(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内に、その流路方向上流位置と下流位置にそれぞれ発熱体を有するフローセンサを設け、前記流路を流体が流れるとき、その流速によって前記上流発熱体と前記下流発熱体間に生ずる温度差を前記フローセンサで検知して電圧値として出力し、その出力値から流体の通過流量を測定する感熱式流量計において、
２つのフレキシブルホースと、それらのフレキシブルホース間を連結する水平管と、その水平管内の前記流路内に設ける前記フローセンサと、前記水平管の外周に取り付ける錘とからなり、その錘の重さで前記フローセンサを水平位置に保持する水平状態保持手段を備えてなる、感熱式流量計。
【請求項２】
流路内に、その流路方向上流位置と下流位置にそれぞれ発熱体を有するフローセンサを設け、前記流路を流体が流れるとき、その流速によって前記上流発熱体と前記下流発熱体間に生ずる温度差を前記フローセンサで検知して電圧値として出力し、その出力値から流体の通過流量を測定する感熱式流量計において、
２つのフレキシブルホースと、それらのフレキシブルホース間を連結する水平管と、その水平管内の前記流路内に設ける前記フローセンサと、そのフローセンサの傾きを検知する傾き検知装置と、その傾き検知装置の検知結果に基づき前記フローセンサを水平位置に動かす作動装置とからなり、前記フローセンサを水平位置に保持する水平状態保持手段を備えてなる、感熱式流量計。
【請求項３】
前記傾き検知装置として加速度センサを用いてなる、請求項２に記載の感熱式流量計。
【請求項４】
前記傾き検知装置として水準器を用いてなる、請求項２に記載の感熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス等の流体の通過流量を測定するガス流量計などで、特に、流体の低流量を、発熱体を有するフローセンサを用いて測定する感熱式流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば感熱式ガス流量計の中に、図６に示すように、水平に設ける流路１の内壁にフローセンサ２を取り付けて矢印ａ方向に流れるガスに触れるように配設したものがある。フローセンサ２には、その検知面２ａの流路方向上流位置と下流位置に発熱体３・４を並べて設けてなる。
【０００３】
そして、ガス流量を測定するときは、不図示の定電流源から、定電流を供給して上流発熱体３および下流発熱体４を発熱し、流路１中を流れるガスの流れにより熱量を奪って発熱体３・４の温度を変化する。そのとき、上流側の発熱体３で奪われた熱量がガスの流れによって下流側の発熱体４に伝播されるため、上流側の発熱体３の方が多くの熱量を奪われるから、２つの発熱体３・４間に温度差を生じ、しかも、その温度差は、ガスの流速に応じて変化する。そこで、フローセンサ２では、この２つの発熱体３・４間に生ずる温度差に応じて電圧を出力し、その出力値からガスの通過流量を演算している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、そのような従来の感熱式ガス流量計において、フローセンサ２が水平に設置されている場合は、流路１内にガスの流れのないとき、通電した発熱体３・４の周りに、常時重力方向と逆向きの矢印ｂで示す自然対流を生じ、その自然対流の向きとフローセンサ２の向きが直交している。
【０００５】
ところが、たとえば流量計を傾けて取り付けたためにフローセンサ２が水平位置にないと、自然対流がフローセンサ２に対し直交せず傾いた状態になる。そのように発熱体３・４の周りで自然対流が傾いた状態になると、この低流量測定時は、その自然対流が発熱体３・４の温度変化に微妙に影響を及ぼし、その影響が測定誤差となって現われてしまい、その結果、フローセンサ２を用いて低流量の流量測定を正確に行うことができないという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に記載の発明は、流路内に、その流路方向上流位置と下流位置にそれぞれ発熱体を有するフローセンサを設け、流路を流体が流れるとき、その流速によって上流発熱体と下流発熱体間に生ずる温度差をフローセンサで検知して電圧値として出力し、その出力値から流体の通過流量を測定する感熱式流量計において、
２つのフレキシブルホースと、それらのフレキシブルホース間を連結する水平管と、その水平管内の前記流路内に設ける前記フローセンサと、水平管の外周に取り付ける錘とからなり、その錘の重さでフローセンサを水平位置に保持する水平状態保持手段を備えてなる、ことを特徴とする。
【０００９】
そして、フローセンサ１５が水平位置にないときは、錘３０の重さで傾きを矯正してフローセンサ１５を水平位置に保持する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、流路内に、その流路方向上流位置と下流位置にそれぞれ発熱体を有するフローセンサを設け、前記流路を流体が流れるとき、その流速によって前記上流発熱体と前記下流発熱体間に生ずる温度差を前記フローセンサで検知して電圧値として出力し、その出力値から流体の通過流量を測定する感熱式流量計において、
２つのフレキシブルホースと、それらのフレキシブルホース間を連結する水平管と、その水平管内の前記流路内に設ける前記フローセンサと、そのフローセンサの傾きを検知する傾き検知装置と、その傾き検知装置の検知結果に基づき前記フローセンサを水平位置に動かす作動装置とからなり、前記フローセンサを水平位置に保持する水平状態保持手段を備えてなる、ことを特徴とする。
【００１１】
そして、フローセンサ１５の傾きを傾き検知装置で検知し、フローセンサ１５が水平位置にないときは、傾き検知装置の検知結果に基づき作動装置４０・４０を作動してフローセンサ１５を水平位置に動かして傾きを矯正する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の感熱式流量計において、前記傾き検知装置として加速度センサを用いてなる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の感熱式流量計において、前記傾き検知装置として水準器を用いてなる、ことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明による感熱式ガス流量計のガス流路に沿う部分の概略断面図である。図２は、そのガス流路部分の正面図である。
【００１５】
このガス流量計は、図示省略する流量計本体から、そこを通るガス管と連通するフレキシブルホース１０・１１を垂下して設け、それらホースの下端間に接続部材１２を介して水平管１３を連結して設ける。そして、フレキシブルホース１０上端の流入口１０ａからフレキシブルホース１１上端の流出口１１ａ間に流路１４を形成する。
【００１６】
水平管１３は、たとえばアルミニウム製パイプでつくり、その内周上側の長さ方向中央に、検知面１５ａを重力方向Ｇに向けてフローセンサ１５を取り付けてなる。フローセンサ１５には、検知面１５ａの流路方向Ａ上流位置と下流位置に、それぞれ数ｍＡの電流を供給すると発熱する一対の発熱体１９・２０を設けてなる。
【００１７】
詳しくは図３に示すように、フローセンサ１５は、四角い半導体基板２１上に形成する検知面１５ａに、流路方向Ａにエッチングで堀２２を設け、その堀２２を横断して橋２３を設け、その橋２３上に上流発熱体１９と下流発熱体２０を並べて設けてなる。なお、図中符号２４は、ガス温度を測定してその温度により流量補正を行うためのガス温度測定用抵抗体である。
【００１８】
さて、上述したガス流量計において、ガスの使用時は、上記ガス管を通してガスを流入口１０ａから流路１４内に流入し、その流路を通して流出口１１ａから排出する。
【００１９】
そして、ガス流量の測定時は、不図示の定電流源から、上流発熱体１９および下流発熱体２０に定電流を供給する。すると、フローセンサ１５では、通電によって発熱体１９・２０が発熱してジュール熱を発生し、その熱量がガスの流れにより奪われて各々の温度を変化する。そして、このときに生ずる発熱体３・４間の温度差に比例して抵抗値が変化し、その抵抗値の変化に応じて電圧を出力し、その出力値からガスの通過流量を演算する。
【００２０】
そして、この演算結果を、図示しないが、マイクロコンピュータにより積算記憶している流量値に加算し、その積算流量を、上記流量計本体に設ける表示部で表示する。
【００２１】
なお、上述したガス流量計において、フローセンサ１５は、図４に示すように、橋２３の上で発熱体２７を間に挟んで両側に、薄膜抵抗体からなる発熱体周辺の温度を検出する上流側測温体２８と下流側測温体２９を設け、それら薄膜の測温体間に生ずる温度差を検出する構成のものを用いてもよい。
【００２２】
ところで、上述したガス流量計は、たとえば図１および図２に示すように、フローセンサ１５の真下で水平管１３外周の中間位置に、この発明にいう「水平状態保持手段」としての錘３０を取り付けてなる。
【００２３】
そして、たとえばガス流量計が傾いて取り付けられフローセンサ１５が水平位置にないとき、錘３０の重さにより、フレキシブルホース１０・１１を介して水平管１３をフローセンサ１５とともに動かして傾きを矯正し、フローセンサ１５を水平位置に保持する。
【００２４】
また、この発明では、フローセンサ１５の傾きを傾き検知装置で検知し、フローセンサ１５が水平状態にないと、傾き検知装置の検知結果に基づき作動装置を作動してフローセンサ１５を動かして傾きを矯正する構成にすることもできる。
【００２５】
この他例では、傾き検知装置として、たとえば加速度センサを用い、図５に示すように、水平管１３のフローセンサ１５の真上に加速度センサ３５を取り付ける。また、水平管１３上には、加速度センサ３５を間に挟んで左右の対称位置に、作動装置４０・４０を設ける。作動装置４０・４０は、たとえばモータ部４０ａで作動する作動杆４０ｂを備える装置で、加速度センサ３５と電気的に接続してなる。そして、フローセンサ１５が水平位置にないとき、加速度センサ３５からの検知結果に基づき、モータ部４０ａで作動杆４０ｂを出し入れして水平管１３の傾きを矯正し、フローセンサ１５を水平にする。
【００２６】
また、この発明では、傾き検知装置として、水準器を用いることもできる。上述した図５に示す実施例の場合は、加速度センサ３５に代えて水準器を、水平管１３のフローセンサ１５の真上に設置し、その水準器の左右の対称位置に作動装置４０・４０を設ける。そして、たとえば水準器の気泡の位置を光センサで検出してフローセンサ１５の傾きを検知し、その検知結果に応じて作動装置４０・４０を作動して水平管１３の傾きを矯正し、フローセンサ１５を水平にする。
【００２７】
【発明の効果】
したがって、請求項１〜４に記載の発明によれば、フローセンサが水平位置にないと、水平状態保持手段でフローセンサを水平に保持し、フローセンサを流路内の上述した自然対流の向きと常に直交させる構成にするため、測定時、自然対流がフローセンサの上流発熱体と下流発熱体の温度変化に影響を及ぼすことを阻止し、これにより、その影響が測定誤差となって現われることを防止することができ、その結果、フローセンサを用いて行う低流量の流量測定の精度を上げることができる。
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、加えて、錘を用いてフローセンサを水平に保持し、電気回路などの複雑な構成を別に付加しない簡単な構成とするため、必要以上に部品点数を増加させることなく、コスト高になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による感熱式ガス流量計の低流量測定用流路に沿う部分の概略断面図である。
【図２】その流路部分の正面図である。
【図３】この感熱式ガス流量計に備えるフローセンサの表面を示す平面図である。
【図４】他のフローセンサの表面を示す平面図である。
【図５】この発明による感熱式ガス流量計の他例で、その低流量測定用流路に沿う部分の概略断面図である。
【図６】従来の感熱式ガス流量計の低流量測定用の流路部分の概略断面図である。
【符号の説明】
１４  流路
１５  フローセンサ
１９  上流発熱体
２０  下流発熱体
３０  錘
３５  加速度センサ
４０  作動装置
Ａ    流路方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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