JPS63208717A - 質量流量計 - Google Patents
質量流量計Info
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- JPS63208717A JPS63208717A JP62041747A JP4174787A JPS63208717A JP S63208717 A JPS63208717 A JP S63208717A JP 62041747 A JP62041747 A JP 62041747A JP 4174787 A JP4174787 A JP 4174787A JP S63208717 A JPS63208717 A JP S63208717A
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Landscapes
- Details Of Flowmeters (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は特に発熱抵抗膜を用いて流体の質量流量を測定
する質量流量計測装置に関するものである。
する質量流量計測装置に関するものである。
従来、この種の流量計としては、例えば特公昭４９−３
８７１号に記載されているように、円形の断面形状を持
つ支持部材の前縁部と後縁部に金属皮膜を形成して発熱
させ、流体中における支持部材の前縁部と後縁部の熱伝
達率の違いによる放熱量の差を検知して流速を測定し、
同時に流体の流れ方向を検出するものがある。また、銅
メンキしたタングステン線を発熱用抵抗体として駆動す
る方法として、２つの発熱用抵抗線を第５図のごとくブ
リッジの対辺に組込んで並列に接続して発熱させ、両者
の平均電圧が一定になるように駆動する方法が例えば日
本機械学会第７８６回講炭会講演論文集（’６９−３．
Ｐ２９〜）に掲載されている。
８７１号に記載されているように、円形の断面形状を持
つ支持部材の前縁部と後縁部に金属皮膜を形成して発熱
させ、流体中における支持部材の前縁部と後縁部の熱伝
達率の違いによる放熱量の差を検知して流速を測定し、
同時に流体の流れ方向を検出するものがある。また、銅
メンキしたタングステン線を発熱用抵抗体として駆動す
る方法として、２つの発熱用抵抗線を第５図のごとくブ
リッジの対辺に組込んで並列に接続して発熱させ、両者
の平均電圧が一定になるように駆動する方法が例えば日
本機械学会第７８６回講炭会講演論文集（’６９−３．
Ｐ２９〜）に掲載されている。
第６図に示すように、発熱抵抗体は、ある間隔を持った
二本の発熱用抵抗線５１．５２が一体となるよう絶縁体
５８でコーティングされ流体中に設置されている。そし
てこれら二本の発熱用抵抗線は第６図に示すよう回路抵
抗５３．５４とともにブリッジの対辺に電気的に並列と
なるよう接続され回路抵抗５４の分圧によって発生する
両発熱用抵抗線５１゜５２の両端電圧Ｖ、、Ｖ２の平均
値が常に一定となるよう、増幅器５７により電流フィー
ドバック制御されている。 今、第６図に示す方向に流体が流れた時の出力電圧Ｖ、
、Ｖ、の変化を説明する。このブリッジにおいて、流体
が流れない時にはブリッジの左辺。 右辺とも抵抗値が等しくそれぞれの辺を流れる電流１１
＋’２はｉ、＝ｉ２となる関係でブリッジはバランスを
保ち、流体流１５が生じた時には、発熱体の流れに対す
る前、後部での、熱伝達率の差から、発熱用抵抗線５１
は冷却されて抵抗値が減少し、発熱用抵抗線５２は発熱
用抵抗線５１より冷却されに（いため抵抗値は発熱用抵
抗線５１よりは大きくなって、ブリッジ内のバランスが
崩れる。このとき発熱用抵抗線の両端電圧Ｖ、、Ｖ、は
両発熱用抵抗線５１．５２の抵抗値が共に減少し、かつ
、発熱用抵抗線５１の方が発熱用抵抗線５２より抵抗値
が減少するので、第７図の時間帯（イ）に示すように初
期値Ｖ０に比べ低くなりＶ２＞Ｖ、となる。このＶ、、
Ｖ、の低下によるＶ、、Ｖ２の平均値の低下によって、
増幅器５７でフィードバックされ増加した電流は、発熱
用抵抗線５１．５２の抵抗値の差からｉ、＞４２なる関
係で流れ、抵抗値の小さくなった発熱用抵抗線５１を発
熱させて抵抗値を上げる方向に回路が動作し、逆に発熱
用抵抗線５２では抵抗値が発熱用抵抗線５１に比べ大き
いため電流が少なく、二線間の抵抗値の差は減少しこれ
によって同時に電流差（＝ｉ１−ｉ２）も減少する。こ
の結果、電圧Ｖ、、Ｖ２は第７図の時間帯（Ｅｌ）に示
すように、共に絶対値は増加するが、その差は抵抗差、
電流差が減少することから減少する方向に動作する。従
って、熱伝達率の差によって生じた出力電圧Ｖ、、Ｖ２
の差を打ち消す方向に回路が働（ため、熱伝達率の差を
検出して流速信号とする測定装置としては感度の得られ
にくいもので、高い流速領域まで感度を得ることができ
ず、測定可能な流速範囲が狭いという欠点があった。 そこで、本発明は上述の点に鑑みてなされ、より高い流
速領域まで計測することのできる熱式質量流量計を提供
することを目的とする。
二本の発熱用抵抗線５１．５２が一体となるよう絶縁体
５８でコーティングされ流体中に設置されている。そし
てこれら二本の発熱用抵抗線は第６図に示すよう回路抵
抗５３．５４とともにブリッジの対辺に電気的に並列と
なるよう接続され回路抵抗５４の分圧によって発生する
両発熱用抵抗線５１゜５２の両端電圧Ｖ、、Ｖ２の平均
値が常に一定となるよう、増幅器５７により電流フィー
ドバック制御されている。 今、第６図に示す方向に流体が流れた時の出力電圧Ｖ、
、Ｖ、の変化を説明する。このブリッジにおいて、流体
が流れない時にはブリッジの左辺。 右辺とも抵抗値が等しくそれぞれの辺を流れる電流１１
＋’２はｉ、＝ｉ２となる関係でブリッジはバランスを
保ち、流体流１５が生じた時には、発熱体の流れに対す
る前、後部での、熱伝達率の差から、発熱用抵抗線５１
は冷却されて抵抗値が減少し、発熱用抵抗線５２は発熱
用抵抗線５１より冷却されに（いため抵抗値は発熱用抵
抗線５１よりは大きくなって、ブリッジ内のバランスが
崩れる。このとき発熱用抵抗線の両端電圧Ｖ、、Ｖ、は
両発熱用抵抗線５１．５２の抵抗値が共に減少し、かつ
、発熱用抵抗線５１の方が発熱用抵抗線５２より抵抗値
が減少するので、第７図の時間帯（イ）に示すように初
期値Ｖ０に比べ低くなりＶ２＞Ｖ、となる。このＶ、、
Ｖ、の低下によるＶ、、Ｖ２の平均値の低下によって、
増幅器５７でフィードバックされ増加した電流は、発熱
用抵抗線５１．５２の抵抗値の差からｉ、＞４２なる関
係で流れ、抵抗値の小さくなった発熱用抵抗線５１を発
熱させて抵抗値を上げる方向に回路が動作し、逆に発熱
用抵抗線５２では抵抗値が発熱用抵抗線５１に比べ大き
いため電流が少なく、二線間の抵抗値の差は減少しこれ
によって同時に電流差（＝ｉ１−ｉ２）も減少する。こ
の結果、電圧Ｖ、、Ｖ２は第７図の時間帯（Ｅｌ）に示
すように、共に絶対値は増加するが、その差は抵抗差、
電流差が減少することから減少する方向に動作する。従
って、熱伝達率の差によって生じた出力電圧Ｖ、、Ｖ２
の差を打ち消す方向に回路が働（ため、熱伝達率の差を
検出して流速信号とする測定装置としては感度の得られ
にくいもので、高い流速領域まで感度を得ることができ
ず、測定可能な流速範囲が狭いという欠点があった。 そこで、本発明は上述の点に鑑みてなされ、より高い流
速領域まで計測することのできる熱式質量流量計を提供
することを目的とする。
【問題点を解決するための手段］
このような目的を達成するために、本発明は、支持部材
の上流側と下流側に膜状の発熱用抵抗体を形成し、流体
中における両者の熱伝達率の差によって流量を計測する
際に、前記２個の発熱用抵抗体を電気的には直列に接続
して周囲流体よりも高い温度に発熱させ、かつ両者の発
熱温度の平均値が周囲流体より常に一定の温度高くなる
ように加熱することを特徴とする。 さらに、本発明は、支持部材の上流、下流側に設けた一
対の温度依存性発熱用抵抗体を直列接続して１つのブリ
ッジ挟辺に配置し、前記発熱用抵抗体と同じ抵抗温度係
数を有して流体温度を計測するお温度依存性抵抗体を前
記ブリッジ挟辺に隣接するブリッジ挟辺に配置し、前記
２つの発熱用抵抗体の発熱温度の平均値が流体温度より
常に一定温度高くなるように加熱することを特徴とする
。 【実施例】 以下に、本発明に係る熱式質量流量計の実施例を図面を
用いて説明する。 第１図において、５は矩形断面を持つ支持部材６の流れ
にほぼ直交する前面６ａと背面６ｂにそれぞれ抵抗値を
ほぼ等しくした白金等の温度依存性金属抵抗膜７ａ、７
ｂ、８を形成したプローブである。ここで金属抵抗膜７
ａ、７ｂはこれに電流を流して周囲流体よりも温度を高
く保持する発熱用抵抗体であり、互いにスルーホール１
０を介して接続されている。金属抵抗膜８はその抵抗値
を検出して、逆に周囲流体の温度を検出する温度補償用
抵抗体である。また、プローブ５の支持部材６の材質は
電気絶縁部材であると同時に熱伝導率の低い物質が良（
、たとえばセラミック材料、ガラス材料、耐熱樹脂材料
などが好適である。その具体的な例としては、ジルコニ
ア、窒素珪素２石英ガラス、ポリイミド樹脂などが挙げ
られる。 このように、支持部材６の形状を矩形断面状とすると上
流側と下流側に平面を有するため、金属抵抗膜７ａ、７
ｂ、８を形成する際、個々の抵抗膜での膜厚や膜幅の均
一性が向上し、さらに同一基板から同時に多数個のプロ
ーブを作ることができ、バッチ処理が可能となるため、
抵抗膜相互の均一性が得やすく抵抗値の調整も容易とな
り量産性が格段に向上するという利点がある。また、プ
ローブに平面を設けることにより同一基板６の片面に複
数個の金属抵抗膜を形成することが容易にできるので、
例えば発熱用抵抗膜７ａ、７ｂと温度補償用抵抗膜８を
一体化することができ、センサプローブ数を減らすこと
ができ、さらにリード線９も同一工程で基板上に形成で
きるため、製作コストの点でも非常に有利となる。 第２図は発熱用抵抗体を駆動するための電子回路の一例
である。この第２図において、１１．１２．１３は温度
に依存しない固定抵抗である。温度補償用抵抗膜８は発
熱用抵抗膜７ａ、７ｂと同じ温度係数を存する温度依存
性抵抗体で発熱用抵抗膜７ａ。 ７ｂとともに第２図に示すブリッジに組み込まれている
。ブリッジは、左辺には固定抵抗１１と発熱用抵抗膜７
ａ、７ｂが電気的に直列に接続され、右辺には固定抵抗
１２．１３と温度補償用抵抗膜８が左辺と同様に直列に
接続されている。さらに、左辺の発熱用抵抗膜７ａ、７
ｂはＡ点とアース間。 右辺の固定抵抗１３と温度補償用抵抗膜８とＢ点アース
間にそれぞれ配置されている。ここで、流体流がない時
のブリッジの構成する抵抗の値は発熱用抵抗膜？ａ、７
ｂをある所定温度に加熱した状態、つまりブリッジに電
流を通電した状態において、 Ｒ４／ （Ｒ１＋ Ｒｚ） ＝Ｒｓ／ （Ｒａ ＋ Ｒ
２） −・−−−一−−−−−−−−−−−・−・（
１）の関係になるようにし、かつ右辺は左辺に比べて十
分抵抗値を高くしてブリッジ全体を流れる電流ｉはほと
んど左辺に流れるよう設定する。従って、ブリッジのＡ
点、Ｂ点の電位ＶＡ、Ｖ、は等しくブリッジはバランス
を保ち、かつ右辺にはほとんど電流が流れないことから
、温度補償用抵抗膜８は流体温度と同温度を保つ。また
、ブリッジのＡ点。 Ｂ点は増幅器１４に接続され、それぞれの電位■４゜■
８の差が無くなるようブリッジに流れる電流を制御され
る。これによって、流体流が生じた時にもＶヶ＝Ｖ、の
関係を維持するよう増幅器１４が電流ｉのフィードバッ
ク制御を行うので式（１）の関係が保たれる。 ここで、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂの抵抗変化およびこれ
らの両端電圧Ｖ、、Ｖ２の変化について説明する。発熱
用抵抗膜７ａ、７ｂの抵抗値Ｒ，，Ｒ１は同温で同抵抗
値を示し、かつ抵抗温度係数が等しくなっている。従っ
て、流体流がない時には、発熱用抵抗膜は熱的に同じ環
境下にあるため、互いに等しい温度となり同抵抗値（Ｒ
＋ ” Ｒｚ）を示し、さらに電気的に直列に接続され
ているので同両端電圧（Ｖ＋＝Ｖｇ＝Ｖｏ）を示し、こ
の結果、これら両端電圧の差からなる出力は零となる。 この状態から第１図（Ｃ）に示す流体流１５が生じると
、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂは流体の流れ方向に対し支持
部材６の前後に設置されているため、支持部材６の前後
の、流体への熱伝達率の差によって両者から周囲流体に
奪われる熱量に差が生じ、その結果上流側に設置された
発熱用抵抗膜７ａは下流側の発熱用抵抗膜７ｂよりも抵
抗膜の温度が低（なる。 これにより発熱用抵抗膜７ａ、７ｂ間に抵抗値の差が生
じ、これらの両端電圧Ｖ＋、Ｖ！にも、第３図の時間帯
（イ）に示すようなＶ、＞Ｖ、なる差および初期電圧ｖ
０からの低下を生ずる。このＶ、、Ｖ。 の低下によって増幅器１４でフィードバックされ増加し
た電流は抵抗値の小さくなった発熱用抵抗膜７ａ、７ｂ
を流れ、発熱させ、これらの抵抗値が式（１＞の関係を
再び満足するように働く。つまり冷却された時の抵抗値
の和（Ｒ，′＋Ｒ２”）を初期の値（ＲＩ ＋ Ｒ２）
にするよう働く。この時、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂを流
れる電流はこれらが直列に接続されていることから等し
く、従ってそれぞれの両端電圧は第３図の時間帯（ｏ）
に示すようにそれらの差を従来方式のように打ち消すこ
となく保ち、かつ発熱温度の回復にともない差が増大し
、初期電圧Ｖ０に対してＶ、は低く、ｖ２は高い点で安
定する。 次に流体温度が変化した時の動作について説明する。こ
こで、ある温度範囲、例えば白金等のヒータや測温抵抗
体として使用される正の抵抗温度係数を持つ金属におけ
る抵抗と温度の関係は、−４０〜４００℃程度の温度範
囲でほぼ直線とみなせることから、発熱用抵抗膜７ａ、
７ｂおよび温度補償用抵抗膜８の抵抗値Ｒ，，Ｒ２，Ｒ
，は以下のように表すことができる。 また弐（１１に変形して （Ｒ６＋ Ｒ３） ／ （Ｒ１＋ ＲＺ） ＝ Ｒ５／
Ｒ４，＝一定値 −一−−−・−（５）が得られ、さら
に式（５）に式ｆ２）、 （３１，（４）を代入して整
理すると これはＲ４をＲ，＝ Ｒ，、、β（Δｔ、＋ΔｔＺ／２
）と同時にＲ＝、Ｒｓを（５）式の関係を満足するよう
設定することを一定に、換言すれば、流体温度が変化し
ても発熱用抵抗膜７ａ、７ｂの平均温度は、常に流体温
度と一定の差を持つ値になるようブリッジに流れる電流
が制御されることを意味する。従って、この電流の制御
により、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂの両端電圧Ｖ、、Ｖ、
は流量に対し第３図に示す電圧変化が得られると同時に
、流体温度が変化したときにも、発熱用抵抗膜７ａ、７
ｂの平均温度と流体温度の差が維持され、流量に対し安
定な出力電圧Ｖ、、Ｖ２が得られる。また、流体の流れ
方向が逆（逆流）の場合にも、出力電圧Ｖ、、Ｖ２の大
小関係が逆転した安定な出力が得られる。 以上述べてきたように、支持部材の上流、下流に設けた
一対の温度依存性発熱用抵抗膜を直列に接続し、両抵抗
膜の発熱温度の平均値が流体温度より常に一定温度高く
なるように加熱したことによって、流体温度に対し補償
された両発熱用抵抗膜の両端電圧Ｖ、、Ｖ、が得られ、
かつ、従来方式のように流体流によって生じた両端電圧
の差を減少させることがなく、高い流量の範囲まで両端
電圧の差が得られるので、計測範囲が広くなる。 なお第２図において、質量流量はＶ、−Ｖ、にて求めら
れるが、たとえば具体的には抵抗膜７ｂの両端電圧ｖ２
を２倍化回路２０により２倍し、差動増幅器２１により
Ａ点電位■、との差（２Ｖｚ ＶＡ）を求めることに
より導出できる。 第４図は、両端電圧の差を流量計の出力とした時の本発
明の実施例および従来方式の特性を比較した出力特性図
で、本実施例による出力特性線１７は正流まで、従来方
式の出力特性線１６に比べて明らかに高い流量まで感度
が得られることを表している。 また発熱用抵抗膜７ａ、７ｂは電気的に直列に接続する
とともに、これを第２図に示すように、固定抵抗１１，
１２．１３および温度補償用抵抗膜８とブリッジを構成
するように接続したので、発熱用抵抗膜？ａ、７ｂの流
体温度に対する発熱温度の補正が簡単な回路構成で実現
できる。
の上流側と下流側に膜状の発熱用抵抗体を形成し、流体
中における両者の熱伝達率の差によって流量を計測する
際に、前記２個の発熱用抵抗体を電気的には直列に接続
して周囲流体よりも高い温度に発熱させ、かつ両者の発
熱温度の平均値が周囲流体より常に一定の温度高くなる
ように加熱することを特徴とする。 さらに、本発明は、支持部材の上流、下流側に設けた一
対の温度依存性発熱用抵抗体を直列接続して１つのブリ
ッジ挟辺に配置し、前記発熱用抵抗体と同じ抵抗温度係
数を有して流体温度を計測するお温度依存性抵抗体を前
記ブリッジ挟辺に隣接するブリッジ挟辺に配置し、前記
２つの発熱用抵抗体の発熱温度の平均値が流体温度より
常に一定温度高くなるように加熱することを特徴とする
。 【実施例】 以下に、本発明に係る熱式質量流量計の実施例を図面を
用いて説明する。 第１図において、５は矩形断面を持つ支持部材６の流れ
にほぼ直交する前面６ａと背面６ｂにそれぞれ抵抗値を
ほぼ等しくした白金等の温度依存性金属抵抗膜７ａ、７
ｂ、８を形成したプローブである。ここで金属抵抗膜７
ａ、７ｂはこれに電流を流して周囲流体よりも温度を高
く保持する発熱用抵抗体であり、互いにスルーホール１
０を介して接続されている。金属抵抗膜８はその抵抗値
を検出して、逆に周囲流体の温度を検出する温度補償用
抵抗体である。また、プローブ５の支持部材６の材質は
電気絶縁部材であると同時に熱伝導率の低い物質が良（
、たとえばセラミック材料、ガラス材料、耐熱樹脂材料
などが好適である。その具体的な例としては、ジルコニ
ア、窒素珪素２石英ガラス、ポリイミド樹脂などが挙げ
られる。 このように、支持部材６の形状を矩形断面状とすると上
流側と下流側に平面を有するため、金属抵抗膜７ａ、７
ｂ、８を形成する際、個々の抵抗膜での膜厚や膜幅の均
一性が向上し、さらに同一基板から同時に多数個のプロ
ーブを作ることができ、バッチ処理が可能となるため、
抵抗膜相互の均一性が得やすく抵抗値の調整も容易とな
り量産性が格段に向上するという利点がある。また、プ
ローブに平面を設けることにより同一基板６の片面に複
数個の金属抵抗膜を形成することが容易にできるので、
例えば発熱用抵抗膜７ａ、７ｂと温度補償用抵抗膜８を
一体化することができ、センサプローブ数を減らすこと
ができ、さらにリード線９も同一工程で基板上に形成で
きるため、製作コストの点でも非常に有利となる。 第２図は発熱用抵抗体を駆動するための電子回路の一例
である。この第２図において、１１．１２．１３は温度
に依存しない固定抵抗である。温度補償用抵抗膜８は発
熱用抵抗膜７ａ、７ｂと同じ温度係数を存する温度依存
性抵抗体で発熱用抵抗膜７ａ。 ７ｂとともに第２図に示すブリッジに組み込まれている
。ブリッジは、左辺には固定抵抗１１と発熱用抵抗膜７
ａ、７ｂが電気的に直列に接続され、右辺には固定抵抗
１２．１３と温度補償用抵抗膜８が左辺と同様に直列に
接続されている。さらに、左辺の発熱用抵抗膜７ａ、７
ｂはＡ点とアース間。 右辺の固定抵抗１３と温度補償用抵抗膜８とＢ点アース
間にそれぞれ配置されている。ここで、流体流がない時
のブリッジの構成する抵抗の値は発熱用抵抗膜？ａ、７
ｂをある所定温度に加熱した状態、つまりブリッジに電
流を通電した状態において、 Ｒ４／ （Ｒ１＋ Ｒｚ） ＝Ｒｓ／ （Ｒａ ＋ Ｒ
２） −・−−−一−−−−−−−−−−−・−・（
１）の関係になるようにし、かつ右辺は左辺に比べて十
分抵抗値を高くしてブリッジ全体を流れる電流ｉはほと
んど左辺に流れるよう設定する。従って、ブリッジのＡ
点、Ｂ点の電位ＶＡ、Ｖ、は等しくブリッジはバランス
を保ち、かつ右辺にはほとんど電流が流れないことから
、温度補償用抵抗膜８は流体温度と同温度を保つ。また
、ブリッジのＡ点。 Ｂ点は増幅器１４に接続され、それぞれの電位■４゜■
８の差が無くなるようブリッジに流れる電流を制御され
る。これによって、流体流が生じた時にもＶヶ＝Ｖ、の
関係を維持するよう増幅器１４が電流ｉのフィードバッ
ク制御を行うので式（１）の関係が保たれる。 ここで、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂの抵抗変化およびこれ
らの両端電圧Ｖ、、Ｖ２の変化について説明する。発熱
用抵抗膜７ａ、７ｂの抵抗値Ｒ，，Ｒ１は同温で同抵抗
値を示し、かつ抵抗温度係数が等しくなっている。従っ
て、流体流がない時には、発熱用抵抗膜は熱的に同じ環
境下にあるため、互いに等しい温度となり同抵抗値（Ｒ
＋ ” Ｒｚ）を示し、さらに電気的に直列に接続され
ているので同両端電圧（Ｖ＋＝Ｖｇ＝Ｖｏ）を示し、こ
の結果、これら両端電圧の差からなる出力は零となる。 この状態から第１図（Ｃ）に示す流体流１５が生じると
、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂは流体の流れ方向に対し支持
部材６の前後に設置されているため、支持部材６の前後
の、流体への熱伝達率の差によって両者から周囲流体に
奪われる熱量に差が生じ、その結果上流側に設置された
発熱用抵抗膜７ａは下流側の発熱用抵抗膜７ｂよりも抵
抗膜の温度が低（なる。 これにより発熱用抵抗膜７ａ、７ｂ間に抵抗値の差が生
じ、これらの両端電圧Ｖ＋、Ｖ！にも、第３図の時間帯
（イ）に示すようなＶ、＞Ｖ、なる差および初期電圧ｖ
０からの低下を生ずる。このＶ、、Ｖ。 の低下によって増幅器１４でフィードバックされ増加し
た電流は抵抗値の小さくなった発熱用抵抗膜７ａ、７ｂ
を流れ、発熱させ、これらの抵抗値が式（１＞の関係を
再び満足するように働く。つまり冷却された時の抵抗値
の和（Ｒ，′＋Ｒ２”）を初期の値（ＲＩ ＋ Ｒ２）
にするよう働く。この時、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂを流
れる電流はこれらが直列に接続されていることから等し
く、従ってそれぞれの両端電圧は第３図の時間帯（ｏ）
に示すようにそれらの差を従来方式のように打ち消すこ
となく保ち、かつ発熱温度の回復にともない差が増大し
、初期電圧Ｖ０に対してＶ、は低く、ｖ２は高い点で安
定する。 次に流体温度が変化した時の動作について説明する。こ
こで、ある温度範囲、例えば白金等のヒータや測温抵抗
体として使用される正の抵抗温度係数を持つ金属におけ
る抵抗と温度の関係は、−４０〜４００℃程度の温度範
囲でほぼ直線とみなせることから、発熱用抵抗膜７ａ、
７ｂおよび温度補償用抵抗膜８の抵抗値Ｒ，，Ｒ２，Ｒ
，は以下のように表すことができる。 また弐（１１に変形して （Ｒ６＋ Ｒ３） ／ （Ｒ１＋ ＲＺ） ＝ Ｒ５／
Ｒ４，＝一定値 −一−−−・−（５）が得られ、さら
に式（５）に式ｆ２）、 （３１，（４）を代入して整
理すると これはＲ４をＲ，＝ Ｒ，、、β（Δｔ、＋ΔｔＺ／２
）と同時にＲ＝、Ｒｓを（５）式の関係を満足するよう
設定することを一定に、換言すれば、流体温度が変化し
ても発熱用抵抗膜７ａ、７ｂの平均温度は、常に流体温
度と一定の差を持つ値になるようブリッジに流れる電流
が制御されることを意味する。従って、この電流の制御
により、発熱用抵抗膜７ａ、７ｂの両端電圧Ｖ、、Ｖ、
は流量に対し第３図に示す電圧変化が得られると同時に
、流体温度が変化したときにも、発熱用抵抗膜７ａ、７
ｂの平均温度と流体温度の差が維持され、流量に対し安
定な出力電圧Ｖ、、Ｖ２が得られる。また、流体の流れ
方向が逆（逆流）の場合にも、出力電圧Ｖ、、Ｖ２の大
小関係が逆転した安定な出力が得られる。 以上述べてきたように、支持部材の上流、下流に設けた
一対の温度依存性発熱用抵抗膜を直列に接続し、両抵抗
膜の発熱温度の平均値が流体温度より常に一定温度高く
なるように加熱したことによって、流体温度に対し補償
された両発熱用抵抗膜の両端電圧Ｖ、、Ｖ、が得られ、
かつ、従来方式のように流体流によって生じた両端電圧
の差を減少させることがなく、高い流量の範囲まで両端
電圧の差が得られるので、計測範囲が広くなる。 なお第２図において、質量流量はＶ、−Ｖ、にて求めら
れるが、たとえば具体的には抵抗膜７ｂの両端電圧ｖ２
を２倍化回路２０により２倍し、差動増幅器２１により
Ａ点電位■、との差（２Ｖｚ ＶＡ）を求めることに
より導出できる。 第４図は、両端電圧の差を流量計の出力とした時の本発
明の実施例および従来方式の特性を比較した出力特性図
で、本実施例による出力特性線１７は正流まで、従来方
式の出力特性線１６に比べて明らかに高い流量まで感度
が得られることを表している。 また発熱用抵抗膜７ａ、７ｂは電気的に直列に接続する
とともに、これを第２図に示すように、固定抵抗１１，
１２．１３および温度補償用抵抗膜８とブリッジを構成
するように接続したので、発熱用抵抗膜？ａ、７ｂの流
体温度に対する発熱温度の補正が簡単な回路構成で実現
できる。
以上に説明したように、プローブ支持部材の上流側及び
下流側に取付けた発熱用抵抗膜を直列に接続してブリッ
ジ内に組込み両者の発熱温度の平均値を周囲流体よりも
常に高い温度でなおかつ周囲流体と一定の温度差で発熱
させるという駆動方法によって流体温度に対する出力補
償ができ、かつ従来型の流量計よりも高い出力恣度が得
られ特に高い流量範囲まで計測が可能となる効果がある
。
下流側に取付けた発熱用抵抗膜を直列に接続してブリッ
ジ内に組込み両者の発熱温度の平均値を周囲流体よりも
常に高い温度でなおかつ周囲流体と一定の温度差で発熱
させるという駆動方法によって流体温度に対する出力補
償ができ、かつ従来型の流量計よりも高い出力恣度が得
られ特に高い流量範囲まで計測が可能となる効果がある
。
第１図は本発明による質量流量計の一実施例を示し、同
図（８１はその側面図、同図（ｂ）はその正面図、同図
（Ｃ１はその断面図、同図（ｄｌはその背面図である。 第２図は第１図に示した本発明による質量流量計を駆動
するための電気回路の一例を示す回路図である。 第３図は第１図に示した本発明による質量流量計におけ
る発熱部の時間−電圧変化を説明するための電圧変化特
性図である。 第４図は第１図に示した本発明による質量流量計と従来
の質量流量計との効果の相違を説明するための出力特性
図である。 第５図は従来の質量流量計の電気回路を示す回路図であ
る。 第６図は従来の質量流量計の発熱用抵抗体の構成を示す
概、略図である。 第７図は従来の質量流量計の発熱部の時間−電圧変化を
説明するための電圧変化特性図である。 ５−・プローブ、６−・支持部材、７ａ、７ｂ−発熱用
抵抗膜、８ ・−温度補償用抵抗膜。 第 １ 図 塁 （ｄ） 系 ２ 罠 第 ３目 早 ４ ■ 第５菌 謂６目 第７助
図（８１はその側面図、同図（ｂ）はその正面図、同図
（Ｃ１はその断面図、同図（ｄｌはその背面図である。 第２図は第１図に示した本発明による質量流量計を駆動
するための電気回路の一例を示す回路図である。 第３図は第１図に示した本発明による質量流量計におけ
る発熱部の時間−電圧変化を説明するための電圧変化特
性図である。 第４図は第１図に示した本発明による質量流量計と従来
の質量流量計との効果の相違を説明するための出力特性
図である。 第５図は従来の質量流量計の電気回路を示す回路図であ
る。 第６図は従来の質量流量計の発熱用抵抗体の構成を示す
概、略図である。 第７図は従来の質量流量計の発熱部の時間−電圧変化を
説明するための電圧変化特性図である。 ５−・プローブ、６−・支持部材、７ａ、７ｂ−発熱用
抵抗膜、８ ・−温度補償用抵抗膜。 第 １ 図 塁 （ｄ） 系 ２ 罠 第 ３目 早 ４ ■ 第５菌 謂６目 第７助
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電気絶縁物質よりなる支持部材の流れに対する上流
側および下流側に抵抗値をほぼ等しくしたした膜状の発
熱用抵抗体を形成し、これら発熱用抵抗体部分の流体中
における熱伝達率の差により流体流量を測定する熱式質
量流量計において、支持部材の上流、下流側に設けた一
対の温度依存性発熱用抵抗体を電気的に直列に接続し、
両者の発熱温度の平均値が流体温度より常に一定温度高
くなるように加熱することを特徴とする質量流量計。 ２）電気絶縁物質よりなる支持部材の流れに対する上流
側および下流側に抵抗値をほぼ等しくした膜状の発熱用
抵抗体を形成し、これら発熱用抵抗体部分の流体中にお
ける熱伝達率の差により流体流量を測定する熱式質量流
量計において、支持部材の上流、下流側に設けた一対の
温度依存性発熱用抵抗体を直列接続して１つのブリッジ
枝辺に配置し、前記発熱抵抗体と同じ抵抗温度係数を有
して流体温度を計測する温度依存性抵抗体を前記ブリッ
ジ枝辺に隣接するブリッジ枝辺に配置し、前記二つの発
熱用抵抗体の発熱温度の平均値が流体温度より常に一定
温度高くなるように加熱することを特徴とする質量流量
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041747A JPH073351B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041747A JPH073351B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63208717A true JPS63208717A (ja) | 1988-08-30 |
| JPH073351B2 JPH073351B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=12617015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041747A Expired - Fee Related JPH073351B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073351B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002162273A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Nippon M K S Kk | 質量流量センサ |
| WO2003060434A1 (fr) * | 2002-01-09 | 2003-07-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Capteur thermique et son procédé de fabrication |
| WO2003093838A1 (fr) * | 2002-05-02 | 2003-11-13 | Yamatake Corporation | Capteur de vitesse d'ecoulement |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP62041747A patent/JPH073351B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002162273A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Nippon M K S Kk | 質量流量センサ |
| WO2003060434A1 (fr) * | 2002-01-09 | 2003-07-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Capteur thermique et son procédé de fabrication |
| WO2003093838A1 (fr) * | 2002-05-02 | 2003-11-13 | Yamatake Corporation | Capteur de vitesse d'ecoulement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH073351B2 (ja) | 1995-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |