JPH05215583A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- JPH05215583A JPH05215583A JP4018738A JP1873892A JPH05215583A JP H05215583 A JPH05215583 A JP H05215583A JP 4018738 A JP4018738 A JP 4018738A JP 1873892 A JP1873892 A JP 1873892A JP H05215583 A JPH05215583 A JP H05215583A
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- JP
- Japan
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- flow velocity
- sensitive
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- flow
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- 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
-
- 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
-
- G—PHYSICS
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- 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
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 応答性にすぐれ、特性が安定し、消費電流を
小さくする。 【構成】 流速プローブ３に、電気絶縁性および熱絶縁
性を備えた線材よりなる支持基材５と、この支持基材５
の表面上に着膜された、温度によってその抵抗値を変化
させる素材よりなる膜状の感熱抵抗体６とにより、流速
プローブ３を構成したものである。 【効果】 応答性が良く、安定した特性が安定してお
り、消費電力の小さいものが得られる。
小さくする。 【構成】 流速プローブ３に、電気絶縁性および熱絶縁
性を備えた線材よりなる支持基材５と、この支持基材５
の表面上に着膜された、温度によってその抵抗値を変化
させる素材よりなる膜状の感熱抵抗体６とにより、流速
プローブ３を構成したものである。 【効果】 応答性が良く、安定した特性が安定してお
り、消費電力の小さいものが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流体の流量、流速を
計測するための、感熱式流量センサに関するものであ
る。
計測するための、感熱式流量センサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、例えば実開昭６１−１０８９３
０号公報に示された従来の感熱式流量センサの動作説明
に供する構成図であり、この図３において、流体の主流
路となるハウジング１内の所定位置に検出管２が設けら
れている。
０号公報に示された従来の感熱式流量センサの動作説明
に供する構成図であり、この図３において、流体の主流
路となるハウジング１内の所定位置に検出管２が設けら
れている。
【０００３】この検出管２の所定位置に感熱抵抗体６
（図４参照）を備えた流速プローブ３および流体温セン
サ４が配設され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 とともにブリッジが構
成され、ブリッジの接続点ｂ，ｃは差動増幅器１０１に
入力され、差動増幅器１０１の出力はトランジスタ１０
２のベースに接続され、トランジスタ１０２のエミッタ
はブリッジの一端ａに接続され、トランジスタ１０２の
コレクタは電源１０３に接続されている。
（図４参照）を備えた流速プローブ３および流体温セン
サ４が配設され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 とともにブリッジが構
成され、ブリッジの接続点ｂ，ｃは差動増幅器１０１に
入力され、差動増幅器１０１の出力はトランジスタ１０
２のベースに接続され、トランジスタ１０２のエミッタ
はブリッジの一端ａに接続され、トランジスタ１０２の
コレクタは電源１０３に接続されている。
【０００４】図４は特開平２−２６９９１５号公報に示
された従来の感熱式流量センサの流速プローブ３を示す
平面図であり、図５は同側面図である。
された従来の感熱式流量センサの流速プローブ３を示す
平面図であり、図５は同側面図である。
【０００５】この図４、図５の両図において、５は絶縁
性の基板、６は基板５上に着膜され、温度によって抵抗
値の変化する素材で構成された膜状の感熱抵抗体、７は
電流路を構成するために感熱抵抗体６に描かれたパター
ニングライン、８は感熱抵抗体６の両端に接続されたリ
ード線である。
性の基板、６は基板５上に着膜され、温度によって抵抗
値の変化する素材で構成された膜状の感熱抵抗体、７は
電流路を構成するために感熱抵抗体６に描かれたパター
ニングライン、８は感熱抵抗体６の両端に接続されたリ
ード線である。
【０００６】また、図６は特開昭５５−６２９４号公報
に示された、熱線式と呼ばれる従来の他の感熱式流量セ
ンサの検出管２および流速プローブ３を示す斜視図であ
り、流速プローブ３は、支持部材を持たず、感熱抵抗素
材そのものよりなる線材、この場合は白金線で構成され
ている。
に示された、熱線式と呼ばれる従来の他の感熱式流量セ
ンサの検出管２および流速プローブ３を示す斜視図であ
り、流速プローブ３は、支持部材を持たず、感熱抵抗素
材そのものよりなる線材、この場合は白金線で構成され
ている。
【０００７】次に、動作について説明する。ハウジング
１内に一定流量の流体が流れている場合には、差動増幅
器１０１と、トランジスタ１０２により構成される制御
回路により、流速プローブ３に設けられた感熱抵抗体６
の温度が流体より一定温度だけ高くなるようにブリッジ
回路への供給電流が制御され、ブリッジ回路は平衡状態
になっている。
１内に一定流量の流体が流れている場合には、差動増幅
器１０１と、トランジスタ１０２により構成される制御
回路により、流速プローブ３に設けられた感熱抵抗体６
の温度が流体より一定温度だけ高くなるようにブリッジ
回路への供給電流が制御され、ブリッジ回路は平衡状態
になっている。
【０００８】この状態において、流体の流量が増加する
と、感熱抵抗体６が冷却されてその抵抗値が変化し、ブ
リッジ回路が非平衡になり、この制御回路によりブリッ
ジ回路への供給電流が増やされる。これにより、感熱抵
抗体６が加熱されて平均温度が元の温度に戻ることによ
り、ブリッジ回路の平衡状態が回復される。
と、感熱抵抗体６が冷却されてその抵抗値が変化し、ブ
リッジ回路が非平衡になり、この制御回路によりブリッ
ジ回路への供給電流が増やされる。これにより、感熱抵
抗体６が加熱されて平均温度が元の温度に戻ることによ
り、ブリッジ回路の平衡状態が回復される。
【０００９】このとき、感熱抵抗体で発生した熱は、感
熱抵抗体自体を加熱するだけでなく、基板を通じて流速
プローブ３の周辺の各部を加熱することにも消費され
る。この割合は流速によって変化するため、各部の温度
分布は流速によって変化する。
熱抵抗体自体を加熱するだけでなく、基板を通じて流速
プローブ３の周辺の各部を加熱することにも消費され
る。この割合は流速によって変化するため、各部の温度
分布は流速によって変化する。
【００１０】平衡状態においては、平均温度は制御され
るが、各部の温度は流速の関数であるから、流体の流量
が急変した場合、各部の温度がその流速に対応した温度
になるまでは、制御回路は過渡的な動作をし、正常な出
力が得られない。
るが、各部の温度は流速の関数であるから、流体の流量
が急変した場合、各部の温度がその流速に対応した温度
になるまでは、制御回路は過渡的な動作をし、正常な出
力が得られない。
【００１１】従来の他の熱線式と呼ばれる感熱式流量セ
ンサも同様の動作をする。しかし、従来の感熱式流量セ
ンサに比べると、流速プローブを細くできるので、強制
対流熱伝達係数が良くなる上、流速プローブ内の熱伝導
が小さく、周辺各部へ逃げる熱量は小さい。
ンサも同様の動作をする。しかし、従来の感熱式流量セ
ンサに比べると、流速プローブを細くできるので、強制
対流熱伝達係数が良くなる上、流速プローブ内の熱伝導
が小さく、周辺各部へ逃げる熱量は小さい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サの流速プローブは、以上のように構成されているの
で、流速が急変した場合、流速プローブやその周辺の各
部の温度分布が定常状態になるまでに時間がかかり、流
量計としての応答性に問題があった。
サの流速プローブは、以上のように構成されているの
で、流速が急変した場合、流速プローブやその周辺の各
部の温度分布が定常状態になるまでに時間がかかり、流
量計としての応答性に問題があった。
【００１３】また、基板から他の部分へ逃げる熱量のば
らつきが、流速プローブの特性ばらつきに影響を与える
という課題があった。
らつきが、流速プローブの特性ばらつきに影響を与える
という課題があった。
【００１４】さらに、従来の熱線式の感熱式流量センサ
では、流速プローブのアスペクト比が大きいため、流速
プローブから他の部分へ逃げる熱量は小さくできるが、
必要な強度をもたせるためや、耐久性を上げるために
は、ある程度の断面積は必要であり、流速プローブの抵
抗値を回路的に必要な大きさにするためには、流速プロ
ーブを長くする必要がある。このため、流速プローブの
消費電力が大きくなるという課題があった。
では、流速プローブのアスペクト比が大きいため、流速
プローブから他の部分へ逃げる熱量は小さくできるが、
必要な強度をもたせるためや、耐久性を上げるために
は、ある程度の断面積は必要であり、流速プローブの抵
抗値を回路的に必要な大きさにするためには、流速プロ
ーブを長くする必要がある。このため、流速プローブの
消費電力が大きくなるという課題があった。
【００１５】この発明は上記の課題を解消するためにな
されたもので、応答性に優れ、特性が安定しており、消
費電力が小さい感熱式流量センサを得ることを目的とす
る。
されたもので、応答性に優れ、特性が安定しており、消
費電力が小さい感熱式流量センサを得ることを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサは、絶縁性の線材よりなる支持基材と、この支
持基材の表面上に着膜されて温度によってその抵抗値を
変化させる素材よりなる膜状の感熱抵抗体とを備えた流
速プローブを設けたものである。
量センサは、絶縁性の線材よりなる支持基材と、この支
持基材の表面上に着膜されて温度によってその抵抗値を
変化させる素材よりなる膜状の感熱抵抗体とを備えた流
速プローブを設けたものである。
【００１７】
【作用】この発明における流速プローブの支持基材が絶
縁性の線材で形成されているから、流速プローブから他
の部分へ逃げる熱量を小さくすることができ、流量セン
サとしての応答性が早くなり、特性のばらつきも出にく
く、かつ熱線式と比べては、同等の強度と耐久性をもた
せた場合、単位長さあたりの抵抗値を高くできるため、
流速プローブの感熱部の長さを短くすることができ、消
費電力を小さくする。
縁性の線材で形成されているから、流速プローブから他
の部分へ逃げる熱量を小さくすることができ、流量セン
サとしての応答性が早くなり、特性のばらつきも出にく
く、かつ熱線式と比べては、同等の強度と耐久性をもた
せた場合、単位長さあたりの抵抗値を高くできるため、
流速プローブの感熱部の長さを短くすることができ、消
費電力を小さくする。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の感熱式流量センサの実施例
について図面に基づき説明する。図１はその一実施例の
流速プローブの一部を断面して示す平面図であり、図３
〜図６の従来例と同一または相当部分には同一符号を付
して述べる。この図１において、３は流速プローブの全
体を示すものであり、また、５は電気絶縁性の材料とし
て、例えばガラス繊維による線材でアスペクト比が２０
以上となるように形成された支持基材、６は支持基材５
上に着膜され、温度によって、抵抗値の変化する素材よ
りなる膜状の感熱抵抗体である。
について図面に基づき説明する。図１はその一実施例の
流速プローブの一部を断面して示す平面図であり、図３
〜図６の従来例と同一または相当部分には同一符号を付
して述べる。この図１において、３は流速プローブの全
体を示すものであり、また、５は電気絶縁性の材料とし
て、例えばガラス繊維による線材でアスペクト比が２０
以上となるように形成された支持基材、６は支持基材５
上に着膜され、温度によって、抵抗値の変化する素材よ
りなる膜状の感熱抵抗体である。
【００１９】また、８はこの感熱抵抗体６の両端に接続
されたリード線、９は流速プローブ３の両端から支持基
材５の太さｄの５倍以上の長さにわたって着膜された導
電性の素材よりなる膜状の導電体、１０は感熱抵抗体６
が実際に動作する感熱部、１１ａ，１１ｂは流速プロー
ブ３の端部に設けられ、導電体９によって線抵抗値を下
げ、感熱抵抗体６の発熱を抑えた断熱部、１２は流速プ
ローブ３の全体にかけられた保護コートであり、支持基
材５、感熱抵抗体６、保護コート１２を含む幅寸法はＤ
である。この断熱部１１ａの長さＬ３、断熱部１１ｂの
長さＬ１、感熱部１０の長さＬ２とすると、Ｌ２≫ｄ，
Ｌ１，Ｌ３≫ｄの関係になっている。
されたリード線、９は流速プローブ３の両端から支持基
材５の太さｄの５倍以上の長さにわたって着膜された導
電性の素材よりなる膜状の導電体、１０は感熱抵抗体６
が実際に動作する感熱部、１１ａ，１１ｂは流速プロー
ブ３の端部に設けられ、導電体９によって線抵抗値を下
げ、感熱抵抗体６の発熱を抑えた断熱部、１２は流速プ
ローブ３の全体にかけられた保護コートであり、支持基
材５、感熱抵抗体６、保護コート１２を含む幅寸法はＤ
である。この断熱部１１ａの長さＬ３、断熱部１１ｂの
長さＬ１、感熱部１０の長さＬ２とすると、Ｌ２≫ｄ，
Ｌ１，Ｌ３≫ｄの関係になっている。
【００２０】次に、動作について説明するが、基本的な
動作は、従来技術と同様であるが、この発明による感熱
式流量センサの流速プローブ３は、アスペクト比が大き
い上に、感熱部１０とリード線８の間に断熱部１１ａ，
１１ｂを持っているため、流速プローブ３から他の部分
へ逃げる熱量が非常に小さい。
動作は、従来技術と同様であるが、この発明による感熱
式流量センサの流速プローブ３は、アスペクト比が大き
い上に、感熱部１０とリード線８の間に断熱部１１ａ，
１１ｂを持っているため、流速プローブ３から他の部分
へ逃げる熱量が非常に小さい。
【００２１】したがって、流体の流量が急増し、ブリッ
ジ回路への供給電流が増やされた場合にも、感熱抵抗体
６の温度分布にあまり大きな変化が生じない。このた
め、温度分布が平衡状態に達する時間が短く、流量セン
サとしての応答性が早くなり、特性のばらつきも出にく
い。
ジ回路への供給電流が増やされた場合にも、感熱抵抗体
６の温度分布にあまり大きな変化が生じない。このた
め、温度分布が平衡状態に達する時間が短く、流量セン
サとしての応答性が早くなり、特性のばらつきも出にく
い。
【００２２】また、熱線式と比べては、同等の強度と耐
久性をもたせた場合、単位長さあたりの抵抗値を高くで
きるため、流速プローブの長さを短くすることができ、
消費電力を小さくすることができる。
久性をもたせた場合、単位長さあたりの抵抗値を高くで
きるため、流速プローブの長さを短くすることができ、
消費電力を小さくすることができる。
【００２３】なお、上記実施例では、流速プローブ３に
ついて説明したが、流速プローブ３と流体温センサ４と
の基本機構はまったく同じであるため、流体温センサと
して利用してもよい。特に、この発明による感熱部は、
その他の部分との断熱性が高いため、ハウジングと被測
定流体の温度に差がある場合に被測定流体の温度のみを
測定したい場合に効果がある。
ついて説明したが、流速プローブ３と流体温センサ４と
の基本機構はまったく同じであるため、流体温センサと
して利用してもよい。特に、この発明による感熱部は、
その他の部分との断熱性が高いため、ハウジングと被測
定流体の温度に差がある場合に被測定流体の温度のみを
測定したい場合に効果がある。
【００２４】また、図３に示すように、流速プローブ３
と流体温センサ４とは回路的につながっているため、図
２に示すように一体型としてもよい。一体型で製造する
ことにより、コストを下げることができる。
と流体温センサ４とは回路的につながっているため、図
２に示すように一体型としてもよい。一体型で製造する
ことにより、コストを下げることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、流速
プローブを絶縁性の線材により形成された支持基材に着
膜され、温度によってその抵抗値を変化させる素材より
なる膜状の感熱抵抗体とで構成したため、流速プローブ
から他の部分へ逃げる熱量を小さくすることができ、応
答性が早く、特性のばらつきも小さいものが得られる効
果がある。
プローブを絶縁性の線材により形成された支持基材に着
膜され、温度によってその抵抗値を変化させる素材より
なる膜状の感熱抵抗体とで構成したため、流速プローブ
から他の部分へ逃げる熱量を小さくすることができ、応
答性が早く、特性のばらつきも小さいものが得られる効
果がある。
【００２６】また、白金線を用いる場合と比べては、同
等の強度と耐久性をもたせた場合、単位長さあたりの抵
抗値を高くできるため、流速プローブの長さを短くする
ことができ、消費電力を小さくすることができる。
等の強度と耐久性をもたせた場合、単位長さあたりの抵
抗値を高くできるため、流速プローブの長さを短くする
ことができ、消費電力を小さくすることができる。
【図１】この発明の一実施例による感熱式流量センサの
流速プローブを示す一部断面して示す平面図である。
流速プローブを示す一部断面して示す平面図である。
【図２】この発明の他の実施例による感熱式流量センサ
の、流体温センサ一体型の流速プローブを示す概念図で
ある。
の、流体温センサ一体型の流速プローブを示す概念図で
ある。
【図３】従来の感熱式流量センサの構成図である。
【図４】従来の感熱式流量センサの流速プローブを示す
平面図である。
平面図である。
【図５】従来の感熱式流量センサの流速プローブを示す
側面図である。
側面図である。
【図６】従来の他の感熱式流量センサの検出管及び流速
プローブを示す斜視図である。
プローブを示す斜視図である。
３ 流速プローブ ５ 支持基材 ６ 感熱抵抗体 ８ リード線 ９ 導電体 １０ 感熱部 １１ａ 断熱部 １１ｂ 断熱部
Claims (4)
- 【請求項１】 流体の主流路の所定位置の検出管内にお
いて配設されアスペクト比が２０以上の電気絶縁性の線
材よりなる支持基材と、この支持基材の表面上に着膜さ
れ上記主流路内に流通する上記流体の温度によってその
抵抗値を変化させる素材よりなる膜状の感熱抵抗体とを
備えた流速プローブからなることを特徴とする感熱式流
量センサ。 - 【請求項２】 上記流速プローブの両端から支持基材の
太さの５倍以上の長さにわたり、支持基材、あるいは感
熱抵抗体の表面に導電性の素材を着膜し、感熱抵抗体と
電気的に接続することにより設けられた断熱部を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の感熱式流量センサ。 - 【請求項３】 上記流速プローブの支持基材はガラス繊
維を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の感熱式流量センサ。 - 【請求項４】 一本の線材よりなる支持基材の２カ所に
感熱部を設け、一方を流速プローブ、一方を流体温セン
サとしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記
載の感熱式流量センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4018738A JPH05215583A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 感熱式流量センサ |
| US08/010,179 US5388457A (en) | 1992-02-04 | 1993-01-28 | Thermal flow sensor |
| DE4303212A DE4303212C2 (de) | 1992-02-04 | 1993-02-04 | Thermischer Durchflußmesser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4018738A JPH05215583A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215583A true JPH05215583A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=11980014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4018738A Pending JPH05215583A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 感熱式流量センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5388457A (ja) |
| JP (1) | JPH05215583A (ja) |
| DE (1) | DE4303212C2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2880651B2 (ja) * | 1994-08-12 | 1999-04-12 | 東京瓦斯株式会社 | 熱式マイクロフローセンサ及びその製造方法 |
| US6527835B1 (en) | 2001-12-21 | 2003-03-04 | Sandia Corporation | Chemical preconcentrator with integral thermal flow sensor |
| US7852193B2 (en) * | 2007-03-13 | 2010-12-14 | Harman International Industries, Incorporated | Push-button testing system |
| EP2131168A1 (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for detecting capacity changes in a fluid and turbine |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2870305A (en) * | 1955-04-04 | 1959-01-20 | Ling Sung-Ching | Constructions for anemometers of the hot wire type |
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| US3592055A (en) * | 1969-02-12 | 1971-07-13 | Thermo Systems Inc | Directional sensor |
| US3938384A (en) * | 1972-10-13 | 1976-02-17 | Tylan Corporation | Mass flow meter with reduced attitude sensitivity |
| US3900819A (en) * | 1973-02-07 | 1975-08-19 | Environmental Instruments | Thermal directional fluid flow transducer |
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