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(jiǎn)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(cè)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(cè)靈敏度檢測(cè)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(cè)靈敏度時(shí)，相應(yīng)地對(duì)于大流量的檢測(cè)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(cè)量。所以，例如在最大測(cè)量流量為30， 000[L/h]左右的氣量計(jì)中，難以精密 檢測(cè)到5[L/h]左右的微小泄漏流量。
另一方面，為了提高檢測(cè)精度，防止被測(cè)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(cè)氣體的流路中安插除塵 濾膜的嘗試。但是，在被測(cè)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(jiǎn)單的氣量計(jì)，它能夠 保護(hù)流量傳感器遠(yuǎn)離混入被測(cè)氣體的異物(塵埃)，同時(shí)能夠簡(jiǎn)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(cè)。
具體地，本發(fā)明為一種氣量計(jì)，結(jié)構(gòu)為可以測(cè)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(jiǎn)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(cè)量的可靠性和測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)氣體 為微量也能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出其流量。關(guān)于這個(gè)漏氣測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)氣體，又，流通 上述主流路的被測(cè)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(cè)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(jiǎn)單且精度良好地
又，供流量測(cè)量用的第1流路和供泄漏流量的檢測(cè)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(cè)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(cè)量被測(cè)氣體的流量。
關(guān)于第2流路，只要能夠檢測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)出被測(cè)氣體的流量，同時(shí)在第2流路中能夠確切地檢測(cè) 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(cè)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(cè)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(cè)靈敏度，因此，能夠容易地檢測(cè)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(zhǎng)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(cè)量用)
3第2流路(泄漏檢測(cè)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(cè)用) 16b高速用流量傳感器(流量測(cè)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(cè)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(cè)氣體的主流路1的中途并列設(shè)置有將上述被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè) 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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)氣體的流量(流速)V微小時(shí)，由于其流量?jī)H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(cè)出上述微 小流量。又，流通主流量1的被測(cè)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(cè)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(cè)出其流量。
這時(shí)，使用能夠高精度檢測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè) 量流量域所必要的流路長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度就夠了。因此，與現(xiàn)有 技術(shù)相比，不會(huì)導(dǎo)致流路長(zhǎng)度的長(zhǎng)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(cè)。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(cè)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(cè)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(cè)。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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量。
又，不需要像現(xiàn)有技術(shù)一樣沿長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量區(qū)域和小流量測(cè)量區(qū)域所必須的流路長(zhǎng)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(cè)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(cè)氣體的異物以阻止異物向上述流量測(cè)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(cè)泄漏流量的第2流路3和構(gòu)成流通主流路1的被測(cè)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(cè)氣體 依照原樣流入，因此能夠切實(shí)地檢測(cè)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(cè)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(cè)精度多少會(huì)劣化。但是，由于被測(cè)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(cè)微小流量的氣體泄漏。而且，對(duì)于氣體泄漏的檢測(cè)只要能夠檢測(cè)出微 小量的氣體流溢就足夠了，未必需要檢測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)氣體的低壓氣量計(jì)中，充分提高 測(cè)量精度的同時(shí)，能夠切實(shí)地檢測(cè)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(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè) 用(流量測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)流量，有必要在能夠確保該檢測(cè)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(cè) 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(cè)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(cè)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(cè)用的微小流路14a中的流量傳感器16a，只要能夠檢測(cè)被測(cè)氣體的 流通即可達(dá)到目的，沒有必要精確地測(cè)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(cè)氣體流量、切實(shí)地檢測(cè)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(cè)氣體是微小流量時(shí)，被測(cè)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(cè)氣體的流量的增大，所 述被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)。
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(cè)氣體的助走區(qū)域，將流入所述助走區(qū)域的被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量可靠性、進(jìn)行高精度的流量測(cè)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(cè)氣體流通第3流路4，最多也就百分之幾左右的被測(cè)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(cè)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(jiǎn)易地且有效地保護(hù)流量傳 感器。
圖7根據(jù)格柵12長(zhǎng)度(流路長(zhǎng)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(zhǎng)度越長(zhǎng)，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(zhǎng)度越長(zhǎng)，特別是噴嘴部 19的上游側(cè)的助走區(qū)域越長(zhǎng)，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(zhǎng)度，穩(wěn)定其流路阻力，延長(zhǎng)格柵12a的長(zhǎng)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(cè)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(cè)用的流量傳感 器16a和流量測(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(qǐng)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(qǐng)人:株式會(huì)社山武