JPS60171420A - 感熱形流量検出器 - Google Patents
感熱形流量検出器Info
- Publication number
- JPS60171420A JPS60171420A JP59029389A JP2938984A JPS60171420A JP S60171420 A JPS60171420 A JP S60171420A JP 59029389 A JP59029389 A JP 59029389A JP 2938984 A JP2938984 A JP 2938984A JP S60171420 A JPS60171420 A JP S60171420A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- heating resistor
- electrode
- tube
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
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】
［発明の技術分野］
この発明は流動流体の流動量を発熱体と流動流体間の熱
伝達を利用して検出する流量検出器に関するものである
。
伝達を利用して検出する流量検出器に関するものである
。
〔従来技術］
従来この種の装置として第１図に示すものがあった。
図において（１）はシリコン半導体より成るバルク状発
熱体、（２）はこの発熱体（１）に給電し支持をも兼ね
る電極リード、（３）は電極リード（２）を固持するト
ランジスタ・パッケージに相当する支持体、（４）は取
出しリード、（５）はステンレススチール製の配管パイ
プ、（６）／′ｉパイプ（５）の内部を通過する流体で
あるガソリン（７）は差動ブリッジや増巾器を含む検出
回路、（８）は検出出力信号である。
熱体、（２）はこの発熱体（１）に給電し支持をも兼ね
る電極リード、（３）は電極リード（２）を固持するト
ランジスタ・パッケージに相当する支持体、（４）は取
出しリード、（５）はステンレススチール製の配管パイ
プ、（６）／′ｉパイプ（５）の内部を通過する流体で
あるガソリン（７）は差動ブリッジや増巾器を含む検出
回路、（８）は検出出力信号である。
次に動作について説明する。発熱体（１）への給電電力
をＰｉｎ発熱体（１）とミネラルスピリッツ（６）の間
の熱伝達量をＰｏｕｔとすると熱平衡状態に於てはＰｉ
ｎ＝＝Ｐｏｕｔ＝ｈ −Ａｓ ・ΔＴ が成立する。こ
こでｈは発熱体（１）とミネラル・スピリッツ（６）の
間のＭ伝達率、ＡＳは発熱体（１）の表面積、ΔＴは発
熱体（１）とミネラル・スピリッツ（６）の闇の湿度差
である。一般にレイノルズ１／ＫＲｅが１（Ｒｅ＜ ２
０００１）層流条件下に於ては熱伝達率ｈｒ／ｉａ、ｂ
を定数とすると実験公式ｈ＝＝ａ＋ｂ−ｖ０・６で近似
できる。ここでＶは流体の平均流速を意味している。発
熱体（１）への給電電力Ｐｉｎは発熱体（１）の抵抗を
Ｒｓ、電流を１８、電圧をｖ８ とすればＰｉｎ＝工ｓ
２・Ｒｓ＝Ｖ ｓ２／Ｒｓで表わされる故、発熱体（１
）の電気的インピーダンスを検出回路（７）で計測する
ことにより、流速Ｖ或いは流量Ｑが電気信号に変換され
て検出出力信号（８）として得られる。発熱体（１）
ｆｄ Ｏ，７Ｘ０．７Ｘ０．１５−のシリコンチップで
ありＰを１０１％ｍ’ドープしたＮ形の均質材料から成
っている。支持体（３）／１ＴＱ−４６トランジスタ・
パッケージを流用しており、ステンレス・スチール製の
パイプは０．７６７４Ｘ ３０ｃ＝ｍ長あり、発熱体（
１）は後方２５．３ｃｍのところに設置されている。こ
れは、層流をつくるために長い管を必要さしている為で
ある。
をＰｉｎ発熱体（１）とミネラルスピリッツ（６）の間
の熱伝達量をＰｏｕｔとすると熱平衡状態に於てはＰｉ
ｎ＝＝Ｐｏｕｔ＝ｈ −Ａｓ ・ΔＴ が成立する。こ
こでｈは発熱体（１）とミネラル・スピリッツ（６）の
間のＭ伝達率、ＡＳは発熱体（１）の表面積、ΔＴは発
熱体（１）とミネラル・スピリッツ（６）の闇の湿度差
である。一般にレイノルズ１／ＫＲｅが１（Ｒｅ＜ ２
０００１）層流条件下に於ては熱伝達率ｈｒ／ｉａ、ｂ
を定数とすると実験公式ｈ＝＝ａ＋ｂ−ｖ０・６で近似
できる。ここでＶは流体の平均流速を意味している。発
熱体（１）への給電電力Ｐｉｎは発熱体（１）の抵抗を
Ｒｓ、電流を１８、電圧をｖ８ とすればＰｉｎ＝工ｓ
２・Ｒｓ＝Ｖ ｓ２／Ｒｓで表わされる故、発熱体（１
）の電気的インピーダンスを検出回路（７）で計測する
ことにより、流速Ｖ或いは流量Ｑが電気信号に変換され
て検出出力信号（８）として得られる。発熱体（１）
ｆｄ Ｏ，７Ｘ０．７Ｘ０．１５−のシリコンチップで
ありＰを１０１％ｍ’ドープしたＮ形の均質材料から成
っている。支持体（３）／１ＴＱ−４６トランジスタ・
パッケージを流用しており、ステンレス・スチール製の
パイプは０．７６７４Ｘ ３０ｃ＝ｍ長あり、発熱体（
１）は後方２５．３ｃｍのところに設置されている。こ
れは、層流をつくるために長い管を必要さしている為で
ある。
従来の感熱形流量検出器は以上のように構成されており
、レイノルズ数２０００以下の安定した層流条件で刺片
され、そのためＫは頑健にて大きなハウジングを必要と
し、外部振動の影響を受け易い、また収りつけ位置、角
度の影響を受け易いなどの欠点があった。
、レイノルズ数２０００以下の安定した層流条件で刺片
され、そのためＫは頑健にて大きなハウジングを必要と
し、外部振動の影響を受け易い、また収りつけ位置、角
度の影響を受け易いなどの欠点があった。
し発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、熱絶縁性の管、この管軸上で流れ
方向に配された電気絶縁性支持体、この支持体で支持さ
れた発熱抵抗体、この発熱抵抗体の両端に設けらｔ′し
た電極、この電極に一端を接合された取出しリード、こ
のリードに接合された流量検出手段を備えたことにより
、乱流内でも検出可能で、小形の構成にて安定した出力
の得られる感熱形流量検出器を提供することを目的とし
ている。
めになされたもので、熱絶縁性の管、この管軸上で流れ
方向に配された電気絶縁性支持体、この支持体で支持さ
れた発熱抵抗体、この発熱抵抗体の両端に設けらｔ′し
た電極、この電極に一端を接合された取出しリード、こ
のリードに接合された流量検出手段を備えたことにより
、乱流内でも検出可能で、小形の構成にて安定した出力
の得られる感熱形流量検出器を提供することを目的とし
ている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図において、（９） ｒｒ１円柱状の電気絶縁性を有す
アルミナ系セラミック材で構成され管（５）の管軸上で
流れ方向に配された支持体に白金を蒸着して作られた発
熱抵抗体、（１０）は管（５）に設けられた流速増大素
子で、これにより管（５）の内径は発熱抵抗体の上流側
から発熱抵抗体に向かって挟まり、発熱抵抗体の下流に
向かって広がる形状になり、発熱抵抗体（９）Ω表面の
流速を増大させる。（１１） ／ｉミステンレスより成
るカプセル電極であり、ステンレス・ワイヤーである取
出しリード（４）に溶接接合されている。発熱抵抗体（
９）を支持する支持体は電気的絶縁材料であればアルミ
ナ系セラミック材に限られるものではなくステアタイト
系、コープイライト系、ジルコン系等のセラミック材で
あっ良 でも慮く、その他＃熱性プラスチック材を用いても良い
。また、この実施例においては発熱抵抗体の材料として
は、白金の他、タングステン、モリブデン、銅、Ｎ１
等の金属抵抗材料、載いはＮ１−Ｃｒ合金、Ｆ ｅ −
Ｃｒ −Ａ １合金、Ｆ ｅ −Ｃｒ合金等の合金材料
或いはサーミスタのような材料であっても良い。カプセ
ル電極（１１）、取出しリード（４）は熱絶縁性を有す
る電気導体であれば良くステンレス・スチール材が特に
望ましいが、／ｊ、Ｃｒ、Ｎｉ等の他の金属材料であっ
ても差し支えない。
図において、（９） ｒｒ１円柱状の電気絶縁性を有す
アルミナ系セラミック材で構成され管（５）の管軸上で
流れ方向に配された支持体に白金を蒸着して作られた発
熱抵抗体、（１０）は管（５）に設けられた流速増大素
子で、これにより管（５）の内径は発熱抵抗体の上流側
から発熱抵抗体に向かって挟まり、発熱抵抗体の下流に
向かって広がる形状になり、発熱抵抗体（９）Ω表面の
流速を増大させる。（１１） ／ｉミステンレスより成
るカプセル電極であり、ステンレス・ワイヤーである取
出しリード（４）に溶接接合されている。発熱抵抗体（
９）を支持する支持体は電気的絶縁材料であればアルミ
ナ系セラミック材に限られるものではなくステアタイト
系、コープイライト系、ジルコン系等のセラミック材で
あっ良 でも慮く、その他＃熱性プラスチック材を用いても良い
。また、この実施例においては発熱抵抗体の材料として
は、白金の他、タングステン、モリブデン、銅、Ｎ１
等の金属抵抗材料、載いはＮ１−Ｃｒ合金、Ｆ ｅ −
Ｃｒ −Ａ １合金、Ｆ ｅ −Ｃｒ合金等の合金材料
或いはサーミスタのような材料であっても良い。カプセ
ル電極（１１）、取出しリード（４）は熱絶縁性を有す
る電気導体であれば良くステンレス・スチール材が特に
望ましいが、／ｊ、Ｃｒ、Ｎｉ等の他の金属材料であっ
ても差し支えない。
次にこの発明の動作について説明する。ガソリン（６）
は取出しリード（４）に清って流速増大素子（ｌＯ）に
よって内径を狭められた管（５）に流入し、発熱抵抗体
（９）の地点で最大流速に達し発熱抵抗体（９）と流速
増大素子（１０）とで構成された間隙を流れ、収出しリ
ード（４）に沿って流出される。流速増大素子（ｌＯ）
を設けた管（５）の管軸上断面積は、ガソリン（６）の
流れ方向に対して除々に減少して又除々に増大するよう
にしであるので、圧力損失が少なく、小さな流速範囲に
おいても安定した出力を損ることかできる。また流体の
流れ方向の熱の逃げをゼロに近く、かつ一定に保つため
に収出しリード（４）、カプセル電極（１１）ｆｄ常に
管軸に対して直交する管断面において最大流速の得られ
る位置に配され、かつ熱絶縁性の高いステンレス・スチ
ール材ヲ使用しているので、温度ドリフトの原因となる
熱損失が小さく安定した出力が得られる。加えて、発熱
部の体積に比ベガソリンとの熱伝達の接触面積が大きく
、低消費電力にて高い出力が得られる上、流れの時間的
変化に対する応答性が優れている。
は取出しリード（４）に清って流速増大素子（ｌＯ）に
よって内径を狭められた管（５）に流入し、発熱抵抗体
（９）の地点で最大流速に達し発熱抵抗体（９）と流速
増大素子（１０）とで構成された間隙を流れ、収出しリ
ード（４）に沿って流出される。流速増大素子（ｌＯ）
を設けた管（５）の管軸上断面積は、ガソリン（６）の
流れ方向に対して除々に減少して又除々に増大するよう
にしであるので、圧力損失が少なく、小さな流速範囲に
おいても安定した出力を損ることかできる。また流体の
流れ方向の熱の逃げをゼロに近く、かつ一定に保つため
に収出しリード（４）、カプセル電極（１１）ｆｄ常に
管軸に対して直交する管断面において最大流速の得られ
る位置に配され、かつ熱絶縁性の高いステンレス・スチ
ール材ヲ使用しているので、温度ドリフトの原因となる
熱損失が小さく安定した出力が得られる。加えて、発熱
部の体積に比ベガソリンとの熱伝達の接触面積が大きく
、低消費電力にて高い出力が得られる上、流れの時間的
変化に対する応答性が優れている。
なお、上記実施例では、発熱抵抗体（９）をセラミック
円柱の支持体上に白金を蒸着したものを示したが、発熱
抵抗体（９）は白金線、銅線、タングステン線等の金属
線であっても同等の効果が得られる。
円柱の支持体上に白金を蒸着したものを示したが、発熱
抵抗体（９）は白金線、銅線、タングステン線等の金属
線であっても同等の効果が得られる。
〔発明の効果）
以下のように、この発明によれば、感熱形流量検出器に
熱絶縁性の管、この管軸上で流れ方向に配された電気絶
縁性支持体、この支持体で支持された発熱抵抗体、この
発熱抵抗体の両端に設けられた電極、この電極に一端を
接合された取出しリード、このリードに接合された流量
検出手段を備えたので、乱流内でも利用でき小形の構成
にて精度・応答性共に優れた感熱形流量検出器が得られ
るという効果がある。
熱絶縁性の管、この管軸上で流れ方向に配された電気絶
縁性支持体、この支持体で支持された発熱抵抗体、この
発熱抵抗体の両端に設けられた電極、この電極に一端を
接合された取出しリード、このリードに接合された流量
検出手段を備えたので、乱流内でも利用でき小形の構成
にて精度・応答性共に優れた感熱形流量検出器が得られ
るという効果がある。
第１図は従来の感熱形流量検出器を示す斜視図、第２図
は、この発り］の一実施例を示す断面図である。 図において、（４）・・取出し、リード、（５）・・・
管、（６）・・・カッリン、（７）・・・検出回路、（
８）・・・検出出力信号、（９）・・・発熱抵抗体、（
１１）・・カプセル電極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人大岩 増維
は、この発り］の一実施例を示す断面図である。 図において、（４）・・取出し、リード、（５）・・・
管、（６）・・・カッリン、（７）・・・検出回路、（
８）・・・検出出力信号、（９）・・・発熱抵抗体、（
１１）・・カプセル電極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人大岩 増維
Claims (3)
- （１）流体の通過する熱絶縁性の管、この管軸上で流れ
方向に配された電気絶縁性支持体、この支持体で支持さ
れた発熱抵抗体、この発熱抵抗体の両端に設けられ上記
管の管軸に対して直交する管断面において最大流速の得
られる位置に配置された電極、この電極に一端を接合さ
れた取出しリード、このリードから検出した発熱体の電
気的インピーダンス信号から流体の流量４ｇ号を得る検
出手段を備えた感熱形流量検出器。 - （２）発熱抵抗体は円柱状の支持体に装着された薄膜で
形成される特＃！Ｆ請求の範囲第１項記載の感熱形流量
検出器。 - （３）管の内径は、発熱抵抗体の上流側から発熱抵抗体
に向かって挟まり、発熱抵抗体の下流に向かって広がる
ように構成した特許請求の範囲第１項または第２項のい
ずれかに記載の１８熱形流量検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59029389A JPS60171420A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 感熱形流量検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59029389A JPS60171420A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 感熱形流量検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60171420A true JPS60171420A (ja) | 1985-09-04 |
Family
ID=12274780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59029389A Pending JPS60171420A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 感熱形流量検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60171420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038787A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Yamatake Corp | 流量センサ |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP59029389A patent/JPS60171420A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038787A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Yamatake Corp | 流量センサ |
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