JPS582708A - 気体流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は気体流量計に関し、特に検出流路での気体の
流れ方向を切換えてそれぞれフィラメントの印加電圧を
測定し、それらの値を用いて特定の演算を行なうことｋ
よって、気体の熱伝導による誤差を消去し、精度の高い
流体測定を可能にするものである。

気体の流量を測定する方法の一つとして、気体中にフィ
ラメントを設置し、そのフィラメントの熱損失から気体
の流量を演算する方法が知られている６　この方法はフ
ィラメントの熱損失が気体の流量に関連する強制対流に
よって生じる現象を利用するものであるが；フィラメン
トの熱損失には、この強制対流によるものだけではなく
、気体の熱伝導によるものも含まれ、無視できない。

従って気体の正確な流量測定ができなかった。

この発明は、これらの事情に鑑みなされたもので、その
具体的な構成を言、気体の流れ方向を切換えるととによ
り気体の流れを非対称にできる検出流路を備えると共に
一定温度に維持できる検出セルと、この検出セルに気体
を流れ方向を切換えて導入・排出できる気体切換導入・
排出手段と、検出セル内の流れの非対称部分に設置され
たフィラメントと、このフィラメントを一定温度Ｋｌｌ
持するための電圧供給手段と、気体の流れ方向の切換に
よって得られる両フィラメント電圧検出手段とを備え、
両フィラメント電圧値の２乗差に基づいて気体流量を演
算できるよう構成してなる気体流量計である。

要するｋこの発明は検出セルの流路構成及び温度条件を
特定し、気体の流れ方向を切換えて流路内の特定位置に
設定したフィラメントの印加電圧をそれぞれ調定でき、
それらの電圧値の２乗差を用いて気体流量を演算できる
よう構成するととｋよって、気体の熱伝導による誤差を
消去し、精度の高い流量測定な可能にするものである。

ここで気体の熱伝導による誤差が消去できる理由は次の
通りである。

まずフィラメントで消費される熱量（りは次のようＫＩ
Ｉわせる。

Ｑ−αλ（Ｔｆ−Ｔｗ）　＋Ｃｐｍ（Ｔｏ　−Ｔｉ　）
−）ｙ（但し、α：装置定数、λ：熱伝導度、Ｔｆ：フ
ィラメント温度、Ｔｗ：検出セル温度。

Ｃｐ：比熱１ｍ：質量流量、　Ｔｉ　：検出セル入口で
の気体温度、　Ｔｏ　：検出セル出口での気体温度、ｒ
：その他の消費熱量） ところで、Ｔｆ及びＴｗは常に一定忙維持されているの
で、Ｑ式の第１項は気体の流れの方向に無関係に一定で
ある。またＴｏ−Ｔｉも装置について一定であり以下の
式ではＫとおく。　更Ｋｒはきわめて小さい値であるの
で無視できる。

従って、気体の流れ方向を切換えてそれぞれ検出した際
の熱量の差（ＱＩＱｔ）は次のように表わせる。

Ｑｓ　　Ｑ＊＝ＣｐｍＫ ら次式が成立つ。

Ｑｔ　−Ｑｓ　＝ＣｐｍＫ＝＝　−”　−（Ｖｓ−ｖ：
）Ｒ （但し、Ｊ：ジュールの定数、Ｒ：フィラメントの抵抗
、一定） 従って次の気体流量の演算式が求まる。

以上のごとく、気体の流れ方向を切換えズ、フィラメン
トの印加電圧の２乗差＜　Ｖ−−ｖ：　＞□を測定し、
上の演算式に従って演算するととｋよって、換言すれば
、強制対流による情報のみを用いて、気体の熱伝導によ
る誤差を含まない、精度の高い気体流量を一定できるわ
けである。

この発Ｗ１４に係る気体流量針は、気体の微小流量から
大流量の測定に好適であるが、％にガスク四ｉトゲラフ
用の微小流量測定に適している。

以下図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。な
お、これｋよってこの発明が限定されるものではない。

まず第１図において、気体流量計（１）は、検出セル（
２）と、気体切換導入・排出手段（３；と、フィラメン
ト（４）と、フィラメントの電圧供給回路（５）と、電
圧検出・演算回路（６）と、タイマー回路（７）とから
主として構成されている。

検出セル（２）は、流路方向に断面積が変化する一つの
検出流路（８）を形成したブロック体より構成され、検
出流路端（９）と他端ａ・とを気体の入口・出口□　　
、・　′　　　□ として切換えた場合に気体の流れが非対称になるよう構
成されている。　なお、１１）は検出流路（８）の流路
断面積が大きい部分、ａ３は同じぐ小さい部分とする。

　更に検出セル（２）のブロック体は、流量測定中一定
温度に維持されるよ５構成されて（・る。

気体切換導入・排・山手段（３）は１．気体入口流路Ｉ
と、気体出口流路ａ４と、検出セル（２）の検出流路端
（９）Ｋ向か５流路ａ！９と、同じく検出流路他端ａｌ
Ｋ向かう流路ａｅとこれらの各流路な結合する４方切換
電磁弁＄１カとから構成される。　この電磁弁は、前記
タイマー回路（７）Ｋよ・る作動信号にもとずいて作動
し、気体入口・出口流路ｌ−Ｉを両流路（ＩＩ（１ＧＫ
匍換え接続できる。

フィラメント（４）は、検出セル６）の検出流路（８）
内、特に検出流路の断面積の大きい部分■と小さい部分
ａ２にわたって設置されている。

フィラメントの電圧供給回路（５）は、フィラメント（
４）の温度を一定に、つまり抵抗を一定に艙持すべく、
フィラメント（４）の両端に電圧を印加できるよう構成
されている。　なお、ａｌｌはアンプ、（財）口（２）
はブリッジを構成する抵抗、（財）（ハ）は電流調節用
トランジスタ、（ハ）は直流電源、（財）はカップリン
グコンデンサである。

フィラメントの電圧検出・演算回路（６）は、具体的に
は省略するが、前記タイマー１ｉｉｉ１４フ）からの作
動信号にもとすいて、フイラメ）’　）　（４３両端の
電圧変化を検日し、それらの電圧値に基づいて気体流量
の演算を行なうよう構成されている。

次に以上の構成を備えた気体流量針（１）の作動を簡単
Ｋｉ［明する（第１〜２図参＠）。

まず電磁弁ｆＡでが第１図の状態にある鳩舎（実線部分
が連通）、気体が検出流路（８）の端（９）より他端ａ
・へ流れ、その状態でフイラメｙ　）　（４）の温度が
、電圧供給回路（５１による電圧制御によって一定値に
維持される。　そしてフィラメント（４）の印加電圧（
ｖｌ）が測定される。

次−・でタイマー回路（７）の作動信号によって、電磁
弁鰭が切換えられ（点線部分が連通）、気体が検出流路
（８）の他端−より端（９）へと流れ方向を逆にし、そ
の状態で、同様フィラメント（４）の印加電圧（Ｖ、）
が測定される。もちろん、検出流路（８）は気体の流れ
方向に対して非対称であるので、印加電圧の（ｖｌ）と
（■、）は相違する。

このようにして測定された測定値は、演算回路（６）に
よって、前述の気体流量の演算式：貴（晶）が求められ
る。　この気体流量値は、気体の熱伝導による誤差を含
まず、高精度である。

以上の実施例で用いた４方切換電磁弁に代えて、第２図
のととき３方切換電磁弁（１７Ｊｌ）　（１７ｂ）を用
いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る気体流量針の一実施例を示す機
能説明図、第２図はその電磁弁の他の奥＋１ 施例を示す部分機能説明図である。 （１）−気体流量計、　　　（２）−検出セル、（３）
・−気体切換導入・排出手段、 （４）−・・フィラメント、 （５）・・・フィラメントの電圧供給回路、（８）・−
検出流路。 特許出−人　株式会社　島津員作所 第１図 第２図 ↓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気体の流れ方向を切換えるととｋより気体の流れを
   非対称にできる検出流路を備えると共に一定温度に維持
   できる検出セルと、この検出セルに気体を流れ方向を切
   換えて導入・排出できる気体切換導入・排出手段と、検
   出セル内の流れの非対称部分に設置されたフィラメント
   と、このフィラメントを一定温度に維持するための電圧
   供給手段と、気体の流れ方向の切＠によって得られる両
   フィラメント電圧検出手段とを備え、両フィラメント電
   圧値の２乗差に基づいて気体流量を演算できるよう構成
   してなる気体流量針。