JPH05312612A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
- Publication number
- JPH05312612A JPH05312612A JP4114726A JP11472692A JPH05312612A JP H05312612 A JPH05312612 A JP H05312612A JP 4114726 A JP4114726 A JP 4114726A JP 11472692 A JP11472692 A JP 11472692A JP H05312612 A JPH05312612 A JP H05312612A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heating element
- flow rate
- fluid
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Details Of Flowmeters (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度特性のすぐれた感熱式流量センサを得
る。 【構成】 流体の流通する流管１内に発熱体２と測温体
３およびこれと直列にして流管１内の低流量域に第２の
測温体Ｒ４を配置し、これらと抵抗Ｒ２，Ｒ３とともに
ブリッジ回路を構成し、発熱体２と第２の測温体Ｒ４と
をブリッジ回路の対辺に配置し、第１と第２の測温体の
接続点ｂの分圧比を流体の実温度よりも低温側にし、発
熱体２の温度を低下させ、全熱損失の温度特性を正確に
補正する。 【効果】 計測流量の全域に亘って温度特性がすぐれ
る。
る。 【構成】 流体の流通する流管１内に発熱体２と測温体
３およびこれと直列にして流管１内の低流量域に第２の
測温体Ｒ４を配置し、これらと抵抗Ｒ２，Ｒ３とともに
ブリッジ回路を構成し、発熱体２と第２の測温体Ｒ４と
をブリッジ回路の対辺に配置し、第１と第２の測温体の
接続点ｂの分圧比を流体の実温度よりも低温側にし、発
熱体２の温度を低下させ、全熱損失の温度特性を正確に
補正する。 【効果】 計測流量の全域に亘って温度特性がすぐれ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ブリッジ回路上で流
体の温度を測定する測温体を発熱体と対辺となる位置に
も設置し、流体温度が高いとき、低流量域において、よ
り昇温されるようにした感熱式流量センサに関するもの
である。
体の温度を測定する測温体を発熱体と対辺となる位置に
も設置し、流体温度が高いとき、低流量域において、よ
り昇温されるようにした感熱式流量センサに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図４は例えば、特開昭５５−５０１２１
号公報に開示された従来の感熱式流量センサの構成説明
図である。この図４において、流体の流路となる流管１
内に発熱体２と測温体３が配設され、抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３とともにブリッジ回路が構成されている。このブリ
ッジ回路において、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点ｂと、発
熱体２と抵抗Ｒ３との接続点ｃはそれぞれ差動増幅器１
０１の入力端に接続されている。この差動増幅器１０１
の出力端はブリッジ回路の発熱体２と測温体３との接続
点ａに接続されている。
号公報に開示された従来の感熱式流量センサの構成説明
図である。この図４において、流体の流路となる流管１
内に発熱体２と測温体３が配設され、抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３とともにブリッジ回路が構成されている。このブリ
ッジ回路において、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点ｂと、発
熱体２と抵抗Ｒ３との接続点ｃはそれぞれ差動増幅器１
０１の入力端に接続されている。この差動増幅器１０１
の出力端はブリッジ回路の発熱体２と測温体３との接続
点ａに接続されている。
【０００３】次に、動作について説明する。流管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１０
１により、発熱体２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圧が制御され、平
衡状態になっている。この状態において、流体の流量が
増加すると、発熱体２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、差動増幅器１０１に
よりブリッジ回路への供給電圧が高められる。これによ
り、発熱体２は加熱されて、抵抗値が元に戻ることによ
り、ブリッジ回路の平衡状態が回復される。
一定流量の流体が流れている場合には、差動増幅器１０
１により、発熱体２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圧が制御され、平
衡状態になっている。この状態において、流体の流量が
増加すると、発熱体２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、差動増幅器１０１に
よりブリッジ回路への供給電圧が高められる。これによ
り、発熱体２は加熱されて、抵抗値が元に戻ることによ
り、ブリッジ回路の平衡状態が回復される。
【０００４】抵抗Ｒ３，Ｒ２は固定の抵抗であり、測温
体３で計測される流体の温度より高い温度における発熱
体の抵抗値でブリッジ回路の平衡が保たれるように定め
る。次に、流体の温度が変化すると、測温体３の抵抗値
が変化し、ブリッジ回路の平衡を保つため、発熱体２は
異なる抵抗値となる温度に制御されることになる。従来
例では、発熱体２と測温体３はともに抵抗温度係数が
３．９＊１０-3／℃の白金で構成されている。
体３で計測される流体の温度より高い温度における発熱
体の抵抗値でブリッジ回路の平衡が保たれるように定め
る。次に、流体の温度が変化すると、測温体３の抵抗値
が変化し、ブリッジ回路の平衡を保つため、発熱体２は
異なる抵抗値となる温度に制御されることになる。従来
例では、発熱体２と測温体３はともに抵抗温度係数が
３．９＊１０-3／℃の白金で構成されている。
【０００５】また、抵抗Ｒ１は抵抗温度係数がゼロの抵
抗であり、測温体３と直列に接続されることにより、こ
れらの合成抵抗としての温度係数を小さくし、流体温度
が高温になるほど増大する発熱体の強制対流熱損失の温
度依存性を補正することを目的として、設置されてい
る。
抗であり、測温体３と直列に接続されることにより、こ
れらの合成抵抗としての温度係数を小さくし、流体温度
が高温になるほど増大する発熱体の強制対流熱損失の温
度依存性を補正することを目的として、設置されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サは以上のように構成されているので、発熱体２からの
熱損失は計測対象である強制対流熱損失以外に放射熱損
失と発熱体支持部への熱伝導損失があり、それぞれの伝
熱係数に異なる温度依存性があるが、この中でも、放射
熱損失は発熱体温度の４乗に比例する大きな温度依存性
を有する。
サは以上のように構成されているので、発熱体２からの
熱損失は計測対象である強制対流熱損失以外に放射熱損
失と発熱体支持部への熱伝導損失があり、それぞれの伝
熱係数に異なる温度依存性があるが、この中でも、放射
熱損失は発熱体温度の４乗に比例する大きな温度依存性
を有する。
【０００７】各熱損失の割合は測流量により異なり、低
流量液においては、全熱損失に対する放射熱損失の割合
は高流量域に比べて大きくなるため、例えば、流体温度
が高い場合、流量に対する出力エラーの勾配が低流量域
において大きく、出力は大流量域に比べて高いものとな
る。したがって、流体への強制対流熱損失の温度依存性
しか考慮していない従来の感熱式流量センサでは、計測
流量の全域に亘る温度特性の補正が十分ではなかった。
流量液においては、全熱損失に対する放射熱損失の割合
は高流量域に比べて大きくなるため、例えば、流体温度
が高い場合、流量に対する出力エラーの勾配が低流量域
において大きく、出力は大流量域に比べて高いものとな
る。したがって、流体への強制対流熱損失の温度依存性
しか考慮していない従来の感熱式流量センサでは、計測
流量の全域に亘る温度特性の補正が十分ではなかった。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、計測流量の全域に亘って温度特
性のすぐれた感熱式流量センサを得ることを目的として
いる。
ためになされたもので、計測流量の全域に亘って温度特
性のすぐれた感熱式流量センサを得ることを目的として
いる。
【０００９】
【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、発熱体と並列に接続され流体の温度を測定
する第１の測温体と、この第１の測温体と直列的に接続
されて流体の温度を測定するとともに、発熱体に対して
対辺となるように第１の測温体と発熱体とともにブリッ
ジ回路を構成し低流量域で昇温するように流路に配設さ
れた第２の測温体とを設けたものである。
量センサは、発熱体と並列に接続され流体の温度を測定
する第１の測温体と、この第１の測温体と直列的に接続
されて流体の温度を測定するとともに、発熱体に対して
対辺となるように第１の測温体と発熱体とともにブリッ
ジ回路を構成し低流量域で昇温するように流路に配設さ
れた第２の測温体とを設けたものである。
【００１０】
【作用】この発明においては、第２の測温体がブリッジ
回路の発熱体に対して対辺となり、かつ低流量域で昇温
するように流路に配設されているから、流体への強制対
流熱損失の温度依存性を補正するとともに、低流量域で
その割合が増加する放射熱損失の温度依存性も補正する
ことができるように、発熱体の温度が制御でき、計測流
量の全域に亘って温度特性がすぐれるようになる。
回路の発熱体に対して対辺となり、かつ低流量域で昇温
するように流路に配設されているから、流体への強制対
流熱損失の温度依存性を補正するとともに、低流量域で
その割合が増加する放射熱損失の温度依存性も補正する
ことができるように、発熱体の温度が制御でき、計測流
量の全域に亘って温度特性がすぐれるようになる。
【００１１】
実施例１．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
構成を示す構成説明図である。この図１において、図４
と同一部分には、同一符号を付して説明する。図１にお
いて、流管１内には、矢印５で示す方向に流体が流れる
ようになっており、流管１は流路を形成している。この
流管１内に発熱体２が配設されているとともに、測温体
３、第２の測温体Ｒ４が配設されている。
について図面に基づき説明する。図１はその一実施例の
構成を示す構成説明図である。この図１において、図４
と同一部分には、同一符号を付して説明する。図１にお
いて、流管１内には、矢印５で示す方向に流体が流れる
ようになっており、流管１は流路を形成している。この
流管１内に発熱体２が配設されているとともに、測温体
３、第２の測温体Ｒ４が配設されている。
【００１２】測温体３と第２の測温体Ｒ４は直列に接続
されており、この直列体と抵抗Ｒ２がさらに直列に接続
され、発熱体２と抵抗Ｒ３が直列に接続されている。第
２の測温体Ｒ４と測温体３との接続点ｂと発熱体２と抵
抗Ｒ３との接続点ｃはそれぞれ差動増幅器１０１の各入
力端に接続されている。この差動増幅器１０１の出力端
は発熱体２と測温体３との接続点ａに接続されている。
かくして、発熱体２、測温体３、第２の測温体Ｒ４、抵
抗Ｒ２，Ｒ３とにより、ブリッジ回路が構成されてい
る。このブリッジ回路において、発熱体２と第２の測温
体Ｒ４とが対辺となるようになっている。しかも、第２
の発熱体４は流管１内において、低流量域で昇温するよ
うに配置されている。この第２の測温体Ｒ４は測温体３
と同様に流体の温度が計測できるものである。
されており、この直列体と抵抗Ｒ２がさらに直列に接続
され、発熱体２と抵抗Ｒ３が直列に接続されている。第
２の測温体Ｒ４と測温体３との接続点ｂと発熱体２と抵
抗Ｒ３との接続点ｃはそれぞれ差動増幅器１０１の各入
力端に接続されている。この差動増幅器１０１の出力端
は発熱体２と測温体３との接続点ａに接続されている。
かくして、発熱体２、測温体３、第２の測温体Ｒ４、抵
抗Ｒ２，Ｒ３とにより、ブリッジ回路が構成されてい
る。このブリッジ回路において、発熱体２と第２の測温
体Ｒ４とが対辺となるようになっている。しかも、第２
の発熱体４は流管１内において、低流量域で昇温するよ
うに配置されている。この第２の測温体Ｒ４は測温体３
と同様に流体の温度が計測できるものである。
【００１３】次に、動作について説明する。基本的な動
作は上記従来例と同様であるが、この発明においては、
第２の測温体Ｒ４を発熱体２とブリッジ回路の対辺に接
続している。例えば、発熱体２と測温体３および第２の
測温体Ｒ４とを白金で構成した場合においても、流体の
温度が変化した時、ブリッジ回路の接続点ｂの分圧比を
従来例と同様になるように、第２の測温体Ｒ４の抵抗値
を選定することが容易にできることは明らかである。
作は上記従来例と同様であるが、この発明においては、
第２の測温体Ｒ４を発熱体２とブリッジ回路の対辺に接
続している。例えば、発熱体２と測温体３および第２の
測温体Ｒ４とを白金で構成した場合においても、流体の
温度が変化した時、ブリッジ回路の接続点ｂの分圧比を
従来例と同様になるように、第２の測温体Ｒ４の抵抗値
を選定することが容易にできることは明らかである。
【００１４】さらに、この発明においては、第２の測温
体Ｒ４を低流量域で測温体３より昇温させる構成として
いるため、ブリッジ回路の接続点ｂの分圧比を流体の実
温度より低温側にし、発熱体２の温度を低下させ、全熱
損失の温度特性を正確に補正することができる。
体Ｒ４を低流量域で測温体３より昇温させる構成として
いるため、ブリッジ回路の接続点ｂの分圧比を流体の実
温度より低温側にし、発熱体２の温度を低下させ、全熱
損失の温度特性を正確に補正することができる。
【００１５】この第２の測温体Ｒ４を低流量域で昇温さ
せるため、第２の測温体Ｒ４を例えば、図２に示すよう
に、発熱体２の放射熱または放射熱に依存する熱伝達６
により相当熱量を受熱するように、発熱体２の近傍に配
置してもよい。さらに、図３に示すように、第２の測温
体Ｒ４に発熱体２と異なる第２の発熱体４を付加し、流
体温度に応じた発熱を生じさせてもよい。
せるため、第２の測温体Ｒ４を例えば、図２に示すよう
に、発熱体２の放射熱または放射熱に依存する熱伝達６
により相当熱量を受熱するように、発熱体２の近傍に配
置してもよい。さらに、図３に示すように、第２の測温
体Ｒ４に発熱体２と異なる第２の発熱体４を付加し、流
体温度に応じた発熱を生じさせてもよい。
【００１６】この図３の実施例においては、第２の測温
体Ｒ４は流体温度が高いとき、より昇温されることにな
るが、あらかじめ大流量域においては、強制対流熱伝達
により冷却されるように設置すれば、低流量域でより昇
温されることになる。
体Ｒ４は流体温度が高いとき、より昇温されることにな
るが、あらかじめ大流量域においては、強制対流熱伝達
により冷却されるように設置すれば、低流量域でより昇
温されることになる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第２
の測温体を低流量域に配置するとともに、発熱体とブリ
ッジ回路の対辺となるようにして熱伝達率の温度特性
と、低流量域でその割合が増加する放射熱伝達率の温度
特性を考慮して全熱損失の温度依存性を補正するように
昇温する構成としたので、計測流量の全域に亘って温度
特性がすぐれるという効果がある。
の測温体を低流量域に配置するとともに、発熱体とブリ
ッジ回路の対辺となるようにして熱伝達率の温度特性
と、低流量域でその割合が増加する放射熱伝達率の温度
特性を考慮して全熱損失の温度依存性を補正するように
昇温する構成としたので、計測流量の全域に亘って温度
特性がすぐれるという効果がある。
【図１】この発明の一実施例による感熱式流量センサの
構成説明図である。
構成説明図である。
【図２】この発明の第２の実施例による感熱式流量セン
サの構成説明図である。
サの構成説明図である。
【図３】この発明の第３の実施例による感熱式流量セン
サの構成説明図である。
サの構成説明図である。
【図４】従来の感熱式流量センサの構成説明図である。
１ 流管 ２ 発熱体 ３ 測温体 ４ 第２の発熱体 Ｒ２ 抵抗 Ｒ３ 抵抗 Ｒ４ 第２の測温体 １０１ 差動増幅器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】各熱損失の割合は計測流量により異なり、
低流量域においては、全熱損失に対する放射熱損失の割
合は高流量域に比べて大きくなるため、例えば、流体温
度が高い場合、流量に対する出力エラーの勾配が低流量
域において大きく、出力エラーは大流量域に比べて大き
なものとなる。したがって、流体への強制対流熱損失の
温度依存性しか考慮していない従来の感熱式流量センサ
では、計測流量の全域に亘る温度特性の補正が十分では
なかった。
低流量域においては、全熱損失に対する放射熱損失の割
合は高流量域に比べて大きくなるため、例えば、流体温
度が高い場合、流量に対する出力エラーの勾配が低流量
域において大きく、出力エラーは大流量域に比べて大き
なものとなる。したがって、流体への強制対流熱損失の
温度依存性しか考慮していない従来の感熱式流量センサ
では、計測流量の全域に亘る温度特性の補正が十分では
なかった。
Claims (4)
- 【請求項１】 流体の流路に配置された発熱体と並列に
接続され、上記流体の温度を測定する第１の測温体と、
この第１の測温体と直列に接続され流体の温度を測定す
る第２の測温体と、この第２の測温体と上記発熱体とが
対辺となるように上記発熱体と上記第１の測温体および
上記第２の測温体とともにブリッジ回路を構成する抵抗
とを備えた感熱式流量センサ。 - 【請求項２】 上記第２の測温体が上記第１の測温体に
対して流体温度が高いとき低流量域にてより昇温される
ように上記流路内に配設される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】 上記第２の測温体が上記発熱体の主に放
射熱伝達に依存して昇温されることを特徴とする請求項
２に記載の感熱式流量センサ。 - 【請求項４】 上記第２の測温体を上記発熱体と異なる
第２の発熱体により昇温されることを特徴とする請求項
２に記載の感熱式流量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114726A JPH05312612A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 感熱式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114726A JPH05312612A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312612A true JPH05312612A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=14645092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114726A Pending JPH05312612A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 感熱式流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312612A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08203832A (ja) * | 1993-12-30 | 1996-08-09 | Tokyo Electron Ltd | 半導体製造装置 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4114726A patent/JPH05312612A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08203832A (ja) * | 1993-12-30 | 1996-08-09 | Tokyo Electron Ltd | 半導体製造装置 |
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