JPH045945B2 - - Google Patents
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- JPH045945B2 JPH045945B2 JP56058473A JP5847381A JPH045945B2 JP H045945 B2 JPH045945 B2 JP H045945B2 JP 56058473 A JP56058473 A JP 56058473A JP 5847381 A JP5847381 A JP 5847381A JP H045945 B2 JPH045945 B2 JP H045945B2
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- support
- flow
- resistor
- heating element
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- 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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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Details Of Flowmeters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱線式流速計に係り、特に変動流速測
定に使用するに好適な熱線式流速計に関する。
定に使用するに好適な熱線式流速計に関する。
熱線式流速計は、電気抵抗体を加熱し、この電
気抵抗体から周囲の流体に加わる熱量の変化を利
用して、流速を測定するものである。電気抵抗体
は、一般に、任意の支持部材に支持される。支持
部材の電気抵抗体側は高温に他端は周囲の流体と
同じ温度に維持される。したがつて、支持部材を
介して高温側から低温側に熱が移動する現象が生
じる。この熱移動にともない測定誤差が生じるこ
とは周知である。この熱移動の影響を防止するた
めには、支持部材の熱通過断面積を無限に小さく
するか、あるいは電気抵抗体の放熱面積を無限に
大きくする必要があるが、このような方法は機械
的強度の面で実用的でない（特開昭55−96331号
公報参照）。
気抵抗体から周囲の流体に加わる熱量の変化を利
用して、流速を測定するものである。電気抵抗体
は、一般に、任意の支持部材に支持される。支持
部材の電気抵抗体側は高温に他端は周囲の流体と
同じ温度に維持される。したがつて、支持部材を
介して高温側から低温側に熱が移動する現象が生
じる。この熱移動にともない測定誤差が生じるこ
とは周知である。この熱移動の影響を防止するた
めには、支持部材の熱通過断面積を無限に小さく
するか、あるいは電気抵抗体の放熱面積を無限に
大きくする必要があるが、このような方法は機械
的強度の面で実用的でない（特開昭55−96331号
公報参照）。
また、特開昭53−74457号公報には、細い抵抗
線からなる電気抵抗体の両端を太い接続線で支持
するとともに、電気抵抗体にのみ空気流を当てる
ための流路を形成したものが開示されている。し
かし、このような構成では、流路での流体抵抗が
増加するため、流速測定の誤差が大きくなる欠点
がある。さらに、電気抵抗体が細い抵抗線で構成
されているため、破断する恐れもある。
線からなる電気抵抗体の両端を太い接続線で支持
するとともに、電気抵抗体にのみ空気流を当てる
ための流路を形成したものが開示されている。し
かし、このような構成では、流路での流体抵抗が
増加するため、流速測定の誤差が大きくなる欠点
がある。さらに、電気抵抗体が細い抵抗線で構成
されているため、破断する恐れもある。
本発明の目的は、電気抵抗体以外の部分からの
伝熱量を低くするとともに、測定流体の流体抵抗
の増加を防止して、測定誤差を最小限にすること
ができる熱線式流速計を提供することである。
伝熱量を低くするとともに、測定流体の流体抵抗
の増加を防止して、測定誤差を最小限にすること
ができる熱線式流速計を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、電気抵
抗発熱体を流体中に置き、前記発熱体の発熱量か
らこの発熱体近傍の強制対流伝熱量の変化を検出
し、前記流体の流速を測定する熱線式流速計にお
いて、前記発熱抵抗体を円柱状または円筒状の支
持体の周囲に配設して、前記発熱抵抗体が前記流
体の流れに略直角となる向きに前記支持体を配置
するとともに、遮蔽部材が取り付けられた支持部
材を前記支持体の両端に設け、前記遮蔽部材は、
前記発熱抵抗体には前記流体の流れを直接接触さ
せ、前記支持体両端部では前記流体を略静止状態
に保持し、かつ前記流体の流れ方向に沿つた断面
が流体抵抗の少ない形状に形成されていることを
特徴としている。
抗発熱体を流体中に置き、前記発熱体の発熱量か
らこの発熱体近傍の強制対流伝熱量の変化を検出
し、前記流体の流速を測定する熱線式流速計にお
いて、前記発熱抵抗体を円柱状または円筒状の支
持体の周囲に配設して、前記発熱抵抗体が前記流
体の流れに略直角となる向きに前記支持体を配置
するとともに、遮蔽部材が取り付けられた支持部
材を前記支持体の両端に設け、前記遮蔽部材は、
前記発熱抵抗体には前記流体の流れを直接接触さ
せ、前記支持体両端部では前記流体を略静止状態
に保持し、かつ前記流体の流れ方向に沿つた断面
が流体抵抗の少ない形状に形成されていることを
特徴としている。
また、本発明は、電気抵抗発熱体を流体中に置
き、前記発熱体の発熱量からこの発熱体近傍の強
制対流伝熱量の変化を検出し、前記流体の流速を
測定する熱線式流速計において、前記発熱抵抗体
を支持体の側面に配設して、前記発熱抵抗体が流
体の流れに略平行となる向きに前記支持体を配置
し、遮蔽部材が取り付けられた支持部材を前記流
体の流れに対する前記支持体の前後に設け、前記
遮蔽部材は、前記発熱抵抗体には前記流体の流れ
を直接接触させ、前記支持体の前端部と後端部で
は前記流体を略静止状態に保持し、かつ前記流体
の流れ方向に沿つた断面が流体抵抗の少ない形状
に形成されていることを特徴としている。
き、前記発熱体の発熱量からこの発熱体近傍の強
制対流伝熱量の変化を検出し、前記流体の流速を
測定する熱線式流速計において、前記発熱抵抗体
を支持体の側面に配設して、前記発熱抵抗体が流
体の流れに略平行となる向きに前記支持体を配置
し、遮蔽部材が取り付けられた支持部材を前記流
体の流れに対する前記支持体の前後に設け、前記
遮蔽部材は、前記発熱抵抗体には前記流体の流れ
を直接接触させ、前記支持体の前端部と後端部で
は前記流体を略静止状態に保持し、かつ前記流体
の流れ方向に沿つた断面が流体抵抗の少ない形状
に形成されていることを特徴としている。
上記構成によれば、遮蔽部材により支持体の端
部では流体が静止状態に保持されるため、発熱抵
抗体以外の部分から流体中への熱伝達が小さくな
り、測定誤差を少なくすることができる。
部では流体が静止状態に保持されるため、発熱抵
抗体以外の部分から流体中への熱伝達が小さくな
り、測定誤差を少なくすることができる。
また、遮蔽部材の形状は流体抵抗の少ない形状
にしてあるため、被測定対象の流体の流速に影響
を与えることがなく、測定誤差をより一層少なく
することができる。
にしてあるため、被測定対象の流体の流速に影響
を与えることがなく、測定誤差をより一層少なく
することができる。
以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図および第２図は本発明による熱線式流速
計の一実施例を示す構成図である。たとえば白金
膜あるいは白金巻線等からなる電気抵抗体１がセ
ラミツク、電気絶縁をほどこした金属パイプ、絶
縁棒等の支持体２の表面に設置され、さらに電気
抵抗体１の表面に、ガラス、セラミツク等の電気
絶縁性のコーテング材４が被われている。支持体
２は支持部材３で支持され、この支持部材３はス
テンレス、銅等の金属性の材料、あるいはセラミ
ツクからなる。支持部材３の両端はそれぞれ他の
部材に固定される。支持体２の各端部、およびこ
の支持体２の各端部側の支持部材３の一部は前記
支持部材３に固定された被い体５でおおわれてい
る。被い体５は前記支持部材３との固定部にて前
記支持部材３と接触され、他の個所においては支
持体２とも他の部分における支持部材３とも接触
していない。
計の一実施例を示す構成図である。たとえば白金
膜あるいは白金巻線等からなる電気抵抗体１がセ
ラミツク、電気絶縁をほどこした金属パイプ、絶
縁棒等の支持体２の表面に設置され、さらに電気
抵抗体１の表面に、ガラス、セラミツク等の電気
絶縁性のコーテング材４が被われている。支持体
２は支持部材３で支持され、この支持部材３はス
テンレス、銅等の金属性の材料、あるいはセラミ
ツクからなる。支持部材３の両端はそれぞれ他の
部材に固定される。支持体２の各端部、およびこ
の支持体２の各端部側の支持部材３の一部は前記
支持部材３に固定された被い体５でおおわれてい
る。被い体５は前記支持部材３との固定部にて前
記支持部材３と接触され、他の個所においては支
持体２とも他の部分における支持部材３とも接触
していない。
このように構成した電気抵抗体１は、第２図に
示す回路に組み込まれて使用される。電気抵抗体
１、ブリツジ抵抗７および８、温度補償抵抗６と
でブリツジ回路が構成され、電気抵抗体１とブリ
ツジ抵抗７の接続点および温度補償抵抗６とブリ
ツジ抵抗８の接続点からそれぞれとり出される電
圧差は増幅器９を介して電流制御器１０を制御す
るようになつている。電流制御器１０は電気抵抗
体１と温度補償抵抗６の接続点およびブリツジ抵
抗７，８の接続点間に接続される電源１１からの
電流制御をするようになつている。
示す回路に組み込まれて使用される。電気抵抗体
１、ブリツジ抵抗７および８、温度補償抵抗６と
でブリツジ回路が構成され、電気抵抗体１とブリ
ツジ抵抗７の接続点および温度補償抵抗６とブリ
ツジ抵抗８の接続点からそれぞれとり出される電
圧差は増幅器９を介して電流制御器１０を制御す
るようになつている。電流制御器１０は電気抵抗
体１と温度補償抵抗６の接続点およびブリツジ抵
抗７，８の接続点間に接続される電源１１からの
電流制御をするようになつている。
このように構成した実施例の作用について以下
述べる。ブリツジに電源が供給されると、ブリツ
ジがバランス状態になるまで電流制御器１０の電
流が増大し、電気抵抗体１の温度が設定値になる
まで電気抵抗体１が加熱される。この場合、電気
抵抗体１の発熱量の大部分は、流体に直接熱伝達
されて消費されるとともに、その一部分は、支持
部材３、支持体２の表面からの自然対流熱伝達、
支持部材３を介しての熱伝達に消費される。ここ
で、電気抵抗体１の中央部から支持部材３の端部
１３までの長さ方向に沿つた温度分布は第３図の
実線に示すようになる。今、支持体２の表面の流
体の流速が増加しても、被い体５でおおわれてい
る部分の表面の流速は静止しているので、第３図
に示す実線の温度分布はかわらない。これに対し
て、被い体５がない場合を想定すると、支持体２
の各端部、支持部材３が流体で冷されるので、第
３図に示す破線のような温度分布を呈する。この
ような温度分布の変化は、材料の温度伝導率によ
つて定まる任意の時間をかけて行われる。したが
つて、支持体２の径がたとえば0.5mm、長さが２
mm程度の小さいものでも、20〜500ｍｓ程度の時
間がかかる。ステツプ状の流速変化に対し電気抵
抗体１の消費電力は、第４図に示すように電気抵
抗体１が設けられている表面の放熱量に対応する
Ａ点までは瞬時に上昇するが、その後、かなりの
時間をかけてＢ点に達する。この間、第３図の破
線に示した温度分布の変化が行なわれる。これに
対し、第１図に示す実施例では、電気抵抗体１が
設けられている表面のみの流体の流速が変化し、
その他は自然対流のままに維持されるので、温度
分布は第３図の実線のままにとどまることにな
る。したがつて、第４図のＡ点で消費電力がバラ
ンス状態となり、その後のＡ−Ｃの区間では変化
がない。すなわち、消費電力の変化は、すべて流
速の変化による対流熱伝達量の変化に対応づける
ことができるので、消費電力から流速を正確に求
めることができ、応答性も第４図に示すように向
上する。流速が一定値からステツプ状に減少する
場合も、あるいは加速する場合も同じように、応
答性が向上する。
述べる。ブリツジに電源が供給されると、ブリツ
ジがバランス状態になるまで電流制御器１０の電
流が増大し、電気抵抗体１の温度が設定値になる
まで電気抵抗体１が加熱される。この場合、電気
抵抗体１の発熱量の大部分は、流体に直接熱伝達
されて消費されるとともに、その一部分は、支持
部材３、支持体２の表面からの自然対流熱伝達、
支持部材３を介しての熱伝達に消費される。ここ
で、電気抵抗体１の中央部から支持部材３の端部
１３までの長さ方向に沿つた温度分布は第３図の
実線に示すようになる。今、支持体２の表面の流
体の流速が増加しても、被い体５でおおわれてい
る部分の表面の流速は静止しているので、第３図
に示す実線の温度分布はかわらない。これに対し
て、被い体５がない場合を想定すると、支持体２
の各端部、支持部材３が流体で冷されるので、第
３図に示す破線のような温度分布を呈する。この
ような温度分布の変化は、材料の温度伝導率によ
つて定まる任意の時間をかけて行われる。したが
つて、支持体２の径がたとえば0.5mm、長さが２
mm程度の小さいものでも、20〜500ｍｓ程度の時
間がかかる。ステツプ状の流速変化に対し電気抵
抗体１の消費電力は、第４図に示すように電気抵
抗体１が設けられている表面の放熱量に対応する
Ａ点までは瞬時に上昇するが、その後、かなりの
時間をかけてＢ点に達する。この間、第３図の破
線に示した温度分布の変化が行なわれる。これに
対し、第１図に示す実施例では、電気抵抗体１が
設けられている表面のみの流体の流速が変化し、
その他は自然対流のままに維持されるので、温度
分布は第３図の実線のままにとどまることにな
る。したがつて、第４図のＡ点で消費電力がバラ
ンス状態となり、その後のＡ−Ｃの区間では変化
がない。すなわち、消費電力の変化は、すべて流
速の変化による対流熱伝達量の変化に対応づける
ことができるので、消費電力から流速を正確に求
めることができ、応答性も第４図に示すように向
上する。流速が一定値からステツプ状に減少する
場合も、あるいは加速する場合も同じように、応
答性が向上する。
このようにすることによつて、支持部材３の断
面積を大きくし、支持強度を増しても、測定精度
が低下することがなく、熱線式風速計の機械的強
度、耐久性が著しく向上すると同時に測定誤差を
なくすことができる。
面積を大きくし、支持強度を増しても、測定精度
が低下することがなく、熱線式風速計の機械的強
度、耐久性が著しく向上すると同時に測定誤差を
なくすことができる。
ここで、支持体２を円柱状とした場合、第１図
に示すように被い体５は支持体２の端面に取り付
けられるが、ここで、被い体５と支持体２との間
の隙間１８を小さくした場合は、被い体５内の流
体の温度が上昇して、自然対流熱伝達量が変化
し、温度分布を変化させる。この影響を防止する
ため、被い体５に換気孔１６を設け、被い体５内
の流体の温度を、周囲流体の温度と等しくするよ
うにしてもよい。また、支持部材３を同心軸とす
る円筒形のガイド板１７を被い体５に固定して設
け、被い体５の外の流体の流速が変化しても支持
部材３の表面に接する流体の流速が静止状態にな
るようにしてもよい。このとき、支持体２の長さ
方向に沿う温度分布の変化はほとんどないことが
判る。
に示すように被い体５は支持体２の端面に取り付
けられるが、ここで、被い体５と支持体２との間
の隙間１８を小さくした場合は、被い体５内の流
体の温度が上昇して、自然対流熱伝達量が変化
し、温度分布を変化させる。この影響を防止する
ため、被い体５に換気孔１６を設け、被い体５内
の流体の温度を、周囲流体の温度と等しくするよ
うにしてもよい。また、支持部材３を同心軸とす
る円筒形のガイド板１７を被い体５に固定して設
け、被い体５の外の流体の流速が変化しても支持
部材３の表面に接する流体の流速が静止状態にな
るようにしてもよい。このとき、支持体２の長さ
方向に沿う温度分布の変化はほとんどないことが
判る。
なお、前記被い体５は必ずしも支持部材３に固
定させる必要はなく、たとえばセラミツクで造ら
れた棒状の支持体２の周囲に電気抵抗体１を設
け、これをコーテング材４でおおい、支持体２を
支持部材３、固定部材１２を介して固定した場
合、第５図および第６図に示すように、オリフイ
ス２１を有するオリフイス板２０を支持体２の上
流に設けるようにしてもよい。図中矢印Ａは流体
の流れ方向を示し、オリフイス２１を通つた流れ
が電気抵抗体１が設けられている表面のみに生じ
るようになつている。したがつて、支持体２の長
さ方向の温度分布は流速によつて変化せず、第１
図に示す実施例と同様の効果を奏することができ
る。オリフイス２１の出口と支持体２の表面の間
の距離は、オリフイス２１の径の10倍以内にする
と最も効果的となることが判つた。また、電気抵
抗体１が設けられている長さＬに対して、オリフ
イス２１の寸法ｌはｌ＝0.2L〜2Lの範囲にする
ことが望ましく、この範囲以外にすると温度分布
が変化し上述した効果がなくなることが判つた。
定させる必要はなく、たとえばセラミツクで造ら
れた棒状の支持体２の周囲に電気抵抗体１を設
け、これをコーテング材４でおおい、支持体２を
支持部材３、固定部材１２を介して固定した場
合、第５図および第６図に示すように、オリフイ
ス２１を有するオリフイス板２０を支持体２の上
流に設けるようにしてもよい。図中矢印Ａは流体
の流れ方向を示し、オリフイス２１を通つた流れ
が電気抵抗体１が設けられている表面のみに生じ
るようになつている。したがつて、支持体２の長
さ方向の温度分布は流速によつて変化せず、第１
図に示す実施例と同様の効果を奏することができ
る。オリフイス２１の出口と支持体２の表面の間
の距離は、オリフイス２１の径の10倍以内にする
と最も効果的となることが判つた。また、電気抵
抗体１が設けられている長さＬに対して、オリフ
イス２１の寸法ｌはｌ＝0.2L〜2Lの範囲にする
ことが望ましく、この範囲以外にすると温度分布
が変化し上述した効果がなくなることが判つた。
また、第７図に示すように、円錐状の先端を有
する支持体２の先端に電気抵抗体１を設け、その
表面をコーテング材４でおおい、この先端を流体
の方向に向けて使用する熱線式流速計の場合、電
気抵抗体１が設けられている表面以外に風があた
らないように前記先端を露呈させ支持体２に固定
させた被い体５を設けるようにしてもよい。
する支持体２の先端に電気抵抗体１を設け、その
表面をコーテング材４でおおい、この先端を流体
の方向に向けて使用する熱線式流速計の場合、電
気抵抗体１が設けられている表面以外に風があた
らないように前記先端を露呈させ支持体２に固定
させた被い体５を設けるようにしてもよい。
支持体２の側面に電気抵抗体１が設けられてい
る場合は、第８図に示すように、この電気抵抗体
のみを露呈させるようにその上流側に被い体５を
設けるとともに下流側にも被い体２２を設けるよ
うにする。また被い体５は支持部材５Ａを介して
支持体２に固定され、被い体２２は支持部材２２
Ａを介して支持体２に固定されている。さらに電
気抵抗体１の表面に風があたるように被い体５の
上面に沿つた流体が電気抵抗体１側へ流入するよ
うにガイド板２３を設けるようにしてもよい。
る場合は、第８図に示すように、この電気抵抗体
のみを露呈させるようにその上流側に被い体５を
設けるとともに下流側にも被い体２２を設けるよ
うにする。また被い体５は支持部材５Ａを介して
支持体２に固定され、被い体２２は支持部材２２
Ａを介して支持体２に固定されている。さらに電
気抵抗体１の表面に風があたるように被い体５の
上面に沿つた流体が電気抵抗体１側へ流入するよ
うにガイド板２３を設けるようにしてもよい。
第９図は本発明による熱線式流速計の他の実施
例を示し、特に前記電気抵抗体１を用いて流量を
測定する場合の構成図を示している。流体管路２
３の途中に、センサ筒２４が設けられている。セ
ンサ筒の一部には整流格子２５が設けられ、これ
により流れが整流され、流速分布が一様になる。
支持部材３は電気抵抗体１のリード線を兼ねて前
記気センサ筒２４に固定されている。電気抵抗体
１の上流側には、流体の流入方向に中心軸を有す
る円筒体２７が配置され、この円筒体２７は前記
支持部材３を被うようにして配置される被い体２
６に支持され、この被い体２６はセンサ筒２４の
内壁に固定されている。円筒体２７内を流れる流
体は、電気抵抗体１の表面のみにあたり、ガイド
筒２７の外側を流れる流体は、被い体２６によつ
て、支持部材３のあたらず下流に流れる。したが
つて、支持体２、支持部材３の温度分布は流速に
よつてかわらず、応答性が向上する。従来、第１
１図のグラフに示すように、流量の変動周波数が
高くなると、流量誤差が曲線Ｄの如く増大した
が、本実施例では曲線Ａのように、周波数が高い
場合の誤差が大幅に減少することが判つた。これ
は圧縮機、内燃機関等の変動周波数の高い場合の
流量の測定に適している。
例を示し、特に前記電気抵抗体１を用いて流量を
測定する場合の構成図を示している。流体管路２
３の途中に、センサ筒２４が設けられている。セ
ンサ筒の一部には整流格子２５が設けられ、これ
により流れが整流され、流速分布が一様になる。
支持部材３は電気抵抗体１のリード線を兼ねて前
記気センサ筒２４に固定されている。電気抵抗体
１の上流側には、流体の流入方向に中心軸を有す
る円筒体２７が配置され、この円筒体２７は前記
支持部材３を被うようにして配置される被い体２
６に支持され、この被い体２６はセンサ筒２４の
内壁に固定されている。円筒体２７内を流れる流
体は、電気抵抗体１の表面のみにあたり、ガイド
筒２７の外側を流れる流体は、被い体２６によつ
て、支持部材３のあたらず下流に流れる。したが
つて、支持体２、支持部材３の温度分布は流速に
よつてかわらず、応答性が向上する。従来、第１
１図のグラフに示すように、流量の変動周波数が
高くなると、流量誤差が曲線Ｄの如く増大した
が、本実施例では曲線Ａのように、周波数が高い
場合の誤差が大幅に減少することが判つた。これ
は圧縮機、内燃機関等の変動周波数の高い場合の
流量の測定に適している。
また第１２図に示すように、センサ筒２７にバ
イパス通路２８を設け、流体の一部を分流し、こ
の分流速度を測定することにより流量を測定する
場合、このバイパス通路２８の一部に、第１図に
示したように電気抵抗体１を有する支持体２を配
置し、支持部材３を介してセンサ筒２７に支持体
２を固定する。支持体２の上流にオリフイス２９
を配置し、オリフイス２９は、第５図および第６
図と同じように、電気抵抗体１が設けられている
表面のみに流れがあたるように開口している。こ
れにより支持体２および支持部材３における横方
向の温度分布は流速によつて変わらず、変動流量
時の誤差が大幅に減少する。ここで、電気抵抗体
１の温度は第２図に示す電気回路において、 RI2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tw−Ta）＋ｑ ……(1) ここで、 Ｒ：電気抵抗体１の抵抗 Ｉ：電気抵抗体１の電流 Ａ、Ｂ：定数 Tw：支持体２表面の温度 Ta：空気温度 ｑ：支持部材３に逃げる熱量 (1)式の（Tw−Ta）／Ｒが一定になるように
制御される。ここで、支持部材３の端部の温度が
Taの場合は ｑ∝（Tw−Ta） ……(2) となり、Tw、Taの変化に対して、Ｉは一定に
維持される。しかし、センサ筒２７の温度が空気
温度Taと異なる場合は、この温度Tsによつてｑ
が変化し、Ｉが変化して測定誤差を生じる。
イパス通路２８を設け、流体の一部を分流し、こ
の分流速度を測定することにより流量を測定する
場合、このバイパス通路２８の一部に、第１図に
示したように電気抵抗体１を有する支持体２を配
置し、支持部材３を介してセンサ筒２７に支持体
２を固定する。支持体２の上流にオリフイス２９
を配置し、オリフイス２９は、第５図および第６
図と同じように、電気抵抗体１が設けられている
表面のみに流れがあたるように開口している。こ
れにより支持体２および支持部材３における横方
向の温度分布は流速によつて変わらず、変動流量
時の誤差が大幅に減少する。ここで、電気抵抗体
１の温度は第２図に示す電気回路において、 RI2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tw−Ta）＋ｑ ……(1) ここで、 Ｒ：電気抵抗体１の抵抗 Ｉ：電気抵抗体１の電流 Ａ、Ｂ：定数 Tw：支持体２表面の温度 Ta：空気温度 ｑ：支持部材３に逃げる熱量 (1)式の（Tw−Ta）／Ｒが一定になるように
制御される。ここで、支持部材３の端部の温度が
Taの場合は ｑ∝（Tw−Ta） ……(2) となり、Tw、Taの変化に対して、Ｉは一定に
維持される。しかし、センサ筒２７の温度が空気
温度Taと異なる場合は、この温度Tsによつてｑ
が変化し、Ｉが変化して測定誤差を生じる。
これを回避するためには支持部材３の長さを２
mm以上、径を0.2mm程度、すなわち長さ／径を10
倍以上にすればよい。または、温度補償用抵抗６
を第１２図に示すように、支持体２の近くに設け
る。今、支持部材３の端部の温度をTsとすると、 RI2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tw−Ta） ＋ｋ（Tw−Ts） ……(3) ここに、 ｋ：定数 Rci2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tc−Ta） ＋ｋ（Tc−Ts） ……(4) ここに、 Rc：温度補償用抵抗６の抵抗 ｉ：その電流 Tc：その温度 (3)、(4)式から Ri2−Rci2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tw−Tc） ＋ｋ（Tw−Tc） ……(5) が成立する。すなわち、支持方法が同じ場合に
は、Tsの影響を回避することができる。第１３
図に示したように、電気抵抗体１と、温度補償用
抵抗６を同じもので造り、オリフイス２９の下流
に同じように配置する。
mm以上、径を0.2mm程度、すなわち長さ／径を10
倍以上にすればよい。または、温度補償用抵抗６
を第１２図に示すように、支持体２の近くに設け
る。今、支持部材３の端部の温度をTsとすると、 RI2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tw−Ta） ＋ｋ（Tw−Ts） ……(3) ここに、 ｋ：定数 Rci2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tc−Ta） ＋ｋ（Tc−Ts） ……(4) ここに、 Rc：温度補償用抵抗６の抵抗 ｉ：その電流 Tc：その温度 (3)、(4)式から Ri2−Rci2＝（Ａ＋Ｂ√）（Tw−Tc） ＋ｋ（Tw−Tc） ……(5) が成立する。すなわち、支持方法が同じ場合に
は、Tsの影響を回避することができる。第１３
図に示したように、電気抵抗体１と、温度補償用
抵抗６を同じもので造り、オリフイス２９の下流
に同じように配置する。
さらに、本発明による熱線式流速計の他の実施
例を以下説明する。
例を以下説明する。
白金線、タングステン線等の径5μ〜150μｍ程
度の電気抵抗体１が、径の大きい支持部材３に直
接接触されている場合は、電気抵抗体１の端の温
度は流体の温度と等しくなる。電気抵抗体１の中
央から端部方向の距離に対する温度分布は第１５
図の実線で示すようになる。この温度によつて各
部の放熱量が異なる。電気抵抗体１の発熱量は第
１６図の曲線Ａ、放熱量は曲線Ｂで表わされる。
第１５図に示すように、端部では温度が低く、発
熱量の方が放熱量に比べて大きく、したがつて余
分の熱は端部から支持部材３に逃げる。この関係
は、 ｋd2w／dx2＋Z0＋Z1w−Z2・ｗ＝０ ……(6) ここに、 ｋ：電気抵抗体１の熱伝導率 Z0，Z1，Z2：定数 ｗ：電気抵抗体の温度 となる。したがつて、空気流速が増すと一般にZ2
が増大するので、第１５図の一点鎖線に示すよう
になる。すなわち、端部の影響が少なくなる。こ
のように、流速によつて、電気抵抗体１の温度分
布が変化するので、前述したように測定誤差を生
じる。この測定誤差を回避するためには、第１４
図に示すように、電気抵抗体１の端部を被い体５
でおおうのが有効である。矢印が空気の方向を示
している。このように、電気抵抗体１が直接、流
体と同じ温度の支持部材３に取り付けられている
場合、または、セラミツク棒等に電気抵抗体１を
設置し、この発熱体が流体と同じ温度の支持部材
３に取り付けられている場合も、発熱体の端部を
おおうことによつて測定誤差を回避することがで
きる。
度の電気抵抗体１が、径の大きい支持部材３に直
接接触されている場合は、電気抵抗体１の端の温
度は流体の温度と等しくなる。電気抵抗体１の中
央から端部方向の距離に対する温度分布は第１５
図の実線で示すようになる。この温度によつて各
部の放熱量が異なる。電気抵抗体１の発熱量は第
１６図の曲線Ａ、放熱量は曲線Ｂで表わされる。
第１５図に示すように、端部では温度が低く、発
熱量の方が放熱量に比べて大きく、したがつて余
分の熱は端部から支持部材３に逃げる。この関係
は、 ｋd2w／dx2＋Z0＋Z1w−Z2・ｗ＝０ ……(6) ここに、 ｋ：電気抵抗体１の熱伝導率 Z0，Z1，Z2：定数 ｗ：電気抵抗体の温度 となる。したがつて、空気流速が増すと一般にZ2
が増大するので、第１５図の一点鎖線に示すよう
になる。すなわち、端部の影響が少なくなる。こ
のように、流速によつて、電気抵抗体１の温度分
布が変化するので、前述したように測定誤差を生
じる。この測定誤差を回避するためには、第１４
図に示すように、電気抵抗体１の端部を被い体５
でおおうのが有効である。矢印が空気の方向を示
している。このように、電気抵抗体１が直接、流
体と同じ温度の支持部材３に取り付けられている
場合、または、セラミツク棒等に電気抵抗体１を
設置し、この発熱体が流体と同じ温度の支持部材
３に取り付けられている場合も、発熱体の端部を
おおうことによつて測定誤差を回避することがで
きる。
以上説明したように、本発明によれば、遮蔽部
材を設けたことにより、発熱抵抗体以外の部分か
ら流体中への熱伝達を最小限に抑えることができ
る。しかも、遮蔽部材の形状が流体抵抗の少ない
形状に形成されているため、測定誤差の極めて少
ない正確な流速測定を行うことができる。
材を設けたことにより、発熱抵抗体以外の部分か
ら流体中への熱伝達を最小限に抑えることができ
る。しかも、遮蔽部材の形状が流体抵抗の少ない
形状に形成されているため、測定誤差の極めて少
ない正確な流速測定を行うことができる。
第１図は本発明による熱線式流速計に用いられ
る電気抵抗発熱体の一実施例を示す構成図、第２
図は前記電気抵抗発熱体を組み込んだ本発明によ
る熱線式流速計の一実施例を示す構成図、第３図
および第４図は本発明による熱線式流速計の動作
説明図、第５図ないし第１０図は本発明による熱
線式流速計の他の実施例を説明する構成図、第１
１図は第９図および第１０図に示した流量計の周
波数に対する流量誤差を示す説明図、第１２図な
いし第１４図は本発明による熱線式流速計の他の
実施例を示す構成図、第１５図および第１６図は
第１４図に示す熱線式流速計の動作説明図であ
る。 １……電気抵抗体、２……支持体、３，５Ａ，
２２Ａ……支持部材、４……コーテング材、５…
…被い体、６……温度補償抵抗、７，８……ブリ
ツジ抵抗、９……増幅器、１０……電流制御器、
１１……電源、１６……換気孔、１７……ガイド
板、１８……隙間。
る電気抵抗発熱体の一実施例を示す構成図、第２
図は前記電気抵抗発熱体を組み込んだ本発明によ
る熱線式流速計の一実施例を示す構成図、第３図
および第４図は本発明による熱線式流速計の動作
説明図、第５図ないし第１０図は本発明による熱
線式流速計の他の実施例を説明する構成図、第１
１図は第９図および第１０図に示した流量計の周
波数に対する流量誤差を示す説明図、第１２図な
いし第１４図は本発明による熱線式流速計の他の
実施例を示す構成図、第１５図および第１６図は
第１４図に示す熱線式流速計の動作説明図であ
る。 １……電気抵抗体、２……支持体、３，５Ａ，
２２Ａ……支持部材、４……コーテング材、５…
…被い体、６……温度補償抵抗、７，８……ブリ
ツジ抵抗、９……増幅器、１０……電流制御器、
１１……電源、１６……換気孔、１７……ガイド
板、１８……隙間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気抵抗発熱体を流体中に置き、前記発熱体
の発熱量からこの発熱体近傍の強制対流伝熱量の
変化を検出し、前記流体の流速を測定する熱線式
流速計において、前記発熱抵抗体を円柱状または
円筒状の支持体の周囲に配設して、前記発熱抵抗
体が前記流体の流れに略直角となる向きに前記支
持体を配置するとともに、遮蔽部材が取り付けら
れた支持部材を前記支持体の両端に設け、前記遮
蔽部材は、前記発熱抵抗体には前記流体の流れを
直接接触させ、前記支持体両端部では前記流体を
略静止状態に保持し、かつ前記流体の流れ方向に
沿つた断面が流体抵抗の少ない形状に形成されて
いることを特徴とする熱線式流速計。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱線式流速計に
おいて、前記遮蔽部材は、前記支持体の両端部を
遊嵌状態で被うカツプ形状の被い体であることを
特徴とする熱線式流速計。 ３ 電気抵抗発熱体を流体中に置き、前記発熱体
の発熱量からこの発熱体近傍の強制対流伝熱量の
変化を検出し、前記流体の流速を測定する熱線式
流速計において、前記発熱抵抗体を支持体の側面
に配設して、前記発熱抵抗体が流体の流れに略平
行となる向きに前記支持体を配置し、遮蔽部材が
取り付けられた支持部材を前記流体の流れに対す
る前記支持体の前後に設け、前記遮蔽部材は、前
記発熱抵抗体には前記流体の流れを直接接触さ
せ、前記支持体の前端部と後端部では前記流体を
略静止状態に保持し、かつ前記流体の流れ方向に
沿つた断面が流体抵抗の少ない形状に形成されて
いることを特徴とする熱線式流速計。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の熱線式流速計に
おいて、前記遮蔽部材は、前記支持体の前端部と
後端部を遊嵌状態で被う断面カツプ形状の被い体
であることを特徴とする熱線式流速計。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058473A JPS57173758A (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | Hot wire type current meter |
| US06/368,641 US4448070A (en) | 1981-04-20 | 1982-04-15 | Hot-wire type flow velocity meter |
| DE19823214359 DE3214359A1 (de) | 1981-04-20 | 1982-04-19 | Hitzdraht-stroemungsgeschwindigkeitsmesser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058473A JPS57173758A (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | Hot wire type current meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57173758A JPS57173758A (en) | 1982-10-26 |
| JPH045945B2 true JPH045945B2 (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=13085394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56058473A Granted JPS57173758A (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | Hot wire type current meter |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4448070A (ja) |
| JP (1) | JPS57173758A (ja) |
| DE (1) | DE3214359A1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3229844A1 (de) * | 1982-08-11 | 1984-02-16 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums und verfahren zur herstellung einer vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| DE3328853C2 (de) * | 1983-08-10 | 1994-07-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums |
| US4790181A (en) * | 1983-12-01 | 1988-12-13 | Aine Harry E | Thermal mass flow meter and method of making same |
| US4594889A (en) * | 1984-12-06 | 1986-06-17 | Ford Motor Company | Mass airflow sensor |
| DE3504082A1 (de) * | 1985-02-07 | 1986-08-07 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| DE3604202C2 (de) * | 1985-02-14 | 1997-01-09 | Nippon Denso Co | Direkt beheizte Strömungsmeßvorrichtung |
| US4637736A (en) * | 1985-04-19 | 1987-01-20 | Sri International | Slip sensing method and apparatus |
| JPS62123318A (ja) * | 1985-08-13 | 1987-06-04 | Nippon Soken Inc | 直熱型流量センサ |
| US4936144A (en) * | 1986-05-23 | 1990-06-26 | Djorup Robert Sonny | Directional thermal anemometer transducer |
| DE3818385A1 (de) * | 1987-06-04 | 1988-12-22 | Mazda Motor | Hitzdraht-stroemungsmengensensor |
| JPS63307315A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-15 | Hitachi Ltd | ホツトフイルム形空気流量計 |
| US5020214A (en) * | 1987-09-30 | 1991-06-04 | Hitachi, Ltd. | Method of manufacturing a hot wire air flow meter |
| DE3838466C2 (de) * | 1988-01-16 | 1995-11-16 | Bosch Gmbh Robert | Luftmassenmeßvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Luftmassenmeßvorrichtung |
| JPH0643907B2 (ja) * | 1988-12-15 | 1994-06-08 | 山武ハネウエル株式会社 | 流量計 |
| US5000039A (en) * | 1989-11-21 | 1991-03-19 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Mass air flow integrator |
| US5201221A (en) * | 1991-03-15 | 1993-04-13 | Ford Motor Company | Flow sensor and method of manufacture |
| JP2643665B2 (ja) * | 1991-06-13 | 1997-08-20 | 日本エム・ケー・エス 株式会社 | 流量センサ |
| US5311772A (en) * | 1992-01-02 | 1994-05-17 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Active thermal isolation for temperature responsive sensors |
| US5263380A (en) * | 1992-02-18 | 1993-11-23 | General Motors Corporation | Differential AC anemometer |
| JPH0674805A (ja) * | 1992-08-28 | 1994-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 感熱式流量センサ |
| US5576488A (en) * | 1994-11-21 | 1996-11-19 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Micro-sensor thin-film anemometer |
| KR20010031132A (ko) | 1997-10-15 | 2001-04-16 | 미야무라 심뻬이 | 유량센서, 유량계 및 액체토출기기의 토출량 제어장치 |
| JP2007101426A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Hitachi Ltd | 熱式流量計 |
| JP2007155533A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Denso Corp | 空気流量測定装置 |
| JP2007248136A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Hitachi Ltd | 熱式ガス流量測定装置 |
| JP5066675B2 (ja) * | 2006-07-05 | 2012-11-07 | Ｓｍｃ株式会社 | フローセンサ |
| JP4317556B2 (ja) * | 2006-07-21 | 2009-08-19 | 株式会社日立製作所 | 熱式流量センサ |
| DE102009045958A1 (de) * | 2009-10-23 | 2011-05-12 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Thermisches Durchflussmessgerät |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2509889A (en) * | 1948-01-13 | 1950-05-30 | Bell Telephone Labor Inc | Differential altimeter |
| US3246515A (en) * | 1963-02-28 | 1966-04-19 | Dynamics Corp America | Thermal responsive fluid flow measuring probe |
| US3363462A (en) * | 1964-09-30 | 1968-01-16 | Cullen M. Sabin | Fluid anemometer system |
| US3777366A (en) * | 1971-05-17 | 1973-12-11 | Triangle Environment Corp | Chamber and filament method for flow through thermal conductivity micro size measuring chambers |
| US3900819A (en) * | 1973-02-07 | 1975-08-19 | Environmental Instruments | Thermal directional fluid flow transducer |
| JPS5256214A (en) * | 1975-11-01 | 1977-05-09 | Nippon Soken Inc | Air intake capacity detector for internal combustion engine |
| DE2656487C3 (de) * | 1976-12-14 | 1981-01-29 | Leybold-Heraeus Gmbh, 5000 Koeln | Mikroströmungsfühler für Gase |
| JPS5374454A (en) * | 1976-12-14 | 1978-07-01 | Yoshito Akutsu | Nonndestructive concentrating apparatus |
| JPS6047462B2 (ja) * | 1978-06-02 | 1985-10-22 | 株式会社日立製作所 | 電子制御燃料噴射装置の吸入空気量計測装置 |
| JPS5548619A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-07 | Hitachi Ltd | Hot-wire resistor |
| JPS5548618A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-07 | Hitachi Ltd | Hot-wire type sensor |
| DE2904154A1 (de) * | 1979-02-03 | 1980-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
-
1981
- 1981-04-20 JP JP56058473A patent/JPS57173758A/ja active Granted
-
1982
- 1982-04-15 US US06/368,641 patent/US4448070A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-04-19 DE DE19823214359 patent/DE3214359A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3214359C2 (ja) | 1987-06-19 |
| JPS57173758A (en) | 1982-10-26 |
| DE3214359A1 (de) | 1982-12-09 |
| US4448070A (en) | 1984-05-15 |
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