JPH0495820A - 熱式質量流量計 - Google Patents
熱式質量流量計Info
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- JPH0495820A JPH0495820A JP2212821A JP21282190A JPH0495820A JP H0495820 A JPH0495820 A JP H0495820A JP 2212821 A JP2212821 A JP 2212821A JP 21282190 A JP21282190 A JP 21282190A JP H0495820 A JPH0495820 A JP H0495820A
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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
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6847—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow where sensing or heating elements are not disturbing the fluid flow, e.g. elements mounted outside the flow duct
Landscapes
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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、内部に流体が流れる導管の外周部に適宜の間
隔をおいて２つのセンサコイルを！設してセンサ部を形
成した熱式質量流量計の改良に関する。
隔をおいて２つのセンサコイルを！設してセンサ部を形
成した熱式質量流量計の改良に関する。
［従来の技術］
従来より、上記熱式質量流量計においては、対流による
姿勢誤差を減少させるため、種々の工夫がなされている
。
姿勢誤差を減少させるため、種々の工夫がなされている
。
すなわち、第４図に示すように、内部に流体が流れる金
属製導管４０の外周部に適宜の間隔をおいて巻設される
２つのセンサコイル４１．４２とセンサコイル４１．４
２が巻設される導管部分とを、低熱伝導性並びに絶縁性
を備えた材料よりなる断熱被覆材４３で覆うようにした
もの（特公昭５６−２３０９４号公報参照）や、第５図
に示すように、内部に流体が流れる金属製導管５０の大
部分と導管５０の外周部に適宜の間隔をおいて巻設され
る２つのセンサコイル５１．５２とを、空気よりも熱伝
導率がはるかに大きいケース（例えば金属製ケース）５
３に形成された等価直径４閣以下の溝５４内に設けたも
の（特開昭５９−８８６２２号公報参照）や、第６図に
示すように、内部に流体が流れ、外周部に適宜の間隔を
おいて２つのセンサコイル６１．６２か巻設された金属
製導管６０の両端部分を熱伝導性の良好な帯状のフイル
ムロ３によって結合して、前記両端部分を均温化するよ
うにしたもの（米国特許第４６８６８５６号明細書参照
）などがある。
属製導管４０の外周部に適宜の間隔をおいて巻設される
２つのセンサコイル４１．４２とセンサコイル４１．４
２が巻設される導管部分とを、低熱伝導性並びに絶縁性
を備えた材料よりなる断熱被覆材４３で覆うようにした
もの（特公昭５６−２３０９４号公報参照）や、第５図
に示すように、内部に流体が流れる金属製導管５０の大
部分と導管５０の外周部に適宜の間隔をおいて巻設され
る２つのセンサコイル５１．５２とを、空気よりも熱伝
導率がはるかに大きいケース（例えば金属製ケース）５
３に形成された等価直径４閣以下の溝５４内に設けたも
の（特開昭５９−８８６２２号公報参照）や、第６図に
示すように、内部に流体が流れ、外周部に適宜の間隔を
おいて２つのセンサコイル６１．６２か巻設された金属
製導管６０の両端部分を熱伝導性の良好な帯状のフイル
ムロ３によって結合して、前記両端部分を均温化するよ
うにしたもの（米国特許第４６８６８５６号明細書参照
）などがある。
なお、第４図において、４４．４５は、センサコイル４
１．４２と共にブリフジ回路４６を構成するブリッジ抵
抗、４７．４８は出力端子である。そして、第５図およ
び第６図にも、第４図に示すようなブリッジ回路が構成
されている。
１．４２と共にブリフジ回路４６を構成するブリッジ抵
抗、４７．４８は出力端子である。そして、第５図およ
び第６図にも、第４図に示すようなブリッジ回路が構成
されている。
しかしながら、第４図に示した手段においては、断熱被
覆材４３の熱容量が大きいため、応答性が悪いといった
欠点がある。また、第５図に示した手段においては、導
管５０から放出される熱を金属製ケース５３によっであ
る程度吸収できるので応答性はある程度改善されるが、
それでも応答時定数が２秒と大きく、やはり応答性に欠
けるといった欠点がある。そして、第６図に示した手段
においては、前二者に比べて応答性はかなり改善された
ものの、センサコイル６１からの熱がフィルム６３に奪
われてしまい、コイル→導管壁耐流体といった本来起こ
るべき熱交換がスムーズに行われなくなり、流体流量が
増大しているにも拘わらずブリフジ回路の出力がそれに
伴わなくなって、流量に対する出力信号の直線性が悪く
なるといった欠点がある。
覆材４３の熱容量が大きいため、応答性が悪いといった
欠点がある。また、第５図に示した手段においては、導
管５０から放出される熱を金属製ケース５３によっであ
る程度吸収できるので応答性はある程度改善されるが、
それでも応答時定数が２秒と大きく、やはり応答性に欠
けるといった欠点がある。そして、第６図に示した手段
においては、前二者に比べて応答性はかなり改善された
ものの、センサコイル６１からの熱がフィルム６３に奪
われてしまい、コイル→導管壁耐流体といった本来起こ
るべき熱交換がスムーズに行われなくなり、流体流量が
増大しているにも拘わらずブリフジ回路の出力がそれに
伴わなくなって、流量に対する出力信号の直線性が悪く
なるといった欠点がある。
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その
目的とするところは、対流による姿勢誤差を低減するこ
とができるのは勿論のこと、応答性に優れ、かつ、流量
に対する出力信号の直線性の良好な熱式質量流量計を提
供することにある。
目的とするところは、対流による姿勢誤差を低減するこ
とができるのは勿論のこと、応答性に優れ、かつ、流量
に対する出力信号の直線性の良好な熱式質量流量計を提
供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明に係る熱式質量流量
計は、導管における２つのセンサコイルの互いに遠い側
の部分同士を熱伝導体によって熱的に結合すると共に、
前記熱伝導体をヒータにより加熱するようにした点に特
徴がある。
計は、導管における２つのセンサコイルの互いに遠い側
の部分同士を熱伝導体によって熱的に結合すると共に、
前記熱伝導体をヒータにより加熱するようにした点に特
徴がある。
［作用〕
上記特徴的構成によれば、２つのセンサコイルが互いに
熱的に結合されているので、センサ部における対流によ
る姿勢誤差を減少することができる。そして、２つのセ
ンサコイルの熱分布がシャープになると共に、熱的安定
性が早いため、応答性が良好になる。また、導管内を流
れる流体は上流側のセンサコイルの外側に設けられた熱
伝導体の脚部によって予備加熱されるため、センサ部に
おける熱交換量が少なくて済み、従って、流体流量が増
大した場合においても、センサコイル→導管壁→流体と
いった熱交換がスムーズに行われるので、流量に対する
出力信号の直線性が良好になり、測定できる流量範囲が
大幅に広くなった。
熱的に結合されているので、センサ部における対流によ
る姿勢誤差を減少することができる。そして、２つのセ
ンサコイルの熱分布がシャープになると共に、熱的安定
性が早いため、応答性が良好になる。また、導管内を流
れる流体は上流側のセンサコイルの外側に設けられた熱
伝導体の脚部によって予備加熱されるため、センサ部に
おける熱交換量が少なくて済み、従って、流体流量が増
大した場合においても、センサコイル→導管壁→流体と
いった熱交換がスムーズに行われるので、流量に対する
出力信号の直線性が良好になり、測定できる流量範囲が
大幅に広くなった。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明に係る熱式質量流量計の一例を示すもの
で、この図において、１はその内部に流体が矢印方向に
流れる導管で、例えばステンレス鋼など耐腐蝕性に優れ
た金属よりなり、逆Ｕ字の状態でステンレス鋼よりなる
ベース２を挿通してこれによって保持されており、その
水平部分３には２個のセンサコイル４，５からなるセン
サ部６を備えている。すなわち、センサコイル４．５は
例えば感熱抵抗線よりなり、導管１に対して電気的に絶
縁されるが、熱的に結合され、しかも、両者４．５間に
適宜の間隔を有するようにして導管１の外周部に巻回さ
れている。７，８および９゜１０はセンサコイル４およ
び５の両端がそれぞれ接続される中間端子で、これらの
中間端子７〜１０は図外のブリッジ回路に接続されてい
る。なお、ここまでの構成は従来のこの種の熱式質量流
量計と変わるところはない。
で、この図において、１はその内部に流体が矢印方向に
流れる導管で、例えばステンレス鋼など耐腐蝕性に優れ
た金属よりなり、逆Ｕ字の状態でステンレス鋼よりなる
ベース２を挿通してこれによって保持されており、その
水平部分３には２個のセンサコイル４，５からなるセン
サ部６を備えている。すなわち、センサコイル４．５は
例えば感熱抵抗線よりなり、導管１に対して電気的に絶
縁されるが、熱的に結合され、しかも、両者４．５間に
適宜の間隔を有するようにして導管１の外周部に巻回さ
れている。７，８および９゜１０はセンサコイル４およ
び５の両端がそれぞれ接続される中間端子で、これらの
中間端子７〜１０は図外のブリッジ回路に接続されてい
る。なお、ここまでの構成は従来のこの種の熱式質量流
量計と変わるところはない。
１１は導管１における２つのセンサコイル４．５の互い
に遠い側の部分同士を橋絡してこれらを熱的に結合する
断面形状がほぼコ字状の熱伝導体で、例えばアルミニウ
ム、銅、金などの金属またはアルミナなどのように耐熱
性並びに熱伝導性に優れた材料より形成されており、そ
の両側の脚部１２１３に形成された凹部（図外）が導管
１を挟持するようにして設けられている。そして、その
挟持部分には銀、銅などの金属粒子を混入してなる熱伝
導性に優れた接着剤１４が塗り込められている。
に遠い側の部分同士を橋絡してこれらを熱的に結合する
断面形状がほぼコ字状の熱伝導体で、例えばアルミニウ
ム、銅、金などの金属またはアルミナなどのように耐熱
性並びに熱伝導性に優れた材料より形成されており、そ
の両側の脚部１２１３に形成された凹部（図外）が導管
１を挟持するようにして設けられている。そして、その
挟持部分には銀、銅などの金属粒子を混入してなる熱伝
導性に優れた接着剤１４が塗り込められている。
１５は熱伝導体１１を加熱するヒータで、例えばプレー
トヒータよりなり、例えば熱伝導体１１の水平部分に接
するように設けられている。そして、このヒータ１５は
図外の温調回路を含む電源に接続され、熱伝導体１１を
常に一定温度（例えば室温以上）で加熱できるようにし
である。
トヒータよりなり、例えば熱伝導体１１の水平部分に接
するように設けられている。そして、このヒータ１５は
図外の温調回路を含む電源に接続され、熱伝導体１１を
常に一定温度（例えば室温以上）で加熱できるようにし
である。
なお、図示してないが、ヘース２より上方に設けられて
いる導管１、センサコイル４，５およびヒータ１５など
を金属または樹脂よりなるケースで覆うようにしである
。
いる導管１、センサコイル４，５およびヒータ１５など
を金属または樹脂よりなるケースで覆うようにしである
。
而して、上記構成の熱式質量流量計においては、ヒータ
１５によって加熱された熱伝導体１１によって２つのセ
ンサコイル４．５が互いに熱的に結合されているので、
センサ部６における対流による姿勢誤差を減少すること
ができる。そして、両センサコイル４，５における熱分
布がシャープになると共に、熱的安定性が早いため、応
答時定数が約０．２秒程度となって応答性が大幅に改善
された。
１５によって加熱された熱伝導体１１によって２つのセ
ンサコイル４．５が互いに熱的に結合されているので、
センサ部６における対流による姿勢誤差を減少すること
ができる。そして、両センサコイル４，５における熱分
布がシャープになると共に、熱的安定性が早いため、応
答時定数が約０．２秒程度となって応答性が大幅に改善
された。
また、導管１内を流れる流体は上流側のセンサコイル（
図示例ではセンサコイル４）の外側に設けられた熱伝導
体１１の脚部１２によって予備加熱されるため、センサ
部６における熱交換量が少なくて済み、従って、流体流
量が増大した場合においても、コイル→導管壁→流体と
いった熱交換がスムーズに行われるので、流量に対する
出力信号の直線性が良好になり、流量と出力信号とが直
線的に比例する流量域が大幅に増大し、測定できる流量
範囲が広くなった。
図示例ではセンサコイル４）の外側に設けられた熱伝導
体１１の脚部１２によって予備加熱されるため、センサ
部６における熱交換量が少なくて済み、従って、流体流
量が増大した場合においても、コイル→導管壁→流体と
いった熱交換がスムーズに行われるので、流量に対する
出力信号の直線性が良好になり、流量と出力信号とが直
線的に比例する流量域が大幅に増大し、測定できる流量
範囲が広くなった。
第２図および第３図はそれぞれ本発明の他の実施例を示
し、第２図に示す例においては、熱伝導体１６内にヒー
タ１７を内蔵しており、このような熱伝導体１６はセラ
ッミクスで形成することができる。
し、第２図に示す例においては、熱伝導体１６内にヒー
タ１７を内蔵しており、このような熱伝導体１６はセラ
ッミクスで形成することができる。
また、第３図に示す例においては、第１図における熱伝
導体１１を導管１の下側にも設けて、全体として筒型熱
伝導体１Ｂとなし、この筒型熱伝導体１８と導管１との
間にグラスファイバーシー目９を設けている。これらの
実施例においても、上述の第１図に示した実施例と同様
の効果を奏することは云うまでもない。特に、第３図に
示す実施例によれば姿勢誤差をより一層低減することが
できる。
導体１１を導管１の下側にも設けて、全体として筒型熱
伝導体１Ｂとなし、この筒型熱伝導体１８と導管１との
間にグラスファイバーシー目９を設けている。これらの
実施例においても、上述の第１図に示した実施例と同様
の効果を奏することは云うまでもない。特に、第３図に
示す実施例によれば姿勢誤差をより一層低減することが
できる。
（発明の効果〕
本発明は以上のように構成されるので、本発明に係る熱
式質量流量計は、対流による姿勢誤差による影響を受け
ることなく流体流量を精度よく測定できるのは勿論のこ
と、応答性に優れ、かつ、流量に対する出力信号の直線
性が従来のこの種の熱式質量流量計に比べて大幅に改善
されているので、その測定できる流量範囲が広くなった
。
式質量流量計は、対流による姿勢誤差による影響を受け
ることなく流体流量を精度よく測定できるのは勿論のこ
と、応答性に優れ、かつ、流量に対する出力信号の直線
性が従来のこの種の熱式質量流量計に比べて大幅に改善
されているので、その測定できる流量範囲が広くなった
。
第１図は本発明の一実施例に係る熱式質量流量計の要部
を示す斜視図である。 第２図および第３図はそれぞれ他の実施例に係る熱式質
量流量計の要部を示す斜視図である。 第４図〜第６図はそれぞれ従来例を示す図である。 １・・・導管、４．５・・・センサコイル、６・・・セ
ンサ部、１１．１６．１８・・・熱伝導体、１５．１７
・・・ヒータ。 第５図 第６図
を示す斜視図である。 第２図および第３図はそれぞれ他の実施例に係る熱式質
量流量計の要部を示す斜視図である。 第４図〜第６図はそれぞれ従来例を示す図である。 １・・・導管、４．５・・・センサコイル、６・・・セ
ンサ部、１１．１６．１８・・・熱伝導体、１５．１７
・・・ヒータ。 第５図 第６図
Claims (2)
- （１）内部に流体が流れる導管の外周部に適宜の間隔を
おいて２つのセンサコイルを巻設してセンサ部を形成し
た熱式質量流量計において、前記導管における前記２つ
のセンサコイルの互いに遠い側の部分同士を熱伝導体に
よって熱的に結合すると共に、前記熱伝導体をヒータに
より加熱するようにしたことを特徴とする熱式質量流量
計。 - （２）前記ヒータの熱伝導体に対する加熱温度が常に一
定になるように温調してあることを特徴とする請求項（
１）に記載の熱式質量流量計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212821A JP2791828B2 (ja) | 1990-08-11 | 1990-08-11 | 熱式質量流量計 |
| US08/020,224 US5347861A (en) | 1990-08-11 | 1993-02-16 | Thermal mass flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212821A JP2791828B2 (ja) | 1990-08-11 | 1990-08-11 | 熱式質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495820A true JPH0495820A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2791828B2 JP2791828B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=16628916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2212821A Expired - Fee Related JP2791828B2 (ja) | 1990-08-11 | 1990-08-11 | 熱式質量流量計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5347861A (ja) |
| JP (1) | JP2791828B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005514613A (ja) * | 2001-12-21 | 2005-05-19 | エムケーエス インスツルメント，インコーポレーテッド | 質量流量制御装置の熱管理のための装置及び方法 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO1999021067A2 (en) * | 1997-10-17 | 1999-04-29 | Faramarz Frank Azima | Mass flow controller and related methods |
| US6062077A (en) * | 1997-10-17 | 2000-05-16 | Azima; Faramarz | Techniques for making and using a sensing assembly for a mass flow controller |
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| EP0927875B1 (fr) * | 1997-12-30 | 2002-08-14 | Qualiflow S.A. | Procédé de réalisation d'un capteur pour un débitmètre massique thermique |
| US6269692B1 (en) * | 1999-02-01 | 2001-08-07 | Dxl Usa Inc. | Mass flow measuring assembly having low pressure drop and fast response time |
| CN100344941C (zh) * | 2002-07-19 | 2007-10-24 | 迅捷公司 | 具有公共参考臂的可变电阻传感器 |
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| DE102011120899B4 (de) * | 2011-12-12 | 2015-08-20 | Karlsruher Institut für Technologie | Verfahren und Verwendung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Massenstroms eines Fluids |
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