JPH0814505B2

JPH0814505B2 - 流量計

Info

Publication number: JPH0814505B2
Application number: JP62264716A
Authority: JP
Inventors: 亨一石川; 正男山口; 博三平
Original assignee: Estech Corp
Current assignee: Estech Corp
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH01107114A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、液体や気体等の流体の流量、特に、液体
の微小流量を測定するのに好適な流量計に関する。

〔従来の技術〕

従来より例えば液体の微小流量を測定する方法とし
て、一定時間容器内に液体を入れ、その重量を基準に
して測る方法、容積が既知の容器を液体が満たす時間
を基準にして測定する方法、羽根車等を用いる方法、
感熱センサまたは圧力センサを流路内に入れ、流速か
ら流量を得る方法、液体が流れる管にヒータを巻設
し、ヒータ自体またはヒータ前後の温度に基づいて測る
方法などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の各方法にはそれぞれ次のような
欠点がある。すなわち、およびの方法は、インライ
ンでの測定並びに瞬時流量の測定ができない。そして、
方法は、羽根車の大きさなどから微小流量の測定が困
難である。また、の方法は、センサ部のシールドや接
液部の材質に難がある。さらに、の方法は、測定感度
に難があるとともに、ヒータの液体加熱によって気泡が
発生するほか、低沸点液体の測定には不向きであるなど
である。

この発明は、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、上述の欠点を悉く解消した測
定精度の高い流量計を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明に係る流量計
は、流体が流れる管の一部を電子冷却素子で冷却するよ
うに構成するとともに、前記管の冷却部分よりも上流側
の非冷却の管表面に温度検出第１素子を、電子冷却素子
の前記管から離れた表面に温度検出第２素子を、電子冷
却素子で冷却される管表面に温度検出第３素子を、それ
ぞれ設け、温度検出第１素子の検出温度と温度検出第２
素子の検出温度との差が常に所定値になるように、電子
冷却素子を制御しつつ、温度検出第３素子の検出温度と
温度検出第２素子の検出温度との差に基づいて前記管内
を流れる流体の流量を測定するようにしている。

〔作用〕

上記特徴的構成を有する流量計においては、流体が流
れる管を電子冷却素子で冷却するようにしているので、
気泡が発生せず、したがって、低沸点液体の測定が可能
になる。また、液体中に溶存するガスの影響を受けな
い。さらに、流体の流れによって生じる温度差、すなわ
ち、流体の温度上昇分を検出しているだけであるから、
取り付け姿勢の影響を受けることがない。

そして、前記電子冷却素子による管の冷却に際して、
管の非冷却部分表面の温度と電子冷却素子の表面温度と
の差を常に所定値になるようにしていることにより、管
の内部を流れる流体の温度が変わっても、流体流量を精
度よく測定することができる。

また、前記電子冷却素子の表面温度として、電子冷却
素子における流体が流れる管から離れた部位の温度を測
るようにしているので、管内を流体が流れることによる
温度上昇の影響を受けることがなく、したがって、精度
の高い測定を行うことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を、図面を参照しながら説
明する。

第１図〜第５図は、この発明の流量計の一例を示し、
まず、第１図〜第３図において、１は測定対象である流
体Ｌが例えば矢印で示す方向に流れる管で、例えば外径
が2.0mm、内径が1.9mmのステンレス鋼管よりなる。

２は管１の一部を冷却するための電子冷却素子で、こ
の電子冷却素子２は一方（図示する例では上方）に凹部
３が形成され、他方（下方）に多数のフィン４が形成さ
れるとともに、凹部３を囲む周壁3Aに相対向する切欠部
5A,5Bを形成してなる例えばアルミニウムよりなるヒー
トシンク６の凹部３内に収容されている。

前記電子冷却素子２の上面2Aには、例えば、第４図に
示すように、管１の外形に沿う形状を有する溝７を上面
に備えるとともに、側部に素子ホルダ8A,8Bを突設して
なる管ホルダ９と、この管ホルダ９より例えば所定距離
離れて位置する素子ホルダ10とが設けられている。これ
らのホルダ9,10は、熱伝導性の優れたアルミニウムまた
は銅などよりなり、前記上面2Aに密着して設けられてい
る。

そして、前記管１は、切欠部5A,5Bの間において溝７
の表面に密着するように設けられ、溝７に当接する部分
1Aが電子冷却素子２によって冷却される。この場合、被
冷却部分1Aと電子冷却素子２との熱的結合を密にするた
めおよび振動影響が生じないようにするため、被冷却部
分1Aと溝７とが密着する部分にはサーマルコンパウンド
が充填されたり、銀ペーストが用いられる。11はヒート
シンク６の切欠部5A,5Bにおける管１の周囲の隙間を充
填する断熱材である。

12は管１の被冷却部分1Aよりも上流側の非冷却部分1B
の温度を検出する温度検出第１素子で、ホルダ9,10と同
様の材料よりなる素子ホルダ13を介して管表面に設けら
れている。14は電子冷却素子２の温度を検出する温度検
出第２素子で、素子ホルダ10に取り付けられている。15
は電子冷却素子２によって冷却される管１の被冷却部分
1Aの温度を検出する温度検出第３素子で、管ホルダ９の
上流側の素子ホルダ8Aに取り付けられている。なお、こ
の温度検出第３素子15を素子ホルダ8Aに代えてこれより
も下流側の素子ホルダ8Bに取り付けるようにしてもよ
い。

16A,16Bは管１の被冷却部分1A、電子冷却素子２の上
面2Aおよび温度検出第１素子12を被覆する例えばスチロ
ールよりなる断熱材である。なお、これらの断熱材16A,
16Bは、一体的に形成してあってもよい。なお、第２図
においては、断熱材16A,16Bの図示は省略されている。

第５図は、上記電子冷却素子２および温度検出素子1
2,14,15を含む電気系ブロック図であり、この図におい
て、17,18,19はそれぞれ温度検出素子12,14,15を定電流
制御する定電流回路、20は温度検出第１素子12の検出温
度ａと温度検出第２素子14の検出温度ｂとに基づいて電
子冷却素子２を制御し、もって前記両検出温度の差ａ−
ｂが所定の値になるように制御する定温度制御回路、21
は温度検出第３素子15の検出温度ｃと温度検出第２素子
14の検出温度ｂとの差をとり、これを増幅する増幅器、
22は温度補正回路、23はリニアライザ、24は出力点であ
る。

而して、上記構成の流量計において、温度検出素子1
2,14,15に対してそれぞれ定電流回路17,18,19によって
所定の大きさ（例えば0.3mA）の電流を流すとともに、
温度検出第１素子12の検出温度ａと温度検出第２素子14
の検出温度ｂとの差ａ−ｂが所定の値（例えば８℃）と
なるように、定温度制御回路20において例えばPIDを用
いて電子冷却素子２を制御する。

この条件下において、管１内に流体Ｌが流れていない
ときは、電子冷却素子２の表面2A上は全て同一温度であ
るから、温度検出第３素子15の検出温度ｃと温度検出第
２素子14の検出温度ｂとは等しく、すなわち、差ｃ−ｂ
はゼロである。そして、管１内に流体Ｌが流れていると
きは、温度検出第３素子15の検出温度ｃは、前記流体Ｌ
の流量に比例して上昇するので、温度検出第３素子15の
検出温度ｃと温度検出第２素子14の検出温度ｂとの間に
差が生ずる。したがって、差ａ−ｂを所定の値になるよ
うにして、差ｃ−ｂを得ることにより、管１内に流れる
流体Ｌの流量を求めることができるのである。

この場合、差ａ−ｂが所定の値になるようにしている
効果は次の通りである。すなわち、温度検出第１素子12
は、流れ込む流体Ｌの温度を検出して、これを検出温度
ａとして出力する。また、温度検出第２素子14は、管１
を冷却する電子冷却素子２の温度を検出して、これを検
出温度ｂとして出力する。そして、前記差ａ−ｂが常に
所定の値になるようにすることは、管１内を流れようと
する流体Ｌの温度に応じて、電子冷却素子２の温度を制
御することであり、したがって、流体Ｌの温度が変わる
ようなことがあっても、温度検出第３素子15の出力ｃと
温度検出第２素子14の出力ｂとの差、つまり、差ｃ−ｂ
に影響が及ぼされることがなくなり、流体Ｌの流量を常
に精度よく測定することができるのである。

そして、この場合、前記温度検出第２素子14が、電子
冷却素子２の流体が流れる管１から離れた部位に設けら
れているので、管１内を流れる流体の熱影響を受けるこ
とがほとんどなく、したがって、前記差ａ−ｂを常に所
定の値になるようにするに際して、例えば、外部からエ
ネルギーなどを供給する必要がないなど、その制御が容
易である。

ところで、上記実施例において、微小流量範囲の測定
に関しては、温度検出第３素子15は、管１の被冷却部分
1Aにおいて上流側に設ける程、高感度な出力が得られ
る。そして、必要な感度に応じて、この温度検出第３素
子15を、上流側の位置（例えば素子ホルダ8A）から下流
側の位置（例えば素子ホルダ8B）までの間のいずれの位
置に置くこともできる。また、複数の素子ホルダを設け
ておいてもよいことはいうまでもない。

この発明は上記実施例に限られるものではなく、例え
ば温度検出素子12,14,15として、リニアサーミスタ、白
金温度計、抵抗温度素子、巻線、熱電対などを用いても
よい。そして、管１は、ステンレス鋼以外に、アルミニ
ウム、銅、ニッケルなどの金属材料や、管１の肉厚を薄
くした場合にはフッ化エチレン樹脂、ポリマー系などに
よって構成してもよい。また、この発明の流量計は、空
気やアルゴンあるいは腐食性ガスなどの気体の流量測定
にも使用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の流量計によれば、管
内を流れる流体の流量を非接触で測定し、かつ流体の微
小流量を測定できることは勿論のこと、流体が流れる管
を電子冷却素子で冷却するようにしているので、気泡が
発生せず、したがって、低沸点液体など気体を発生し易
い液体の測定が可能になる。

そして、液体中に溶存するガスの影響を受けず、しか
も、流体の温度変化に応じて電子冷却素子の温度を変化
させ、電子冷却素子によって冷却されない管の温度と、
電子冷却素子の温度との差が常に所定の値になるように
しているので、取付け姿勢の影響を受けることないとい
ったこととあいあまって、精度の高い測定を行うことが
できる。

特に、前記電子冷却素子の表面温度として、電子冷却
素子における流体が流れる管から離れた部位の温度を測
るようにしているので、管内を流体が流れることによる
温度上昇の影響を受けることがなく、制御が容易である
といった利点がある。

さらに、この発明の流量計は、空気やアルゴンあるい
は腐食性ガスなどの気体の流量測定にも使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
流量計の縦断面図、第２図は横断面図、第３図は分解斜
視図、第４図は要部の拡大斜視図、第５図は電気系ブロ
ック図である。１……管、1A……被冷却部分、1B……非冷却部分、２…
…電子冷却素子、12……温度検出第１素子、14……温度
検出第２素子、15……温度検出第３素子、ａ……温度検
出第１素子の検出温度、ｂ……温度検出第２素子の検出
温度、ｃ……温度検出第３素子の検出温度、Ｌ……流
体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が流れる管の一部を電子冷却素子で冷
却するように構成するとともに、前記管の冷却部分より
も上流側の非冷却の管表面に温度検出第１素子を、電子
冷却素子の前記管から離れた表面に温度検出第２素子
を、電子冷却素子で冷却される管表面に温度検出第３素
子を、それぞれ設け、温度検出第１素子の検出温度と温
度検出第２素子の検出温度との差が常に所定値になるよ
うに、電子冷却素子を制御しつつ、温度検出第３素子の
検出温度と温度検出第２素子の検出温度との差に基づい
て前記管内を流れる流体の流量を測定するようにしたこ
とを特徴とする流量計。