JPH0668452B2 - 質量流量計 - Google Patents
質量流量計Info
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- JPH0668452B2 JPH0668452B2 JP63053218A JP5321888A JPH0668452B2 JP H0668452 B2 JPH0668452 B2 JP H0668452B2 JP 63053218 A JP63053218 A JP 63053218A JP 5321888 A JP5321888 A JP 5321888A JP H0668452 B2 JPH0668452 B2 JP H0668452B2
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- Japan
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- resistor
- constant
- circuit
- temperature
- resistors
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、導管内を流れる流体の質量流量を計測する
ための流量計に関し、特に管径の小さな導管内を流れる
気体の質量流量を計測するための流量計に関するもので
ある。
ための流量計に関し、特に管径の小さな導管内を流れる
気体の質量流量を計測するための流量計に関するもので
ある。
［従来の技術］ 上記流量計に関する従来技術としては、特開昭62-13212
0号公報に開示されたものがあり、これは流体が流れる
導管に温度に応じて電気抵抗が変化する２個の同一の抵
抗体を相接して巻回し、両抵抗体のそれぞれについて設
けた定温度制御回路によって両抵抗体を同一かつ一定温
度に保ち、（PA−PB）／（PA＋PB）（ただしPA、PBはそ
れぞれ第１及び第２の抵抗体に与えられるエネルギーで
ある）を計数し、この値に基づいて導管内の流体の質量
流量を計測する流量計である。
0号公報に開示されたものがあり、これは流体が流れる
導管に温度に応じて電気抵抗が変化する２個の同一の抵
抗体を相接して巻回し、両抵抗体のそれぞれについて設
けた定温度制御回路によって両抵抗体を同一かつ一定温
度に保ち、（PA−PB）／（PA＋PB）（ただしPA、PBはそ
れぞれ第１及び第２の抵抗体に与えられるエネルギーで
ある）を計数し、この値に基づいて導管内の流体の質量
流量を計測する流量計である。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の流量計では、流量が０の状態で両抵抗体の平
均温度Ｔと外気温度T0との差ΔＴ＝Ｔ−T0が増加する
と、放熱によって両抵抗体の熱が奪われて温度が低下す
るが、両定温度制御回路がこれを補償するために、第１
の抵抗体に与えられるエネルギーPAと第２の抵抗体に与
えられるエネルギーPBとはともに増加し、Ａを比例定数
としてPA＝PB＝Ａ・ΔＴの関係となる。
均温度Ｔと外気温度T0との差ΔＴ＝Ｔ−T0が増加する
と、放熱によって両抵抗体の熱が奪われて温度が低下す
るが、両定温度制御回路がこれを補償するために、第１
の抵抗体に与えられるエネルギーPAと第２の抵抗体に与
えられるエネルギーPBとはともに増加し、Ａを比例定数
としてPA＝PB＝Ａ・ΔＴの関係となる。
しかる後流体を流すと、流体の質量流量Ｑが増加するの
に従って、上流側にある第１の抵抗体の流入端の流体温
度は低下し、流入端の抵抗体温度も低下するが、第１の
定温度制御回路は第１の抵抗体の平均温度Ｔを一定に保
つから、第１の抵抗体に与えられるエネルギーPAは増加
して、ａを比例定数としてPA＝（Ａ＋aQ）ΔＴとなると
同時に、流出端の抵抗体温度は上昇する。
に従って、上流側にある第１の抵抗体の流入端の流体温
度は低下し、流入端の抵抗体温度も低下するが、第１の
定温度制御回路は第１の抵抗体の平均温度Ｔを一定に保
つから、第１の抵抗体に与えられるエネルギーPAは増加
して、ａを比例定数としてPA＝（Ａ＋aQ）ΔＴとなると
同時に、流出端の抵抗体温度は上昇する。
他方、温度上昇した第１の抵抗体の流出端からの伝熱に
よって、下流側にある第２の抵抗体の流入端の抵抗体温
度は上昇し、第２の定温度制御回路は第２の抵抗体の平
均温度Ｔを一定に保つから、第２の抵抗体に与えられる
エネルギーPBは減少して、ｂを比例定数としてPB＝（Ａ
−bQ）ΔＴとなり、 となる。
よって、下流側にある第２の抵抗体の流入端の抵抗体温
度は上昇し、第２の定温度制御回路は第２の抵抗体の平
均温度Ｔを一定に保つから、第２の抵抗体に与えられる
エネルギーPBは減少して、ｂを比例定数としてPB＝（Ａ
−bQ）ΔＴとなり、 となる。
ここでPAはいくらでも増大し得るのに対して、PBは０以
下にはなり得ないから、流量Ｑが増加するのにつれてPB
＝（Ａ−bQ）ΔＴの成立性が崩れ、広範囲の流量に亙っ
てこの流量計を利用することが困難であった。またａ＝
ｂであれば となるから、（PA−PB）／（PA＋PB）は流量Ｑに比例す
るが、流量の増加に伴う第１の抵抗体に与えられるエネ
ルギーPAの増加量と、第２の抵抗体に与えられるエネル
ギーPBの減少量とは同一ではなく、ａ＝ｂは成立しない
から、上記比例関係は成立しないという問題点があっ
た。
下にはなり得ないから、流量Ｑが増加するのにつれてPB
＝（Ａ−bQ）ΔＴの成立性が崩れ、広範囲の流量に亙っ
てこの流量計を利用することが困難であった。またａ＝
ｂであれば となるから、（PA−PB）／（PA＋PB）は流量Ｑに比例す
るが、流量の増加に伴う第１の抵抗体に与えられるエネ
ルギーPAの増加量と、第２の抵抗体に与えられるエネル
ギーPBの減少量とは同一ではなく、ａ＝ｂは成立しない
から、上記比例関係は成立しないという問題点があっ
た。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、第２の抵抗体をレ
ファレンス側として、導管に巻回することなく第１の抵
抗体とは別個に配置し、これを利用して第１の抵抗体に
与えられるエネルギーのうち放熱による分を除外しかつ
外気温度の変動によるエネルギーの増減を補正する回路
を設けて、広範囲の流量に亙って線形に流量を測定でき
るようにしたものである。
ファレンス側として、導管に巻回することなく第１の抵
抗体とは別個に配置し、これを利用して第１の抵抗体に
与えられるエネルギーのうち放熱による分を除外しかつ
外気温度の変動によるエネルギーの増減を補正する回路
を設けて、広範囲の流量に亙って線形に流量を測定でき
るようにしたものである。
すなわち本発明は、流体が流れる導管に温度に応じて電
気抵抗が変化する第１の抵抗体を巻回し、該第１の抵抗
体とは独立にかつ近傍に温度に応じて電気抵抗が変化す
るコイル状の第２の抵抗体を設け、前記両抵抗体のそれ
ぞれについて設けた定温度制御回路によって両抵抗体を
同一かつ一定温度に保ち、（VA−kVB）／kVB（ただし
VA、VBはそれぞれ第１及び第２の抵抗体に印加される電
圧、ｋは定数であって流量が零のときのVA／VBである）
を計数し、この値に基づいて前記導管内の流体の質量流
量を計測する流量計である。
気抵抗が変化する第１の抵抗体を巻回し、該第１の抵抗
体とは独立にかつ近傍に温度に応じて電気抵抗が変化す
るコイル状の第２の抵抗体を設け、前記両抵抗体のそれ
ぞれについて設けた定温度制御回路によって両抵抗体を
同一かつ一定温度に保ち、（VA−kVB）／kVB（ただし
VA、VBはそれぞれ第１及び第２の抵抗体に印加される電
圧、ｋは定数であって流量が零のときのVA／VBである）
を計数し、この値に基づいて前記導管内の流体の質量流
量を計測する流量計である。
［作用］ 第２の抵抗体に与えられるエネルギーPBは放熱による分
だけであるから、Ｂを比例定数としてPB＝Ｂ・ΔＴであ
るが、第１の抵抗体に与えられるエネルギーPAは流体を
加熱する分が加わるから、PA＝（Ａ＋aQ）ΔＴとなる。
ただし流体の温度は外気温度T0に等しいと仮定して、ａ
は流体の比熱である。また第１の抵抗体と第２の抵抗体
とが同一のときには、Ｂ＝Ａである。
だけであるから、Ｂを比例定数としてPB＝Ｂ・ΔＴであ
るが、第１の抵抗体に与えられるエネルギーPAは流体を
加熱する分が加わるから、PA＝（Ａ＋aQ）ΔＴとなる。
ただし流体の温度は外気温度T0に等しいと仮定して、ａ
は流体の比熱である。また第１の抵抗体と第２の抵抗体
とが同一のときには、Ｂ＝Ａである。
次に第１及び第２の抵抗体の電気抵抗をそれぞれRA、RB
とすれば、 VA＝（RAPA）１／２ ＝（RAΔＴ・（Ａ＋aQ））１／２ VB＝（RBPB）１／２ ＝（RBΔＴ・Ｂ）１／２ である。またｋはＱ＝０のときのVA／VBであるから、ｋ
＝（RAA／RBB）１／２であり、かつ両抵抗体は定温度制
御しているから、RAとRBとは一定である。
とすれば、 VA＝（RAPA）１／２ ＝（RAΔＴ・（Ａ＋aQ））１／２ VB＝（RBPB）１／２ ＝（RBΔＴ・Ｂ）１／２ である。またｋはＱ＝０のときのVA／VBであるから、ｋ
＝（RAA／RBB）１／２であり、かつ両抵抗体は定温度制
御しているから、RAとRBとは一定である。
ここでPAのうち放熱による分は、流体を昇温させる分よ
りも格段に大きいからＡ≫aQ、すなわちaQ／Ａ≪１であ
り、 の第３項以下を省略して、 となるから、 となって、（VA−kVB）／kVBは流量Ｑに比例し、かつ流
量が大きいときにこの関係を阻害する要因はない。すな
わち広範囲の流量に亙ってこの流量計を利用することが
できる。
りも格段に大きいからＡ≫aQ、すなわちaQ／Ａ≪１であ
り、 の第３項以下を省略して、 となるから、 となって、（VA−kVB）／kVBは流量Ｑに比例し、かつ流
量が大きいときにこの関係を阻害する要因はない。すな
わち広範囲の流量に亙ってこの流量計を利用することが
できる。
［実施例］ 本発明による流量計の一実施例を添付の図面によって説
明する。図は同実施例を示す回路図である。図において
３は導管であって、該導管３内には流体Ｆが矢印方向に
流れる。１は導管３の外周に巻回した第１の抵抗体であ
って、該第１の抵抗体１は、鉄ニッケル合金などの温度
係数の大きな材質よりなる。
明する。図は同実施例を示す回路図である。図において
３は導管であって、該導管３内には流体Ｆが矢印方向に
流れる。１は導管３の外周に巻回した第１の抵抗体であ
って、該第１の抵抗体１は、鉄ニッケル合金などの温度
係数の大きな材質よりなる。
２は、上記第１の抵抗体１とは独立に設けた温度係数の
大きなコイル状の第２の抵抗体であり、該第２の抵抗体
２は、外気温度や外気の風速などの雰囲気の条件がほぼ
第１の抵抗体１と同じになるように、第１の抵抗体１の
近傍に配置されている。第２の抵抗体２は、巻線数や線
の太さや材質までも第１の抵抗体１と同一にする必要は
なく、また導管３と同一又は異なる材質の管又は丸棒に
巻回してもよいし、コイルのみとして用いてもよいが、
雰囲気条件をなるべく第１の抵抗体１と同じにするため
に、第１の抵抗体１と同一のものを使用して、導管３と
同一の管４に巻回するのが望ましい。ただしこのときで
も管４に流体Ｆを流すわけではない。
大きなコイル状の第２の抵抗体であり、該第２の抵抗体
２は、外気温度や外気の風速などの雰囲気の条件がほぼ
第１の抵抗体１と同じになるように、第１の抵抗体１の
近傍に配置されている。第２の抵抗体２は、巻線数や線
の太さや材質までも第１の抵抗体１と同一にする必要は
なく、また導管３と同一又は異なる材質の管又は丸棒に
巻回してもよいし、コイルのみとして用いてもよいが、
雰囲気条件をなるべく第１の抵抗体１と同じにするため
に、第１の抵抗体１と同一のものを使用して、導管３と
同一の管４に巻回するのが望ましい。ただしこのときで
も管４に流体Ｆを流すわけではない。
10及び20は、それぞれ上記第１及び第２の抵抗体１、２
のための定温度制御回路であり、両者は同様に構成され
ているから、第１の抵抗体１のための定温度制御回路10
についてだけ説明する。すなわち第１の抵抗体１の一端
は接地されており、他端は可変抵抗R1を含む抵抗回路11
に接続されており、該抵抗回路11の他端は抵抗12に接続
されており、該抵抗12の他端は抵抗13に接続されてお
り、該抵抗13の他端は接地されている。第１の抵抗体１
と抵抗回路11との接続点と、抵抗12と抵抗13との接続点
とは、差動増幅器14に入力されて、該差動増幅器14の出
力は抵抗回路11と抵抗12との接続点に接続されている。
のための定温度制御回路であり、両者は同様に構成され
ているから、第１の抵抗体１のための定温度制御回路10
についてだけ説明する。すなわち第１の抵抗体１の一端
は接地されており、他端は可変抵抗R1を含む抵抗回路11
に接続されており、該抵抗回路11の他端は抵抗12に接続
されており、該抵抗12の他端は抵抗13に接続されてお
り、該抵抗13の他端は接地されている。第１の抵抗体１
と抵抗回路11との接続点と、抵抗12と抵抗13との接続点
とは、差動増幅器14に入力されて、該差動増幅器14の出
力は抵抗回路11と抵抗12との接続点に接続されている。
定温度制御回路10は以上のように構成されており、外気
温度T0が低下するか、または導管３内に流体Ｆが流れる
と、第１の抵抗体１の温度が低下してその電気抵抗も減
少するが、差動増幅器14への入力バランスが崩れて抵抗
回路11と抵抗12との接続点の電位が上昇し、第１の抵抗
体１と抵抗回路11との接続点の電位VAも上昇して該抵抗
体の発熱量が増加し、該抵抗体の温度は上昇してその電
気抵抗も増加し、こうして第１の抵抗体１の流入端から
流出端に亙る平均の温度Ｔは一定に保たれ、したがって
第１の抵抗体１の全体の電気抵抗RAも一定に保たれる。
温度T0が低下するか、または導管３内に流体Ｆが流れる
と、第１の抵抗体１の温度が低下してその電気抵抗も減
少するが、差動増幅器14への入力バランスが崩れて抵抗
回路11と抵抗12との接続点の電位が上昇し、第１の抵抗
体１と抵抗回路11との接続点の電位VAも上昇して該抵抗
体の発熱量が増加し、該抵抗体の温度は上昇してその電
気抵抗も増加し、こうして第１の抵抗体１の流入端から
流出端に亙る平均の温度Ｔは一定に保たれ、したがって
第１の抵抗体１の全体の電気抵抗RAも一定に保たれる。
第２の抵抗体２のための定温度制御回路20の構成と作用
も上記と同様であり、両定温度制御回路10、20によって
両抵抗体１、２の平均温度が同一の温度Ｔ、例えば110
℃になるように予め抵抗回路11、12の可変抵抗R1、R2を
定めておくことにより、両抵抗体１、２は同一かつ一定
温度Ｔに保たれる。
も上記と同様であり、両定温度制御回路10、20によって
両抵抗体１、２の平均温度が同一の温度Ｔ、例えば110
℃になるように予め抵抗回路11、12の可変抵抗R1、R2を
定めておくことにより、両抵抗体１、２は同一かつ一定
温度Ｔに保たれる。
次に30は定倍回路であって、第２の抵抗体２と抵抗回路
21との接続点の電位VBが該定倍回路30に入力され、可変
抵抗RKを調節することによってｋ倍された電位kVBが出
力される。40は減算回路であって、第１の抵抗体１と抵
抗回路11との接続点の電位VAと、上記定倍回路の出力kV
Bとの差VA−kVBが出力される。50は除算回路であって、
上記減算回路の出力VA−kVBを前記定倍回路の出力kVBで
除した値（VA−kVB）／kVBが出力される。前記定倍回路
30の可変抵抗RKは、流体Ｆの流量Ｑが０のときに、除算
回路50の出力が０となるように調整される。なお両抵抗
体１、２が全く同一であればｋ＝１であるから、定倍回
路30を削除した構成とすることも可能ではあるが、両抵
抗体を同一のものとすることは困難であるから、図のよ
うに定倍回路30を設けることが好ましい。
21との接続点の電位VBが該定倍回路30に入力され、可変
抵抗RKを調節することによってｋ倍された電位kVBが出
力される。40は減算回路であって、第１の抵抗体１と抵
抗回路11との接続点の電位VAと、上記定倍回路の出力kV
Bとの差VA−kVBが出力される。50は除算回路であって、
上記減算回路の出力VA−kVBを前記定倍回路の出力kVBで
除した値（VA−kVB）／kVBが出力される。前記定倍回路
30の可変抵抗RKは、流体Ｆの流量Ｑが０のときに、除算
回路50の出力が０となるように調整される。なお両抵抗
体１、２が全く同一であればｋ＝１であるから、定倍回
路30を削除した構成とすることも可能ではあるが、両抵
抗体を同一のものとすることは困難であるから、図のよ
うに定倍回路30を設けることが好ましい。
本実施例は以上の構成と作用とを有し、除算回路50の出
力（VA−kVB）／kVBは広範囲の流量Ｑに亙ってＱに比例
するものであるから、該出力（VA−kVB）／kVBを予め流
量Ｑに対して較正しておくことにより、導管３内を流れ
る流体Ｆの流量計として使用することができる。
力（VA−kVB）／kVBは広範囲の流量Ｑに亙ってＱに比例
するものであるから、該出力（VA−kVB）／kVBを予め流
量Ｑに対して較正しておくことにより、導管３内を流れ
る流体Ｆの流量計として使用することができる。
なおVA−kVBをVBで除した（VA−kVB）／VBも当然に流量
Ｑに比例するものであるから、減算回路の出力VA−kVB
と定倍回路30の入力VBとを、除算回路50への入力とする
こともできる。
Ｑに比例するものであるから、減算回路の出力VA−kVB
と定倍回路30の入力VBとを、除算回路50への入力とする
こともできる。
またｋ′をＱ＝０のときのPA／PB、すなわちｋ′＝Ａ／
Ｂとすれば、 となる。すなわち（PA−ｋ′PB）／ｋ′PB、ないしは
（PA−ｋ′PB）／PBは流量Ｑに比例するから、第１及び
第２の抵抗体に与えられるエネルギーPA、PBを計測する
回路を設けた後に、上記と同様に定倍回路と減算回路と
除算回路とを設けることにより、流量計として使用する
こともできる。
Ｂとすれば、 となる。すなわち（PA−ｋ′PB）／ｋ′PB、ないしは
（PA−ｋ′PB）／PBは流量Ｑに比例するから、第１及び
第２の抵抗体に与えられるエネルギーPA、PBを計測する
回路を設けた後に、上記と同様に定倍回路と減算回路と
除算回路とを設けることにより、流量計として使用する
こともできる。
更に本実施例は両抵抗体１、２を自己発熱型のものと使
用しているが、温度を検出する抵抗体とは別にヒーター
を設けた傍熱型のものとすることもできる。
用しているが、温度を検出する抵抗体とは別にヒーター
を設けた傍熱型のものとすることもできる。
［発明の効果］ 本発明にかかる質量流量計によって、第１の抵抗体と第
２の抵抗体との間に巻線の長さや太さや材質などの相違
があっても、また流体を流す導管と第２の抵抗体を巻回
した管との間に太さや厚みなどのバラツキがあっても、
導管内に流れる流体の質量流量は、広範囲の流量に亙っ
て線形に検出することができる。
２の抵抗体との間に巻線の長さや太さや材質などの相違
があっても、また流体を流す導管と第２の抵抗体を巻回
した管との間に太さや厚みなどのバラツキがあっても、
導管内に流れる流体の質量流量は、広範囲の流量に亙っ
て線形に検出することができる。
図は本発明にかかる質量流量計の一実施例を示す回路図
である。 １……第１の抵抗体、２……第２の抵抗体 ３……導管、Ｆ……流体 10、20……定温度制御回路、30……定倍回路 40……減算回路、50……除算回路
である。 １……第１の抵抗体、２……第２の抵抗体 ３……導管、Ｆ……流体 10、20……定温度制御回路、30……定倍回路 40……減算回路、50……除算回路
Claims (1)
- 【請求項１】流体が流れる導管に温度に応じて電気抵抗
が変化する第１の抵抗体を巻回し、該第１の抵抗体とは
独立にかつ近傍に温度に応じて電気抵抗が変化するコイ
ル状の第２の抵抗体を設け、前記両抵抗体のそれぞれに
ついて設けた定温度制御回路によって両抵抗体を同一か
つ一定温度に保ち、（VA−kVB）／kVB（ただしVA、VBは
それぞれ第１及び第２の抵抗体に印加される電圧、ｋは
定数であって流量が零のときのVA／VBである）を計数
し、この値に基づいて前記導管内の流体の質量流量を計
測する流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053218A JPH0668452B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053218A JPH0668452B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227016A JPH01227016A (ja) | 1989-09-11 |
| JPH0668452B2 true JPH0668452B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=12936688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63053218A Expired - Lifetime JPH0668452B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668452B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115829A (ja) * | 2002-07-23 | 2009-05-28 | Hitachi Metals Ltd | 流量センサ、流量測定器及び流量制御器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4300846B2 (ja) | 2002-07-23 | 2009-07-22 | 日立金属株式会社 | 流量センサ、流量測定器及び流量制御器 |
| KR102116751B1 (ko) * | 2013-08-28 | 2020-06-01 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 유체 분석 장치, 열식 유량계, 매스 플로우 컨트롤러, 유체 성질 특정 장치, 및 유체 분석 장치용 프로그램을 기억한 유체 분석 장치용 프로그램 기억 매체 |
| JP6939191B2 (ja) * | 2017-07-26 | 2021-09-22 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 流量計および流量計測方法 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63053218A patent/JPH0668452B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115829A (ja) * | 2002-07-23 | 2009-05-28 | Hitachi Metals Ltd | 流量センサ、流量測定器及び流量制御器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01227016A (ja) | 1989-09-11 |
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