JPH02141621A - 熱式流量センサ - Google Patents
熱式流量センサInfo
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- JPH02141621A JPH02141621A JP63295280A JP29528088A JPH02141621A JP H02141621 A JPH02141621 A JP H02141621A JP 63295280 A JP63295280 A JP 63295280A JP 29528088 A JP29528088 A JP 29528088A JP H02141621 A JPH02141621 A JP H02141621A
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract 2
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Landscapes
- Details Of Flowmeters (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
致権立災
本発明は、熱式流量センサ、より詳細には、熱式流量セ
ンサの取付姿勢により、被測流体の測定流管内に生ずる
対流による誤差を取除く技術に関する。
ンサの取付姿勢により、被測流体の測定流管内に生ずる
対流による誤差を取除く技術に関する。
ｋ來伎亙
流管内を層流で流通する流体を熱的に測定する熱式流量
計は、被測流体を加熱した場合、加熱された流体の上下
流温度は下流側が高く、上下流の温度差が流体の密度、
比熱および体積流量に比例する原理に基づいている。こ
の原理による熱式流量計は、熱良導体の流管に感熱抵抗
線を絶縁巻回して加熱し、該加熱コイルの前後流に絶縁
巻回した感熱抵抗線をブリッジ抵抗とし、抵抗値に比例
した電圧値から流量を求めるものと、流管前後流に感熱
抵抗線を各々巻回し、これを直列接続して加熱電源によ
り加熱するとともに各々の感熱抵抗をブリッジ抵抗とし
て、抵抗値に比例した電圧から流量を求めるものとに大
別できる。これらの流量計に共通する問題点は、流管の
取付姿勢によって、零点の移動が生ずる不安定要因をも
っていることである。即ち、流管に流れがなく、姿勢が
水平の場合では、流管前後の感熱抵抗値は等しく従って
抵抗差は零で、流量のないことを示しているが、姿勢が
傾斜すると加熱手段により加熱された流管外周の空気は
上昇して上部抵抗は抵抗値を増し、流体が流通したと同
様の結果が生ずる。このような問題点に対して従来種々
の改良案が提示された。例えば、特公昭５６−２３０９
４号公報においては、流管に巻回された感熱抵抗を囲繞
して、ポリスチレンポリウレタンフォーム等からなる発
泡体の低熱伝導で低質量物質を配設し、流管外部の空気
の対流を防ぐとともに、感応利得をあげ、且つ熱応答性
の優れた安定した熱式流量計を提案している。その他、
特開昭５７−１０４１３号公報においては、流管および
感熱抵抗部を収納するセンサーケース部内を真空にして
ケース内空気対流をなくした例等は代表的なものである
。
計は、被測流体を加熱した場合、加熱された流体の上下
流温度は下流側が高く、上下流の温度差が流体の密度、
比熱および体積流量に比例する原理に基づいている。こ
の原理による熱式流量計は、熱良導体の流管に感熱抵抗
線を絶縁巻回して加熱し、該加熱コイルの前後流に絶縁
巻回した感熱抵抗線をブリッジ抵抗とし、抵抗値に比例
した電圧値から流量を求めるものと、流管前後流に感熱
抵抗線を各々巻回し、これを直列接続して加熱電源によ
り加熱するとともに各々の感熱抵抗をブリッジ抵抗とし
て、抵抗値に比例した電圧から流量を求めるものとに大
別できる。これらの流量計に共通する問題点は、流管の
取付姿勢によって、零点の移動が生ずる不安定要因をも
っていることである。即ち、流管に流れがなく、姿勢が
水平の場合では、流管前後の感熱抵抗値は等しく従って
抵抗差は零で、流量のないことを示しているが、姿勢が
傾斜すると加熱手段により加熱された流管外周の空気は
上昇して上部抵抗は抵抗値を増し、流体が流通したと同
様の結果が生ずる。このような問題点に対して従来種々
の改良案が提示された。例えば、特公昭５６−２３０９
４号公報においては、流管に巻回された感熱抵抗を囲繞
して、ポリスチレンポリウレタンフォーム等からなる発
泡体の低熱伝導で低質量物質を配設し、流管外部の空気
の対流を防ぐとともに、感応利得をあげ、且つ熱応答性
の優れた安定した熱式流量計を提案している。その他、
特開昭５７−１０４１３号公報においては、流管および
感熱抵抗部を収納するセンサーケース部内を真空にして
ケース内空気対流をなくした例等は代表的なものである
。
従遼Ｊ口１引叫屈Ａ２
上述した従来の熱式流量計は、取付姿勢によって生ずる
零点移動等の不安定の原因としてあげられる、流管を囲
繞する空気の対流に基づく熱移動を阻止することはでき
たが、流管内に収容される被測流体自身の対流影響は考
慮されていない。流体は液体であるときは、比熱が大き
いので取付姿勢により生ずる対流影響は無視できなくな
るが従来技術においては、この問題点についての示唆も
なされていなかった。
零点移動等の不安定の原因としてあげられる、流管を囲
繞する空気の対流に基づく熱移動を阻止することはでき
たが、流管内に収容される被測流体自身の対流影響は考
慮されていない。流体は液体であるときは、比熱が大き
いので取付姿勢により生ずる対流影響は無視できなくな
るが従来技術においては、この問題点についての示唆も
なされていなかった。
、Ｐ占 ”のための 。
本発明の熱式流量センサは成上の問題点を解決するため
になされたもので、液体を層流で流通する熱良導体のＵ
字形流管と、該Ｕ字形流管の各々の腕部区間を加熱する
加熱手段と、該流管腕部の前後流部における温度を検出
し、各々の温度差を求める温度差検出手段と、各々の温
度差を加算する加算手段とからなり、該加算結果から液
体の質量流量を検出することにより対流による乱れ成分
を打消し実流成分の信号を倍加し、取付姿勢による流量
計測誤差を打消しＳ／Ｎの優れた熱式流量センサを提供
することを目的とするものである。
になされたもので、液体を層流で流通する熱良導体のＵ
字形流管と、該Ｕ字形流管の各々の腕部区間を加熱する
加熱手段と、該流管腕部の前後流部における温度を検出
し、各々の温度差を求める温度差検出手段と、各々の温
度差を加算する加算手段とからなり、該加算結果から液
体の質量流量を検出することにより対流による乱れ成分
を打消し実流成分の信号を倍加し、取付姿勢による流量
計測誤差を打消しＳ／Ｎの優れた熱式流量センサを提供
することを目的とするものである。
失−血一孤
第１図は１本発明の一例を示す概要説明図であり１図に
おける１は被測液体を流通するＵ字形の流管で、液体は
流入腕部１１より流入し流出腕部１２より流出する。各
々の腕部には液体を加熱するヒータＨユ、Ｈ２が絶縁被
覆されて巻回されている。ヒータＨ４，Ｒ２は並列接続
され、図示しない定電圧電源■により加熱される。また
、ヒータの前後流腕部には液体の温度瞬感応する抵抗線
が巻回されており、流入腕部１１側では、ヒータＨ工の
上流側がＲ□、後流側がＲ２で示され、該抵抗Ｒ１，Ｒ
２は各々ブリッジ回路２におけるブリッジ抵抗となって
いる。流出腕部１２にも液体の温度に感応する抵抗線Ｒ
３，Ｒ４がヒータＨ２の各々上流側および下流側に巻回
され、流入腕部１１と同様にブリッジ回路３の抵抗をな
している。ブリッジ回路２およびブリッジ回路３の出力
は加算回路４において加算され液体流量信号５が出力さ
れる。
おける１は被測液体を流通するＵ字形の流管で、液体は
流入腕部１１より流入し流出腕部１２より流出する。各
々の腕部には液体を加熱するヒータＨユ、Ｈ２が絶縁被
覆されて巻回されている。ヒータＨ４，Ｒ２は並列接続
され、図示しない定電圧電源■により加熱される。また
、ヒータの前後流腕部には液体の温度瞬感応する抵抗線
が巻回されており、流入腕部１１側では、ヒータＨ工の
上流側がＲ□、後流側がＲ２で示され、該抵抗Ｒ１，Ｒ
２は各々ブリッジ回路２におけるブリッジ抵抗となって
いる。流出腕部１２にも液体の温度に感応する抵抗線Ｒ
３，Ｒ４がヒータＨ２の各々上流側および下流側に巻回
され、流入腕部１１と同様にブリッジ回路３の抵抗をな
している。ブリッジ回路２およびブリッジ回路３の出力
は加算回路４において加算され液体流量信号５が出力さ
れる。
尚、流入腕部１１と流出腕部１２とは温度差がないよう
に充分近接しており、また、ヒータＨ１゜Ｒ２の熱影響
が抵抗線Ｒ工〜Ｒ４に及ぼさないように充分熱絶縁を施
こされており、流管１の外管壁において、各々のヒータ
による外気対流影響が生じないように比熱の小さい熱絶
縁材、例えば、ガラスウール、樹脂発泡材等を流管１を
囲繞しているが、ここでは図示していない。
に充分近接しており、また、ヒータＨ１゜Ｒ２の熱影響
が抵抗線Ｒ工〜Ｒ４に及ぼさないように充分熱絶縁を施
こされており、流管１の外管壁において、各々のヒータ
による外気対流影響が生じないように比熱の小さい熱絶
縁材、例えば、ガラスウール、樹脂発泡材等を流管１を
囲繞しているが、ここでは図示していない。
次に、以上に述べた本発明の熱式流量計の作用について
説明すると、第１図に示した流管１が水平の姿勢の場合
は流管１の流入腕部１１と、流出腕部１２とは充分に近
接しているので、各々の腕部間の温度差は無視でき、流
れがないときの抵抗Ｒ工、Ｒ２，およびＲｓ、Ｒ４は、
流管１内外における熱平衡が保たれているので等しく、
流管１内において被測液体の対流が生ずることはなく、
従って、ブリッジ回路２および３の出力は完全に平衡で
あり出力はなく加算回路４の出力５も零に保たれる。流
れが矢視Ｑ方向に流通するときは、抵抗Ｒｚ、Ｒ４は各
々のヒータＨ，，Ｈ，により加算された被測液体の比熱
、密度および流速に比例した抵抗変化を受け、そ−の分
ブリッジ回路２，３の不平衡電圧となって検知される。
説明すると、第１図に示した流管１が水平の姿勢の場合
は流管１の流入腕部１１と、流出腕部１２とは充分に近
接しているので、各々の腕部間の温度差は無視でき、流
れがないときの抵抗Ｒ工、Ｒ２，およびＲｓ、Ｒ４は、
流管１内外における熱平衡が保たれているので等しく、
流管１内において被測液体の対流が生ずることはなく、
従って、ブリッジ回路２および３の出力は完全に平衡で
あり出力はなく加算回路４の出力５も零に保たれる。流
れが矢視Ｑ方向に流通するときは、抵抗Ｒｚ、Ｒ４は各
々のヒータＨ，，Ｈ，により加算された被測液体の比熱
、密度および流速に比例した抵抗変化を受け、そ−の分
ブリッジ回路２，３の不平衡電圧となって検知される。
検知された電圧は、加算回路４により倍加された流量信
号として出力される。他方、流管１が流入腕部１１、流
出腕部１２の流入流出口を下方にし、湾曲部１３を上方
とする姿勢の場合、各々の腕部の長さが長いので、該流
入出口と湾曲部１３との間に温度差がある場合、被測液
体に密度差が生じ、液体は高温部の湾曲部１３又は流入
出口部へ向けての流れが生ずる。
号として出力される。他方、流管１が流入腕部１１、流
出腕部１２の流入流出口を下方にし、湾曲部１３を上方
とする姿勢の場合、各々の腕部の長さが長いので、該流
入出口と湾曲部１３との間に温度差がある場合、被測液
体に密度差が生じ、液体は高温部の湾曲部１３又は流入
出口部へ向けての流れが生ずる。
例えば、湾曲部１３の方が高温部であるときは、ブリッ
ジ回路２においては、正方向の流れを検出するが、ブリ
ッジ回路３においては抵抗Ｒ３側が増加するので負方向
の流れを検出し、加算回路４において、ブリッジ回路２
および３の正、逆方向の流れ信号が打消されて出力され
ることはなく、流れＱがある場合は前記と同様の理由に
よって流量信号が倍加されて出力される。
ジ回路２においては、正方向の流れを検出するが、ブリ
ッジ回路３においては抵抗Ｒ３側が増加するので負方向
の流れを検出し、加算回路４において、ブリッジ回路２
および３の正、逆方向の流れ信号が打消されて出力され
ることはなく、流れＱがある場合は前記と同様の理由に
よって流量信号が倍加されて出力される。
第２図は他の実施例を示すもので、Ｈ□１はヒータで流
入腕部１１および流出腕部１２に共通して巻回されてお
り、電源Ｖにより加熱されるもので、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は
第１図と同様であり、従って、ブリッジ回路２，３およ
び加算回路も等しいので。
入腕部１１および流出腕部１２に共通して巻回されてお
り、電源Ｖにより加熱されるもので、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は
第１図と同様であり、従って、ブリッジ回路２，３およ
び加算回路も等しいので。
図においては省略している。この場合、ヒータＨ□１は
各々の流入腕部１１，１２に別々に巻回することがない
ので、それだけ簡略化される。
各々の流入腕部１１，１２に別々に巻回することがない
ので、それだけ簡略化される。
第３図は、他の実施例を示すもので、この実施例は、ヒ
ータをブリッジ抵抗とする熱式流量計に関し、図におい
て、流管１、加算回路４は第１図と同様であるので、そ
の説明は省略する。流入腕部１１には抵抗値の等しいヒ
ータＴ（２□、Ｈ２□が流出腕部１２にも同様なヒータ
ｒｉ、、、 Ｈｚ４が巻回されており、各々の腕部のヒ
ータはブリッジ抵抗の辺を形成している。流入腕部１１
においては他のブリッジ抵抗としてＲ，１，Ｒ，、が接
続され電源Ｅ、が印加され、端子Ｔ工、Ｔ２より流量信
号が検出される。流出腕部１２における抵抗Ｒ，，，Ｒ
，４および電源Ｅ、も流入腕部１１と同様の作用をもつ
ブリッジ回路であり端子Ｔ ｓ 、Ｔ ４から流量信号
を検出する。ここで、通常電源Ｅ１とＲ２とは同一電圧
または同一電源である。この場合も図示した水平の姿勢
においては流れがなく被測液体の温度差がない状態では
各々のブリッジ回路は平衡しており出力はないが垂直姿
勢の場合、液体の温度差が存在し対流が生ずるときの作
用は、第１図の熱式流量計と同様であり端子Ｔ□、Ｔ２
およびＴ、。
ータをブリッジ抵抗とする熱式流量計に関し、図におい
て、流管１、加算回路４は第１図と同様であるので、そ
の説明は省略する。流入腕部１１には抵抗値の等しいヒ
ータＴ（２□、Ｈ２□が流出腕部１２にも同様なヒータ
ｒｉ、、、 Ｈｚ４が巻回されており、各々の腕部のヒ
ータはブリッジ抵抗の辺を形成している。流入腕部１１
においては他のブリッジ抵抗としてＲ，１，Ｒ，、が接
続され電源Ｅ、が印加され、端子Ｔ工、Ｔ２より流量信
号が検出される。流出腕部１２における抵抗Ｒ，，，Ｒ
，４および電源Ｅ、も流入腕部１１と同様の作用をもつ
ブリッジ回路であり端子Ｔ ｓ 、Ｔ ４から流量信号
を検出する。ここで、通常電源Ｅ１とＲ２とは同一電圧
または同一電源である。この場合も図示した水平の姿勢
においては流れがなく被測液体の温度差がない状態では
各々のブリッジ回路は平衡しており出力はないが垂直姿
勢の場合、液体の温度差が存在し対流が生ずるときの作
用は、第１図の熱式流量計と同様であり端子Ｔ□、Ｔ２
およびＴ、。
Ｔ４に出力される対流による雑音信号は等しい値の正逆
信号であり加算回路４により消去される。
信号であり加算回路４により消去される。
この場合もヒータＨ！□、Ｈ２□およびＨ，、、Ｒ２４
との各々の熱的干渉が生じないような熱遮蔽等の処置が
施されていることが条件となっている。
との各々の熱的干渉が生じないような熱遮蔽等の処置が
施されていることが条件となっている。
級−一來
以上の述べた本発明の熱式流層センサによれば、従来、
主として気体用の熱式流量計において施こされた加熱手
段の対流に基づく温度差検出手段に作用する熱式影響を
取除く流管外部の熱遮蔽が液体流量計測においては満足
されず、被測流体の対流による影響を取除けなかったこ
とが解決される。
主として気体用の熱式流量計において施こされた加熱手
段の対流に基づく温度差検出手段に作用する熱式影響を
取除く流管外部の熱遮蔽が液体流量計測においては満足
されず、被測流体の対流による影響を取除けなかったこ
とが解決される。
温度差検出、および加熱検出手段は従来技術と比し倍加
するが、その効果はこれを凌ぐものがある。
するが、その効果はこれを凌ぐものがある。
第１図は１本発明の熱式流量センサの一実施例を説明す
るための図、第２図、第３図は他の実施例を示す図であ
る。 １・・・流管、２，３・・・ブリッジ回路、４・・・加
算回路。 ５・・・出力。 第 図 第 図 第 図
るための図、第２図、第３図は他の実施例を示す図であ
る。 １・・・流管、２，３・・・ブリッジ回路、４・・・加
算回路。 ５・・・出力。 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、液体を層流で流通する熱良導体のＵ字形流管と、該
Ｕ字形流管の各々の腕部区間を加熱する加熱手段と、該
流管腕部の前後流部における温度を検出し、各々の温度
差を求める温度差検出手段と、各々の温度差を加算する
加算手段とからなり、該加算結果から液体の質量流量を
検知することを特徴とする熱式流量センサ。 ２、前記加熱手段を、各々の流管腕部に絶縁巻回した等
しい値の抵抗線とし、各々の温度差検出手段を、前記流
管腕部の加熱手段前後流部に巻回した等しい値の感熱抵
抗線とし、温度差を各々の感熱抵抗線の抵抗値として求
めることを特徴とする請求項第１項記載の熱式流量セン
サ。 ３、前記加熱手段を、相方の流管腕部外周に絶縁巻回し
てなる一本の抵抗線とし、各々の温度差検出手段を、前
記流管腕部の加熱手段前後流部に巻回した等しい値の感
熱抵抗線とし、温度差を各々の感熱抵抗線の抵抗差とし
て求めることを特徴とする請求項第１項記載の熱式流量
センサ。 ４、前記加熱手段は、同一加熱電源に並列に接続される
加熱要素とし、該加熱要素は、各々の流管腕部に絶縁巻
回した等しい値の抵抗線を併置し、各々を直列接続して
なり、前記温度差検出手段は、前記加熱要素における２
個の抵抗線と該抵抗線と等しい値の２個の抵抗としたブ
リッジ回路の不平衡電圧としたことを特徴とする請求項
第１項記載の熱式流量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295280A JPH02141621A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 熱式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295280A JPH02141621A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 熱式流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141621A true JPH02141621A (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=17818557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295280A Pending JPH02141621A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 熱式流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02141621A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5222395A (en) * | 1990-06-15 | 1993-06-29 | Oval Engineering Co., Ltd. | Thermal type flowmeter |
| JP2005172445A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Osaka Prefecture | フローセンサ |
| JP2007127466A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Nippon M K S Kk | 流量センサー |
| JP2007322207A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Yokogawa Electric Corp | 磁気式酸素測定方法及び磁気式酸素計 |
| JP2012247266A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Denso Corp | 熱式流量測定装置 |
| JP2016217814A (ja) * | 2015-05-18 | 2016-12-22 | アズビル株式会社 | 熱式流量計及びその傾斜誤差改善方法 |
| EP2338036B1 (en) * | 2008-10-13 | 2017-03-01 | Hitachi Metals, Ltd. | Mass flow controller and method of operating the same |
| US10101187B2 (en) | 2012-07-05 | 2018-10-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Flowmeter, dialysis machine and medicinal solution injection device |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295280A patent/JPH02141621A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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