(57)【要約】【課題】メンテナンス性を向上させることのできる分流式流量計を提供する。【解決手段】流体が流れる主流路１１と主流路１１に通じる分流孔４ａ，４ｂとが設けられた主流路保持体１０と、分流孔４ａ，４ｂを介して主流路１１と連通する分流路２５が設けられ、主流路保持体１０に着脱可能な分流路保持体３０と、分流孔４ａ，４ｂにおける開口部を開閉するための開閉板と、分流路保持体３０が主流路保持体１０から取り外されたときに開閉板により開口部を閉塞させるバネと、分流路保持体３０が主流路保持体１０に取り付けられたときに開口部と開閉板とを離間させる突起部材３２ａ，３２ｂと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる主流路と前記主流路に通じる分流孔とが設けられた主流路保持体と、
前記分流孔を介して前記主流路と連通する分流路が設けられ、前記主流路保持体に着脱可能な分流路保持体と、
前記分流孔における開口部を開閉するための開閉板と、
前記分流路保持体が前記主流路保持体から取り外されたときに前記開閉板により前記開口部を閉塞させる弾性体と、
前記分流路保持体が前記主流路保持体に取り付けられたときに前記開口部と前記開閉板とを離間させる突起部材と、を備える
ことを特徴とする分流式流量計。
【請求項２】
前記弾性体は、前記開閉板が前記開口部を閉塞するように前記開閉板の一方の面を付勢し、
前記突起部材は、前記分流路保持体に設けられ、前記分流路保持体が前記主流路保持体に取り付けられたときに前記開閉板の他方の面に力を加える
ことを特徴とする請求項１に記載の分流式流量計。
【請求項３】
前記開口部は環状のスペーサにより形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分流式流量計。
【請求項４】
前記開閉板は、前記スペーサの内径より大きく前記開口部の径より小さい径を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の分流式流量計。
【請求項５】
前記開閉板はゴム製である
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の分流式流量計。
【請求項６】
前記弾性体はバネである
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の分流式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は計測技術に関し、特に分流式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分流式流量計として、分流路（バイパス流路）を形成し、主流路を形成する主流路保持体（主流路モジュール）に対して着脱可能に構成された分流路保持体（バイパス流路モジュール）を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３００３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の分流式流量計では、流体が主流路を流れている状態で主流路保持体から分流路保持体を取り外すと、主流路に通じる分流孔から流体が漏えいするという問題があった。そのため、主流路保持体から分流路保持体を取り外すときは、主流路を流れる流体を停止させ、分流式流量計の下流側に設置された装置等も停止させる必要があり、メンテナンス性（メンテナンスのしやすさ）の低下を招いていた。
【０００５】
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性を向上させることのできる分流式流量計を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る分流式流量計は、流体が流れる主流路と前記主流路に通じる分流孔とが設けられた主流路保持体と、分流孔を介して主流路と連通する分流路が設けられ、主流路保持体に着脱可能な分流路保持体と、分流孔における開口部を開閉するための開閉板と、分流路保持体が主流路保持体から取り外されたときに開閉板により開口部を閉塞させる弾性体と、分流路保持体が主流路保持体に取り付けられたときに開口部と開閉板とを離間させる突起部材と、を備える。
【０００７】
かかる構成によれば、分流路保持体を主流路保持体から取り外したときに開閉板により開口部が閉塞され、分流路保持体を主流路保持体に取り付けたときに開口部と開閉板とが離間する。これにより、分流路保持体の取り付け時に分流孔の開口部が開くので、分流孔を介して主流路と分流路とが連通し、主流路と分流路との間を流体が流通する。一方、分流路保持体の取り外し時に分流孔の開口部が閉じるので、主流路と分流路との間における流体の流通が妨げられ、主流路を流れる流体が分流孔から漏えいするのを防止することができる。
【０００８】
好ましくは、弾性体は、開閉板が開口部を閉塞するように開閉板の一方の面を付勢し、突起部材は、分流路保持体に設けられ、分流路保持体が主流路保持体に取り付けられたときに開閉板の他方の面に力を加える。
【０００９】
好ましくは、開口部は環状のスペーサにより形成されている。
【００１０】
好ましくは、開閉板は、スペーサの内径より大きく開口部の径より小さい径を有する。
【００１１】
かかる構成によれば、開閉板は、スペーサの内径より大きく開口部の径より小さい径を有する。これにより、開閉板は、スペーサによって確実に係止されるとともに、分流孔の内部で動くことができる。
【００１２】
好ましくは、開閉板はゴム製である。
【００１３】
かかる構成によれば、開閉板はゴム製である。これにより、開口部の密閉性を高めことができ、流体を確実に遮断することができる。
【００１４】
好ましくは、弾性体はバネである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る分流式流量計によれば、分流路保持体の取り付け時に分流孔の開口部が開くので、分流孔を介して主流路と分流路とが連通し、主流路と分流路との間を流体が流通する。一方、分流路保持体の取り外し時に分流孔の開口部が閉じるので、主流路と分流路との間における流体の流通が妨げられ、主流路を流れる流体が分流孔から漏えいするのを防止することができる。これにより、流体が主流路を流れているときに主流路保持体から分流路保持体を取り外すことができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における分流式流量計の斜視図である。
【図２】図１に示した分流式流量計の側方断面図である。
【図３】図１に示した主流路保持体の上面図である。
【図４】図３に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向断面図である。
【図５】図３に示したＩＶ−ＩＶ線矢視方向断面図である。
【図６】図１に示した分流路保持体の下面図である。
【図７】図２に示した流れセンサの斜視図である。
【図８】図７に示したＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視方向断面図である。
【図９】分流路保持体の取り外し時における分流孔の状態を説明する拡大側方断面図である。
【図１０】分流路保持体の取り付け時における分流孔の状態を説明する拡大側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１８】
図１乃至図１０は、本発明に係る分流式流量計の一実施形態を示すものである。図１は、本発明の一実施形態における分流式流量計の斜視図である。図１に示すように、分流式流量計１は、主流路１１が設けられた主流路保持体１０と、主流路保持体１０に着脱可能な分流路保持体３０と、を備える。また、分流式流量計１は、分流路保持体３０の上部に配置された表示装置３５を備える。表示装置３５は、例えばＬＥＤなどの発光体や液晶ディスプレイなどから構成される。
【００１９】
図２は、図１に示した分流式流量計の側方断面図である。分流路保持体３０には、分流路２５が設けられており、分流路保持体３０の形状は、例えば板状、又はブロック状である。また、分流路保持体３０は、後述する流れセンサ８及び突起部材（シャフト）３２ａ，３２ｂと、内部に配置された、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）３００、入力装置２５１、及び記憶装置４００と、を備える。入力装置２５１は、入力キーなどの入力手段を有しており、各種設定や情報を入力可能に構成される。記憶装置４００は、分流路２５を流れる流体の流量と主流路１１を流れる流体の流量との比（以下、分流比という）に関する情報を記憶するためのものであり、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭという）などの揮発性メモリなどから構成される。ＣＰＵ３００には、流れセンサ８、入力装置２５１、記憶装置４００、及び表示装置３５が電気的に接続されている。また、ＣＰＵ３００は、主流路１１を流れる流体の流量を算出するための算出回路３０１を有する。なお、図２に示す分流路保持体３０は、模式的に描かれており、実際には、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏ回路などをさらに備える。
【００２０】
図３は、図１に示した主流路保持体の上面図であり、図４は、図３に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向断面図であり、図５は、図３に示したＩＶ−ＩＶ線矢視方向断面図である。図３に示すように、主流路保持体１０の上面には、楕円状の凹部１６が設けられている。凹部１６には、主流路１１に通じる一対の分流孔４ａ，４ｂが設けられている。すなわち、図５に示すように、分流孔４ａは、凹部１６の底面から主流路１１の内壁（内面）に貫通している。また、図示を省略するが、分流孔４ｂも同様に、凹部１６の底面から主流路１１の内壁（内面）に貫通している。これにより、図４に示すように、分流孔４ａは凹部１６から主流路１１の上流に連通し、分流孔４ｂは凹部１６から主流路１１の下流に連通する。
【００２１】
図１に示す六面体の主流路保持体１０において、図４に示すように、対向する二面に、注入口１３及び排出口１４が設けられている。注入口１３及び排出口１４のそれぞれには、ガスや液体などの流体を通す配管（図示せず）が挿入される。流路保持体１０の内部に設けられた主流路１１は、注入口１３から排出口１４に貫通している。主流路１１は、注入口１３及び排出口１４に接続された配管と連通し、注入口１３から流入した流体を排出口１４から流出する。主流路１１の一部には、主流路１１の内径を狭める差圧発生構造１２が設けられている。差圧発生構造１２によって、主流路１１の注入口１３側と排出口１４側の間で、流体の流速に応じた差圧が発生する。差圧発生構造１２は、例えばオリフィス又はベンチュリーである。本願では、主流路１１の差圧発生構造１２より注入口１３側を「上流」といい、主流路１１の差圧発生構造１２より排出口１４側を「下流」という。なお、主流路保持体１０の材料には、金属又は樹脂などが使用可能である。
【００２２】
図６は、図１に示した分流路保持体の下面図である。図２に示したように、分流路保持体３０は、分流路保持体３０を主流路保持体１０に取り付けたときに、図３乃至図５に示す凹部１６を覆うように配置される。分流路２５は、主流路保持体１０に対向する面、すなわち図６に示すように、分流路保持体３０の下面に設けられる。また、分流路２５は、図３乃至図５に示す楕円状の凹部１６と同一又は略同一の輪郭を有する凹部である。図２に示したように、分流路２５は、一対の分流孔４ａ，４ｂを介して主流路１１と連通する。なお、分流路保持体３０を主流路保持体１０に取り付けたときに、分流路保持体３０に覆われた凹部１６が分流路２５の一部をなしてもよい。分流路２５には、分流路保持体３０を主流路保持体１０に取り付けたときに一対の分流孔４ａ，４ｂ上にそれぞれ配置される一対の突起部材３２ａ，３２ｂと、分流路２５を流れる流体の流量を検出するための流れセンサ８と、が設けられている。
【００２３】
図７は、図１に示した流れセンサの斜視図であり、図８は、図７に示したＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視方向断面図である。図７及び図８に示すように、流れセンサ８は、キャビティ６６が設けられた基板６０、基板６０上にキャビティ６６を覆うように配置された絶縁膜６５、絶縁膜６５に設けられたヒータ６１、ヒータ６１より上流側に設けられた上流側測温抵抗素子６２、ヒータ６１より下流側に設けられた下流側測温抵抗素子６３、及び上流側測温抵抗素子６２より上流側に設けられた周囲温度センサ６４を備える。
【００２４】
図８に示す絶縁膜６５のキャビティ６６を覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。周囲温度センサ６４は、図２に示す分流路２５に流入してきた流体の温度を測定する。図７及び図８に示すヒータ６１は、キャビティ６６を覆う絶縁膜６５の中心に配置されており、分流路２５に流れる流体を、周囲温度センサ６４が計測した温度よりも一定温度、例えば１０℃高くなるよう、加熱する。上流側測温抵抗素子６２はヒータ６１より上流側の温度を検出するために用いられ、下流側測温抵抗素子６３はヒータ６１より下流側の温度を検出するために用いられる。
【００２５】
ここで、図２に示す分流路２５中の流体が静止している場合、図７及び図８に示すヒータ６１で加えられた熱は、上流方向と下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側測温抵抗素子６２及び下流側測温抵抗素子６３の温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子６２及び下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗は等しくなる。これに対し、図２に示す分流路２５中の流体が上流から下流に流れている場合、図７及び図８に示すヒータ６１で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側測温抵抗素子６２の温度よりも、下流側測温抵抗素子６３の温度が高くなる。そのため、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗と、下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗に差が生じる。下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の差は、図２に示す分流路２５中の流体の速度と相関関係がある。そのため、下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の差から、分流路２５を流れる流体の流量が求められる。
【００２６】
図７及び図８に示す基板６０の材料としては、シリコン（Ｓｉ）などが使用可能である。絶縁膜６５の材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などが使用可能である。キャビティ６６は、異方性エッチングなどにより形成される。また、ヒータ６１、上流側測温抵抗素子６２、下流側測温抵抗素子６３、及び周囲温度センサ６４のそれぞれの材料には白金（Ｐｔ）などが使用可能であり、リソグラフィ法などにより形成可能である。
【００２７】
流れセンサ８により検出された分流路２５を流れる流体の流量は、図２に示すＣＰＵ３００の算出回路３０１に出力される。また、分流比に関する情報、例えば分流比の値は、ユーザ又はエンジニアによって図２に示す入力装置２５１から入力される。入力装置２５１により入力された分流比の値は、ＣＰＵ３００の算出回路３０１により記憶装置４００に書き込まれて記憶される。なお、分流比に関する情報は、パーソナルコンピュータなどを介して記憶装置４００に記憶するようにしてもよい。
【００２８】
分流式流量計１が主流路１１を流れる流体の流量を測定する際、算出回路３０１は、あらかじめ記憶された分流比に関する情報を、記憶装置４００から読み出す。次に、算出回路３０１は、記憶装置４００から読み出した分流比に関する情報と、流れセンサ８から入力される分流路２５を流れる流体の流量とに基づいて、主流路１１を流れる流体の流量を算出する。表示装置３５は、算出回路３０１が記憶装置４００から読み出した分流比に関する情報、及び算出回路３０１が算出した主流路１１を流れる流体の流量を表示する。
【００２９】
図９は、分流路保持体の取り外し時における分流孔の状態を説明する拡大側方断面図である。なお、図９及び図１０では、分流孔４ａの状態のみを示すが、分流孔４ｂの状態も同様である。よって、分流孔４ｂの状態については、図示及びその説明を省略する。図４に示したように、分流孔４ａ，４ｂのそれぞれの内部には段が設けられており、分流孔４ａ，４ｂのそれぞれの内径は、主流路１１に接続する側が、凹部１６に接続する側よりも狭くなっている。図９に示すように、分流孔４ａには、バネ４１、開閉板４２、及びスペーサ４３が設置される。バネ４１は、弾性力を利用して開閉板４２を動かすためのものであり、凹部１６側から分流孔４ａの内部の段上に挿入される。開閉板４２は、分流孔４ａの開口部５を開閉するためのものであり、バネ４１の上に設置される。これにより、開閉板４２の下面はバネ４１によって上方に付勢される。スペーサ４３は、分流孔４ａの開口部５を形成するためのものであり、環状の形状を有している。スペーサ４３は、分流孔４ａの凹部１６側から開閉板４２の上に圧入される。これにより、開閉板４２はバネ４１とスペーサ４３とによって固定され、開閉板４２により開口部５が閉塞される。
【００３０】
図１０は、分流路保持体の取り付け時における分流孔の状態を説明する拡大側方断面図である。図１０に示すように、分流路保持体３０を主流路保持体１０に取り付けたときに、分流孔４ａ上に配置される突起部材３２ａは、開閉板４２の上面に当接して力を加える。これにより、開閉板４２が押し下げられ、開口部５と開口部５を閉塞していた開閉板４２とが離間する。また、分流路保持体３０を主流路保持体１０から取り外すと、突起部材３２ａは開閉板４２の上面から離れ、バネ４１の弾性力によって開閉板４２が押し上げられる。これにより、図９に示したように、開閉板４２により開口部５が閉塞される。
【００３１】
このように、分流路保持体３０を主流路保持体１０から取り外したときに開閉板４２により開口部５が閉塞され、分流路保持体３０を主流路保持体１０に取り付けたときに開口部５と開閉板５２とが離間する。これにより、分流路保持体３０の取り付け時に分流孔４ａ，４ｂの開口部５が開くので、分流孔４ａ，４ｂを介して主流路１１と分流路２５とが連通し、主流路１１と分流路２５との間を流体が流通する。一方、分流路保持体３０の取り外し時に分流孔４ａ，４ｂの開口部５が閉じるので、主流路１１と分流路２５との間における流体の流通が妨げられ、主流路１１を流れる流体が分流孔４ａ，４ｂから漏えいするのを防止することができる。
【００３２】
開閉板４２の径は、スペーサ４３の内径より大きく、分流孔４ａの主流路１１に接続する側の内径より小さいことが好ましい。これにより、開閉板４２は、スペーサ４３によって確実に係止されるとともに、分流孔４ａの内部で動くことができる。
【００３３】
また、開閉板４２はゴム製であることが好ましい。これにより、開口部５の密閉性を高めことができ、流体を確実に遮断することができる。
【００３４】
なお、分流孔４ａ，４ｂに、バネ４１、開閉板４２、及びスペーサ４３を設置することによって、流れセンサ８の計測値（分流路２５を流れる流体の流量）に影響を及ぼすことはない。分流比の値は、分流孔４ａ，４ｂに、バネ４１、開閉板４２、及びスペーサ４３を設置した状態の値が入力され、この分流比の値に基づいて主流路１１を流れる流体の流量が算出される。
【００３５】
本実施形態では、スペーサ４３により分流孔４ａ，４ｂの開口部５を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、スペーサ４３を設置せずに、分流孔４ａ，４ｂの凹部１６側の開口部が内側に突出するように形成（加工）してもよい。
【００３６】
このように、本発明に係る分流式流量計１によれば、分流路保持体３０を主流路保持体１０から取り外したときに開閉板４２により開口部５が閉塞され、分流路保持体３０を主流路保持体１０に取り付けたときに開口部５と開閉板５２とが離間する。これにより、分流路保持体３０の取り付け時に分流孔４ａ，４ｂの開口部５が開くので、分流孔４ａ，４ｂを介して主流路１１と分流路２５とが連通し、主流路１１と分流路２５との間を流体が流通する。一方、分流路保持体３０の取り外し時に分流孔４ａ，４ｂの開口部５が閉じるので、主流路１１と分流路２５との間における流体の流通が妨げられ、主流路１１を流れる流体が分流孔４ａ，４ｂから漏えいするのを防止することができる。これにより、流体が主流路１１を流れているときに主流路保持体１０から分流路保持体３０を取り外すことができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【００３７】
また、本発明に係る分流式流量計１によれば、開閉板４２は、スペーサ４３の内径より大きく、分流孔４ａ，４ｂの主流路１１に接続する側の内径より小さい径を有する。これにより、開閉板４２は、スペーサ４３によって確実に係止されるとともに、分流孔４ａ，４ｂの内部で動くことができる。
【００３８】
また、本発明に係る分流式流量計１によれば、開閉板４２はゴム製である。これにより、開口部５の密閉性を高めことができ、流体を確実に遮断することができる。
【００３９】
なお、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…分流式流量計
４ａ，４ｂ…分流孔
５…開口部
８…流れセンサ
１０…主流路保持体
１１…主流路
２５…分流路
３０…分流路保持体
３２ａ，３２ｂ…突起部材
４１…バネ
４２…開閉板
４３…スペーサ。
【図１】
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【図２】
2011064543.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011064543.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011064543.tif 000011
【図１０】
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