(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂部材で形成された配管内を流れる被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、
該温度計測手段により計測された温度のうち初期温度を基準にして一定温度になるように被測定液体に熱を伝導する伝熱手段と、
該伝熱手段の近傍位置に配置され、伝熱手段により伝導された熱のうち配管に伝導する熱を測定する配管測温手段と、
前記伝熱手段により被測定液体と配管に伝導された熱量を、前記配管測温手段で測定された配管への熱量により補正し、前記被測定液体に伝導する熱量から被測定液体の流量を計測する流量計測手段と、
を有することを特徴とする液体用熱式質量流量計。
【請求項２】
前記温度測定手段の液温センサ及び前記伝熱手段の伝熱素子は被測定液体に接液状態で配置し、前記配管測温手段の配管温度測温センサは前記伝熱素子の近傍位置であって被測定液体に非接液状態で配置したことを特徴とする請求項１記載の液体用熱式質量流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体用熱式質量流量計に関するものであり、詳しくは、被測定液体を通過させる配管を合成樹脂部材で形成し、腐食等に耐えることができる構造にして幅広い液体の測定に適応できる液体用熱式質量流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における代表的な液体用熱式質量流量計には、気体用と同じく配管の外側に設けた測定用のセンサーチューブにヒータと複数個の測温センサを取り付け、ヒータ近傍の液体の温度分布の変化を検出して流量を測定するものが周知である。
【０００３】
ここで、加熱又は冷却を行う素子を伝熱素子とよぶ。又、測温センサのうちで、液体が気化しない加熱温度を保つために初期の液温をモニタする測温センサを特に液温センサとよぶ。
【０００４】
具体的な構成は、図２に示すように、細管（毛細管）であるセンサーチューブ１の上流側に設置した第１の測温センサ２と、センサーチューブ１内の被測定液体を加熱するヒータ３と、センサーチューブ１の下流側に設置した第２の測温センサ４とから構成され、第１及び第２測温センサ２、４からの温度により、被測定流体の流量を測定する演算部とから構成されている。
【０００５】
図示しない演算部は、ヒータ３を挟んだ第１及び第２の測温センサ２、４で測定した温度の差（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）に基づいて被測定液体の流量を算出する。
【０００６】
ここで、ヒータ３の温度が高すぎると気化する場合があるため、加熱する素子ではなくペルチェ素子等で冷却しているものもあるが、これらの原理も同様である。
【０００７】
この方式以外に、ヒータ３の上流側、若しくは下流側のみの温度変化を検出する手法、流速に応じて異なるヒータで消費される熱量を検出する手法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術における液体用熱式質量流量計の場合、伝熱素子と測温センサは、液体へ伝わる熱量が信号であるため、配管へ伝わる熱量の信号は誤差となってしまうため液体に伝導する熱量を正確に測定することができないという問題がある。
【０００９】
又、金属の細管であるセンサーチューブを用いて熱伝導率を高くすることができると共に、被測定流体を流すセンサーチューブ自体の熱容量を極めて小さくすることができるため、センサーチューブに伝わる熱量が小さくなり伝熱の誤差を軽減することが可能である。反面、使用している金属を腐食するような薬液や、金属イオンの溶出を嫌う液体の流量測定には利用できないという問題もある。
【００１０】
従って、金属を腐食するような薬液等にも広く使用できるような液体用熱式質量流量計の構造に解決しなければならない課題を有する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る液体用熱式質量流量計は、次に示す構成にすることである。
【００１２】
（１）合成樹脂部材で形成された配管内を流れる被測定液体の温度を計測する温度計測手段と、該温度計測手段により計測された温度のうち初期温度を基準にして一定温度になるように被測定液体に熱を伝導する伝熱手段と、該伝熱手段の近傍位置に配置され、伝熱手段により伝導された熱のうち配管に伝導する熱を測定する配管測温手段と、前記伝熱手段により被測定液体に伝導された熱量を、前記配管測温手段で測定された配管への熱量により補正し、前記被測定液体に伝導する熱量から被測定液体の流量を計測する流量計測手段と、を有することを特徴とする液体用熱式質量流量計。
（２）前記温度測定手段の液温センサ及び前記伝熱手段の伝熱素子は被測定液体に接液状態で配置し、前記配管測温手段の配管温度測温センサは前記伝熱素子の近傍位置であって被測定液体に非接液状態で配置したことを特徴とする（１）記載の液体用熱式質量流量計。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る液体用熱式質量流量計の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
液体用熱式質量流量計は、伝熱素子を用い、その消費熱量から流量を測定するものであり、従来型と異なり、金属の細管であるセンサーチューブを使用するものではなく、ライン上の他の配管と同様の径を持つ合成樹脂部材の測定配管を用いる。
【００１５】
その構成は、図１に示すように、図示しない配管の間に設置され合成樹脂部材で形成されている測定配管５と、測定配管５の上流側であって流入する被測定液体に接液状態で設置され、被測定液体の温度を検出する液温センサ６と、測定配管５の下流側であって被測定液体に接液状態で設置され、被測定液体に熱を伝導する伝熱素子７と、前記液温センサ６で測定した被測定液体の初期温度（液温）を基準にして数℃上昇した一定温度になるように被測定液体に熱を伝導するように伝熱素子７をコントロールする第１の演算部９と、この伝熱素子７近傍であって非接液状態で設置され測定配管５の温度を測定する配管温度測温センサ８と、配管温度測温センサ８により測定された測定配管５の温度から伝熱素子７により測定配管５に加えられた熱量を算出し、この熱量を補正に使用して伝熱素子７で消費される熱量を算出して被測定液体の流量を算出する第２の演算部１０とから構成されている。
ここで、液温センサ６と第１の演算部９とで温度計測手段を、伝熱素子７と第１の演算部９とで伝熱手段を、伝熱素子７と配管温度測温センサ８と第２の演算部１０とで流量計測手段を構成する。
【００１６】
このような構成において、信号として検出される伝熱素子７の消費熱量は被測定液体へ伝達する熱量と、測定配管５へ伝導する熱量とがある。従来の如く金属の細管（毛細管）からなるセンサーチューブを用いた場合と異なり、配管と同径の合成樹脂部材を用いた場合、熱伝導率が小さく、又、耐圧のため測定配管５の肉厚が厚いため熱容量が大きくなるため、測定配管５に伝達される熱量は無視できない。
【００１７】
そこで、上記の伝熱素子７の近傍に配設した配管温度測温センサ８で測定した温度を用いて測定配管５に伝導した熱量を算出し、この測定配管５に伝導した熱量により補正して被測定液体に伝導された熱量を算出すれば、正確に被測定液体に伝導される熱量が測定でき、高精度な流量を測定することができるのである。
【００１８】
理論的に、測定配管５へ伝導する熱量は、伝熱素子７の温度と測定配管５の温度との差に比例するため、配管温度測温センサ８から求まる温度で補正することによって、測定配管５への熱量の影響を除去できる。
【００１９】
その結果、信号は被測定液体へ伝達する熱量となり、液温と伝熱素子７との温度差を一定にコントロールしている場合、信号は被測定液体の流速にのみ依存することとなる。層流の場合には、信号は流速の平方根に比例する。
【００２０】
尚、上記の実施例においては定温度制御としたが、定電流でも同等の測定が行える。又、伝熱素子として加熱ではなく冷却するものを用いてもよい。
【００２１】
このように、伝熱素子７近傍の測定配管５の温度を測定することで、測定配管５への熱伝導の影響を除くことができ、合成樹脂部材の測定配管５を用いても高精度な流量測定を行うことが可能になるのである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液体用熱式質量流量計は、被測定液体に熱を伝導する伝熱素子の近傍に配管の温度を測定する測温センサを備え、配管に伝導する熱量を除去した形で被測定液体に伝導される熱量により流量を算出するようにしたことにより、配管が合成樹脂部材等の肉厚が厚く熱容量が大きくても正確に液体に伝導される熱量を測定することができ、そのため、高精度に流量を測定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る液体用熱式質量流量計の略示的な断面図である。
【図２】従来技術におけるバイパスしたセンサーチューブ（細管）を用いた液体の流量測定の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
５      測定配管
６      液温センサ
７      伝熱素子
８      配管温度測温センサ
９      第１の演算部
１０    第２の演算部
【図１】
0004081639.tif 000002
【図２】
0004081639.tif 000003