JPH04221717A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- JPH04221717A JPH04221717A JP2405895A JP40589590A JPH04221717A JP H04221717 A JPH04221717 A JP H04221717A JP 2405895 A JP2405895 A JP 2405895A JP 40589590 A JP40589590 A JP 40589590A JP H04221717 A JPH04221717 A JP H04221717A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、感熱抵抗体を用いて
被測定流体(以下、流体と称す。)の流量を検出する感
熱式流量センサに関するものである。 【0002】 【従来の技術】流体中に配設された感熱抵抗体を含むブ
リッジ回路の平衡状態から流量を検出する方式は、例え
ば実開昭61−108930号公報や特開平1−216
214号公報に開示された感熱式流量センサが従来から
用いられている。 【0003】図2は感熱式流量センサの動作説明に係わ
る構成図であり、図示矢印方向に流れる流体の主通路と
なるハウジング1内の所定位置に一定の内径を有する検
出管2が設けられている。この検出管2は流体の流れ方
向に沿って設けられている。 【0004】検出管2の所定位置に通電によって発熱す
る温度依存性の感熱抵抗体3及び例えば温度補償抵抗等
のような流体の温度を検出する流体温センサ4が配設さ
れている。感熱抵抗体3は抵抗5に直列接続され、流体
温センサ4は抵抗6に直列接続され、これらの直列接続
体が並列接続されてブリッジ回路が構成されている。 【0005】差動増幅器101の両入力はこのブリッジ
回路の中間接続点b,fに接続され、差動増幅器101
の出力はトランジスタ102のベースに接続されている
。トランジスタ102は、−極側が接地された直流電源
103の+極側にそのコレクタが接続され、エミッタが
上記ブリッジ回路の一端部aに接続されている。抵抗5
,6が接続されている上記ブリッジ回路の他端部は接地
されている。かかる構成の感熱式流量センサは感熱抵抗
体3を発熱させた時の放熱量により流体の流量を測定す
るものである。 【0006】図3は感熱抵抗体3の支持構造図であり、
感熱抵抗体3は棒状の絶縁性基材31の表面に温度依存
性抵抗膜32を有している。感熱抵抗体3は、抵抗膜3
2から遠い側のその一端を保持する支持部材7によって
検出管2に係止されており、さらに支持部材7に係止さ
れたターミナル8に感熱抵抗体3に給電するためのリー
ドワイヤ34が接続されている。なお、図4は平形の感
熱抵抗体3の発熱部l1 と非発熱部l2 及び支持部
l3 の寸法関係を示す平面図である。Wは感熱抵抗体
3の幅である。 【0007】以上の構成をもつ感熱式流量センサの動作
は公知なので、詳細な説明は省略するが、接続点b,f
の電位が等しくなった時、この回路は平衡状態に達し、
感熱抵抗体3には流体の流量に対応した電流IH が流
れ、b点の電位V0 は抵抗5の値をR1 とするとI
H ×R1 で表わされ、この電圧V0 が流量信号と
して用いられる。 【0008】さて、流量センサの特性の1つに応答性が
ある。即ち、ある流量からある流量へ流体の流量がステ
ップ状に変化した場合の流量センサの追従性を応答性と
言い、この時の状態を示したのが図5である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サは以上のように構成されているので、図5において、
流体の流量QがQ1 から時刻t0においてQ2 に増
加すると、流体の流量が線図イのように変化するにもか
かわらず、センサ出力は線図ロのように応答する。 【0010】さて、応答する状態は、時刻t0 から時
刻tn の間の立上り勾配が早い期間と時刻tn から
時刻t100 の勾配のゆるやかな期間Δt0 (但し
、流量はΔQ0 )とに区分され、従来の感熱式流量セ
ンサはt0 〜tn 間が比較的に応答性が早いにもか
かわらず、tn 〜t100 間に長時間例えば1秒以
上もかかる場合が多いなどの課題があった。これは、感
熱抵抗体3の絶縁性基板31を直接支持する構造に起因
するものであった。 【0011】この発明は流体量が急変した場合でも応答
性よく計測することのできる感熱式流量センサを得るこ
とを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】この発明の感熱式流量セ
ンサは、感熱抵抗体を有する感熱式流量センサにおいて
、感熱抵抗体の発熱部を含み流体に接する部分の全面積
に対する発熱部の面積の比を0.6〜0.85の範囲内
の値に設定するようにしたものである。 【0013】 【作用】この発明における感熱式流量センサは、応答遅
れの前半では発熱部の放熱量P1 に対する非発熱部の
放熱量P2 と支持部の放熱量P3 の和比が、また、
その後半ではP1 に対するP3の比が応答遅れを左右
するため、発熱部の面積を小さくして0.6より小さく
すると前半の応答遅れが急増し、逆にして0.85より
大きくすると後半の応答遅れが急増し、0.6〜0.8
5の範囲内の面積比が丁度良い応答性となる。 【0014】 【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図4において、感熱抵抗体3は発熱部l1 と非
発熱部l2 、支持部l3に区分される。発熱部l1
に給電され、発熱部l1 にて生じた熱量Pは、発熱部
l1 から直接流体へ放熱される放熱量P1 と非発熱
部l2 へ伝達された熱量が非発熱部l2 から直接流
体へ放熱される放熱量P2 と、さらに支持部l3 へ
伝達された熱量が、支持部材7へ放熱する放熱量P3
の和に一致し、下記式が成立する。 【0015】P=P1 +P2 +P3 【0016】
上記式において、発熱量Pと放熱量P1 が等しく、放
熱量P2 及びP3 が零である時が、感熱式流量セン
サの理想であるが、発熱体を機械的に支持しなければな
らないため、放熱量P2 及びP3 が現実的に存在す
る。 【0017】しかも、放熱量P1 に対する放熱量P2
と放熱量P3 の和比が、図5の時刻t0 〜tn
間の応答遅れを左右し、放熱量P1 に対する放熱量P
3 の比が、時刻tn 〜t100 間の応答遅れを左
右している。 【0018】図1は、図5のように流体の流量が変化し
た場合、感熱抵抗体3の流体に触れる全面積l1 +l
2 に対する発熱部面積l1 の比を変化して時刻t0
〜tn 間のセンサ出力の応答遅れ即ちΔQ/Qと時
刻tn 〜t100 間のセンサ出力の応答遅れΔtを
実験的に求めた特性曲線である。 【0019】図より明らかな様に、時刻t0 〜tn
間の応答遅れΔQ/Q(実線の曲線)は感熱抵抗体3の
流体に触れる全面積l1 +l2 に対する発熱部面積
l1 を大きくする程、改善されるのに対し、時刻tn
〜t100 間の応答遅れΔt(破線の曲線)は、最
良比が存在する。 【0020】これは、支持部材7に対し、発熱部l1
が近づき過ぎると発熱部l1 からの伝熱量が高温で且
つ増大するため支持部材7の温度が飽和するまでの時間
が増大するためである。 【0021】従って、この発明においては、感熱抵抗体
3にあって、流体に触れる全面積に対する発熱部の面積
の比を図1に示す0.6〜0.85の範囲内の値に設定
し、このようにすれば感熱式流量センサの応答性を改善
することができる。なお、この発明の感熱式流量センサ
のその他の構成は従来例と同様である。 【0022】上記実施例では平形の感熱抵抗体3に対し
て述べたが、丸形棒状の感熱抵抗体3であっても同様の
効果を奏する。 【0023】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば感熱式
流量センサに用いられる感熱抵抗体の流体に触れる全面
積に対するその発熱部の面積の比を0.6〜0.85の
範囲内の値になるように構成したので、被測定流体量が
急変した場合でも応答性良く計測できる優れた感熱式流
量センサが得られる効果がある。
被測定流体(以下、流体と称す。)の流量を検出する感
熱式流量センサに関するものである。 【0002】 【従来の技術】流体中に配設された感熱抵抗体を含むブ
リッジ回路の平衡状態から流量を検出する方式は、例え
ば実開昭61−108930号公報や特開平1−216
214号公報に開示された感熱式流量センサが従来から
用いられている。 【0003】図2は感熱式流量センサの動作説明に係わ
る構成図であり、図示矢印方向に流れる流体の主通路と
なるハウジング1内の所定位置に一定の内径を有する検
出管2が設けられている。この検出管2は流体の流れ方
向に沿って設けられている。 【0004】検出管2の所定位置に通電によって発熱す
る温度依存性の感熱抵抗体3及び例えば温度補償抵抗等
のような流体の温度を検出する流体温センサ4が配設さ
れている。感熱抵抗体3は抵抗5に直列接続され、流体
温センサ4は抵抗6に直列接続され、これらの直列接続
体が並列接続されてブリッジ回路が構成されている。 【0005】差動増幅器101の両入力はこのブリッジ
回路の中間接続点b,fに接続され、差動増幅器101
の出力はトランジスタ102のベースに接続されている
。トランジスタ102は、−極側が接地された直流電源
103の+極側にそのコレクタが接続され、エミッタが
上記ブリッジ回路の一端部aに接続されている。抵抗5
,6が接続されている上記ブリッジ回路の他端部は接地
されている。かかる構成の感熱式流量センサは感熱抵抗
体3を発熱させた時の放熱量により流体の流量を測定す
るものである。 【0006】図3は感熱抵抗体3の支持構造図であり、
感熱抵抗体3は棒状の絶縁性基材31の表面に温度依存
性抵抗膜32を有している。感熱抵抗体3は、抵抗膜3
2から遠い側のその一端を保持する支持部材7によって
検出管2に係止されており、さらに支持部材7に係止さ
れたターミナル8に感熱抵抗体3に給電するためのリー
ドワイヤ34が接続されている。なお、図4は平形の感
熱抵抗体3の発熱部l1 と非発熱部l2 及び支持部
l3 の寸法関係を示す平面図である。Wは感熱抵抗体
3の幅である。 【0007】以上の構成をもつ感熱式流量センサの動作
は公知なので、詳細な説明は省略するが、接続点b,f
の電位が等しくなった時、この回路は平衡状態に達し、
感熱抵抗体3には流体の流量に対応した電流IH が流
れ、b点の電位V0 は抵抗5の値をR1 とするとI
H ×R1 で表わされ、この電圧V0 が流量信号と
して用いられる。 【0008】さて、流量センサの特性の1つに応答性が
ある。即ち、ある流量からある流量へ流体の流量がステ
ップ状に変化した場合の流量センサの追従性を応答性と
言い、この時の状態を示したのが図5である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サは以上のように構成されているので、図5において、
流体の流量QがQ1 から時刻t0においてQ2 に増
加すると、流体の流量が線図イのように変化するにもか
かわらず、センサ出力は線図ロのように応答する。 【0010】さて、応答する状態は、時刻t0 から時
刻tn の間の立上り勾配が早い期間と時刻tn から
時刻t100 の勾配のゆるやかな期間Δt0 (但し
、流量はΔQ0 )とに区分され、従来の感熱式流量セ
ンサはt0 〜tn 間が比較的に応答性が早いにもか
かわらず、tn 〜t100 間に長時間例えば1秒以
上もかかる場合が多いなどの課題があった。これは、感
熱抵抗体3の絶縁性基板31を直接支持する構造に起因
するものであった。 【0011】この発明は流体量が急変した場合でも応答
性よく計測することのできる感熱式流量センサを得るこ
とを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】この発明の感熱式流量セ
ンサは、感熱抵抗体を有する感熱式流量センサにおいて
、感熱抵抗体の発熱部を含み流体に接する部分の全面積
に対する発熱部の面積の比を0.6〜0.85の範囲内
の値に設定するようにしたものである。 【0013】 【作用】この発明における感熱式流量センサは、応答遅
れの前半では発熱部の放熱量P1 に対する非発熱部の
放熱量P2 と支持部の放熱量P3 の和比が、また、
その後半ではP1 に対するP3の比が応答遅れを左右
するため、発熱部の面積を小さくして0.6より小さく
すると前半の応答遅れが急増し、逆にして0.85より
大きくすると後半の応答遅れが急増し、0.6〜0.8
5の範囲内の面積比が丁度良い応答性となる。 【0014】 【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図4において、感熱抵抗体3は発熱部l1 と非
発熱部l2 、支持部l3に区分される。発熱部l1
に給電され、発熱部l1 にて生じた熱量Pは、発熱部
l1 から直接流体へ放熱される放熱量P1 と非発熱
部l2 へ伝達された熱量が非発熱部l2 から直接流
体へ放熱される放熱量P2 と、さらに支持部l3 へ
伝達された熱量が、支持部材7へ放熱する放熱量P3
の和に一致し、下記式が成立する。 【0015】P=P1 +P2 +P3 【0016】
上記式において、発熱量Pと放熱量P1 が等しく、放
熱量P2 及びP3 が零である時が、感熱式流量セン
サの理想であるが、発熱体を機械的に支持しなければな
らないため、放熱量P2 及びP3 が現実的に存在す
る。 【0017】しかも、放熱量P1 に対する放熱量P2
と放熱量P3 の和比が、図5の時刻t0 〜tn
間の応答遅れを左右し、放熱量P1 に対する放熱量P
3 の比が、時刻tn 〜t100 間の応答遅れを左
右している。 【0018】図1は、図5のように流体の流量が変化し
た場合、感熱抵抗体3の流体に触れる全面積l1 +l
2 に対する発熱部面積l1 の比を変化して時刻t0
〜tn 間のセンサ出力の応答遅れ即ちΔQ/Qと時
刻tn 〜t100 間のセンサ出力の応答遅れΔtを
実験的に求めた特性曲線である。 【0019】図より明らかな様に、時刻t0 〜tn
間の応答遅れΔQ/Q(実線の曲線)は感熱抵抗体3の
流体に触れる全面積l1 +l2 に対する発熱部面積
l1 を大きくする程、改善されるのに対し、時刻tn
〜t100 間の応答遅れΔt(破線の曲線)は、最
良比が存在する。 【0020】これは、支持部材7に対し、発熱部l1
が近づき過ぎると発熱部l1 からの伝熱量が高温で且
つ増大するため支持部材7の温度が飽和するまでの時間
が増大するためである。 【0021】従って、この発明においては、感熱抵抗体
3にあって、流体に触れる全面積に対する発熱部の面積
の比を図1に示す0.6〜0.85の範囲内の値に設定
し、このようにすれば感熱式流量センサの応答性を改善
することができる。なお、この発明の感熱式流量センサ
のその他の構成は従来例と同様である。 【0022】上記実施例では平形の感熱抵抗体3に対し
て述べたが、丸形棒状の感熱抵抗体3であっても同様の
効果を奏する。 【0023】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば感熱式
流量センサに用いられる感熱抵抗体の流体に触れる全面
積に対するその発熱部の面積の比を0.6〜0.85の
範囲内の値になるように構成したので、被測定流体量が
急変した場合でも応答性良く計測できる優れた感熱式流
量センサが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る感熱式流量センサの
特性を含む特性曲線図である。
特性を含む特性曲線図である。
【図2】感熱式流量センサの構成図である。
【図3】感熱抵抗体の支持構造図である。
【図4】感熱抵抗体の寸法を示す平面図である。
【図5】従来の感熱式流量センサの応答性様態線図であ
る。
る。
2 検出管
3 感熱抵抗体
4 流体温センサ
5,6 抵抗
7 支持部材
31 絶縁性基材
32 温度依存性抵抗膜
101 差動増幅器
102 トランジスタ
103 直流電源
l1 発熱部
l2 非発熱部
l3 支持部
Claims (1)
- 【請求項1】 略棒状の絶縁性基材に温度依存性抵抗
膜を設けてなる感熱抵抗体の上記抵抗膜から遠い側の長
手方向の一端を支持部材で支持し、上記感熱抵抗体の非
支持部を被測定流体中に設置し、上記感熱抵抗体を発熱
させた時の放熱量により、上記被測定流体の流量を検出
する感熱式流量センサにおいて、上記感熱抵抗体の発熱
部を含み上記被測定流体に接する部分の全面積に対する
上記発熱部の面積の比を0.6〜0.85の範囲内の値
に設定した事を特徴とする感熱式流量センサ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2405895A JPH04221717A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
KR1019910017656A KR920012887A (ko) | 1990-12-25 | 1991-10-09 | 감열식 유량센서 |
DE4142450A DE4142450A1 (de) | 1990-12-25 | 1991-12-18 | Thermischer durchflusssensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2405895A JPH04221717A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04221717A true JPH04221717A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18515502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2405895A Pending JPH04221717A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04221717A (ja) |
KR (1) | KR920012887A (ja) |
DE (1) | DE4142450A1 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63233325A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-09-29 | Hitachi Ltd | 熱膜式流量計用感温抵抗体 |
DE3843746C1 (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-12 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP2405895A patent/JPH04221717A/ja active Pending
-
1991
- 1991-10-09 KR KR1019910017656A patent/KR920012887A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-12-18 DE DE4142450A patent/DE4142450A1/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR920012887A (ko) | 1992-07-28 |
DE4142450A1 (de) | 1992-07-09 |
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