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図面 (7)

目的

流体温度温度補償を行って流量や流速等を検出する熱式流量計において、低電圧駆動であり、小型で感度を良くし、製造コストを低減する。

構成

ブリッジ回路30の温度補償用感温抵抗体3側よりブリッジ辺出力電圧V11を取り出し、差動増幅器7の反転入力端子に加え、検出用感温抵抗体2側からブリッジ辺出力電圧V12を取り出し、差動増幅器7の非反転入力端子に加える。差動出力電圧V12−V11を加熱用抵抗体4に加え、両感温抵抗体3,2間の温度差が一定となるよう制御する。加熱用抵抗体4に加えられた差動出力電圧が流量の検出信号となる。加熱用抵抗体4と検出用感温抵抗体2は熱的に一体化構造として、装置を小型にし、駆動回路簡易化して製造コストを低減する。

概要

背景

熱式流量計は、流体温度を検知する温度補償用感温抵抗体と、流量や流速等を検知する検出用感温抵抗体とを有し、さらに、これらの両感温抵抗体の温度差が常に一定となるように検出用感温抵抗体に駆動電圧印加して加熱する加熱手段を備えている。この加熱に要する電圧の変化を利用して流体の流れる流量や流速等を求める方式の熱式流量計の一例が特開昭52−10754号に示されており、その装置の検出用感温抵抗体設置部分を含む主要な構造の断面図を図6に示す。同図において、細長円筒状の部材である中空ピン21の内部には、検出用感温抵抗体2と、この検出用感温抵抗体2を加熱する加熱コイル23および加熱コイル支持部40が配設されている。検出用感温抵抗体2および加熱コイル23からはリード線24,28が引き出され、回路に接続される。一方、温度補償用感温抵抗体は加熱コイルを収容しない中空ピン21内に同様に収容され、リード線にて回路に接続される。

この回路は、温度補償用感温抵抗体と検出用感温抵抗体を組み込んだブリッジ回路や、加熱コイル23に流れる電流を設定するためのポテンショメータや、電流を一定に保つための安定化装置等を有して構成されており、前記ポテンショメータや安定化装置等を用いて温度補償用感温抵抗体と検出用感温抵抗体との温度差を一定にするよう制御されている。

概要

流体温度の温度補償を行って流量や流速等を検出する熱式流量計において、低電圧駆動であり、小型で感度を良くし、製造コストを低減する。

ブリッジ回路30の温度補償用感温抵抗体3側よりブリッジ辺出力電圧V11を取り出し、差動増幅器7の反転入力端子に加え、検出用感温抵抗体2側からブリッジ辺出力電圧V12を取り出し、差動増幅器7の非反転入力端子に加える。差動出力電圧V12−V11を加熱用抵抗体4に加え、両感温抵抗体3,2間の温度差が一定となるよう制御する。加熱用抵抗体4に加えられた差動出力電圧が流量の検出信号となる。加熱用抵抗体4と検出用感温抵抗体2は熱的に一体化構造として、装置を小型にし、駆動回路簡易化して製造コストを低減する。

目的

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出用感温抵抗体設置部分の装置構造や加熱に要する駆動電圧を制御する回路構成を簡易化することによって小型化し、製作コストを低減させ、低電圧駆動の熱式流量計を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

検出用感温抵抗体温度補償用感温抵抗体とが別個の辺に設けられてブリッジ回路が形成され、前記検出用感温抵抗体には加熱用抵抗体が熱的に一体的に結合されており、前記検出用感温抵抗体のブリッジ辺出力電圧と温度補償用感温抵抗体のブリッジ辺出力電圧との差動出力が前記加熱用抵抗体に加えられて検出用感温抵抗体と温度補償用抵抗体との温度差が一定に制御されている熱式流量計

技術分野

0001

本発明は、流体温度の影響を補償し、流量や流速等を測定するための熱式流量計に関するものである。

背景技術

0002

熱式流量計は、流体温度を検知する温度補償用感温抵抗体と、流量や流速等を検知する検出用感温抵抗体とを有し、さらに、これらの両感温抵抗体の温度差が常に一定となるように検出用感温抵抗体に駆動電圧印加して加熱する加熱手段を備えている。この加熱に要する電圧の変化を利用して流体の流れる流量や流速等を求める方式の熱式流量計の一例が特開昭52−10754号に示されており、その装置の検出用感温抵抗体設置部分を含む主要な構造の断面図を図6に示す。同図において、細長円筒状の部材である中空ピン21の内部には、検出用感温抵抗体2と、この検出用感温抵抗体2を加熱する加熱コイル23および加熱コイル支持部40が配設されている。検出用感温抵抗体2および加熱コイル23からはリード線24,28が引き出され、回路に接続される。一方、温度補償用感温抵抗体は加熱コイルを収容しない中空ピン21内に同様に収容され、リード線にて回路に接続される。

0003

この回路は、温度補償用感温抵抗体と検出用感温抵抗体を組み込んだブリッジ回路や、加熱コイル23に流れる電流を設定するためのポテンショメータや、電流を一定に保つための安定化装置等を有して構成されており、前記ポテンショメータや安定化装置等を用いて温度補償用感温抵抗体と検出用感温抵抗体との温度差を一定にするよう制御されている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の構成によると検出用感温抵抗体2を加熱するための加熱コイル23を検出用感温抵抗体2の周り巻き付けるため装置が大型で複雑であり、また、加熱コイル23に流れる電流を制御する回路もポテンショメータ、安定化装置等を用いているので複雑なものとなり、装置も大型化する。そのため、熱式流量計の小型化が難しく、製作コストも高価なものであった。

0005

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出用感温抵抗体設置部分の装置構造や加熱に要する駆動電圧を制御する回路構成簡易化することによって小型化し、製作コストを低減させ、低電圧駆動の熱式流量計を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、本発明の熱式流量計は、検出用感温抵抗体と温度補償用感温抵抗体とが別個の辺に設けられてブリッジ回路が形成され、前記検出用感温抵抗体には加熱用抵抗体が熱的に一体的に結合されており、前記検出用感温抵抗体のブリッジ辺出力電圧と温度補償用感温抵抗体のブリッジ辺出力電圧との差動出力が前記加熱用抵抗体に加えられて検出用感温抵抗体と温度補償用抵抗体との温度差が一定に制御されていることを特徴としている。

0007

流体の流れによって検出用感温抵抗体から流量に応じた放熱が起こり、検出用感温抵抗体の温度が下がり抵抗値が変化し、検出用感温抵抗体側のブリッジ辺出力電圧が変化する。そして、検出用感温抵抗体側のブリッジ辺出力電圧と温度補償用感温抵抗体側のブリッジ辺出力電圧との差動出力が流量として検出される。差動出力電圧は加熱用抵抗体に加えられ、加熱用抵抗体の発熱によって検出用感温抵抗体が放熱による温度低下分だけ暖められ、検出用感温抵抗体と温度補償用感温抵抗体との温度差が一定になるように制御される。

0008

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明による熱式流量計の一実施例の回路図が図1に示されている。ブリッジ回路30の入力端子9は駆動電源42側に接続され、他方の入力端子10はグランド側に接続されている。入力端子9と出力端子11の間に固定抵抗体5が接続され、出力端子11と入力端子10の間は温度補償用感温抵抗体3が接続されている。一方、入力端子9と出力端子12の間には固定抵抗体6が接続され、出力端子12と入力端子10の間には検出用感温抵抗体2が接続されている。温度補償用感温抵抗体3と検出用感温抵抗体2は同じ抵抗温度係数をもつNTCサーミスタを使用している。温度補償用感温抵抗体3は流体温度を検知し、検出用感温抵抗体2は気体等の流量や流速を検知するものである。検出用感温抵抗体2は図2に示すように、加熱用抵抗体4と熱的に一体形成されている。すなわち、熱伝導率の高い基板19の表面に検出用感温抵抗体2が配置され、この基板19の裏面には、加熱用抵抗体4が前記検出用感温抵抗体2と対向する位置に配置されている。加熱用抵抗体4は加熱に必要な十分な電流が流れるよう抵抗値が小さいものを使用している。

0009

ブリッジ30の温度補償用感温抵抗体3側の出力端子11からブリッジ辺出力電圧V11が取り出され、差動増幅器7の反転入力端子に加えられる。検出用感温抵抗体2側の出力端子12からはブリッジ辺出力電圧V12が取り出され、差動増幅器7の非反転入力端子に加えられる。差動増幅器7からは差動出力電圧V12−V11が取り出され、この差動出力電圧はトランジスタ8のベース側に加えられる。トランジスタ8のコレクタ側はブリッジ回路30の入力端子9側に接続される。トランジスタ8のエミッタ側は加熱用抵抗体4の一端に接続しており、差動出力電圧V12−V11に対応する電流が増幅されて加熱用抵抗体4に加えられている。加熱用抵抗体4の他端はグランド側に接続している。

0010

本実施例では温度補償用感温抵抗体3と検出用感温抵抗体2との温度差を一定、例えば温度差が10℃のときに、ブリッジ回路30は平衡状態になるようにブリッジ各辺の抵抗値が設定されている。流量又は流速の検出信号端子13若しくは端子14より取り出される。

0011

本実施例は上記のように構成されており、次にその動作を説明する。流体の流れによって検出用感温抵抗体2の温度が放熱によって冷やされると、検出用感温抵抗体2の抵抗値が上がる。ブリッジ辺出力電圧V12は上がり、ブリッジ辺出力電圧V11との差動出力電圧V12−V11は上がる。この差動出力電圧V12−V11はトランジスタ8によって増幅され、加熱用抵抗体4に加えられて発熱し、加熱用抵抗体4と熱的に一体形成されている検出用感温抵抗体2の温度が上昇し、抵抗値が下がる。この結果、ブリッジ出力電圧V12が下がり、ブリッジ出力電圧V11との差動出力電圧V12−V11が小さくなり、この電圧V12−V11は温度補償用感温抵抗体3と検出用感温抵抗体2の温度差が10℃になるまで加熱用抵抗体4に加えられ、検出用感温抵抗体2を暖める。検出用感温抵抗体2が流体の流れによって放熱され温度が低下した分を暖めるために加熱用抵抗体4の加熱に加えられた電圧が流量又は流速の検出信号として取り出される。

0012

本実施例は上記のように加熱用抵抗体4と検出用感温抵抗体2が熱的に一体となった構成をしているので、加熱コイル23を使用した従来例よりも装置を小型に、かつ、簡易な構成にできる。また、熱的に一体化した構成をしているので、加熱用抵抗体4の発熱は、検出用感温抵抗体2へ熱効率良く伝熱される。その結果、感度良く流量や流速が検出できるようになる。さらに、加熱用抵抗体4は抵抗値が小さいものであるから、電源電圧低電圧、例えば5Vで駆動できる。駆動回路も、従来のようなポテンショメータや安定化装置等を必要としないので簡易になる。したがって、本実施例の熱式流量計によれば、小型化されて、製造コストも大幅に低減できるようになる。

0013

なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、本実施例では、検出用感温抵抗体2と加熱用抵抗体4との熱的一体化構造を、図2に示すように熱伝導率の高い基板19の表裏片面ずつに配置したが、図3に示すように前記基板19の同一面上に、近接して検出用感温抵抗体2と加熱用抵抗体4を配置してもよい。

0014

また、図4のように断熱性の基板39の上に加熱用抵抗体4を固定して、さらにその上に検出用感温抵抗体2を固定してもよい。この構造をとる場合は、加熱用抵抗体4が発熱したとき断熱性の基板39を介して外部へ放熱することはほとんどなく、直接検出用感温抵抗体2に伝熱される。したがって、図2図3のように熱伝導性の基板19を介して加熱用抵抗体4から検出用感温抵抗体2に伝熱するよりも、より熱効率が良くなるので、流量や流速の検出感度が向上し、消費電力節減される。さらに、図5のように基板を省略して検出用感温抵抗体2と加熱用抵抗体4を直接固定したものでもよい。この場合も、図4と同様に、加熱用抵抗体4の発熱は検出用感温抵抗体2に直接伝熱されるので、図2図3に示される構造をとる場合よりも熱効率が良く、検出感度が向上する。また、基板がないので材料費を節減できる。

0015

また、本実施例では検出用感温抵抗体2と温度補償用感温抵抗体3としてNTCサーミスタを使用したが、温度変化に対して抵抗値が変化するものであれば、抵抗温度係数が負の他の抵抗体でもよく、また、抵抗温度係数が正のものでもよい。ただし、抵抗温度係数が正の抵抗体を使用したときはブリッジ回路30から差動増幅器7への接続の仕方は反転入力端子と非反転入力端子が逆になる。さらに、ブリッジ回路30は検出用感温抵抗体2と温度補償用感温抵抗体3との温度差が10℃で平衡となるように設定しているが、任意の温度でよい。

発明の効果

0016

本発明は、以上説明したように、検出用感温抵抗体設置部分においては、検出用感温抵抗体と加熱用抵抗体が熱的に一体形成される簡易な構造をとっているので熱効率が良く、したがって感度も良く、小型にできる。さらに、駆動回路においても、ブリッジ回路からの差動出力が加熱抵抗体に加わるので、従来のようなポテンショメータや安定化装置等は必要とせず、温度補償用感温抵抗体3と検出用感温抵抗体2との温度差を一定にする回路は極めて簡易となり、小型化される。したがって、低電圧駆動で製造コストの安価な熱式流量計を提供できる。

図面の簡単な説明

0017

図1本発明に係る熱式流量計の一実施例の回路図である。
図2同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体設置部分の断面図である。
図3同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体設置部分の他の構造を示す断面図である。
図4同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体設置部分の他の構造を示す断面図である。
図5同実施例に係る熱式流量計の検出用感温抵抗体設置部分の他の構造を示す断面図である。
図6従来の熱式流量計の検出用感温抵抗体設置部分の断面図である。

--

0018

2検出用感温抵抗体
3温度補償用感温抵抗体
4加熱用抵抗体
V11,V12ブリッジ辺出力電圧

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