JPS63215958A

JPS63215958A - 通電加熱法に用いられるセンサ−

Info

Publication number: JPS63215958A
Application number: JP62049372A
Authority: JP
Inventors: Tomoshige Hori; 堀　友繁; Kensuke Ito; 健介伊藤
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1988-09-08
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPH0690162B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、種々の流体（液体、気体に限らず、半固体も
含み、流れることができる物質をいう。

以下同じ）の物性値を測定する方法に用いられる、いわ
ゆる通電加熱法に用いられるセンサーに関する。

（発明の背景）一般に、流体の物性値（例えば動粘度）を知ることは、
流体の工程管理上極めて重要である。

現在、流体の物性値を計る方法としては、先に本件出願
人が開示した特開昭６０−１５２９４３号公報に記載さ
れているように、測定対象物である流体中に、垂直に張
られた金属細線を感知素子としてこれを通電加熱し、上
記金属細線の表面における熱伝達率を算出することによ
って、流体の物性値を測定する方法が知られている。

この方法は、現在、上述のように金属細線を感知素子（
ここでは発熱体）としたセンサーを用いており、第６図
に示すように、金属細線（１）の両端に電流導入用リー
ドｖＡ（２）（２）と電圧測定用リード線（３）（３）
とをそれぞれ接続し、電流導入用リード線（２）　　（
２）を通じて金属細線（１）に通電し、その時の金属細
線（１）に印加されている電圧を、電圧測定用リード線
（３）（３）に接続した電圧計（４）で測定している。

そして、電圧計（４）で測定した電圧値Ｖと金属細線（
１）に通電している電流値■との関係から、その時点に
おける金属細線（１）の抵抗値Ｒを求め、更にその時点
の金属細線（１）の発熱量ＷをＷ＝Ｉ２Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・■として求め、この発熱１
ｗから、上記細線と流体との境界面における熱伝達率α
を、 α＝Ｗｄ／４　（θＳ−θ。Ｑ）・・・・・・・・・・
・・■ｄ　：細線の直径 θＳ：細線の表面温度 θ。：流体の温度として求めて、この熱伝達率αから所定の関係式に基づ
いて動粘度を求めている。

（発明が解決しようとする問題点）最近では、上記センサーの小型化を図りたいという要請
が高まっているが、上記センサーを小型にした場合には
、感知素子と測定対象物との間における熱伝達率を正確
に評価することができなくなるという問題がある。

例えば今、第７図に示すように、前記細線を短くした金
属棒（５）を感知素子として用い、その円周面（７）が
測定対象物である流体Ｆに接触しているとするど、前述
の方法において、真に評価したい熱量は、感知素子と測
定対象物である流体との間において伝達された熱量、す
なわち、ここでは、金属棒の円周面（７）から流体Ｆに
逃げた熱量Ｗ、である。

ところが実際には、感知素子（５）で発生した熱は、図
示のように、感知素子（５）の両端面（６）　　（６）
からも逃げており、この両端面（６）（６）から逃げた
熱量をＷ２とすると、この熱量Ｗ２と流体Ｆに逃げた熱
ｆｆｉ　ｗ　＋　との相、すなわち、ＷＩ＋Ｗ２が感知
素子（５）の発熱量Ｗである。

両端面（６）（６）から逃げた熱量をＷ２は未知である
が、従来のセンサーは、感知素子を細線（直径：長さが
１　：　１０００程度の細ｇ）とすることによって、両
端面（６）（６）から逃げる熱量Ｗ２を、円周面（７）
から流体Ｆに逃げる＝　’Ｊ　ｗ　＋に比べて著しく小
さくしているので、両端面（６，）　　（６）から逃げ
ている熱量Ｗ２を無視して感知素子全体の熱量Ｗを、流
体Ｆに逃げた熱量Ｗ１であると擬制しても、測定誤差が
小さくなるようにしている。

しかしながら、例えば上述したように細線を短くした金
属棒（５）を感知素子として用いた場合には、円周面（
７）から流体Ｆに逃げる熱ｆｆｉ　ｗ　＋に対して、未
知量である両端面（６）（６）から逃げる熱量Ｗ２が大
きくなり、これを無視することができなくなる。

したがって、この場合に、感知素子全体の発熱量Ｗを、
流体Ｆに逃げた熱量Ｗ１であると擬制したのでは、両端
面（６）（６）から逃げている熱量Ｗ２の分だけ誤差と
なり、熱伝達率すなわち、流体の物性値を正確に測定す
ることができなくなるという問題がある。

このような問題は、感知素子として吸熱体を用いた場合
にも同様に生じる。

本発明の目的は、以上のような問題点を解決し、センサ
ーの小型化を図った場合においても、感知素子と測定対
象物である流体との間における熱伝達率を正確に把握で
きるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明センサーは、測定対象
物である流体中に入れられて該流体と熱的に接触する感
知素子と、該感知素子の前記流体と熱的に接触する面取
外の面に熱的に接触して該熱的接触面における前記感知
素子との温度差を無くす補助素子とで構成した。

尚、熱的接触とは、２物体間の物理的接触をいうのでは
なく、熱が移動し得る接触状態をいう。

（作用効果）熱の伝達現象は、温度の差によって生じる。

本発明センサーは、測定対象物である流体中に入れられ
てこの流体と熱的に接触する感知素子の該接触面以外の
面が補助素子と熱的に接触し、この熱的接触面における
温度差が無くなるので、熱的接触面における熱の伝達は
なくなり、感知素子と測定対象物である流体との間にお
ける熱伝達は、感知素子と流体との熱的接触面において
のみなされることとなる。

したがって、本発明によれば、センサーの小型化を図っ
た場合においても、感知素子と測定対象物である流体と
の間において伝達された熱量を正確に把握でき、熱伝達
率を正確に計測して流体の物性値を正確に測定すること
ができる。

（実施例）以下、図示の実施例について説明する。

尚、以下の実施例においては、感知素子を発熱体とした
例について説明するが、これを吸熱体としても、原理的
には同じである。

く第１実施例〉第１図は、本発明に係るセンサーの第１実施例を示す概
略正面図であり、第２図は、同上使用状態を示すブロッ
ク図である。

これらの図において、（１０）は感知素子であり、先に
第６図に示したものと同様、金属性の□円柱体からなる
発熱体で構成しである。

この円柱体は、導電性のある金属であれば何でもよいが
、耐蝕性等を考慮すると白金が最も望ましい。

（２０）　（３０）は、前記感知素子の両端面に接合さ
れた補助素子であり、感知素子同様発熱体で構成する。

なお、感知素子（１０）と補助素子（２０）及び（３０
）との接合面（１１）は、絶縁薄膜（樹脂膜、セラミッ
クス等）で、電気的に絶縁しである。

（１２）　（１３）は、前記感知素子（１０）の両端に
接続した電流導入用リード線であり、電流源（４０）に
接続されている。

（１４）　（１５）は、前記感知素子（１０）の両端に
接続した電圧測定用リード線であり、電圧測定装置（５
０）に接続されている。

（２１）　（２２）及び（３１）　（３２）はそれぞれ
補助素子（２０）　（３０）への電流供給リード線であ
り、それぞれ前記電流源（４０）に接続されている。

（６０）は、前記電流源（４０）及び電圧測定装置（５
０）の制御を司る制御装置であり、これら電流源（４０
）、電圧測定装置（５０）、制御装置（６０）はそれぞ
れＣＰ−ＩＢ　（ゼネラル・パーパス・インターフェー
ス・バス）制御系で接続されている。

以上のようなセンサーＳは、例えば第２図に示すように
、タンクＴに入った測定対象物である流体（ここでは液
体）Ｆ中に入れ、感知素子（１０）、補助素子（２０）
及び（３０）にそれぞれのリード線を通じて各素子に個
別の電流を供給し、制御装置（６０）によって、前記接
合面（１１）における各素子の温度が同じになるように
制御する。

そして、前記電圧測定用リード線（１４）　（１５）を
介して電圧測定装置（５０）で感知素子（１０）に印加
されている電圧を測定し、その測定結果に基づいて制御
装置（６０）が、その時の感知素子（１０）に供給され
ている電流値との関係で感知素子（１０）の発熱量Ｗを
算出しく前記０式参照）、更に、例えば、感知素子（１
０）と流体Ｆとの熱的接触面における熱伝達率αを求め
る場合には、前記０式に基づいて熱伝達率を算出する。

この場合において、本実施例のセンサーＳは、感知素子
（１０）と流体Ｆとの熱的接触面が、該素子の円周面（
１０ａ）のみであり、かつこの接触面以外の面である両
端面が、補助素子（２０）及び（３０）との接合面（１
１）であゲて、この接合面（１１）における各素子間の
温度差が無いので、接合面（１１）における熱の伝達は
なくなる。

すなわち、第１図において、接合面（１１）を通じて伝
達される熱量Ｗ２はＯとなり、感知素子（１０）と流体
Ｆとの間における熱伝達は、感知素子と流体との熱的接
触面（１０ａ）においてのみなされることとなる。

したがって、この熱的接触１（１０ａ）を通じて、流体
Ｆに伝達された熱量をＷｌとすれば、Ｗ、冨ＷＷ：感知素子（１０）の発熱量となり、感知素子（１０）と測定対象物である流体Ｆと
の間において伝達された熱量を正確に把握することがで
きる。

なお、本実施例センサーの各部の寸法は、種々の用途に
よって任意であるが、例えば各素子の直径を２鶴、感知
素子（１０）の長さを６ｆｌ、補助素子の長さをそれぞ
れ２鶴程度とする。

く第２実施例〉第３図は、本発明に係るセンサーの第２実施例を示す概
略正面図である。

この実施例が前記第１実施例と異なる点は、感知素子（
１０）及び補助素子（２０）　（３０）を円板状にして
感知素子（１０）への電流導入用リード線（１２）（１
３）及び電圧測定用リード線（１４）　（１５）を感知
素子（１０）の円周面（１０ａ）に接続した点であり、
その他の部分は変わりがない。

本実施例は、前記第１実施例に比べて一層コンパクトに
することができる。例えば、各素子の直径を２璽麿、感
知素子の厚さを０．４１ｍ、補助素子の厚さを０．２ｍ
ｍ程度とすることができる。

く第３実施例〉第４図は本発明に係るセンサーの第３実施例を示す概略
正断面図、第５図は同上一部省略側面図である。

この実施例が、上記第２実施例と異なる点は、一方の補
助素子（３０）を除去し、感知素子（１０）及び補助素
子（２０）をリング状にして感知素子（１０）への電流
導入線（１２）　（１３）、電圧測定用リード線（１４
）　（１５）及び補助素子（２０）への電流供給リード
線（２１）　（２２）を各素子の内周面に接続した点で
あり、その他の部分は変わりがない。

本実施例は、感知素子（１０）をリング状にしたので、
電気抵抗が大きくなると共に、熱的接触面が広くなって
、その分測定精度が向上する。

なお、第５図破線で示すように、リング状素子の一部（
１０“）及び（２０”）を切り欠いて、その切り欠き断
面に、上記各リード線を接続すれば、電気抵抗が一層大
きくなって、より測定精度が向上する。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、
上記の実施例に限るものではなく、適宜変形実施可能で
ある。例えば、 ■　第２実施例（第３図）における各素子をリング状と
してもよい。

■　第３実施例（第４．５図）における一方の素子又は
両方の素子を円板状としてもよい。

■　各実施例のセンサーを薄い非導電性の保護膜で被覆
してもよい。

■　各素子の形状は、各柱状、その他の任意の形状を採
用し得る。又、円柱体に金属細線、金属箔リボンを巻い
て構成しても良い。

■　感知素子のどの面を熱的接触面にとるかは任意であ
り、例えば、第４図において、補助素子（２０）を感知
素子（１０）の外周面又は内周面に設けてもよい。

■　補助素子は、発熱体と真空断熱とを併用して構成し
ても良い。

■　上記実施例では、感知素子と補助素子とは物理的に
接触させたが、物理的に接触していなくても熱的に接触
していれば良い。

■　上記■〜■を適宜組合わせることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンサーの第１実施例を示す概略
正面図、第２図は同上使用状態を示すブロック図、第３
図は本発明に係るセンサーの第２実施例を示す概略正面
図、第４図は本発明に係るセンサーの第３実施例を示す
概略正断面図、第５図は同上一部省略側面図、第６図及
び第７図は従来センサ′−の説明図である。１０・・・・・・・感知素子１０ａ　　・・・・・・熱的接触面１１・・・・・・・接合面２０．３０・・・・・補助素子

Claims

【特許請求の範囲】

測定対象物である流体中に入れられて該流体と熱的に接
触する感知素子と、該感知素子の前記流体と熱的に接触
する面以外の面に熱的に接触して該熱的接触面における
前記感知素子との温度差を無くす補助素子とからなる通
電加熱法に用いられるセンサー。