JPS61128123A - 質量流量計 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、導管中を流れる流体の質量流量を測定する質
、爪流量計に関する。

〈従来の技術〉 前記質量流量計として、例えば導管の上流側と下流側に
それぞれ温度係数の大なる感熱コイルを配し、各感熱コ
イルに供給する電流値を一定に保持し、流体が流れるこ
とによって変化する感熱部分の温度分布を検出すること
により／ｉ１Ｅｍ測定を行なうもの（例えば、特公昭５
６−２３０９４号公１１４ｊ）や、流体温度を調節する
ことにより通過流体を条件づけ、流体が通過する時の熱
交換作用において流体の温度を異なる温度値に変更し、
これら温度調節と温度変更段階のうちの少なくとも一方
の段階で費されたエネルギーを表示するようにして流量
測定を行なうもの（例えば、特開昭５９−１８４２３号
公報）がある。

しかしながら、前者は温度分布が変化する速さが導管や
その被覆物の熱容量の影響をうけるためＥｉ性に欠ける
欠点がある。また、後者は、応答速度は前者に比べると
良好であるが、動作噸理が熱線流速計と同一であるため
、周囲温度の変化や流体の熱容量の虚い等によってゼロ
点が変朝し易いという欠点があり、この欠点をなくすた
め温調回路を設けても回路構成が複雑になる割にはその
実効が上がりにくいという間屓点がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、ゼロ
点が変動せず、しかも応答速度が早い質量流檄計を提供
することを目的とする。

〈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、本発明では、流体が流れる
導管の上流側と下流側に前記流体の温度に応じて抵抗値
が変化する感熱コイルを設け、更に、前記感熱コイルを
それぞれ含む定温度回路を独立して設け、該定温度回路
によって両感熱コイルの温度を常に相等しくかつ一定と
なるように制御し、両感熱コイルに与えられるエネルギ
の差を検出することにより、前記導管中の流体の質量流
量を測定するようにしている。

く作用ン 一ヒ述の構成に詔いては、導管内に流体が流れていない
ときは、上流側と下流側の感熱コイルを同一温度に保持
するためのエネルギは相等しいから、周囲温度の変化や
導管内の流体の相逮１こよるゼロ点の杉警は相殺される
。また、導管内に流体が流れでいるときは、上流側の感
熱コイルは流体に熱を奪われる。この結果、流体は加熱
され湿質上昇するが、前記感熱コイルを所定温度に保持
するには、ガスが流れていないときに比べて犬なるエネ
ルギが必要となる。一方、下流側の感熱コイルは前記加
熱された流体から熱を受けることにより、該感熱コイル
を所定温度に保持するには、ガスが流れていない状憩に
比べて小なるエネルギでよいことになる。このとき生ず
る前記両コイルに供給されるエネルギの差は、そのとき
の流体の質量流量に比例しているから、前記エネルギの
差を検出することにより質量流量を測定できるのである
。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図面は質量流量計の一構成例を示し、１はガス等の流体
Ｇが流れる導管で、矢印方向に流体Ｇが流ｎる。Ｒｕ　
＊　Ｒｄは導管ｌ上の適当に離れた２点にそれぞれ設け
られる感熱コイル（以下、第１コイルＲｕ、第２コイル
Ｒｄ　という）で、鉄・ニッケル合金等温度係数の大な
る温度感応抵抗線より成る。これは導管ｌ中を流れる流
体Ｇの流量が１Ｏｃｃ／ｍｉｎ　　であり、そのわずか
な変位をも検知するためである。

Ｔｕ　、　Ｔｄは第１コイルＲｕ　、第２コイルＲｄ　
をそれぞれ含む定温度回路（以下、第１定温度回路Ｔｕ
　、第２定温度回路Ｔｄ　という）で、両定温度回ｗ！
ｒＴｕ　、　Ｔｄは同一部品より収り、第１コイルＲｕ
１第２コイルＲｄが常に相等しくかつ一定温度になるよ
うにするものである。（なお図では、第２定温度回路Ｔ
ｄ剣の構成部材の符号にはダッシュを付す。）ここでは
第１定温度回路Ｔｕの構成についてのみ説明する。即ち
、第１定温度回路Ｔｕはブリッジ回路ｉｏと、制御回路
２０とスイッチング素子３０と直流電源４０とから構成
されており、ブリッジ回Ｂｔ　ｏは第１コイルＲｕと、
この第１コイルＲｕの温度設定用抵抗１１と、ブリッジ
抵抗１２．１３とより成る。前記抵抗１１．１２．１３
は第１コイルＴｕに比べて温度係佐が十分小さいものが
用いられる。Ａｕ　　（第２定温度回１ｉ１ＧＴｄでは
Ａｄ）、Ｂはそれぞれ１ｇ１コイルＲｕ　、　Ｒｕ　　
と抵抗１１、ブリッジ抵抗１２と１３の接続点で、その
電位ｖＡ、ｖＢは制御回路２０に入力される。

前記制御回路２０は、例えば演算増幅器２１と発振防止
用のコンデンサ２２とから収り、前記演算増幅器２１は
前記電位ｖＡとｖＢとを比較して両者に差があるとき信
号Ｐを出力する。

スイッチング素子３０は例えばトランジスタよりなり、
前記信号Ｐに基づいてスイッチング制御を行なう。

次に、５０は第１定温度回路Ｔｕの接続点Ａｕの電位Ｖ
、と、第２定温度回路Ｔｄの接続点Ａｄの電位Ｖ、をそ
れぞれ入力とし、両者の差を出力する出力回路で、演算
増幅器５１と、入力インピーダンスを大きくするための
インビーダノス回路５２とより成る。この出力回路５０
の出力信号には、第１コイルＲｕ　、第２コイルＲｄを
同一温度かつ一定温度）こするため各軍＃４０．４０’
から前記両コイルＲｕ　、　Ｒｄにそれぞれ供給される
エネルギの差を表わすとともに、この出力信号にの大き
さは４管１中を流れる流体Ｇの質量流量に比例している
。

Ｅ述のように構成した質量流量計において、導管１内に
流体Ｇが流れていないときは、第１コイルＲｕ、ＩＷ２
コイルＲｄにはブリッジ回路１０を介して直流’ａｆｆ
ｆｉ、　４０　＋　　４０’からのエネルギが与えらｎ
、るだけであり、両コイルＲｕ、Ｒｄは抵抗１１．１１
′によってそれぞれ定められる温度に保持される。そし
て、第１定温度回路Ｔｕ　、嘉２定温度回路Ｔｄの抵抗
１１．１１’の特性は等しいから、前記両コイルＲｕ　
＋　Ｒｄの温度は相等しくなる。このため、点Ａｕの電
位Ｖ、と、点Ａｄの電位Ｖ、とは組等しく、出力回路５
０からの出力信号には零となり、流体Ｇが流れてないこ
とを示す。

次に、導管１内に流体Ｇが流れているときは、３１コイ
ルＲｕは流体Ｇによって熱を套われ、逆に嘉２コイルＲ
ｄは流体Ｇから熱を与えられる。

このため、％ｔコイルＲｕを所定温度に保持するため直
流電源４０からのエネルギ供給が大となり、その結果、
点Ａｕの電位が上昇する。龍方、第２コイルＲｄを所定
温度に保持する場合において、流体Ｇから熱を与えられ
た分だけ直流電源４０′からのエネルギが少なくて済み
、その結果、点Ａｄの電位は下がる。このため、出力回
路５０に入力される電圧ＶＩ、ｖ２に差が生じ、出力信
号にとしてＶ、　−Ｖ２が得られる。そして、前記Ｖ、
　−Ｖ、は導管１内を流れる流体Ｇの質量流量に比例し
たものであるから、これに定故を乗することにより流体
の質量流量が得られる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明においては、温度分布の変
化を検出せず、導管の二点に設けた感熱コイルの温度を
常に相等しくかつ一定となるように制御してそのとき両
コイルに与えられるエネルギの差を検出するものである
から、導管等の外的要因に左右されないため、Ｓ零速度
が早いとともに、周囲温度の変化や４１！Ｐ中の流体種
によるゼロ点変動は相殺され、精度の高い質量流量計が
得られる。又、複雑な温調回路等を要しないため、構成
が１ｍ１１３化され安価となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る質微流域計の概略構成図である。 １　・−４１１ｖ、　Ｒｕ　、　Ｒｄ−感熱コイル、Ｔ
ｕ　、　Ｔｄ・・・定扇度回路、Ｇ−・・ガス 自発手続補正書 昭和５９年１２月２２日 昭和５９年　特　許　瞑第２４９８６１号２、発明の名
称　　質量流量計 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ｌ　　　　　パ　　　　マナ　　　　オ氏　　名（名称
）代表者　　堀　　　場　　　雅　　　夫本代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体が流れる導管の上流側と下流側に前記流体の温度に
   応じて抵抗値が変化する感熱コイルを設け、更に、前記
   感熱コイルをそれぞれ含む定温度回路を独立して設け、
   該定温度回路によって両感熱コイルの温度を常に相等し
   くかつ一定となるように制御し、両感熱コイルに与えら
   れるエネルギの差を検出することにより前記導管中の流
   体の質量流量を測定するようにしたことを特徴とする質
   量流量計。