JPH0443918A - 流量計 - Google Patents
流量計Info
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- JPH0443918A JPH0443918A JP2149903A JP14990390A JPH0443918A JP H0443918 A JPH0443918 A JP H0443918A JP 2149903 A JP2149903 A JP 2149903A JP 14990390 A JP14990390 A JP 14990390A JP H0443918 A JPH0443918 A JP H0443918A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- flow
- sensor
- flow rate
- gas
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はフローセンサを用いて気体の流量を測定する流
量計に関し、特にガスの熱伝導率を測定しその熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうようにした流量計に関す
るものである。
量計に関し、特にガスの熱伝導率を測定しその熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうようにした流量計に関す
るものである。
従来、フローセンサいわゆるマイクロフローセンサを用
いたガスメータにおいて、ガス組成変動を補正するには
、例えば特願平１−１６０５８７号に示される方法を用
いて、ガス組成補正用の専用マイクロフローセンサでガ
スの熱伝導率と比率を測定し、補正式によって補正を行
なっていた。
いたガスメータにおいて、ガス組成変動を補正するには
、例えば特願平１−１６０５８７号に示される方法を用
いて、ガス組成補正用の専用マイクロフローセンサでガ
スの熱伝導率と比率を測定し、補正式によって補正を行
なっていた。
しかしながら、この方法では流量を測定するセンサの他
に、静止雰囲気中に設置した別のガス組成補正用センサ
が必要であり、しかも補正用に複雑な信号処理が必要で
あった。
に、静止雰囲気中に設置した別のガス組成補正用センサ
が必要であり、しかも補正用に複雑な信号処理が必要で
あった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、１つのセンサを用いて簡便にガス組成変動を補正
することにより、測定精度を向上させた流量計を提供す
ることにある。
的は、１つのセンサを用いて簡便にガス組成変動を補正
することにより、測定精度を向上させた流量計を提供す
ることにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、流路の上流、
下流に各々設けた測温抵抗と該測温抵抗の中間に設けた
発熱抵抗を有するフローセンサを用い、このフローセン
サで前記測温抵抗の温度差を検出してその出力に基づき
気体の流量を測定する流量計において、前記測温抵抗部
の各々の温度に対応じた電圧を測定する手段と、この各
々の電圧から前記測温抵抗部のベース温度上昇に応じた
値を計算する手段と、このベース温度上昇分から補正係
数を算出する手段と、該補正係数をあらかじめ求めた流
量信号に掛ける手段とを具備し、これによりその補正し
た流量を算出するようにしたものである 〔作用〕 本発明においては、流路の流れの中に置かれた１個のセ
ンサを利用してガスの熱伝導率を測定し、その熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうことができる。
下流に各々設けた測温抵抗と該測温抵抗の中間に設けた
発熱抵抗を有するフローセンサを用い、このフローセン
サで前記測温抵抗の温度差を検出してその出力に基づき
気体の流量を測定する流量計において、前記測温抵抗部
の各々の温度に対応じた電圧を測定する手段と、この各
々の電圧から前記測温抵抗部のベース温度上昇に応じた
値を計算する手段と、このベース温度上昇分から補正係
数を算出する手段と、該補正係数をあらかじめ求めた流
量信号に掛ける手段とを具備し、これによりその補正し
た流量を算出するようにしたものである 〔作用〕 本発明においては、流路の流れの中に置かれた１個のセ
ンサを利用してガスの熱伝導率を測定し、その熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による流量計の一実施例を示すブロック
構成図である。同図において、１はガスの流量を検出す
るフローセンサであり、このフローセンサｌは、例えば
第２図（ａｌ及び山）に示すように、シリコン基板ｌＯ
上の上流側及び下流側にそれぞれ設けた測温抵抗として
の温度センサ１１゜１２と、これらセンサ１１，１２の
中間に設けた発熱抵抗としてのヒータ１３からなる。そ
して、この基板１０上の表面にはエツチングのための開
口１４．１５′、１６が設けられていて、これら温度セ
ンサ１１，１２及びヒータ１３の下側を、その基板表面
に設けた開口１４〜１６を介してエツチングすることに
より、両開口部１４．１５を連通ずる空隙部１７を形成
して、この空隙部１７の上部にはシリコン基板１０がら
空間的に隔離されてその基板より温度センサ１１，１２
及びヒータ１３が熱的に絶縁された橋絡部１８が形成さ
れている。
構成図である。同図において、１はガスの流量を検出す
るフローセンサであり、このフローセンサｌは、例えば
第２図（ａｌ及び山）に示すように、シリコン基板ｌＯ
上の上流側及び下流側にそれぞれ設けた測温抵抗として
の温度センサ１１゜１２と、これらセンサ１１，１２の
中間に設けた発熱抵抗としてのヒータ１３からなる。そ
して、この基板１０上の表面にはエツチングのための開
口１４．１５′、１６が設けられていて、これら温度セ
ンサ１１，１２及びヒータ１３の下側を、その基板表面
に設けた開口１４〜１６を介してエツチングすることに
より、両開口部１４．１５を連通ずる空隙部１７を形成
して、この空隙部１７の上部にはシリコン基板１０がら
空間的に隔離されてその基板より温度センサ１１，１２
及びヒータ１３が熱的に絶縁された橋絡部１８が形成さ
れている。
かかる構造のフローセンサｌは、ヒータ１３をある一定
の高い温度に加熱制御したもとで、図示する矢印２１の
方向から被測定ガスが流れると、上流側温度センサ１１
は冷却されて降温するのに対し、下流側の温度センサ１
２はガスの流れを媒体としてヒータ１３からの熱伝導が
促進され、温度が昇温するため温度差が生じる。このた
め、これら温度センサ１１，１２をブリフジ回路２の各
辺にそれぞれ組み込むと、このブリッジ回路２はその温
度差を電圧に変換して、その電圧により気体の流速つま
り流量を検出できる。なお、第２図中１９は周囲測温抵
抗エレメント、２０はシリコン基板１０上に形成される
温度センサ１１，１２などの素子を保護するために熱伝
導率の低い窒化シリコン等の材料からなる保護膜である
。
の高い温度に加熱制御したもとで、図示する矢印２１の
方向から被測定ガスが流れると、上流側温度センサ１１
は冷却されて降温するのに対し、下流側の温度センサ１
２はガスの流れを媒体としてヒータ１３からの熱伝導が
促進され、温度が昇温するため温度差が生じる。このた
め、これら温度センサ１１，１２をブリフジ回路２の各
辺にそれぞれ組み込むと、このブリッジ回路２はその温
度差を電圧に変換して、その電圧により気体の流速つま
り流量を検出できる。なお、第２図中１９は周囲測温抵
抗エレメント、２０はシリコン基板１０上に形成される
温度センサ１１，１２などの素子を保護するために熱伝
導率の低い窒化シリコン等の材料からなる保護膜である
。
また、２は前記フローセンサ１の上流側及び下流側温度
センサ１１，１２と抵抗３．４から構成されるブリッジ
回路、５はこのブリッジ回路２の各センサ１１．１２か
らそれぞれ得られる温度に対応じた電圧を入力とし、そ
の差電圧を増幅する増幅器、６はこの増幅器５の出力と
前記温度センサ１１，１２の各々の電圧を入力とするマ
ルチプレクサ、７はＡ／Ｄ変換器、８は演算装置である
。
センサ１１，１２と抵抗３．４から構成されるブリッジ
回路、５はこのブリッジ回路２の各センサ１１．１２か
らそれぞれ得られる温度に対応じた電圧を入力とし、そ
の差電圧を増幅する増幅器、６はこの増幅器５の出力と
前記温度センサ１１，１２の各々の電圧を入力とするマ
ルチプレクサ、７はＡ／Ｄ変換器、８は演算装置である
。
この演算装置８は、ブリッジ回路２の各温度センサ１１
，１２から得られる電圧を増幅器５に入力としその温度
センサ１１．１２の温度差に応じた出力を取り出し、そ
の出力をマルチプレクサ６゜Ａ／Ｄ変換器７を介して人
力としてその出力に基づき流量を測定する。そして、前
記温度センサ１１．１２から得られる各々の電圧を、マ
ルチプレクサ６、Ａ／Ｄ変換器７を介して入力とし、こ
の各々の電圧から前記温度センサ１１．１２のへ一ス温
度上昇に応じた値を計算するとともに、そのベース温度
上昇分から補正係数を算出し、この補正係数をあらかし
め求めた流量に掛けることにより、その補正した流量を
算出するものとなっている。
，１２から得られる電圧を増幅器５に入力としその温度
センサ１１．１２の温度差に応じた出力を取り出し、そ
の出力をマルチプレクサ６゜Ａ／Ｄ変換器７を介して人
力としてその出力に基づき流量を測定する。そして、前
記温度センサ１１．１２から得られる各々の電圧を、マ
ルチプレクサ６、Ａ／Ｄ変換器７を介して入力とし、こ
の各々の電圧から前記温度センサ１１．１２のへ一ス温
度上昇に応じた値を計算するとともに、そのベース温度
上昇分から補正係数を算出し、この補正係数をあらかし
め求めた流量に掛けることにより、その補正した流量を
算出するものとなっている。
次に上記実施例構成の動作を第３図〜第６図を参照して
説明する。
説明する。
まず第３図において、フローセンサ１の流量計測は、ヒ
ータ１３によって周囲温度よりＴｈ℃だけ温度上昇させ
た時に発生する熱が各温度センサ１１．１２に伝わり、
各々のセンサ１１，１２の温度をＴｓ℃上昇させる。そ
して、ガスの流れつまり流量Ｆにより、上流側温度セン
サ１１の温度がΔＲｕｆ℃だけ冷却され、下流側温度セ
ンサ１２の温度がΔＲ□℃だけ上昇する。これにより、
プリフジ回路２からは温度センサ１１．１２の温度差Δ
Ｒ□−ΔＲａ’ｆに応じた出力が取り出される。
ータ１３によって周囲温度よりＴｈ℃だけ温度上昇させ
た時に発生する熱が各温度センサ１１．１２に伝わり、
各々のセンサ１１，１２の温度をＴｓ℃上昇させる。そ
して、ガスの流れつまり流量Ｆにより、上流側温度セン
サ１１の温度がΔＲｕｆ℃だけ冷却され、下流側温度セ
ンサ１２の温度がΔＲ□℃だけ上昇する。これにより、
プリフジ回路２からは温度センサ１１．１２の温度差Δ
Ｒ□−ΔＲａ’ｆに応じた出力が取り出される。
この時、各温度センサ１１，１２の出力Ｖ、、Ｖｕは第
４図のように変゛化し、この変化は第５図に示すように
直線で近似することができる。従って、これらセンサ１
１，１２の規準温度からの変化は変化率α、βで表わす
ことができる。
４図のように変゛化し、この変化は第５図に示すように
直線で近似することができる。従って、これらセンサ１
１，１２の規準温度からの変化は変化率α、βで表わす
ことができる。
一方、マイクロフローセンサで計測する炭化水素系のガ
スでは、ガス種の違いにより、熱伝導率。
スでは、ガス種の違いにより、熱伝導率。
比熱等の物性定数が異なる。上記特願平１−１６０５８
７号のものでは、別の静止気体中に置かれたガス組成補
正用センサにより、この熱伝導率と比熱を計測し補正を
している。熱伝導率の違いは、センサのヒータがオンで
、流量が零の時の温度上昇つまりベース温度上昇を変化
させ、出力信号の差はその温度上昇に比例したものにな
る。しかるに、本発明は、この熱伝導率のみを簡易的に
計測し補正しようとするものである。
７号のものでは、別の静止気体中に置かれたガス組成補
正用センサにより、この熱伝導率と比熱を計測し補正を
している。熱伝導率の違いは、センサのヒータがオンで
、流量が零の時の温度上昇つまりベース温度上昇を変化
させ、出力信号の差はその温度上昇に比例したものにな
る。しかるに、本発明は、この熱伝導率のみを簡易的に
計測し補正しようとするものである。
すなわち、第６図において、同図（ａｌは流量Ｆでのあ
るガスＡの動作を表わす。ここでフローセンサ１のベー
ス温度上昇をＴ、、流量信号をｆｌとする。また同図（
ｂｌは流量ＦでのガスＢの動作を表わす。同じくベース
温度上昇をＴ５．流量信号をｆｈとする。この時、ｆ
−／ Ｔ−＃ｆ ｂ ／ Ｔｂとなる。従って、第６図
（ｂ）のガスＢを規準気体の既植とすれば、求める真の
流量ｆ、は ｆｂ ＝ （ｆ−／Ｔｍ ）Ｔｂ ・・・ （１
）となる。ただし、Ｔ、は各温度センサ１１．１２の各
々の温度’ｒｕ、Ｔａ及び係数α、βを用いて求めるこ
とができる。このとき、第５図、第６図により、各温度
センサ１１，１２の温度Ｔ、、Ｔ。
るガスＡの動作を表わす。ここでフローセンサ１のベー
ス温度上昇をＴ、、流量信号をｆｌとする。また同図（
ｂｌは流量ＦでのガスＢの動作を表わす。同じくベース
温度上昇をＴ５．流量信号をｆｈとする。この時、ｆ
−／ Ｔ−＃ｆ ｂ ／ Ｔｂとなる。従って、第６図
（ｂ）のガスＢを規準気体の既植とすれば、求める真の
流量ｆ、は ｆｂ ＝ （ｆ−／Ｔｍ ）Ｔｂ ・・・ （１
）となる。ただし、Ｔ、は各温度センサ１１．１２の各
々の温度’ｒｕ、Ｔａ及び係数α、βを用いて求めるこ
とができる。このとき、第５図、第６図により、各温度
センサ１１，１２の温度Ｔ、、Ｔ。
は次式で表される。
Ｔ、＝Ｔ、−βＦ ・・・・・（２）Ｔ ａ
＝Ｔ −＋αＦ ・・・・・（３）これら
（２）、（３）式を変形すると、αＴ、−αＴ、＝−α
βＦ ・ ・ ・ ・（４）βＴｄ −βＴ、＝α
βＦ ・ ・ ・ ・（５）になる。これにより
、Ｔ、は次式で求まる。
＝Ｔ −＋αＦ ・・・・・（３）これら
（２）、（３）式を変形すると、αＴ、−αＴ、＝−α
βＦ ・ ・ ・ ・（４）βＴｄ −βＴ、＝α
βＦ ・ ・ ・ ・（５）になる。これにより
、Ｔ、は次式で求まる。
αＴｕ＋βＴ４−（α＋β）Ｔ。
１．１２の温度差をブリッジ回路２で検出して、その出
力を演算装置８に入力して流量ｆ１をあらかじめ求める
。そして、これら温度センサ１１゜１２の温度Ｔ、、Ｔ
、に対応じた電圧Ｖ、、Ｖ。
力を演算装置８に入力して流量ｆ１をあらかじめ求める
。そして、これら温度センサ１１゜１２の温度Ｔ、、Ｔ
、に対応じた電圧Ｖ、、Ｖ。
を測定したうえ、各々の電圧Ｖ、、Ｖ、から温度センサ
１１，１２のベース温度上昇Ｔ、を計算し、この求めた
ベース温度上昇分から補正係数ｋ（＝Ｔｂ ／ Ｔ、；
Ｔｂは既知）を算出したのち、この補正係数をあらか
じめ求めた流量ｆ、に掛算することにより、その補正し
た流量ｆ、を補正出力として演算装置８から取り出すこ
とができる〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、流路の流れの中に
置かれた一つのフローセンサを利用してガスの熱伝導率
を測定し、その熱伝導率を用いてガス組成補正を行なう
ことにより、流量のガス組成による計測誤差を筒便に補
正できるとともに、精度を向上させることができる効果
がある。
１１，１２のベース温度上昇Ｔ、を計算し、この求めた
ベース温度上昇分から補正係数ｋ（＝Ｔｂ ／ Ｔ、；
Ｔｂは既知）を算出したのち、この補正係数をあらか
じめ求めた流量ｆ、に掛算することにより、その補正し
た流量ｆ、を補正出力として演算装置８から取り出すこ
とができる〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、流路の流れの中に
置かれた一つのフローセンサを利用してガスの熱伝導率
を測定し、その熱伝導率を用いてガス組成補正を行なう
ことにより、流量のガス組成による計測誤差を筒便に補
正できるとともに、精度を向上させることができる効果
がある。
第１図は本発明による流量計の一実施例を示すブロック
構成図、第２図ｆａ）及び（ｂ）は第１図におけるフロ
ーセンサの構造を示す斜視図およびそのｒ−ビ断面図、
第３図は第２図のフローセンサの動作原理を示す図、第
４図は第２図のフローセンサの流量に対するセンサ出力
の特性を示す図、第５図は第４図の近似特性図、第６図
は上記実施例の動作説明に供するフローセンサの各エレ
メントの温度分布を示す図である。 １・・・フローセンサ、２・・・ブリッジ回路、５・・
・増幅器、６・・・マルチプレクサ、７・・Ａ／Ｄ変換
器、８・・・演算装置、１１，１２・・・温度センサ（
測温抵抗）、１３・・・ヒータ（発熱抵抗）。 第３！！１ 第４図 第５図 第２図 （Ｇ） （ｂ）
構成図、第２図ｆａ）及び（ｂ）は第１図におけるフロ
ーセンサの構造を示す斜視図およびそのｒ−ビ断面図、
第３図は第２図のフローセンサの動作原理を示す図、第
４図は第２図のフローセンサの流量に対するセンサ出力
の特性を示す図、第５図は第４図の近似特性図、第６図
は上記実施例の動作説明に供するフローセンサの各エレ
メントの温度分布を示す図である。 １・・・フローセンサ、２・・・ブリッジ回路、５・・
・増幅器、６・・・マルチプレクサ、７・・Ａ／Ｄ変換
器、８・・・演算装置、１１，１２・・・温度センサ（
測温抵抗）、１３・・・ヒータ（発熱抵抗）。 第３！！１ 第４図 第５図 第２図 （Ｇ） （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 流路の上流、下流に各々設けた測温抵抗と該測温抵抗の
中間に設けた発熱抵抗を有するフローセンサを用い、こ
のフローセンサで前記測温抵抗の温度差を検出してその
出力に基づき気体の流量を測定する流量計において、 前記測温抵抗部の各々の温度に対応した電圧を測定する
手段と、この各々の電圧から前記測温抵抗部のベース温
度上昇に応じた値を計算する手段と、このベース温度上
昇分から補正係数を算出する手段と、該補正係数をあら
かじめ求めた流量信号に掛けてその補正した流量を算出
する手段とを具備したことを特徴とする流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2149903A JPH0718728B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2149903A JPH0718728B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443918A true JPH0443918A (ja) | 1992-02-13 |
| JPH0718728B2 JPH0718728B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15485123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2149903A Expired - Lifetime JPH0718728B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718728B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP2149903A patent/JPH0718728B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0718728B2 (ja) | 1995-03-06 |
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Legal Events
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