JPH04221717A - 感熱式流量センサ - Google Patents

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。

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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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)

【特許請求の範囲】
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。