[go: up one dir, main page]

JP2005061995A - Method and device for flow measurement - Google Patents

Method and device for flow measurement Download PDF

Info

Publication number
JP2005061995A
JP2005061995A JP2003292389A JP2003292389A JP2005061995A JP 2005061995 A JP2005061995 A JP 2005061995A JP 2003292389 A JP2003292389 A JP 2003292389A JP 2003292389 A JP2003292389 A JP 2003292389A JP 2005061995 A JP2005061995 A JP 2005061995A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
tube
fluid
detection unit
heating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003292389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Hiraizumi
健一 平泉
Hiromitsu Miyajima
浩光 宮嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AICHI KEISO KK
Original Assignee
AICHI KEISO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AICHI KEISO KK filed Critical AICHI KEISO KK
Priority to JP2003292389A priority Critical patent/JP2005061995A/en
Publication of JP2005061995A publication Critical patent/JP2005061995A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly measure with accuracy the flow rate of fluid flowing inside, by utilizing the external tube as a fluid circulation passage without decoupling the external tube, wherein the fluid to be measured is circulated and thereby without pollution of the fluid to be measured. <P>SOLUTION: This device is equipped with a sensor unit 16, including a flow rate detection part having a heating element and a temperature-sensing element, a detection circuit 40 constituted by including the heating element and the temperature-sensing element of the flow rate detection part, for generating electrical output corresponding to the flow rate of the fluid in a flexible tube 14, a heat generation control means 50 for controlling heat generation from the heating element so that the output from the detection circuit is maintained at a prescribed value, an operation means 54 for acquiring a flow rate value, based on the control state of the heating element by the heat generation control means, and a pressing means for pressing the flow rate detection part onto the circumferential surface of the tube 14, to thereby deform the tube into a prescribed shape. The pressing means has a base part 20 and a movable part 24 which is detachable via a spacer 22. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流体流通路中を流れる流体の流量を該流体と接触することなしに測定する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for measuring the flow rate of a fluid flowing in a fluid flow passage without contacting the fluid.

従来、流体流通路中を流れる流体の流量を測定するための流量計として傍熱式などの熱式の流量測定装置が使用されている。傍熱式流量測定装置としては、基板上に薄膜技術を利用して薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁層を介して積層してなるセンサーチップを流体流通路内の流体との間で熱伝達可能なように配置したものが使用されている。センサーチップは、流体流通路内に配置されて流体と直接接触するようにしてもよいし、流体流通路外に配置されて流体とは直接接触せずにセンサーチップと流体との間の熱伝達のための熱伝達部材を流体流通路内へと突出させるようにしてもよい。薄膜発熱体に通電することにより、薄膜感温体を加熱し、該薄膜感温体の温度上昇に基づく電気的特性例えば電気抵抗の値を変化させる。この電気抵抗値の変化即ち薄膜感温体の温度変化は流体流通路内を流れる流体の流量に応じて変化する。この薄膜感温体の電気抵抗値の変化は、流体の温度によっても異なり、このため、上記薄膜感温体の電気抵抗値の変化を測定する電気回路中に温度補償用の薄膜感温体を組み込んでおき、流体の温度による流量測定値の変化をできるだけ少なくすることも行われている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a thermal flow rate measuring device such as an indirectly heated type is used as a flow meter for measuring a flow rate of a fluid flowing in a fluid flow passage. As an indirectly heated flow measurement device, a sensor chip in which a thin film heating element and a thin film temperature sensing element are stacked on an insulating layer through a thin film technology between a fluid in a fluid flow path is used. The thing arranged so that heat transfer is possible is used. The sensor chip may be disposed in the fluid flow path so as to be in direct contact with the fluid, or may be disposed outside the fluid flow path so as to transfer heat between the sensor chip and the fluid without directly contacting the fluid. A heat transfer member may be protruded into the fluid flow path. By energizing the thin film heating element, the thin film temperature sensing element is heated, and the electrical characteristics based on the temperature rise of the thin film temperature sensing element, for example, the value of electric resistance is changed. The change in the electrical resistance value, that is, the temperature change in the thin film temperature sensing element changes according to the flow rate of the fluid flowing in the fluid flow path. The change in the electrical resistance value of the thin film temperature sensor varies depending on the temperature of the fluid. Therefore, a thin film temperature sensor for temperature compensation is installed in the electric circuit for measuring the change in the electrical resistance value of the thin film temperature sensor. Incorporating, the change of the flow rate measurement value due to the temperature of the fluid is minimized.

このような薄膜素子を用いた傍熱式流量計に関しては、たとえば、特開平11−118566号公報(特許文献1)に記載がある。この流量計においては、流体の流量に対応する電気的出力を得るためにブリッジ回路を含む電気回路を使用している。   An indirectly heated flow meter using such a thin film element is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-11866 (Patent Document 1). In this flow meter, an electric circuit including a bridge circuit is used to obtain an electric output corresponding to the flow rate of the fluid.

流量測定の対象とされる流体(被測定流体)は多岐にわたるが、近年、生体に注入される医療用薬液や生体から採取される生体液などの高度な衛生上の管理を要する流体の流量測定或いは該流量測定に基づく流体流通の有無の判別が要望されている。この場合には、流量計として流体流通路内に突出した熱伝達部材を備えるものや流体流通路内にセンサーチップを配置したものを使用すると、該熱伝達部材またはセンサーチップが流体と接触することで該流体を汚染するおそれがあり、更には流体と熱伝達部材やセンサーチップとが反応して流体を汚染するおそれがあるため、これらの流体の流量測定には、流体と直接接触する熱伝達部材を使用せず且つ流体流通路外にセンサーチップを配置した非接触型の流量計の使用が好ましい。   There are a wide variety of fluids (fluids to be measured) that are subject to flow measurement, but in recent years flow measurement of fluids that require sophisticated hygiene management, such as medical chemicals injected into living bodies and biological fluids collected from living bodies. Alternatively, it is desired to determine the presence or absence of fluid circulation based on the flow rate measurement. In this case, if a flow meter having a heat transfer member protruding into the fluid flow path or a sensor chip disposed in the fluid flow path is used, the heat transfer member or sensor chip will come into contact with the fluid. In order to measure the flow rate of these fluids, heat transfer directly in contact with the fluid may cause contamination of the fluid, and further, the fluid may react with the heat transfer member or sensor chip to contaminate the fluid. It is preferable to use a non-contact type flow meter in which no member is used and a sensor chip is disposed outside the fluid flow path.

一方、従来、流量計としては、それ自体がハウジング内に流体流通路を備え、該流体流通路に隣接してハウジング内にセンサーチップを配置したものが使用されている。そして、被測定流体が流通する外部管路の途中に流量計を介在させ、該流量計のハウジング内流体流通路の両端を外部管路の分断された部分に接続するようにしている。   On the other hand, as a flowmeter, conventionally, a flowmeter itself having a fluid flow passage in the housing and a sensor chip disposed in the housing adjacent to the fluid flow passage is used. A flow meter is interposed in the middle of the external conduit through which the fluid to be measured flows, and both ends of the fluid flow passage in the housing of the flow meter are connected to the divided portions of the external conduit.

しかるに、流量計を介在させるために外部管路を分断することにより、外部管路と流量計のハウジング内流体流通路との接続手段が必要になり装置構成が複雑化し、更にこの接続の部分で流体が汚染されやすくなるため、特に、上記高度な衛生上の管理を要する流体の流量の測定に際しては、このような従来の方式のものをそのまま利用することは好ましいことではない。
特開平11−118566号公報
However, by dividing the external pipe to interpose the flow meter, a connection means between the external pipe and the fluid flow path in the housing of the flow meter becomes necessary, and the device configuration becomes complicated. Since the fluid is easily contaminated, it is not preferable to use such a conventional method as it is, particularly when measuring the flow rate of the fluid that requires the above-mentioned high hygiene management.
JP-A-11-118566

そこで、本発明は、被測定流体が流通する外部配管を分断することなく、したがって被測定流体の汚染のおそれがなく、外部配管を流体流通路として利用して、その中を流れる流体の流量を良好な精度で測定する方法を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention does not divide the external piping through which the fluid to be measured flows, and therefore there is no risk of contamination of the fluid to be measured. The external piping is used as a fluid flow path, and the flow rate of the fluid flowing in the fluid is measured. The object is to provide a method for measuring with good accuracy.

さらに、本発明は、以上のような方法の実施に使用され構成が簡素化された流量測定装置を提供することを目的とするものである。   Furthermore, an object of the present invention is to provide a flow rate measuring apparatus that is used for carrying out the above method and has a simplified configuration.

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
配管中を流れる流体の流量を測定する方法であって、
前記配管として可撓性を持つチューブを使用し、発熱体及び感温体を有する流量検知部を前記チューブの外周面に押し付けて前記チューブを所定の形状に変形させ、該チューブと前記流量検知部との間で予め定められた形態の熱伝達経路を形成し、
しかる後に、前記発熱体と前記感温体とを含んで構成され前記チューブ内の流体の流量に対応する電気的出力を発生する検知回路の出力を所定値に維持するように、発熱制御手段により前記発熱体の発熱を制御し、前記発熱制御手段による制御状態に基づき流量値を得ることを特徴とする流量測定方法、
が提供される。
According to the present invention, the object as described above is achieved.
A method for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe,
A flexible tube is used as the piping, and a flow rate detection unit having a heating element and a temperature sensing body is pressed against the outer peripheral surface of the tube to deform the tube into a predetermined shape, and the tube and the flow rate detection unit A heat transfer path in a predetermined form with
After that, by the heat generation control means so as to maintain the output of the detection circuit configured to include the heating element and the temperature sensing element and generating an electrical output corresponding to the flow rate of the fluid in the tube at a predetermined value. A flow rate measuring method characterized by controlling heat generation of the heating element and obtaining a flow rate value based on a control state by the heat generation control means;
Is provided.

本発明の一態様においては、前記チューブは熱伝導率が0.05W/(m・℃)〜1W/(m・℃)の材料からなる。本発明の一態様においては、前記チューブは合成樹脂または合成ゴムからなる。本発明の一態様においては、前記流量検知部をそれに接続された熱良導体薄板を介して前記チューブの外周面に押し付ける。本発明の一態様においては、前記熱良導体薄板は金属薄板である。   In one aspect of the present invention, the tube is made of a material having a thermal conductivity of 0.05 W / (m · ° C.) to 1 W / (m · ° C.). In one aspect of the present invention, the tube is made of synthetic resin or synthetic rubber. In one aspect of the present invention, the flow rate detection unit is pressed against the outer peripheral surface of the tube through a thin thermal conductor thin plate connected thereto. In one aspect of the present invention, the thermal good conductor sheet is a metal sheet.

更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
可撓性を持つチューブからなる配管中を流れる流体の流量を測定する装置であって、
発熱体及び感温体を有する流量検知部と、
前記発熱体と前記感温体とを含んで構成され前記チューブ内の流体の流量に対応する電気的出力を発生する検知回路と、
該検知回路の出力を所定値に維持するように前記発熱体の発熱を制御する発熱制御手段と、
前記発熱制御手段による前記発熱体の制御状態に基づき流量値を得るための演算手段と、
前記流量検知部を前記チューブの外周面に押し付けて該チューブを所定の形状に変形させるための押し付け手段とを備えていることを特徴とする流量測定装置、
が提供される。
Furthermore, according to the present invention, the object as described above is achieved.
An apparatus for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe made of a flexible tube,
A flow rate detector having a heating element and a temperature sensing element;
A detection circuit configured to include the heating element and the temperature sensing element and generate an electrical output corresponding to the flow rate of the fluid in the tube;
Heat generation control means for controlling the heat generation of the heating element so as to maintain the output of the detection circuit at a predetermined value;
Arithmetic means for obtaining a flow rate value based on the control state of the heating element by the heat generation control means;
A flow rate measuring device comprising: a pressing means for pressing the flow rate detection unit against the outer peripheral surface of the tube to deform the tube into a predetermined shape;
Is provided.

本発明の一態様においては、前記チューブは熱伝導率が0.05W/(m・℃)〜1W/(m・℃)の材料からなる。本発明の一態様においては、前記チューブは合成樹脂または合成ゴムからなる。本発明の一態様においては、前記流量検知部に接続された熱良導体薄板が設けられており、前記押し付け手段は前記流量検知部を前記熱良導体薄板を介して前記チューブの外周面に押し付ける。本発明の一態様においては、前記熱良導体薄板は金属薄板である。   In one aspect of the present invention, the tube is made of a material having a thermal conductivity of 0.05 W / (m · ° C.) to 1 W / (m · ° C.). In one aspect of the present invention, the tube is made of synthetic resin or synthetic rubber. In one aspect of the present invention, a heat good conductor thin plate connected to the flow rate detection unit is provided, and the pressing means presses the flow rate detection unit against the outer peripheral surface of the tube via the heat good conductor thin plate. In one aspect of the present invention, the thermal good conductor sheet is a metal sheet.

本発明の一態様においては、前記押し付け手段は、前記流量検知部を含むセンサユニットを支持するための基部と、該基部に対して可動の可動部とを備えており、該可動部は前記基部に対して、前記流量検知部による前記チューブに対する押し付け力の付与により該チューブを前記所定の形状に変形させる第1状態と前記流量検知部による前記チューブに対する押し付け力の付与を解除した第2状態とをとる。本発明の一態様においては、前記可動部は前記基部に対してヒンジで取り付けられている。   In one aspect of the present invention, the pressing means includes a base part for supporting a sensor unit including the flow rate detection part, and a movable part movable with respect to the base part, and the movable part is the base part. On the other hand, a first state in which the tube is deformed into the predetermined shape by applying a pressing force to the tube by the flow rate detection unit, and a second state in which the application of the pressing force to the tube by the flow rate detection unit is released. Take. In one aspect of the present invention, the movable portion is attached to the base portion by a hinge.

本発明によれば、非測定流体が流れる可撓性チューブをそのまま流体流通路として利用するので、被測定流体の汚染のおそれがなく、流体の流量を十分な精度で測定することができる。また、本発明によれば、以上のような方法の実施に使用され構成が簡素化された流量測定装置が提供される。   According to the present invention, since the flexible tube through which the non-measurement fluid flows is used as it is as the fluid flow path, there is no fear of contamination of the fluid to be measured, and the flow rate of the fluid can be measured with sufficient accuracy. In addition, according to the present invention, there is provided a flow rate measuring device that is used for carrying out the above method and has a simplified configuration.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明による流量測定方法の実施される本発明による流量測定装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図2及び図3はその部分拡大図であり、図4はその部分断面図であり、図5はその回路構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a flow rate measuring device according to the present invention in which a flow rate measuring method according to the present invention is implemented, FIGS. 2 and 3 are partially enlarged views thereof, and FIG. FIG. 5 is a circuit configuration diagram thereof.

これらの図において、符号14は流体流通路を構成する外部配管であり、該配管14は例えば被測定流体としての医療用薬液の流通する合成樹脂製または合成ゴム製の可撓性チューブである。該チューブ14としては、例えば、熱伝導率が0.33W/(m・℃)のポリエチレンからなる内径2.0mmで肉厚0.2mmのものや、熱伝導率が0.15〜0.21W/(m・℃)のポリ塩化ビニルからなる内径1.0mmで肉厚0.8mmのものや、熱伝導率が0.15〜0.21W/(m・℃)のポリ塩化ビニルからなる内径0.7mmで肉厚0.3mmのものが例示される。チューブ14は、熱伝導率が0.05W/(m・℃)〜1W/(m・℃)の材料からなるものが好ましい。チューブ14の熱伝導率が小さすぎると流量検知部と被測定流体との間の熱伝達が不十分となる傾向にあり、チューブ14の熱伝導率が大きすぎると該チューブを介しての被測定流体以外の外部との熱授受の比率が大きくなり所要の被測定流体の流量に対応する検知回路出力が得られなくなる傾向にある。   In these drawings, reference numeral 14 denotes an external pipe constituting a fluid flow path, and the pipe 14 is, for example, a flexible tube made of synthetic resin or synthetic rubber through which a medical drug solution as a fluid to be measured flows. Examples of the tube 14 include polyethylene having a thermal conductivity of 0.33 W / (m · ° C.) and an inner diameter of 2.0 mm and a thickness of 0.2 mm, or a thermal conductivity of 0.15 to 0.21 W. An inner diameter of 1.0 mm and a wall thickness of 0.8 mm made of polyvinyl chloride / (m · ° C.), or an inner diameter of polyvinyl chloride having a thermal conductivity of 0.15 to 0.21 W / (m · ° C.). An example having a thickness of 0.7 mm and a thickness of 0.3 mm is exemplified. The tube 14 is preferably made of a material having a thermal conductivity of 0.05 W / (m · ° C.) to 1 W / (m · ° C.). If the thermal conductivity of the tube 14 is too small, heat transfer between the flow rate detection unit and the fluid to be measured tends to be insufficient, and if the thermal conductivity of the tube 14 is too large, the measurement is performed via the tube. There is a tendency that the ratio of heat exchange with the outside other than the fluid becomes large and the detection circuit output corresponding to the required flow rate of the fluid to be measured cannot be obtained.

符号16はセンサユニットであり、その内部に流量検知部と流体温度検知部とが配置されている。即ち、図4に示されているように、センサユニット16では、熱良導体薄板としての金属薄板2の一方の面(図では下面)に流量検知部4が固着されており、該流量検知部は上記の様に薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁層を介して積層し更に保護膜を付してなるセンサーチップの形態をなしている。流量検知部4の薄膜発熱体及び薄膜感温体の端子はそれぞれボンディングワイヤ6により外部リード8と接続されている。尚、図2に示されているように、流体温度検知部4’は、薄膜発熱体を有しないことを除けば実質上流量検知部4と同等の構成を有しており、金属薄板2’の下面に固着されている。その薄膜感温体の端子はボンディングワイヤにより外部リード8’と接続されている。外部リード8,8’の一部、並びに金属薄板2,2’、流量検知部4、流体温度検知部4’及びボンディングワイヤ6は樹脂モールド10により封止されている。金属薄板2,2’の流量検知部4及び流体温度検知部4’に対応する上面部分は外部に露出する露出部とされており、ここにチューブ14が押し付けられる(即ち、流量検知部4及び流体温度検知部4’が金属薄板2,2’を介してチューブ14に押し付けられる)。尚、流量検知部4及び流体温度検知部4’を金属薄板2,2’の上面部分上に配置することも可能である。この場合には、流量検知部4及び流体温度検知部4’に直接チューブ14が押し付けられる(即ち、流量検知部4及び流体温度検知部4’が直接チューブ14に押し付けられる)。   Reference numeral 16 denotes a sensor unit, in which a flow rate detection unit and a fluid temperature detection unit are arranged. That is, as shown in FIG. 4, in the sensor unit 16, the flow rate detection unit 4 is fixed to one surface (the lower surface in the drawing) of the metal thin plate 2 as a heat good conductor thin plate. As described above, a thin film heating element and a thin film temperature sensor are laminated via an insulating layer, and a sensor chip is further provided with a protective film. The terminals of the thin film heating element and the thin film temperature sensing element of the flow rate detection unit 4 are connected to the external leads 8 by bonding wires 6, respectively. As shown in FIG. 2, the fluid temperature detection unit 4 ′ has substantially the same configuration as the flow rate detection unit 4 except that it does not have a thin film heating element, and the metal thin plate 2 ′. It is fixed to the lower surface of the. The terminal of the thin film temperature sensing element is connected to the external lead 8 'by a bonding wire. A part of the external leads 8, 8 ′, the metal thin plates 2, 2 ′, the flow rate detection unit 4, the fluid temperature detection unit 4 ′, and the bonding wire 6 are sealed with a resin mold 10. The upper surface portions corresponding to the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′ of the metal thin plates 2 and 2 ′ are exposed portions exposed to the outside, and the tube 14 is pressed thereon (that is, the flow rate detection unit 4 and The fluid temperature detector 4 'is pressed against the tube 14 through the thin metal plates 2 and 2'). Note that the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 'may be disposed on the upper surface portion of the thin metal plate 2 or 2'. In this case, the tube 14 is pressed directly against the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′ (that is, the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′ are pressed directly against the tube 14).

このチューブに対する押し付け力の付与のための手段について説明する。センサユニット16は、基部20上に固定されており、該基部上にはスペーサ22を介して可動部24が取り付けられる。この取付は、基部20に形成された雌ネジ孔に対して可動部24及びスペーサ22に形成された貫通孔を介して雄ネジ26をねじ込むことで行うことができる。スペーサ22の高さは、以上のようにして可動部24が基部20に対し取り付けられた時に、可動部24の下面とセンサユニット16の上記金属薄膜露出部との間でチューブ14が挟まれ、該チューブに対して金属薄板2,2’を介して流量検知部4及び流体温度検知部4’が押し付けられて、チューブ14が所定の形状に変形せしめられ金属薄板と所定の接触面積で接触するように(即ち、チューブ14と流量検知部4及び流体温度検知部4’との間で予め定められた形態の熱伝達経路が形成されるように)、予め設定されている。可動部24を基部20から取り外すと、チューブ14に対する押し付け力の付与が解除され、図示されるようにチューブは本来の断面円形の自由形状となる。即ち、可動部24を基部20に取り付けた状態が該可動部の第1状態であり、可動部24を基部20から取り外した状態が該可動部の第2状態である。第1状態では、押し付けによる変形で増大した接触面積にてチューブ及び金属薄板を介して流量検知部4及び流体温度検知部4’とチューブ内の流体との間での予め定められた形態での熱交換が可能である。チューブが金属などの熱良導体ではなく比較的低い熱電導率のものであるので、該チューブを介しての測定部分(即ちチューブの変形した部分)以外の外部との熱の授受は実質上なく、このため良好な測定精度での流量測定が可能となる。   Means for applying a pressing force to the tube will be described. The sensor unit 16 is fixed on the base 20, and a movable part 24 is attached on the base via a spacer 22. This attachment can be performed by screwing the male screw 26 into the female screw hole formed in the base portion 20 through the movable portion 24 and the through hole formed in the spacer 22. The height of the spacer 22 is such that when the movable portion 24 is attached to the base portion 20 as described above, the tube 14 is sandwiched between the lower surface of the movable portion 24 and the metal thin film exposed portion of the sensor unit 16. The flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′ are pressed against the tube via the thin metal plates 2 and 2 ′, so that the tube 14 is deformed into a predetermined shape and contacts the thin metal plate with a predetermined contact area. (That is, a heat transfer path having a predetermined form is formed between the tube 14 and the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′). When the movable portion 24 is removed from the base portion 20, the pressing force applied to the tube 14 is released, and the tube has a free shape with an original circular cross section as shown in the figure. That is, the state where the movable part 24 is attached to the base 20 is the first state of the movable part, and the state where the movable part 24 is detached from the base 20 is the second state of the movable part. In the first state, in a predetermined form between the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′ and the fluid in the tube via the tube and the metal thin plate with a contact area increased by deformation due to pressing. Heat exchange is possible. Since the tube is not a good heat conductor such as metal but has a relatively low thermal conductivity, there is substantially no heat exchange with the outside of the measurement portion (ie, a deformed portion of the tube) through the tube, For this reason, the flow rate can be measured with good measurement accuracy.

図5は、上記流量検知部4及び流体温度検知部4’を用いた流量測定のための具体的回路構成を示している。流量測定のための回路は、例えば特開平11−118566号公報に記載されているような傍熱式流量計の回路と同様であり、チューブ14内を流通する液体の瞬時流量に応じた電気信号を出力する。また、適宜積算して積算流量に応じた電気信号を出力させることもできる。以下、更に説明する。   FIG. 5 shows a specific circuit configuration for the flow rate measurement using the flow rate detection unit 4 and the fluid temperature detection unit 4 ′. The circuit for measuring the flow rate is the same as the circuit of the indirectly heated flow meter as described in, for example, JP-A-11-118566, and an electric signal corresponding to the instantaneous flow rate of the liquid flowing in the tube 14. Is output. Moreover, it is also possible to output an electric signal corresponding to the integrated flow rate by appropriately integrating. This will be further described below.

ブリッジ回路(検知回路)40に直流電圧V1が供給される。ブリッジ回路40は、流量検知部4の薄膜感温抵抗体4bと流体温度検知部4’の薄膜感温抵抗体4a’と抵抗体43,44とを含んでなる。ブリッジ回路40のa,b点の電位Va,Vbが差動増幅・積分回路46に入力される。   A DC voltage V <b> 1 is supplied to the bridge circuit (detection circuit) 40. The bridge circuit 40 includes a thin film temperature sensitive resistor 4b of the flow rate detector 4, a thin film temperature sensitive resistor 4a 'of the fluid temperature detector 4', and resistors 43 and 44. Potentials Va and Vb at points a and b of the bridge circuit 40 are input to the differential amplification / integration circuit 46.

一方、直流電圧V2は、上記流量検知部4の薄膜発熱抵抗体4aへ供給される電流を制御するための発熱制御手段としてのトランジスタ50を介して、薄膜発熱抵抗体4aへと供給される。即ち、流量検知部4において、薄膜発熱抵抗体4aの発熱に基づき、チューブ14内の流体による吸熱の影響を受けて、薄膜感温抵抗体4bによる感温が実行される。そして、該感温の結果として、ブリッジ回路40のa,b点の電位Va,Vbの差が得られる。   On the other hand, the DC voltage V2 is supplied to the thin film heating resistor 4a via the transistor 50 as a heat generation control means for controlling the current supplied to the thin film heating resistor 4a of the flow rate detecting unit 4. That is, in the flow rate detection unit 4, based on the heat generated by the thin film heating resistor 4a, the temperature sensing by the thin film temperature sensing resistor 4b is performed under the influence of heat absorption by the fluid in the tube 14. As a result of the temperature sensing, the difference between the potentials Va and Vb at the points a and b of the bridge circuit 40 is obtained.

(Va−Vb)の値は、流体の流量に応じて感温抵抗体4bの温度が変化することで、変化する。予めブリッジ回路40の抵抗体43,44の抵抗値を適宜設定することで、基準となる所望の流体流量の場合において(Va−Vb)の値を零とすることができる。この基準流量では、差動増幅・積分回路46の出力が一定(基準流量に対応する値)となり、トランジスタ50の抵抗値も一定となる。その場合には、薄膜発熱抵抗体4aに印加される電圧も一定となり、この時のP点の電圧が上記基準流量を示すものとなる。   The value of (Va−Vb) changes as the temperature of the temperature sensitive resistor 4b changes according to the flow rate of the fluid. By appropriately setting the resistance values of the resistors 43 and 44 of the bridge circuit 40 in advance, the value of (Va−Vb) can be made zero in the case of a desired desired fluid flow rate. At this reference flow rate, the output of the differential amplification / integration circuit 46 is constant (a value corresponding to the reference flow rate), and the resistance value of the transistor 50 is also constant. In that case, the voltage applied to the thin film heating resistor 4a is also constant, and the voltage at point P at this time indicates the reference flow rate.

流体流量が増減すると、差動増幅・積分回路46の出力は(Va−Vb)の値に応じて極性(感温抵抗体4bの抵抗−温度特性の正負により異なる)及び大きさが変化し、これに応じて差動増幅・積分回路46の出力が変化する。   When the fluid flow rate increases or decreases, the output of the differential amplification / integration circuit 46 changes in polarity (depending on whether the resistance-temperature characteristic of the temperature-sensitive resistor 4b is positive or negative) and magnitude according to the value of (Va−Vb), In response to this, the output of the differential amplifier / integrator circuit 46 changes.

液体流量が増加した場合には、感温抵抗体4bの温度が低下するので、薄膜発熱抵抗体4aの発熱量を増加させる(即ち電力を増加させる)よう、差動増幅・積分回路46からはトランジスタ50のベースに対して、トランジスタ50の抵抗値を減少させるような制御入力がなされる。   When the liquid flow rate increases, the temperature of the temperature sensitive resistor 4b decreases, so that the differential amplifying / integrating circuit 46 increases the amount of heat generated by the thin film heating resistor 4a (that is, increases the power). A control input for decreasing the resistance value of the transistor 50 is made with respect to the base of the transistor 50.

他方、流体流量が減少した場合には、感温抵抗体4bの温度が上昇するので、薄膜発熱抵抗体4aの発熱量を減少させる(即ち電力を減少させる)よう、差動増幅・積分回路46からはトランジスタ50のベースに対して、トランジスタ50の抵抗値を増加させるような制御入力がなされる。   On the other hand, when the fluid flow rate decreases, the temperature of the temperature sensitive resistor 4b rises, so that the differential amplification / integration circuit 46 reduces the amount of heat generated by the thin film heating resistor 4a (that is, reduces power). The control input for increasing the resistance value of the transistor 50 is made from the base of the transistor 50.

以上のようにして、流体流量の変化に関わらず、常に感温抵抗体4bを含む検知回路40からの流体流量に対応する出力が目標値となるように、薄膜発熱抵抗体4aの発熱がフィードバック制御される。そして、その際に薄膜発熱抵抗体4aに印加される電圧(P点の電圧)は流体流量に対応しているので、それを流量出力として取り出す。この流量出力は、A/Dコンバータ52によりA/D変換して、デジタル信号とされる。この流量値に対応するデジタル信号は演算手段としてのCPU54に入力され、該CPU54は予め記憶された検量線に基づき流量値を算出し、その信号を出力する。   As described above, the heat generation of the thin film heating resistor 4a is fed back so that the output corresponding to the fluid flow rate from the detection circuit 40 including the temperature sensitive resistor 4b always becomes the target value regardless of the change in the fluid flow rate. Be controlled. At that time, the voltage (voltage at point P) applied to the thin film heating resistor 4a corresponds to the fluid flow rate, and is taken out as a flow rate output. This flow rate output is A / D converted by the A / D converter 52 and converted into a digital signal. A digital signal corresponding to the flow rate value is input to the CPU 54 as a calculation means, and the CPU 54 calculates a flow rate value based on a pre-stored calibration curve and outputs the signal.

尚、流体温度検知部4’は、流体の温度に関する補償を行なった流量値を得るために用いられている。   The fluid temperature detector 4 'is used to obtain a flow rate value that has been compensated for the temperature of the fluid.

図6及び図7は本発明による流量測定方法の実施される本発明による流量測定装置の更に別の実施形態を示す概略部分構成図であり、図6は押し付け手段の可動部が第1状態にある時を示し、図7は押し付け手段の可動部が第2状態にある時を示す。これらの図において、上記図1〜図5におけると同様の機能を有する部材は同一の符号が付されている。   6 and 7 are schematic partial configuration diagrams showing still another embodiment of the flow rate measuring device according to the present invention in which the flow rate measuring method according to the present invention is implemented. FIG. 6 shows the movable portion of the pressing means in the first state. FIG. 7 shows a time when the movable part of the pressing means is in the second state. In these drawings, members having the same functions as those in FIGS. 1 to 5 are given the same reference numerals.

本実施形態は、可動部24が基部20に対してヒンジ23で取り付けられていることが、上記図1〜図5に関し説明した実施形態と異なる。押し付け手段の可動部24が第1状態にある時には、図6で示されるように、可動部24の回動先端部とこれに対応する基部20の部分とが連結部材28によりの所要の距離に維持されている。   This embodiment is different from the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 5 in that the movable portion 24 is attached to the base portion 20 with a hinge 23. When the movable portion 24 of the pressing means is in the first state, as shown in FIG. 6, the rotating tip portion of the movable portion 24 and the portion of the base portion 20 corresponding thereto are at a required distance by the connecting member 28. Maintained.

上記図1〜図5に関し説明した実施形態の装置を作製し、合成樹脂製チューブ(ポリエチレン製チューブ)中を流れる水の流量変化に対する点Pの電圧(センサ出力)の変化を測定した。この測定を同一装置で5回繰り返して実施した結果を、図8に示す。5回の実施におけるバラツキは少なく、十分な測定精度が得られた。   The apparatus of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 was manufactured, and the change in the voltage (sensor output) at point P with respect to the change in the flow rate of water flowing in the synthetic resin tube (polyethylene tube) was measured. The result of repeating this measurement five times with the same apparatus is shown in FIG. There was little variation in five implementations, and sufficient measurement accuracy was obtained.

図9に、上記図1〜図5に関し説明した実施形態の装置を作製し、合成樹脂製チューブ(ポリエチレン製チューブ)中を流れる水の微小流量域での流量変化に対する点Pの電圧(センサ出力)の変化を測定した結果を示す。2mL(ミリリットル)/h程度の微小流量域での測定も可能であることが分かった。また、図10に、急激に流量0から流量10mL/h程度の流体流通状態とした時のセンサ出力の立ち上がり応答性の測定結果を示す。応答性は良好であることが分かった。   In FIG. 9, the device of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 is manufactured, and the voltage at the point P (sensor output) with respect to the flow rate change in the minute flow rate region of the water flowing in the synthetic resin tube (polyethylene tube). ) Shows the result of measuring the change. It was found that measurement in a minute flow rate range of about 2 mL (milliliter) / h is possible. FIG. 10 shows the measurement results of the rising response of the sensor output when the fluid flow state is suddenly about 0 to 10 mL / h. The response was found to be good.

図11に、上記図1〜図5に関し説明した実施形態の装置を作製し、合成樹脂製チューブ(ポリエチレン製チューブ)[本発明実施例]及び金属配管(ステンレススチール配管)[比較例]のそれぞれにつき2種類の一定流量(0.2L/h,2L/h)で水を流通させた場合の、経時的な点Pの電圧変化を測定した結果を示す。金属配管の場合には経時的な電圧出力変化が大きかったが、合成樹脂製チューブの場合には経時的な電圧出力変化は少なく、十分な測定精度が得られた。   In FIG. 11, the apparatus of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 is manufactured, and each of a synthetic resin tube (polyethylene tube) [invention example] and a metal pipe (stainless steel pipe) [comparative example] Shows the results of measuring the voltage change at point P over time when water was circulated at two constant flow rates (0.2 L / h, 2 L / h). In the case of metal piping, the change in voltage output with time was large, but in the case of a synthetic resin tube, the change in voltage output with time was small, and sufficient measurement accuracy was obtained.

本発明による流量測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the flow measuring device by this invention. 図1の装置の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the apparatus of FIG. 図1の装置の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the apparatus of FIG. 図1の装置の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the apparatus of FIG. 図1の装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the apparatus of FIG. 本発明による流量測定装置の更に別の実施形態を示す概略部分構成図である。It is a general | schematic fragmentary block diagram which shows another embodiment of the flow volume measuring apparatus by this invention. 図6の装置の概略部分構成図である。It is a schematic partial block diagram of the apparatus of FIG. 本発明による流量測定装置における流量に対するセンサ出力の変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the change of the sensor output with respect to the flow volume in the flow measuring device by this invention. 本発明による流量測定装置における微小流量に対するセンサ出力の変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the change of the sensor output with respect to the micro flow rate in the flow measuring device by this invention. 本発明による流量測定装置におけるセンサ出力の立ち上がり応答性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the rising response of the sensor output in the flow measuring device by this invention. 本発明による流量測定装置におけるセンサ出力の時間変動の例を比較例と共に示す図である。It is a figure which shows the example of the time fluctuation of the sensor output in the flow measuring device by this invention with a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

2,2’ 金属薄板
4 流量検知部
4a 薄膜発熱抵抗体
4b 薄膜感温抵抗体
4’ 流体温度検知部
4a’ 薄膜感温抵抗体
6 ボンディングワイヤ
8,8’ 外部リード
10 樹脂モールド
14 チューブ
16 センサユニット
20 基部
22 スペーサ
23 ヒンジ
24 可動部
26 雄ネジ
28 連結部材
40 ブリッジ回路(検知回路)
43,44 抵抗体
46 差動増幅・積分回路
50 発熱制御手段(トランジスタ)
52 A/Dコンバータ
54 演算手段(CPU)
2, 2 'Metal thin plate 4 Flow rate detection unit 4a Thin film heating resistor 4b Thin film temperature sensing resistor 4' Fluid temperature sensing unit 4a 'Thin film temperature sensing resistor 6 Bonding wire 8, 8' External lead 10 Resin mold 14 Tube 16 Sensor Unit 20 Base 22 Spacer 23 Hinge 24 Movable part 26 Male screw 28 Connecting member 40 Bridge circuit (detection circuit)
43, 44 Resistor 46 Differential amplification / integration circuit 50 Heat generation control means (transistor)
52 A / D converter 54 Calculation means (CPU)

Claims (12)

配管中を流れる流体の流量を測定する方法であって、
前記配管として可撓性を持つチューブを使用し、発熱体及び感温体を有する流量検知部を前記チューブの外周面に押し付けて前記チューブを所定の形状に変形させ、該チューブと前記流量検知部との間で予め定められた形態の熱伝達経路を形成し、
しかる後に、前記発熱体と前記感温体とを含んで構成され前記チューブ内の流体の流量に対応する電気的出力を発生する検知回路の出力を所定値に維持するように、発熱制御手段により前記発熱体の発熱を制御し、前記発熱制御手段による制御状態に基づき流量値を得ることを特徴とする流量測定方法。
A method for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe,
A flexible tube is used as the piping, and a flow rate detection unit having a heating element and a temperature sensing body is pressed against the outer peripheral surface of the tube to deform the tube into a predetermined shape, and the tube and the flow rate detection unit A heat transfer path in a predetermined form with
After that, by the heat generation control means so as to maintain the output of the detection circuit configured to include the heating element and the temperature sensing element and generating an electrical output corresponding to the flow rate of the fluid in the tube at a predetermined value. A flow rate measuring method characterized by controlling heat generation of the heating element and obtaining a flow rate value based on a control state by the heat generation control means.
前記チューブは熱伝導率が0.05W/(m・℃)〜1W/(m・℃)の材料からなることを特徴とする、請求項1に記載の流量測定方法。 The flow rate measuring method according to claim 1, wherein the tube is made of a material having a thermal conductivity of 0.05 W / (m · ° C.) to 1 W / (m · ° C.). 前記チューブは合成樹脂または合成ゴムからなることを特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載の流量測定方法。 The flow rate measuring method according to claim 1, wherein the tube is made of synthetic resin or synthetic rubber. 前記流量検知部をそれに接続された熱良導体薄板を介して前記チューブの外周面に押し付けることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の流量測定方法。 The flow rate measuring method according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate detection unit is pressed against the outer peripheral surface of the tube via a thin thermal conductor plate connected thereto. 前記熱良導体薄板は金属薄板であることを特徴とする、請求項4に記載の流量測定方法。 The flow rate measuring method according to claim 4, wherein the heat good conductor thin plate is a metal thin plate. 可撓性を持つチューブからなる配管中を流れる流体の流量を測定する装置であって、
発熱体及び感温体を有する流量検知部と、
前記発熱体と前記感温体とを含んで構成され前記チューブ内の流体の流量に対応する電気的出力を発生する検知回路と、
該検知回路の出力を所定値に維持するように前記発熱体の発熱を制御する発熱制御手段と、
前記発熱制御手段による前記発熱体の制御状態に基づき流量値を得るための演算手段と、
前記流量検知部を前記チューブの外周面に押し付けて該チューブを所定の形状に変形させるための押し付け手段とを備えていることを特徴とする流量測定装置。
An apparatus for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe made of a flexible tube,
A flow rate detector having a heating element and a temperature sensing element;
A detection circuit configured to include the heating element and the temperature sensing element and generate an electrical output corresponding to the flow rate of the fluid in the tube;
Heat generation control means for controlling the heat generation of the heating element so as to maintain the output of the detection circuit at a predetermined value;
Arithmetic means for obtaining a flow rate value based on the control state of the heating element by the heat generation control means;
A flow rate measuring device comprising: pressing means for pressing the flow rate detection unit against the outer peripheral surface of the tube to deform the tube into a predetermined shape.
前記チューブは熱伝導率が0.05W/(m・℃)〜1W/(m・℃)の材料からなることを特徴とする、請求項6に記載の流量測定装置。 The flow rate measuring device according to claim 6, wherein the tube is made of a material having a thermal conductivity of 0.05 W / (m · ° C.) to 1 W / (m · ° C.). 前記チューブは合成樹脂または合成ゴムからなることを特徴とする、請求項6〜7のいずれかに記載の流量測定装置。 The flow rate measuring device according to claim 6, wherein the tube is made of synthetic resin or synthetic rubber. 前記流量検知部に接続された熱良導体薄板が設けられており、前記押し付け手段は前記流量検知部を前記熱良導体薄板を介して前記チューブの外周面に押し付けることを特徴とする、請求項6〜8のいずれかに記載の流量測定装置。 The heat good conductor thin plate connected to the flow rate detection unit is provided, and the pressing means presses the flow rate detection unit against the outer peripheral surface of the tube through the heat good conductor thin plate. The flow measuring device according to any one of 8. 前記熱良導体薄板は金属薄板であることを特徴とする、請求項9に記載の流量測定装置。 The flow rate measuring device according to claim 9, wherein the thermal good conductor thin plate is a metal thin plate. 前記押し付け手段は、前記流量検知部を含むセンサユニットを支持するための基部と、該基部に対して可動の可動部とを備えており、該可動部は前記基部に対して、前記流量検知部による前記チューブに対する押し付け力の付与により該チューブを前記所定の形状に変形させる第1状態と前記流量検知部による前記チューブに対する押し付け力の付与を解除した第2状態とをとることを特徴とする、請求項6〜10のいずれかに記載の流量測定装置。 The pressing means includes a base for supporting a sensor unit including the flow rate detection unit, and a movable unit movable with respect to the base, and the movable unit is configured to move the flow rate detection unit with respect to the base. The first state in which the tube is deformed into the predetermined shape by applying the pressing force to the tube by the second state and the second state in which the pressing force is not applied to the tube by the flow rate detection unit are characterized. The flow measuring device according to claim 6. 前記可動部は前記基部に対してヒンジで取り付けられていることを特徴とする、請求項11に記載の流量測定装置。
The flow rate measuring device according to claim 11, wherein the movable part is attached to the base by a hinge.
JP2003292389A 2003-08-12 2003-08-12 Method and device for flow measurement Pending JP2005061995A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003292389A JP2005061995A (en) 2003-08-12 2003-08-12 Method and device for flow measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003292389A JP2005061995A (en) 2003-08-12 2003-08-12 Method and device for flow measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005061995A true JP2005061995A (en) 2005-03-10

Family

ID=34369757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003292389A Pending JP2005061995A (en) 2003-08-12 2003-08-12 Method and device for flow measurement

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005061995A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101300153B1 (en) * 2006-12-20 2013-08-26 재단법인 포항산업과학연구원 Inspection Equpment for the Inner Void Defects in the Urethan Form of cockpit
JP2016156650A (en) * 2015-02-23 2016-09-01 サーパス工業株式会社 Thermal type flowmeter, and manufacturing method for the same
JP2017173143A (en) * 2016-03-24 2017-09-28 セイコーエプソン株式会社 Flow rate detection device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101300153B1 (en) * 2006-12-20 2013-08-26 재단법인 포항산업과학연구원 Inspection Equpment for the Inner Void Defects in the Urethan Form of cockpit
JP2016156650A (en) * 2015-02-23 2016-09-01 サーパス工業株式会社 Thermal type flowmeter, and manufacturing method for the same
JP2017173143A (en) * 2016-03-24 2017-09-28 セイコーエプソン株式会社 Flow rate detection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4316083B2 (en) Thermal flow meter with fluid discrimination function
JP3229168B2 (en) Flow detector
US20170343421A1 (en) Temperature difference measuring apparatus
KR20020020747A (en) Flow rate sensor unit, flowmeter and flow sensor
EP4053515A2 (en) Flow sensing device
JP6398810B2 (en) Internal temperature measuring device and temperature difference measuring module
WO2003029759A1 (en) Flow rate measuring instrument
US4563098A (en) Gradient compensated temperature probe and gradient compensation method
JP2005061995A (en) Method and device for flow measurement
CN110274930B (en) Biological sample heat testing arrangement
CN210534037U (en) Biological sample heat testing device
JP3527657B2 (en) Flow sensor failure determination apparatus and method
JP2004184177A (en) Flowmeter
JP2001004422A (en) Flow rate sensor having fluid identifying function
JP6428398B2 (en) Internal temperature measuring device and thermal resistance measuring device
JP2005055317A (en) Thermal type flowmeter
JPH0516730B2 (en)
EP4279880A1 (en) Flow sensing device
JP5062720B2 (en) Flow detection device
CN110346408B (en) Thermal testing method for biological sample
JPH11281448A (en) Thermal flow velocity sensor for liquid material
JP2002005708A (en) Thermal flow rate sensor
SU1029011A1 (en) Device for measuring medium parameters
Ćerimović et al. Smart flow sensor with combined frequency, duty-cycle, and amplitude output
CN115876287A (en) Detection system and detection method for hot-wire type flow sensor