JPH03195924A - 液体流量測定法とその装置 - Google Patents

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、導管中を流れる液体の流量を測定する方法と
、その方法を実施するための装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体製造プロセス等の微小量の精密な流量測定
には主に熱式質量流量計が使用されている。

この流量計は導管の外側の二個所に感温抵抗線を巻き、
この二個所の中間にヒーター線を巻いて一定の電流を流
して加熱する。この導管に液体が流れると、上流部では
温度が下降し、下流部では上昇して二個所の間に温度差
が生じる。

また、発熱の代りに吸熱を用いることもある。

すなわち、ヒーター線の代りにペルチェ素子を用いて一
定の電流を流して冷却する。この導管に液体が流れると
、上流部では温度が上昇し、下流部では低下して二個所
の間に温度差が生じる。

この温度差の変化する割合は、液体の熱容量の大きざで
決められる。このことから液体の流れを質量流量として
温度差の変化に変換し、この変化を感温抵抗線の抵抗値
の変化としてブリッジ回路で検出している。

上記のように、従来の質量流量計は、発熱あるいは吸熱
による定常状態の測定を基本としているため液体の流れ
が止まると、発熱部は高温になり過ぎて沸騰したり、熱
分解を起こす等の欠点があり、吸熱部は低温になり過ぎ
て固化したり、粘度増大を起こす等の欠点がある。

また、発熱量あるいは吸熱量を制限すると、測定の速度
が低下する欠点がある。

さらに、定常状態の信号になるまで待たなければならな
いため、測定時間が長くなり、測定精度を上げられない
欠点がある。

また、この質量流量計は液体の熱容量、粘性等による補
正が必要である欠点がある。

（解決しようとする問題点） 本発明は、上記の欠点を除去し、液体の微量流量を精度
よく、かつ、速やかに測定できる測定法とその方法を実
施するための装置を提供しようとするものである。

（問題を解決するための手段） 本発明は、液体が流れる導管の外部の一定個所の温度を
変化させ、その下流の一定個所において温度変化の遅れ
を測定することにより、管内液流の速度を求める方法で
ある。

いま、導管の外部の一定個所の温度を変化させた場合、
導管による熱伝導と、導管中に静止液体がある場合その
液体による熱伝導とがあるため、液体が流れていない時
でも信号がでる。

この導管に液体が流れると、一定個所の温度変化はその
液流によって熱輸送される。この液流が静止状態での熱
伝導速度より十分速い時は次の式％式％ ここでＬは温度変化させる個所と測温個所との距離、Ｔ
は温度変化の時間の遅れ、■は平均流速である。

Ｌを一定にすると、平均流速Ｖと温度変化の時間の遅れ
Ｔとは反比例する。

いま、温度変化を与える個所をＡ点とし、その温度変化
を測温する個所をＢ点とする。

導管中に液体の流れがない時は、Ａ点で発振した温度変
化の波形は、導管による熱伝導と静止液体による熱伝導
によってＢ点に達し測温素子て検知されるため、温度変
化の時間の遅れＴの値は大きい。

次に、導管中に液体が流れた時は、Ａ点て発振した温度
変化の波形は、さらに液流による熱輸送が加わるためＢ
点に速く伝わり、温度変化の時間の遅れＴの値は小さく
なる。

上記の説明の通り、温度変化の時間の遅れＴを測定する
ことによって平均流速Ｖを求めることができる。

温度変化の時間の遅れＴは、温度変化を検知する測温素
子からの信号と発振器からの信号で測定することができ
る。

温度変化を与える素子は、発熱の場合はヒーター、吸熱
の場合はペルチェ素子等が使用できる。

測温素子にはサーミスタ等の感温素子が使用できる。

液流が静止状態時の熱伝導速度は一般に遅いので、Ａ点
とＢ点の距離は短くてき、測定周期は静止状態時の温度
変化の遅れ時間より多少長い程度で十分である。

時間の測定は極めて高精度に測定でき、変化信号は絶対
値測定に比較し容易に、かつ、安定して測定できるので
測定精度は高くなる。

また、Ａ点とＢ点との間は熱的に完全絶縁する必要はな
いので、測定時間は速くなる。

次に、本発明になる方法を実施するための装置について
説明する。

第１図は本発明になる装置の構成図である。

液体が流れる導管１に電源３に接続されたヒーター２が
設置してあり、このヒーター２によって温度変化が与え
られる。ヒーター２の下流に検出回路５に接続された測
温素子４を設置し、その測温素子４によって温度変化を
検出し、その信号は演算回路７に入る。一方、発振器６
からの信号も演算回路７に入り、そこで温度変化の時間
遅れＴを求め、液体の低流速時の補正を含めて流速を算
出する。

（発明の効果） 本発明によれば、Ａ点で与える温度変化は、Ａ点とＢ点
を近接できるため発熱量あるいは吸熱量を小さくするこ
とができるので、発熱部が高温になり過ぎて沸騰したり
、熱分解を起こしたりすることはなく、また、吸熱部が
低温になり過ぎて固化したり、粘度増大を起こしたりす
ることはない特徴がある。

また、本発明においては、熱平衡を利用せず熱変化のみ
を利用しているため測定時間が極めて速く、また、測定
精度がよい特徴がある。

ざらに、液体の熱容量、粘性等による補正を要しない利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる液体流量測定装置の構成図である
。 図において、１は液体が流れる導管、２はヒーター、３
は電源、４は測温素子、５は検出回路、６は発振器、７
は演算回路、８は流速表示部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体が流れる導管の外部の一定個所の温度を変化
   させ、その下流の一定個所において温度変化の遅れを測
   定することにより、管内液流の速度を求めることを特徴
   とする液体流量の測定法。
2. （２）液体が流れる導管の上流部に、電源に接続された
   発熱素子あるいは吸熱素子を設置し、該導管の下流部に
   、検出回路に接続された測温素子を設置し、さらに発振
   器を回路中に設置することによって、上流部と下流部の
   温度変化の遅れを測定することにより、管内液流の速度
   を求めることを特徴とする液体流量の測定装置。