JPH10142021A - 熱式質量流量計 - Google Patents
熱式質量流量計Info
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- JPH10142021A JPH10142021A JP8302589A JP30258996A JPH10142021A JP H10142021 A JPH10142021 A JP H10142021A JP 8302589 A JP8302589 A JP 8302589A JP 30258996 A JP30258996 A JP 30258996A JP H10142021 A JPH10142021 A JP H10142021A
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度であると共に制作コストを低減でき、
一方で、応答速度の速い熱式質量流量計を提供する。 【解決手段】 流れに平行におかれた検出部の、加熱部
を挾む温度測定点を、上流側と下流側との、ほぼ等距離
すると共にそれら加熱部と温度測定部を高熱伝導体で連
結し、これらを一体とした。更にそれら一体のものを上
流側、下流側２個のヒートパイプ６ａ，６ｂに連結し更
に外部の熱シンクに接続した。
一方で、応答速度の速い熱式質量流量計を提供する。 【解決手段】 流れに平行におかれた検出部の、加熱部
を挾む温度測定点を、上流側と下流側との、ほぼ等距離
すると共にそれら加熱部と温度測定部を高熱伝導体で連
結し、これらを一体とした。更にそれら一体のものを上
流側、下流側２個のヒートパイプ６ａ，６ｂに連結し更
に外部の熱シンクに接続した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱式質量流量計に係り、
特に、流管中の質量流量をバイパスを設置すること無
く、大流量から小流量の測定に、手軽かつ廉価で使用で
きる応答性の良い挿入形熱式質量流量計に関する。
特に、流管中の質量流量をバイパスを設置すること無
く、大流量から小流量の測定に、手軽かつ廉価で使用で
きる応答性の良い挿入形熱式質量流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱式流量計は概略、非線形特性の
風速計、境界層流量計、又はバイパスを持った、ほぼ線
形特性の層流式細管型熱式質量流量計である。流量計の
特性は当然，線形が望ましく非線形の流量計は何等かの
方法で利用のしやすい線形に直線化しているのが現状で
ある。
風速計、境界層流量計、又はバイパスを持った、ほぼ線
形特性の層流式細管型熱式質量流量計である。流量計の
特性は当然，線形が望ましく非線形の流量計は何等かの
方法で利用のしやすい線形に直線化しているのが現状で
ある。
【０００３】現在一番使用量の多い熱式質量流量計は汚
れに弱い細管形で有るが、これらは半導体製造装置、液
晶製造装置等に数多く使用されている。上記装置産業に
おいて数多く使用されている理由は、流体の接する流路
や各装置の清浄度が極端に重視されている結果、細管形
熱式質量流量計の欠点である、バイパスや検出部の一部
である、細管部の汚れ等による精度の悪化を考慮する必
要がないからである。
れに弱い細管形で有るが、これらは半導体製造装置、液
晶製造装置等に数多く使用されている。上記装置産業に
おいて数多く使用されている理由は、流体の接する流路
や各装置の清浄度が極端に重視されている結果、細管形
熱式質量流量計の欠点である、バイパスや検出部の一部
である、細管部の汚れ等による精度の悪化を考慮する必
要がないからである。
【０００４】一般用途としては、これら特異な清浄度を
保つ事は技術的、経済的にも困難で、その様な必要もな
い。しかも、この様な一般的な用途に的した熱式質量流
量計は余り多くない。又存在していても、極端な非線形
で、応答速度も遅いのが実情であり、普及の少ない原因
もそこにある。
保つ事は技術的、経済的にも困難で、その様な必要もな
い。しかも、この様な一般的な用途に的した熱式質量流
量計は余り多くない。又存在していても、極端な非線形
で、応答速度も遅いのが実情であり、普及の少ない原因
もそこにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】流量測定は必ずしも清
浄な状態で使用されるとは限らない。大流量の測定に必
ずしも、バイパス形の熱式質量流量計は適当とは考えら
れない。しかも構造や流路の形状を複雑にして高価な商
品を作る必要もない。同一の精度で使用できるなら、廉
価で構造の簡単なものが必要である事は言うまでもな
い。従来の挿入形の熱式質量計の普及を阻む最大原因
は、応答速度、極端な非線形、高価が上げられる。
浄な状態で使用されるとは限らない。大流量の測定に必
ずしも、バイパス形の熱式質量流量計は適当とは考えら
れない。しかも構造や流路の形状を複雑にして高価な商
品を作る必要もない。同一の精度で使用できるなら、廉
価で構造の簡単なものが必要である事は言うまでもな
い。従来の挿入形の熱式質量計の普及を阻む最大原因
は、応答速度、極端な非線形、高価が上げられる。
【０００６】一般的には細管形熱式流量計の検出部に使
用されいて流体加熱と、その加熱された流体の移動にと
もなう温度変化を測定することにより流量計測を行って
いる。但し加熱源は流管の外におかれている。従って、
本発明にあっては、流量特性が出来る限り線形で、応答
が早い挿入形熱式質量流量計を実現する為に細管形熱式
流量計の原理とほぼ同じ、状況を直接、主流の管内で行
おうとするものである。
用されいて流体加熱と、その加熱された流体の移動にと
もなう温度変化を測定することにより流量計測を行って
いる。但し加熱源は流管の外におかれている。従って、
本発明にあっては、流量特性が出来る限り線形で、応答
が早い挿入形熱式質量流量計を実現する為に細管形熱式
流量計の原理とほぼ同じ、状況を直接、主流の管内で行
おうとするものである。
【０００７】そこで、請求項１記載の発明の課題は、高
精度であると共に制作コストを低減でき、一方で、応答
速度の速い熱式質量流量計を提供する点にある。請求項
２、３、４及び５記載の発明にあっては、請求項１記載
の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減するこ
とが可能な質量熱式流量計を提供する点にある。
精度であると共に制作コストを低減でき、一方で、応答
速度の速い熱式質量流量計を提供する点にある。請求項
２、３、４及び５記載の発明にあっては、請求項１記載
の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減するこ
とが可能な質量熱式流量計を提供する点にある。
【０００８】請求項６記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、上記ヒートパイプを加熱源
としてではなく、冷却源として使用する熱式質量流量計
を提供する点にある。以上のような課題解決のため、請
求項１記載の発明にあっては、流体の流路途中に発熱体
を配置し、流体の温度変化と流体の質量流量の関係に基
づき流量を計測する熱式質量流量計において、被測定流
体の流路の上流側と下流側において、流路中に直接配設
される、一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂと、これら
一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂは夫々、ヒートパイ
プ６ａ，６ｂに接続されていることを特徴とする。
記載の発明の効果に加えて、上記ヒートパイプを加熱源
としてではなく、冷却源として使用する熱式質量流量計
を提供する点にある。以上のような課題解決のため、請
求項１記載の発明にあっては、流体の流路途中に発熱体
を配置し、流体の温度変化と流体の質量流量の関係に基
づき流量を計測する熱式質量流量計において、被測定流
体の流路の上流側と下流側において、流路中に直接配設
される、一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂと、これら
一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂは夫々、ヒートパイ
プ６ａ，６ｂに接続されていることを特徴とする。
【０００９】また、請求項２記載の発明にあっては、検
出部の発熱体取付け部の上流側に設置された発熱兼感熱
抵抗体３ａと下流側に設置された発熱兼感熱抵抗体３ｂ
とを挾む両端の各々がヒートパイプ６ａ，６ｂで保持さ
れたことを特徴とする。また、請求項３記載の発明にあ
っては、被測定流体が周囲を流れる流路において検出部
の中心に置かれた発熱部を上記ヒートパイプヒートパイ
プ６ａ，６ｂにより外部より直接加熱することを特徴と
する。
出部の発熱体取付け部の上流側に設置された発熱兼感熱
抵抗体３ａと下流側に設置された発熱兼感熱抵抗体３ｂ
とを挾む両端の各々がヒートパイプ６ａ，６ｂで保持さ
れたことを特徴とする。また、請求項３記載の発明にあ
っては、被測定流体が周囲を流れる流路において検出部
の中心に置かれた発熱部を上記ヒートパイプヒートパイ
プ６ａ，６ｂにより外部より直接加熱することを特徴と
する。
【００１０】また、請求項４記載の発明にあっては、被
測定流体が周囲を流れる流路において検出部の中心に置
かれた発熱部と、それを挾んだ感熱部を有し更にその両
端にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特徴とす
る。また、請求項５記載の発明にあっては、上記ヒート
パイプ６ａ，６ｂを冷却源として使用することを特徴と
する。
測定流体が周囲を流れる流路において検出部の中心に置
かれた発熱部と、それを挾んだ感熱部を有し更にその両
端にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特徴とす
る。また、請求項５記載の発明にあっては、上記ヒート
パイプ６ａ，６ｂを冷却源として使用することを特徴と
する。
【００１１】また、請求項６記載の発明にあっては、被
測定流体が周囲を流れる流路において検出部の中心から
上流側、下流側にほぼ同一寸法の点に感熱部を有し更に
その両端にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特
徴とする。従って、請求項１乃至６記載の発明にあって
は、外部から与えられる温度（熱量）により、流体の移
動が引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、従来
用いられていた挿入型の流量計にあっては開示されてい
ない、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流管中
のしかも検出部に設置したことにより、流量が流れた時
そのエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定すること
が可能となる。
測定流体が周囲を流れる流路において検出部の中心から
上流側、下流側にほぼ同一寸法の点に感熱部を有し更に
その両端にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特
徴とする。従って、請求項１乃至６記載の発明にあって
は、外部から与えられる温度（熱量）により、流体の移
動が引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、従来
用いられていた挿入型の流量計にあっては開示されてい
ない、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流管中
のしかも検出部に設置したことにより、流量が流れた時
そのエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定すること
が可能となる。
【００１２】また、請求項１乃至６記載の発明にあって
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱拡散が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱拡散が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を添付図
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に
係る熱式質量流量計の正面の断面図である。熱伝導素材
２に巻き付けられ直列に接続された発熱抵抗兼検出体３
ａ・３ｂは外筒１に覆われている。更にその両端はヒー
トパイプ６ａ，６ｂの一端に接続されいる。
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に
係る熱式質量流量計の正面の断面図である。熱伝導素材
２に巻き付けられ直列に接続された発熱抵抗兼検出体３
ａ・３ｂは外筒１に覆われている。更にその両端はヒー
トパイプ６ａ，６ｂの一端に接続されいる。
【００１４】ヒートパイプ６ａ，６ｂの他端は保持金具
４をへて熱シンク１３ａ，１３ｂに接続される事で一つ
のループを作っている。又、結ばれた発熱抵抗兼検出体
３ａ，３ｂの中間点に導線８が接続され、更にその発熱
抵抗兼検出体３ａ，３ｂの他端は各々導線７，９に接続
されている。これら導線は加熱源と温度検出部で構成す
るブリッジ回路の一端となっている。図６は検出部１の
上流側と下流側の温度差を検出する方法を示し、発熱抵
抗兼検出体３ａ，３ｂの各々の抵抗値をＲ１，Ｒ２とす
ると、この抵抗値は他の一対の固定抵抗Ｒ３，Ｒ４とで
ブリッジ回路を構成している。
４をへて熱シンク１３ａ，１３ｂに接続される事で一つ
のループを作っている。又、結ばれた発熱抵抗兼検出体
３ａ，３ｂの中間点に導線８が接続され、更にその発熱
抵抗兼検出体３ａ，３ｂの他端は各々導線７，９に接続
されている。これら導線は加熱源と温度検出部で構成す
るブリッジ回路の一端となっている。図６は検出部１の
上流側と下流側の温度差を検出する方法を示し、発熱抵
抗兼検出体３ａ，３ｂの各々の抵抗値をＲ１，Ｒ２とす
ると、この抵抗値は他の一対の固定抵抗Ｒ３，Ｒ４とで
ブリッジ回路を構成している。
【００１５】ブリッジ回路には定電流源１８からの電流
Ｉが流れ発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂによって、検出部
１は流体温度よりも（設定値）一定値だけ温度が上昇し
た状態となる。上記の構成のものを組み込んだ形が図３
である。図３において、流量が零の時はブリッジがバラ
ンスして不平衡電圧は零である。流量が流れ始めると検
出部１の発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂで発生した熱は流
体移動に伴い、発熱抵抗兼検出体３ａ側から発熱抵抗兼
検出体３ｂ側に移動をする。 即ち、この際に、全体と
して下流側に温度の移動が起こり、その結果発熱抵抗兼
検出体３ａの温度は低下し発熱抵抗兼検出体３ｂの温度
は上昇することとなる。この温度変化によって抵抗Ｒ１
抵抗Ｒ２が変化し、結果ブリッジ回路は不平衡となり、
この不平衡電圧は作動増幅器１９の出力として取り出さ
れる。この出力は、ほぼ流速に比例している。
Ｉが流れ発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂによって、検出部
１は流体温度よりも（設定値）一定値だけ温度が上昇し
た状態となる。上記の構成のものを組み込んだ形が図３
である。図３において、流量が零の時はブリッジがバラ
ンスして不平衡電圧は零である。流量が流れ始めると検
出部１の発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂで発生した熱は流
体移動に伴い、発熱抵抗兼検出体３ａ側から発熱抵抗兼
検出体３ｂ側に移動をする。 即ち、この際に、全体と
して下流側に温度の移動が起こり、その結果発熱抵抗兼
検出体３ａの温度は低下し発熱抵抗兼検出体３ｂの温度
は上昇することとなる。この温度変化によって抵抗Ｒ１
抵抗Ｒ２が変化し、結果ブリッジ回路は不平衡となり、
この不平衡電圧は作動増幅器１９の出力として取り出さ
れる。この出力は、ほぼ流速に比例している。
【００１６】２図に別の事例を示す。１図において、検
出体として、発熱兼感温抵抗体３ａ，３ｂを使用した
が、この方法に変えて、発熱体として単独に加熱用ヒー
トパイプ１４および加熱源として発熱部１７を接続し
た。温度計測の手段として、熱電対１２ａ，１２ｂを配
しその起電力の差を測定することで流量を測定すること
とした。
出体として、発熱兼感温抵抗体３ａ，３ｂを使用した
が、この方法に変えて、発熱体として単独に加熱用ヒー
トパイプ１４および加熱源として発熱部１７を接続し
た。温度計測の手段として、熱電対１２ａ，１２ｂを配
しその起電力の差を測定することで流量を測定すること
とした。
【００１７】この構成は、特に、検出部の部品の低減お
よび配線の低減に有効で有る。図示しないが、２図にお
ける加熱源とヒートパイプに変えて、電力による加熱源
を熱伝導素材２の中心に付設した。この場合にあって
も、効果、現象として何等変わる事なく流量の計測が可
能である。事例では、主に検出部を加熱する事で、説明
してきたが加熱源に変えて、冷却源をヒートパイプに取
り付けた場合も検出部１に熱傾斜を与える事となり、加
熱源同様、温度を測定することで流量の測定が可能とな
る。
よび配線の低減に有効で有る。図示しないが、２図にお
ける加熱源とヒートパイプに変えて、電力による加熱源
を熱伝導素材２の中心に付設した。この場合にあって
も、効果、現象として何等変わる事なく流量の計測が可
能である。事例では、主に検出部を加熱する事で、説明
してきたが加熱源に変えて、冷却源をヒートパイプに取
り付けた場合も検出部１に熱傾斜を与える事となり、加
熱源同様、温度を測定することで流量の測定が可能とな
る。
【００１８】本旨は検出器１を挾んでその両端にヒート
パイプの取付は原則を原則としている。検出器１に取り
付けられた温度測定のための配線や加熱の為の配線の支
柱の数量、支柱の位置はいろいろ考え得る。又図中にお
いては、熱シンク１３ａ，１３ｂと分離して図示してい
るが、外部加熱装置を含めて、それらを一体の形にして
も問題はない。又検出部の構造を総て左右対称に製作出
来るため流量方向は問わない。
パイプの取付は原則を原則としている。検出器１に取り
付けられた温度測定のための配線や加熱の為の配線の支
柱の数量、支柱の位置はいろいろ考え得る。又図中にお
いては、熱シンク１３ａ，１３ｂと分離して図示してい
るが、外部加熱装置を含めて、それらを一体の形にして
も問題はない。又検出部の構造を総て左右対称に製作出
来るため流量方向は問わない。
【００１９】
【発明の効果】請求項１乃至６記載の発明にあっては、
外部から与えられる温度（熱量）により、流体の移動が
引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、従来用い
られていた挿入型の流量計にあっては開示されていな
い、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流管中の
しかも検出部に設置したことにより、流量が流れた時そ
のエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定することが
可能となる。
外部から与えられる温度（熱量）により、流体の移動が
引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、従来用い
られていた挿入型の流量計にあっては開示されていな
い、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流管中の
しかも検出部に設置したことにより、流量が流れた時そ
のエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定することが
可能となる。
【００２０】更に、請求項１乃至６記載の発明にあって
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱拡散が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱拡散が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
【００２１】従って、若干の非線形ではあるものの、そ
れを補う応答速度の改善、広い測定範囲、比較的廉価な
挿入形熱式質量流量計の実現が可能になった。更に、請
求項２、３、４又は５記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減す
ることが可能となった。
れを補う応答速度の改善、広い測定範囲、比較的廉価な
挿入形熱式質量流量計の実現が可能になった。更に、請
求項２、３、４又は５記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減す
ることが可能となった。
【図１】本発明に係る熱式質量流量計の一実施の形態で
あって、検出部の構成の一例を示す図である。
あって、検出部の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る熱式質量流量計の他の実施の形態
であって、検出部の構成の一例を示す図である。
であって、検出部の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明による検出部を流体が内部を流れる配管
に組込んだ場合を示す側面図である。
に組込んだ場合を示す側面図である。
【図４】本発明による検出部を流体が内部を流れる配管
に組込んだ場合を示す側面図である。
に組込んだ場合を示す側面図である。
【図５】本発明に係る熱式質量流量計の他の実施の形態
であって、検出部の構成の一例を示す図である。
であって、検出部の構成の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る熱式質量流量計に適用される電気
回路図である。
回路図である。
１ 検出部 ２ 発熱
体取付け部 ３ａ，３ｂ 発熱兼感熱抵抗体 ４ 流路
への取付部 ５ａ，５ｂ 支持柱 ６ａ，６ｂ ヒー
トパイプ ７ 発熱兼感熱抵抗体３ａの一端 ８ 発熱兼感熱抵抗体３ａと３ｂを繋いだ
中間点 ９ 発熱兼感熱抵抗体３ｂの一端 １０ 熱電対の導線 １１ 熱電対の導線 １２ａ，１２ｂ 熱電対部 １３ａ，１３ｂ 熱シンク（ヒートシンク） １４ 加熱用ヒートパイプ １５ 配管部 １６ 検出部の配管に挿入された部分と同じ
形状の物体 １７ 加熱源 １８ 定電流源 １９ 差動増幅器
体取付け部 ３ａ，３ｂ 発熱兼感熱抵抗体 ４ 流路
への取付部 ５ａ，５ｂ 支持柱 ６ａ，６ｂ ヒー
トパイプ ７ 発熱兼感熱抵抗体３ａの一端 ８ 発熱兼感熱抵抗体３ａと３ｂを繋いだ
中間点 ９ 発熱兼感熱抵抗体３ｂの一端 １０ 熱電対の導線 １１ 熱電対の導線 １２ａ，１２ｂ 熱電対部 １３ａ，１３ｂ 熱シンク（ヒートシンク） １４ 加熱用ヒートパイプ １５ 配管部 １６ 検出部の配管に挿入された部分と同じ
形状の物体 １７ 加熱源 １８ 定電流源 １９ 差動増幅器
【手続補正書】
【提出日】平成９年５月７日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱式質量流量計に係り、
特に、流管中の質量流量をバイパスを設置すること無
く、大流量から小流量の測定に、手軽かつ廉価で使用で
きる応答性の良い挿入形熱式質量流量計に関する。
特に、流管中の質量流量をバイパスを設置すること無
く、大流量から小流量の測定に、手軽かつ廉価で使用で
きる応答性の良い挿入形熱式質量流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱式流量計は概略、非線形特性の
風速計、境界層流量計、又はバイパスを持った、ほぼ線
形特性の層流式細管型熱式質量流量計である。流量計の
特性は当然，線形が望ましく非線形の流量計は何等かの
方法で利用のしやすい線形に直線化しているのが現状で
ある。
風速計、境界層流量計、又はバイパスを持った、ほぼ線
形特性の層流式細管型熱式質量流量計である。流量計の
特性は当然，線形が望ましく非線形の流量計は何等かの
方法で利用のしやすい線形に直線化しているのが現状で
ある。
【０００３】現在一番使用量の多い熱式質量流量計は汚
れに弱い細管形で有るが、これらは半導体製造装置、液
晶製造装置等に数多く使用されている。上記装置産業に
おいて数多く使用されている理由は、流体の接する流路
や各装置の清浄度が極端に重視されている結果、細管形
熱式質量流量計の欠点である、バイパスや検出部の一部
である、細管部の汚れ等による精度の悪化を考慮する必
要がないからである。
れに弱い細管形で有るが、これらは半導体製造装置、液
晶製造装置等に数多く使用されている。上記装置産業に
おいて数多く使用されている理由は、流体の接する流路
や各装置の清浄度が極端に重視されている結果、細管形
熱式質量流量計の欠点である、バイパスや検出部の一部
である、細管部の汚れ等による精度の悪化を考慮する必
要がないからである。
【０００４】一般用途としては、これら特異な清浄度を
保つ事は技術的、経済的にも困難で、その様な必要もな
い。しかも、この様な一般的な用途に的した熱式質量流
量計は余り多くない。又存在していても、極端な非線形
で、応答速度も遅いのが実情であり、普及の少ない原因
もそこにある。
保つ事は技術的、経済的にも困難で、その様な必要もな
い。しかも、この様な一般的な用途に的した熱式質量流
量計は余り多くない。又存在していても、極端な非線形
で、応答速度も遅いのが実情であり、普及の少ない原因
もそこにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】流量測定は必ずしも清
浄な状態で使用されるとは限らない。大流量の測定に必
ずしも、バイパス形の熱式質量流量計は適当とは考えら
れない。しかも構造や流路の形状を複雑にして高価な商
品を作る必要もない。同一の精度で使用できるなら、廉
価で構造の簡単なものが必要である事は言うまでもな
い。従来の挿入形の熱式流量計の普及を阻む最大原因
は、応答速度、極端な非線形、高価が上げられる。
浄な状態で使用されるとは限らない。大流量の測定に必
ずしも、バイパス形の熱式質量流量計は適当とは考えら
れない。しかも構造や流路の形状を複雑にして高価な商
品を作る必要もない。同一の精度で使用できるなら、廉
価で構造の簡単なものが必要である事は言うまでもな
い。従来の挿入形の熱式流量計の普及を阻む最大原因
は、応答速度、極端な非線形、高価が上げられる。
【０００６】一般的には細管形熱式流量計の検出部に使
用されていて流体加熱と、その加熱された流体の移動に
ともなう温度変化を測定することにより流量計測を行っ
ている。但し加熱源は流管の外におかれている。従っ
て、本発明にあっては、流量特性が出来る限り線形で、
応答が早い挿入形熱式質量流量計を実現する為に細管形
熱式流量計の原理とほぼ同じ、状況を直接、主流の管内
で行おうとするものである。
用されていて流体加熱と、その加熱された流体の移動に
ともなう温度変化を測定することにより流量計測を行っ
ている。但し加熱源は流管の外におかれている。従っ
て、本発明にあっては、流量特性が出来る限り線形で、
応答が早い挿入形熱式質量流量計を実現する為に細管形
熱式流量計の原理とほぼ同じ、状況を直接、主流の管内
で行おうとするものである。
【０００７】そこで、請求項１記載の発明の課題は、高
精度であると共に制作コストを低減でき、一方で、応答
速度の速い熱式質量流量計を提供する点にある。請求項
２、３、４及び５記載の発明にあっては、請求項１記載
の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減するこ
とが可能な質量熱式流量計を提供する点にある。
精度であると共に制作コストを低減でき、一方で、応答
速度の速い熱式質量流量計を提供する点にある。請求項
２、３、４及び５記載の発明にあっては、請求項１記載
の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減するこ
とが可能な質量熱式流量計を提供する点にある。
【０００８】請求項６記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、上記ヒートパイプを加熱源
としてではなく、冷却源として使用する熱式質量流量計
を提供する点にある。以上のような課題解決のため、請
求項１記載の発明にあっては、流体の流路途中に発熱体
を配置し、流体の温度変化と流体の質量流量の関係に基
づき流量を計測する熱式質量流量計において、被測定流
体の流路の上流側と下流側において、流路中に直接配設
される、一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂと、これら
一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂは夫々、ヒートパイ
プ６ａ，６ｂに接続されていることを特徴とする。
記載の発明の効果に加えて、上記ヒートパイプを加熱源
としてではなく、冷却源として使用する熱式質量流量計
を提供する点にある。以上のような課題解決のため、請
求項１記載の発明にあっては、流体の流路途中に発熱体
を配置し、流体の温度変化と流体の質量流量の関係に基
づき流量を計測する熱式質量流量計において、被測定流
体の流路の上流側と下流側において、流路中に直接配設
される、一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂと、これら
一対の発熱兼感熱抵抗体３ａ，３ｂは夫々、ヒートパイ
プ６ａ，６ｂに接続されていることを特徴とする。
【０００９】また、請求項２記載の発明にあっては、検
出部の発熱体取付け部の上流側に設置された発熱兼感熱
抵抗体３ａと下流側に設置された発熱兼感熱抵抗体３ｂ
とを挾む両端の各々がヒートパイプ６ａ，６ｂで保持さ
れたことを特徴とする。また、請求項３記載の発明にあ
っては、被測定流体が周囲を流れる流路において検出部
の中心に置かれた発熱部を上記ヒートパイプヒートパイ
プ６ａ，６ｂにより外部より直接加熱することを特徴と
する。
出部の発熱体取付け部の上流側に設置された発熱兼感熱
抵抗体３ａと下流側に設置された発熱兼感熱抵抗体３ｂ
とを挾む両端の各々がヒートパイプ６ａ，６ｂで保持さ
れたことを特徴とする。また、請求項３記載の発明にあ
っては、被測定流体が周囲を流れる流路において検出部
の中心に置かれた発熱部を上記ヒートパイプヒートパイ
プ６ａ，６ｂにより外部より直接加熱することを特徴と
する。
【００１０】また、請求項４記載の発明にあっては、被
測定流体が周囲を流れる流路において検出部の中心に置
かれた発熱部と、それを挾んだ感熱部を有し更にその両
端にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特徴とす
る。また、請求項５記載の発明にあっては、被測定流体
が周囲を流れる流路において検出部の中心から上流側、
下流側にほぼ同一寸法の点に感熱部を有し更にその両端
にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特徴とす
る。
測定流体が周囲を流れる流路において検出部の中心に置
かれた発熱部と、それを挾んだ感熱部を有し更にその両
端にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特徴とす
る。また、請求項５記載の発明にあっては、被測定流体
が周囲を流れる流路において検出部の中心から上流側、
下流側にほぼ同一寸法の点に感熱部を有し更にその両端
にヒートパイプ６ａ，６ｂを取付けたことを特徴とす
る。
【００１１】また、請求項６記載の発明にあっては、上
記ヒートパイプ６ａ，６ｂを冷却源として使用すること
を特徴とする。従って、請求項１乃至６記載の発明にあ
っては、外部から与えられる温度（熱量）により、流体
の移動が引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、
従来用いられていた挿入型の流量計にあっては開示され
ていない、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流
管中のしかも検出部に設置したことにより、流量が流れ
た時そのエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定する
ことが可能となる。
記ヒートパイプ６ａ，６ｂを冷却源として使用すること
を特徴とする。従って、請求項１乃至６記載の発明にあ
っては、外部から与えられる温度（熱量）により、流体
の移動が引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、
従来用いられていた挿入型の流量計にあっては開示され
ていない、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流
管中のしかも検出部に設置したことにより、流量が流れ
た時そのエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定する
ことが可能となる。
【００１２】また、請求項１乃至６記載の発明にあって
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱移動が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱移動が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を添付図
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に
係る熱式質量流量計の正面の断面図である。熱伝導素材
２に巻き付けられ直列に接続された発熱抵抗兼検出体３
ａ・３ｂは外筒１に覆われている。更にその両端はヒー
トパイプ６ａ，６ｂの一端に接続されいる。
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に
係る熱式質量流量計の正面の断面図である。熱伝導素材
２に巻き付けられ直列に接続された発熱抵抗兼検出体３
ａ・３ｂは外筒１に覆われている。更にその両端はヒー
トパイプ６ａ，６ｂの一端に接続されいる。
【００１４】ヒートパイプ６ａ，６ｂの他端は保持金具
４をへて熱シンク１３ａ，１３ｂに接続される事で一つ
のループを作っている。又、結ばれた発熱抵抗兼検出体
３ａ，３ｂの中間点に導線８が接続され、更にその発熱
抵抗兼検出体３ａ，３ｂの他端は各々導線７，９に接続
されている。これら導線は加熱源と温度検出部で構成す
るブリッジ回路の一端となっている。図６は検出部１の
上流側と下流側の温度差を検出する方法を示し、発熱抵
抗兼検出体３ａ，３ｂの各々の抵抗値をＲ１，Ｒ２とす
ると、この抵抗値は他の一対の固定抵抗Ｒ３，Ｒ４とで
ブリッジ回路を構成している。
４をへて熱シンク１３ａ，１３ｂに接続される事で一つ
のループを作っている。又、結ばれた発熱抵抗兼検出体
３ａ，３ｂの中間点に導線８が接続され、更にその発熱
抵抗兼検出体３ａ，３ｂの他端は各々導線７，９に接続
されている。これら導線は加熱源と温度検出部で構成す
るブリッジ回路の一端となっている。図６は検出部１の
上流側と下流側の温度差を検出する方法を示し、発熱抵
抗兼検出体３ａ，３ｂの各々の抵抗値をＲ１，Ｒ２とす
ると、この抵抗値は他の一対の固定抵抗Ｒ３，Ｒ４とで
ブリッジ回路を構成している。
【００１５】ブリッジ回路には定電流源１８からの電流
Ｉが流れ発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂによって、検出部
１は流体温度よりも（設定値）一定値だけ温度が上昇し
た状態となる。上記の構成のものを組み込んだ形が図３
である。図３において、流量が零の時はブリッジがバラ
ンスして不平衡電圧は零である。流量が流れ始めると検
出部１の発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂで発生した熱は流
体移動に伴い、発熱抵抗兼検出体３ａ側から発熱抵抗兼
検出体３ｂ側に移動をする。即ち、この際に、全体とし
て下流側に温度の移動が起こり、その結果発熱抵抗兼検
出体３ａの温度は低下し発熱抵抗兼検出体３ｂの温度は
上昇することとなる。この温度変化によって抵抗Ｒ１抵
抗Ｒ２が変化し、結果ブリッジ回路は不平衡となり、こ
の不平衡電圧は作動増幅器１９の出力として取り出され
る。この出力は、ほぼ流速に比例している。
Ｉが流れ発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂによって、検出部
１は流体温度よりも（設定値）一定値だけ温度が上昇し
た状態となる。上記の構成のものを組み込んだ形が図３
である。図３において、流量が零の時はブリッジがバラ
ンスして不平衡電圧は零である。流量が流れ始めると検
出部１の発熱抵抗兼検出体３ａ，３ｂで発生した熱は流
体移動に伴い、発熱抵抗兼検出体３ａ側から発熱抵抗兼
検出体３ｂ側に移動をする。即ち、この際に、全体とし
て下流側に温度の移動が起こり、その結果発熱抵抗兼検
出体３ａの温度は低下し発熱抵抗兼検出体３ｂの温度は
上昇することとなる。この温度変化によって抵抗Ｒ１抵
抗Ｒ２が変化し、結果ブリッジ回路は不平衡となり、こ
の不平衡電圧は作動増幅器１９の出力として取り出され
る。この出力は、ほぼ流速に比例している。
【００１６】２図に別の事例を示す。１図において、検
出体として、発熱兼感温抵抗体３ａ，３ｂを使用した
が、この方法に変えて、発熱体として単独に加熱用ヒー
トパイプ１４および加熱源として発熱部１７を接続し
た。温度計測の手段として、熱電対１２ａ，１２ｂを配
しその起電力の差を測定することで流量を測定すること
とした。
出体として、発熱兼感温抵抗体３ａ，３ｂを使用した
が、この方法に変えて、発熱体として単独に加熱用ヒー
トパイプ１４および加熱源として発熱部１７を接続し
た。温度計測の手段として、熱電対１２ａ，１２ｂを配
しその起電力の差を測定することで流量を測定すること
とした。
【００１７】この構成は、特に、検出部の部品の低減お
よび配線の低減に有効で有る。図示しないが、２図にお
ける加熱源とヒートパイプに変えて、電力による加熱源
を熱伝導素材２の中心に付設した。この場合にあって
も、効果、現象として何等変わる事なく流量の計測が可
能である。事例では、主に検出部を加熱する事で、説明
してきたが加熱源に変えて、冷却源をヒートパイプに取
り付けた場合も検出部１に熱傾斜を与える事となり、加
熱源同様、温度を測定することで流量の測定が可能とな
る。
よび配線の低減に有効で有る。図示しないが、２図にお
ける加熱源とヒートパイプに変えて、電力による加熱源
を熱伝導素材２の中心に付設した。この場合にあって
も、効果、現象として何等変わる事なく流量の計測が可
能である。事例では、主に検出部を加熱する事で、説明
してきたが加熱源に変えて、冷却源をヒートパイプに取
り付けた場合も検出部１に熱傾斜を与える事となり、加
熱源同様、温度を測定することで流量の測定が可能とな
る。
【００１８】本旨は検出器１を挾んでその両端にヒート
パイプの取付を原則としている。検出器１に取り付けら
れた温度測定のための配線や加熱の為の配線の支柱の数
量、支柱の位置はいろいろ考え得る。又図中において
は、熱シンク１３ａ，１３ｂと分離して図示している
が、外部加熱装置を含めて、それらを一体の形にしても
問題はない。又検出部の構造を総て左右対称に製作出来
るため流量方向は問わない。
パイプの取付を原則としている。検出器１に取り付けら
れた温度測定のための配線や加熱の為の配線の支柱の数
量、支柱の位置はいろいろ考え得る。又図中において
は、熱シンク１３ａ，１３ｂと分離して図示している
が、外部加熱装置を含めて、それらを一体の形にしても
問題はない。又検出部の構造を総て左右対称に製作出来
るため流量方向は問わない。
【００１９】
【発明の効果】請求項１乃至６記載の発明にあっては、
外部から与えられる温度（熱量）により、流体の移動が
引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、従来用い
られていた挿入型の流量計にあっては開示されていな
い、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流管中の
しかも検出部に設置したことにより、流量が流れた時そ
のエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定することが
可能となる。
外部から与えられる温度（熱量）により、流体の移動が
引き起こす熱傾斜を積極的に利用するために、従来用い
られていた挿入型の流量計にあっては開示されていな
い、ヒートシンク部分にヒートパイプを設け、流管中の
しかも検出部に設置したことにより、流量が流れた時そ
のエネルギーの変動を正確、かつ敏速に測定することが
可能となる。
【００２０】更に、請求項１乃至６記載の発明にあって
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱拡散が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
は、前記のヒートパイプを使用したことにより、発熱部
からの熱拡散が大きくなることと同時に流管中に置かれ
た加熱源から無駄な熱放散により流体の温度を高めるこ
ともなく、時定数も小さくなり応答速度は格段に早くな
る、という効果を奏する。また、ヒートパイプが加熱
源、温度測定点の外側に設置され、共通の熱シンクに接
続される事で、検出部両端の整合が簡単に且つ正確に行
われる、という効果をも奏する。
【００２１】従って、若干の非線形ではあるものの、そ
れを補う応答速度の改善、広い測定範囲、比較的廉価な
挿入形熱式質量流量計の実現が可能になった。更に、請
求項２、３、４又は５記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減す
ることが可能となった。
れを補う応答速度の改善、広い測定範囲、比較的廉価な
挿入形熱式質量流量計の実現が可能になった。更に、請
求項２、３、４又は５記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、検出部の部品点数を低減す
ることが可能となった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】削除
Claims (6)
- 【請求項１】 流体の流路途中に発熱体を配置し、流体
の温度変化と流体の質量流量の関係に基づき流量を計測
する熱式質量流量計において、 被測定流体の流路の上流側と下流側において、流路中に
直接配設される、一対の発熱兼感熱抵抗体と、これら一
対の発熱兼感熱抵抗体は夫々、ヒートパイプに接続され
ていることを特徴とする熱式質量流量計。 - 【請求項２】 検出部の発熱体取付け部の上流側に設置
された発熱兼感熱抵抗体と下流側に設置された発熱兼感
熱抵抗体とを挾む両端の各々がヒートパイプで保持され
たことを特徴とする請求項１記載の熱式質量流量計。 - 【請求項３】 被測定流体が周囲を流れる流路において
検出部の中心に置かれた発熱部を上記ヒートパイプによ
り外部より直接加熱することを特徴とする請求項１記載
の熱式質量流量計。 - 【請求項４】 被測定流体が周囲を流れる流路において
検出部の中心に置かれた発熱部と、それを挾んだ感熱部
を有し更にその両端にヒートパイプを取付けたことを特
徴とする請求項１記載の熱式質量流量計。 - 【請求項５】 被測定流体が周囲を流れる流路において
検出部の中心から上流側、下流側にほぼ同一寸法の点に
感熱部を有し更にその両端にヒートパイプを取付けたこ
とを特徴とする熱式質量流量計。 - 【請求項６】 上記ヒートパイプを冷却源として使用す
ることを特徴とする熱式質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8302589A JPH10142021A (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 熱式質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8302589A JPH10142021A (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 熱式質量流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142021A true JPH10142021A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=17910801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8302589A Pending JPH10142021A (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 熱式質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10142021A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7117736B2 (en) | 2000-10-17 | 2006-10-10 | Yamatake Corporation | Flow sensor |
-
1996
- 1996-11-14 JP JP8302589A patent/JPH10142021A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7117736B2 (en) | 2000-10-17 | 2006-10-10 | Yamatake Corporation | Flow sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050922 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060202 |