passing along the surface. 5 A body 21 having a relatively good thermal conductivity and a large surface area is in thermal contact with the second surface to maintain the second surface at substantially the same temperature as the secondary fluid flow temperature. 5. A meter according to claim 3 or 4, characterized in that the fluid flow is adapted to flow along the body. 6. Any one of claims 1 to 5, characterized in that the portion 23 of the bridge with relatively good thermal conductivity has a conductivity at least 10 times that of the portion 16 with relatively poor thermal conductivity. The meter listed in. 7 The first and second surfaces and the temperature bridge are formed by an annular disk; the disk has a relatively good thermal conductivity section 23 surrounded by a relatively poor thermal conductivity section 16. has;
A disk is disposed between the inlet 10 and the outlet 11 of the meter, and the fluid passing through the meter passes along the inner cylindrical surface of the relatively poorly conductive portion 23 of the disk 23; It is located in a chamber 18 defining a secondary fluid flow path that runs along the outer cylindrical surface of the disk, which outer surface extends along the second surface. 7. A meter according to any one of claims 3 to 6, characterized in that: 8 an annular disk or sheath 16 in which the outer part of the temperature bridge is made of a material with poor thermal conductivity compared to the material from which the inner part 23 of the disk is made;
8. A meter according to claim 7, characterized in that it is formed of 30. 9. A meter according to claim 7, characterized in that the disk 40 has a homogeneous structure, and the relatively poorly conductive portion 42 has a small cross section. 10 Large plate 21 with relatively good thermal conductivity
extends into the chamber 18 surrounding the annular disc and is in thermal contact with the outer cylindrical surface of the annular disc. or 1 term meter. 11. A meter according to claim 10, characterized in that the plate (21) forms a baffle for directing the secondary fluid flow through the chamber (18) and around the outer cylindrical surface of the annular disc. 12 The temperature measurement device 27 measures the temperature (Tm) at one point in the portion 23 of the disk with relatively good thermal conductivity.
12. A meter according to any one of claims 7 to 11, characterized in that it is arranged to measure. 13 that the temperature measuring device 47 is arranged to measure the temperature at a point on the temperature shunt 44, 45 extending between the first surface and the midpoint of the relatively conductive portion 41 of the temperature bridge; 12. A meter according to any one of claims 7 to 11. 14 A second annular disk 44 of relatively good thermal conductivity is positioned close to but remote from the temperature bridge 40, the inner cylindrical surface of the second disk 44 extending from the inlet 10 to the outlet 11. a second annular disk 44 is connected by a relatively thermally conductive link 45 to the midpoint of the relatively conductive portion 41 of the bridge; The measuring device 47 measures the temperature (Tm) at one point on the second disk 44.
14. The meter of claim 13, wherein the meter is arranged to measure. 15 The annular disks 23, 30 are made of a thermally insulating material to ensure that heat flows substantially radially from one circumferential surface to the other.
15. The meter according to claim 7, wherein the meter is provided on both sides of the meter. 16 One or more guard rings 14 are provided on both sides of the temperature bridge, alternating with insulating rings 13, which guard rings 14 at their inner cylindrical surface prevent the flow from the inlet 10 to the outlet 11. Claim 1 characterized in that they are exposed to fluid flow and are thermally connected at their outer cylindrical surface to sheaths 17 made of a material with relatively good thermal conductivity. 15 item meter. 17 Any one of claims 1 to 16
meter, which is constructed to be connected across the inlet and return channels 25, 26 of the closed system, so that a fluid at one temperature flows along the first surface and a fluid at a different temperature flows along the first surface. fluid is second
flow meter along the surface and processing means for calculating the heat received or transferred by the fluid flowing through the system from the measured flow rate and the temperature difference between the inlet and return channels 25, 26; Calorimeter for measuring the amount of heat supplied by or to a fluid flowing through a closed system, characterized in that it has:
JP57165133A 1981-09-26 1982-09-24 Flowmeter Granted JPS5877621A (en)

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