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JP2019164045A - Thermal flowmeter - Google Patents

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JP2019164045A
JP2019164045A JP2018052360A JP2018052360A JP2019164045A JP 2019164045 A JP2019164045 A JP 2019164045A JP 2018052360 A JP2018052360 A JP 2018052360A JP 2018052360 A JP2018052360 A JP 2018052360A JP 2019164045 A JP2019164045 A JP 2019164045A
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JP
Japan
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temperature
heater
fluid
substrate
unit
Prior art date
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Application number
JP2018052360A
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Japanese (ja)
Inventor
池 信一
Shinichi Ike
信一 池
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】配管における周囲より薄くした測定部に設けた熱式流量計を用いてより高精度な流量測定ができるようにする。【解決手段】センサ部102を構成する温度測定部111は、第1基板121の主表面121aに形成されている。また、第1基板121の裏面121bは、配管101における測定部101aの外壁に接して設けられている。センサ部102を構成するヒータ112は、第2基板122の主表面122aに形成されている。また、第2基板122の裏面122bは、配管101における測定部101aの外壁に接して設けられている。【選択図】 図1An object of the present invention is to make it possible to measure a flow rate with higher accuracy by using a thermal flow meter provided in a measuring section which is thinner than the surroundings of a pipe. A temperature measuring section constituting a sensor section is formed on a main surface of a first substrate. The back surface 121b of the first substrate 121 is provided in contact with the outer wall of the measurement unit 101a in the pipe 101. The heater 112 constituting the sensor unit 102 is formed on the main surface 122 a of the second substrate 122. The back surface 122b of the second substrate 122 is provided in contact with the outer wall of the measurement unit 101a in the pipe 101. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、流体における熱拡散の作用を利用して流量を測定する熱式流量計に関する。   The present invention relates to a thermal flow meter that measures a flow rate by utilizing an action of thermal diffusion in a fluid.

流路を流れる流体の流量や流速を測定する技術が工業・医療分野などで幅広く利用されている。流量や流速を測定する装置としては、電磁流量計、渦流量計、コリオリ式流量計、熱式流量計など様々な種類があり、用途に応じて使い分けられている。熱式流量計は、 気体と液体の検出が可能であり、圧力損失が基本的にはなく、質量流量が測定できるなどの利点がある。このような熱式流量計は、微量な液体流量の測定に適している。   Techniques for measuring the flow rate and flow velocity of a fluid flowing through a channel are widely used in the industrial and medical fields. There are various types of devices for measuring flow rate and flow velocity, such as electromagnetic flowmeters, vortex flowmeters, Coriolis flowmeters, and thermal flowmeters. Thermal flow meters can detect gases and liquids, have no pressure loss, and can measure mass flow. Such a thermal flow meter is suitable for measuring a minute liquid flow rate.

熱式流量計には、ヒータの上下流の温度差により流量を測定する方法と、ヒータの消費電力による流量を測定する方法とがある。例えば、液体の流量を測定する場合、ヒータ温度を液温に対し、プラス10℃など一定温度に加温駆動で動作させ、上流と下流との温度差またはヒータの電力から、流量を算出する。   Thermal flow meters include a method for measuring the flow rate based on the temperature difference between the upstream and downstream of the heater and a method for measuring the flow rate based on the power consumption of the heater. For example, when measuring the flow rate of the liquid, the heater temperature is operated by heating at a constant temperature such as plus 10 ° C. with respect to the liquid temperature, and the flow rate is calculated from the temperature difference between the upstream and downstream or the heater power.

このような熱式流量計では、配管を流れる測定対象の流体を効率良く短時間で加熱するために、他の部位より薄く形成した箇所にセンサ部を設けるようにしている(特許文献1参照)。このように構成することで、高感度で流体の流れによる温度変化を検出することができ、高精度で被測定流体の流量を測定することができるようになる。   In such a thermal flow meter, in order to efficiently heat a fluid to be measured flowing through a pipe in a short time, a sensor unit is provided at a place formed thinner than other parts (see Patent Document 1). . With this configuration, it is possible to detect a temperature change due to the flow of the fluid with high sensitivity, and to measure the flow rate of the fluid to be measured with high accuracy.

特表2003−532099号公報Special table 2003-532099 gazette

しかしながら、配管を薄くした箇所は、測定対象の液体より発生する気体が透過しやすい状態となる。このため、この箇所より気体成分の透過(アウトガス)が発生する場合がある。このような状態では、アウトガスがセンサ部に影響を及ぼす場合が発生し、高い精度で正確な流量測定ができないという問題があった。   However, the portion where the pipe is thinned is in a state where gas generated from the liquid to be measured is easily transmitted. For this reason, permeation | transmission (outgas) of a gaseous component may generate | occur | produce from this location. In such a state, there is a case where outgas affects the sensor unit, and there is a problem that accurate flow rate measurement cannot be performed with high accuracy.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、配管における周囲より薄くした測定領域に設けた熱式流量計を用いてより高精度な流量測定ができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables more accurate flow measurement using a thermal flow meter provided in a measurement region that is thinner than the surroundings in a pipe. For the purpose.

本発明に係る熱式流量計は、測定対象の流体を輸送する配管と、配管の外壁に形成されて一部が他の部位より薄く形成された測定領域と、測定領域において流体を加熱するように構成されたヒータ、および測定領域において流体の温度を測定するように構成された温度測定部を備え、ヒータの温度とヒータの熱影響を受けない位置における流体の温度との差が設定されている設定温度差となるようにヒータを駆動しているときの、ヒータに加熱された流体における熱拡散の状態に対応するセンサ値を出力するように構成されたセンサ部と、流体の流量をセンサ値から算出するように構成された流量算出部と、温度測定部が主表面に形成された第1基板と、ヒータが主表面に形成された第2基板とを備え、第1基板の裏面および第2基板の裏面が測定領域の外壁に接して配置され、第1基板および第2基板は、配管の材料より高い熱伝導度を有する材料から構成されている。   A thermal flow meter according to the present invention is configured to heat a fluid in a pipe that transports a fluid to be measured, a measurement area that is formed on the outer wall of the pipe and that is partially thinner than other parts, and the measurement area. And a temperature measuring unit configured to measure the temperature of the fluid in the measurement region, and the difference between the temperature of the heater and the temperature of the fluid at a position not affected by the heat of the heater is set. A sensor unit configured to output a sensor value corresponding to a state of thermal diffusion in the fluid heated by the heater when the heater is driven so as to have a set temperature difference; A flow rate calculation unit configured to calculate from a value; a first substrate with a temperature measurement unit formed on the main surface; and a second substrate with a heater formed on the main surface; Back side of the second substrate It is disposed in contact with the outer wall of the measurement area, the first substrate and the second substrate is composed of a material having a higher thermal conductivity than the material of the pipe.

上記熱式流量計において、第1基板および第2基板は、シリコン、セラミック、または金属から構成されていればよい。   In the thermal flow meter, the first substrate and the second substrate may be made of silicon, ceramic, or metal.

上記熱式流量計において、温度測定部は、ヒータより上流側でヒータの熱影響を受けない位置の流体の温度を測定し、センサ部は、ヒータの温度と温度測定部が測定した流体の温度との差が設定温度差となるようにヒータを駆動しているときの、ヒータの電力をセンサ値として出力する。   In the above thermal flow meter, the temperature measurement unit measures the temperature of the fluid upstream of the heater and is not affected by the heat of the heater, and the sensor unit measures the temperature of the heater and the temperature of the fluid measured by the temperature measurement unit. The heater power is output as a sensor value when the heater is driven so that the difference between the two becomes a set temperature difference.

上記熱式流量計において、温度測定部は、第1温度測定部、第2温度測定部、第3温度測定部から構成され、第1温度測定部は、ヒータより上流側でヒータの熱影響を受けない位置の流体の温度を測定し、第2温度測定部は、ヒータより上流側でヒータの熱影響を受ける位置の流体の温度を測定し、第3温度測定部は、ヒータより下流側でヒータの熱影響を受ける位置の流体の温度を測定し、センサ部は、ヒータの温度と、第1温度測定部が測定した流体の温度との差が設定温度差となるようにヒータを駆動しているときの、第2温度測定部が測定した流体の温度と第3温度測定部が測定した流体の温度との温度差をセンサ値として出力する。   In the thermal flow meter, the temperature measurement unit includes a first temperature measurement unit, a second temperature measurement unit, and a third temperature measurement unit, and the first temperature measurement unit controls the thermal effect of the heater upstream of the heater. The second temperature measurement unit measures the temperature of the fluid at a position that is affected by the heat of the heater on the upstream side of the heater, and the third temperature measurement unit is on the downstream side of the heater. The temperature of the fluid at a position affected by the heat of the heater is measured, and the sensor unit drives the heater so that the difference between the temperature of the heater and the temperature of the fluid measured by the first temperature measurement unit becomes a set temperature difference. The temperature difference between the fluid temperature measured by the second temperature measurement unit and the fluid temperature measured by the third temperature measurement unit is output as a sensor value.

以上説明したように、本発明によれば、第1基板および第2基板を用いるようにしたので、配管における周囲より薄くした測定領域に設けた熱式流量計を用いてより高精度な流量測定ができるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since the first substrate and the second substrate are used, the flow rate can be measured with higher accuracy by using the thermal flow meter provided in the measurement region thinner than the periphery in the pipe. An excellent effect is obtained.

図1は、本発明の実施の形態における熱式流量計の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the thermal flow meter in the embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における熱式流量計の一部構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partial configuration of the thermal flow meter in the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態における他の熱式流量計の構成を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of another thermal flow meter according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態における熱式流量計について図1,図2を参照して説明する。この熱式流量計は、測定対象の流体を輸送する配管101と、センサ部102と、流量算出部103とを備える。配管101は、例えば、フッ素樹脂などの合成樹脂から構成されている。配管101は、配管101の外壁に形成されて一部が他の部位より薄く形成された測定領域101aを有する。測定領域101aは、例えば、部分的にへこむ形状とされている。測定領域101aにおける最も薄くなる箇所の厚さは、例えば、100μm程度である。   Hereinafter, a thermal flow meter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This thermal flow meter includes a pipe 101 that transports a fluid to be measured, a sensor unit 102, and a flow rate calculation unit 103. The pipe 101 is made of, for example, a synthetic resin such as a fluororesin. The pipe 101 has a measurement region 101a formed on the outer wall of the pipe 101 and partially formed thinner than other parts. The measurement region 101a has, for example, a partially recessed shape. The thickness of the thinnest portion in the measurement region 101a is, for example, about 100 μm.

実施の形態において、センサ部102は、温度測定部111、ヒータ112、制御部113、電力計測部114を備える。   In the embodiment, the sensor unit 102 includes a temperature measurement unit 111, a heater 112, a control unit 113, and a power measurement unit 114.

温度測定部111は、第1基板121の主表面121aに形成(搭載)されている。温度測定部111は、例えば、複数の熱電対を構成する配線パターンなどから構成されたサーモパイルなどの温度センサ素子である。また、第1基板121の裏面121bは、配管101における測定領域101aの外壁に接して設けられている。第1基板121は、温度測定部111および測定領域101aの外壁の両者に熱的接触している。   The temperature measuring unit 111 is formed (mounted) on the main surface 121 a of the first substrate 121. The temperature measurement unit 111 is, for example, a temperature sensor element such as a thermopile made up of wiring patterns that form a plurality of thermocouples. The back surface 121b of the first substrate 121 is provided in contact with the outer wall of the measurement region 101a in the pipe 101. The first substrate 121 is in thermal contact with both the temperature measurement unit 111 and the outer wall of the measurement region 101a.

同様に、ヒータ112は、第2基板122の主表面122aに形成(搭載)されている。ヒータ112は、例えば、発熱抵抗体となるヒータ素子、流体温度計測用の温度センサ素子から構成されている。また、第2基板122の裏面122bは、配管101における測定領域101aの外壁に接して設けられている。第2基板122は、ヒータ112および測定領域101aの外壁の両者に熱的接触している。温度測定部111は、流体の温度を測定する。   Similarly, the heater 112 is formed (mounted) on the main surface 122 a of the second substrate 122. The heater 112 includes, for example, a heater element serving as a heating resistor and a temperature sensor element for fluid temperature measurement. The back surface 122b of the second substrate 122 is provided in contact with the outer wall of the measurement region 101a in the pipe 101. The second substrate 122 is in thermal contact with both the heater 112 and the outer wall of the measurement region 101a. The temperature measuring unit 111 measures the temperature of the fluid.

第1基板121,第2基板122は、例えば、熱伝導性接着剤により配管101における測定領域101aの外壁に接着固定されている。第1基板121および第2基板122は、配管101を形成する材料より高い熱伝導度を有する材料から構成されている。第1基板121および第2基板122を、熱伝導率の良い材料から構成することで、配管101を流れる流体の温度が、温度測定部111に伝わりやすくなり、またヒータ112からの熱が流体に伝えやすくなる。第1基板121および第2基板122は、例えば、シリコン、セラミック、または金属から構成されている。第1基板121および第2基板122は、例えば、単結晶シリコンから構成されていればよい。また、第1基板121,第2基板122の板厚は、測定領域101a以外の配管101の管壁の厚さ以下とされているとよい。   The first substrate 121 and the second substrate 122 are bonded and fixed to the outer wall of the measurement region 101a in the pipe 101 with, for example, a heat conductive adhesive. The first substrate 121 and the second substrate 122 are made of a material having higher thermal conductivity than the material forming the pipe 101. By configuring the first substrate 121 and the second substrate 122 from a material having good thermal conductivity, the temperature of the fluid flowing through the pipe 101 is easily transmitted to the temperature measuring unit 111, and the heat from the heater 112 is transferred to the fluid. It becomes easy to convey. The first substrate 121 and the second substrate 122 are made of, for example, silicon, ceramic, or metal. The first substrate 121 and the second substrate 122 may be made of single crystal silicon, for example. In addition, the plate thickness of the first substrate 121 and the second substrate 122 may be equal to or less than the thickness of the pipe wall of the pipe 101 other than the measurement region 101a.

実施の形態において、センサ部102は、温度測定部111、ヒータ112、制御部113、電力計測部114を備える。ヒータ112を搭載する第2基板122は、第1基板121の下流に設けられているので、ヒータ112は、第1基板121に搭載されている温度測定部111より下流に設けられるものとなる。   In the embodiment, the sensor unit 102 includes a temperature measurement unit 111, a heater 112, a control unit 113, and a power measurement unit 114. Since the second substrate 122 on which the heater 112 is mounted is provided downstream of the first substrate 121, the heater 112 is provided downstream of the temperature measuring unit 111 mounted on the first substrate 121.

ここで、センサ部102は、ヒータ112の温度と、ヒータ112の熱影響を受けない位置における流体の温度との差が、設定されている設定温度差となるようにヒータ112を駆動しているときの、ヒータ112に加熱された流体における熱拡散の状態に対応するセンサ値を出力する。実施の形態において、制御部113が、ヒータ112の温度と、温度測定部111で測定されるヒータ112の熱影響を受けない位置、例えばヒータ112より上流における流体の温度との差が、予め設定されている設定温度差となるように、ヒータ112を制御して駆動する。   Here, the sensor unit 102 drives the heater 112 so that the difference between the temperature of the heater 112 and the temperature of the fluid at a position not affected by the heat of the heater 112 becomes a set temperature difference. The sensor value corresponding to the state of thermal diffusion in the fluid heated by the heater 112 is output. In the embodiment, the difference between the temperature of the heater 112 and the temperature of the heater 112 measured by the temperature measuring unit 111, for example, the temperature of the fluid upstream of the heater 112, is set in advance by the control unit 113. The heater 112 is controlled and driven so as to achieve the set temperature difference.

例えば、制御部113は、ヒータ112に電力を供給する電力供給回路と、温度差検出回路と、電力供給回路が供給する電力を制御する制御回路などから構成されている。制御回路は、例えば、前述したヒータ112を構成するブリッジ回路の出力電圧が0となるように、ブリッジ回路に供給される電圧を帰還制御して、電力供給回路が供給する駆動電圧を調整する。   For example, the control unit 113 includes a power supply circuit that supplies power to the heater 112, a temperature difference detection circuit, and a control circuit that controls the power supplied by the power supply circuit. For example, the control circuit feedback controls the voltage supplied to the bridge circuit so that the output voltage of the bridge circuit constituting the heater 112 becomes 0, and adjusts the drive voltage supplied by the power supply circuit.

また、電力計測部114は、制御部113により制御されているヒータ112の電力を計測して出力する。電力計測部114は、例えば、ヒータ電力検出回路から構成されている。ヒータ電力検出回路は、例えば、ヒータ112を構成する前述したヒータ素子に印加される電圧と、このヒータ素子を含むブリッジ回路に印加される電圧とから、ヒータ素子における駆動電力を求める。   The power measuring unit 114 measures and outputs the power of the heater 112 controlled by the control unit 113. The power measuring unit 114 is constituted by, for example, a heater power detection circuit. The heater power detection circuit obtains drive power in the heater element from, for example, the voltage applied to the above-described heater element constituting the heater 112 and the voltage applied to the bridge circuit including the heater element.

上述した、センサ部102を構成している電力計測部114から出力される電力が、センサ値となる。流量算出部103は、電力計測部114が計測して出力したヒータ112の電力(センサ値)より、流体の流量を算出する。流量算出部103は、例えば、あらかじめ設定されている物性データとしての係数を用いてセンサ値から流量を算出する流量演算回路などから構成されている。   The electric power output from the electric power measurement part 114 which comprises the sensor part 102 mentioned above becomes a sensor value. The flow rate calculation unit 103 calculates the flow rate of the fluid from the power (sensor value) of the heater 112 measured and output by the power measurement unit 114. The flow rate calculation unit 103 includes, for example, a flow rate calculation circuit that calculates a flow rate from a sensor value using a coefficient as physical property data set in advance.

実施の形態によれば、温度測定部111およびヒータ112が、配管101の周囲より肉薄とされている測定領域101aから、第1基板121,第2基板122を挾んで離間する状態となる。この結果、実施の形態によれば、温度測定部111およびヒータ112は、測定領域101aにおけるアウトガスによる影響が防げるようになり、より高精度な流量測定ができるようになる。   According to the embodiment, the temperature measurement unit 111 and the heater 112 are in a state of being spaced apart from the measurement region 101a, which is thinner than the periphery of the pipe 101, with the first substrate 121 and the second substrate 122 interposed therebetween. As a result, according to the embodiment, the temperature measurement unit 111 and the heater 112 can prevent the influence of the outgas in the measurement region 101a, and can measure the flow rate with higher accuracy.

ここで、実施の形態における熱式流量計の動作について、より詳細に説明する。よく知られているように、ヒータ112の温度とヒータ112の熱影響を受けない位置における流体の温度との差が設定温度差となるようにヒータ112を駆動しているときの、ヒータ112が消費している電力と、流体の流量との間には相関がある。また、この相関関係は、同じ流体/流量/温度において再現性がある。従って、上述したように、ヒータ112が制御部113に制御されている状態で、電力計測部114が計測した電力より、流量算出部103において、所定の相関係数(定数)を用いることで流量が算出できる。   Here, operation | movement of the thermal type flow meter in embodiment is demonstrated in detail. As is well known, when the heater 112 is driven so that the difference between the temperature of the heater 112 and the temperature of the fluid at a position not affected by the heat of the heater 112 becomes the set temperature difference, There is a correlation between the power consumed and the fluid flow rate. This correlation is also reproducible at the same fluid / flow rate / temperature. Therefore, as described above, the flow rate calculation unit 103 uses a predetermined correlation coefficient (constant) based on the power measured by the power measurement unit 114 while the heater 112 is controlled by the control unit 113. Can be calculated.

なお、図3に示すように、温度測定部(第1温度測定部)111、ヒータ112、制御部113、温度測定部(第2温度測定部)116、温度測定部(第3温度測定部)117からセンサ部102’を構成してもよい。温度測定部111は、第1基板123を介して測定領域101aに設けられている。温度測定部116は、第1基板124を介して測定領域101cに設けられている。温度測定部117は、第1基板125を介して測定領域101dに設けられている。ヒータ112は、第2基板122を介して測定領域101bに設けられている。第1基板123,124,125、第2基板122は、例えば、熱伝導性のよいシリコン、セラミック、または金属から構成されている。第1基板123,124,125、第2基板122は、例えば、単結晶シリコンから構成されていればよい。   As shown in FIG. 3, the temperature measuring unit (first temperature measuring unit) 111, the heater 112, the control unit 113, the temperature measuring unit (second temperature measuring unit) 116, and the temperature measuring unit (third temperature measuring unit). The sensor unit 102 ′ may be configured from 117. The temperature measurement unit 111 is provided in the measurement region 101 a via the first substrate 123. The temperature measurement unit 116 is provided in the measurement region 101 c via the first substrate 124. The temperature measurement unit 117 is provided in the measurement region 101 d through the first substrate 125. The heater 112 is provided in the measurement region 101 b through the second substrate 122. The first substrates 123, 124, and 125 and the second substrate 122 are made of, for example, silicon, ceramic, or metal having good thermal conductivity. The first substrate 123, 124, 125 and the second substrate 122 may be made of, for example, single crystal silicon.

この構成において、制御部113は、ヒータ112の温度と、温度測定部111で測定されるヒータ112の熱影響を受けない位置、例えばヒータ112より上流における流体の温度との差が、予め設定されている設定温度差となるように、ヒータ112を制御して駆動する。   In this configuration, the control unit 113 sets in advance a difference between the temperature of the heater 112 and the temperature of the fluid that is measured by the temperature measurement unit 111 and that is not affected by the heat of the heater 112, for example, upstream of the heater 112. The heater 112 is controlled and driven so that the set temperature difference is the same.

温度測定部116は、温度測定部111より下流側でかつヒータ112の上流側に設けられている。また、温度測定部117は、ヒータ112の下流側に設けられている。温度測定部116,温度測定部117は、流体の温度を測定する。   The temperature measurement unit 116 is provided on the downstream side of the temperature measurement unit 111 and on the upstream side of the heater 112. The temperature measuring unit 117 is provided on the downstream side of the heater 112. The temperature measuring unit 116 and the temperature measuring unit 117 measure the temperature of the fluid.

温度測定部116が測定している流体の温度と、温度測定部117が測定している流体の温度との温度差より、流体の流量を算出することができる。この例では、温度測定部116が測定している流体の温度と、温度測定部117が測定している流体の温度との温度差が、センサ値となる。   The fluid flow rate can be calculated from the temperature difference between the temperature of the fluid measured by the temperature measuring unit 116 and the temperature of the fluid measured by the temperature measuring unit 117. In this example, the temperature difference between the temperature of the fluid measured by the temperature measuring unit 116 and the temperature of the fluid measured by the temperature measuring unit 117 is the sensor value.

よく知られているように、ヒータ112の温度とヒータ112の熱影響を受けない位置における流体の温度との差が、予め設定されている設定温度差となるようにヒータ112を駆動しているときの、ヒータ112より上流の流体の温度とヒータ112より下流の流体の温度との温度差と、流体の流量との間には相関がある。また、この相関関係は、同じ流体/流量/温度において再現性がある。従って、上述したように、ヒータ112が制御部113に制御されている状態で、温度測定部116が測定した温度と温度測定部117が測定した温度との差(温度差)より、所定の相関係数(定数)を用いることで流量が算出できる。   As is well known, the heater 112 is driven so that the difference between the temperature of the heater 112 and the temperature of the fluid at a position not affected by the heat of the heater 112 becomes a preset temperature difference. There is a correlation between the temperature difference between the temperature of the fluid upstream of the heater 112 and the temperature of the fluid downstream of the heater 112 and the flow rate of the fluid. This correlation is also reproducible at the same fluid / flow rate / temperature. Therefore, as described above, in a state where the heater 112 is controlled by the control unit 113, a predetermined phase is determined based on the difference (temperature difference) between the temperature measured by the temperature measurement unit 116 and the temperature measured by the temperature measurement unit 117. The flow rate can be calculated by using the relation number (constant).

以上に説明したように、本発明によれば、第1基板および第2基板を用いるようにしたので、配管における周囲より薄くした測定領域に設けた熱式流量計を用いてより高精度な流量測定ができるようになる。   As described above, according to the present invention, since the first substrate and the second substrate are used, a more accurate flow rate can be obtained by using a thermal flow meter provided in a measurement region that is thinner than the surroundings in the pipe. It becomes possible to measure.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious.

101…配管、101a…測定領域、102…センサ部、103…流量算出部、111…温度測定部、112…ヒータ、113…制御部、114…電力計測部、121…第1基板、121a…主表面、121b…裏面、122…第2基板、122a…主表面、122b…裏面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Pipe, 101a ... Measurement area, 102 ... Sensor part, 103 ... Flow rate calculation part, 111 ... Temperature measurement part, 112 ... Heater, 113 ... Control part, 114 ... Electric power measurement part, 121 ... 1st board | substrate, 121a ... Main Front surface, 121b ... back surface, 122 ... second substrate, 122a ... main surface, 122b ... back surface.

Claims (4)

測定対象の流体を輸送する配管と、
前記配管の外壁に形成されて一部が他の部位より薄く形成された測定領域と、
前記測定領域において前記流体を加熱するように構成されたヒータ、および前記測定領域において前記流体の温度を測定するように構成された温度測定部を備え、前記ヒータの温度と前記ヒータの熱影響を受けない位置における前記流体の温度との差が設定されている設定温度差となるように前記ヒータを駆動しているときの、前記ヒータに加熱された前記流体における熱拡散の状態に対応するセンサ値を出力するように構成されたセンサ部と、
前記流体の流量を前記センサ値から算出するように構成された流量算出部と、
前記温度測定部が主表面に形成された第1基板と、
前記ヒータが主表面に形成された第2基板と
を備え、
前記第1基板の裏面および前記第2基板の裏面が前記測定領域の外壁に接して配置され、
前記第1基板および前記第2基板は、前記配管の材料より高い熱伝導度を有する材料から構成されていることを特徴とする熱式流量計。
Piping for transporting the fluid to be measured;
A measurement region formed on the outer wall of the pipe and partially formed thinner than the other parts;
A heater configured to heat the fluid in the measurement region; and a temperature measurement unit configured to measure the temperature of the fluid in the measurement region. A sensor corresponding to the state of thermal diffusion in the fluid heated by the heater when the heater is driven so that the difference between the temperature of the fluid at a position where it is not received and the temperature of the fluid is set. A sensor unit configured to output a value;
A flow rate calculation unit configured to calculate the flow rate of the fluid from the sensor value;
A first substrate having the temperature measuring portion formed on the main surface;
The heater includes a second substrate formed on a main surface;
The back surface of the first substrate and the back surface of the second substrate are disposed in contact with the outer wall of the measurement region;
The first substrate and the second substrate are made of a material having higher thermal conductivity than the material of the piping.
請求項1記載の熱式流量計において、
前記第1基板および前記第2基板は、シリコン、セラミック、または金属から構成されていることを特徴とする熱式流量計。
The thermal flow meter according to claim 1, wherein
The thermal flowmeter, wherein the first substrate and the second substrate are made of silicon, ceramic, or metal.
請求項1または2記載の熱式流量計において、
前記温度測定部は、前記ヒータより上流側で前記ヒータの熱影響を受けない位置の前記流体の温度を測定し、
前記センサ部は、前記ヒータの温度と前記温度測定部が測定した前記流体の温度との差が前記設定温度差となるように前記ヒータを駆動しているときの、前記ヒータの電力を前記センサ値として出力する
ことを特徴とする熱式流量計。
The thermal flow meter according to claim 1 or 2,
The temperature measuring unit measures the temperature of the fluid at a position upstream of the heater and not affected by the heat of the heater;
The sensor unit is configured to measure the electric power of the heater when the heater is driven so that a difference between the temperature of the heater and the temperature of the fluid measured by the temperature measurement unit becomes the set temperature difference. A thermal flowmeter that outputs as a value.
請求項1または2記載の熱式流量計において、
前記温度測定部は、第1温度測定部、第2温度測定部、第3温度測定部から構成され、
前記第1温度測定部は、前記ヒータより上流側で前記ヒータの熱影響を受けない位置の前記流体の温度を測定し、
前記第2温度測定部は、前記ヒータより上流側で前記ヒータの熱影響を受ける位置の前記流体の温度を測定し、
前記第3温度測定部は、前記ヒータより下流側で前記ヒータの熱影響を受ける位置の前記流体の温度を測定し、
前記センサ部は、前記ヒータの温度と、前記第1温度測定部が測定した前記流体の温度との差が前記設定温度差となるように前記ヒータを駆動しているときの、前記第2温度測定部が測定した前記流体の温度と前記第3温度測定部が測定した前記流体の温度との温度差を前記センサ値として出力する
ことを特徴とする熱式流量計。
The thermal flow meter according to claim 1 or 2,
The temperature measuring unit includes a first temperature measuring unit, a second temperature measuring unit, and a third temperature measuring unit,
The first temperature measurement unit measures the temperature of the fluid at a position upstream of the heater and not affected by the heat of the heater,
The second temperature measurement unit measures the temperature of the fluid at a position that is affected by the heat of the heater upstream of the heater,
The third temperature measurement unit measures the temperature of the fluid at a position that is affected by the heat of the heater downstream from the heater,
The sensor unit drives the heater so that a difference between a temperature of the heater and a temperature of the fluid measured by the first temperature measurement unit becomes the set temperature difference. A thermal flow meter characterized in that a temperature difference between the temperature of the fluid measured by the measurement unit and the temperature of the fluid measured by the third temperature measurement unit is output as the sensor value.
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