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Title:
FLOW RATE METER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/152769
Kind Code:
A1
Abstract:
A flow rate meter includes a body section (2) having a main flow path (7) in which fluid to be measured flows, a branch section (9) for diverting the fluid from the main flow path (7), a branch section (10) through which the fluid diverted from the branch section (9) flows to the main flow path (7), and restriction sections (9a, 10a) arranged in the main flow path at positions between the branch sections (9, 10) and restricting flow of the fluid; a branch path structure section (11) having a flow path communicating with the branch sections (9, 10) and allowing the fluid to flow to the branch sections; and a fluid measurement section (3) having a sensor (15) placed to face the flow path that is provided in the branch path structure section (11) and measuring the fluid based on the result of detection, made by the sensor (15), of the fluid introduced from the branch sections (9, 10). The branch path structure section (11) and the fluid measurement section (3) are detachably attached to the body section (2).

Inventors:
ANZAI MASANORI (JP)
SEO MASAKI (JP)
MATSUDA JUNICHI (JP)
MURAOKA MANABU (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/001245
Publication Date:
December 18, 2008
Filing Date:
May 19, 2008
Export Citation:
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Assignee:
YAMATAKE CORP (JP)
ANZAI MASANORI (JP)
SEO MASAKI (JP)
MATSUDA JUNICHI (JP)
MURAOKA MANABU (JP)
International Classes:
G01F1/00; G01F1/684
Foreign References:
JP2003523506A2003-08-05
JPH0466819A1992-03-03
JP2002005710A2002-01-09
JPS50142262A1975-11-15
Attorney, Agent or Firm:
TAZAWA, Hideaki et al. (12-4 Nagata-cho,2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo 14, JP)
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Claims:
 被測定流体が流れる主流路と、前記主流路から被測定流体を分流させる第1の分流路と、前記第1の分流路から分流された被測定流体が主流路へ流通する第2の分流路と、前記第1及び前記第2の分流路間の前記主流路に設けた被測定流体の流れを絞る絞り部とを有するボディ部と、
 前記第1及び前記第2の分流路に連通して被測定流体を流通させる流路を設けた分流路構造部と、前記分流路構造部に設けられた流路に面して配置されたセンサを有し、当該センサが検出した前記分流路から導入された被測定流体の検出結果に基づいて前記被測定流体を計測する流体計測部とを備え、
 前記分流路構造部及び前記流体計測部は、前記ボディ部に対して着脱自在であることを特徴とする流量計。
 第1及び第2の分流路は、主流路を貫通する細孔の絞り部からなることを特徴とする請求項1記載の流量計。
 第1の分流路及び第2の分流路は、主流路側に開口した細孔の絞り部と、前記絞り部に連通して当該絞り部の口径よりも大きい口径で分流路構造部側に開口する孔部とからなることを特徴とする請求項2記載の流量計。
 被測定流体を検出するセンサを有し、前記センサの検出結果に基づいて被測定流体の流量を計測する流体計測部と、
 被測定流体が流れる主流路を形成し、被測定流体を分流させる第1の分流路と第2の分流路を備えるボディ部と、
 前記ボディ部と前記流体計測部の間に設けられ、前記センサを覆うと共に、前記第1の分流路と前記第2の分流路に連通する板状の分流路構造部とを備え、
 前記ボディ部に対して前記分流路構造部及び前記流体計測部が着脱自在であることを特徴とする流量計。
 被測定流体を検出するセンサを有し、前記センサの検出結果に基づいて被測定流体の流量を計測する流体計測部と、
 被測定流体が流れる主流路を形成し、被測定流体を分流させる第1の分流路と第2の分流路を備えるボディ部と、
 前記ボディ部と前記流体計測部の間に設けた板状部材からなり、前記第1の分流路を通じて分流された被測定流体が流入する前記ボディ部側の面に形成した第1の流路と、前記流体計測部側の面に形成された第2の流路と、前記第1の流路と前記第2の流路を連通する第1の連通孔部と、前記第2の分流路を通じて被測定流体が前記主流路へ流出する前記ボディ部側の面に形成した第3の流路と、前記第2の流路と前記第3の流路を連通する第2の連通孔部とを有する分流路構造部とを備え、
 前記センサは前記第2の流路に面して配置され、
 前記ボディ部に対して前記分流路構造部及び前記流体計測部が着脱自在であることを特徴とする流量計。
 ボディ部側の面を第1の流路と第3の流路に分割する仕切り部材を備え、
 前記第1の流路と前記第3の流路は被測定流体の流れを整える整流子を備え、
 第2の流路は、被測定流体の流速ベクトルを均一化するベクトル調整部材とを備えたことを特徴とする請求項5記載の流量計。
 被測定流体を検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づいて被測定流体の流量を計測する流体計測部とを備えた流量計において、
 被測定流体が流れるボディ部と前記流体計測部の間に設けた板状部材からなり、前記ボディ部から分流させた被測定流体が入出するボディ部側の面に形成した第1及び第3の流路と、前記ボディ部側および前記流体計測部側を連通する第1及び第2の連通孔部と、流体計測部側の面に形成され、前記第1及び第3の流路および前記第1及び第2の連通孔部を介して入出する被測定流体を前記センサに晒す第2の流路とを有する分流路構造部を備え、
 前記分流路構造部は、被測定流体の流れの上流側の第1の流路と下流側の第3の流路とに仕切る仕切り部材と、
 前記ボディ部から流入した被測定流体が溜まる凹部からなるバッファ部と、
 前記第1及び第3の流路に設けられ、前記バッファ部から前記第1及び第2連通孔部に向けて流れる被測定流体の流れを整える整流子とを備えたことを特徴とする流量計。
 ボディ部の主流路を流れる被測定流体の流速ベクトルと、第2の流路においてセンサに晒す被測定流体の流速ベクトルが略直交することを特徴とする請求項7記載の流量計。
 整流子は、第1及び第2の連通孔部の開口部から延びた複数の凸所であり、
 前記複数の凸所は、前記第1及び第2の連通孔部からの長さがバッファ部に近づくにつれて短く形成されており、前記バッファ部からの被測定流体の流れを、前記凸所間を通り前記第1及び第2の連通孔部に導くことを特徴とする請求項7記載の流量計。
 分流路構造部は、第2の流路をセンサ側に流れる被測定流体を整流する金網を係止する金網係止片を備えたことを特徴とする請求項7記載の流量計。
Description:
流量計

 この発明は、被測定流体の流量や流速を 定する流量計に関するものである。

 従来の流量計では、異常時の調査やメン ナンス等により被測定流体が流れる配管か 取り外す際、配管内の被測定流体の流れを めてその圧力を開放してから実施される(例 えば、特許文献1参照)。

 さらに、従来の流量計に用いられる流路 造体は、図8に示すように主流管51の外周面 副流路を形成する副流路ブロック52を一体 成したベース50と、中央部に測定孔53を有し 流路ブロック52の開口部をシールするシー 板54と、測定孔53に挿入される流量検出素子 下面に有しシール板54に積み重ねられる回 基板55と、副流路ブロック52の開口部を被覆 るカバー56とから構成されている。なお、 ール板54と回路基板55とはネジを介して副流 ブロック52に固定される。

 さらに、図9および図10に示すように、流 構造体のベース50は、導入孔61から流入した 流体を上昇させる平面略L字形状の導入縦溝62 、主流管51に平行に形成されている第1副流路 63及び第3副流路65、主流管51に直行する方向 形成されている第2副流路64及び第4副流路66 流体を排出口68から主流管51に排出する排出 溝67から構成されている。導入縦溝62は平面 L字形状を有しているので、流入した流体の 部は主流管51の流れと逆方向に流れるが、塵 埃等は期待に比べて質量が大きいので逆方向 に流れにくく、塵埃等は第1副流路63を介して 排出縦溝67に流れる。流入した流体の一部は2 つの第2副流路64を流れ、合流した後、検出流 路である第3流路65に連通する。第3流路65の両 側に設けられた仕切り壁69に設けられた突部6 9aが対向するように巾狭の検出区域を形成し 流路を絞ることにより流体の流れの不均一 是正する。検出後の流体は2つの第4の流路66 に分岐して排出縦溝67に連通する。最後に排 口68を介して主流管51に連通する(例えば、 許文献2参照)。

特開2002-310767号公報

特開2006-308518号公報

  例えば、工場内の空気供給設備の配管 介挿された従来の流量計は、異常時の調査 メンテナンス等のために、遮断弁等で前記 管を閉止して前記配管内の被測定流体の流 を止めた上で配管から取り外すが、配管か 取り外す度に空気供給設備の稼働を停止し ければならないという課題があった。つま 、特許文献1の流量計では、異常時の調査や ンテナンスの際、配管内の空気の流れを止 て設備の稼働を停止させる必要がある。

 また、異常時の調査やメンテナンス等に り流量計を取り外すのであっても、空気供 設備の稼動を起動させる場合は、該流量計 上流側および下流側の配管にそれぞれ遮断 を設け、更に両遮断弁で閉止した時に、空 の流れを迂回させるバイパス配管を設ける とで、配管内の空気の流れを止めず、流量 本体の取り外しが可能になる。ところが、 量計毎に前記遮断弁とバイパス流路を配管 設置することになるので、配管の構成が複 で設置スペースの肥大化を招く課題があっ 。

 別の方法として、配管内の被測定流体を 流させる流路を内部に有し、この内部流路 センサを晒して計測する流量計であって、 量計測部が流量計本体から取り外し可能な 量計であれば、流量計測部の上流側および 流側の流量計内部流路に、配管から内部流 へ流れる被計測流体を遮断する遮断弁を設 ることで、空気供給設備を稼働させたまま 量計測部の取り外しが可能である。しかし がら、この構成の流量計では、遮断弁やこ を開閉する機構等が必要で部品点数が増加 る上、流量計全体の寸法も大きくなり、設 可能な設備が制限されるという課題があっ 。

 また、上述した特許文献2に開示された流 量計では、センサである流量検出素子が露出 しており、メンテナンスや異常時にセンサ部 分を副流路ブロックから取外して調整を行う 際に、センサを傷付けたり破損させてしまう という課題があった。さらに、流路を小型化 して形成した場合には流体を十分に整流する スペースを確保することが困難であり、流量 検出流路において流体に乱れが生じるという 課題があった。また、流体の整流効果を向上 させる金網を上流側に設けるスペースを確保 することも困難であり、また配置できたとし ても十分に整流効果を得る金網数を配置する ことが困難であった。

 この発明は、上記のような課題を解決す ためになされたもので、簡易な構成で小型 を図ることができ、上述のような遮断弁や イパス流路を必要とせず、空気供給設備を 働させたままでも異常時の調査やメンテナ スが可能な流量計を得ることを目的とする

 また、流体計測部が取外し可能な流量計 おいて、センサ部分を保護してセンサを破 させることなく流体計測部の取外しができ 流量計を提供することを目的とする。

 さらに、流路を小型化した流量計におい も、十分な整流効果を発揮することができ 流路構造体を有する流量計を提供すること 目的とする。

 この発明に係る流量計によれば、被測定 体が流れる主流路と、主流路から被測定流 を分流させる第1の分流路と、第1の分流路 ら分流された被測定流体が主流路へ流通す 第2の分流路と、第1及び第2の分流路間の主 路に設けた被測定流体の流れを絞る絞り部 を有するボディ部と、第1及び第2の分流路に 連通して被測定流体を流通させる流路を設け た分流路構造部と、分流路構造部に設けられ た流路に面して配置されたセンサを有し、当 該センサが検出した分流路から導入された被 測定流体の検出結果に基づいて被測定流体を 計測する流体計測部とを備え、分流路構造部 及び流体計測部が、ボディ部に対して着脱自 在であることを特徴とするものである。

 この発明に係る流量計によれば、第1の分 流路及び第2の分流路が、主流路を貫通する 孔の絞り部からなることを特徴とするもの ある。

 この発明に係る流量計によれば、第1の分 流路及び第2の分流路が、主流路側に開口し 細孔の絞り部と、絞り部に連通して当該絞 部の口径よりも大きい口径で分流路構造部 に開口する孔部からなることを特徴とする のである。

 この発明に係る流量計によれば、被測定 体を検出するセンサを有し、センサの検出 果に基づいて被測定流体の流量を計測する 体計測部と、被測定流体が流れる主流路を 成し、被測定流体を分流させる第1の分流路 と第2の分流路を備えるボディ部と、ボディ と流体計測部の間に設けられ、センサを覆 と共に、第1の分流路と第2の分流路に連通す る板状の分流路構造部とを備え、ボディ部に 対して分流路構造部及び流体計測部が着脱自 在であることを特徴とするものである。

 この発明に係る流量計によれば、被測定 体を検出するセンサを有し、センサの検出 果に基づいて被測定流体の流量を計測する 体計測部と、被測定流体が流れる主流路を 成し、被測定流体を分流させる第1の分流路 と第2の分流路を備えるボディ部と、ボディ と流体計測部の間に設けた板状部材からな 、第1の分流路を通じて分流された被測定流 が流入するボディ部側の面に形成した第1の 流路と、流体計測部側の面に形成された第2 流路と、第1の流路と第2の流路を連通する第 1の連通孔部と、第2の分流路を通じて被測定 体が主流路へ流出するボディ部側の面に形 した第3の流路と、第2の流路と第3の流路を 通する第2の連通孔部とを有する分流路構造 部とを備え、センサは第2の流路に面して配 され、ボディ部に対して分流路構造部及び 体計測部が着脱自在であることを特徴とす ものである。

 この発明に係る流量計によれば、ボディ 側の面を第1の流路と第3の流路に分割する 切り部材を備え、第1の流路と第3の流路は被 測定流体の流れを整える整流子を備え、第2 流路が被測定流体の流速ベクトルを均一化 るベクトル調整部材とを備えることを特徴 するものである。

 この発明に係る流量計によれば、被測定 体を検出するセンサと、センサの検出結果 基づいて被測定流体の流量を計測する流体 測部とを備えた流量計において、被測定流 が流れるボディ部と流体計測部の間に設け 板状部材からなり、ボディ部から分流させ 被測定流体が入出するボディ部側の面に形 した第1及び第3の流路と、ボディ部側およ 流体計測部側を連通する第1及び第2の連通孔 部と、流体計測部側の面に形成され、第1及 第3の流路および第1及び第2の連通孔部を介 て入出する被測定流体をセンサに晒す第2の 路とを有する分流路構造部を備え、分流路 造部が被測定流体の流れの上流側の第1の流 路と下流側の第3の流路とに仕切る仕切り部 と、ボディ部から流入した被測定流体が溜 る凹部からなるバッファ部と、第1及び第3の 流路に設けられ、バッファ部から第1及び第2 連通孔部に向けて流れる被測定流体の流れ 整える整流子とを備えることを特徴とする のである。

 この発明に係る流量計によれば、ボディ の主流路を流れる被測定流体の流速ベクト と、第2の流路においてセンサに晒す被測定 流体の流速ベクトルが略直交することを特徴 とするものである。

 この発明に係る流量計によれば、整流子 第1及び第2の連通孔部の開口部から延びた 数の凸所であり、複数の凸所が第1及び第2の 連通孔部からの長さがバッファ部に近づくに つれて短く形成されており、バッファ部から の被測定流体の流れを、凸所間を通り第1及 第2の連通孔部に導くことを特徴とするもの ある。

 この発明に係る流量計によれば、分流路 造部が第2の流路をセンサ側に流れる被測定 流体を整流する金網を係止する金網係止片を 備えることを特徴とするものである。

 この発明によれば、被測定流体が流れる 流路と、主流路から被測定流体を分流させ 第1の分流路と、第1の分流路から分流され 被測定流体が主流路へ流通する第2の分流路 、第1及び第2の分流路間の主流路に設けた 測定流体の流れを絞る絞り部とを有するボ ィ部と、第1及び第2の分流路に連通して被測 定流体を流通させる流路を設けた分流路構造 部と、分流路構造部に設けられた流路に面し て配置されたセンサを有し、当該センサが検 出した分流路から導入された被測定流体の検 出結果に基づいて被測定流体を計測する流体 計測部とを備え、分流路構造部及び流体計測 部が、ボディ部に対して着脱自在であるので 、第1の分流路及び第2の分流路によって主流 から流出する被測定流体の流量が抑えられ から、配管内の被測定流体の流れを止める となく、分流路構造部及び流体計測部をボ ィ部から取り外すことができる。これによ 、配管内の被測定流体の流れを止めること く、異常時の調査やメンテナンスを容易に うことができる上、配管から流出する被測 流体を遮断するための遮断弁等が不要とな 、簡易な構成で小型化を図ることができる いう効果がある。

 この発明によれば、第1の分流路及び第2 分流路が、主流路を貫通する細孔の絞り部 らなることを特徴とするので、細孔の絞り によって主流路から流出する被測定流体の 量が抑えられ、配管内の被測定流体の流れ 止めることなく、分流路構造部及び流体計 部をボディ部から取り外すことができると う効果がある。

 この発明によれば、第1の分流路及び第2 分流路が、主流路側に開口した細孔からな 絞り部と、絞り部に連通して当該絞り部の 径よりも大きい口径で分流路構造部側に開 する孔部から構成されることを特徴とする で、孔部によって被測定流体が分流路構造 側へ噴出する力が小さくなるため、分流路 造部及び流体計測部をボディ部から着脱し いという効果がある。また、流体計測部を ディ部に取り付けた状態であっても、絞り の口径よりも口径が大きい孔部によって、 体計測部側に分流された被測定流体の流速 下がることから、流体が流体計測部に与え 物理的な衝撃を緩和することができる。

 この発明によれば、被測定流体を検出す センサの検出結果に基づいて被測定流体の 量を計測する流体計測部と、被測定流体が れる主流路を形成し、被測定流体を分流さ る第1の分流路と第2の分流路を備えるボデ 部と、ボディ部と流体計測部の間に設けら 、センサを覆うと共に、第1の分流路と第2の 分流路に連通する板状の分流路構造部とを備 え、ボディ部に対して分流路構造部及び流体 計測部が着脱自在であるので、流体計測部を ボディから取り外した場合でも、分流路構造 部がセンサに対して蓋体として機能し、セン サが露出して傷付いたり破損することを防止 できる。

 この発明によれば、被測定流体を検出す センサの検出結果に基づいて被測定流体の 量を計測する流体計測部と、被測定流体が れる主流路を形成し、被測定流体を分流さ る第1の分流路と第2の分流路を備えるボデ 部とを備え、第1の分流路を通じて分流され 被測定流体が流入するボディ部側の面に形 した第1の流路と、流体計測部側の面に形成 された第2の流路と、第1の流路と第2の流路を 連通する第1の連通孔部と、第2の分流路を通 て被測定流体が主流路へ流出するボディ部 の面に形成した第3の流路と、第2の流路と 3の流路を連通する第2の連通孔部とを有する 分流路構造部をボディ部と流体計測部の間に 設け、センサは第2の流路に面して配置し、 ディ部に対して分流路構造部及び流体計測 が着脱自在であるので流体計測部をボディ から取り外した場合でも、分流路構造部が ンサに対して蓋体として機能し、センサが 出して傷ついたり破損することを防止でき 。また、第1の流路、第2の流路、第3の流路 第1の連通孔及び第2の連通孔を設けて流路を 折り返し、被測定流体が流通する流路を長く 設けるように構成したので、被測定流体の整 流を十分に行うことができ、正確な流量測定 が実現でき、さらに流体計測部を小型化する ことができる。

 この発明によれば、分流路構造部のボデ 部側の面を第1の流路と第3の流路に分割す 仕切り部材を備え、第1の流路と第3の流路そ れぞれに被測定流体の流れを整える整流子を 備えるように構成したので、第1の流路で整 した被測定流体が第3の流路に流出する順流 び、第3の流路で整流した被測定流体が第1 流路に流出する逆流において整流効果を得 ことができ、被測定流体の流量測定を精度 く実施することが可能となる。

 この発明によれば、第1及び第3の流路、 1及び第2の連通孔及び第2の流路を設けて流 を折り返し、さらにボディ部から流入する 測定流体が溜まる凹部であるバッファ部で 測定流体の流速を下げてから整流子により 測定流体の流れを整える整流子を備えるよ に構成したので、被測定流体が流通する流 長を十分に確保して整流を行うことができ 正確な流量測定が実現できる。さらに流量 を小型化することができる。

 この発明によれば、ボディ部の主流路を れる被測定流体の流速ベクトルと、第2の流 路においてセンサに晒す被測定流体の流速ベ クトルが略直交するように構成したので、垂 直配管に流量計を取り付けるなど、主流路を 通流する被測定流体が重力方向に流れるよう にボディ部を配置した場合でも、センサに晒 す被測定流体の流速ベクトルと平行するよう にセンサに備えられた上流と下流の抵抗の周 囲における被測定流体の温度分布がいずれか の抵抗の方へ偏らなくてすむ。さらに、被測 定流体が流通する流路長を十分に確保するこ とができる。

 この発明によれば、第1及び第2の連通孔 の開口部から延びた複数の凸所である整流 の連通孔部からの長さをバッファ部に近づ につれて短く形成しているので、バッファ から第1の流路または第3の流路に向かう流路 の入口が広がり、第1及び第3の流路を通過す 被測定流体を極力均一に流すことができ、 流効果を得られる。

 この発明によれば、分流路構造部が第2の 流路をセンサ側に流れる被測定流体を整流す る金網を係止する金網係止片を備えるように 構成したので、被測定流体をセンサに晒す前 にさらに十分な整流を行うことができる。

この発明の実施の形態1による流量計の 構成を示す図である。 実施の形態1による流量計1を図1(b)中のA -A線で切った断面を示す斜視図である。 図1中の流体計測部及びその周辺構成を 示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態1によるセンサの 構成を示す図である。 この発明の実施の形態1による分流路構 造部の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態1による分流路構 造部の被測定流体の流れを示す図である。 この発明の実施の形態1による分流路構 造部の被測定流体の流れを示す図である。 従来の流量計の分解斜視図である。 従来の流量計の部分断面図である。 従来の流量計の部分断面図である。

 以下、この発明をより詳細に説明するため 、この発明を実施するための最良の形態に いて、添付の図面に従って説明する。
 実施の形態1.
 図1は、この発明の実施の形態1による流量 の構成を示す図であり、図1(a)は側面図を示 ており、図1(b)は図1(a)中のb方向からの矢視 、図1(c)は図1(a)中のa方向からの矢視図であ 。図1(a)に示すように、実施の形態1による 量計1は、ボディ部2及び流体計測部3を備え 。ボディ部2は、被測定流体が流れる不図示 配管に取り付けられる構成部品であり、図1 (b)に示すように被測定流体が流れるメイン流 路(主流路)7が設けられ、その流路途中にオリ フィス(絞り部)8が形成される。また、メイン 流路7の両端には、ねじ溝を形成した取り付 部7aが設けられており、例えば気密シールを 介して配管の端部が螺合されることにより気 密を保って配管に取り付けられる。

 流体計測部3は、被測定流体の流量等を計 測演算を実行するマイクロコンピュータ等の 計測処理部が収容され、この計測処理部と外 部装置の間で信号のやり取りをするためのコ ネクタ5を設けた筐体が取り付け板部3aと一体 に形成されており、図2において後述する分 路構造部11が収容された基板3bを介してボデ 部2に取り付けられる。流体計測部3のボデ 部2への取り付けは、ボディ部2に設けた不図 示のねじ穴に取り付けねじ6を螺合すること 行われ、ボディ部2に着脱自在である。この うに、流体計測部3及び分流路構造部11は、 ディ部2に対して着脱自在であることから、 従来の技術で説明した遮断弁やバイパス流路 等を要さずとも取り外しが可能であり、空気 供給設備を稼働させたまま異常時の調査やメ ンテナンスを行うことができる。なお、流体 計測部3及び分流路構造部11を、ボディ部2か 外した状態においては、メイン流路7は後述 る分流部(第1の分流路)9及び分流部(第2の分 路)10を介して、大気に開放されている。

 また、流体計測部3には、図1(c)に示すよ に表示部4a及び設定入力部4bを備えた表示設 部4が設けられる。表示部4aは、計測処理部 ら入力した被測定流体の流量等の計測結果 表示する。設定入力部4bは、計測処理部や 示部4aに設定情報を入力する構成要素であり 、例えば設定ボタンを押下することで表示部 4aの表示内容を切り替える設定情報等が入力 れる。なお、図1の例では、流体計測部3に 示部4aを装備した場合を示したが、表示部を 有さない構成であっても構わない。

 図2は、実施の形態1による流量計1を図1(b) 中のA-A線で切った断面を示す斜視図である。 図2に示すように、基板3bには、その中央部に 孔部が形成されており、この孔部に分流路構 造部11及びこれを囲むように破断面が楕円の ムパッキン12が配置される。分流路構造部11 は、ボディ部2側と流体計測部3側の双方の面 流路が形成された板状部材である。この分 路構造部11を収納した状態で取り付けねじ6 ボディ部2に設けたねじ穴に螺合することに より、ゴムパッキン12が、取り付け板部3aの ンサ15側の面とボディ部2の取り付け面とに 接して分流路構造部11が密閉される。

 また、ボディ部2には、オリフィス8の前 に形成したメイン流路7に連通する分流部(第 1の分流路)9及び分流部(第2の分流路)10が形成 れている。オリフィス8で生じた差圧によっ て分流部9を介して被測定流体が分流路構造 11へ分流され、分流路構造部11を通った被測 流体が分流部10を介してメイン流路7へ流出 る。なお、分流部9,10を介してボディ部2と 体計測部3の間を流入出する被測定流体は、 流路構造部11に配置したフィルタ13a,13bによ て除塵される。また、必要に応じて、フィ タ13a,13bがない構成であっても構わない。

 分流部9,10は、メイン流路7を貫通する小 径(径D)の絞り部9a,10aと、これに連通する絞 部9a,10aよりも大口径(径E)の孔部9b,10bから構 される。メイン流路7から分流された被測定 体は、小口径の絞り部9aで流速が上昇する 、絞り部9aよりも口径の大きい孔部9bで流速 落とされて分流路構造部11に導入される。 えば、絞り部9a,10aは、φ1mm程度か、これより も本発明の趣旨を逸脱しない範囲で口径の小 さい細孔で構成され、孔部9b,10bは、絞り部9a, 10aを介して上昇した被測定流体の流速が緩和 できる口径であればよい。

 このように、実施の形態1による流量計1 は、細孔の絞り部9a,10aを有する分流部9,10を して、メイン流路7から分流路構造部11へ被 定流体を分流する。つまり、分流部9,10が、 メイン流路7を貫通する孔からなる絞り部9a,10 aと、絞り部9a,10aに連通して流体計測部3側に り部9a,10aよりも大きい口径で開口する孔部9 b,10bとからなり、絞り部9a,10a及び孔部9b,10bを して流体計測部3側に分流された被測定流体 の流速が下がることから、被測定流体が噴出 する力が小さくなり、ボディ部2から流体計 部3を着脱し易くすることができる。

 例えば、工場内の空気供給設備等では、 常時の調査やメンテナンスのために流体計 部3をボディ部2から一時的に取り外しても 微小口径の絞り部9a,10aを介して空気漏れが 量生じるだけであるから、配管内の空気の れを止める必要がない。また、このように 気漏れが少量生じるだけであれば、流体計 部3をボディ部2から一時的に取り外しても、 手早く取り付けることが可能であるため、メ イン流路7から分流部9,10へ流れる被測定流体 遮断する遮断弁も不要であるので、簡易な 成で実現できる上、小型化も図ることが可 である。

 また、上記説明では、分流部9,10が絞り部 9a,10aと孔部9b,10bとからなる二段孔の構造を有 する場合を示したが、メイン流路7側と流体 測部3側とで開口径が同じ連通孔(絞り部9a,10a の口径でメイン流路7側から流体計測部3側へ 通した孔)で分流部9,10を構成してもよい。 のように構成することによっても、配管内 被測定流体の流れを遮断する遮断弁等を要 ずとも取り外しが可能であり、空気供給設 を稼働させたまま異常時の調査やメンテナ スを行うことができる。

 図3は、図1中の流体計測部及びその周辺 成を示す分解斜視図である。図3に示すよう 、流体計測部3のボディ部2側の面には、被 定流体を検出するセンサ15が設けられており 、センサ15の流体検出部が、分流路構造部11 流体計測部3側の面に形成された流路に面し いる。センサ15の検出信号は、リード線(図 せず)などから流体計測部3に出力される。

 分流路構造部11は、ボディ部2側と流体計 部3側の両面に流路が形成されており、分流 部9を介してメイン流路7から分流された被測 流体は、ボディ部2側の面に形成された流路 から流体計測部3側の面に形成された流路に 入し、センサ15が被測定流体に晒された後、 再度ボディ部2側の面に形成された流路に戻 、分流部10を介してメイン流路7へ流出する 分流路構造部11はボディ部2側から導入され 被測定流体の流速を下げると共に、被測定 体の偏流や乱れを整流してセンサ15に導入す る調節体である。

 また、さらにこの分流路構造部11は、流 計測部3をボディ部2から取り外した場合にセ ンサ15を覆う蓋体として機能するため、セン 15が露出して破損するのを防止することが きる。なお、分流路構造部11は、例えば両面 テープや接着剤などを用いて取り付け板部3a ら容易に脱落しないように取り付けられる これにより、分流路構造部11および流体計 部3はボディ部2に対して着脱可能であるが、 分流路構造部11は流体計測部3から容易に外れ ることがない。

 また、分流路構造部11には、ボディ部2側 面に除塵用のフィルタ13a,13bを着脱可能に設 ける他、図3に示すように流体計測部3側の面 金網14を設けてもよい。この金網14は、分流 路構造部11の流体計測部3側の面に形成された 流路におけるセンサ15の上流側に配置するこ で、センサ15に導入される前の被測定流体 偏流や乱れを整流することができる。また 金網14は複数枚が一定間隔に配置されるが、 被測定流体の流速等を考慮して、配置する枚 数、目の粗さ、あるいは配置間隔を適宜変更 可能である。

 次に、熱式流量センサを用いた流量計で実 の形態1による流量計1を実現した場合につ て述べる。この流量計では、熱式流量セン を用いて流体の流速を検出し、この検出し 流速に流路の断面積を乗じて流体の流量を める。センサ15としては、例えば参考文献1 開示された半導体ダイヤフラム構成の熱式 量センサを使用できる。
(参考文献1);特許第3096820号

 図4は、実施の形態1によるセンサの構成 示す図であり、参考文献1に開示されるセン 構成とその原理を示している。なお、図4(a) は、センサの斜視図を示しており、図4(b)は 4(a)中の矢印方向に沿って切った断面図であ 。図4に示すセンサ15は、一辺が1.7mm、厚さ0. 5mmのシリコンチップなどの基材からなる基台 16を備え、基台16の上面周縁部に周囲温度セ サ20や電極パッドP1~P6が形成される。また、 台16中央のダイヤフラム部17上には、ヒータ 18、上流側温度センサ20U、下流側温度センサ2 0Dが白金などのパターンを用いて薄膜形成さ ており、絶縁膜層17aで覆われる。なお、白 薄膜は温度に応じて抵抗値が変化し、測温 抗体として機能する。

 ヒータ18は基台16の中央に配置され、図4(a )中に矢印で示す流体の流れ方向に対してヒ タ18の上流側に上流側温度センサ20Uが配置さ れ、反対側の下流側に下流側温度センサ20Dが 配置される。また、基台16の中央部は、異方 エッチングなどの工程によって、図4(b)に示 すように基材の一部が除去されてキャビティ 21が形成されている。キャビティ21まで貫通 るスリット19を設けたダイヤフラム部17をキ ビティ21上に形成することで、ヒータ18、上 流側温度センサ20U、下流側温度センサ20Dが基 台16から熱的に遮断される。

 センサ15の動作原理は、周囲温度センサ20 で計測された流体温度より一定温度、例えば 数十℃だけ高くなるようにヒータ18で被測定 体を熱して所定の温度分布を発生させ、そ 温度分布を上流側温度センサ20U及び下流側 度センサ20Dで計測することにより、被測定 体の流速を計測する。

 例えば、被測定流体が静止している場合 上流側温度センサ20U及び下流側温度センサ2 0Dで得られる温度分布は対称となるが、被測 流体に流れが生じると、その対称性が崩れ 上流側温度センサ20Uに比べて下流側温度セ サ20Dで得られる温度が高くなる。この温度 をブリッジ回路で検出することにより、被 定流体の熱伝導率などの物性値に基づいて 速を算出できる。

 なお、上述した熱式流量センサはサイズ 小さいだけでなく、熱絶縁された極めて薄 ダイヤフラム構造を採用しているため、高 度分析、高速応答及び低消費電力という特 を備えている。例えば、被測定流体が1cm/秒 程度の超低流速であっても計測が可能である 。従って、この熱式流量センサは、分流部9 おける微小口径の絞り部9aを介して被測定流 体を分流して流体計測部3内で低流速とする 量計1に好適である。

 また、ヒータ18を挟んだ上流側温度セン 20Uと下流側温度センサ20Dの配置が左右対称 なっているため、順流だけではなく逆流の 定も可能となる。例えば、図4(a)中に示した 印と反対方向に被測定流体が逆流した場合 あっても、上述のセンサを用いることによ 、逆流した被測定流体の計測ができる。

 次に、分流部構造部11の詳細について説 する。図5は、実施の形態1による流量計の分 流路構造部の構成を示す斜視図であり、図5(a )はボディ部側面の構成、図5(b)は流体計測部 面の構成、図5(c)は分流路構造部を基板に取 り付けた際の構成を示している。なお、以下 では分流部9から分流路構造部11に向かう被測 定流体の流れを順流、分流部10から分流路構 部11に向かう被測定流体の流れを逆流と称 る。

 分流路構造部11は、樹脂等を用いた型抜 成形や金属の切削成形などにより構成され 。図5(a)に示すボディ部側面(第1の流路、第3 流路)11aは、中央部分に略S字形の仕切り壁( 切り部材)30が設けられ、この仕切り壁30に り仕切られた上流側流路(第1の流路)31、下流 側流路(第3の流路)32及びバッファ用凹部(バッ ファ部)33,34で構成されている。また、ボディ 部側面11aの外周部分には仕切り壁30と連設さ るように外周壁35が形成され、流体計測部3 ボディ部2に取り付けた際にボディ部2に当 してボディ部側面11aが密閉され、被測定流 が漏出するのを防ぐ。

 また、図5(a)では下流側流路32の面積は上 側流路31よりも小さくなるように構成して る。これは逆流の被測定流体を測定する場 に、導入された被測定流体は下流側流路32に おいて整流された後センサ15に導入されるが 下流側流路32に導入される被測定流体が順 方向の測定と比較して少量となるためであ 。なお、上流側流路31の面積と下流側流路32 面積が均等になるように構成してもよく、 流側流路31と下流側流路32の面積は適宜変更 可能である。

 上流側流路31には、長さの異なる3本の整 片(整流子)31a、31b及び31cと被測定流体をボ ィ部側面11aから流体計測部側面(第2の流路)11 bに導入する流路折り曲げ孔(第1の連通孔部)31 dが形成されている。整流片31aは外周壁35に連 設され、バッファ用凹部33によるバッファ効 を高めるために整流片31b及び31cよりも片の さが高くなるように構成されている。また 各整流片31a,31b,31c間で被測定流体が連通可 なように、各整流片の長さは31a<31b<31cと なっている。整流片31aの長さを最も短くする ことで、バッファ用凹部33から流路折り曲げ 31dへ向かう流路の入口が広がり、上流側流 31に形成された整流片31a、31b及び31cで仕切 れた3本の流路それぞれに極力均一に被測定 体を流すことが可能となり、整流効果を得 ことができる。

 下流側流路32も同様に、長さの異なる3本 整流片(整流子)32a,32b及び32cと被測定流体を 体計測部側面11bからボディ部側面11aに導入 る流路折り曲げ孔(第2の連通孔部)32dが形成 れている。整流片32aは外周壁35に連設され バッファ用凹部34によるバッファ効果を高め るために整流片32b及び32cよりも片の高さが高 くなるように構成されている。また、各整流 片32a,32b,32c間で被測定流体が連通可能なよう 、各整流片の長さは、32a<32b<32cとなっ いる。整流片32aの長さを最も短くすること 、バッファ用凹部34から流路折り曲げ孔32dへ 向かう流路の入口が広がり、下流側流路32に 成された整流片32a、32b及び32cで仕切られた3 本の流路それぞれに極力均一に被測定流体を 流すことが可能となり、整流効果を得ること ができる。

 流路折り曲げ孔31d,32dは、各整流片により 分割されない方がより被測定流体の整流効果 を向上させることができるが、図5(a)に示す うに順流方向の被測定流体の流量測定に影 の少ない下流側流路32では、流路折り曲げ孔 32dを跨ぐように整流片32b及び32cを形成し、流 路折り曲げ孔32dを3つに分割する形状をとっ もよい。

 分流部9,10からバッファ用凹部33,34に流入 た被測定流体は、バッファ用凹部33,34に一 溜め込まれる(バッファされる)。これにより 、被測定流体の流速が下がるため、フィルタ 13a,13bに取り込まれるダスト量が増加する。 まり、バッファ用凹部33,34で被測定流体の流 速を落とすことで、被測定流体の流速を維持 した場合と比較してフィルタ13a,13bの防塵効 を向上させている。

 次に、図5(b)を用いて流体計測部側面11bの 構成について説明する。流体計測部側面11bの 両端には、図5(a)で示した流路折り曲げ孔31d,3 2dが形成されている。また、中央部には、金 14を係止する4つの金網係止片36、2つの壁部( ベクトル調整部材)37a,37b及び2つの敷居片(ベ トル調整部材)38a,38bが設けられている。なお 、この実施の形態1では、順流の流体計測の 測範囲が逆流の流体計測の計測範囲に比べ 広いので、更なる整流効果を得るために金 14を設ける構成を示している。

 敷居片38a,38bの流路折り曲げ孔31d側の端部 と4つの金網係止片36との間に金網14を差し込 ことで、図5(c)に示すようにセンサ15の上流 に複数枚の金網14が一定間隔で配置される 壁部37a,37b及び敷居片38a,38bはセンサ15部分に 入された被測定流体の流速ベクトルを均一 調整し、整流効果を高める。敷居片38a,38bは 流路折り曲げ孔32dを跨ぐように形成されてい る。

 なお、参考文献2に開示された内容に基づき 流量計を構成した場合、この実施の形態1に る流量計1のセンサ15とセンサ15に対向する流 体計測部側面11bとの距離は1mm程度となる。被 測定流体が流れる流路幅を狭めることにより 整流効果を得ることができるので、更に精度 良く流体計測することができる。
(参考文献2);特開2007-121036号公報

 図6は、実施の形態1による流量計の被測 流体の順流の流れを示す図である。図6(a)は ディ部側面の被測定流体の流れを示し、図6 (b)は流体計測部側面の被測定流体の流れを示 す図である。図6において、実線矢印は流量 定前の被測定流体の流れを示し、破線矢印 流量測定後の被測定流体の流れを示す。

 図6(a)の実線矢印で示す、分流部9からバ ファ用凹部33に導入された被測定流体は、一 定角度の広がりを持って上流側流路31に導入 れる。これは、仕切り壁30と整流片31aとの 隔を広く構成していることから、被測定流 の流速が抑えられ、一定角度の広がりを持 て導入される。上流側流路31に導入された被 測定流体は、仕切り壁30によって流れの向き 変えられ、各整流片31a,31b及び31cの間を通過 して整流されると共に流速ベクトルが徐々に 変化する。さらに、流路折り曲げ孔31dにおい て流れの向きが変わり、流体計測部側面11bに 導入される。

 流体計測部側面11bに導入された被測定流 は、図6(b)の実線矢印で示すように、金網14 よって整流された後、壁部37a,37bによって流 入する面積が決定され、敷居片38a,38bにより ンサ15部分に晒される被測定流体の流速ベク トルが均一化され、センサ15によって流速が 出される。センサ15に流入する被測定流体 流速ベクトルは、メイン流路7を流れる被測 流体の流速ベクトルに対して略直交する方 に変化している。

 その後、被測定流体は再び流路折り曲げ 32dで流れの向きが変えられ、下流側流路32 導入される。下流側流路32に導入された被測 定流体は、図6(a)の点線矢印で示すように、 整流片32a,32b及び32cの間を通過して整流され バッファ用凹部34及びフィルタ13bを経由し 分流部10からメイン流路7の気体流に合流す 。

 次に、逆流方向の被測定流体の流量を測 する流量計の動作を説明する。図7は、実施 の形態1による流量計の被測定流体の逆流の れを示す図である。図7(a)はボディ部側面の 測定流体の流れを示し、図7(b)は流体計測部 側面の被測定流体の流れを示す図である。図 7において、実線矢印は流量測定前の被測定 体の流れを示し、破線矢印は流量測定後の 測定流体の流れを示す。

 図7(a)の実線矢印で示す、分流部10からバ ファ用凹部34に導入された被測定流体は、 定角度の広がりを持って下流側流路32に導入 される。これは、仕切り壁30と整流片32aとの 隔を広く構成していることから、被測定流 の流速が抑えられ、一定角度の広がりを持 て導入される。下流側流路32に導入された 測定流体は仕切り壁30によって流れの向きが 変えられ、各整流片32a,32b及び32cの間を通過 て整流されると共に、流速ベクトルが徐々 変化する。さらに、流路折り曲げ孔32dにお て流れの向きが変えられ、流体計測部側面11 bに導入される。

 流体計測部側面11bに導入された被測定流 は、図7(b)の実線矢印で示すように、壁部37a ,37b及び敷居片38a,38bによりセンサ15部分に晒 れる被測定流体の流速ベクトルが均一化さ 、センサ15によって流速が検出される。セン サ15に流入する被測定流体の流速ベクトルは メイン流路7を流れる被測定流体の流速ベク トルに対して略直交する方向に変化している 。

 その後、被測定流体は金網14によって整 された後、再び流路折り曲げ孔31dで流れの きが変えられ、上流側流路31に導入される。 上流側流路31に導入された被測定流体は、図7 (a)の点線矢印で示すように、各整流片31a,31b び31cの間を通過して整流され、バッファ用 部33及びフィルタ13aを経由して分流部9から イン流路7の気体流に合流する。

 以上のように、この実施の形態1によれば 、被測定流体が流れるメイン流路7と、メイ 流路7から被測定流体を分流させる分流部9と 、分流部9から分流された被測定流体がメイ 流路7へ流通する分流部10と、分流部9,10間の イン流路7に設けた被測定流体の流れを絞る オリフィス8とを有するボディ部2と、分流部9 ,10に連通して被測定流体を流通させる流路を 設けた分流路構造部11と、分流路構造部11に けられた流路に面して配置されたセンサ15を 有し、当該センサ15が検出した分流部9,10から 導入された被測定流体の検出結果に基づいて 被測定流体を計測する流体計測部3とを備え 分流路構造部11及び流体計測部3が、ボディ 2に対して着脱自在であるので、被測定流体 流れが絞られることから、配管から一時的 被測定流体が少量漏れたとしても、配管内 被測定流体の流れを止めることなく、流体 測部3をボディ部2から取り外すことができ 。これにより、配管内の被測定流体の流れ 止めることなく、異常時の調査やメンテナ スを容易に行うことができる上、配管から 被測定流体を遮断する遮断弁等が不要なこ から、簡易な構成で小型化を図ることがで る。

 また、この実施の形態1によれば、センサ 15を覆う位置に分流路構造部11を設け、ボデ 部側から導入された被測定流体を折り返し センサ15に供給するように構成し、さらに分 流路構造部11及び流体計測部3はボディ部2に して着脱可能であるが、分流路構造部11は流 体計測部3から容易には外れないように構成 たので、流体計測部3をボディ部2から取り外 した場合でも、分流路構造部11がセンサ15に して蓋体として機能し、センサ15が露出して 傷付いたり破損することを防止できる。

 さらに、この実施の形態1によれば、分流 路構造部11のボディ部側面11aに複数の整流片 設け、ボディ部2の分流部9から導入された 測定流体の流速を下げた後、さらに各整流 により被測定流体の流れを整流するように 成したので、安定した被測定流体の流量測 を行うことが可能となる。また、整流片の さをバッファ用凹部33,34に近づくにつれて短 く形成しているので、バッファ用凹部第1の 流部または第2の整流部に向かう流路に入口 広がり、複数の整流片で仕切られた流路に れぞれ被測定流体を極力均一に流すことが き、整流効果を得られる。

 さらに、この実施の形態1によれば、分流 路構造部11に流路折り曲げ孔31d,32dを設けて流 路を折り返すように構成したので、被測定流 体の十分な整流を行う流路を確保できると共 に、流量測定部分を小型化することができる 。

 さらに、この実施の形態1によれば、分流 路構造部11にボディ部側面11a、流体計測部側 11b及び流路折り曲げ孔31d,32dを設け、被測定 流体の流路を折り返し、さらにバッファ用凹 部33,34で被測定流体の流速を下げた後、整流 により被測定流体の流れを整えるように構 したので、被測定流体が流通する流路長を 分に確保して整流を行うことができ、正確 流量測定が可能となる。また、流量計を小 化することができる。

 垂直配管に流量計を取り付けるなど、メ ン流路7を通流する被測定流体が重力方向に 流れるようにボディ部2を配置した場合、メ ン流路7を流れる被測定流体の流速ベクトル 、センサ15に晒す被測定流体の流速ベクト が同一であると、センサ15に晒す被測定流体 の流速ベクトルと平行するようにセンサに備 えられた上流と下流の抵抗の周囲における被 測定流体の温度分布が垂直上方側の抵抗の方 へ偏ることが知られている。この場合、低流 量や流量ゼロの際は特に、測定誤差やゼロ点 のドリフトが目立つように生じるが、この実 施の形態1によれば、メイン流路7を流れる被 定流体の流速ベクトルと、流体計測部側面1 1bにおいてセンサ15に流入する被測定流体の 速ベクトルが略直交するように構成したの 、センサ15に晒す被測定流体の流速ベクトル を重力方向と直交するように構成することが 可能となり、センサ15に晒す被測定流体の流 ベクトルと平行するようにセンサ15に備え れた上流と下流の抵抗の周囲における被測 流体の温度分布がいずれかの抵抗の方へ偏 なくてすむ。低流量の際の測定誤差や流量 ロの際のゼロ点のドリフトを抑制すること できる。さらに、被測定流体が流通する流 長を十分に確保することができる。

 また、この実施の形態1によれば、分流路 構造部11のボディ部側面11aの下流側流路32に 数の整流片及び流路折り曲げ孔32dを設け、 らに左右対称構造であるセンサ15を設けるよ うに構成したので、下流側流路32からセンサ1 5に向かう被測定流体の流れである逆流の流 も精度良く測定することができる。

 なお、上記実施の形態1では、分流路構造 部11、ゴムパッキン12及び基板3bの孔部を楕円 状に形成する例を示したが、楕円状に限定さ れるものではなく被測定流体を導入するボデ ィ部2の分流部9,10の形状に合わせて構成して い。

 なお、上記実施の形態1では、流路折り曲 げ孔31d付近に金網14を設ける構成を示したが 流路折り曲げ孔32dの直後にもさらに金網14 設け、下流側流路32から導入された逆流の被 測定流体を該金網14で整流した後にセンサ15 供給するように構成してもよい。

 以上のように、この発明に係る流量計は 配管内の異常時の調査やメンテナンスを必 とする設備などに幅広く適用することがで る。