(57)【要約】【課題】流路を通流する気体に含まれる塵を効果的に除去して計測精度の向上を図り得る、コンパクトで簡易な構造の流量計を提供する。【解決手段】流路に面して設けられた流量センサと、前記流路の横断面における中央部に多孔部を有し、前記流量センサの上流側に設けられて該流路を通流する流体を整流する整流板と、前記流路の横断面における前記中央部を避けた位置に開口部を有し、前記整流板との間に所定の間隔を存してその上流側に設けられて前記流路に沿った流体の前記多孔部への直接的な導入を阻止する集塵プレートとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に面して設けられた流量センサと、
前記流路の横断面における中央部に多孔部を有し、前記流量センサの上流側に設けられて該流路を通流する流体を整流する整流板と、
前記流路の横断面における前記中央部を避けた位置に開口部を有し、前記整流板との間に所定の間隔を存してその上流側に設けられて前記流路に沿った流体の前記多孔部への直接的な導入を阻止する集塵プレートと
を具備したことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記流路は、円形の流路断面を有するものであって、
前記整流板は、円形流路の中央円形領域に多数の小孔を形成してなり、
前記集塵プレートは、前記円形流路の上記中央円形領域を囲む外環領域に複数の開口をその周方向に等間隔に形成したものである請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
前記集塵プレートは、周方向に等間隔に形成した開口を区画する仕切部の１つを、重力方向の下側に位置付けて前記流路に組み込まれるものである請求項２に記載の流量計。
【請求項４】
前記整流板に設けられた多数の小孔がなす流路開口面積と、前記集塵プレートに設けられた複数の開口がなす流路開口面積とは、互いに等しく設定されている請求項２に記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を通流する気体に含まれる塵を除去して計測精度の向上を図り得るコンパクトな構造の流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、発熱抵抗素子を挟んで気体の通流方向に一対の感熱抵抗素子を設けた流量センサを用い、上記発熱抵抗素子にて加熱した前記気体の温度分布を上記一対の感熱抵抗素子にて求めることでその質量流量を計測する流量計が注目されている。しかし上記気体に塵が含まれると、これによって上記温度分布が変化するので計測誤差の要因となる。そこで従来より、流路を通流する気体に含まれる塵を除去するべく種々の工夫がなされている（例えば特許文献１,２を参照）。
【０００３】
具体的には特許文献１には、幅広の流路を互い違いに仕切る壁の縁部にて幅狭の通路をジグザグ状に形成し、この幅狭の通路を通って流速が増した気体を上記壁に衝突させることで該気体に含まれる塵を壁面に捕集することが開示される。また特許文献２には、気体の流れ方向に対して垂直な流路を形成し、その流路の曲がり部分において気体が流路壁面に衝突して偏流（減速）する際の慣性力を利用して気体に含まれる塵を除去することが開示される。
【特許文献１】特開平８−２１０８８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述した特許文献１,２にそれぞれ示される流路構造は複雑であり、そのコンパクト化を図る上で問題がある。しかも塵を除去した後、整流体を用いることなしに気体の流れを整流するには、その流路長を或る程度長くする必要がある。更には大流量に対応させるにはその流路幅を広くすることが必要であり、結局、流量計としての全体形状が大型化し、コンパクト化・低コスト化への要望に逆行すると言う不具合がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、流路を通流する気体に含まれる塵を効果的に除去して計測精度の向上を図り得る、コンパクトで簡易な構造の流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明に係る流量計は、流路に面して設けられた流量センサと、前記流路の横断面における中央部に多孔部を有し、前記流量センサの上流側に設けられて該流路を通流する流体を整流する整流板と、前記流路の横断面における前記中央部を避けた位置に開口部を有し、前記整流板との間に所定の間隔を存してその上流側に設けられて前記流路に沿った流体の前記多孔部への直接的な導入を阻止する集塵プレートとを具備したことを特徴としている。
【０００７】
好ましくは前記流路は円形の流路断面を有するものであって、前記整流板は円形流路の中央円形領域に多数の小孔を形成してなり、また前記集塵プレートは前記円形流路の上記中央円形領域を囲む外環領域に複数の開口をその周方向に等間隔に形成したものとして実現される。特に前記集塵プレートは、周方向に等間隔に形成した開口を区画する仕切部の１つを、重力方向の下側に位置付けて前記流路に組み込むことが好ましい。
【０００８】
また前記整流板に設けられた多数の小孔がなす流路開口面積と、前記集塵プレートに設けられた複数の開口がなす流路開口面積とを互いに等しく設定することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成の流量計によれば、流量センサが設けられた流路の上流側に集塵プレートと整流板とを所定の間隔を隔てて重ねて配置するだけで流路を通流する気体に含まれる塵を上記集塵プレートにて捕集することができ、また集塵プレートを介した気体を前記整流板にて整流して流量センサの設置領域に導くことができる。特に上記流路に集塵プレートと整流板とを重ねて配置するだけで良く、流路自体を屈曲させる必要がないので、その全体構造の簡素化を図ると共に、全体形状の形状の小型化を図ることが容易である。従ってコンパクトで安価で有り、しかも簡易な構成の流量計を容易に実現することができ、その実用的利点が多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る流量計について説明する。
図１はこの実施形態に係る流量計の概略構成を示すものであって、１は断面円形の流路２を形成したメータボディである。このメータボディ１は、上記流路２の端部に図示しない配管が連結されるねじ部３,３を形成したものであって、この流路２の軸方向における略中央部の壁面には熱式流量センサ４が設けられている。この熱式流量センサ４は、例えばシリコンチップ上に発熱抵抗素子と、この発熱抵抗素子を挟んで気体の通流方向に一対の感熱抵抗素子を設けたものからなり、発熱抵抗素子にて加熱した気体の流量（流速）によって変化する温度分布を前記一対の感熱抵抗素子にて計測し、これによって上記気体の質量流量を求めるように構成される。尚、図中５は熱式流量センサ４を支持した電気回路基板、６はこの電気回路基板５に接続された信号ケーブルを示している。
【００１１】
基本的には上述したように熱式流量センサ４を流路２に面して位置付けて、流路２を通流する気体の質量流量を検出する流量計において、この発明が特徴とするところは前記流路２における前記熱式流量センサ４の上流側に円板状の整流板１０を設けると共に、更にこの整流板１０の上流側に該整流板１０から所定の間隔を隔てて円板状の集塵プレート２０を設けた点にある。尚、この実施形態においては配管内における気体の通流方向が変化することを考慮して、つまり気体が正逆に通流する可能性があることを考慮して、流路２の熱式流量センサ４を設けた中央部領域を挟んで、その両側に整流板１０と集塵プレート２０とがそれぞれ組み込まれている。
【００１２】
図２は上述した如く流路２に組み付けられる整流板１０および集塵プレート２０を示している。整流板１０は、所定厚みの円板体１１における中央円形領域に、その表裏を貫通する多数の小孔１２を並べて穿いた多孔部１３を有し、この多孔部１３を介して通流する気体を整流する機能を備えたものである。特に整流板１０は、上記各小孔１２の開口面積をＳ、小孔１２の数をｎとして［ｎ・Ｓ］なる流路断面積を有したものであって、圧力損失を少なくするべく前述した流路２を通流する気体を整流する作用を呈するようにその仕様が決定されている。
【００１３】
これに対して集塵プレート２０は、円板体２１の外周部に複数の開口部２２を周方向に等間隔に形成したもので、特に上述した整流板１０に重ね合わせたとき、該整流板１０の多孔部１３と重ならないように、断面円形の流路２における多孔部１３が位置付けられる中央円形領域を囲むリング状の外環領域（外周部）に上記開口部２２を設けている。これらの開口部２２は、円板体２１におけるリング状の領域を所定の円弧角毎に切り抜いて形成された扇状のものであって、図２に示す例においては円弧角が９０°の２つの開口部２２を点対称に設けた構造となっている。またこれらの開口部２２による円板体２１の全開口面積は、前述した多孔部１３の流路断面積と等しく設定される。具体的には図２に示す集塵プレート２０においては２つの開口部２２が設けられるので、各開口部２２の開口面積は［ｎ・Ｓ／２］として設定される。
【００１４】
尚、集塵プレート２０は、図３(ａ)(ｂ)に示すように３個または４個の開口部２２を周方向に等間隔に、つまり点対称に設けたものであっても良く、それ以上の数の開口部２２を設けたものであっても良い。このような構成の集塵プレート２０であっても、上記各開口部２２による円板体２１の全開口面積は、前述した多孔部１３の流路断面積と等しく設定される。
【００１５】
そしてこのような集塵プレート２０と前述した整流板１０とは、前記開口部２２の外側に位置付けられる所定厚みのリング状のスペーサ３０を介して同軸に重ねて配置されて前述した流路２に組み付けられる。このスペーサ３０は、前記集塵プレート２０と整流板１０との間に、前記開口部２２と多孔部１３とを連通させる隙間（流路）を形成するものである。このスペーサ３０の厚みｄは、多孔部１３を形成した中央円形領域の外周長をＬとしたとき、［Ｌ・ｄ］として示される実質的な流路断面積が前記集塵プレート２０における前述した開口部２２による円板体２１の全開口面積、つまり整流板１０における多孔部１３の開口断面積と等しくなるように設定される。
【００１６】
尚、リング状のスペーサ３０の一部は切り欠かれており、その切欠き部３１は後述する塵溜部として用いられるようになっている。また同様なスペーサ３０が前記集塵プレート２０の前面側にも設けられるようになっている。そしてスペーサ３０は、上記切欠き部３１が重力方向の下側となる向きとなるように前記流路２に組み付けられ、また前記集塵プレート２０は、その開口部２２を区画する円板体２１の仕切部分の１つが重力方向の下側となる向きとなるように前記流路２に組み付けられる。
【００１７】
かくして上述した構造の集塵プレート２０と整流板１０とをスペーサ３０を介して同軸に重ね合わせ、集塵プレート２０の仕切部分の１つが重力方向の下側となるように流路２に組み付けた流量計によれば、図４に模式的に示すように流路２を通流する気体は集塵プレート２０に衝突し、その開口部２２を通過して整流板１０の多孔部１３に導かれて整流される。そして集塵プレート２０に衝突した気体の一部に含まれる塵は、その慣性作用により集塵プレート２０に付着し、その付着量が多くなった場合には塵が互いにくっつきあった固まりをなし、重力作用を受けて集塵プレート２０の前面下部に落下する。このようにして塵が落下する集塵プレート２０の前面下部は、前述したように集塵プレート２０の開口部２２を区画する仕切部分の１つよってその下流側と画成されているので、落下した塵は前述したスペーサ３０に設けられた切欠き部３１に入り込んで溜められる。
【００１８】
また集塵プレート２０の開口部２２を通過した気体は、整流板１０の外周部に衝突してその通流方向が曲げられる。この際、整流板１０に衝突した気体に含まれる塵は、その慣性作用により整流板１０に付着し、その付着量が多くなった場合には塵の固まりとして重力作用を受けて整流板１０の前面下部に落下する。そして整流板１０の前面下部に落下した塵は前述したスペーサ３０に設けられた切欠き部３１に入り込んで溜められる。
【００１９】
このようにして気体に含まれる塵は、集塵プレート２０および整流板１０に衝突し、その慣性作用により上記集塵プレート２０および整流板１０に付着して上記気体から除去される。従って整流板１０を介して整流されて前記流路２の熱式流量センサ４を設けた領域に導かれる気体は、そこに含まれていた塵を除去したクリーンなものとなる。この結果、熱式流量センサ４は、塵の影響を受けることのない気体の質量とその流量とによって変化する温度分布を正確に計測することが可能となるので、その計測精度を十分高く維持することが可能となる。
【００２０】
また前述したように整流板１０および集塵プレート２０は、断面円形の流路２に同軸に組み込まれる円板体１１,２１からなり、多孔部１３と開口部２２とを流路２の軸方向に重なることのない位置に設けた簡易な構造であり、互いに重ね合わせて流路２に組み込むだけなので、流量計としての構造が非常に簡単な上、その小型化を図ることも容易である。従って気体に含まれる塵を除去（捕集）してその計測精度の図り得る流量計を、簡易に、しかもコンパクトに実現することができ、構造が簡単であるのでその製造コストの低減も図り得る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００２１】
更には前述したように集塵プレート２０における開口部２２の開口面積、整流板１０における多孔部１３の開口面積、また集塵プレート２０と整流板１０との隙間ｄが互いに一定の流路断面積となるように設定されており、また流路２を通流する気体の最大流量に対して実質的に圧力損失が少なくなるように設定されているので、気体の通流自体を妨げる虞がない。従って気体に含まれる塵を効果的に除去しながら、その流量計測を高精度に行い得る等の効果が奏せられる。
【００２２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば整流板１０の多孔部１３については、例えば円板体１１をなすステンレス鋼をエッチングして複数の微細孔を形成するようにすれば良い。また或いはリング状の板体の中央部に開口率が３５〜４０％程度の、いわゆる＃１００程度の網体（金網）を１枚ないし複数枚貼り合わせたものとして整流板１０を実現することもできる。また２枚の集塵プレート２０を、その開口部２２が互いに重ならないように所定の間隔を隔てて同軸に重ね合わせ、これを前述した整流板１０に同軸に重ね合わせて流路２に組み込むようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る流量計の要部概略構成図。
【図２】図１に示す流量計に組み込まれる整流板と集塵プレートの例を示す図。
【図３】集塵プレートの変形例を示す図。
【図４】集塵プレートと整流板とによる気体に含まれる塵の除去（捕集）作用を説明する為の図。
【符号の説明】
【００２４】
１  メータボディ
２  流路
４  熱式流量センサ
１０  整流板
１３  多孔部
２０  集塵プレート
２２  開口部
３０  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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