JPS59182315A - 熱式質量流量計 - Google Patents
熱式質量流量計Info
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- JPS59182315A JPS59182315A JP59005848A JP584884A JPS59182315A JP S59182315 A JPS59182315 A JP S59182315A JP 59005848 A JP59005848 A JP 59005848A JP 584884 A JP584884 A JP 584884A JP S59182315 A JPS59182315 A JP S59182315A
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- flow
- measuring
- glass solder
- resistor
- measuring resistors
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- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
- G01P5/12—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor
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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】
本発明は、少なくともその１つは流路内に配置される、
少なくとも２つの、流体に曝される温度依存性測定抵抗
、この測定抵抗の作用範囲内に配置される熱源少なくと
も１つを有する流動管並びに抵抗値を流量に比例する量
に変換するための評価回路から成る、熱式質量流量計に
関する。
少なくとも２つの、流体に曝される温度依存性測定抵抗
、この測定抵抗の作用範囲内に配置される熱源少なくと
も１つを有する流動管並びに抵抗値を流量に比例する量
に変換するための評価回路から成る、熱式質量流量計に
関する。
この種の質量流量計の測定原理は°゛風速計原理″とし
ても示すことができる。しかしこの測定原理は従来専ら
実質的に純粋で低温のガスの流速を測定するのに使用さ
れてきた。
ても示すことができる。しかしこの測定原理は従来専ら
実質的に純粋で低温のガスの流速を測定するのに使用さ
れてきた。
かかる風速計は論文゛す・ζ−ス・フロー・セシシング
ロホット・ワイヤーアネモメータ（Ｒｅｖｅｒｓｅ ｆ
ｌｏｗ ｓｅｎｓｉｎｇ ｈｏｔ ｗｉｒｅ ａｎｅｍ
ｏｍｅｔｅｒ ）”〔″ジャーナル拳オプ・フィジック
ス＠アンド・サイエンティフィック・インストルメンツ
パ第５巻所収、８月７９月、８＋９〜８５２頁（１９７
２年）〕から公知であり、該風速計では温度依存性抵抗
を備えた２本の細い線材が流動方向でみて熱線の両側に
取付けられている。静止ガスで２つの測定抵抗は熱線の
作用下に均一に加熱されるので表示は零である。しかし
この安定状態はガスの流動開始とともに変化する。
ロホット・ワイヤーアネモメータ（Ｒｅｖｅｒｓｅ ｆ
ｌｏｗ ｓｅｎｓｉｎｇ ｈｏｔ ｗｉｒｅ ａｎｅｍ
ｏｍｅｔｅｒ ）”〔″ジャーナル拳オプ・フィジック
ス＠アンド・サイエンティフィック・インストルメンツ
パ第５巻所収、８月７９月、８＋９〜８５２頁（１９７
２年）〕から公知であり、該風速計では温度依存性抵抗
を備えた２本の細い線材が流動方向でみて熱線の両側に
取付けられている。静止ガスで２つの測定抵抗は熱線の
作用下に均一に加熱されるので表示は零である。しかし
この安定状態はガスの流動開始とともに変化する。
この測定原理は、流れの上流にある測定抵抗がガス流に
よって相対的に冷却され、しかし流れの下流にある測定
抵抗は付加的に熱線からの熱伝達によって加熱されるこ
とに基づく。この抵抗差を評価回路で流速に比例する量
に変換することができる。そのために通常ブリッジ回路
が使用され、その詳細は同様に前記の論文に記載されて
いる。
よって相対的に冷却され、しかし流れの下流にある測定
抵抗は付加的に熱線からの熱伝達によって加熱されるこ
とに基づく。この抵抗差を評価回路で流速に比例する量
に変換することができる。そのために通常ブリッジ回路
が使用され、その詳細は同様に前記の論文に記載されて
いる。
米国特許第２６４−５１１７号明細書から漏洩測定に風
速計原理の使用が知られている。温度依存性抵抗を備え
た、２本の細い、直接電流を通じることによって加熱さ
れる線材が測定ブロックの別個の室内に存在する。一方
の室は測定されるガス流を負荷される。他方もう１つの
室中では基準値の測定のために静止ガス雰囲気が存在す
る。この場合にもブリッジ回路の平衡のずれを測定値ま
たは表示値の形成に使用する。
速計原理の使用が知られている。温度依存性抵抗を備え
た、２本の細い、直接電流を通じることによって加熱さ
れる線材が測定ブロックの別個の室内に存在する。一方
の室は測定されるガス流を負荷される。他方もう１つの
室中では基準値の測定のために静止ガス雰囲気が存在す
る。この場合にもブリッジ回路の平衡のずれを測定値ま
たは表示値の形成に使用する。
米国特許第２５０９８８９号明細書から航空機用の示差
高度計が公知である、該高度計は風速計原理によって作
動し、かつ流動方向で見て線状抵抗の両側ＦＣ２本のサ
ーミスタを有し、該サーミスタの温度レベルが流れが負
荷された場合に定常状態に比べて変動する。この例でも
ブリッジ回路を用いて抵抗値の差から流速が測定される
。
高度計が公知である、該高度計は風速計原理によって作
動し、かつ流動方向で見て線状抵抗の両側ＦＣ２本のサ
ーミスタを有し、該サーミスタの温度レベルが流れが負
荷された場合に定常状態に比べて変動する。この例でも
ブリッジ回路を用いて抵抗値の差から流速が測定される
。
測定抵抗もしくはサーミスタの代わりに熱電対を使用す
ることも公知である（西ドイツ国特許出願公告第２０５
２６４５号明細書）。
ることも公知である（西ドイツ国特許出願公告第２０５
２６４５号明細書）。
しかし従来公知の風速用はすべてきわめて純粋なまたは
少なくともほぼ純粋なガス雰囲気中で比較的低い温度で
しか（例えば囲繞空気）使用できず、さもない場合は急
速な破壊が起きる、という欠点を持つ。
少なくともほぼ純粋なガス雰囲気中で比較的低い温度で
しか（例えば囲繞空気）使用できず、さもない場合は急
速な破壊が起きる、という欠点を持つ。
流量謂が高温（５００Ｋを上回る）および強い腐食性の
ガス（酸蒸気、塩素ガス等）で必要とされる場合にはい
わゆる浮子性流量計で従来間に合わせてきた。これは内
側が僅かにチー・ξ状になった管から成シ、この管の中
でスピンドル状の浮子が流動ガスによって支持される。
ガス（酸蒸気、塩素ガス等）で必要とされる場合にはい
わゆる浮子性流量計で従来間に合わせてきた。これは内
側が僅かにチー・ξ状になった管から成シ、この管の中
でスピンドル状の浮子が流動ガスによって支持される。
管のチー・ξ状のために浮子の位置の高さに応じて多少
の大きさの環状間隙が開放され、そのために浮子の位置
の高さが流量の尺度となる。かかる流量計は十分に精確
な視覚表示を可能にするが、流量に比例する電気信号の
獲得に問題がある。したがってこの形式の公知の流量計
は羊に光学的または誘電的な限界値接点が設けられてい
るＫすぎない。
の大きさの環状間隙が開放され、そのために浮子の位置
の高さが流量の尺度となる。かかる流量計は十分に精確
な視覚表示を可能にするが、流量に比例する電気信号の
獲得に問題がある。したがってこの形式の公知の流量計
は羊に光学的または誘電的な限界値接点が設けられてい
るＫすぎない。
ｒツプラー原理〔光学または音響〕によって構成される
流量計は必要な電子信号処理の点で通常きわめて高い手
間を必要とするので、これと結合する高い経費のために
この流量計は特殊測定、例えばプラズマ炎でレーザー−
ドツプラー測定に使用されるにすぎない。
流量計は必要な電子信号処理の点で通常きわめて高い手
間を必要とするので、これと結合する高い経費のために
この流量計は特殊測定、例えばプラズマ炎でレーザー−
ドツプラー測定に使用されるにすぎない。
したがってもちろん風速計原理を高温の腐食性ガスおよ
び／またはガス類で質量流量の測定にも使用する試みが
なかった訳ではない。
び／またはガス類で質量流量の測定にも使用する試みが
なかった訳ではない。
例えばブルツクス社（Ｆｉｒｍａ Ｂｒｏｏｋｓ ）
（ＵＳＡ）の表題”サーマルＯマスーフロー・メーター
ズ（Ｔｈｅｒｍａｌ ＭａＳｓ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ
ｓ ）”のマニュアルから流動管にその中央範囲で線条
抵抗を巻きつけ、かつ流動方向でみてこの線条抵抗の両
側に２つの測定抵抗を巻きつけることが公知である。特
に腐食性ガスの測定についてはガスと接触する表面はス
テンレス鋼または相応して抵抗性のプラスチックから形
成される。静止ガスでは線条抵抗からの熱量は等しく２
つの測定抵抗に流れるので、この２つの抵抗で等しい温
度が見られる。しかし流速の増加とともに管は上流にあ
る測定抵抗の範囲内で冷却され、かつ下流にある測定抵
抗の範囲内で付加的に加熱される。この例でも抵抗の差
が物質流量の尺度である前記のマニュアルには敏感な応
答が記述されてｈるが、公知の装置は多数の用途には著
しく鈍感すぎ、これは一方における流動管の熱的慣性お
よび他方における測定抵抗の方向への劣悪な熱伝達係数
によって説明される。その場合全電気部品を互いに相対
的に電気的に絶縁しなければならず、そして良好な電気
絶縁体は通常良好な熱絶縁材であり、すなわち劣悪な熱
伝導体であることに注意すべきである。不可避な高い温
度勾配によって公知の装置は比穀的低い温度（室温が挙
げられる）での使用にのみ適当であるにすぎない。
（ＵＳＡ）の表題”サーマルＯマスーフロー・メーター
ズ（Ｔｈｅｒｍａｌ ＭａＳｓ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ
ｓ ）”のマニュアルから流動管にその中央範囲で線条
抵抗を巻きつけ、かつ流動方向でみてこの線条抵抗の両
側に２つの測定抵抗を巻きつけることが公知である。特
に腐食性ガスの測定についてはガスと接触する表面はス
テンレス鋼または相応して抵抗性のプラスチックから形
成される。静止ガスでは線条抵抗からの熱量は等しく２
つの測定抵抗に流れるので、この２つの抵抗で等しい温
度が見られる。しかし流速の増加とともに管は上流にあ
る測定抵抗の範囲内で冷却され、かつ下流にある測定抵
抗の範囲内で付加的に加熱される。この例でも抵抗の差
が物質流量の尺度である前記のマニュアルには敏感な応
答が記述されてｈるが、公知の装置は多数の用途には著
しく鈍感すぎ、これは一方における流動管の熱的慣性お
よび他方における測定抵抗の方向への劣悪な熱伝達係数
によって説明される。その場合全電気部品を互いに相対
的に電気的に絶縁しなければならず、そして良好な電気
絶縁体は通常良好な熱絶縁材であり、すなわち劣悪な熱
伝導体であることに注意すべきである。不可避な高い温
度勾配によって公知の装置は比穀的低い温度（室温が挙
げられる）での使用にのみ適当であるにすぎない。
したがって本発明の課題は、異なる質量流量および温度
に敏感に応答し、高温の侵食性ガスおよび／またはガス
類に対して安定である、風速計原理による質量流量計を
提案することである。
に敏感に応答し、高温の侵食性ガスおよび／またはガス
類に対して安定である、風速計原理による質量流量計を
提案することである。
前記の課題の解決は本発明にょシ冒頭に記載の質量流量
計において次の特徴を有することにより解決される： ａ）温度依存性測定抵抗がセラミック絶縁体上に配置さ
れた薄膜抵抗から成り、 ｂ）絶縁体を有する薄膜抵抗がガラスはんだを介してセ
ラミック支持体と結合されており、かつ Ｃ）支持体自体が直接またはガラスはんだを介して間接
的に流動管と密封結合されている。
計において次の特徴を有することにより解決される： ａ）温度依存性測定抵抗がセラミック絶縁体上に配置さ
れた薄膜抵抗から成り、 ｂ）絶縁体を有する薄膜抵抗がガラスはんだを介してセ
ラミック支持体と結合されており、かつ Ｃ）支持体自体が直接またはガラスはんだを介して間接
的に流動管と密封結合されている。
本発明の特徴により質量流量計はできる限り測定媒体に
曝されるが、しかし本来の抵抗膜は場合により侵食性の
媒体に直接曝されない、質量流量計が得られる。抵抗膜
は一方の側でこれが設けられるセラミック絶縁体によっ
て保護され他方の側で薄膜抵抗をセラミック支持体と結
合するガラスはんだによって保獲テれる。セラミック絶
縁体もガラスはんだも十分に薄く、ないしは十分な熱伝
導性を持つので、測定抵抗の時定数は十分に短かい。
曝されるが、しかし本来の抵抗膜は場合により侵食性の
媒体に直接曝されない、質量流量計が得られる。抵抗膜
は一方の側でこれが設けられるセラミック絶縁体によっ
て保護され他方の側で薄膜抵抗をセラミック支持体と結
合するガラスはんだによって保獲テれる。セラミック絶
縁体もガラスはんだも十分に薄く、ないしは十分な熱伝
導性を持つので、測定抵抗の時定数は十分に短かい。
１つの測定抵抗が流路内に配置される場合には該抵抗は
本来の測定信号を発生する抵抗である。流動管の壁の作
用は特ＶＣ管の熱慣性によって完全に排除される。セラ
ミック支持体は流動管の外側からの熱伝導による測定へ
の著しい影響を防止する。この支持体もガラスはんだを
介して流動管と密封結合されているので十分な熱−およ
、び電気絶縁が高い耐食性とともに保証される。その際
この結合は直接または間接に行なわれる、すなわちセラ
ミック支持体はガラスはんだを介して流動管内に挿入さ
れた中空のねじ封栓と結合されていてよく、または支持
体はガラスはんだを介して直接流動管の壁と結合されて
いてよい。
本来の測定信号を発生する抵抗である。流動管の壁の作
用は特ＶＣ管の熱慣性によって完全に排除される。セラ
ミック支持体は流動管の外側からの熱伝導による測定へ
の著しい影響を防止する。この支持体もガラスはんだを
介して流動管と密封結合されているので十分な熱−およ
、び電気絶縁が高い耐食性とともに保証される。その際
この結合は直接または間接に行なわれる、すなわちセラ
ミック支持体はガラスはんだを介して流動管内に挿入さ
れた中空のねじ封栓と結合されていてよく、または支持
体はガラスはんだを介して直接流動管の壁と結合されて
いてよい。
温度測定に自体公知である薄膜測定抵抗は風速語もしく
は質量流量測定で従来使用されていｆｘかった。特１ｃ
この抵抗は風速計原理の基礎を形成する、直接電流を通
じである温度に加熱されることはなかった。
は質量流量測定で従来使用されていｆｘかった。特１ｃ
この抵抗は風速計原理の基礎を形成する、直接電流を通
じである温度に加熱されることはなかった。
本発明による目的の有利な実施形が特許請求の範囲第２
項〜第８項から得られる。種々の実施形に関して若干相
違する利点は詳！ａな説明の中で特性曲線を用いて詳細
に説明する。
項〜第８項から得られる。種々の実施形に関して若干相
違する利点は詳！ａな説明の中で特性曲線を用いて詳細
に説明する。
ここではガラスはんだを用いての結合について２つの重
要な選択肢があることを記載する。
要な選択肢があることを記載する。
先ず外側に絶縁体を有する薄膜抵抗はガラスはんだを介
して支持体の端面とはんだ付けされるので薄膜抵抗は絶
縁体によって完全に被恕され、かつ保護され、他方側面
の保護はガラスはんだによって行なわれる。かがる方法
を第１図に示す。または外側に薄膜抵抗がある場合には
絶縁体をガラスはんだを介してセラミック管の端面と結
合することができ、その際薄膜抵抗を保護するためにこ
の抵抗を濡らすガラスはんだが用いられる。かがる構成
を特許請求の範囲第３項および第２図に示す。
して支持体の端面とはんだ付けされるので薄膜抵抗は絶
縁体によって完全に被恕され、かつ保護され、他方側面
の保護はガラスはんだによって行なわれる。かがる方法
を第１図に示す。または外側に薄膜抵抗がある場合には
絶縁体をガラスはんだを介してセラミック管の端面と結
合することができ、その際薄膜抵抗を保護するためにこ
の抵抗を濡らすガラスはんだが用いられる。かがる構成
を特許請求の範囲第３項および第２図に示す。
次に第１図〜第８図に基づいて本発明の実施例および変
更形を説明する。
更形を説明する。
第１図および第２図は支持体に対する薄膜抵抗とセラミ
ック絶縁体の配置の点で異なっている、センサーの実施
形を示し、第３図、第５図および第７図は第°１図およ
び第２図によるセンサーの流路内への種々の組入れ方法
を示し、かつ第４図、第６図および第８図は第３図、第
５図および第７図による測定装置の特性曲線を示す。
ック絶縁体の配置の点で異なっている、センサーの実施
形を示し、第３図、第５図および第７図は第°１図およ
び第２図によるセンサーの流路内への種々の組入れ方法
を示し、かつ第４図、第６図および第８図は第３図、第
５図および第７図による測定装置の特性曲線を示す。
第１図に流動管ｌからの壁部分が示されており、流動管
ｌは第３図、第５図および第７図によれば縦孔２および
軸線Ａ、 −Ａを有する円筒状管断面図として形成され
ており、したがって流速の最大は軸線Ａ−Ａにある。縦
孔２はその両端部に相応する管接続のための接続ねじ３
が設けられている。流動方向は第３図、第５図および第
７図で′ｍ″と表示された矢印を付せられており、その
際゛ｍ ”は質量流量を表わす。流動管の材料としては
ニッケル、高ニツケル含有合金（ハステロイＣ；モネル
）、タンタルオヨびチタンの群から金属が選択され、か
つ流動管は有利にむくの構成で製造される。
ｌは第３図、第５図および第７図によれば縦孔２および
軸線Ａ、 −Ａを有する円筒状管断面図として形成され
ており、したがって流速の最大は軸線Ａ−Ａにある。縦
孔２はその両端部に相応する管接続のための接続ねじ３
が設けられている。流動方向は第３図、第５図および第
７図で′ｍ″と表示された矢印を付せられており、その
際゛ｍ ”は質量流量を表わす。流動管の材料としては
ニッケル、高ニツケル含有合金（ハステロイＣ；モネル
）、タンタルオヨびチタンの群から金属が選択され、か
つ流動管は有利にむくの構成で製造される。
流動管Ｔ内にステップ状の切込み５を有する半径方向の
孔牛が存在しておジ、この機能について更に詳説する。
孔牛が存在しておジ、この機能について更に詳説する。
孔缶の中に円筒状外周面７および軸線に対して垂直な、
２つの平らな端面８および９を持つ支持体６を挿入する
、該支持体は安定なセラミック材料、例えば工業縁磁器
から成る。外周面７は切込み５の範囲内でガラスはんだ
ｌＯを介して流動管１と結合され、かつ内側端面９は同
様にガラスはんた１１を介して測定抵抗１２と結合され
、該抵抗は薄膜抵抗１３およびセラミック絶縁体１４か
ら成り、薄膜抵抗１３は常用の波釘方法（真空蒸着、カ
ッ−トス・ぐツタリング）の１つにより予め分離不可能
に絶縁体上に設けられている。その際薄膜抵抗は白金か
ら成り、その際絶縁体１４は約４ｍａの面積を持つ。薄
膜抵抗１３に２つの電線路１５が通じており、これらは
支持体６中の相応する、詳細には図示しない、軸線に平
行な孔の中を通って案内されている。この線路１５は接
続端子１６および１７に達しており、そのために薄膜抵
抗１３は測定ブリッジの分岐内に接続することができる
。
２つの平らな端面８および９を持つ支持体６を挿入する
、該支持体は安定なセラミック材料、例えば工業縁磁器
から成る。外周面７は切込み５の範囲内でガラスはんだ
ｌＯを介して流動管１と結合され、かつ内側端面９は同
様にガラスはんた１１を介して測定抵抗１２と結合され
、該抵抗は薄膜抵抗１３およびセラミック絶縁体１４か
ら成り、薄膜抵抗１３は常用の波釘方法（真空蒸着、カ
ッ−トス・ぐツタリング）の１つにより予め分離不可能
に絶縁体上に設けられている。その際薄膜抵抗は白金か
ら成り、その際絶縁体１４は約４ｍａの面積を持つ。薄
膜抵抗１３に２つの電線路１５が通じており、これらは
支持体６中の相応する、詳細には図示しない、軸線に平
行な孔の中を通って案内されている。この線路１５は接
続端子１６および１７に達しており、そのために薄膜抵
抗１３は測定ブリッジの分岐内に接続することができる
。
測定抵抗１２は軸線Ａ−Ａの範囲内にあり、かつ内側の
端面９から距離を持ち、この距離は約２龍であるが、こ
れは十分な限界値ではない。
端面９から距離を持ち、この距離は約２龍であるが、こ
れは十分な限界値ではない。
この距離は測定Ｊ抗１２並びに端面９の良好な儒れの下
に前記のガラスはんた１１で充填され、したがって薄膜
抵抗１３はセラミックまたは鉱物性材料ｒより全面を保
設される。実際（ではガラスはんだは支持体６の軸線に
平行な孔の中に若干侵入するが、ここでは簡単にするた
めに図示しない。
に前記のガラスはんた１１で充填され、したがって薄膜
抵抗１３はセラミックまたは鉱物性材料ｒより全面を保
設される。実際（ではガラスはんだは支持体６の軸線に
平行な孔の中に若干侵入するが、ここでは簡単にするた
めに図示しない。
ガラスはんだとしては有利にショット・グラスヴエルケ
社（Ｆｉｒｍａ ５ｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｗｅｒｋｅ
） （マインツ、西ドイツ）からガラス番号８４７２と
して市販されている硼酸鉛ガラスを使用し、かつ結合す
べき部材との卓越した耐熱性の結合が形成される。はん
だ温度は４１０℃である。
社（Ｆｉｒｍａ ５ｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｗｅｒｋｅ
） （マインツ、西ドイツ）からガラス番号８４７２と
して市販されている硼酸鉛ガラスを使用し、かつ結合す
べき部材との卓越した耐熱性の結合が形成される。はん
だ温度は４１０℃である。
耐久性は約３００℃の温度である。
第２図では第１図と同じ部材は同じ参照番号を付す。し
かしこの例では測定抵抗１２は、薄膜抵抗１３が絶縁体
１４の狭い端面に配置され、かつこの絶縁体が直接支持
体６の端面９に突き当てられているようにして構成され
ている。
かしこの例では測定抵抗１２は、薄膜抵抗１３が絶縁体
１４の狭い端面に配置され、かつこの絶縁体が直接支持
体６の端面９に突き当てられているようにして構成され
ている。
ここではガラスはんだ１１（同じ性質）は良好な濡れの
下に測定抵抗１２（すなわち薄膜抵抗１３を含む）の全
自由面を被覆する。これにより薄膜抵抗工３は第１図の
実施例の場合よりも直接測定すべき流体に曝され、その
際同時に支持体６に対する熱の作用が更に抑えられる。
下に測定抵抗１２（すなわち薄膜抵抗１３を含む）の全
自由面を被覆する。これにより薄膜抵抗工３は第１図の
実施例の場合よりも直接測定すべき流体に曝され、その
際同時に支持体６に対する熱の作用が更に抑えられる。
第３図において軸方向に間隔゛′Ｄ′″を置いて２つの
測定抵抗１２ａおよび１２’ｂが配置され、このうち一
方（１２＆）は流路（有利に軸線Ａ−Ａの範囲）内に、
かつ他方（１２’ｂ）は流路外の盲孔（１８）内に配置
される。これによシ測定抵抗１２ａは流体の流れおよび
温度に曝され、他方測定抵抗１２ｂは媒体、の温度に曝
されるのみである。測定抵抗１２ｂはある程度測定媒体
の温度を′見る″。２つの測定抵抗は一定のブリッジ電
圧ＵＢｒによって一定の温度に加熱される。質量流量の
ない時（ｍ＝０）には２つのセンサーは等しい温度を有
し、したがって等しい抵抗を示し、そのためにブリッジ
電圧の差ΔＵＢｒは同様に零である。流れによってこの
流れの中に存在する測定抵抗１２ａの温度が変わり、他
方測定抵抗１２ｂは盲孔の中に保持されているのでその
温度を維持する。これによって起る、測定ブリッジ１９
の平衡のずれは質量流量ｍと比例関係にあり、かつ表示
装置２０を用いて表示することができる。
測定抵抗１２ａおよび１２’ｂが配置され、このうち一
方（１２＆）は流路（有利に軸線Ａ−Ａの範囲）内に、
かつ他方（１２’ｂ）は流路外の盲孔（１８）内に配置
される。これによシ測定抵抗１２ａは流体の流れおよび
温度に曝され、他方測定抵抗１２ｂは媒体、の温度に曝
されるのみである。測定抵抗１２ｂはある程度測定媒体
の温度を′見る″。２つの測定抵抗は一定のブリッジ電
圧ＵＢｒによって一定の温度に加熱される。質量流量の
ない時（ｍ＝０）には２つのセンサーは等しい温度を有
し、したがって等しい抵抗を示し、そのためにブリッジ
電圧の差ΔＵＢｒは同様に零である。流れによってこの
流れの中に存在する測定抵抗１２ａの温度が変わり、他
方測定抵抗１２ｂは盲孔の中に保持されているのでその
温度を維持する。これによって起る、測定ブリッジ１９
の平衡のずれは質量流量ｍと比例関係にあり、かつ表示
装置２０を用いて表示することができる。
第４図に第３図による装置の特性曲線を２つの流動方向
について示す。グラフの正の部分は第３図で矢印＋ｌ
ｍＩＩによって示された流動方向に関するものであり、
他方グラフの負の部分゛′−ｍ″は逆の流動方向〔流れ
逆転〕に関する。
について示す。グラフの正の部分は第３図で矢印＋ｌ
ｍＩＩによって示された流動方向に関するものであり、
他方グラフの負の部分゛′−ｍ″は逆の流動方向〔流れ
逆転〕に関する。
一方でブリッジ電圧ΔＵＢｒが流れの方向を識別させな
いことは明らかである。他方で第６図および第８図によ
る特性曲線と異なり最大または最小を持たない、全く一
義的な特性曲線が得られ、そのために常に一義的な質量
流量が測定される。直線形範囲をｘ ”で示す。この範
囲は常用の測定に通常使用される。もちろんマイクロプ
ロセッサ制御によって特性曲線の非直線形部分に補正値
を供給することも可能であシ、そのために特性曲線のこ
の部分も例えば高速範囲内での測定目的に使用すること
ができる。
いことは明らかである。他方で第６図および第８図によ
る特性曲線と異なり最大または最小を持たない、全く一
義的な特性曲線が得られ、そのために常に一義的な質量
流量が測定される。直線形範囲をｘ ”で示す。この範
囲は常用の測定に通常使用される。もちろんマイクロプ
ロセッサ制御によって特性曲線の非直線形部分に補正値
を供給することも可能であシ、そのために特性曲線のこ
の部分も例えば高速範囲内での測定目的に使用すること
ができる。
第５図による実施例では２つの測定抵抗１２ａおよび１
２ｂを流路内に、すなわち縦孔２の軸線Ａ−Ａ内に配置
する。この場合にも２つの測定抵抗の加熱が直接電流を
通じることにより行なわれ、かつブリッジ回路１９も第
３図によるものと同一である。質量流量なしでは（ｍ−
０）測定電流△ＵＢｒ は同様に零である。上流にあ
る測定抵抗１２ａは質量流量により冷却され、他方下流
にある測定抵抗１２ｂは熱伝達により付加的に加熱され
る。これから得られる抵抗変化を同様に測定ブリツ、７
１９および表示装置２０を介して表示することができる
。この場合にはもちろん流れの逆転で抵抗変化もその記
号を変える、すなわちグラフの負の部分の範囲内では測
定電圧も負で形成される。この例では第６図による直線
形範囲のみが使用可能であシ、これは直線形範囲以外の
特性曲線が最大および最小を有し、したがってここでは
測定電圧の二重指示が得られることを示す。他方流動方
向の識別は特定の用途では重要であるので、この装置は
有利である。直線形範囲ｎ Ｘ＋＋における特性曲線の
上昇は測定抵抗１２ａと１２ｂの軸方向距離ＩＩ ＤＩ
＋によって変えることができる。
２ｂを流路内に、すなわち縦孔２の軸線Ａ−Ａ内に配置
する。この場合にも２つの測定抵抗の加熱が直接電流を
通じることにより行なわれ、かつブリッジ回路１９も第
３図によるものと同一である。質量流量なしでは（ｍ−
０）測定電流△ＵＢｒ は同様に零である。上流にあ
る測定抵抗１２ａは質量流量により冷却され、他方下流
にある測定抵抗１２ｂは熱伝達により付加的に加熱され
る。これから得られる抵抗変化を同様に測定ブリツ、７
１９および表示装置２０を介して表示することができる
。この場合にはもちろん流れの逆転で抵抗変化もその記
号を変える、すなわちグラフの負の部分の範囲内では測
定電圧も負で形成される。この例では第６図による直線
形範囲のみが使用可能であシ、これは直線形範囲以外の
特性曲線が最大および最小を有し、したがってここでは
測定電圧の二重指示が得られることを示す。他方流動方
向の識別は特定の用途では重要であるので、この装置は
有利である。直線形範囲ｎ Ｘ＋＋における特性曲線の
上昇は測定抵抗１２ａと１２ｂの軸方向距離ＩＩ ＤＩ
＋によって変えることができる。
第７図による実施例では同様に２つの測定抵抗１２ａお
よび１２ｂが縦孔２の軸線Ａ−Ａの範囲内に、すなわち
流路内に配置されるが、これらは電流で加熱されない。
よび１２ｂが縦孔２の軸線Ａ−Ａの範囲内に、すなわち
流路内に配置されるが、これらは電流で加熱されない。
同様に軸線Ａ−Ａ内の測定抵抗１２ａおよび１２ｂの間
の距離２に第３の測定抵抗１２ｃがあり、その構成は測
定抵抗１２ａと１２ｂのものと同一である。しかしこの
場合測定抵抗１２Ｃは専ら発熱体として利用される、す
なわち直接電流を通じて加熱される。質量流量が流れな
い時には２つの測定抵抗１２ａおよび１２ｂは等しい熱
量を有し、かつ表示は零である。質量流量の存在する場
合には上流の測定抵抗１２ａが冷却され、かつ下流の測
定抵抗１２ｂは熱の伝達によって加熱され、これにより
測定ブリッジ１９の平衡のずれが生じ、かつ表示装置２
０で表示される。
の距離２に第３の測定抵抗１２ｃがあり、その構成は測
定抵抗１２ａと１２ｂのものと同一である。しかしこの
場合測定抵抗１２Ｃは専ら発熱体として利用される、す
なわち直接電流を通じて加熱される。質量流量が流れな
い時には２つの測定抵抗１２ａおよび１２ｂは等しい熱
量を有し、かつ表示は零である。質量流量の存在する場
合には上流の測定抵抗１２ａが冷却され、かつ下流の測
定抵抗１２ｂは熱の伝達によって加熱され、これにより
測定ブリッジ１９の平衡のずれが生じ、かつ表示装置２
０で表示される。
第７図による装置においても第８図に示す、第６図によ
る特性曲線ときわめて類似している特性曲線が得られる
。これは一方で流動方向を測定可能であり、しかし他方
で直線形範囲以外では測定値の二重指示が存在すること
を認識させる。
る特性曲線ときわめて類似している特性曲線が得られる
。これは一方で流動方向を測定可能であり、しかし他方
で直線形範囲以外では測定値の二重指示が存在すること
を認識させる。
使用分野としては化学工業並びに高温の腐食性媒体の質
量流量をできるかぎり精密に検出する必要のあるエネル
ギー供給が挙げられる。′ｍ′”は質量流量を指し、す
なわちｄｍ ／ ａｔ である。
量流量をできるかぎり精密に検出する必要のあるエネル
ギー供給が挙げられる。′ｍ′”は質量流量を指し、す
なわちｄｍ ／ ａｔ である。
第１図、第２図、第３図、第５図および第７図は本発明
による熱式質量流量計の実施形の図であり、かつ第４図
、第６図および第８図は第３図、第５図および第７図だ
よる装置の特性曲線を示した図である。 ｌ・・流動管、６・・・支持体、９・・・端面、１１・
・・ガラスはんだ、１２．１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・
・測定抵抗、１３・・・薄膜抵抗、１４・・・絶縁体、
１８・・・盲孔 ＝９２ 図面の浄書（内容に変更なし） −ｌ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ 一］７−−ＦＩＧ、 ６ 手続補正書（方式） 昭和５９年５ 月ｇ日 特許庁長官殿 １・ 事件の表示 昭和５９年特許願第５８４８号２
発明の名称 熱式質量流量計 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４代理人 ６、補正の対象 但し図面の浄書（内容に変更なし）
による熱式質量流量計の実施形の図であり、かつ第４図
、第６図および第８図は第３図、第５図および第７図だ
よる装置の特性曲線を示した図である。 ｌ・・流動管、６・・・支持体、９・・・端面、１１・
・・ガラスはんだ、１２．１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・
・測定抵抗、１３・・・薄膜抵抗、１４・・・絶縁体、
１８・・・盲孔 ＝９２ 図面の浄書（内容に変更なし） −ｌ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ 一］７−−ＦＩＧ、 ６ 手続補正書（方式） 昭和５９年５ 月ｇ日 特許庁長官殿 １・ 事件の表示 昭和５９年特許願第５８４８号２
発明の名称 熱式質量流量計 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４代理人 ６、補正の対象 但し図面の浄書（内容に変更なし）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 少なくともその１つは流路内に配置される、少な
くとも２つの、流体に曝される温度依存性測定抵抗、こ
の測定抵抗の作用範囲内に配置される熱源少なくとも１
つを有する流動管並びに抵抗値を流量に比例する量に変
換するための評価回路から成る、熱式質量流量計におい
て、 ａ）温度依存性測定抵抗（１２，１２ａ、１２ｂ、、１
２ｃ）がセラミック絶縁体（１４）上に配置された薄膜
抵抗（１３）から成り、ｂ）絶縁体（１４）を有する薄
膜抵抗（１３）がガラスはんだ（１１）を介してセラミ
ック支持体（６）と結合されておシ、かつＣ）支持体（
６）自体が直接またはガラスはんだ（１０）を介して間
接的に流動管（１）と密封結合されていることを特徴と
する、熱式質量流量計。 ２、支持体（６）が平らな端面（９）を有するセラミッ
ク管であり、かつ絶縁体（１４）が外側にある場合に薄
膜抵抗（１３）がガラスはんだ（１１）を介して、ガラ
スはんだが薄膜抵抗と端面の間の距離を完全に充填する
ようにして端面（９）にはんだ付けされている、特許請
求の範囲第１項記載の熱式質量流量計１ 。 ３、支持体（６）が平らな端面（９）を有するセラミッ
ク管であり、かつ薄膜抵抗（１３）が外側にある場合に
絶縁体（１４〕がガラスはんだ（１１）を介して端面と
結合されている、特許請求の範囲第１項記載の熱式質量
流量計。 ４．２ツノ測定抵抗（１２ａ、１２ｂ、）が設けられて
おり、その一方（１２ａ）が流路内に、かつ他方（１２
ｂ ）が流路外の流動管（１〕の盲孔（１８）内に配置
されており、かつ２つの測定抵抗（１２ａ、１２ｂ）が
直接電流を通じることによって加熱可能である、特許請
求の範囲第１項記載の熱式質量流量側。 ５２つの測定抵抗（１２ａ、１２ｂ）が設けられており
、これらが流動ｖ（１）の流路内に配置されており、か
つ２つの測定抵抗（１２ａ、１２１：、）が直接電流を
通じることによって加熱可能である、特許請求の範囲第
１項記載の熱式質量流量計。 ６．３つの測定抵抗（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が−列
に設けられており、これらがすべて流動管（１）の流路
内に配置されており、かつ中央の測定抵抗（１２ｃ）が
直接電流を通じることによって加熱可能である、特許請
求の範囲第１項記載の熱式質量流量計。 ７、 ガラスはんだとして膨張率α２０／３００ ＝１
２．０・１０ ／℃の硼酸鉛ガラスを特徴する特許請
求の範囲第１項記載の熱式質量流量計。 ８、流動管（１）がむくのニッケル、高ニツケル含有合
金（ハステロイＣ：モネル〕、タンタルおよびチタンの
群からの金属から形成されている、特許請求の範囲第１
項記載の熱式％式％
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3302080A DE3302080A1 (de) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Thermischer massendurchflussmesser, insbesondere fuer gase |
| DE3302080.9 | 1983-01-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59182315A true JPS59182315A (ja) | 1984-10-17 |
| JPH0368325B2 JPH0368325B2 (ja) | 1991-10-28 |
Family
ID=6188944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59005848A Granted JPS59182315A (ja) | 1983-01-22 | 1984-01-18 | 熱式質量流量計 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4972708A (ja) |
| JP (1) | JPS59182315A (ja) |
| CH (1) | CH663844A5 (ja) |
| DE (1) | DE3302080A1 (ja) |
| FR (1) | FR2539869B1 (ja) |
| GB (1) | GB2134266B (ja) |
| NL (1) | NL8400012A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08114474A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Kanagawa Pref Gov | 流量計センサ |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3604202C2 (de) * | 1985-02-14 | 1997-01-09 | Nippon Denso Co | Direkt beheizte Strömungsmeßvorrichtung |
| DE3517240C2 (de) * | 1985-05-13 | 1993-11-04 | Rosemount Gmbh & Co | Vorrichtung zur messtechnischen auswertung von gasen mittels einer auf gasstroemungen ansprechenden messzelle |
| DE3542788A1 (de) * | 1985-12-04 | 1987-06-19 | Degussa | Vorrichtung zur thermischen massenstrommessung von gasen und fluessigkeiten |
| DE3606849A1 (de) * | 1986-03-03 | 1987-09-10 | Vdo Schindling | Anordnung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit |
| US5081866A (en) * | 1990-05-30 | 1992-01-21 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Respiratory air flowmeter |
| US5417110A (en) * | 1991-05-29 | 1995-05-23 | Wood; Tony J. | Unit and system for sensing fluid velocity |
| US5582628A (en) * | 1991-05-29 | 1996-12-10 | Wood; Tony J. | Unit and system for sensing fluid velocity |
| US5511415A (en) * | 1994-01-18 | 1996-04-30 | Cambridge Aeroflow, Inc. | Gas flow and temperature probe and gas flow and temperature monitor system including one or more such probes |
| DE19512111C2 (de) * | 1995-04-03 | 1999-01-07 | Ifm Electronic Gmbh | Wärmeübergangskontroll- und/oder -meßgerät |
| DE19640772A1 (de) * | 1995-10-07 | 1997-04-30 | Hiss Eckart | Meßsensor |
| US7109842B1 (en) * | 1998-12-07 | 2006-09-19 | Honeywell International Inc. | Robust fluid flow and property microsensor made of optimal material |
| US6794981B2 (en) | 1998-12-07 | 2004-09-21 | Honeywell International Inc. | Integratable-fluid flow and property microsensor assembly |
| US6269692B1 (en) * | 1999-02-01 | 2001-08-07 | Dxl Usa Inc. | Mass flow measuring assembly having low pressure drop and fast response time |
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| EP1249691A1 (en) | 2001-04-11 | 2002-10-16 | Omron Corporation | Electronic clinical thermometer |
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| US8235592B2 (en) | 2009-10-07 | 2012-08-07 | Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg | Gauge on a pipe section |
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| RU2592064C2 (ru) * | 2012-05-17 | 2016-07-20 | Майкро Моушн, Инк. | Взрывозащищенный электрический проходник |
| DE102012111058A1 (de) * | 2012-11-16 | 2014-05-22 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Sensor und Durchflussmessgerät |
| JP2014119257A (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Mitsubishi Materials Corp | 気流センサ |
| JP6096070B2 (ja) * | 2013-06-20 | 2017-03-15 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計の製造方法 |
| DE102015223910A1 (de) * | 2015-12-01 | 2017-06-01 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | System aus einem ersten Bauteil mit einem Leiter und einem Trennwandelement und ein Verfahren zur Herstellung des Systems |
| DE202016107242U1 (de) * | 2016-12-21 | 2018-03-22 | Nordson Corp. | Sensoreinrichtung zur Bestimmung eines Massenstroms eines flüssigen Heißschmelzklebstoffes |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE295475C (ja) * | 1916-07-24 | |||
| US2802925A (en) * | 1954-03-13 | 1957-08-13 | Degussa | Resistance thermometer |
| US2947938A (en) * | 1954-04-09 | 1960-08-02 | Victory Engineering Corp | Electrothermal measuring apparatus and method for the calibration thereof |
| DE1256909B (de) * | 1961-09-14 | 1967-12-21 | Reactor Centrum Nederland | Kalorischer Massenstrommesser |
| US3333470A (en) * | 1964-06-01 | 1967-08-01 | Thermo Systems Inc | Method and apparatus for sensing fluid properties |
| US3363462A (en) * | 1964-09-30 | 1968-01-16 | Cullen M. Sabin | Fluid anemometer system |
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| GB1454816A (en) * | 1974-02-19 | 1976-11-03 | Rosemount Eng Co Ltd | Resistance thermometer sensors |
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-
1983
- 1983-01-22 DE DE3302080A patent/DE3302080A1/de not_active Ceased
- 1983-12-21 CH CH6809/83A patent/CH663844A5/de not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-01-03 NL NL8400012A patent/NL8400012A/nl not_active Application Discontinuation
- 1984-01-11 GB GB08400675A patent/GB2134266B/en not_active Expired
- 1984-01-18 JP JP59005848A patent/JPS59182315A/ja active Granted
- 1984-01-20 FR FR8400918A patent/FR2539869B1/fr not_active Expired
-
1989
- 1989-06-22 US US07/370,397 patent/US4972708A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JPH08114474A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Kanagawa Pref Gov | 流量計センサ |
Also Published As
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|---|---|
| GB2134266B (en) | 1986-09-17 |
| FR2539869B1 (fr) | 1987-01-30 |
| GB8400675D0 (en) | 1984-02-15 |
| DE3302080A1 (de) | 1984-07-26 |
| JPH0368325B2 (ja) | 1991-10-28 |
| US4972708A (en) | 1990-11-27 |
| CH663844A5 (de) | 1988-01-15 |
| FR2539869A1 (fr) | 1984-07-27 |
| NL8400012A (nl) | 1984-08-16 |
| GB2134266A (en) | 1984-08-08 |
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