JPH0610258Y2 - 熱検出素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、相関流量計において、流体の乱れ成分を熱的
に検出する熱検出素子の構造に関する。

従来技術 流管の２点間において、流管内を流れる流体の乱れ成分
を検出し、この乱れ成分の伝達おくれを相互相関法によ
り求め、この伝達おくれ時間により、前記２点間距離を
除算することにより流速を求める相関流量計は周知であ
り、乱れ成分の検出方法として、超音波、静電容量、
光、熱等の物理量の変化を検出する検出手段が採用され
ている。超音波の場合は、超音波の伝搬速度が乱れ成分
により変化する位相、振幅変調から乱れ信号を検出し、
静電容量の場合は、流管の外壁直径近傍に対向して配設
された電極間において、主として混相流の乱れによる微
少誘電率変化を静電容量の変化として検出するものであ
り、光の場合も混相流の乱れを光の通過又は反射光によ
る光量変化として検出するものである。流体が混相流で
ない場合は、超音波方式が多用されている。この方式で
は、検出要素である超音波送受波器は小形、軽量で流体
によってはＳ／Ｎの優れた検出信号が得られる。しか
し、密度の小さい水素ガス等では音響インプーダンスが
低く、この結果、検出感度も低くなり充分なレベルの検
出が不可能となるため、計測流体の種類が限定されると
いう問題があるので、本出願人は先に熱的に乱れ成分の
流れを検出することを提案した。熱的な検出器は流管の
２点間に配設されるが、この２点間距離を例えば２００
mmとし、流速を最大２５ｍ／ｓとした場合において、流
れが２点間を通過する時間は８ｍ／ｓである。乱れ成分
の速さも流速と見合う程度の大きさであるが、この乱れ
成分の速さに見合う応答が要求される。このような高い
応答性を充たす熱検出素子として熱線が適当であるが、
サーミスタのように熱容量の大きい検出素子は不適当で
ある。

第４図(A),(B)はそれぞれ市販の熱線を用いた熱検出素
子で、図中、共通する構成要素には同一の番号を付して
いる。まず、第４図(A)に示した熱検出素子について説
明すると、この例は、円筒体１の底面を絶縁体４で密閉
して、該絶縁体４に対して直線状の第１電極２と該第１
電極２と平行して、該第１電極よりも長く、かつ先端で
前記第１電極２の下方に湾曲した第２電極３を貫通固着
して、前記第１電極２と第２電極３の先端部２ａおよび
３ａとの間に熱線８を溶着したもので、円筒体内部には
アルミナ等の絶縁物６を充してある。熱線８にはリード
線５を介して図示しない電源から定温度法、定電流法等
による直流電源が印加される。また、第４図(B)に示し
た熱検出素子は、第４図(A)に示した熱検出素子と同様
に円筒体１の底面を密閉した絶縁体４を有し、この絶縁
体４を貫通して固着される対称形に湾曲した支持電極７
１，７２の先端７１ａ，７２ａの間に熱線８が伸張して
溶着されているものである。而して、このような熱検出
素子の加熱された熱線８は流れにより放散される熱量に
対応した電気量の変化が検出されるので、超音波方式で
は検出できなかった流体乱れ信号の検出を可能にした。

従来技術の問題点 第４図(A),(B)に示した従来の熱検出素子を流管に挿入
装着するときの姿勢は、第４図(A)に示した熱検出素子
では第１電極２と第２電極３とで作られる面を流れに平
行するようになされるが、熱線８により検出される流体
の乱れ信号の中には、流体の流管内流れによる乱れ成分
の他に、検出素子自体の乱れ成分が加わるので、正しく
相互相関を求めることができないという問題があり、ま
た、第４図(B)に示した熱検出素子においては、電極７
１，７２のなす面を流れに直交して装着される熱線８の
応答は優れているが、熱検出素子を流管に挿入する際、
断線し易いという問題点がある。

第３図は、上述のごとき熱検出素子の装着方法の概要を
説明するための図で、図中、１０は流管で、該流管１０
の端面に取付フランジ１２を配置した取付筒１１を固設
してある。取付フランジ１２には取付フランジ１３が接
合されるが、該取付フランジ１３には円筒状のガイド９
が直交貫通して固着されており、該ガイド９が前記流管
１０に直交して配設される。熱検出素子は上述のごとき
円筒状のガイド９を通して挿入されるが熱線８は３０μ
ｍ程度の太さなので挿入ガイド９等に接触して断線する
危険がある。

更に熱線８の加熱および被測定流体温度変化等により熱
線が弛緩したり、又は伸張のため断線し易い等の問題点
があった。

問題点解決のための手段 本考案は、熱線を流れに対向する方向に常に一定の張力
で該熱線を伸張して配設するとともに、熱線を保護する
保護筒枠体内に収め、流体温度変化により特性変化する
ことの小さい安全な熱検出素子を提供することを目的と
してなされたもので、ガイド９内に挿入され、フランジ
１３に支持される円筒状の支持体と、該支持体の他端に
固設され、両端部に絶縁体を嵌挿固着し、且つ該絶縁体
間の流れに面した前後部壁面を削除し、流体を流通可能
に開口した保護筒と、前記支持体内を挿通する導線に接
続される電極を前記各々の絶縁体に装着して保護筒開口
内において電極間を張渡す熱線とからなり、何れか一方
の電極を該電極を装着した絶縁体に対して軸方向に移動
可能に緩挿し、ばね等の伸長手段により熱線を張架する
ものである。

実 施 例 第１図は、本考案の一実施例を説明するための構成図で
(A)図は流れ方向からみた正面の断面図で、(B)は側面図
で、図中、２０は円筒状の支持体で、一端は取付フラン
ジ１３に接合固設されるが、他端に保護筒３０が溶着さ
れる。該保護筒３０の両端部に樹脂等からなる円柱状の
絶縁体４１，４２が嵌挿して固着されている。保護筒３
０は流れの上下流に面した壁面３１，３２を削除して、
両側壁面で枠体を形成し、中央開口部において流体を流
通できるようになっている。また、絶縁体４１，４２の
軸心は穿孔され、電極２１，２２が各々挿通していて該
電極２１，２２の保護筒３０開口部に熱線８が張渡され
ている。電極２２は絶縁体４２に固着され、他端には導
線５１が接続されているが、電極２１は絶縁体４１の軸
心に挿入された補強パイプ４３内を摺動可能に移動する
ように長大な摺動部２２２と該摺動部２２２端に座部２
２１が設けられており、該座部２２１と前記絶縁体４１
端部間で電極２１を外方に伸長するスプリング２３が摺
動部２２２外周に捲回されて熱線８をスプリング２３の
ばね力による一定の力で伸長している。熱線８と接続す
る導線５２は座部２２１から絶縁体４１側面部に穿設さ
れた導線引込パイプ５４を経て支持体２０に導出され
る。導線５１，５２は支持体２０内を通って図示しない
演算部に導びかれる。

第２図は、他の実施例をしめすもので、第１図の実施例
においての絶縁体４２内には２本の端子２２１および２
２２を平行して挿着され、一方、絶縁体４１側では、端
子２１は端子としてではなく単に熱線８の伸長手段とし
て前記端子２２１および２２２間に接続された熱線８の
中央部を掛架されている。第１図に対して２倍の長さに
なり、その結果、検出感度も２倍となる特徴をもってい
る。尚、第１図、第２図において保護パイプ４０はスプ
リング２３，電極２１を保護するためのもので保護筒３
０に端部を溶着している。

効 果 以上の説明から明らかなように、本考案によると、熱線
８は常にスプリング２３により一定の力で伸張されてい
るので、温度範囲の広い流体計測に適用でき、また、保
護筒枠により保護されていることにより挿入時において
も外部に当って熱線８を破損することなく、また、流入
するダスト等に対する保護作用を有し、長期安定な熱検
出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例、第２図は、他の実施例、
第３図は、熱検出素子の装着方法の例を示す図、第４図
(A),(B)は、従来例における熱検出素子の構造を示す図
である。 １０……流管、１１……取付筒、１２，１３……取付フ
ランジ、８……熱線、２０……支持体、４，４１，４２
……絶縁体、２，３，７１，７２，２１，２２，２２
１，２２２……電極、３０……保護筒、２３……スプリ
ング、４０……保護パイプ、５，５１，５２……導線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端を流管に固設し、流管内を流れる流体
   に面して挿入される円筒状の支持体と、該支持体の他端
   に固設され両端部に絶縁体を嵌挿固着し、且つ該絶縁体
   間の流れに面した前後部壁面が削除されて、流体を流通
   可能に開口した保護筒と、前記支持体内を挿通する導線
   に接続される電極を前記各々の絶縁体に装着して保護筒
   開口内において電極間を張り渡す熱線とからなり、何れ
   か一方の電極を該電極を装着した絶縁体に対して軸方向
   に移動可能に緩挿し、ばね等の伸長手段により熱線を張
   架したことを特徴とする熱検出素子。