JPH08136308A - Flow-rate sensor - Google Patents
Flow-rate sensorInfo
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- JPH08136308A JPH08136308A JP6279385A JP27938594A JPH08136308A JP H08136308 A JPH08136308 A JP H08136308A JP 6279385 A JP6279385 A JP 6279385A JP 27938594 A JP27938594 A JP 27938594A JP H08136308 A JPH08136308 A JP H08136308A
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- fluid
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体等の流体の
流量を計測するために用いられる流量センサーに係り、
より詳しくはＰＴＣ（ Positive Temperature Coeffici
ent ）サーミスターを使用した流量センサーに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow rate sensor used for measuring the flow rate of a fluid such as gas or liquid,
More specifically, PTC (Positive Temperature Coeffici)
ent) A flow sensor using a thermistor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＰＴＣサーミスターを使用した流量セン
サーとしては、特開昭５７−３７２１５号公報に開示さ
れたものがある。この流量センサーは、被測定流体の流
路内にＰＴＣサーミスターと感温体とを設けた構造にな
っている。2. Description of the Related Art A flow sensor using a PTC thermistor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-37215. This flow rate sensor has a structure in which a PTC thermistor and a temperature sensor are provided in the flow path of the fluid to be measured.
【０００３】ＰＴＣサーミスターに所定の電圧を印加す
ると、ＰＴＣサーミスターの自己温度制御機能により発
熱温度が一定になる。この状態で被測定流体を流路内に
導くと、被測定流体の流量に比例してＰＴＣサーミスタ
ーが冷却される。その結果、ＰＴＣサーミスターに流れ
る電流が減少する。この電流変化を検出することによ
り、流量を測定している。When a predetermined voltage is applied to the PTC thermistor, the heat generation temperature becomes constant due to the self-temperature control function of the PTC thermistor. When the fluid to be measured is introduced into the flow path in this state, the PTC thermistor is cooled in proportion to the flow rate of the fluid to be measured. As a result, the current flowing through the PTC thermistor decreases. The flow rate is measured by detecting this current change.
【０００４】上記のＰＴＣサーミスターが被測定流体に
よって冷却される度合いは、被測定流体の流量だけでな
く、被測定流体の温度にも依存する。このため、感温体
で被測定流体の温度を測定することによって、上記電流
変化を補正している。これにより、正確な流量を測定で
きる。The degree to which the PTC thermistor is cooled by the fluid to be measured depends not only on the flow rate of the fluid to be measured but also on the temperature of the fluid to be measured. Therefore, the above-mentioned current change is corrected by measuring the temperature of the fluid to be measured with the temperature sensing element. Thereby, an accurate flow rate can be measured.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、被測定流体の流れがＰＴＣサーミスターと感
温体とによって乱されるため、圧力損失が生じるという
問題点を有している。However, the above-mentioned conventional structure has a problem that the flow of the fluid to be measured is disturbed by the PTC thermistor and the temperature sensing element, resulting in a pressure loss.
【０００６】また、二酸化イオウや二酸化窒素等の腐食
性のガスの流量を測定した場合、流量センサーが劣化す
るという問題点を有している。Further, when the flow rate of corrosive gas such as sulfur dioxide or nitrogen dioxide is measured, there is a problem that the flow rate sensor deteriorates.
【０００７】さらに、ＰＴＣサーミスターや感温体が汚
れた場合、クリーニングが困難であるという問題点を有
している。Further, there is a problem that cleaning is difficult when the PTC thermistor and the temperature sensitive body are contaminated.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る流量センサ
ーは、上記の課題を解決するために、流体の流路となる
パイプと、パイプの外側にパイプと熱接触を保つように
設けられ、流路に沿って所定の間隔で並んで配置された
ほぼ同一特性を有する２個のＰＴＣサーミスターと、パ
イプ及びＰＴＣサーミスターを外部から断熱するための
断熱部とが備えられていることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a flow rate sensor according to the present invention is provided with a pipe serving as a fluid flow path, and is provided outside the pipe so as to maintain thermal contact with the pipe. Two PTC thermistors having substantially the same characteristics, which are arranged side by side at predetermined intervals along the flow path, and a heat insulating part for thermally insulating the pipe and the PTC thermistor from the outside are provided. I am trying.
【０００９】[0009]
【作用】上記の構成によれば、ＰＴＣサーミスターに所
定の電圧を印加すれば、ＰＴＣサーミスターの自己温度
制御機能により発熱温度が一定になる。この状態でパイ
プに流体を流せば、ＰＴＣサーミスターは、パイプと熱
接触を保つように設けられているため、パイプを介して
冷却される。このとき、流路の上流側のＰＴＣサーミス
ターが流路の下流側のＰＴＣサーミスターと比較してよ
り冷却される。つまり、２個のＰＴＣサーミスターに温
度差が生じる。その結果、２個のＰＴＣサーミスターの
抵抗値に大きな差が生じるので、これを電流値または電
圧値の変化として検出すれば、流量を測定することがで
きる。According to the above construction, when a predetermined voltage is applied to the PTC thermistor, the heat generation temperature becomes constant due to the self-temperature control function of the PTC thermistor. When a fluid is flown through the pipe in this state, the PTC thermistor is provided so as to maintain thermal contact with the pipe, and thus is cooled through the pipe. At this time, the PTC thermistor on the upstream side of the flow channel is cooled more than the PTC thermistor on the downstream side of the flow channel. That is, a temperature difference occurs between the two PTC thermistors. As a result, there is a large difference in the resistance value of the two PTC thermistors, so if this is detected as a change in the current value or the voltage value, the flow rate can be measured.
【００１０】しかも、パイプ及びＰＴＣサーミスターを
外部から断熱するための断熱部を設けたので、外部から
の影響を受けにくい。このため、流量を正確に測定する
ことができる。Moreover, since the heat insulating portion for heat insulating the pipe and the PTC thermistor from the outside is provided, it is hardly affected by the outside. Therefore, the flow rate can be measured accurately.
【００１１】さらに、２個のＰＴＣサーミスターの温度
差から流量を計測できるので、感度が高くなる。したが
って、微少流量を測定することができる。また、２個の
ＰＴＣサーミスターによって流体の温度や流体の比熱に
よる影響が相殺される。したがって、補正を行わなくて
も、流量を正確に測定することができる。Further, since the flow rate can be measured from the temperature difference between the two PTC thermistors, the sensitivity becomes high. Therefore, a minute flow rate can be measured. Further, the influence of the temperature of the fluid and the specific heat of the fluid is offset by the two PTC thermistors. Therefore, the flow rate can be accurately measured without correction.
【００１２】また、ＰＴＣサーミスターをパイプの外側
に設けたので、圧力損失が生じないだけでなく、腐食性
のガスによる流量センサーの劣化も生じない。また、パ
イプ内が汚れた場合も、クリーニングが容易である。Further, since the PTC thermistor is provided on the outside of the pipe, not only pressure loss does not occur, but also deterioration of the flow rate sensor due to corrosive gas does not occur. In addition, even if the inside of the pipe becomes dirty, cleaning is easy.
【００１３】[0013]
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図１１
に基づいて説明すれば、以下の通りである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention is shown in FIGS.
The explanation is based on the following.
【００１４】本実施例の流量センサーは、図１に示すよ
うに、流体の流路となる測定用のパイプ１と、パイプ１
の外側にパイプ１と熱接触を保つように設けられ、流路
に沿って所定の間隔で並んで配置されたほぼ同一特性を
有する２個のＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂと、パイプ
１及びＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを納め、これらを
外部から断熱するためのケース３（断熱部）とを備えて
いる。As shown in FIG. 1, the flow rate sensor of this embodiment has a pipe 1 for measurement, which serves as a fluid flow path, and a pipe 1.
Of two PTC thermistors 2a and 2b having substantially the same characteristics, which are provided on the outside of the pipe so as to maintain thermal contact with the pipe 1 and are arranged side by side at a predetermined interval along the flow path, and the pipe 1 and the PTC thermistor. It is provided with a case 3 (heat insulating portion) for accommodating the misters 2a and 2b and insulating them from the outside.
【００１５】ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂのリード線
は流量センサーの外に取り出され、ブリッジ回路４に接
続される。そして、ブリッジ回路４の出力が表示回路５
に接続される。The lead wires of the PTC thermistors 2a and 2b are taken out of the flow rate sensor and connected to the bridge circuit 4. The output of the bridge circuit 4 is the display circuit 5
Connected to.
【００１６】ブリッジ回路４は、図２に示すように、Ｐ
ＴＣサーミスター２ａ、２ｂ、抵抗６ａ、６ｂからなっ
ており、ホイートストーンブリッジを形成するように、
リング状に接続されている。ブリッジ回路４のＰＴＣサ
ーミスター２ａ、２ｂに接続された端子Ａと、抵抗６
ａ、６ｂに接続された端子Ｂとの間には、外部電源（図
示されていない）が接続されており、ＰＴＣサーミスタ
ー２ａ、抵抗６ａに接続された端子Ｃと、ＰＴＣサーミ
スター２ｂ、抵抗６ｂに接続された端子Ｄとの間には、
電流計（または電圧計）等の表示回路５が接続されてい
る。The bridge circuit 4, as shown in FIG.
It consists of TC thermistors 2a and 2b and resistors 6a and 6b, and forms a Wheatstone bridge.
It is connected in a ring. The terminal A connected to the PTC thermistors 2a and 2b of the bridge circuit 4 and the resistor 6
An external power source (not shown) is connected between the terminals B connected to a and 6b, and the PTC thermistor 2a, the terminal C connected to the resistor 6a, the PTC thermistor 2b, and the resistor. Between the terminal D connected to 6b,
A display circuit 5 such as an ammeter (or voltmeter) is connected.
【００１７】上記の構成において、流量を測定する場
合、ブリッジ回路４の端子ＡとＢとの間に、外部電源か
ら所定の電圧を印加する。電圧を印加すると、ＰＴＣサ
ーミスター２ａ、２ｂは発熱する。ＰＴＣサーミスター
２ａ、２ｂは、スイッチング温度と呼ばれる温度以上で
急激に抵抗が上昇する特性を有している。このため、Ｐ
ＴＣサーミスター２ａ、２ｂの温度がスイッチング温度
以上に上昇すると、電流が急激に減少する。その結果、
ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの温度はスイッチング温
度以上の所定の温度に保たれる。つまり、温度制御回路
を設けなくても、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの自己
温度制御機能により発熱温度が一定になる。In the above structure, when measuring the flow rate, a predetermined voltage is applied between the terminals A and B of the bridge circuit 4 from an external power source. When a voltage is applied, the PTC thermistors 2a and 2b generate heat. The PTC thermistors 2a and 2b have a characteristic in which the resistance sharply rises above a temperature called a switching temperature. Therefore, P
When the temperature of the TC thermistors 2a and 2b rises above the switching temperature, the current sharply decreases. as a result,
The temperature of the PTC thermistors 2a and 2b is maintained at a predetermined temperature equal to or higher than the switching temperature. That is, even if the temperature control circuit is not provided, the heat generation temperature becomes constant by the self-temperature control function of the PTC thermistors 2a and 2b.
【００１８】ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの発熱温度
は、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの抵抗値の対数が温
度にほぼ比例して増加する温度範囲の温度で、かつ、１
００℃〜１５０℃の温度に設定される。The heat generation temperature of the PTC thermistors 2a and 2b is within a temperature range in which the logarithm of the resistance value of the PTC thermistors 2a and 2b increases substantially in proportion to the temperature, and 1
The temperature is set to 00 ° C to 150 ° C.
【００１９】この発熱温度において、ブリッジ回路４が
バランスするように、すなわち、端子ＣとＤとの間の電
位差がゼロとなるように、ブリッジ回路４の抵抗６ａ、
６ｂの抵抗値が設定される。At this heating temperature, the resistance 6a of the bridge circuit 4 is balanced so that the bridge circuit 4 is balanced, that is, the potential difference between the terminals C and D becomes zero.
A resistance value of 6b is set.
【００２０】この状態で、測定用のパイプ１にガス等の
被測定流体を流す。ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂは、
パイプ１と熱接触を保つように設けられているため、パ
イプ１を介して冷却される。このとき、流路の上流側の
ＰＴＣサーミスター２ａが流路の下流側のＰＴＣサーミ
スター２ｂと比較してより冷却される。つまり、２個の
ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂに温度差が生じる。その
結果、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの抵抗値に大きな
差が生じるので、ブリッジ回路４のバランスが崩れ、端
子ＣとＤとの間に、電位差が生じる。In this state, a fluid to be measured such as gas is flown through the measuring pipe 1. The PTC thermistors 2a and 2b are
Since it is provided so as to maintain thermal contact with the pipe 1, it is cooled via the pipe 1. At this time, the PTC thermistor 2a on the upstream side of the flow path is cooled more than the PTC thermistor 2b on the downstream side of the flow path. That is, a temperature difference occurs between the two PTC thermistors 2a and 2b. As a result, a large difference occurs in the resistance values of the PTC thermistors 2a and 2b, and the balance of the bridge circuit 4 is lost, so that a potential difference occurs between the terminals C and D.
【００２１】この電位差が表示回路５で表示される。電
位差は被測定流体の流量に比例するから、流量を直読す
ることが可能である。This potential difference is displayed on the display circuit 5. Since the potential difference is proportional to the flow rate of the fluid to be measured, it is possible to directly read the flow rate.
【００２２】以上のように、本実施例の流量センサーに
よれば、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの自己温度制御
機能により発熱温度が一定になるため、温度制御回路が
不要である。しかも、ブリッジ回路４から発生する電位
差が大きいため、増幅回路も不要である。したがって、
従来と比較して、流量測定システムを極めて簡素化する
ことができる。As described above, according to the flow rate sensor of this embodiment, since the heat generation temperature becomes constant by the self-temperature control function of the PTC thermistors 2a and 2b, the temperature control circuit is unnecessary. Moreover, since the potential difference generated from the bridge circuit 4 is large, no amplifier circuit is required. Therefore,
The flow measurement system can be greatly simplified as compared with the conventional one.
【００２３】また、本実施例の流量センサーでは、パイ
プ１及びＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを外部から断熱
するためのケース３を備えたので、外部の温度、湿度、
空気流等の影響を受けにくい。このため、流量を正確に
測定することができる。Further, since the flow sensor of this embodiment is provided with the case 3 for thermally insulating the pipe 1 and the PTC thermistors 2a, 2b from the outside,
Less susceptible to air flow, etc. Therefore, the flow rate can be measured accurately.
【００２４】さらに、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの
温度差から流量を計測しているので、感度が高くなる。
したがって、微少流量を測定することができる。また、
流体の温度や流体の比熱による影響が２つのＰＴＣサー
ミスター２ａ、２ｂによって相殺される。したがって、
流体の温度や流体の比熱による影響を補正しなくても、
流量を正確に測定することができる。しかも、減圧され
た流体だけでなく、加圧された流体の流量も測定するこ
とができる。Further, since the flow rate is measured from the temperature difference between the PTC thermistors 2a and 2b, the sensitivity becomes high.
Therefore, a minute flow rate can be measured. Also,
The effects of the temperature of the fluid and the specific heat of the fluid are offset by the two PTC thermistors 2a and 2b. Therefore,
Without compensating for the effects of fluid temperature and fluid specific heat
The flow rate can be measured accurately. Moreover, not only the depressurized fluid but also the flow rate of the pressurized fluid can be measured.
【００２５】また、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを測
定用のパイプ１の外側に設けたので、圧力損失が生じな
いだけでなく、腐食性の流体や酸化還元性を有する流体
の流量を測定しても流量センサーの劣化が生じない。さ
らに、バイプ１内が汚れても、クリーニングが容易であ
る。Further, since the PTC thermistors 2a and 2b are provided outside the measuring pipe 1, not only pressure loss does not occur but also the flow rate of the corrosive fluid or the fluid having a redox property is measured. However, the flow sensor does not deteriorate. Further, even if the inside of the vip 1 is dirty, cleaning is easy.
【００２６】以下、上記の流量センサーの具体例およ
び、これを用いた流量測定システムの具体例について詳
述する。Specific examples of the above flow rate sensor and a specific example of a flow rate measuring system using the flow rate sensor will be described in detail below.
【００２７】流量センサーのケース３は、図３（ａ）の
側面図および同図（ｂ）の正面図に示すように、直方体
形状であり、本体３ａと、本体３ａにネジ７…によって
固定された上蓋３ｂとからなっている。本体３ａの中央
には、測定用のパイプ１を設置するための中空部８が設
けられており、本体３ａの両端には、パイプ１に被測定
流体を導入排出するための配管（図示されていない）の
取り付け部９、９が設けられている。また、本体３ａの
側面には、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂからのリード
線を外に取り出すためのコネクター１０が設けられてい
る。As shown in the side view of FIG. 3A and the front view of FIG. 3B, the flow sensor case 3 has a rectangular parallelepiped shape and is fixed to the main body 3a and the main body 3a by screws 7. And an upper lid 3b. A hollow portion 8 for installing the measurement pipe 1 is provided at the center of the main body 3a, and pipes for introducing and discharging the fluid to be measured into and out of the pipe 1 are provided at both ends of the main body 3a. (Not included) mounting portions 9 and 9 are provided. Further, a connector 10 for taking out lead wires from the PTC thermistors 2a and 2b is provided on the side surface of the main body 3a.
【００２８】ケース３の材料には、断熱性に優れたプラ
スチックが適しており、例えば、本体３ａには、ＡＢＳ
樹脂あるいはエポキシ系人工木材が使用され、上蓋３ｂ
には、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）板が使用される。ま
た、金属材料を使用してもよい。The case 3 is preferably made of plastic having excellent heat insulating properties. For example, the body 3a is made of ABS.
Resin or epoxy artificial wood is used, and the upper lid 3b
For this, a PVC (polyvinyl chloride) plate is used. Alternatively, a metal material may be used.
【００２９】また、発泡スチロールを中空部８に充填す
るか、あるいは、中空部８を真空にすることが、パイプ
１及びＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを外部から断熱す
る上でより望ましい。It is more preferable to fill the hollow portion 8 with styrofoam or to make the hollow portion 8 a vacuum in order to thermally insulate the pipe 1 and the PTC thermistors 2a and 2b from the outside.
【００３０】ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂは、熱伝導
性の高い銅ブロック２ｃ、２ｃを介して測定用のパイプ
１に取り付けられる。すなわち、パイプ１に嵌合する貫
通孔を有し、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂをそれぞれ
取り付けた銅ブロック２ｃ、２ｃをパイプ１に通し、銅
ブロック２ｃ、２ｃを移動させることによりＰＴＣサー
ミスター２ａ、２ｂの間隔を所定の間隔にセットしてい
る。The PTC thermistors 2a and 2b are attached to the measuring pipe 1 through the copper blocks 2c and 2c having high thermal conductivity. That is, the PTC thermistor 2a, which has through holes that fit into the pipe 1, is passed through the copper blocks 2c and 2c to which the PTC thermistors 2a and 2b are attached, respectively, and the copper blocks 2c and 2c are moved. The interval of 2b is set to a predetermined interval.
【００３１】測定用のパイプ１の材料には、金属が適し
ており、例えば、耐蝕性に優れたステンレスあるいは、
ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂとの熱接触を良好にする
ため、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂをクリーム半田等
で直付けできる銅が使用される。後者の場合、銅ブロッ
ク２ｃを省略できる。Metal is suitable for the material of the pipe 1 for measurement, such as stainless steel having excellent corrosion resistance, or
In order to make good thermal contact with the PTC thermistors 2a and 2b, copper is used which can be directly attached to the PTC thermistors 2a and 2b with cream solder or the like. In the latter case, the copper block 2c can be omitted.
【００３２】ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂの材料に
は、チタン酸バリウムを主成分とし、スイッチング温度
を調整するためにチタン酸ストロンチウムを副成分とし
て添加した材料が使用される。ＰＴＣサーミスター２
ａ、２ｂで測定された抵抗−温度特性の一例を図４に示
す。As the material of the PTC thermistors 2a and 2b, a material containing barium titanate as a main component and strontium titanate as an auxiliary component for adjusting the switching temperature is used. PTC thermistor 2
FIG. 4 shows an example of the resistance-temperature characteristics measured in a and 2b.
【００３３】このＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂのスイ
ッチング温度は約１１０℃であり、スイッチング温度以
上の温度では、対数抵抗は温度に比例してほぼ直線的に
増加している。対数抵抗の温度に対する直線性は、ディ
スプロシウムを添加することにより大幅に改善すること
ができた。高感度で流量を計測するためには、ＰＴＣサ
ーミスター２ａ、２ｂの対数抵抗は、１０％／℃以上で
あることが好ましく、１２％／℃以上であることがさら
に好ましい。The switching temperature of the PTC thermistors 2a and 2b is about 110 ° C., and at temperatures above the switching temperature, the logarithmic resistance increases almost linearly in proportion to the temperature. The linearity of logarithmic resistance with respect to temperature could be significantly improved by adding dysprosium. In order to measure the flow rate with high sensitivity, the logarithmic resistance of the PTC thermistors 2a and 2b is preferably 10% / ° C or higher, and more preferably 12% / ° C or higher.
【００３４】試作した流量センサーのサイズは、２６×
３０×１１１である（長さの単位はmmであり、以下同様
である）。パイプ１のサイズは、φ５（内径）×７５で
あり、肉厚は0.５である。銅ブロック２ｃのサイズは、
９×９×３である。ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂのサ
イズは、φ５×１であり、ＰＴＣサーミスター２ａと２
ｂとの間隔は２５mmである。The size of the prototype flow sensor is 26 ×
30 × 111 (the unit of length is mm, and so on). The size of the pipe 1 is φ5 (inner diameter) × 75, and the wall thickness is 0.5. The size of the copper block 2c is
It is 9x9x3. The size of the PTC thermistors 2a and 2b is φ5 × 1, and the PTC thermistors 2a and 2b
The distance from b is 25 mm.
【００３５】この流量センサーを下記の検定装置で検定
した。This flow sensor was calibrated by the following calibrator.
【００３６】流量センサーの検定装置は、図５に示すよ
うに、被測定流体である空気を圧縮するコンプレッサー
２１と、コンプレッサー２１からの圧縮空気の圧力調整
を行うレギュレーター２２と、レギュレーター２２の入
口側と出口側に設けられたトラップ２３、２３と、レギ
ュレーター２２で所定圧力に減圧された空気を所望の流
量で送り出すための較正用マスフローコントローラー２
４と、マスフローコントローラー２４からの空気の温度
を測定するためのプローブチューブ２５および温度計２
６とを備えており、プローブチューブ２５を通った空気
が流量センサーのパイプ１に送られる。なお、パイプ１
の出口は開放にした。As shown in FIG. 5, the flow rate sensor verification device includes a compressor 21 for compressing air as a fluid to be measured, a regulator 22 for adjusting the pressure of the compressed air from the compressor 21, and an inlet side of the regulator 22. And traps 23 and 23 provided on the outlet side, and a calibration mass flow controller 2 for sending out air whose pressure has been reduced to a predetermined pressure by a regulator 22 at a desired flow rate.
4, a probe tube 25 for measuring the temperature of air from the mass flow controller 24, and a thermometer 2
6, and the air passing through the probe tube 25 is sent to the pipe 1 of the flow rate sensor. In addition, pipe 1
The exit was open.
【００３７】流量センサーには、前述したように、ブリ
ッジ回路４、表示回路５と、電源１６とが接続される。As described above, the bridge circuit 4, the display circuit 5, and the power source 16 are connected to the flow rate sensor.
【００３８】本実施例では、コンプレッサー２１とし
て、日立製作所製のオイルレスベビコン（モーター出力
２．２ｋＷ、タンク容量８０ｌ、オートストップ７.0ｋ
ｇ／cm2 、オートドレインなし）を使用して７ｋｇ／cm
2 まで空気を圧縮し、レギュレーター２２として、ＳＭ
Ｃ社製のＡＦ３０００＋ＡＬ３０００を使用して１.5ｋ
ｇ／cm2 まで減圧した。マスフローコントローラー２４
として、流量に応じてエステック社製のＳＥＣ４０５
（〜５００cc／min ）、ＳＥＣ４００ＭＫ３（〜２ｌ／
min ）、ＳＥＣ４０５（〜５ｌ／min ）を使い分けた。In this embodiment, as the compressor 21, an oilless babycon made by Hitachi, Ltd. (motor output 2.2 kW, tank capacity 80 l, auto stop 7.0 k)
g / cm 2 , without auto drain) 7 kg / cm
Compress air to 2 and use SM as regulator 22
1.5k using C3000 AF3000 + AL3000
The pressure was reduced to g / cm 2 . Mass flow controller 24
SEC405 manufactured by STEC depending on the flow rate
(~ 500cc / min), SEC400MK3 (~ 2l /
min) and SEC405 (~ 5 l / min).
【００３９】コンプレッサー２１とレギュレーター２２
との接続、レギュレーター２２とマスフローコントロー
ラー２４との接続には、ニッタムーア社製のプラスチッ
クチューブ（内径６.5mm）を使用した。また、マスフロ
ーコントローラー２４とプローブチューブ２５との接
続、プローブチューブ２５と流量センサーとの接続に
は、１／４インチのニップルを使用した。Compressor 21 and regulator 22
A plastic tube (inner diameter: 6.5 mm) manufactured by Nitta Moore Co. was used for the connection with and the connection between the regulator 22 and the mass flow controller 24. In addition, a 1/4 inch nipple was used to connect the mass flow controller 24 and the probe tube 25 and to connect the probe tube 25 and the flow rate sensor.
【００４０】また、表示回路５として、アドバンテスト
・ディジタルマルチメーターを使用し、電源１６として
高砂製作所製の安定化直流電源（ＤＣ９Ｖ出力）を使用
した。An Advantest digital multimeter was used as the display circuit 5, and a stabilized DC power supply (DC 9V output) manufactured by Takasago Seisakusho was used as the power supply 16.
【００４１】この検定装置で、マスフローコントローラ
ー２４で空気の流量を変えながら、ブリッジ回路４の出
力電圧（差動電圧）を表示回路５で読み取ることによ
り、流量センサーの検定を行った。In this test apparatus, the flow sensor was tested by reading the output voltage (differential voltage) of the bridge circuit 4 on the display circuit 5 while changing the flow rate of air by the mass flow controller 24.
【００４２】その結果、図６に示すように、ブリッジ回
路４の出力電圧は、０〜１３０cc／min の広い流量範囲
で、流量に対して極めてよく比例した。これにより、３
％以内の誤差で流量を計測することが可能である。しか
も、ブリッジ回路４からは、増幅する必要がないほど大
きい出力電圧（０〜７０ｍＶ）が得られた。さらに、Ｐ
ＴＣサーミスター２ａ、２ｂの消費電力は、わずか３６
０ｍＷであった。As a result, as shown in FIG. 6, the output voltage of the bridge circuit 4 was extremely well proportional to the flow rate in a wide flow rate range of 0 to 130 cc / min. This makes 3
It is possible to measure the flow rate with an error within%. Moreover, the output voltage (0 to 70 mV) that was so large that it was not necessary to amplify was obtained from the bridge circuit 4. Furthermore, P
The power consumption of TC thermistors 2a and 2b is only 36.
It was 0 mW.
【００４３】上述した流量センサーでは、ディスク状の
ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを使用したが、貫通孔を
有するＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを使用し、貫通孔
にパイプ１を嵌挿させるようにすれば、ＰＴＣサーミス
ター２ａ、２ｂとパイプ１との熱接触がさらに高くな
る。これにより、流量の検出感度をさらに高くすること
ができる。また、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂをパイ
プ１の外面にスパッタリングにより直接形成すれば、Ｐ
ＴＣサーミスター２ａ、２ｂとパイプ１との熱接触がよ
り一層高くなる。これにより、流量の検出感度をさらに
高くすることができる。Although the disk-shaped PTC thermistors 2a and 2b are used in the above-mentioned flow rate sensor, if the PTC thermistors 2a and 2b having the through holes are used and the pipe 1 is fitted into the through holes. , PTC thermistors 2a, 2b and the thermal contact between the pipe 1 are further increased. Thereby, the flow rate detection sensitivity can be further increased. If the PTC thermistors 2a and 2b are directly formed on the outer surface of the pipe 1 by sputtering, P
The thermal contact between the TC thermistors 2a and 2b and the pipe 1 is further enhanced. Thereby, the flow rate detection sensitivity can be further increased.
【００４４】次に、上記の流量センサーを用いた流量測
定システムについて説明する。Next, a flow rate measuring system using the above flow rate sensor will be described.
【００４５】流量測定システムは、図７に示すように、
ブリッジ回路４と、表示回路５とからなっている。ブリ
ッジ回路４には、前述したホイートストーンブリッジを
形成するＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂ、抵抗６ａ、６
ｂの他、抵抗６ｂ（あるいは、６ａ）に並列に接続され
たゼロ点調整用の半固定抵抗１１と、端子ＣとＤとに接
続された較正用の可変抵抗１２とが追加されている。表
示回路５としてのディジタルボルトメーターには、可変
抵抗１２の可動接点と端子Ｄとが接続されている。The flow rate measuring system, as shown in FIG.
It comprises a bridge circuit 4 and a display circuit 5. The bridge circuit 4 includes PTC thermistors 2a and 2b and resistors 6a and 6 which form the Wheatstone bridge described above.
In addition to b, a semi-fixed resistor 11 for zero point adjustment connected in parallel to the resistor 6b (or 6a) and a variable resistor 12 for calibration connected to the terminals C and D are added. To the digital voltmeter as the display circuit 5, the movable contact of the variable resistor 12 and the terminal D are connected.
【００４６】端子ＡとＢとの間に所定の電圧を印加する
と、ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂが発熱する。ＰＴＣ
サーミスター２ａ、２ｂが所定の発熱温度になったとこ
ろで、半固定抵抗１１を調整し、ブリッジ回路４の出力
をゼロにする。また、較正用の可変抵抗１２によってブ
リッジ回路４の出力電圧を調整すれば、表示回路５で流
量を直読できるようになる。When a predetermined voltage is applied between the terminals A and B, the PTC thermistors 2a and 2b generate heat. PTC
When the thermistors 2a and 2b reach a predetermined heat generation temperature, the semi-fixed resistor 11 is adjusted to make the output of the bridge circuit 4 zero. Further, if the output voltage of the bridge circuit 4 is adjusted by the variable resistor 12 for calibration, the flow rate can be directly read on the display circuit 5.
【００４７】さらに、被測定流体を分流する分流器を設
置し、流量センサーで分流の流量を測定すれば、上記の
流量範囲を越える大流量の計測も可能である。Further, if a flow divider for dividing the fluid to be measured is installed and the flow rate of the divided flow is measured by a flow sensor, a large flow rate exceeding the above flow rate range can be measured.
【００４８】図８は、内径が異なるパイプ１を使用した
複数の流量センサーについて、ブリッジ回路４の出力電
圧を流量に対して測定した結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the results of measuring the output voltage of the bridge circuit 4 with respect to the flow rate for a plurality of flow rate sensors using the pipes 1 having different inner diameters.
【００４９】同図の曲線Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 は、それぞ
れ、外径×内径が２ｍｍ×１ｍｍ、３ｍｍ×２ｍｍ、４
ｍｍ×３ｍｍのパイプ１を使用している。図から、パイ
プ１の肉厚が一定の場合、内径が小さくなるほど流量セ
ンサーの感度が高くなる傾向があることが分かる。Curves C 1 , C 2 and C 3 in the figure have outer diameter × inner diameter of 2 mm × 1 mm, 3 mm × 2 mm and 4 respectively.
The pipe 1 of mm × 3 mm is used. From the figure, it can be seen that when the wall thickness of the pipe 1 is constant, the smaller the inner diameter, the higher the sensitivity of the flow sensor.
【００５０】図９〜図１１は、比較例を示すものであ
り、スイッチング温度が異なるＰＴＣサーミスター２
ａ、２ｂを使用した複数の流量センサーについて、ブリ
ッジ回路４の出力電圧を流量に対して測定した結果を示
すグラフである。なお、この流量センサーのＰＴＣサー
ミスター２ａ、２ｂは、パイプ１の外側ではなく、内側
に配置されている。9 to 11 show a comparative example, in which the PTC thermistor 2 having different switching temperatures is used.
It is a graph which shows the result of having measured the output voltage of the bridge circuit 4 with respect to a flow volume about the some flow volume sensor which used a, 2b. The PTC thermistors 2a and 2b of this flow rate sensor are arranged inside the pipe 1, not outside.
【００５１】スイッチング温度が１１０℃の場合のグラ
フ（図１１）は、スイッチング温度が３０℃または５０
℃の場合のグラフ（図９または図１０）よりも、直線的
である。つまり、スイッチング温度が高温であるＰＴＣ
サーミスター２ａ、２ｂを使用した方が出力電圧−流量
特性の直線性を改善する上で好ましい。When the switching temperature is 110 ° C. (FIG. 11), the switching temperature is 30 ° C. or 50 ° C.
It is more linear than the graph in the case of ° C (Fig. 9 or 10). In other words, PTC with a high switching temperature
It is preferable to use the thermistors 2a and 2b in order to improve the linearity of the output voltage-flow rate characteristic.
【００５２】さらに、スイッチング温度が１１０℃のＰ
ＴＣサーミスター２ａ、２ｂを使用した場合、ＰＴＣサ
ーミスター２ａ、２ｂをパイプ１の外側に配置した本実
施例の流量センサーの出力電圧−流量特性（図６）が、
ＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂをパイプ１の内側に配置
した流量センサーの出力電圧−流量特性（図１１）より
もはるかに大きい傾きを有している。Further, the switching temperature is 110 ° C.
When the TC thermistors 2a and 2b are used, the output voltage-flow rate characteristic (FIG. 6) of the flow sensor of this embodiment in which the PTC thermistors 2a and 2b are arranged outside the pipe 1 is
The slope is much larger than the output voltage-flow rate characteristic (FIG. 11) of the flow rate sensor in which the PTC thermistors 2a and 2b are arranged inside the pipe 1.
【００５３】これより、スイッチング温度が１００℃以
上であるＰＴＣサーミスター２ａ、２ｂを使用し、本実
施例の流量センサーのように、それらのＰＴＣサーミス
ター２ａ、２ｂをパイプ１の外側に配置することが、高
感度であり、かつ、ブリッジ回路４の出力電圧−流量特
性の直線性を改善し、補正なしに流量を直読できる流量
センサーを実現する上で重要であることが分かる。As a result, PTC thermistors 2a and 2b having a switching temperature of 100 ° C. or more are used, and the PTC thermistors 2a and 2b are arranged outside the pipe 1 like the flow sensor of this embodiment. It is important to realize a flow rate sensor that has high sensitivity, improves the linearity of the output voltage-flow rate characteristic of the bridge circuit 4, and can directly read the flow rate without correction.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明に係る流量センサーは、以上のよ
うに、流体の流路となるパイプと、パイプの外側にパイ
プと熱接触を保つように設けられ、流路に沿って所定の
間隔で並んで配置されたほぼ同一特性を有する２個のＰ
ＴＣサーミスターと、パイプ及びＰＴＣサーミスターを
外部から断熱するための断熱部とが備えられている構成
である。As described above, the flow rate sensor according to the present invention is provided with a pipe serving as a fluid flow path and outside the pipe so as to keep thermal contact with the pipe, and at a predetermined interval along the flow path. Two Ps having almost the same characteristics arranged side by side
This is a configuration in which a TC thermistor and a heat insulating portion for thermally insulating the pipe and the PTC thermistor from the outside are provided.
【００５５】これによれば、補正を行わなくても、流量
を正確に測定することができる。しかも、ＰＴＣサーミ
スターをパイプの外側に設けたので、圧力損失が生じな
いだけでなく、腐食性のガスによる流量センサーの劣化
も生じない。さらに、パイプ内のクリーニングも容易で
あるという効果を奏する。According to this, the flow rate can be accurately measured without correction. Moreover, since the PTC thermistor is provided outside the pipe, not only pressure loss does not occur, but also the flow sensor does not deteriorate due to corrosive gas. Further, there is an effect that the inside of the pipe can be easily cleaned.
【図１】本発明に係る流量センサー及び、この流量セン
サーを使用した流量測定システムの概略の構成を示す説
明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a flow rate sensor according to the present invention and a flow rate measurement system using the flow rate sensor.
【図２】図１におけるブリッジ回路の構成を示す回路図
である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a bridge circuit in FIG.
【図３】図１の流量センサーの具体例を示すものであ
る。FIG. 3 shows a specific example of the flow sensor of FIG.
【図４】図３の流量センサーで用いられたＰＴＣサーミ
スターの抵抗−温度特性の一例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of resistance-temperature characteristics of the PTC thermistor used in the flow sensor of FIG.
【図５】図３の流量センサーの流量検定に用いた検定装
置の概略の構成を示す説明図である。5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a verification device used for flow verification of the flow sensor of FIG.
【図６】図３の流量センサーを図５の検定装置で検定す
ることにより得られた出力電圧−流量特性を示すグラフ
である。6 is a graph showing output voltage-flow rate characteristics obtained by verifying the flow rate sensor of FIG. 3 with the test apparatus of FIG.
【図７】図３の流量センサーを用いた流量測定システム
の概略の構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a flow rate measuring system using the flow rate sensor of FIG.
【図８】内径が異なるパイプを使用した複数の流量セン
サーで得られた出力電圧−流量特性を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing output voltage-flow rate characteristics obtained by a plurality of flow rate sensors using pipes having different inner diameters.
【図９】比較例を示すものであり、スイッチング温度が
３０℃のＰＴＣサーミスターをパイプの内側に配置した
流量センサーで得られた出力電圧−流量特性を示すグラ
フである。9 is a graph showing a comparative example and showing an output voltage-flow rate characteristic obtained by a flow rate sensor in which a PTC thermistor having a switching temperature of 30 ° C. is arranged inside a pipe.
【図１０】比較例を示すものであり、スイッチング温度
が５０℃のＰＴＣサーミスターをパイプの内側に配置し
た流量センサーで得られた出力電圧−流量特性を示すグ
ラフである。FIG. 10 shows a comparative example and is a graph showing an output voltage-flow rate characteristic obtained by a flow rate sensor in which a PTC thermistor having a switching temperature of 50 ° C. is arranged inside a pipe.
【図１１】比較例を示すものであり、スイッチング温度
が１１０℃のＰＴＣサーミスターをパイプの内側に配置
した流量センサーで得られた出力電圧−流量特性を示す
グラフである。FIG. 11 shows a comparative example and is a graph showing an output voltage-flow rate characteristic obtained by a flow rate sensor in which a PTC thermistor having a switching temperature of 110 ° C. is arranged inside a pipe.
１ パイプ ２ａ ＰＴＣサーミスター ２ｂ ＰＴＣサーミスター ３ ケース（断熱部） 1 Pipe 2a PTC thermistor 2b PTC thermistor 3 Case (heat insulating part)
Claims (1)
にパイプと熱接触を保つように設けられ、流路に沿って
所定の間隔で並んで配置されたほぼ同一特性を有する２
個のＰＴＣサーミスターと、パイプ及びＰＴＣサーミス
ターを外部から断熱するための断熱部とが備えられてい
ることを特徴とする流量センサー。1. A pipe serving as a fluid flow path and a pipe provided outside the pipe so as to maintain thermal contact with the pipe and having substantially the same characteristics, arranged along the flow path at a predetermined interval.
A flow rate sensor, which is provided with individual PTC thermistors and a heat insulating part for thermally insulating the pipe and the PTC thermistor from the outside.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6279385A JPH08136308A (en) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Flow-rate sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6279385A JPH08136308A (en) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Flow-rate sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136308A true JPH08136308A (en) | 1996-05-31 |
Family
ID=17610408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6279385A Pending JPH08136308A (en) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Flow-rate sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08136308A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172451A (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Almex Koosei Kk | Thermal flowmeter |
| JP2019196934A (en) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | 愛知時計電機株式会社 | Microfluid device |
| JP2022127634A (en) * | 2018-05-08 | 2022-08-31 | 愛知時計電機株式会社 | Micro fluid device |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP6279385A patent/JPH08136308A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172451A (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Almex Koosei Kk | Thermal flowmeter |
| JP2019196934A (en) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | 愛知時計電機株式会社 | Microfluid device |
| JP2022127634A (en) * | 2018-05-08 | 2022-08-31 | 愛知時計電機株式会社 | Micro fluid device |
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