專利名稱：氣量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡單的氣量計(jì)，它能夠保護(hù)流量傳感器遠(yuǎn)離塵埃，同時(shí)能夠高 精度、可靠地對(duì)被測氣體的流量進(jìn)行計(jì)量。
背景技術(shù)：
在使用熱式流量傳感器的氣量計(jì)中，為提高檢測靈敏度檢測微小流量，提倡通過將 在壁面上安裝有流量傳感器的流路內(nèi)部沿著流體流通方向劃分為多個(gè)平行的微小流路， 從而提高在上述壁面位置的流速，或者通過在流路中途設(shè)置噴嘴部從而提高該噴嘴部的 流速(可參考例如專利文獻(xiàn)1和2)
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平4-69521號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2日本專利特開平11-173896號(hào)公報(bào)
但是按照上述那樣提高對(duì)于微小流量的檢測靈敏度時(shí)，相應(yīng)地對(duì)于大流量的檢測靈 敏度也變高，因此，存在這樣的問題在大流量的流通時(shí)，流量傳感器的輸出飽和、無 法進(jìn)行測量。所以，例如在最大測量流量為30， 000[L/h]左右的氣量計(jì)中，難以精密 檢測到5[L/h]左右的微小泄漏流量。
另一方面，為了提高檢測精度，防止被測氣體中混入的異物(塵埃)附著在流量傳 感器上是很重要的。因此， 一直以來人們都在進(jìn)行著各種在被測氣體的流路中安插除塵 濾膜的嘗試。但是，在被測氣體的供給壓為2kPa左右的低壓氣量計(jì)中允許的壓力損失 至多也就200Pa左右，設(shè)置壓力損失大的除塵濾膜是有問題的。尤其是捕塵率高、即所 謂的細(xì)篩孔除塵濾膜，由于壓力損失大，裝入上述低壓氣量計(jì)非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述這些情況而成。目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單的氣量計(jì)，它能夠 保護(hù)流量傳感器遠(yuǎn)離混入被測氣體的異物(塵埃)，同時(shí)能夠簡單地、高精度、可靠地
3對(duì)例如從氣體泄漏等微小流量至氣體通常使用狀態(tài)的大流量進(jìn)行檢測。
具體地，本發(fā)明為一種氣量計(jì)，結(jié)構(gòu)為可以測量例如從5〔L/h]左右的微小泄漏流 量至30， 000[L/h]左右的大流量，尤其是，目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單的氣量計(jì)，它 能夠確保流量傳感器遠(yuǎn)離塵埃，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)流量測量的可靠性和測量精度的提高。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的氣量計(jì)的特征在于具有
〈a〉將流通被測氣體的主流路的流路截面沿著流路方向平行劃分而并列設(shè)置、根據(jù) 氣體流量使上述被測氣體分流流通的第1、第2和第3流路；
〈b〉設(shè)置在上述第1流路的流量測量用的流量傳感器、和設(shè)置在上述第2流路的泄 漏流量測量用流量傳感器；
〈C〉分別設(shè)置在上述第1和第2流路的一端側(cè)或它們的兩端的整流用濾膜；
〈d〉設(shè)置在上述第1流路的一端側(cè)或兩端側(cè)、捕捉混入上述被測氣體的異物、阻止
異物流入上述第1流路的除異物濾膜。
順便說一下，上述第3流路由流路截面積小于上述第1和第2流路的多個(gè)平行設(shè)置 的微細(xì)流路的集合體構(gòu)成，與上述第1和第2流路相比分流量大，流通上述主流路的被 測氣體的絕大部分流過上述第3流路。
與上述第3流路相比，流路截面積微小的上述第1和第2流路是這樣構(gòu)成的當(dāng)流 通上述主流路的被測氣體的流量少時(shí)，相對(duì)于上述第3流路上述第1和第2流路的分流 比變高，當(dāng)流通上述主流路的被測氣體的流量多時(shí)，相對(duì)于上述第3流路分流比變低。
又，上述第2流路具有寬度狹窄部，所述寬度狹窄部是在確保了對(duì)被測氣體的流動(dòng) 助走的助走區(qū)域之后將流路截面積縮小的寬度狹窄部，上述第2流路具有在這個(gè)寬度狹 窄部裝入流量傳感器的流路結(jié)構(gòu)。即，上述第2流路被設(shè)置成這樣的結(jié)構(gòu)通過將流入 上述助走區(qū)域的被測氣體導(dǎo)入上述寬度狹窄部從而提高流速，由此，即使上述被測氣體 為微量也能夠準(zhǔn)確地檢測出其流量。關(guān)于這個(gè)漏氣測量用第2流路，較理想的是不設(shè)置 上述除異物濾膜，換言之，較理想的是僅在供流量測量的上述第l流路中設(shè)置除異物濾 膜。
關(guān)于上述第1和第2流路以及形成上述第3流路的多個(gè)微細(xì)流路，較好的是例如 通過沿著上述主流路的流路方向設(shè)置的多個(gè)隔壁體，將該主流路的流路截面劃分而形 成。根據(jù)上述基本結(jié)構(gòu)的氣量計(jì)，由于只在供流量測量用的第1流路中設(shè)置除異物濾 膜，不會(huì)出現(xiàn)第1流路中設(shè)置的流量傳感器的檢測特性由于異物的附著而變化這樣的情 況。而且，設(shè)置了上述流量傳感器的第l和第2流路，當(dāng)流通上述主流路的被測氣體的 流量少時(shí)，與第3流路之間的分流比變高、較多地流通微小流量的被測氣體，又，流通 上述主流路的被測氣體的流量大時(shí)，與第3流路之間的分流比變低、抑制大流量被測氣 體的流通。因此，通過在這樣作用的第1和第2流路分別設(shè)置流量傳感器，能夠在從氣
體泄漏等的微小流量至氣體通常使用狀態(tài)的大流量這樣的寬范圍內(nèi)簡單且精度良好地
又，供流量測量用的第1流路和供泄漏流量的檢測的第2流路的各流路截面積與上 述第3流路的流路截面積相比非常狹窄，因此，大部分被測氣體流通分流量大的第3流 路，所以不會(huì)帶來壓力損失的問題而能夠在第l流路中裝入除異物濾膜。因此，能夠總 是以清潔的狀態(tài)精度良好地測量被測氣體的流量。
關(guān)于第2流路，只要能夠檢測出泄漏流量的有無即可，沒有必要設(shè)置上述除異物濾 膜來提高測量精度。因此，由于存在設(shè)置于第l流路的除異物濾膜，壓力損失變高，不 會(huì)由于這個(gè)作祟由漏氣引起的微小流量的被測氣體變得難以流入第2流路。結(jié)果，在第 1流路中可靠地且高精度地檢測出被測氣體的流量，同時(shí)在第2流路中能夠確切地檢測 出微小流量的漏氣。
又，通過上述結(jié)構(gòu)，與第3流路的存在相應(yīng)，在不使分別裝入上述第1和第2流路 中的流量傳感器飽和的情況下，可以一并檢測從微小流量到大流量的寬范圍。
又，關(guān)于上述第2流路，在確保上述被測氣體流動(dòng)的助走區(qū)域之后，預(yù)先設(shè)置縮小 流路截面積的寬度狹窄部，在上述寬度狹窄部裝入上述流量傳感器的話，可以在上述寬 度狹窄部加快導(dǎo)入到第2流路的微小流量的流速。結(jié)果，由于能夠?qū)嵸|(zhì)地提高流量傳感 器的檢測靈敏度，因此，能夠容易地檢測出微小流量。特別是，上述寬度狹窄部也可對(duì) 大流量發(fā)揮流路阻力的作用，在使與上述第3流路之間的分流比被動(dòng)地變化上也是有效 的。


圖1是表示本發(fā)明的氣量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)的圖。圖2是等價(jià)表示圖1所示的氣量計(jì)的流路結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示圖1所示氣量計(jì)的第1和第2流路的流路阻力相對(duì)于流量的變化特性的圖。
圖4是表示圖1所示氣量計(jì)中第1和第2流路間的分流比變化的圖。 圖5是將本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的氣量計(jì)的流路結(jié)構(gòu)向流體流通方向分解、模式表示 的圖。
圖6是模式地表示圖5所示的氣量計(jì)的流路主要部分的截面結(jié)構(gòu)的圖。 圖7表示根據(jù)格柵的長度不同而變化的傳感器輸出特性的圖。 圖8是模式地表示本發(fā)明其他實(shí)施方式的氣量計(jì)的主要部分的截面結(jié)構(gòu)的圖。 (標(biāo)號(hào)說明) 1主流路
2第1流路(流量測量用)
3第2流路(泄漏檢測用)
4第3流路
5， 6流量傳感器
11配管
12格柵
13， 14微小流路 15網(wǎng)格體(金屬網(wǎng)) 16a低速用流量傳感器(泄漏檢測用) 16b高速用流量傳感器(流量測量用) 17網(wǎng)格體(金屬網(wǎng))
17a網(wǎng)格體缺損部
18a， 18b塵埃濾膜(除異物濾膜)
具體實(shí)施方式
沒有特別圖示，但是上述熱式流量傳感器的結(jié)構(gòu)是例如在硅基板或玻璃基板上形成的 薄壁隔膜上夾著發(fā)熱電阻元件，沿流體流通方向設(shè)有一對(duì)溫敏電阻元件，根據(jù)源于沿該 傳感器面流通的流體在該傳感器面附近的溫度分布變化來檢測上述流體的流量(流速)。 圖1是用于說明本發(fā)明的氣量計(jì)的基本構(gòu)成的圖。如圖1所示，所述氣量計(jì)在流通 被測氣體的主流路1的中途并列設(shè)置有將上述被測氣體分流流通的第1、第2和第3流
路2， 3， 4而構(gòu)成。特別是第3的流路4，為了使流通主流路1的大部分被測氣體流通， 比起上述第1和第2的各個(gè)流路2， 3，形成為流路截面積大。具體地，第1和第2的 流路2， 3作為具有主流路1的大致5%流路截面積的流路而分別形成，與之相對(duì)，第3 流路4作為具有主流路1的大致90%流路截面積的流路而形成。
如后面所述，第3的流路4作為多個(gè)微細(xì)流路的集合體而實(shí)現(xiàn)，微細(xì)流路具有比第 1和第2的流路2， 3的各個(gè)流路截面積窄(例如一半左右)的流路截面積。第3流路4 對(duì)于被測氣體的流路阻力R3在微小流量時(shí)高于上述第1和第2流路2， 3的各個(gè)流路阻 力Rl、 R2，隨著流量增大，上述第1和第2流路2， 3的流路阻力Rl、 R2和上述第3 流路4的流路阻力R3之間的差減小。
艮P，上述第l、第2的流路2， 3和上述第3流路4，根據(jù)流通主流路1的被測氣體 的流量(流速)V使流路阻力R1、 R2、 R3被動(dòng)地變化，由此，改變上述各流路2， 3， 4 之間對(duì)于被測氣體的的分流比。這些第l、第2和第3流路2， 3， 4等價(jià)地構(gòu)成圖2所 示的阻力回路。上述第l、第2和第3流路2， 3， 4的各流路阻力R1、 R2、 R3，與流通 主流路l的被測氣體的流量(流速)V相對(duì)應(yīng)，例如如圖3所示那樣被動(dòng)變化。由此， 上述第l、第2和第3流路2， 3， 4，根據(jù)上述各流路阻力R1、 R2、 R3，將被測氣體分 流為流量II、 12、 13進(jìn)行分別流通，如圖4所示，構(gòu)成分流比[11/(11+12+13)]、 [12/(11+12+13)]根據(jù)上述流體的流量(流速)V而變化的流路結(jié)構(gòu)。
具有上述流路結(jié)構(gòu)的氣量計(jì)的上述第1和第2流路2， 3中分別裝入熱式流量傳感 器5， 6。特別是如后所述，裝入第1流路2的熱式流量傳感器5用作為流量測量用的 傳感器，又，裝入第2流路3的熱式流量傳感器6如后所述用作為泄漏檢出用傳感器。
順便說一下，上述第l、第2和第3流路2， 3， 4，例如通過使用向流路方向延伸 的隔壁體將形成主流路l的配管內(nèi)部空間進(jìn)行劃分，從而形成為流路截面積不同的空間 (流路)。這樣的第l、第2和第3流路2， 3， 4的各流路阻力R1、 R2、 R3，通過其流路截面積的不同、配管內(nèi)部的層流的速度分布不同、和隔壁體的壁面引起的流速梯度的變 化等，顯示出隨流通上述配管(主流路l)的被測氣體流量(流速)V的不同而變化。
具體地，當(dāng)流通上述配管(主流路1)的被測氣體的流量(流速)V少時(shí)，流路截 面積大的第1和第2流路2， 3的流路阻力Rl、 R2小于由流路截面積小的微細(xì)流路集合 所形成的第3流路4的流路阻力R3。因此，微小流量的被測氣體全部流入第1和第2 流路2， 3。但是，上述流量(流速)V增大的話，相應(yīng)地由配管和隔壁體的壁面與被測 氣體之間的接觸阻力引起的速度梯度增大，超過由流路截面積小的多個(gè)微小流路形成的 第3流路4的流路阻力R3，從而被測氣體流入第3流路4。即，根據(jù)流量，第1 第3 流路2， 3， 4的各流路阻力R1、 R2、 R3被動(dòng)變化。結(jié)果，隨著流通配管(主流路l) 的被測氣體的流量(流速)V增大，與上述第3流路4相比，在上述第1和第2流路2， 3中被測氣體流動(dòng)變得困難、與第3流路之間的分流比發(fā)生變化。
因此，在第1和第2流路2， 3內(nèi)分別設(shè)置流量傳感器5， 6的話，當(dāng)流通主流路l 的被測氣體的流量(流速)V微小時(shí)，由于其流量僅相應(yīng)于第1和第2流路2， 3與第3 流路4的截面積而被分流，因此通過上述各流量傳感器5, 6能夠確實(shí)地檢測出上述微 小流量。又，流通主流量1的被測氣體的流量(流速)V增大時(shí)，隨著第1和第2流路 2， 3的各流路阻力Rl、 R2的增大，第1和第2流路2， 3與第3流路4之間的分流比 變化，分別流通第1和第2流路2， 3的被測氣體的流量的增大被抑制，因此，不會(huì)使 上述各流量傳感器5， 6飽和，能夠確實(shí)地檢測出其流量。
這時(shí)，使用能夠高精度檢測出大流量的高速流量傳感器作為設(shè)置在第1流路2的流 量傳感器5，又，使用能夠高精度檢測出微小流量的低速流量傳感器作為設(shè)置在第2流 路3的流量傳感器6的話，通過并用這些流量傳感器5， 6，就能夠在微小流量到大流 量的大范圍內(nèi)測量。在第2流路3的中途設(shè)置縮小管徑(流路截面積)的寬度狹窄部(噴 嘴部)的話，流入第2流路3的被測氣體在該第2流路3內(nèi)一邊被壓縮一邊流通，以流 速被提高的狀態(tài)通過上述寬度狹窄部。結(jié)果，表觀上，能夠提高在上述寬度狹窄部(噴 嘴部)流通第2流路3的被測氣體的流量(流速)。因此，預(yù)先在上述流路結(jié)構(gòu)的第2 流路3的寬度狹窄部(噴嘴部)設(shè)置流量傳感器6的話，即使是微小的泄漏流量也能夠 高靈敏度地檢測出來。
又，若是這樣的流路結(jié)構(gòu)，不需要像現(xiàn)有技術(shù)一樣沿流路的長度方向設(shè)置不同的流
8量域，可以將上述流量傳感器5， 6設(shè)置成在流路方向的位置對(duì)齊。所以，以往每個(gè)測 量流量域所必要的流路長度是不同的，因此必須分別相對(duì)于大流量域和小流量域沿長度 方向進(jìn)行設(shè)置，但是本發(fā)明中設(shè)置不同流量域時(shí)，由于能夠例如設(shè)置成各流量傳感器在 流路方向的位置對(duì)齊，因此，在流量域里有一個(gè)必要的流路長度就夠了。因此，與現(xiàn)有 技術(shù)相比，不會(huì)導(dǎo)致流路長度的長大化，可以容易地實(shí)現(xiàn)氣量計(jì)的小型化。
這樣，本發(fā)明所涉及的氣量計(jì)，基本上，在微小流量流通時(shí)和大流量流通時(shí)其分流 比被動(dòng)變化的第l、第2和第3流路2， 3， 4內(nèi)，在微小流量時(shí)分流比變高、大流量時(shí) 分流比變低的第1和第2流路2， 3內(nèi)分別裝入流量傳感器5， 6，因此，通過該流量傳 感器5， 6能夠從微小流量開始至大流量為止一并檢測。特別是在第2流路3中設(shè)置了 提高流速的寬度狹窄部(噴嘴部)，通過在所述寬度狹窄部(噴嘴部)設(shè)置流速傳感器 6，就能夠高靈敏度地檢測微小的泄漏流量。
具體地，通過將絕大部分的微小流量導(dǎo)入設(shè)置有流量傳感器5， 6的第1和第2流 路2， 3從而實(shí)質(zhì)性地提高流速(表觀流量)，由此，能夠切實(shí)地檢測微小流量。另一 方面，對(duì)于大流量，通過對(duì)分別導(dǎo)入設(shè)置有上述流量傳感器5， 6的第1和第2流路2， 3中的流量進(jìn)行抑制從而抑制流速的增大，由此，在不使上述流量傳感器5， 6飽和的 情況下進(jìn)行流量檢測。因此，本發(fā)明的氣量計(jì)，通過流量傳感器5， 6可以一并測量從 由于配管的微小裂縫或傷痕引起的氣體泄漏而導(dǎo)致的5[L/h]左右的微小流量至常規(guī)氣 體使用狀態(tài)的最大30， 000[L/h]左右的大流量。特別是如果在第1流路2中設(shè)置能夠 高精度檢測通常氣體使用狀態(tài)下的流量的大流量用流量傳感器5,可以彌補(bǔ)上述流量傳 感器6的檢測精度在大流量時(shí)下降的情況，因此，在實(shí)際應(yīng)用中可以毫無問題地進(jìn)行氣 體流量的測量。
又，不需要像現(xiàn)有技術(shù)一樣沿長度方向分別設(shè)置大流量域和小流量域，在流路周面 的同一周方向設(shè)置上述流量傳感器5， 6，在設(shè)定好的流路長度內(nèi)分別形成大流量域和 小流量域。因此，能夠使分別形成大流量測量區(qū)域和小流量測量區(qū)域所必須的流路長度 共用。因此，能夠使氣量計(jì)結(jié)構(gòu)小型化。
基本上在如上所述構(gòu)成的氣量計(jì)中，本發(fā)明的特征如前所述在沿流路方向劃分主 流路1而構(gòu)成、安裝有流量傳感器5， 6的第1和第2流路2， 3內(nèi)，僅在用于流量測量 的第1流路2的一端側(cè)或兩端設(shè)置除異物濾膜7，所述除異物濾膜7捕捉混入上述被測氣體的異物以阻止異物向上述流量測量路徑的流入。換言之，僅在第1流路2設(shè)置除異 物濾膜7，在用于檢測泄漏流量的第2流路3和構(gòu)成流通主流路1的被測氣體的主要流 路的第3流路4中不設(shè)置除異物濾膜7，因此，由除異物濾膜7引起的壓力損失增大被 抑制到最小限度。
本發(fā)明的特征還在于由于通過除異物濾膜7防止了異物(塵埃)入侵第1流路2 內(nèi)，因此防止了設(shè)置在所述第1流路2的流量傳感器4的性能劣化，由此，保證了計(jì)量 精度，另一方面，由于第2和第3流路3， 4不受除異物濾膜7的影響，從而被測氣體 依照原樣流入，因此能夠切實(shí)地檢測出微小量的泄漏，又，不會(huì)招來壓力損失的問題而 流通被測氣體。
順便說明一下，由于在第2流路3內(nèi)沒有設(shè)置除異物濾膜7，因此有這樣的擔(dān)心 異物(塵埃)入侵第2流路3內(nèi)、附著在流量傳感器6的表面，由此，流量傳感器6的 檢測精度多少會(huì)劣化。但是，由于被測氣體向第2流路3的流入本身不會(huì)被濾膜7妨礙， 就能夠切實(shí)地檢測微小流量的氣體泄漏。而且，對(duì)于氣體泄漏的檢測只要能夠檢測出微 小量的氣體流溢就足夠了，未必需要檢測出其流量為多少，因此，由于異物(塵埃)附 著在流量傳感器6的表面而引起的檢測精度的劣化就幾乎不是什么問題了。所以，從這 一點(diǎn)來講，做成不對(duì)第2流路3設(shè)置除異物濾膜7，使微小流量的氣體切實(shí)流入是較為 理想的。
又，由于也沒有在占主流路1的流路截面積大部分的第3流路4內(nèi)設(shè)置除異物濾膜 7,流通主流路1的被測氣體在不受除異物濾膜7引起的壓力損失影響的情況下流通第 3流路4。因此，在被測氣體的供給壓為2kPa左右的低壓氣量計(jì)中即使允許的壓力損失 最多200Pa左右，也可以在允許的壓力損失范圍內(nèi)穩(wěn)定地流通被測氣體。因此，根據(jù)上 述結(jié)構(gòu)，在流通例如30， 000[L/h]左右的大流量被測氣體的低壓氣量計(jì)中，充分提高 測量精度的同時(shí)，能夠切實(shí)地檢測出5[L/h]左右的微小氣體泄漏。
圖5是將如上述構(gòu)成的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的氣量計(jì)的流路結(jié)構(gòu)在其流通 流通方向分解并模式化表示的圖，圖6是模式化表示其主要部分的截面結(jié)構(gòu)的圖。
所述氣量計(jì)是以柵格12為主體構(gòu)成，所述柵格是將具有矩形形狀流路截面的配管 11 (主流路l)的內(nèi)部空間在其流路截面方向上劃分為多個(gè)微小流路而設(shè)置的柵格。上 述格柵12是將沿配管11的流體流通方向平行設(shè)置的多個(gè)板狀隔壁體組合為格柵狀而構(gòu)成。特別是，該實(shí)施方式所使用的格柵12由例如如后述組合有流量傳感器的傳感器格 柵12a、和設(shè)置在所述傳感器格柵12a的上游側(cè)的第1和第2前格柵12b、 12c、以及設(shè) 置在所述傳感器格柵12a的下游側(cè)的第1和第2后格柵12d、 12e構(gòu)成。
順便說一下，這些格柵12 (12a， 12b-12e)中，將例如大致呈正方形的流路截面 形狀的多個(gè)(多數(shù))微小流路13配列形成為矩陣狀，同時(shí)，形成有構(gòu)成大致長方形的 流路截面形狀、構(gòu)成上述微小流路13的大致2倍流路截面積的兩個(gè)微小流路14。所述 兩個(gè)微小流路14是通過在例如格柵12的邊部將劃分鄰接的兩個(gè)微小流路13的板狀隔 壁體部分除去而形成的。這些格柵12 (12a， 12b-12e)如圖'所示，在各格柵12 (12a， 12b-12e)之間分別插入網(wǎng)格體(金屬網(wǎng))15 G5a、 15b、 15c、 15d)，在流體的流通 方向重合，形成流體的流通方向上相連的多個(gè)流路。上述各網(wǎng)格體(金屬網(wǎng))15全部 是作為對(duì)通過上述格柵12流通的流體進(jìn)行整流的整流濾膜發(fā)揮作用。
順便說一下，對(duì)利用格柵12 (12a， 12b-12e)劃分的上述多個(gè)(許多)微小流路 13單獨(dú)看的話其流路截面積比上述微小流路14小一半，但是對(duì)它們的集合體而言，整 體上可以視為形成流通絕大部分被測氣體的總流路截面積大的流路(第3流路4)。又， 兩個(gè)微小流路14 (14a、 14b)分別安裝流量傳感器16 (16a、 16b)用作為上述第1和 第2流路2， 3。
呈正方形的上述微小流路13的流路截面積設(shè)定為例如上述配管11 (主流路l)的 流路截面積的2.5%左右，又，呈長方形的上述微小流路14的流路截面積設(shè)定為上述配 管ll (主流路l)的流路截面積的5.0%左右。作為多個(gè)微小流路13的集合體形成的第 3流路4的流路截面積占上述配管11 (主流路l)的流路截面積的90%左右，流通配管 11 (主流路1)的絕大部分被測氣體被流通。換言之，兩個(gè)微小流路14a、 14b設(shè)定為 僅是分別流通配管ll (主流路l)的被測氣體的5%左右能夠流通。
特別地，形成在格柵12a的兩個(gè)微小流路14中的一個(gè)，如圖6所示，在流路的大 致中間位置設(shè)置噴嘴19，流路截面積被部分地收縮。設(shè)置有噴嘴19的微小流路14a用 作為檢測氣體泄漏的上述第2流路3，在上述噴嘴19的縮小流路截面積的位置安裝低 速用流量傳感器16a。又，沒有設(shè)置噴嘴19的另一個(gè)微小流路14b用作為大流量檢測 用(流量測量用)的上述第1流路2，在大致中間位置安裝高速用流量傳感器16b。順 便說一下，所述兩個(gè)微小流路14a， 14b視為從通過上述微小流路13的集合體形成的第3流路分離的流路，因此也能夠作為根據(jù)上述流量使分流比變化的流路。
進(jìn)而，在上述流量測量用的微小流路14b的兩端分別設(shè)置有用來防止異物入侵該微 小流路14b內(nèi)的塵埃濾膜18a、 18b (除異物濾膜7)。所述塵埃濾膜18a、 18b就是所 謂的細(xì)目網(wǎng)格體，例如上述整流用的網(wǎng)格體(金屬網(wǎng)格)15 (15a， 15b， 15c， 15d)是 50目左右時(shí)，由顯示除去混入被測氣體的異物(塵埃)的作用的100目左右的網(wǎng)格體 (金屬網(wǎng)格)構(gòu)成。即，考慮到所述異物是被測氣體中含有的異物(塵埃)、有可能具 有對(duì)裝入微小流路14b (第1流路2)的高速用流量傳感器16b帶來損害的大小時(shí)，可 以將IOO目左右網(wǎng)眼大小的金屬網(wǎng)格、折疊的金屬網(wǎng)格、或使用了聚乙烯、聚丙烯等的 網(wǎng)格體作為塵埃濾膜18a、 18b裝入即可。。當(dāng)然也可以將集塵效果更高的、即所謂的 HEPA膜等用作為塵埃濾膜18a、 18b。
但是，不可否認(rèn)的是，由于設(shè)置塵埃濾膜18a、 18b，而且其網(wǎng)眼(mesh)越細(xì)， 在所述塵埃濾膜18a、 18b的壓力損失越增加。因此，當(dāng)然要考慮安裝在微小流路14b 的高速用流量傳感器16b所要求的最小檢測流量，有必要在能夠確保該檢測靈敏度的范 圍內(nèi)設(shè)定上述塵埃濾膜18a、 18b的網(wǎng)眼大小。但是即使由于塵埃濾膜18a、 18b多少會(huì) 產(chǎn)生壓力損失，由于上述流路截面積的比率，流通微小流路14b (第1流路2)的被測 氣體本身被抑制在全體的5°/。左右，因此，整體上上述壓力損失幾乎不成為什么問題。
如上所述，使用網(wǎng)狀之物作為塵埃濾膜18a、 18b時(shí)，由于所述塵埃濾膜18a、 18b， 也可以期待對(duì)被測氣體的整流效果，因此，對(duì)于設(shè)置了該塵埃濾膜18a、 18b的部分， 也可以省略上述整流用的網(wǎng)格體(金屬網(wǎng)格)15。
與之相對(duì)，在微小流量(泄漏流量)檢測用的微小流路14a中，沒有必要特意安裝 上述塵埃濾膜18a、 18b,反而不設(shè)置上述塵埃濾膜18a、 18b較好。g卩，安裝在微小流 量(泄漏流量)檢測用的微小流路14a中的流量傳感器16a，只要能夠檢測被測氣體的 流通即可達(dá)到目的，沒有必要精確地測量流量本身，因此，就不必?fù)?dān)心上述雜質(zhì)的附著 成為^H"么大問題。因此，從沒有必要高精確地檢測氣體流量、切實(shí)地檢測出泄漏流量的 觀點(diǎn)，在上述微小流路14a內(nèi)不設(shè)置塵埃濾膜18a、 18b較好。
又，如上所述，采用具有使用格柵12劃分流路的流路結(jié)構(gòu)的氣量計(jì)，形成第3流 路4的多個(gè)微小流路13的各個(gè)流路截面積與安裝有流量傳感器16a、 16b的兩個(gè)微小流 路14相比狹窄、流路阻力大，所以流通配管ll的被測氣體是微小流量時(shí)，被測氣體主要流入流路阻力小的兩個(gè)微小流路14。隨著流通配管ll的被測氣體的流量的增大，所 述被測氣體超過上述微小流路13的流路阻力，也流入所述微小流路13。
結(jié)果，隨著氣體流量的增大，流入上述微小流路13的氣體流量和流入微小流路14a、 14b的氣體流量之間的分流比發(fā)生變化。在設(shè)置有流量傳感器16a、 16b的微小流路14a、 14b內(nèi)流通的被測氣體的流量，隨著流量的增大逐漸被抑制。因此，分別設(shè)置在微小流 路14a、 14b的流量傳感器16a、 16b對(duì)微小流量的檢測靈敏度增大，大流量流通時(shí)能夠 對(duì)分流進(jìn)微小流路14a、 14b的流量進(jìn)行抑制，所以能夠在抑制上述流量傳感器16a、 16b飽和的同時(shí)進(jìn)行流量檢測。
具有上述流路結(jié)構(gòu)的氣量計(jì)，如上所述，在安裝有低速用流量傳感器16a的一個(gè)微 小流路14的大致中間位置設(shè)置縮小流路截面積的噴嘴部19。在設(shè)置了所述噴嘴部19 的傳感器格柵12a的上游側(cè)設(shè)置的上述第1和第2前格柵體12b、 12c形成對(duì)流入微小 流路14a的被測氣體的助走區(qū)域，將流入所述助走區(qū)域的被測氣體全部送入上述噴嘴部 19。結(jié)果，流入微小流路14的被測氣體，由于由上述噴嘴部19引起的流路截面積的縮 小，流速被提高，因此，設(shè)置在該微小流路14a的噴嘴部19的低速用流量傳感器16a 就能夠更高精度地檢測微小流量。特別是上述低速用流量傳感器16a，比起在沒有形成 噴嘴部19的另一個(gè)微小流路14b中設(shè)置的高流速用流量傳感器16b，能夠高靈敏度地 檢測微小流量。
然后，在安裝有高速用流量傳感器16b的另一個(gè)微小流路14b的兩端設(shè)置上述塵埃 濾膜18a、 18b (除異物濾膜7),阻止異物(塵埃)向微小流路14b內(nèi)入侵。因此，可 以有效地防止異物(灰塵、塵埃)附著在高速用流量傳感器16b上，所以能夠穩(wěn)定地確 保所述高速用流量傳感器16b的流量測量可靠性、進(jìn)行高精度的流量測量。
特別是，根據(jù)上述流路結(jié)構(gòu)的氣量計(jì)，第3流路4 (多個(gè)微小流路13的集合體) 的總流路截面積大于第1和第2流路2， 3 (微小流路14a、微小流路14b)的總流路截 面積，所以絕大部分被測氣體流通第3流路4，最多也就百分之幾左右的被測氣體在第 l流路2 (微小流路14b)流通。因此，如前所述，即使設(shè)置了除異物濾膜7 (塵埃濾膜 18a、 18b)，其存在導(dǎo)致壓力損失增大這種情況幾乎不會(huì)發(fā)生。換言之，能夠在不導(dǎo)致 壓力損失問題的情況下，設(shè)置塵埃濾膜18a、 18b來保護(hù)流量傳感器16b使其遠(yuǎn)離異物 (塵埃)。因此，即使是例如被測氣體的供給壓為2kPa左右，允許的壓力損失最高也
13就200Pa左右的低壓氣量計(jì)，也可使用塵埃濾膜18a、 18b簡易地且有效地保護(hù)流量傳 感器。
圖7根據(jù)格柵12長度(流路長度)不同而變化的傳感器輸出特性。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可 以判斷出格柵12的長度越長，越不容易受到噴嘴19的壓損影響，能夠提高傳感器輸出。 這種現(xiàn)象是由于，被格柵12劃分的微小流路13、 14的流路長度越長，特別是噴嘴部 19的上游側(cè)的助走區(qū)域越長，由于流體(氣體)的壓縮性，與流通主流路的流量的變 化相比，流入微小流路14的流量的變化并不那么大而導(dǎo)致的。因此，為了確保微小流 路14a的助走區(qū)域?yàn)橐欢ǔ潭鹊拈L度，穩(wěn)定其流路阻力，延長格柵12a的長度的做法能 夠使微小流量13， 14之間的分流比不論是否存在噴嘴19都可根據(jù)流通配管11的流體 的流量(流速)而變化，因此，可以說在高靈敏度檢測微小流量這一點(diǎn)上非常好。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式。例如，并不一定要使泄漏流量檢測用的流量傳感 器16a和流量測量用的流量傳感器16b并列配置，也可以如圖8所示，分別在流路方向 不同的位置上設(shè)置。又，關(guān)于第1和第2流路2， 3與第3流路4之間的流路截面積之 比，可以根據(jù)測量標(biāo)準(zhǔn)等來定，也可以根據(jù)流體的類別對(duì)應(yīng)于不同的粘性等來定。在實(shí) 施方式中，在傳感器格柵12a的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置格柵，做成沿流體流通方向?qū)?稱的流路結(jié)構(gòu)。雖然這樣對(duì)稱的流路結(jié)構(gòu)是考慮到流體流通方向有正逆反轉(zhuǎn)的可能性， 但是在流體的流通方向一維決定時(shí)，也可以僅在傳感器格柵12a的上游側(cè)設(shè)置格柵12b， 12c。又，這樣，由格柵12形成的流路的長度也可以根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)來定。
上述網(wǎng)格體7， 15， 17，不僅是金屬網(wǎng)格，也可以是蜂窩結(jié)構(gòu)體或沖孔金屬。進(jìn)而， 上述格柵12，除形成矩形的流路截面，也可以形成所謂的蜂窩型的六邊形流路截面或 三角形的流路截面。此外，本發(fā)明可以在不超過宗旨的范圍內(nèi)實(shí)施各種變形。
權(quán)利要求
1.一種氣量計(jì)，其特征在于，具有將流通被測氣體的主流路的流路截面沿著流路方向平行劃分而并列設(shè)置、對(duì)應(yīng)于氣體流量使所述被測氣體分流流通的第1、第2和第3流路；設(shè)置在所述第1流路的流量測量用的流量傳感器、和設(shè)置在所述第2流路的泄漏流量測量用流量傳感器；分別設(shè)置在所述第1和第2流路的一端側(cè)或它們的兩端的整流用濾膜；設(shè)置在所述第1流路的一端側(cè)或兩端側(cè)、捕捉混入所述被測氣體的異物、阻止異物流入所述第1流路的除異物濾膜。
2. 如權(quán)利要求l所述的氣量計(jì)，其特征在于，所述第3流路由流路橫截面積小于所述第1和第2流路的流路橫截面積的多個(gè)平 行設(shè)置的微細(xì)流路的集合體構(gòu)成，與所述第1和第2流路相比分流量大，與所 述第3流 路相比流路截面積微小的所述第1和第2流路是這樣的當(dāng)流通所述主流路的被測氣體的流量少時(shí)，與所述第3流路之間的分流比變高，當(dāng)流通所述 主流路的被測氣體的流量多時(shí)，與所述第3流路之間的分流比變低。
3. 如權(quán)利要求l所述的氣量計(jì)，其特征在于，所述第2流路的流路結(jié)構(gòu)是，具 有寬度狹窄部，所述寬度狹窄部是在確保了對(duì)被測氣體的流動(dòng)助走的助走區(qū)域之后 將流路截面積縮小的寬度狹窄部，所述第2流路具有在所述寬度狹窄部安裝流量傳 感器。
4. 如權(quán)利要求l所述的氣量計(jì)，其特征在于，所述第1和第2流路以及形成所 述第3流路的多個(gè)微細(xì)流路是通過沿著所述主流路的流路方向設(shè)置的多個(gè)隔壁體， 將該主流路的流路截面劃分而形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單的氣量計(jì)，所述氣量計(jì)能夠保護(hù)流量傳感器遠(yuǎn)離塵埃，同時(shí)能夠在不導(dǎo)致壓力損失問題的情況下，高精度、可靠地檢測從氣體泄漏等微小流量至氣體通常使用狀態(tài)的大流量。設(shè)置有將主流路的流路截面平行劃分而成的第1、第2和第3流路，這些流路根據(jù)流量使被測氣體分流流通，在流路截面積小的第1流路中設(shè)置流量測量用流量傳感器，同時(shí)在流路截面積小的第2流路中設(shè)置氣體泄漏檢測用的流量傳感器，在上述第1和第2流路的一端側(cè)或兩端設(shè)置整流用濾膜，同時(shí)在第1流路的一端側(cè)或兩端側(cè)設(shè)置除異物(塵埃)濾膜。
文檔編號(hào)G01F1/00GK101493347SQ20091000249
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者大石安治 申請人:株式會(huì)社山武