JPH1082678A - 熱式流量計 - Google Patents
熱式流量計Info
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- JPH1082678A JPH1082678A JP9009254A JP925497A JPH1082678A JP H1082678 A JPH1082678 A JP H1082678A JP 9009254 A JP9009254 A JP 9009254A JP 925497 A JP925497 A JP 925497A JP H1082678 A JPH1082678 A JP H1082678A
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- sensor
- temperature
- fluid
- electrode
- temperature sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で、且つ、圧力損失が少なく、信頼性が
高い熱式流量計を提供する。 【解決手段】 管路を流れる測定流体の流量を測定する
熱式流量計において、熱伝導の小さな部材により形成さ
れた管路と、この管路に設けられ一端が測定流体に接し
他端に加熱測温センサが設けられた第１の電極と、加熱
測温センサによる加熱の影響の及ばない管路の上流側に
設けられ一端が測定流体に接し他端に測温センサが設け
られた第２の電極と、からなり、第１，第２電極は熱伝
導率の大きな部材で構成した。
高い熱式流量計を提供する。 【解決手段】 管路を流れる測定流体の流量を測定する
熱式流量計において、熱伝導の小さな部材により形成さ
れた管路と、この管路に設けられ一端が測定流体に接し
他端に加熱測温センサが設けられた第１の電極と、加熱
測温センサによる加熱の影響の及ばない管路の上流側に
設けられ一端が測定流体に接し他端に測温センサが設け
られた第２の電極と、からなり、第１，第２電極は熱伝
導率の大きな部材で構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安価で、且つ、圧
力損失が少なく、信頼性が高い熱式流量計に関するもの
である。
力損失が少なく、信頼性が高い熱式流量計に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、書名；流量計測ハンドブ
ック、発行日；昭和５４年７月１０日、編著者；川田裕
郎等、発行所；日刊工業新聞社、に示されている。
来例の構成説明図で、例えば、書名；流量計測ハンドブ
ック、発行日；昭和５４年７月１０日、編著者；川田裕
郎等、発行所；日刊工業新聞社、に示されている。
【０００３】図６において、１は、測定流体２が流れる
管路である。３は、管路１に挿入された分流用抵抗体で
ある。４は、管路１に設けられた金属製の毛細管よりな
るバイパス管路である。
管路である。３は、管路１に挿入された分流用抵抗体で
ある。４は、管路１に設けられた金属製の毛細管よりな
るバイパス管路である。
【０００４】５は、バイパス管路４に設けられた自己発
熱抵抗体である。６は、自己発熱抵抗体より下流のバイ
パス管路４に巻回して設けられた自己発熱抵抗体であ
る。７，８は、自己発熱抵抗体５，６とブリッジ回路９
を構成する抵抗である。
熱抵抗体である。６は、自己発熱抵抗体より下流のバイ
パス管路４に巻回して設けられた自己発熱抵抗体であ
る。７，８は、自己発熱抵抗体５，６とブリッジ回路９
を構成する抵抗である。
【０００５】以上の構成において、管路１に測定流体２
が流れると、管路１には分流用抵抗体３が存在するの
で、バイパス管路４にも測定流体２が流れる。
が流れると、管路１には分流用抵抗体３が存在するの
で、バイパス管路４にも測定流体２が流れる。
【０００６】そして、バイパス管路４は、定電流制御さ
れた自己発熱抵抗体５，６により加熱されており、測定
流体２の流量が零の時は、バイパス管路４の中央に対し
て、上流方向、下流方向に対称的な温度分布になってい
る。測定流体２が流れている時は、上流側の自己発熱抵
抗体５は、熱を奪われ温度が下がり、逆に、下流側では
熱が与えられ温度が上がる。
れた自己発熱抵抗体５，６により加熱されており、測定
流体２の流量が零の時は、バイパス管路４の中央に対し
て、上流方向、下流方向に対称的な温度分布になってい
る。測定流体２が流れている時は、上流側の自己発熱抵
抗体５は、熱を奪われ温度が下がり、逆に、下流側では
熱が与えられ温度が上がる。
【０００７】この結果、温度分布が非対称になる。この
時の温度差（ΔＴ）と測定流体２の質量流量には一定の
関係が成り立つので、温度差をブリッジ回路９により検
出すれば、測定流体２の質量流量を測定することが出来
る。
時の温度差（ΔＴ）と測定流体２の質量流量には一定の
関係が成り立つので、温度差をブリッジ回路９により検
出すれば、測定流体２の質量流量を測定することが出来
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は、測定精度が高い装置が得られるが、高い精度を得る
ためには、自己発熱抵抗体５，６は均等に密に正確に、
巻回ししなければならない。また、バイパス管路４は感
度を確保するために毛細管状でなければならない。更
に、バイパス管路４の内径面は精度を確保するために
は、クリーンでなければならず、大変高価なものとな
る。
は、測定精度が高い装置が得られるが、高い精度を得る
ためには、自己発熱抵抗体５，６は均等に密に正確に、
巻回ししなければならない。また、バイパス管路４は感
度を確保するために毛細管状でなければならない。更
に、バイパス管路４の内径面は精度を確保するために
は、クリーンでなければならず、大変高価なものとな
る。
【０００９】たとえば、風呂や給湯器用の流量計では、
測定精度はそれほど高い必要はなく、何よりも安価な事
が大きな要素となる。また、毛細管状のバイパス管路４
を用いているので、綺麗な測定流体を測定するような場
合は問題ないが、風呂や給湯器用の流量計に使用した場
合には、測定流体は綺麗なものとは限らず、詰まる恐れ
があり、信頼性に欠ける恐れがある。
測定精度はそれほど高い必要はなく、何よりも安価な事
が大きな要素となる。また、毛細管状のバイパス管路４
を用いているので、綺麗な測定流体を測定するような場
合は問題ないが、風呂や給湯器用の流量計に使用した場
合には、測定流体は綺麗なものとは限らず、詰まる恐れ
があり、信頼性に欠ける恐れがある。
【００１０】また、風呂や給湯器の場合は、水圧はそれ
ほど高くないので、圧損は出来る限り避ける必要があ
る。
ほど高くないので、圧損は出来る限り避ける必要があ
る。
【００１１】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、安価で、且つ、圧力損失が少な
く、信頼性が高い熱式流量計を提供するにある。
る。本発明の目的は、安価で、且つ、圧力損失が少な
く、信頼性が高い熱式流量計を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、請求項１においては、管路を流れる測定
流体の流量を測定する熱式流量計において、熱伝導の小
さな部材により形成された管路と、この管路に設けられ
一端が測定流体に接し他端に加熱測温センサが設けられ
た第１の電極と、加熱測温センサによる加熱の影響の及
ばない前記管路の上流側に設けられ一端が測定流体に接
し他端に測温センサが設けられた第２の電極と、からな
り、前記第１，第２電極は熱伝導率の大きな部材で構成
したことを特徴とするものであり、請求項２において
は、請求項１における加熱測温センサおよび測温センサ
と前記管路，電極，流体間の熱伝達特性は同様である事
を特徴とするものであり、請求項３においては、請求項
１における加熱測温センサおよび測温センサ自身の抵抗
と固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成し、流体流量の
変化に起因して生じる加熱測温センサと測温センサの抵
抗値の差を出力する演算増幅器と、測温センサが測定し
た流体温度を出力するバッファアンプと、これら演算増
幅器及びバッファアンプの出力からリニアライズと熱伝
達率の補正演算を行う補正演算手段を設けた事を特徴と
するものであり、請求項４においては、請求項１におけ
る加熱測温センサおよび測温センサ自身の抵抗と固定抵
抗を用いてブリッジ回路を構成し、流体流量の変化に起
因して生じる加熱測温センサと測温センサの抵抗値の差
を出力する演算増幅器と、測温センサが測定した流体温
度を出力するバッファアンプと、演算増幅器の出力を前
記ブリッジ回路の電源として帰還する帰還回路と前記演
算増幅器の出力と前記バッファアンプの出力からリニア
ライズと熱伝達率の補正演算を行う補正演算手段を設け
た事を特徴とするものである。
に、本発明は、請求項１においては、管路を流れる測定
流体の流量を測定する熱式流量計において、熱伝導の小
さな部材により形成された管路と、この管路に設けられ
一端が測定流体に接し他端に加熱測温センサが設けられ
た第１の電極と、加熱測温センサによる加熱の影響の及
ばない前記管路の上流側に設けられ一端が測定流体に接
し他端に測温センサが設けられた第２の電極と、からな
り、前記第１，第２電極は熱伝導率の大きな部材で構成
したことを特徴とするものであり、請求項２において
は、請求項１における加熱測温センサおよび測温センサ
と前記管路，電極，流体間の熱伝達特性は同様である事
を特徴とするものであり、請求項３においては、請求項
１における加熱測温センサおよび測温センサ自身の抵抗
と固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成し、流体流量の
変化に起因して生じる加熱測温センサと測温センサの抵
抗値の差を出力する演算増幅器と、測温センサが測定し
た流体温度を出力するバッファアンプと、これら演算増
幅器及びバッファアンプの出力からリニアライズと熱伝
達率の補正演算を行う補正演算手段を設けた事を特徴と
するものであり、請求項４においては、請求項１におけ
る加熱測温センサおよび測温センサ自身の抵抗と固定抵
抗を用いてブリッジ回路を構成し、流体流量の変化に起
因して生じる加熱測温センサと測温センサの抵抗値の差
を出力する演算増幅器と、測温センサが測定した流体温
度を出力するバッファアンプと、演算増幅器の出力を前
記ブリッジ回路の電源として帰還する帰還回路と前記演
算増幅器の出力と前記バッファアンプの出力からリニア
ライズと熱伝達率の補正演算を行う補正演算手段を設け
た事を特徴とするものである。
【００１３】
【作用】以上の構成において、管路に測定流体が流され
る。一方、加熱測温センサに電力が供給されると、自己
発熱が生じる。測定流体の流量の増加は、第１電極を通
して測定流体中に伝達される熱量の増加になり、加熱測
温センサ内の残留熱が減少する。その結果、加熱測温セ
ンサの温度が低下し、抵抗値が下がる。即ち、抵抗値変
化を測定すれば、測定流体の流量が求められる。以下、
実施例に基づき詳細に説明する。
る。一方、加熱測温センサに電力が供給されると、自己
発熱が生じる。測定流体の流量の増加は、第１電極を通
して測定流体中に伝達される熱量の増加になり、加熱測
温センサ内の残留熱が減少する。その結果、加熱測温セ
ンサの温度が低下し、抵抗値が下がる。即ち、抵抗値変
化を測定すれば、測定流体の流量が求められる。以下、
実施例に基づき詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の１
例を示す要部構成説明図である。図において、図６と同
一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図６と相違部
分のみ説明する。
例を示す要部構成説明図である。図において、図６と同
一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図６と相違部
分のみ説明する。
【００１５】１１は、熱伝導の小さなプラスチック樹脂
よりなる管路である。この場合は、塩化ビニール樹脂が
使用されている。１２は、管路１１に設けられ、一端が
測定流体２に接し、金属（例えば銅）よりなる柱状の第
１の電極である。一端が測定流体２に接しているのは、
測定流体２への熱伝達をスムーズに行うためである。
よりなる管路である。この場合は、塩化ビニール樹脂が
使用されている。１２は、管路１１に設けられ、一端が
測定流体２に接し、金属（例えば銅）よりなる柱状の第
１の電極である。一端が測定流体２に接しているのは、
測定流体２への熱伝達をスムーズに行うためである。
【００１６】１３は、第１の電極１２の他端に設けられ
た加熱測温センサである。この場合は、薄膜チップ抵抗
温度センサが使用されている。１４は、加熱測温センサ
１３による加熱の影響の及ばない、管路１１の上流側に
設けられ、一端が測定流体２に接し、金属（例えば銅）
よりなる柱状の第２の電極である。
た加熱測温センサである。この場合は、薄膜チップ抵抗
温度センサが使用されている。１４は、加熱測温センサ
１３による加熱の影響の及ばない、管路１１の上流側に
設けられ、一端が測定流体２に接し、金属（例えば銅）
よりなる柱状の第２の電極である。
【００１７】１５は、第２の電極１４の他端に設けられ
た測温センサである。この場合、加熱測温センサ１３お
よび測温センサ１５と管路１１，電極１２，１４，測定
流体２間の熱伝達特性は同様となるように構成されてい
る。
た測温センサである。この場合、加熱測温センサ１３お
よび測温センサ１５と管路１１，電極１２，１４，測定
流体２間の熱伝達特性は同様となるように構成されてい
る。
【００１８】なお、管路１１が、熱伝導の小さなプラス
チック樹脂よりなるのは、測定流体２への熱伝達以外の
熱損失を軽減するためである。また、第１の電極１２と
第２の電極１４との材質は、熱伝導率の大きな金属と
し、且つ、熱容量は小さくなるように構成する。
チック樹脂よりなるのは、測定流体２への熱伝達以外の
熱損失を軽減するためである。また、第１の電極１２と
第２の電極１４との材質は、熱伝導率の大きな金属と
し、且つ、熱容量は小さくなるように構成する。
【００１９】ここで、乱流境界層中に伝達される熱量Ｑ
は、次式で示される。 Ｑ＝αＳ（Ｔ−Ｔ0） Ｓ ；電極１２の接測定流体の面積 Ｔ ；電極１２の温度 Ｔ0；測定流体２の流体温度 α ；熱伝達率
は、次式で示される。 Ｑ＝αＳ（Ｔ−Ｔ0） Ｓ ；電極１２の接測定流体の面積 Ｔ ；電極１２の温度 Ｔ0；測定流体２の流体温度 α ；熱伝達率
【００２０】α＝０.０２３Ｒｅ0.8Ｐｒ0.4λ／Ｄ Ｒｅ；レイノルズ数 Ｐｒ；プラントル数 λ ；熱伝導率 Ｄ ；測定管路１１の内径 よって、Ｔ−Ｔ0とλが一定であれば、熱量Ｑはαに比
例する。αはＲｅの関数であることから、熱量Ｑは流速
に比例することになる。αを書き直すと、
例する。αはＲｅの関数であることから、熱量Ｑは流速
に比例することになる。αを書き直すと、
【００２１】α＝０.０２３λ／Ｄ（ＶＤ／ν）0.8（ν
ρｃ／λ）0.4 ν；動粘度 ρ；密度 ｃ；比熱
ρｃ／λ）0.4 ν；動粘度 ρ；密度 ｃ；比熱
【００２２】上記の式から、熱伝達率αは、熱的特性と
動粘度νによって変化するが、液温によって補正出来
る。以上の事から、加熱された第１の電極１２から、測
定流体２に伝達される熱量Ｑを測定する事によって、流
速（流量）が計測できる。
動粘度νによって変化するが、液温によって補正出来
る。以上の事から、加熱された第１の電極１２から、測
定流体２に伝達される熱量Ｑを測定する事によって、流
速（流量）が計測できる。
【００２３】ただし、上述のように、熱量Ｑは測定流体
２の流体温度Ｔ0に依存し、熱伝達率α も流体温度Ｔ0
の影響を受ける。
２の流体温度Ｔ0に依存し、熱伝達率α も流体温度Ｔ0
の影響を受ける。
【００２４】また、図２に示すように、抵抗変化ΔＲは
流量ＱSに対してノンリニアである。そこで、流量ＱSに
対してリニアな出力ＱOUTを得るには、適当なリニアラ
イズ処理が必要である。また、流体温度Ｔ0の変化の影
響を除去するためにも、補正処理が必要となる。
流量ＱSに対してノンリニアである。そこで、流量ＱSに
対してリニアな出力ＱOUTを得るには、適当なリニアラ
イズ処理が必要である。また、流体温度Ｔ0の変化の影
響を除去するためにも、補正処理が必要となる。
【００２５】図３は図１実施例の測定回路とその補正処
理回路の一実施例の構成説明図である。図において、２
１，２２，２３（微調整）は加熱測温センサ１３、測温
センサ１５とブリッジ回路１９を構成する抵抗である
（但し、２３は微調整抵抗）。この場合、電源（＋Ｖ）
から抵抗２１と加熱測温センサ１３側に流れる電流は例
えば１０ｍＡ、抵抗２２と測温センサ１５側に流れる電
流は例えば１０μＡ程度に設計され、加熱測温センサは
温度が上昇し、測温センサの温度上昇が殆どないように
される。
理回路の一実施例の構成説明図である。図において、２
１，２２，２３（微調整）は加熱測温センサ１３、測温
センサ１５とブリッジ回路１９を構成する抵抗である
（但し、２３は微調整抵抗）。この場合、電源（＋Ｖ）
から抵抗２１と加熱測温センサ１３側に流れる電流は例
えば１０ｍＡ、抵抗２２と測温センサ１５側に流れる電
流は例えば１０μＡ程度に設計され、加熱測温センサは
温度が上昇し、測温センサの温度上昇が殆どないように
される。
【００２６】２４は、加熱測温センサ１３と測温センサ
１５の抵抗値の差ΔＲによるブリッジ出力信号を、演算
増幅する演算増幅器である。２６は測温センサ１５が測
定した測定流体２の流体温度Ｔ0に基づく電気信号を出
力するバッファアンプである。
１５の抵抗値の差ΔＲによるブリッジ出力信号を、演算
増幅する演算増幅器である。２６は測温センサ１５が測
定した測定流体２の流体温度Ｔ0に基づく電気信号を出
力するバッファアンプである。
【００２７】２５は演算増幅器２４の抵抗値の差ΔＲに
よる出力信号と、バッファアンプ２６の流体温度Ｔ0に
基づく出力信号とから、リニアライズと熱伝達率α の
補正演算をする補正演算回路である。この場合は、マイ
コンが使用されている。
よる出力信号と、バッファアンプ２６の流体温度Ｔ0に
基づく出力信号とから、リニアライズと熱伝達率α の
補正演算をする補正演算回路である。この場合は、マイ
コンが使用されている。
【００２８】以上の構成において、管路１に測定流体２
が流される。一方、電源（＋Ｖ）からブリッジ１９に電
力が供給されると、加熱測温センサ１３に自己発熱が生
じる。測定流体２の流量の増加は、第１の電極１２を通
して測定流体２中に伝達される熱量の増加になり、加熱
測温センサ１３内の残留熱が減少する。その結果、加熱
測温センサ１３の温度が低下し、抵抗値が下がる。即
ち、抵抗値変化を測定すれば、測定流体２の流量を求め
ることができる。
が流される。一方、電源（＋Ｖ）からブリッジ１９に電
力が供給されると、加熱測温センサ１３に自己発熱が生
じる。測定流体２の流量の増加は、第１の電極１２を通
して測定流体２中に伝達される熱量の増加になり、加熱
測温センサ１３内の残留熱が減少する。その結果、加熱
測温センサ１３の温度が低下し、抵抗値が下がる。即
ち、抵抗値変化を測定すれば、測定流体２の流量を求め
ることができる。
【００２９】ところで、上記構成の測定回路は流速や温
度が大きく変化する様なケースでは問題がある。すなわ
ち、センサの抵抗変化が小さい場合は両センサには流れ
る電流値は異なるが、ほぼ安定した電流が流れている。
その結果、加熱センサの発熱量は一定になるので測定流
体中に伝達される熱量Ｑにほぼ一次比例した抵抗値が得
られる。また、測温センサの抵抗値も測定流体の温度に
一次比例したものとなる。
度が大きく変化する様なケースでは問題がある。すなわ
ち、センサの抵抗変化が小さい場合は両センサには流れ
る電流値は異なるが、ほぼ安定した電流が流れている。
その結果、加熱センサの発熱量は一定になるので測定流
体中に伝達される熱量Ｑにほぼ一次比例した抵抗値が得
られる。また、測温センサの抵抗値も測定流体の温度に
一次比例したものとなる。
【００３０】しかしながら、測定流体の流速が速くなる
と加熱測温センサ１３から流体側に伝達される熱量が大
きくなり、その結果、第１の電極１２の温度低下が生じ
て感度低下が顕著となる。また、流体が高温になると各
測温センサの温度差が少なくなり感度が低下する。
と加熱測温センサ１３から流体側に伝達される熱量が大
きくなり、その結果、第１の電極１２の温度低下が生じ
て感度低下が顕著となる。また、流体が高温になると各
測温センサの温度差が少なくなり感度が低下する。
【００３１】図４は高流速，高温度対策を施した測定回
路とその補正演算回路の一実施例の構成説明図である。
なお、図３と同一要素には同一符号を付しているが、こ
こでは演算増幅器２４の出力をブリッジ回路１９ａの電
源として供給している。すなわち、両センサの電位差は
演算増幅器２４に入力され、この演算増幅器２４の出力
Ｅはブリッジ１９ａの電源として帰還回路２８を介して
帰還されている。ここで、例えば流速が増加して加熱測
温センサ１３の抵抗Ｒ3が減少すればブリッジ電圧は増
大する。その結果、加熱測温センサ１３の発熱量は増大
し第１の電極１２の温度低下は小さくなり、高流速での
感度の低下が大幅に緩和される。
路とその補正演算回路の一実施例の構成説明図である。
なお、図３と同一要素には同一符号を付しているが、こ
こでは演算増幅器２４の出力をブリッジ回路１９ａの電
源として供給している。すなわち、両センサの電位差は
演算増幅器２４に入力され、この演算増幅器２４の出力
Ｅはブリッジ１９ａの電源として帰還回路２８を介して
帰還されている。ここで、例えば流速が増加して加熱測
温センサ１３の抵抗Ｒ3が減少すればブリッジ電圧は増
大する。その結果、加熱測温センサ１３の発熱量は増大
し第１の電極１２の温度低下は小さくなり、高流速での
感度の低下が大幅に緩和される。
【００３２】一方測温センサ１５についてはブリッジ電
圧Ｅが変化すると抵抗Ｒ1の両端電圧が変化するので流
体の温度を正しく測定できないという不具合が生じる。
この不具合は下記の演算により解決する。図４の回路に
おいてバッファアンプ２６の出力ｅは次式により得るこ
とができる。 ｅ＝｛Ｒ1（１＋β1ｔ）Ｅ｝／｛Ｒ2（１＋β2ｔ）＋Ｒ1（１＋β1ｔ）｝… Ｅ／ｅ＝｛Ｒ2（１＋β2ｔ）＋Ｒ1（１＋β1ｔ）｝ ／｛Ｒ1（１＋β1ｔ）｝ …
圧Ｅが変化すると抵抗Ｒ1の両端電圧が変化するので流
体の温度を正しく測定できないという不具合が生じる。
この不具合は下記の演算により解決する。図４の回路に
おいてバッファアンプ２６の出力ｅは次式により得るこ
とができる。 ｅ＝｛Ｒ1（１＋β1ｔ）Ｅ｝／｛Ｒ2（１＋β2ｔ）＋Ｒ1（１＋β1ｔ）｝… Ｅ／ｅ＝｛Ｒ2（１＋β2ｔ）＋Ｒ1（１＋β1ｔ）｝ ／｛Ｒ1（１＋β1ｔ）｝ …
【００３３】但し、β1は加熱測温センサの温度係数。
β2は測温センサの温度係数。ｔは流速測定時の測定流
体の温度。初期校正時の温度をｔ0,そのときの各電圧を
ｅ0，Ｅ0とすると Ｅ0／ｅ0＝｛Ｒ2（１＋β2ｔ0）＋Ｒ1（１＋β1ｔ0）｝ ／｛Ｒ1（１＋β1ｔ0）Ｅ｝ …
β2は測温センサの温度係数。ｔは流速測定時の測定流
体の温度。初期校正時の温度をｔ0,そのときの各電圧を
ｅ0，Ｅ0とすると Ｅ0／ｅ0＝｛Ｒ2（１＋β2ｔ0）＋Ｒ1（１＋β1ｔ0）｝ ／｛Ｒ1（１＋β1ｔ0）Ｅ｝ …
【００３４】となる。ここで、Ｒ2，Ｒ4は通常の安価な
金属被膜抵抗とすると温度係数は４０〜５０ｐｐｍ程度
であり、加熱測温センサ及び測温センサとしてＮｉを用
いた場合の温度係数は５０００ｐｐｍ程度である。上記
式において、β2はβ1に比して極めて小であり、ま
た、β1ｔ0，β1ｔ≫１となる。また、Ｒ1は自己発熱の
影響をなくすためＲ1≫Ｒ3となるように設計し、Ｒ1に
流れる電流を数十μＡ程度になるように設計されてい
る。上記の条件で式から式を減じると次式の様に表
わすことができる。 （Ｅ0／ｅ0）−（Ｅ／ｅ）≒（Ｒ2／Ｒ1）β1（ｔ−ｔ0） …
金属被膜抵抗とすると温度係数は４０〜５０ｐｐｍ程度
であり、加熱測温センサ及び測温センサとしてＮｉを用
いた場合の温度係数は５０００ｐｐｍ程度である。上記
式において、β2はβ1に比して極めて小であり、ま
た、β1ｔ0，β1ｔ≫１となる。また、Ｒ1は自己発熱の
影響をなくすためＲ1≫Ｒ3となるように設計し、Ｒ1に
流れる電流を数十μＡ程度になるように設計されてい
る。上記の条件で式から式を減じると次式の様に表
わすことができる。 （Ｅ0／ｅ0）−（Ｅ／ｅ）≒（Ｒ2／Ｒ1）β1（ｔ−ｔ0） …
【００３５】式において、Ｒ1，Ｒ2，β1，ｔ0は既知
なので測定時の測定流体の温度ｔを求めることができ
る。従ってＥとｅの比を校正時のＥ0とｅ0の比から減算
することにより初期校正温度からの温度差を測定するこ
とができる。なお、演算増幅器２４の非反転入力には測
温センサ１５の電圧が入力するのでこの演算器の出力
（ブリッジ電圧）Ｅは流体温度に比例して増減する。す
なわち、加熱測温センサ１３の発熱量は校正時の流体温
度（ｔ0）に対して設定された温度差に保たれるので、
感度が流体温度変化の影響を受けることがない。
なので測定時の測定流体の温度ｔを求めることができ
る。従ってＥとｅの比を校正時のＥ0とｅ0の比から減算
することにより初期校正温度からの温度差を測定するこ
とができる。なお、演算増幅器２４の非反転入力には測
温センサ１５の電圧が入力するのでこの演算器の出力
（ブリッジ電圧）Ｅは流体温度に比例して増減する。す
なわち、加熱測温センサ１３の発熱量は校正時の流体温
度（ｔ0）に対して設定された温度差に保たれるので、
感度が流体温度変化の影響を受けることがない。
【００３６】図５は図３に示す定電流駆動方式と図４に
示す定温度差駆動方式による感度特性を示すもので、高
流量時において定温度差駆動方式の方が定電流駆動方式
に比較して感度が改善されていることが分かる。
示す定温度差駆動方式による感度特性を示すもので、高
流量時において定温度差駆動方式の方が定電流駆動方式
に比較して感度が改善されていることが分かる。
【００３７】補正演算回路２５は上述の演算を行って流
体温度を求め、予め格納された各温度に対する（ν；動
粘度，ρ；密度，ｃ；比熱等）のデータおよび流量に対
する感度補正データに基づいて所定の演算を行って流量
を求める。なお、定電流駆動方式では定流速の場合にお
いても感度のリニアリティが悪くなるので全流速測定範
囲において感度補正が必要となる。
体温度を求め、予め格納された各温度に対する（ν；動
粘度，ρ；密度，ｃ；比熱等）のデータおよび流量に対
する感度補正データに基づいて所定の演算を行って流量
を求める。なお、定電流駆動方式では定流速の場合にお
いても感度のリニアリティが悪くなるので全流速測定範
囲において感度補正が必要となる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、測定管路に、一端が接液する第１の電
極と、電極の他端に加熱測温センサとを設けて、第１の
電極の上流側の測定管路に、一端が接液する第２の電極
と、電極の他端に測温センサとを設け、測定流体への熱
の放熱の変化より、測定流体の流量を測定するようにし
たので、構成が簡潔で安価なものとなる。また、測定管
路の管壁に、一端が接液する第１の電極と第２の電極と
が設けられたので、圧損がなく、また、詰まる恐れが無
いため、信頼性が高い熱式流量計が得られる。
求項１によれば、測定管路に、一端が接液する第１の電
極と、電極の他端に加熱測温センサとを設けて、第１の
電極の上流側の測定管路に、一端が接液する第２の電極
と、電極の他端に測温センサとを設け、測定流体への熱
の放熱の変化より、測定流体の流量を測定するようにし
たので、構成が簡潔で安価なものとなる。また、測定管
路の管壁に、一端が接液する第１の電極と第２の電極と
が設けられたので、圧損がなく、また、詰まる恐れが無
いため、信頼性が高い熱式流量計が得られる。
【００３９】本発明の請求項２および３項によれば、加
熱測温センサおよび測温センサと管路，電極，流体間の
熱伝達特性を同様としたので補正演算の容易な熱式流量
計が得られる。
熱測温センサおよび測温センサと管路，電極，流体間の
熱伝達特性を同様としたので補正演算の容易な熱式流量
計が得られる。
【００４０】本発明の請求項２および４項によれば、加
熱測温センサおよび測温センサ自身の抵抗と固定抵抗を
用いてブリッジ回路を構成し、流体流量の変化に起因し
て生じる加熱測温センサと測温センサの抵抗値の差を出
力する演算増幅器と、測温センサが測定した流体温度を
出力するバッファアンプと、前記演算増幅器の出力をブ
リッジ回路の電源として帰還する帰還回路と前記演算増
幅器の出力と、バッファアンプの出力からリニアライズ
と熱伝達率の補正演算を行う補正演算手段を設けたので
高流量、高温度流体も測定可能な熱式流量計を実現する
ことが出来る。
熱測温センサおよび測温センサ自身の抵抗と固定抵抗を
用いてブリッジ回路を構成し、流体流量の変化に起因し
て生じる加熱測温センサと測温センサの抵抗値の差を出
力する演算増幅器と、測温センサが測定した流体温度を
出力するバッファアンプと、前記演算増幅器の出力をブ
リッジ回路の電源として帰還する帰還回路と前記演算増
幅器の出力と、バッファアンプの出力からリニアライズ
と熱伝達率の補正演算を行う補正演算手段を設けたので
高流量、高温度流体も測定可能な熱式流量計を実現する
ことが出来る。
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す要部構成説明
図である。
図である。
【図２】抵抗変化ΔＲと流量ＱSとの関係図である。
【図３】図１の電気回路図である。
【図４】図１の他の実施例の電気回路図である。
【図５】図３に示す電気回路と図４に示す電気回路によ
る感度特性を示す図である。
る感度特性を示す図である。
【図６】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
２ 測定流体 １１ 測定管路 １２ 第１の電極 １３ 加熱測温センサ １４ 第２の電極 １５ 測温センサ ２１ 抵抗 ２２ 抵抗 ２３ 抵抗 ２４ 演算増幅器 ２５ 補正演算回路 ２６ バッファアンプ ２８ 帰還回路
Claims (4)
- 【請求項１】管路を流れる測定流体の流量を測定する熱
式流量計において、 熱伝導の小さな部材により形成された管路と、 前記管路に設けられ一端が測定流体に接し他端に加熱測
温センサが設けられた第１の電極と、 前記加熱測温センサによる加熱の影響の及ばない前記管
路の上流側に設けられ一端が測定流体に接し他端に測温
センサが設けられた第２の電極と、からなり、前記第
１，第２電極は熱伝導率の大きな部材で構成したことを
特徴とする熱式流量計。 - 【請求項２】前記加熱測温センサおよび測温センサと前
記管路，電極，流体間の熱伝達特性は同様である事を特
徴とする請求項１記載の熱式流量計。 - 【請求項３】加熱測温センサおよび測温センサ自身の抵
抗と固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成し、流体流量
の変化に起因して生じる加熱測温センサと測温センサの
抵抗値の差を出力する演算増幅器と、前記測温センサが
測定した流体温度を出力するバッファアンプと、これら
演算増幅器及びバッファアンプの出力からリニアライズ
と熱伝達率の補正演算を行う補正演算手段を設けた事を
特徴とする請求項１記載の熱式流量計。 - 【請求項４】加熱測温センサおよび測温センサ自身の抵
抗と固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成し、流体流量
の変化に起因して生じる加熱測温センサと測温センサの
抵抗値の差を出力する演算増幅器と、前記測温センサが
測定した流体温度を出力するバッファアンプと、前記演
算増幅器の出力を前記ブリッジ回路の電源として帰還す
る帰還回路と前記演算増幅器の出力と前記バッファアン
プの出力からリニアライズと熱伝達率の補正演算を行う
補正演算手段を設けた事を特徴とする請求項１記載の熱
式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009254A JPH1082678A (ja) | 1996-07-17 | 1997-01-22 | 熱式流量計 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18732696 | 1996-07-17 | ||
| JP8-187326 | 1996-07-17 | ||
| JP9009254A JPH1082678A (ja) | 1996-07-17 | 1997-01-22 | 熱式流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1082678A true JPH1082678A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=26343940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009254A Pending JPH1082678A (ja) | 1996-07-17 | 1997-01-22 | 熱式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1082678A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013523205A (ja) * | 2010-03-25 | 2013-06-17 | バサ アプライド テクノロシーズ リミテッド | 排出又は分泌される体液の流量を測定するための方法と装置 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009254A patent/JPH1082678A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013523205A (ja) * | 2010-03-25 | 2013-06-17 | バサ アプライド テクノロシーズ リミテッド | 排出又は分泌される体液の流量を測定するための方法と装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040108 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040330 |