JPH0682286A

JPH0682286A - 熱式流量計

Info

Publication number: JPH0682286A
Application number: JP4255949A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nomura; 忠志野村; Akira Kumada; 明久万田; Tomio Shibano; 富雄柴野; Mitsuhiro Murata; 充弘村田; Hirohito Hayashi; 浩仁林
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】流体温度の温度補償を行って流量や流速等を
検出する熱式流量計において、低電圧駆動であり、小型
で感度を良くし、製造コストを低減する。【構成】ブリッジ回路30の温度補償用感温抵抗体３側
よりブリッジ辺出力電圧Ｖ₁₁を取り出し、差動増幅器７
の反転入力端子に加え、検出用感温抵抗体２側からブリ
ッジ辺出力電圧Ｖ₁₂を取り出し、差動増幅器７の非反転
入力端子に加える。差動出力電圧Ｖ₁₂−Ｖ₁₁を加熱用抵
抗体４に加え、両感温抵抗体３，２間の温度差が一定と
なるよう制御する。加熱用抵抗体４に加えられた差動出
力電圧が流量の検出信号となる。加熱用抵抗体４と検出
用感温抵抗体２は熱的に一体化構造として、装置を小型
にし、駆動回路も簡易化して製造コストを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体温度の影響を補償
し、流量や流速等を測定するための熱式流量計に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】熱式流量計は、流体温度を検知する温度
補償用感温抵抗体と、流量や流速等を検知する検出用感
温抵抗体とを有し、さらに、これらの両感温抵抗体の温
度差が常に一定となるように検出用感温抵抗体に駆動電
圧を印加して加熱する加熱手段を備えている。この加熱
に要する電圧の変化を利用して流体の流れる流量や流速
等を求める方式の熱式流量計の一例が特開昭５２−１０
７５４号に示されており、その装置の検出用感温抵抗体
設置部分を含む主要な構造の断面図を図６に示す。同図
において、細長い円筒状の部材である中空ピン21の内部
には、検出用感温抵抗体２と、この検出用感温抵抗体２
を加熱する加熱コイル23および加熱コイル支持部40が配
設されている。検出用感温抵抗体２および加熱コイル23
からはリード線24，28が引き出され、回路に接続され
る。一方、温度補償用感温抵抗体は加熱コイルを収容し
ない中空ピン21内に同様に収容され、リード線にて回路
に接続される。

【０００３】この回路は、温度補償用感温抵抗体と検出
用感温抵抗体を組み込んだブリッジ回路や、加熱コイル
23に流れる電流を設定するためのポテンショメータや、
電流を一定に保つための安定化装置等を有して構成され
ており、前記ポテンショメータや安定化装置等を用いて
温度補償用感温抵抗体と検出用感温抵抗体との温度差を
一定にするよう制御されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成によると検出用感温抵抗体２を加熱するための加熱
コイル23を検出用感温抵抗体２の周りに巻き付けるため
装置が大型で複雑であり、また、加熱コイル23に流れる
電流を制御する回路もポテンショメータ、安定化装置等
を用いているので複雑なものとなり、装置も大型化す
る。そのため、熱式流量計の小型化が難しく、製作コス
トも高価なものであった。

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、検出用感温抵抗体設
置部分の装置構造や加熱に要する駆動電圧を制御する回
路構成を簡易化することによって小型化し、製作コスト
を低減させ、低電圧駆動の熱式流量計を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の熱式流量計は、検出用感温抵抗体と温度補償用感
温抵抗体とが別個の辺に設けられてブリッジ回路が形成
され、前記検出用感温抵抗体には加熱用抵抗体が熱的に
一体的に結合されており、前記検出用感温抵抗体のブリ
ッジ辺出力電圧と温度補償用感温抵抗体のブリッジ辺出
力電圧との差動出力が前記加熱用抵抗体に加えられて検
出用感温抵抗体と温度補償用抵抗体との温度差が一定に
制御されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】流体の流れによって検出用感温抵抗体から流量
に応じた放熱が起こり、検出用感温抵抗体の温度が下が
り、抵抗値が変化し、検出用感温抵抗体側のブリッジ辺
出力電圧が変化する。そして、検出用感温抵抗体側のブ
リッジ辺出力電圧と温度補償用感温抵抗体側のブリッジ
辺出力電圧との差動出力が流量として検出される。差動
出力電圧は加熱用抵抗体に加えられ、加熱用抵抗体の発
熱によって検出用感温抵抗体が放熱による温度低下分だ
け暖められ、検出用感温抵抗体と温度補償用感温抵抗体
との温度差が一定になるように制御される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明による熱式流量計の一実施例の回路図が図
１に示されている。ブリッジ回路30の入力端子９は駆動
電源42側に接続され、他方の入力端子10はグランド側に
接続されている。入力端子９と出力端子11の間に固定抵
抗体５が接続され、出力端子11と入力端子10の間は温度
補償用感温抵抗体３が接続されている。一方、入力端子
９と出力端子12の間には固定抵抗体６が接続され、出力
端子12と入力端子10の間には検出用感温抵抗体２が接続
されている。温度補償用感温抵抗体３と検出用感温抵抗
体２は同じ抵抗温度係数をもつＮＴＣサーミスタを使用
している。温度補償用感温抵抗体３は流体温度を検知
し、検出用感温抵抗体２は気体等の流量や流速を検知す
るものである。検出用感温抵抗体２は図２に示すよう
に、加熱用抵抗体４と熱的に一体形成されている。すな
わち、熱伝導率の高い基板19の表面に検出用感温抵抗体
２が配置され、この基板19の裏面には、加熱用抵抗体４
が前記検出用感温抵抗体２と対向する位置に配置されて
いる。加熱用抵抗体４は加熱に必要な十分な電流が流れ
るよう抵抗値が小さいものを使用している。

【０００９】ブリッジ30の温度補償用感温抵抗体３側の
出力端子11からブリッジ辺出力電圧Ｖ₁₁が取り出され、
差動増幅器７の反転入力端子に加えられる。検出用感温
抵抗体２側の出力端子12からはブリッジ辺出力電圧Ｖ₁₂
が取り出され、差動増幅器７の非反転入力端子に加えら
れる。差動増幅器７からは差動出力電圧Ｖ₁₂−Ｖ₁₁が取
り出され、この差動出力電圧はトランジスタ８のベース
側に加えられる。トランジスタ８のコレクタ側はブリッ
ジ回路30の入力端子９側に接続される。トランジスタ８
のエミッタ側は加熱用抵抗体４の一端に接続しており、
差動出力電圧Ｖ₁₂−Ｖ₁₁に対応する電流が増幅されて加
熱用抵抗体４に加えられている。加熱用抵抗体４の他端
はグランド側に接続している。

【００１０】本実施例では温度補償用感温抵抗体３と検
出用感温抵抗体２との温度差を一定、例えば温度差が10
℃のときに、ブリッジ回路30は平衡状態になるようにブ
リッジ各辺の抵抗値が設定されている。流量又は流速の
検出信号は端子13若しくは端子14より取り出される。

【００１１】本実施例は上記のように構成されており、
次にその動作を説明する。流体の流れによって検出用感
温抵抗体２の温度が放熱によって冷やされると、検出用
感温抵抗体２の抵抗値が上がる。ブリッジ辺出力電圧Ｖ
₁₂は上がり、ブリッジ辺出力電圧Ｖ₁₁との差動出力電圧
Ｖ₁₂−Ｖ₁₁は上がる。この差動出力電圧Ｖ₁₂−Ｖ₁₁はト
ランジスタ８によって増幅され、加熱用抵抗体４に加え
られて発熱し、加熱用抵抗体４と熱的に一体形成されて
いる検出用感温抵抗体２の温度が上昇し、抵抗値が下が
る。この結果、ブリッジ出力電圧Ｖ₁₂が下がり、ブリッ
ジ出力電圧Ｖ₁₁との差動出力電圧Ｖ₁₂−Ｖ₁₁が小さくな
り、この電圧Ｖ₁₂−Ｖ₁₁は温度補償用感温抵抗体３と検
出用感温抵抗体２の温度差が10℃になるまで加熱用抵抗
体４に加えられ、検出用感温抵抗体２を暖める。検出用
感温抵抗体２が流体の流れによって放熱され温度が低下
した分を暖めるために加熱用抵抗体４の加熱に加えられ
た電圧が流量又は流速の検出信号として取り出される。

【００１２】本実施例は上記のように加熱用抵抗体４と
検出用感温抵抗体２が熱的に一体となった構成をしてい
るので、加熱コイル23を使用した従来例よりも装置を小
型に、かつ、簡易な構成にできる。また、熱的に一体化
した構成をしているので、加熱用抵抗体４の発熱は、検
出用感温抵抗体２へ熱効率良く伝熱される。その結果、
感度良く流量や流速が検出できるようになる。さらに、
加熱用抵抗体４は抵抗値が小さいものであるから、電源
電圧は低電圧、例えば５Ｖで駆動できる。駆動回路も、
従来のようなポテンショメータや安定化装置等を必要と
しないので簡易になる。したがって、本実施例の熱式流
量計によれば、小型化されて、製造コストも大幅に低減
できるようになる。

【００１３】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、本実
施例では、検出用感温抵抗体２と加熱用抵抗体４との熱
的一体化構造を、図２に示すように熱伝導率の高い基板
19の表裏片面ずつに配置したが、図３に示すように前記
基板19の同一面上に、近接して検出用感温抵抗体２と加
熱用抵抗体４を配置してもよい。

【００１４】また、図４のように断熱性の基板39の上に
加熱用抵抗体４を固定して、さらにその上に検出用感温
抵抗体２を固定してもよい。この構造をとる場合は、加
熱用抵抗体４が発熱したとき断熱性の基板39を介して外
部へ放熱することはほとんどなく、直接検出用感温抵抗
体２に伝熱される。したがって、図２や図３のように熱
伝導性の基板19を介して加熱用抵抗体４から検出用感温
抵抗体２に伝熱するよりも、より熱効率が良くなるの
で、流量や流速の検出感度が向上し、消費電力も節減さ
れる。さらに、図５のように基板を省略して検出用感温
抵抗体２と加熱用抵抗体４を直接固定したものでもよ
い。この場合も、図４と同様に、加熱用抵抗体４の発熱
は検出用感温抵抗体２に直接伝熱されるので、図２や図
３に示される構造をとる場合よりも熱効率が良く、検出
感度が向上する。また、基板がないので材料費を節減で
きる。

【００１５】また、本実施例では検出用感温抵抗体２と
温度補償用感温抵抗体３としてＮＴＣサーミスタを使用
したが、温度変化に対して抵抗値が変化するものであれ
ば、抵抗温度係数が負の他の抵抗体でもよく、また、抵
抗温度係数が正のものでもよい。ただし、抵抗温度係数
が正の抵抗体を使用したときはブリッジ回路30から差動
増幅器７への接続の仕方は反転入力端子と非反転入力端
子が逆になる。さらに、ブリッジ回路30は検出用感温抵
抗体２と温度補償用感温抵抗体３との温度差が10℃で平
衡となるように設定しているが、任意の温度でよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、検出用
感温抵抗体設置部分においては、検出用感温抵抗体と加
熱用抵抗体が熱的に一体形成される簡易な構造をとって
いるので熱効率が良く、したがって感度も良く、小型に
できる。さらに、駆動回路においても、ブリッジ回路か
らの差動出力が加熱抵抗体に加わるので、従来のような
ポテンショメータや安定化装置等は必要とせず、温度補
償用感温抵抗体３と検出用感温抵抗体２との温度差を一
定にする回路は極めて簡易となり、小型化される。した
がって、低電圧駆動で製造コストの安価な熱式流量計を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱式流量計の一実施例の回路図で
ある。

【図２】同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体
設置部分の断面図である。

【図３】同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体
設置部分の他の構造を示す断面図である。

【図４】同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体
設置部分の他の構造を示す断面図である。

【図５】同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体
設置部分の他の構造を示す断面図である。

【図６】従来の熱式流量計の検出用感温抵抗体設置部分
の断面図である。

【符号の説明】２検出用感温抵抗体３温度補償用感温抵抗体４加熱用抵抗体Ｖ₁₁，Ｖ₁₂ ブリッジ辺出力電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田充弘京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者林浩仁京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出用感温抵抗体と温度補償用感温抵抗
体とが別個の辺に設けられてブリッジ回路が形成され、
前記検出用感温抵抗体には加熱用抵抗体が熱的に一体的
に結合されており、前記検出用感温抵抗体のブリッジ辺
出力電圧と温度補償用感温抵抗体のブリッジ辺出力電圧
との差動出力が前記加熱用抵抗体に加えられて検出用感
温抵抗体と温度補償用抵抗体との温度差が一定に制御さ
れている熱式流量計。