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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Strömungssensor mit einem Temperatursensor, der stromaufwärts in einem Strömungsweg angeordnet ist, durch welchen ein Fluid fließt, und ein Heizelement, das stromabwärts in dem Strömungsweg angeordnet ist.
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Bei einem thermischen Strömungssensor ist ein Temperatursensor stromaufwärts in einem Strömungsweg angeordnet, durch welchen ein Fluid strömt, und eine Heizung (Heizelement) ist stromabwärtsseitig in dem Strömungsweg angeordnet. Außerdem wird das Fluid durch die Heizung geheizt, während auf der Basis der Temperatur des Fluides, die von dem Temperatursensor gemessen wird, eine Strömungsgeschwindigkeit oder eine Strömungsrate des Fluides erfasst wird.
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Diese Art von thermischem Sensor wird in einem Zustand verwendet, in dem er an einem Körper oder dergleichen so angebracht ist, dass der Strömungsweg sich entlang einer horizontalen Richtung erstreckt. Daher fließt das Fluid in einer horizontalen Richtung.
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Wenn der Installationsraum zu eng ist, um den Strömungsweg in horizontaler Richtung zu orientieren, so ist es in Abhängigkeit von den Umständen unvermeidbar, dass der thermische Strömungssensor in einer Stellung eingesetzt wird, in der sich der Strömungsweg in vertikaler Richtung erstreckt. Wenn der Temperatursensor aber an einer aufwärts liegenden Position (oben) angeordnet ist und die Heizung an einer abwärts liegenden Position (unten) angeordnet ist, so wird in dem Fluid, das an der unten liegenden Stelle geheizt wird und einen Temperaturanstieg erfährt, eine Konvektion erzeugt, die mit einem Ansteigen des Fluides in dem Strömungsweg verbunden ist. Wenn hierbei das Fluid, dessen Temperatur angestiegen ist, in Kontakt mit dem Temperatursensor tritt, so detektiert auch der Temperatursensor die Temperatur des aufsteigenden Fluides. Hierdurch stellt sich ein Defekt ein, dahingehend, dass die Genauigkeit der Detektion der Strömungsgeschwindigkeit oder der Strömungsrate des Fluides verringert wird.
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Daher wurde in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 06-080130 U eine Massenstrommesseinrichtung vorgeschlagen, bei der ein Paar von Temperatursensoren in horizontaler Richtung angeordnet ist, wenn sich der Körper in vertikaler Richtung erstreckt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 06-080130 U beschriebene Massenstrommesser wird meist dann eingesetzt, wenn er in einer Haltung angeordnet ist, bei der sich sein Körper in einer vertikalen Richtung erstreckt, und der Massenstrommesser kann nicht in einer Anordnung verwendet werden, in der sich sein Körper in einer horizontalen Richtung erstreckt. Dies liegt daran, dass bei einer solchen Anordnung die oben beschriebene Konvektion innerhalb des Strömungsweges des Massenstrommessers generiert wird.
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Im Einzelnen tritt bei dem Massenstrommesser gemäß diesem Stand der Technik der Nachteil auf, dass die Positionierung während des Einsatzes des Massenstrommessers eingeschränkt ist.
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Es ist eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen thermischen Strömungssensor vorzuschlagen, der in der Lage ist, die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate eines Fluides, das durch einen Strömungsweg fließt, akkurat und unabhängig von der Positionierung auszuwerten.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein thermischer Strömungssensor in einem Strömungsweg, durch welchen ein Fluid strömt, einen Temperatursensor, der stromaufwärts angeordnet ist, und ein stromabwärts angeordnetes Heizelement. Eine Wärmetransportverhinderungswand, die verhindert, dass das Fluid, dessen Temperatur durch die Wärme, die durch das Heizelement erzeugt wird, angestiegen ist, in Kontakt mit dem Temperatursensor tritt, ist zwischen dem Temperatursensor und dem Heizelement angeordnet.
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Fluid, das eine hohe Temperatur aufweist, hat ein spezifisches Gewicht, das geringer ist als bei einem Fluid mit niedriger Temperatur. In dem Fall, dass der Strömungsweg entlang der vertikalen Richtung angeordnet ist, steigt daher bei einem vertikal oben positionierten Temperatursensor und einem in vertikaler Richtung weiter unten angeordneten Heizelement das Fluid, dessen Temperatur durch das Heizelement gesteigert wurde, leicht zu der Seite des Temperatursensors auf. Mit anderen Worten ist es einfach, dass eine Konvektion auftritt.
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Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärmetransportverhinderungswand zwischen dem Temperatursensor und dem Heizelement angeordnet. Durch die Wärmetransportverhinderungswand wird das Fluid, dessen Temperatur angestiegen ist, daran gehindert, in Kontakt mit dem Temperatursensor zu treten. Außerdem wird Strahlungswärme von dem Heizelement abgeblockt. Aus diesem Grund vermeidet der Temperatursensor die Erfassung einer Temperatur, die von der Temperatur des Fluides vor dem Aufheizen und in Kontakt treten mit dem Temperatursensor abweicht.
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In diesem Fall ist es einfach, mit dem Temperatursensor die genaue Temperatur des Fluides vor dem Aufheizen durch das Heizelement zuverlässig zu erfassen. Unabhängig von der Stellung des thermischen Strömungssensors kann dementsprechend die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate des Fluides genau erfasst werden. Anders ausgedrückt besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Stellung und Positionierung des thermischen Strömungssensors.
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Da der Temperatursensor und das Heizelement auf derselben Achse angeordnet werden können, kann außerdem in diesem Fall eine Gestaltung vorgesehen sein, mit der sich die Größe des thermischen Strömungssensors verringern lässt.
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In bestimmten Fällen besteht die Möglichkeit, dass das Fluid durch den Einfluss der Wärmetransportverhinderungswand Turbulenzen ausgesetzt wird. Um diese Befürchtung zu vermeiden, ist vorzugsweise ein Gleichrichtungsmittel, welches eine Strömung des Fluides gleichrichtet, stromabwärts der Wärmetransportverhinderungswand und zwischen dem Temperatursensor und dem Heizelement angeordnet. Durch dieses Merkmal erhält das Fluid eine laminare Strömung und das Fluid kann gleichmäßig stromabwärts zu der Seite des Heizelementes fließen. Dementsprechend kann noch effizienter verhindert werden, dass das Fluid, dessen Temperatur angestiegen ist, in Kontakt mit dem Temperatursensor tritt. Anders ausgedrückt wird die Detektionsgenauigkeit zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit oder der Strömungsrate des Fluides weiter verbessert.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Gleichrichtungsmittel ist eine Blendenöffnung vorgesehen. In diesem Fall kann ein Teil des Strömungsweges verengt sein.
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Die Gleichrichtungsmittel können ein Belüftungselement sein, in dem eine Belüftungsöffnung ausgebildet ist. Eine Gestaltung mit einem porösen Element, einem Gitter oder mit wabenförmiger Gestalt wird als eine besondere Ausgestaltung für diesen Fall vorgeschlagen.
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Außerdem ist eine Breitendimension der Wärmetransportverhinderungswand, die senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Strömungsweges angeordnet ist, vorzugsweise zweimal so groß oder größer als eine Breitendimension des Temperatursensors, der senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strömungsweges angeordnet ist. Durch dieses Merkmal wird das Fluid, das aufgestiegen ist, noch wirksamer an einem Kontakt mit dem Temperatursensor gehindert, und Strahlungswärme von dem Heizelement kann noch wirksamer abgeschirmt werden. Anders ausgedrückt wird die Genauigkeit bei der Detektion der Temperatur des Fluides durch den Temperatursensor weiter verbessert.
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist. Hierbei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines thermischen Strömungssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Vorderansicht eines Messströmungsweges in dem thermischen Strömungssensor gemäß 1;
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3 ist eine schematische Vorderansicht des Messströmungsweges in einem thermischen Strömungssensor, in dem keine Blendenöffnung ausgebildet ist;
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4 ist ein Diagramm, das eine Fluktuationsbreite der Temperatur des Fluides zeigt, die durch einen Temperatursensor gemessen wird, wenn lediglich eine Wärmetransportverhinderungswand vorgesehen ist, und eine Fluktu-ationsbreite der Temperatur des Fluides, das durch einen Temperatursensor gemessen wird, wenn eine Wärmetransportverhinderungswand und eine Blendenöffnung vorgesehen sind;
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5 ist eine schematische Vorderansicht eines Messströmungsweges in dem thermischen Strömungssensor, in dem ein Belüftungselement als ein Gleichrichtungsmittel eingesetzt ist;
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6 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetransportverhinderungswand mit anderer Form als sie in den 1 und 2 gezeigt ist;
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7 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetransportverhinderungswand mit einer anderen Form als sie in den 1, 2 und 6 gezeigt ist;
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8 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetransportverhinderungswand mit einer anderen Form als sie in den 1, 2, 6 und 7 gezeigt ist;
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9 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetransportverhinderungswand mit einer anderen Form als sie in den 1, 2 und 6 bis 8 gezeigt ist;
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10 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetransportverhinderungswand mit einer anderen Form als sie in den 1, 2 und 6 bis 9 gezeigt ist;
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11 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetransportverhinderungswand mit einer anderen Form als sie in den 1, 2 und 6 bis 10 gezeigt ist.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines thermischen Strömungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines thermischen Strömungssensors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der thermische Strömungssensor 10 umfasst einen Körper 12 und einen in dem Körper 12 gehaltenen Detektor 14.
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Grob gesagt, ist der Körper 12 ein hohler Körper, in dem ein Hauptströmungsweg ausgebildet ist, dessen beide Enden offen sind und der eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform aufweist. Leitungselemente (von denen keines dargestellt ist) sind durch Rohranschlüsse an den Hauptströmungsweg 16 angeschlossen.
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Wie sich aus 1 ergibt, erstreckt sich bei der vorliegenden Ausführungsform der Hauptströmungsweg 16 in einer vertikalen Richtung. Das Fluid fließt in dem Inneren des Hauptströmungsweges 16 von vertikal oben nach vertikal unten. Im Einzelnen ist die Richtung vertikal nach oben in Strömungsrichtung stromaufwärtsseitig, und die Richtung nach vertikal unten ist in der Strömungsrichtung stromabwärtsseitig.
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In den Leitungselementen sind ein Vorwärtsdurchgang 18 und ein Rückführdurchgang 20 ausgebildet, die mit dem Hauptströmungsweg 16 in Verbindung stehen. In diesem Fall ist der Vorwärtsdurchgang 18 stromaufwärts angeordnet und der Rückführdurchgang 20 ist stromabwärts angeordnet.
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An einer Seitenfläche des Körpers 12 ist eine Vertiefung 22 ausgebildet. Ein Abschnitt des Detektors 14 tritt in die Vertiefung 22 ein. Außerdem liegt eine Unterflächenabdeckung 24 des Detektors 14 an einer Bodenwand der Vertiefung 22 an. Ein Messströmungsweg 26, der separat sowohl mit dem Vorwärtsdurchgang 18 als auch dem Rückführdurchgang 20 in Verbindung steht, ist in der Unterflächenabdeckung 24 ausgebildet. Außerdem ist an der Unterflächenabdeckung 24 ein Dichtelement 28 so angeordnet, dass es den Messströmungsweg 26 umgibt. Durch das Dichtelement 28 wird der Bereich zwischen dem Körper 12 und dem Detektor 14 abgedichtet.
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Ein Temperatursensor 30 und eine Heizung 32 (Heizelement) sind in dem Messströmungsweg 26 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtsseitigen Seite zu der stromabwärtsseitigen Seite (von oben nach unten) angeordnet. Im Einzelnen ist der Temperatursensor 30 stromaufwärtsseitig angeordnet und die Heizung 32 ist stromabwärtsseitig angeordnet. Der Temperatursensor 30 und die Heizung 32 sind auf einer Sensorbasis 34 angeordnet, die an der Unterflächenabdeckung 24 gehalten wird, wodurch der Temperatursensor 30 und die Heizung 32 an festgelegten Positionen fixiert werden.
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Der Temperatursensor 30 und die Heizung 32 sind koaxial auf derselben Achse positioniert (vgl. 2). Da es nicht notwendig ist, den Messströmungsweg 26 aufzuweiten, ist es dementsprechend auch nicht notwendig, die Größe des Detektors 14 zu erhöhen.
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Die Sensorbasis 34 hält eine Sensorschaltplatine 36, während eine nicht dargestellte Steuerschaltung elektrisch an einen an dem Detektor 14 vorgesehenen Anschluss 38 angeschlossen ist. Durch die Sensorschaltplatine 36 wird ein Befehlssignal von der Steuerschaltung zu der Heizung 32 übertragen, und ein Signal von dem Temperatursensor 30 wird zu der Steuerschaltung übertragen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Wärmetransportverhinderungswand 40 (Wärmeabschirmwand) zwischen dem Temperatursensor 30 und der Heizung 32 angeordnet. Die Wärmetransportverhinderungswand 40 ist direkt unterhalb des Temperatursensors 30 positioniert oder anders ausgedrückt näher bei dem Temperatursensor 30 angeordnet als die Heizung 32.
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Wenn die Y-Richtung senkrecht zu der X-Richtung (in diesem Fall die vertikale Richtung), welche der Erstreckungsrichtung des Messströmungsweges 26 des Temperatursensors 30 und der Wärmetransportverhinderungswand 40 entspricht, als eine Breitenrichtung angenommen wird, dann ist die Breitendimension W1 der Wärmetransportverhinderungswand 40 vorzugsweise größer als die Breitendimension W2 des Temperatursensors 30. Genauer gesagt ist W1 vorzugsweise zweimal so groß oder größer als W2.
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Die Wärmetransportverhinderungswand 40 ist von den Innenwänden des Messströmungsweges 26 in der Breitenrichtung beabstandet. Im Einzelnen ist zwischen der Wärmetransportverhinderungswand 40 und der Innenwand des Messströmungsweges 26 ein ausreichender Freiraum vorgesehen, sodass die Strömung des Fluides durch diesen Freiraum ermöglicht wird. Indem die Wärmetransportverhinderungswand 40 in dieser Weise vorgesehen wird, wird dementsprechend die Strömung des Fluides durch das Innere des Messströmungsweges 26 nicht behindert.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist der Messströmungsweg 26 zwischen dem Temperatursensor 30 und der Heizung 32 angeordnet und verengt sich stromabwärts der Wärmetransportverhinderungswand 40. Im Einzelnen ist in dem Messströmungsweg 26 eine Blendenöffnung 42 ausgebildet. Wie später erläutert wird, dient die Blendenöffnung 42 als ein Gleichrichtungsmittel zur Gleichrichtung einer Strömung des Fluides, das durch das Innere des Messströmungsweges 26 fließt.
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Eine nicht dargestellte Anzeigeeinheit ist an einer oberen Flächenabdeckung 44 des Detektors 14 vorgesehen. Eine Strömungsgeschwindigkeit oder eine Strömungsrate, die durch den Detektor 14 gemessen wird, wird auf der Anzeigeeinheit angezeigt.
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Der thermische Strömungssensor 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie oben aufgebaut. Nachfolgend werden die Betriebsweise und Vorteile des thermischen Strömungssensors 10 beschrieben.
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Wie oben beschrieben wurde, wird bei der vorliegenden Ausführungsform der thermische Strömungssensor 10 mit Rohr- oder Leitungselementen verwendet, welche mit dem Hauptströmungsweg 16 des Körpers 12 verbunden sind, und in einer Stellung, in welcher sich der Hauptströmungsweg 16 und der Messströmungsweg 26 in einer vertikalen Richtung erstrecken. Hierbei ist der Temperatursensor 30 im Einzelnen vertikal oberhalb (stromaufwärtsseitig) positioniert, und die Heizung 32 ist vertikal unterhalb (stromabwärtsseitig) positioniert. Gleichzeitig ist der Vorwärts- oder Zufuhrdurchgang 18, der mit dem Hauptströmungsweg 16 und dem Messströmungsweg 26 in Verbindung steht, vertikal oben (stromaufwärtsseitig) angeordnet, während der Rückführdurchgang 20 vertikal unten (stromabwärtsseitig) angeordnet ist.
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In diesem Fall wird durch einen Befehl der Steuerschaltung ein Befehlssignal ausgegeben, um dafür zu sorgen, dass die Heizung 32 Wärme erzeugt. Die Heizung 32 empfängt das Befehlssignal durch die Sensorschaltplatine 36 und generiert Wärme.
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Wenn ein Fluid (beispielsweise ein bestimmtes komprimiertes Gas) in die Rohrelemente eingeführt wird, fließt das Fluid durch den Hauptströmungsweg 16. Ein Teil des Fluides, das durch den Hauptströmungsweg 16 fließt, zweigt durch den Vorwärtsdurchgang 18 ab und tritt durch den Vorwärtsdurchgang 18 in den Messströmungsweg 26 ein. Außerdem wird die Temperatur des Fluides innerhalb des Messströmungsweges 26 durch den Temperatursensor 30 gemessen. Das Messergebnis wird als ein Signal an die Steuerschaltung übertragen. Das Fluid im Inneren des Messströmungsweges 26 fließt durch den Freiraum zwischen der Wärmetransportverhinderungswand 40 und der Innenwand der Messströmungsweges 26, fließt weiter stromabwärts und tritt in Kontakt mit der Heizung 32. Da die Heizung 32 vorab geheizt wird, erfährt das Fluid eine Aufheizung durch die Heizung 32. Durch Messen einer Änderung der dissipierten Wärmemenge kann die Steuerschaltung eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit oder der Strömungsrate des Fluides erfassen.
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Das Fluid, das in Kontakt mit der Heizung 32 gekommen ist, erfährt eine Temperatursteigerung durch die von der Heizung 32 übertragene Wärme. Da andererseits das Fluid stromaufwärts der Heizung 32 noch nicht aufgeheizt wurde, hat dieses Fluid eine vergleichsweise niedrige Temperatur. Im Einzelnen wird im Inneren des Messströmungsweges 26 eine Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid in der Nähe der Heizung 32 (dem Fluid nach dem Aufheizen) und dem Fluid, das weiter stromaufwärts als die Heizung 32 angeordnet ist, erzeugt. Da das Fluid mit hoher Temperatur ein spezifisches Gewicht hat, das geringer ist als das des Fluides mit niedriger Temperatur, ist es für das Fluid mit hoher Temperatur relativ einfach, seine Temperatur zu steigern. Daher tritt eine aufsteigende Strömung des geheizten Fluides, das heißt eine Konvektion auf, welches zu dem stromaufwärtsseitigen Temperatursensor 30 nach oben steigt.
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In diesem Fall ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wärmetransportverhinderungswand 40 direkt unterhalb des Temperatursensors 30 angeordnet. Das Fluid steigt, nachdem seine Temperatur aufgeheizt wurde, auf und tritt in Kontakt mit der Wärmetransportverhinderungswand 40. Daher wird das geheizte Fluid daran gehindert, in Kontakt mit dem Temperatursensor 30 zu treten. Dementsprechend wird auch vermieden, dass der Temperatursensor 30 die Temperatur des geheizten Fluides zusammen mit der des Fluides vor dem Aufheizen erfasst. Selbstverständlich wird auch Strahlungswärme von der Heizung 32 durch die Wärmetransportverhinderungswand 40 abgehalten.
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Unter der Annahme, dass die Breitendimension W1 der Wärmetransportverhinderungswand 40 so gewählt ist, dass sie zweimal so groß oder noch größer ist als die Breitendimension W2 des Temperatursensors 30, kann noch wirksamer verhindert werden, dass das geheizte Fluid in Kontakt mit dem Temperatursensor 30 tritt und dass Strahlungswärme von der Heizung 32 den Temperatursensor 30 erreicht.
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Im Einzelnen berührt in diesem Fall, das Fluid, das von dem Vorwärtsdurchgang 18 zugeführt wird, den Temperatursensor 30 bevor es aufgeheizt wird. Außerdem wird Strahlungswärme von der Heizung 32 daran gehindert, auf den Temperatursensor 30 übertragen zu werden. Hierdurch kann der Temperatursensor 30 die Temperatur des Fluides vor dessen Aufheizen genau und zuverlässig messen. Als Folge hiervon kann die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate des Fluides genau erfasst werden.
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Wenn kein Gleichrichtungsmittel vorgesehen ist, während die Wärmetransportverhinderungswand 40 vorgesehen ist, ist es in manchen Fällen möglich, dass Karmanwirbel (Turbulenzen) in dem Messströmungsweg 26 generiert werden, wie es in 3 gezeigt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aber die Blendenöffnung 42 in dem Messströmungsweg 26 vorgesehen. Wie in 2 gezeigt ist, wird daher die Strömung des Fluides gleichgerichtet oder begradigt. Mit anderen Worten wird eine laminare Strömung ausgebildet. Dementsprechend können alle Befürchtungen hinsichtlich der Erzeugung von Turbulenzen ausgeräumt werden, und das Fluid kann gleichzeitig zu dem Rückführdurchgang 20 strömen. Ein solches Merkmal trägt auch zu einer genauen Temperaturmessung durch den Temperatursensor 30 bei und dementsprechend zu einer sehr genauen Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit oder der Strömungsrate des Fluides.
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Diagramm 1 zeigt die Temperatur der Wärme, die auf den Temperatursensor
30 übertragen wird, in den entsprechenden Fällen des Modells 1, bei dem weder die Wärmetransportverhinderungswand
40 noch die Blendenöffnung
42 vorgesehen ist, des Modells 2, bei dem lediglich die Blendenöffnung
42 vorgesehen ist, und des Modells 3, bei dem sowohl die Wärmetransportverhinderungswand
40 als auch die Blendenöffnung
42 vorgesehen sind. Aus dem Diagramm 1 ergibt sich, dass die Wärmeübertragung auf den Temperatursensor
30 merklich verringert werden kann, indem die Wärmetransportverhinderungswand
40 vorgesehen wird. Diagramm 1
| Gegenstand | Testergebnisse |
| Modell 1 | Modell 2 | Modell 3 |
| Übertragungstemperatur | 25,0° C | 19,8° C | 6,6° C |
| Übertragungstemperaturverbesserungsrate | N/A | –21 % | –71 % |
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Außerdem ist in dem Fall, dass lediglich die Wärmetransportverhinderungswand 40 vorgesehen ist (vgl. 3), oder in dem Fall, dass sowohl die Wärmetransportverhinderungswand 40 als auch die Blendenöffnung 42 vorgesehen sind (vgl. 2), die Fluktuationsbreite der Temperatur, die von dem Temperatursensor 30 gemessen wird, so wie es in 4 gezeigt ist. Aus 4 ergibt sich, dass die Fluktuationsbreite der Temperatur des Fluides kleiner wird. Anders ausgedrückt wird die Temperatur des Fluides durch die Ausbildung der Blendenöffnung 42 stabiler. Dies liegt daran, dass durch das Vorsehen der Blendenöffnung 42 die Strömung des Fluides im Inneren des Messströmungsweges 26 gleichgerichtet wird, Turbulenzen vermieden werden und das Fluid in einer laminaren Strömung fließt.
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Wie oben beschrieben wurde, erstrecken sich bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der sowohl die Wärmetransportverhinderungswand 40 als auch die Blendenöffnung 42 in dem Messströmungsweg 26 vorgesehen sind, der Hauptströmungsweg 16 und der Messströmungsweg 26 in der vertikalen Richtung. Auch in dem Fall, dass der Temperatursensor 30 und die Heizung 32 auf derselben Achse angeordnet sind, kann die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate des Fluides genau evaluiert werden. Im Einzelnen kann eine Vergrößerung des thermischen Strömungssensors 10 vermieden werden, wobei gleichzeitig die Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit oder der Strömungsrate des Fluides verbessert werden kann.
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Durch einen Bediener, der die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate, die auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, beobachtet, kann die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate abgelesen werden.
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Außerdem kann der thermische Strömungssensor 10 auch in einer Haltung oder Position verwendet werden, bei welcher sich der Hauptströmungsweg 16 und der Messströmungsweg 26 in einer horizontalen Richtung erstrecken. Da es in diesem Fall schwierig oder unwahrscheinlich ist, dass eine Konvektion auftritt, kann die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate des Fluides mit noch größerer Genauigkeit gemessen werden.
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Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrate des Fluides sehr genau erfasst werden, unabhängig davon, ob der thermische Strömungssensor 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer Haltung angeordnet ist, bei der sich sein Hauptströmungsweg 16 und sein Messströmungsweg 26 in einer vertikalen Richtung erstrecken, oder in einer Haltung, bei der sich sein Hauptströmungsweg 16 und sein Messströmungsweg 26 in einer horizontalen Richtung erstrecken. Dementsprechend ist es möglich, die Anordnung des thermischen Strömungssensors 10 entsprechend der Größe und Breite des Installationsraumes auszuwählen.
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Nachdem das Fluid aufgeheizt wurde, wird es über den Rückführdurchgang 20 zu dem Hauptströmungsweg 16 zurückgeführt und dann durch ein Leitungselement aus dem thermischen Strömungssensor 10 nach außen abgeführt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht besonders auf die oben beschriebene Ausführungsform eingeschränkt. Vielmehr sind verschiedene Modifikationen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Wenn beispielsweise die Fluktuationsbreite der Temperatur, die von dem Temperatursensor 30 gemessen wird, gering ist und keine Einschränkung der praktischen Verwendung besteht, kann der thermische Strömungssensor 10 auch ohne die Blendenöffnung 42 vorgesehen sein.
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Außerdem ist das Gleichrichtungsmittel nicht auf die Blendenöffnung 42 eingeschränkt. Wie in 5 gezeigt ist, kann beispielsweise ein Belüftungselement 48, das eine Belüftungsöffnung 46 aufweist, zwischen dem Temperatursensor 30 und der Heizung 32 vorgesehen sein. Als detailliertes Beispiel dieser Art von Belüftungselement 48 ist ein Strukturelement denkbar, das aus einem porösen Element, einem Gitter oder einer Wabe besteht.
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Außerdem ist die Wärmetransportverhinderungswand 40 nicht auf ein plattenförmiges Element eingeschränkt. Wie in 6 gezeigt ist, kann beispielsweise eine Wärmetransportverhinderungswand 42 vorgesehen sein, bei der ein Einhüllabschnitt 50 den Temperatursensor 30 umgibt. In diesem Fall wird der Vorteil erreicht, dass es für das Fluid schwieriger ist, nach seinem Aufheizen in Kontakt mit dem Temperatursensor 30 zu treten. Gleichzeitig ist es unwahrscheinlicher, dass der Temperatursensor 30 dem Einfluss von Strahlungswärme der Heizung 32 ausgesetzt wird.
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Außerdem kann eine Wärmetransportverhinderungswand 54 mit einer in der Draufsicht dreieckigen Form vorgesehen sein, wie es in 7 gezeigt ist. In diesem Fall kann eine Bodenseite der Dreiecksform so angeordnet sein, dass sie dem Temperatursensor 30 zugewandt ist, oder die Spitze der Dreiecksform kann so angeordnet sein, dass sie dem Temperatursensor 30 zugewandt ist. Außerdem kann eine Wärmetransportverhinderungswand 56 mit einer in der Draufsicht trapezförmigen Gestalt vorgesehen sein, wie es in 8 gezeigt ist. In diesem Fall kann eine untere Seite des Trapezes so angeordnet sein, dass sie dem Temperatursensor 30 zugewandt ist, oder eine obere Seite des Trapezes kann so angeordnet sein, dass sie dem Temperatursensor 30 zugewandt ist.
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Außerdem kann eine Wärmetransportverhinderungswand 58 eine in der Draufsicht quadratische Form aufweisen, wie es in 9 gezeigt ist, oder es kann eine Wärmetransportverhinderungswand 60 mit einer in der Draufsicht sechseckigen Form vorgesehen sein, wie es in 10 gezeigt ist. Außerdem kann eine Wärmetransportverhinderungswand 62 vorgesehen sein, die eine in der Draufsicht ovale oder Langlochform hat (vgl. 11).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 06-080130 U [0005, 0006]