DE112017001165T5

DE112017001165T5 - Thermischer Durchflussmesser

Info

Publication number: DE112017001165T5
Application number: DE112017001165.5T
Authority: DE
Inventors: Akira Uenodan; Tomoaki Saito; Naoki Saito; Masashi Fukaya; Shinobu Tashiro
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-11-22
Also published as: WO2017212801A1; JP6654239B2; CN109196312B; US20190162570A1; JPWO2017212801A1; US10718647B2; CN109196312A

Abstract

Es wird ein thermischer Durchflussmesser bereitgestellt, der in der Lage ist, einen Messfehler während des Pulsierens eines Fluids im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.Der thermische Durchflussmesser umfasst: einen Nebenkanal 307, der einen Teil eines durch einen Hauptkanal strömenden zu messenden Gases 30 aufnimmt; und eine Durchflussmesseinheit 451, die innerhalb des Nebenkanals 307 angeordnet ist. Der Nebenkanal 307 umfasst: einen ersten Durchgang 351, der auf einer Messflächenseite 451a der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen ist; einen zweiten Durchgang 352, der auf einer Rückseite 451b der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen ist; und einen geneigten Durchgang 361, der vor einem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 in einer Vorwärtsströmungsrichtung F des im ersten Durchgang 351 zu messenden Gases 30 vorgesehen ist. Der geneigte Durchgang 361 umfasst eine erste Schrägfläche 371, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermischen Durchflussmesser.
Stand der Technik
Als herkömmlicher thermischer Durchflussmesser ist ein Durchflussmessgerät bekannt, das umfasst: einen Nebenkanal, der in einem Hauptkanal angeordnet ist, durch den ein Fluid strömt, und der einen Teil des Fluids aufnimmt; ein Durchflussmesselement, das im Inneren des Nebenkanals angeordnet ist und eine darin ausgebildete Heizwiderstandsstruktur aufweist; und einen Träger, auf welchem das Durchflussmesselement montiert ist (siehe Anspruch 1 usw. der weiter unten beschriebenen PTL 1).
Das herkömmliche Durchflussmessgerät umfasst einen ersten Fluidkanalabschnitt und einen zweiten Fluidkanalabschnitt. Der erste Fluidkanalabschnitt besteht aus einer Fläche, auf welcher ein Durchflussmesselement montiert ist, und einer durchgangsbildenden Fläche des Nebenkanals. Der zweite Fluidkanalabschnitt besteht aus einer Fläche auf der Gegenseite der Fläche, auf der ein Durchflussmesselement montiert ist, und der durchgangsbildenden Fläche des Nebenkanals.
Im herkömmlichen Durchflussmessgerät weist die durchgangsbildende Fläche des ersten Fluidkanalabschnitts, der dem Durchflussmesselement auf der Anströmseite der Fluidstroms gegenüberliegt, eine Schrägfläche auf, die bewirkt, dass der Strom des Fluids auf das Durchflussmesselement ausgerichtet wird. Diese Schrägfläche besteht aus zwei oder mehr Flächen mit verschiedenen Orientierungen.
Mit der obigen Konfiguration ist es möglich, zu unterdrücken, dass Staub von einer Schrägfläche, die auf der Gegenseite auf der Anströmseite der Heizwiderstandsstruktur des Fluidkanalabschnitts vorgesehen ist, zur Seite der Heizwiderstandsstruktur zurückprallt und dann zusammen mit dem Fluidstrom zum wärmeerzeugenden Widerstand strömt. Dadurch ist es möglich, einen Bruch oder eine Verunreinigung des mit der Heizwiderstandsstruktur konfigurierten Durchflussmesselementes zu unterdrücken und ein hochzuverlässiges Durchflussmessgerät bereitzustellen, das selbst in einem sehr unbeständigen Strömungsfeld wie z.B. einer pulsierenden Strömung eine hervorragende Staubbeständigkeit aufweist, und in welcher ein charakteristischer Fehler kaum auftritt (siehe Absatz 0009 usw. der gleichen Literatur).
Liste der Bezugsliteratur
Patentliteratur
PTL 1: JP 2012-93203 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Beim herkömmlichen thermischen Durchflussmesser besteht die Gefahr, dass eine vom Durchflussmesselement gemessene Strömungsgeschwindigkeit niedriger ist als eine reale Strömungsgeschwindigkeit, sodass der Messfehler zunehmen kann, wenn eine Strömungsgeschwindigkeit des durch den ersten Fluidkanalabschnitt strömenden Fluids während des Pulsierens des Fluids geringer wird als eine Strömungsgeschwindigkeit des durch den zweiten Fluidkanalabschnitt strömenden Fluids.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Problems ersonnen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines thermischen Durchflussmessers, der in der Lage ist, einen Messfehler beim Pulsieren eines Fluids im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
Lösung des Problems
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein thermischer Durchflussmesser der vorliegenden Erfindung ein thermischer Durchflussmesser, umfassend: einen Nebenkanal, der einen Teil eines durch einen Hauptkanal strömenden Fluids aufnimmt; und eine Durchflussmesseinheit, die im Nebenkanal angeordnet ist. Der Nebenkanal umfasst: einen ersten Durchgang, der auf einer Messflächenseite der Durchflussmesseinheit vorgesehen ist; einen zweiten Durchgang, der auf einer Rückseite der Durchflussmesseinheit vorgesehen ist; und einen geneigten Durchgang, der vor einem Einlass des ersten Durchgangs in einer Vorwärtsströmungsrichtung des Fluids im ersten Durchgang vorgesehen ist. Der geneigte Durchgang weist eine erste Schrägfläche auf, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung von einer Seite des zweiten Durchgangs zu einer Seite des ersten Durchgangs hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs zu liegen als die Durchflussmesseinheit.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Dem thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Erfindung gemäß ist es möglich, durch die erste Schrägfläche des geneigten Durchgangs, die in der Vorwärtsströmungsrichtung vor dem Einlass des ersten Durchgangs vorgesehen ist, das durch den Nebenkanal strömende Fluid beim Pulsieren des Fluids von der Seite des zweiten Durchgangs zur Seite des ersten Durchgangs hin abzulenken. Dadurch wird die Durchflussrate des Fluids, das durch den ersten Durchgang in der Vorwärtsströmungsrichtung strömt, erhöht, eine gemessene Strömungsgeschwindigkeit wird daran gehindert, unter die reale Strömungsgeschwindigkeit abzufallen, und es ist möglich, den Messfehler im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
Figurenliste

[1] 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Systems mit einem thermischen Durchflussmesser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[2A] 2A ist eine Vorderansicht des thermischen Durchflussmessers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2B] 2B ist eine linke Seitenansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[2C] 2C ist eine Rückansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[2D] 2D ist eine rechte Seitenansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[3A] 3A ist eine Vorderansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers in einem Zustand, in welchem eine vordere Abdeckung davon abgenommen ist.
[3B] 3B ist eine Rückansicht des in 2C gezeigten thermischen Durchflussmessers in einem Zustand, in welchem eine hintere Abdeckung davon abgenommen ist.
[4A] 4A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IVA-IVA des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[4B] 4B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IVB-IVB des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[5] 5 ist eine schematische Abwicklung eines Nebenkanals des in 4A und 4B dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[6A] 6A ist eine Vorderansicht der vorderen Abdeckung des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[6B] 6B ist eine Rückansicht der vorderen Abdeckung des in 6A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[7A] 7A ist eine Vorderansicht der hinteren Abdeckung des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[7B] 7B ist eine Rückansicht der hinteren Abdeckung des in 7A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
[8A] 8A ist eine Ansicht, die eine Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids zeigt, das durch den Nebenkanal des in 5 dargestellten thermischen Durchflussmesser strömt.
[8B] 8B ist eine Ansicht, die eine Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids zeigt, das durch einen Nebenkanal ohne die erste Schrägfläche, wie in 5 dargestellt, strömt.
[9] 9 ist ein Graph, der Durchflussmessergebnisse der in 8A und 8B dargestellten thermischen Durchflussmesser darstellt.
[10] 10 ist ein Graph, der ein Beispiel einer realen Strömungsgeschwindigkeit und einer gemessenen Strömungsgeschwindigkeit während des Pulsierens darstellt.
[11A] 11A ist ein Graph, der ein Beispiel eines Messfehlers des thermischen Durchflussmessers der in 8A dargestellten ersten Ausführungsform darstellt.
[11B] 11B ist ein Graph, der ein Beispiel eines Messfehlers des thermischen Durchflussmessers eines in 8B dargestellten Vergleichsbeispiels darstellt.
[12] 12 ist eine schematische Abwicklung eines Nebenkanals eines thermischen Durchflussmessers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[13] 13 ist eine schematische Abwicklung eines Nebenkanals eines thermischen Durchflussmessers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[14] 14 ist eine schematische Abwicklung eines Nebenkanals eines thermischen Durchflussmessers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[15] 15 eine schematische Abwicklung eines Nebenkanals eines thermischen Durchflussmessers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen eines thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Steuersystems einer Brennkraftmaschine mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung zeigt, das mit einem thermischen Durchflussmesser 300 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist. In diesem System wird Ansaugluft als zu messendes Gas 30 auf der Basis eines Betriebs einer Brennkraftmaschine 110, die einen Zylinder 112 und einen Kolben 114 aufweist, aus einem Luftfilter 122 angesaugt und zum Beispiel über ein Ansaugrohr als Hauptkanal 124, einen Drosselkörper 126 und ein Ansaugrohr 128 in einen Brennraum des Zylinders 112 eingeleitet.
Eine Durchflussrate des zu messenden Gases 30, das die in die Brennkammer geleitete Ansaugluft ist, wird vom thermischen Durchflussmesser 300 gemessen, und Kraftstoff wird auf der Basis der gemessenen Durchflussrate von einem Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführt und zusammen mit dem zu messenden Gas 30, welches die Ansaugluft ist, als Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennraum eingeleitet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzventil 152 in einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordnet, und der in den Ansaugkanal eingespritzte Kraftstoff wird mit Ansaugluft als zu messendem Gas 30 gemischt, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu ergeben. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird über ein Einlassventil 116 in den Brennraum eingeleitet und verbrannt, um mechanische Energie zu erzeugen.
Der thermische Durchflussmesser 300 ist nicht nur im System zur Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine, sondern auch in einem System zur Direkteinspritzung des Kraftstoffs in jeden Brennraum verwendbar. In beiden Fällen sind die Grundkonzepte eines Steuerparameter-Messverfahrens unter Verwendung des thermischen Durchflussmessers 300 und eines Brennkraftmaschinen-Steuerverfahrens anhand einer Kraftstoffmenge und eines Zündzeitpunkts im Wesentlichen gleich, und 1 veranschaulicht das System zur Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugkanal als repräsentatives Beispiel für beide Systeme.
Der Kraftstoff und die Luft, die in den Brennraum eingeleitet werden, liegen im Zustand eines Luft-Kraftstoff-Gemisches vor, das durch Funkenzündung mit einer Zündkerze 154 explosionsartig verbrennt, wodurch mechanische Energie entsteht. Nach der Verbrennung wird das Gas aus einem Auslassventil 118 in ein Auspuffrohr geleitet und als Abgas 24 aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Eine Durchflussrate des zu messenden Gases 30, das die in den Brennraum eingeleitete Ansaugluft ist, wird durch eine Drosselklappe 132 geregelt, deren Öffnungsgrad durch Betätigung eines Gaspedals verändert wird. Eine Kraftstoffmenge wird auf der Basis der Durchflussrate der zum Brennraum geleiteten Ansaugluft geregelt, und ein Fahrer kann die mechanische Energie, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, steuern, indem er den Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 und die Durchflussrate der zum Brennraum geleiteten Ansaugluft regelt.
Eine Durchflussrate und eine Temperatur des zu messenden Gases 30, das die aus dem Luftfilter 122 entnommene und durch den Hauptkanal 124 strömende Ansaugluft ist, werden durch den thermischen Durchflussmesser 300 gemessen, und elektrische Signale, die die gemessene Durchflussrate und die Temperatur der Ansaugluft angeben, werden vom thermischen Durchflussmesser 300 in ein Steuergerät 200 eingegeben. Zusätzlich wird eine Ausgabe eines Drosselwinkelsensors 144, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 misst, in das Steuergerät 200 eingegeben. Ferner wird eine Ausgabe eines Drehwinkelsensors 146 in das Steuergerät 200 eingegeben, um eine Position oder einen Zustand des Kolbens 114, des Einlassventils 116 oder des Auslassventils 118 der Brennkraftmaschine zu messen, sowie eine Drehzahl der Brennkraftmaschine. Eine Ausgabe einer Sauerstoffsonde 148 wird in das Steuergerät 200 eingegeben, um auf der Basis des Zustands des Abgases 24 ein Mischverhältnis zwischen der Kraftstoffmenge und der Luftmenge zu messen.
Das Steuergerät 200 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt zum Beispiel auf der Basis der Durchflussrate, der Feuchtigkeit und der Temperatur der Ansaugluft, die Ausgaben des thermischen Durchflussmessers 300 sind, und der Drehzahl der Brennkraftmaschine vom Drehwinkelsensor 146, usw. Die vom Einspritzventil 152 zugeführte Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt der Zündkerze 154 werden auf der Basis dieser Berechnungsergebnisse gesteuert. In der Praxis werden die Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt auf der Basis der vom thermischen Durchflussmesser 300 gemessenen Temperatur der Ansaugluft, eines Änderungszustands eines Drosselwinkels, eines Änderungszustands der Drehzahl der Brennkraftmaschine und eines vom Sauerstoffsensor 148 gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Das Steuergerät 200 regelt außerdem die Luftmenge, die im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine das Drosselventil 132 umgeht, mithilfe eines Leerlaufluftregelventils 156, und regelt die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand.
Sowohl die Kraftstoffmenge als auch der Zündzeitpunkt, die wesentliche Regelgrößen der Brennkraftmaschine sind, werden als Hauptparameter anhand der Ausgabe des thermischen Durchflussmessers 300 berechnet. Daher sind die Verbesserung der Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers 300, die Unterdrückung einer Veränderung über die Zeit und die Erhöhung der Zuverlässigkeit wichtig, um die Regelgenauigkeit eines Fahrzeugs zu verbessern und die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. In den letzten Jahren sind insbesondere bei Fahrzeugen die Anforderungen an die Kraftstoffersparnis extrem gestiegen, und die Anforderungen an die Abgasreinigung ebenfalls. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist es wichtig, die Messgenauigkeit der Durchflussrate des zu messenden Gases 30, welches die vom thermischen Durchflussmesser 300 gemessene Ansaugluft ist, zu erhöhen.
2A ist eine Vorderansicht des thermischen Durchflussmessers 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2B, 2C und 2D sind jeweils eine linke Seitenansicht, eine Rückansicht und eine rechte Seitenansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers.
Der thermische Durchflussmesser 300 weist ein Gehäuse 310 auf, das aus einem Mantel 302, einer vorderen Abdeckung 303 und einer hinteren Abdeckung 304 besteht. Die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 weisen eine dünne Plattenform mit einer großen flachen Kühlfläche auf. Demnach weist der thermische Durchflussmesser 300 eine Struktur auf, in welcher der Luftwiderstand gesenkt wird und das Gehäuse 310 durch das zu messende Gas, das durch den Hauptkanal 124 strömt, leicht gekühlt wird.
Das Gehäuse 310 hat zum Beispiel eine im Wesentlichen rechteckige, parallelepipede flache Form und ist wie in 1 dargestellt in das Ansaugrohr eingesetzt und im Inneren des Hauptkanals 124 angeordnet. Auch wenn die Details weiter unten beschrieben werden, definiert das Gehäuse 310 einen Nebenkanal, der einen Teil des zu messenden Gases 30 aufnimmt, das ein durch den Hauptkanal 124 strömendes Fluid ist.
Im Folgenden wird jedes Teil des thermischen Durchflussmessers 300 unter Verwendung eines orthogonalen XYZ-Koordinatensystems beschrieben, wobei eine Längenrichtung des Gehäuses 310, die im Wesentlichen parallel zur Strömung des zu messenden Gases 30 im Hauptkanal 124 ist, eine X-Achsen-Richtung ist, eine Höhenrichtung des Gehäuses 310, die rechtwinklig zur Längenrichtung und im Wesentlichen parallel zu einer radialen Richtung des Hauptkanals 124 ist, eine Y-Achsen-Richtung ist, und eine Dickenrichtung des Gehäuses 310, die rechtwinklig zur Längenrichtung und zur Höhenrichtung ist, eine Z-Achsen-Richtung ist.
Das Gehäuse 310 hat eine Form, deren Länge sich entlang einer Achse von einer Außenwand des Hauptkanals 124 zu seinem Zentrum erstreckt, und weist eine flache Form mit geringer Dicke auf, wie in 2B und 2D dargestellt. Das heißt, das Gehäuse 310 des thermischen Durchflussmessers 300 hat eine Form, bei der die Dicke entlang der Seitenfläche dünn ist und die Frontfläche im Wesentlichen rechteckig ist. Dadurch ist es möglich, den thermischen Durchflussmesser 300 mit einem Nebenkanal ausreichender Länge zu versehen, wobei der Fluidwiderstand dem zu messenden Gas 30 gegenüber gesenkt wird.
Ein Flansch 305, der dazu konfiguriert ist, den thermischen Durchflussmesser 300 an das Ansaugrohr zu befestigen, und ein Steckverbinder 306, der ein außerhalb des Ansaugrohrs freiliegendes externes Verbindungsstück zur elektrischen Verbindung mit einem externen Gerät ist, sind auf einem proximalen Endabschnitt des Mantels 302 vorgesehen. Der Mantel 302 wird freitragend getragen, indem der Flansch 305 an das Ansaugrohr befestigt wird.
3A ist eine Vorderansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers 300 in einem Zustand, in welchem die vordere Abdeckung 303 davon abgenommen ist. 3B ist eine Rückansicht des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers 300 in einem Zustand, in welchem eine hintere Abdeckung 304 davon abgenommen ist.
Ein Einlass 311, der dazu konfiguriert ist, einen Teil des zu messenden Gases 30 wie z.B. Ansaugluft, die das durch den Hauptkanal 124 strömende Fluid ist, in einen Nebenkanal 307 einzuleiten, ist an einer Position auf einer distalen Endseite der Mantel 302 und auf einer Anströmseite in einer Hauptströmungsrichtung vorgesehen. Demnach ist der Einlass 311, der dazu konfiguriert ist, das durch den Hauptkanal 124 strömende zu messende Gas 30 in den Nebenkanal 307 einzuleiten, auf der distalen Endseite des Gehäuses 310 vorgesehen und verläuft vom Flansch 305 in der radialen Richtung des Hauptkanals 124 in Richtung seines Zentrums.
Dadurch ist es möglich, ein Gas von einer Stelle, die von einer Innenwandfläche des Hauptkanals 124 entfernt ist, in den Nebenkanal 307 einzuleiten, wodurch es möglich ist, eine Abnahme in der Messgenauigkeit der Durchflussrate und der Temperatur des Gases zu unterdrücken, da es durch die Temperatur der Innenwandfläche des Hauptkanals 124 kaum beeinflusst wird. Zudem ist der Fluidwiderstand in der Nähe der Innenwandfläche des Hauptkanals 124 groß, und eine Strömungsgeschwindigkeit wird niedriger als eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Hauptkanals 124. Da der Einlass 311 im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform am distalen Endabschnitt des dünnen und langen Gehäuses 310 vorgesehen ist, das vom Flansch 305 zum Zentrum des Hauptkanals 124 verläuft, ist es möglich, an einem zentralen Abschnitt des Hauptkanals 124 in den Nebenkanal 307 ein Gas mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit einzuleiten.
Ein erster Auslass 312 und ein zweiter Auslass 313, die dazu konfiguriert sind, das zu messende Gas 30 aus dem Nebenkanal 307 in den Hauptkanal 124 zurückzuleiten, sind auf der distalen Endseite des Mantels 302 und auf einer Abströmseite in der Hauptströmungsrichtung vorgesehen. Wie in 2D dargestellt, sind der erste Auslass 312 und der zweite Auslass 313 in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Mantels 302 nebeneinander angeordnet. Da der erste Auslass 312 und der zweite Auslass 313, die Auslassöffnungen des Nebenkanals 307 sind, auf diese Weise am distalen Endabschnitt des Gehäuses 310 vorgesehen sind, ist es möglich, das im Nebenkanal 307 strömende Gas in der Nachbarschaft des zentralen Abschnitts des Hauptkanals 124 zurückzuleiten, wo die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist.
Ein Schaltungspaket 400, das eine Durchflussmesseinheit 451 umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Durchflussrate des durch den Hauptkanal 124 strömenden zu messenden Gases 30 zu messen, und eine Temperaturmesseinheit 452, die dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des durch den Hauptkanal 124 strömenden zu messenden Gases 30 zu messen, und dergleichen ist integral in den Mantel 302 eingegossen. Zusätzlich sind im Mantel 302 Nebenkanalnuten 330 und 331 geformt, die dazu konfiguriert sind, den Nebenkanal 307 zu definieren. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Nebenkanalnuten 330 und 331 jeweils auf einer Vorderseite und einer Rückseite des Mantels 302 ausgespart.
Daher ist es möglich, das Gehäuse 310, das den Nebenkanal 307 definiert, zu bilden, indem die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 an die Vorderseite und die Rückseite des Mantels 302 angebracht werden, um die Nebenkanalnuten 330 und 331 des Mantels 302 jeweils mit der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 zu bedecken. Bei einem Mantel 302 mit solch einer Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, das Formen des Mantels 302 und die Bildung der Nebenkanalnuten 330 und 331 auf der Vorder- und Rückseite in einem Harzformschritt des Formens des Mantels 302 auf einmal unter Verwendung von Gussformen durchzuführen, die auf beiden Seiten des Mantels 302 angeordnet werden.
Wie in 3B dargestellt, weisen die Nebenkanalnuten 331, die auf der Rückseite des Mantels 302 vorgesehen sind, einen geraden Nutabschnitt 332 auf, der dazu konfiguriert ist, in einem Teil des Nebenkanals 307 einen geraden Durchgang 307A zu definieren, und einen abgezweigten Nutabschnitt 333, der dazu konfiguriert ist, in einem Teil des Nebenkanals 307 einen abgezweigten Durchgang 307B zu definieren.
Der gerade Nutabschnitt 332 verläuft in einer geraden Linie entlang der Hauptströmungsrichtung (positive X-Achsen-Richtung) des zu messenden Gases 30 derart am distalen Endabschnitt des Mantels 302, dass ein Ende davon mit dem Einlass 311 des Mantels 302 in Verbindung steht und das andere Ende mit dem ersten Auslass 312 des Mantels 302 in Verbindung steht. Der gerade Nutabschnitt 332 weist einen geraden Abschnitt 332A auf, der so vom Einlass 311 aus verläuft, dass er eine im Wesentlichen konstante Querschnittsform hat, und einen Drosselabschnitt 332B, bei dem die Nutbreite sich vom geraden Abschnitt 332A zum ersten Auslass 312 hin allmählich verengt. Der erste Auslass 312 dient als Auslassöffnung zum Auslassen eines Fluids, das durch den geraden Durchgang 307A des Nebenkanals 307 strömt, das heißt, eines Teils des zu messenden Gases 30. Durch Vorsehen des ersten Auslasses 312 werden Fremdkörper wie z.B. Staub aus dem Nebenkanal 307 ausgelassen, wodurch es möglich ist, die Gesamtmenge der Fremdkörper, die in den abgezweigten Durchgang 307B des Nebenkanals 307 eingeleitet werden, zu reduzieren, und eine Abnahme der Messleistung der Durchflussmesseinheit 451 zu verhindern.
Der abgezweigte Nutabschnitt 333, der vom geraden Abschnitt 332A des geraden Nutabschnitts 332 abzweigt, verläuft zur proximalen Endseite des Mantels 302, wobei er sich krümmt, und steht mit einem Messströmungsweg 341 in Verbindung, der in einem zentralen Abschnitt in einer Höhenrichtung (Y-Achsen-Richtung) vorgesehen ist, was der Längenrichtung des Mantels 302 entspricht. Ein anströmseitiges Ende des abgezweigten Nutabschnitts 333 steht mit einer auf der proximalen Endseite des Mantels 302 angeordneten Seitenwandfläche 332a eines Paars Seitenwandflächen, die den geraden Nutabschnitt 332 bilden, in Verbindung, und eine Bodenwandfläche 333a ist stufenlos durchgehend mit einer Bodenwandfläche des geraden Abschnitts 332A des geraden Abschnitts 332 bündig.
Ein Aufnahmenutabschnitt 333A ist auf einer Seitenwandfläche auf einer Innenseite der Kurve des abgezweigten Nutabschnitts 333 vorgesehen. Der Aufnahmenutabschnitt 333A weist einen konkaven Abschnitt 333B auf. Der konkave Abschnitt 333B nimmt Wasser auf, das in den Aufnahmenutabschnitt 333A eingetreten ist, und das Wasser wird aus einem Entwässerungsloch 376, das an einer Stelle gebohrt ist, die dem konkaven Abschnitt 333B der hinteren Abdeckung 304 gegenüberliegt, wie in 2C dargestellt, aus dem Gehäuse 310 ausgelassen.
Der Messströmungsweg 341 wird durch Durchqueren des Mantels 302 von der Vorderseite zur Rückseite in der Dickenrichtung gebildet. Ein im Strömungsweg freiliegender Abschnitt 430 des Schaltungspaket 400 ist so angeordnet, dass er in den Messströmungsweg 341 vorspringt. Der abgezweigte Nutabschnitt 333 steht auf der Anströmseite des Nebenkanals 307 in Bezug auf den im Strömungsweg freiliegenden Abschnitt 430 des Schaltungspakets 400 mit dem Messströmungsweg 341 in Verbindung.
Im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist die Nebenkanalnut 331, die den Nebenkanal 307 definiert, auf der Anströmseite des im Messströmungsweg 341 zu messenden Gases 30 einen stark geneigten Abschnitt 333d auf, der weiter unten beschrieben wird. Das heißt, der abgezweigte Nutabschnitt 333 der Nebenkanalnut 331, der den abgezweigten Durchgang 307B des Nebenkanals 307 definiert, verläuft in der Höhenrichtung (Y-Achsen-Richtung) des Mantels 302 vom geraden Nutabschnitt 332 zum Messströmungsweg 341, wobei er sich in einer Richtung (negative X-Achsen-Richtung) entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases 30 im Hauptkanal 124 krümmt.
Der abgezweigte Durchgang 307B des Nebenkanals 307, der durch den abgezweigten Nutabschnitt 333 definiert wird, ist mit dem Messströmungsweg 341 versehen, der von der distalen Endseite des Mantels 302 zur proximalen Endseite hin orientiert ist, welche die Flansch 305-Seite ist, wobei er an einer Position, der dem Flansch 305 am nächsten ist, eine Kurve zeichnet. Im Messströmungsweg 341 strömt das durch den Nebenkanal 307 strömende zu messende Gas 30 in der Richtung entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung des Hauptkanals 124 (negative x-Achsen-Richtung).
Im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform hat der abgezweigte Nutabschnitt 333 eine dreidimensionale Form, wobei eine Nuttiefe in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Mantels 302 zum Messströmungsweg 341 hin allmählich tiefer wird (siehe 4A). Im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der abgezweigte Nutabschnitt 333 den stark geneigten Abschnitt 333d auf, der vor dem Messströmungsweg 341 stark vertieft ist.
Im Messströmungsweg 341 erfüllt der stark geneigte Abschnitt 333d die Funktion, einem Teil des zu messenden Gases 30 den Durchgang zu einer Vorderseite 431 zu erlauben, auf der die Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 zwischen der Vorderseite 431 und einer Rückseite 432 des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspakets 400 vorgesehen ist. Ferner erlaubt der stark geneigte Abschnitt 333d Fremdkörpern wie z.B. Staub, der im zu messenden Gas 30 enthalten ist, zur Rückseite 432 des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitt 430 des Schaltungspakets 400 durchgelassen zu werden, die der Rückseite der Durchflussmesseinheit 451 entspricht, wodurch die Verunreinigungsbeständigkeit der Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 verbessert wird.
Das heißt, ein Luftanteil, der eine kleine Masse hat, bewegt sich entlang des stark geneigten Abschnitts 333d und strömt durch einen ersten Durchgang 351 (siehe 4B) auf der Vorderseite 431 des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspakets 400, das heißt, auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451 im Messströmungsweg 341. Fremdkörpern mit großer Masse dagegen fällt es aufgrund einer Zentrifugalkraft schwer, einen Kurs entlang der Kurve des abgezweigten Durchgangs 307B des Nebenkanals 307 plötzlich zu ändern. Daher können Fremdkörper mit großer Masse dem stark geneigten Abschnitt 333d nicht folgen, sondern strömen durch einen zweiten Durchgang 352 (siehe 4B) auf der Rückseite 432 des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspakets 400, das heißt, auf der Rückseite 451b der Durchflussmesseinheit 451.
Die Nebenkanalnut 330, die auf der Vorderseite des in 3A dargestellten Mantels 302 vorgesehen ist, definiert einen Abschnitt des Nebenkanals 307 auf der Abströmseite des abgezweigten Durchgangs 307B. Der Abschnitt auf der Abströmseite des abgezweigten Durchgangs 307B, der durch die Nebenkanalnut 330 definiert wird, weist ein Ende auf, das auf der Rückseite des Mantels 302 über den Messströmungsweg 341 mit einem Abschnitt auf der Anströmseite des abgezweigten Durchgangs 307B in Verbindung steht, und das andere Ende steht mit dem zweiten Auslass 313 in Verbindung, der auf der distalen Endseite des Mantels 302 gebildet ist.
Die Nebenkanalnut 330, die auf der Vorderseite des Mantels 302 vorgesehen ist, ist so geformt, dass sie sich zur Abströmseite hin in der Hauptströmungsrichtung allmählich zur distalen Endseite des Mantels 302 hin krümmt, um linear zur Abströmseite in der Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases 30 am distalen Endabschnitt des Mantels 302 zu verlaufen, und weist eine Nutbreite auf, die sich zum zweiten Auslass 313 hin allmählich verengt. Das zu messende Gas 30 und die Fremdkörper, die den Messströmungsweg 341 durchlaufen haben, strömen durch einen abströmseitigen Abschnitt des abgezweigten Durchgangs 307B des Nebenkanals 307, der durch die auf der Vorderseite des Mantels 302 vorgesehene Nebenkanalnut 330 definiert wird, und werden durch den zweiten Auslass 313 ausgelassen und in den Hauptkanal 124 zurückgeführt.
Der im Strömungsweg freiliegende Abschnitt 430 des Schaltungspakets 400 springt im Messströmungsweg 341 von einer Wandfläche des abgezweigten Nutabschnitts 333 der Nebenkanalnut 331, die den Messströmungsweg 341 definiert, in der Höhenrichtung (Y-Achsen-Richtung) des Mantels 302 zur distalen Endseite des Mantels 302 vor. Der im Strömungsweg freiliegende Abschnitt 430 weist eine Dicke in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Mantels 302 auf und ist in einer rechteckigen Plattenform entlang der Strömungsrichtung des durch den Messströmungsweg 341 strömenden zu messenden Gases 30 geformt. Der im Strömungsweg freiliegende Abschnitt 430 hat die Aufgabe eines tragenden Teils, das die Durchflussmesseinheit 451 trägt, um die Durchflussmesseinheit 451 im Nebenkanal 307 anzuordnen.
4A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IVA-IVA des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers 300. 4B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IVB-IVB des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers 300.
Der Nebenkanal 307 weist den ersten Durchgang 351 auf, der auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451 im Messströmungsweg 341 vorgesehen ist, und den zweiten Durchgang 352, der auf der Rückseite 451b der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen ist. Zusätzlich weist der Nebenkanal 307 den geneigten Durchgang 361 auf, der in der Vorwärtsströmungsrichtung F des Fluids im ersten Durchgang 351, das heißt, in der Vorwärtsströmungsrichtung F des im ersten Durchgang 351 zu messenden Gases 30 vor dem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 vorgesehen ist.
Die Luft, die das zu messende Gas 30 ist, strömt entlang der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 im ersten Durchgang 351 des Messströmungswegs 341. Dabei wird über die Messfläche 451a, die eine in der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehene Wärmeübertragungsfläche ist, auf das zu messende Gas 30 Wärme übertragen, wodurch die Durchflussrate gemessen wird. Zur Messung der Durchflussrate kann ein allgemeines Messprinzip für thermische Durchflussmesser angewandt werden. Die Konfiguration der Durchflussmesseinheit 451 ist nicht besonders eingeschränkt, sofern es möglich ist, die Durchflussrate des durch den Hauptkanal 124 strömenden zu messenden Gases 30 auf der Basis eines Messwerts zu messen, der durch die Durchflussmesseinheit 451 gemessen wird, wie im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform.
Der thermische Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform ist durch den geneigten Durchgang 361 gekennzeichnet, der in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 im ersten Durchgang 351 vor dem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 vorgesehen ist, auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451, im Messströmungsweg 341 des Nebenkanals 307. Der geneigte Durchgang 361 umfasst die erste Schrägfläche 371, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451.
Der thermische Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform umfasst zudem das flache Gehäuse 310, das im Hauptkanal 124 angeordnet ist und den Nebenkanal 307 definiert, wie oben beschrieben. Die Messfläche 451a der im Nebenkanal 307 angeordneten Durchflussmesseinheit 451 ist jedoch im Wesentlichen rechtwinklig zur Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310.
Im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebenkanal 307 den geraden Durchgang 307A auf, der einen Teil des durch den Hauptkanal 124 strömenden Fluids aufnimmt, welches das zu messende Gas 30 ist, wie oben beschrieben (siehe 3B). Zusätzlich weist der Nebenkanal 307 den ersten Auslass 312 auf, der die Auslassöffnung ist, um einen Teil des zu messenden Gases 30 auszulassen, welches das durch den geraden Durchgang 307A strömende Fluid ist, und den abgezweigten Durchgang 307B, der vor dem ersten Auslass 312 in der Vorwärtsströmungsrichtung des durch den geraden Durchgang 307A strömenden Fluids vom geraden Durchgang 307A abzweigt. Der erste Durchgang 351, der zweite Durchgang 352 und der geneigte Durchgang 361, die oben beschrieben wurden, sind alle im abgezweigten Durchgang 307B vorgesehen.
5 ist eine schematische Abwicklung des Nebenkanals 307 des in 4A und 4B dargestellten thermischen Durchflussmessers 300. In 5 ist ein Querschnitt entlang der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310 im vorderen und hinteren Abschnitt des Messströmungswegs 341 des Nebenkanals 307 in einem Zustand dargestellt, in dem er als Querschnitt parallel zu einer Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) und einer Längenrichtung (X-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310 abgewickelt ist.
Wie oben beschrieben, umfasst der thermische Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform: den Nebenkanal 307, der einen Teil des durch den Hauptkanal 124 strömenden Fluids aufnimmt, welches das zu messende Gas 30 ist, und die Durchflussmesseinheit 451, die im Inneren des Nebenkanals 307 angeordnet ist. Zusätzlich umfasst der Nebenkanal 307: den ersten Durchgang 351, der auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen ist; den zweiten Durchgang 352, der auf der Rückseite der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen ist; und den geneigten Durchgang 361, der vor dem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 in einer Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 im ersten Durchgang 351 vorgesehen ist. Der geneigte Durchgang 361 umfasst die erste Schrägfläche 371, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451.
Ferner weist der geneigte Durchgang 361 im in 5 dargestellten Beispiel eine zweite Schrägfläche 372 auf, die der ersten Schrägfläche 371 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 (Z-Achsen-Richtung) gegenüberliegt. Der ersten Schrägfläche 371 entsprechend ist die zweite Schrägfläche 372 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt. Wie in 3B dargestellt, ist die zweite Schrägfläche 372 an einem Boden des abzweigten Nutabschnitts 333 des Mantels 302 vorgesehen und bildet den stark geneigten Abschnitt 333d im abgezweigten Nutabschnitt 333 des Mantels 302.
Zusätzlich ist im in 5 dargestellten Beispiel ein Neigungswinkel θ2 der zweiten Schrägfläche 372 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 größer als ein Neigungswinkel θ1 der ersten Schrägfläche 371 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30. Das heißt, eine Winkeldifferenz zwischen dem Neigungswinkel θ1 der ersten Schrägfläche 371 und dem Neigungswinkel θ2 der zweiten Schrägfläche 372 kann zum Beispiel auf zwischen 3° und 15° eingestellt sein.
Zusätzlich ist im in 5 dargestellten Beispiel ein Abschnitt des Nebenkanals 307 vor dem geneigten Durchgang 361 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 auf der zweiten Durchgangs 352- Seite des ersten Durchgangs 351 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 (Z-Achsen-Richtung) vorgesehen.
Zusätzlich schneiden sich im in 5 dargestellten Beispiel eine Verlängerungslinie L1 der ersten Schrägfläche 371 und eine Verlängerungslinie L2 der Messfläche 451a vor der Messfläche 451a in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 im Querschnitt des Nebenkanals 307 senkrecht zur Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 parallel zur Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30. Zusätzlich können sich die Verlängerungslinie L1 der ersten Schrägfläche 371 und die Verlängerungslinie L2 der Messfläche 451a vor einem anströmseitigen Endabschnitt des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspakets 400 als Tragabschnitt des Durchflussmessgeräts 451 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 schneiden.
6A und 6B sind jeweils eine Vorderansicht und eine Rückansicht der vorderen Abdeckung 303 des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmessers. 7A und 7B sind jeweils eine Vorderansicht und eine Rückansicht der hinteren Abdeckung 304 des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmessers.
Wie oben beschrieben, sind die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 Bestandteile des Gehäuses 310, das den Nebenkanal 307 definiert, und weisen jeweils Nebenkanalnuten 335 und 336 auf, die dazu konfiguriert sind, auf der dem Mantel 302 gegenüberliegenden Rückseite den Nebenkanal 307 zu definieren. Die Nebenkanalnut 335 der vorderen Abdeckung 303 definiert zusammen mit der in 3A dargestellten Nebenkanalnut 330 des Mantels 302 den Messströmungsweg 341 des Nebenkanals 307 und den abströmseitigen Abschnitt davon.
Die Nebenkanalnuten 336 der hinteren Abdeckung 304 weisen einen geraden Nutabschnitt 337 auf, der dazu konfiguriert ist, den geraden Durchgang 307A in einem Teil des Nebenkanals 307 zu definieren, und einen abgezweigten Nutabschnitt 338, der dazu konfiguriert ist, den abgezweigten Durchgang 307B in einem Teil des Nebenkanals 307 zu definieren, den auf der Rückseite des in 3B dargestellten Mantels 302 vorgesehenen Nebenkanalnuten 331 entsprechend. Die erste Schrägfläche 371 des in 4A und 5 dargestellten geneigten Durchgangs 361 ist auf dem Bodenteil des abgezweigten Nutabschnitts 338 der in 7B dargestellten hinteren Abdeckung 304 vorgesehen. Die erste Schrägfläche 371 ist durchgehend mit einer Wandfläche 304a verbunden, die am Bodenteil des abgezweigten Nutabschnitts 338 der hinteren Abdeckung 304 vorgesehen ist.
Wie in 4A und 5 dargestellt, ist die Wandfläche 304a so vorgesehen, dass sie den Messströmungsweg 341 des Nebenkanals 307 definiert und dem zweiten Durchgang 352 auf der Rückseite 451b der Durchflussmesseinheit 451 gegenüberliegt. Da die Wandfläche 304a, die eine Breite des zweiten Durchgangs 352 in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310 reguliert, auf diese Weise vorgesehen ist, ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Messströmungsweg 341 strömenden zu messenden Gases 30 zu verbessern.
Im Folgenden werden Funktionen des thermischen Durchflussmessers 300 der Ausführungsform beschrieben.
8A ist eine Ansicht, die die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zeigt, das durch den Nebenkanal 307 des in 5 dargestellten thermischen Durchflussmessers 300 strömt. In 8A ist die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Nebenkanal 307 strömenden zu messenden Gases 30 durch Schwarzweißschattierungen dargestellt, und die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 ist umso höher, je dunkler die Farbe ist.
Im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Strom des zu messenden Gases 30 durch die erste Schrägfläche 371 des geneigten Durchgangs 361, der vor dem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 des Nebenkanals 307 in der Vorwärtsströmungsrichtung F vorgesehen ist, in der Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgang 351 hin abzulenken. Dadurch ist es möglich, selbst beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 die Strömungsgeschwindigkeit des durch den ersten Durchgang 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F strömenden Fluids im Vergleich zum Stand der Technik zu erhöhen.
8B ist eine Ansicht, die eine Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids darstellt, das durch den Nebenkanal 307 eines thermischen Durchflussmessers eines Vergleichsbeispiels strömt, in welchem die in 5 dargestellte erste Schrägfläche 371 nicht vorgesehen ist. In 8B ist die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 wie in 8A durch Schwarz-Weiß-Schattierungen dargestellt.
Im thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels, das keine erste Schrägfläche 371 aufweist, ist die Ablenkungswirkung des Stroms des zu messenden Gases 30 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F gering. Daher ist die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30, das durch den ersten Durchgang 351 strömt, niedriger als die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30, das durch den zweiten Durchgang 352 strömt, und die Durchflussrate des durch den ersten Durchgang 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F strömenden Fluids nimmt beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 sogar ab. Diese Neigung wird deutlich, wenn der Abschnitt des Nebenkanals 307 vor dem geneigten Durchgang 361 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 vorgesehen ist als der erste Durchgang 351.
9 ist ein Graph, der ein Messergebnis der Strömungsgeschwindigkeit darstellt, das mit dem thermischen Durchflussmesser 300 der in 8A gezeigten vorliegenden Ausführungsform erhalten wurde, und ein Messergebnis der Strömungsgeschwindigkeit, das mit dem thermischen Durchflussmesser des in 8B gezeigten Vergleichsbeispiels erhalten wurde. Im Graph von 9 stellt die horizontale Achse eine Eingabeströmungsgeschwindigkeit dar, das heißt, eine reale Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30, und die vertikale Achse stellt eine Ausgabeströmungsgeschwindigkeit dar, das heißt, die Strömungsgeschwindigkeit, die jeweils vom thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform und vom thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels ausgegeben wird. Wenn die Eingabeströmungsgeschwindigkeit sich beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 ändert, nimmt die Ausgabeströmungsgeschwindigkeit im thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels der Eingangsströmungsgeschwindigkeit gegenüber deutlich ab, im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform wird die Abnahme der Ausgabeströmungsgeschwindigkeit dagegen unterdrückt.
10 ist ein Graph, der ein Beispiel einer realen Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids beim Pulsieren und der vom thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform und vom thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids zeigt. Im Graph von 10 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, die vertikale Achse stellt die Strömungsgeschwindigkeit dar, die durchgezogene Linie stellt die reale Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 dar, das heißt, die Eingabeströmungsgeschwindigkeit, die gestrichelte Linie stellt die Strömungsgeschwindigkeit dar, die vom thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform gemessen wurde, und die Strichpunktlinie stellt die Strömungsgeschwindigkeit dar, die vom thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels gemessen wurde.
Im Beispiel von 10 wird die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 vom thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform und vom thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels gemessen, während die Eingangsströmungsgeschwindigkeit sich mit 1 [m/s] als Bezugswert von 3[m/s] auf 0 [m/s] oder weniger ändert. Im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 wie in 8A gezeigt zu, sodass ein Maximalwert der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit wie durch die gestrichelte Linie in 10 angezeigt zunimmt, und als Ergebnis entspricht ein Mittelwert V1 der gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten etwa einem Mittelwert V0 der Eingangsströmungsgeschwindigkeiten.
Im thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels dagegen nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 wie in 8B gezeigt ab, sodass ein Maximalwert der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit wie durch die Strichpunktlinie in 10 angezeigt nicht genug zunimmt, und als Ergebnis fällt ein Mittelwert V2 der gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten unter den Mittelwert V0 der Eingangsströmungsgeschwindigkeiten ab.
Da der Mittelwert V1 der Strömungsgeschwindigkeiten im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel als Messwert der Strömungsgeschwindigkeiten benutzt wird, ist es wichtig, den Abfall des Mittelwerts V1 der Strömungsgeschwindigkeiten unter den Mittelwert V0 der realen Strömungsgeschwindigkeiten des zu messenden Gases 30 zu unterdrücken. Wie in 10 dargestellt, ist es im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Mittelwert V1 der Strömungsgeschwindigkeiten mehr als den Mittelwert V2 der Strömungsgeschwindigkeiten, die durch den thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels erhalten wurden, auf eine positive Seite zu verschieben, um sich dem Mittelwert V0 der realen Strömungsgeschwindigkeiten des zu messenden Gases 30 zu nähern.
11A und 11B sind Graphen, die jeweils Beispiele für Messfehler des in 8A dargestellten thermischen Durchflussmessers der ersten Ausführungsform und des in 8B dargestellten thermischen Durchflussmessers des Vergleichsbeispiels zeigen. Wie in 11A dargestellt, ist es möglich, einen Fehler in der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Erfindung zu unterdrücken, selbst wenn eine Pulsationsamplitude der Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 zunimmt, da die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Durchgangs 351 in der Strömungsrichtung F des zu messenden Gases 30 zunimmt, wie in 8A gezeigt. Dagegen nimmt im thermischen Durchflussmesser des Vergleichsbeispiels ein Fehler der zu messenden Strömungsgeschwindigkeit zu, wenn eine Pulsationsamplitude der Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 zunimmt, da die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 abnimmt, wie in 8B gezeigt.
Demnach ist der thermische Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform mit dem geneigten Durchgang 361 versehen, der vor dem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 im ersten Durchgang 351 im Messströmungsweg 341 des Nebenkanals 307 auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen ist. Ferner umfasst der geneigte Durchgang 361 die erste Schrägfläche 371, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451.
Mit solch einer Konfiguration ist es dem thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Strom des zu messenden Gases 30 in der Vorwärtsströmungsrichtung F durch die erste Schrägfläche 371 des ersten geneigten Durchgangs 361 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin abzulenken. Dadurch ist es möglich, die Durchflussrate des zu messenden Gases 30, das durch den ersten Durchgang 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F strömt, im Vergleich zum Stand der Technik selbst beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 zu erhöhen. Daher ist es dem thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform gemäß selbst beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 möglich, einen Abfall der von der Durchflussmesseinheit 451 gemessenen Strömungsgeschwindigkeit unter die reale Strömungsgeschwindigkeit zu unterdrücken und den Messfehler im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
Zudem weist der geneigte Durchgang 361 im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform eine zweite Schrägfläche 372 auf, die der ersten Schrägfläche 371 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 (Z-Achsen-Richtung) gegenüberliegt, wie in 5 dargestellt. Ferner ist die zweite Schrägfläche 372 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt, was der ersten Schrägfläche 371 entspricht. Dadurch ist es möglich, die Entstehung von Wirbeln im Strom des zu messenden Gases 30, das durch die erste Schrägfläche 371 des ersten geneigten Durchgangs 361 abgelenkt wurde, zu unterdrücken, und die Durchflussrate des zu messenden Gases 30 durch den ersten Durchgang 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F zu erhöhen.
Zusätzlich ist im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform der Neigungswinkel θ2 der zweiten Schrägfläche 372 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 größer als ein Neigungswinkel θ1 der ersten Schrägfläche 371 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30. Dadurch ist es möglich, die Entstehung von Wirbeln im Strom des zu messenden Gases 30, das durch die erste Schrägfläche 371 des ersten geneigten Durchgangs 361 abgelenkt wurde, effektiver zu unterdrücken, und die Durchflussrate des zu messenden Gases 30 durch den ersten Durchgang 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F zu erhöhen. Zusätzlich ist es möglich, die Verunreinigungsbeständigkeit der Durchflussmesseinheit 451 und die Abnahme der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit des thermischen Durchflussmessgeräts 300 der realen Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 gegenüber miteinander zu vereinbaren.
Zudem ist es möglich, den Wirbel zu unterdrücken, der in einem Rohr mit erweitertem Durchmesser mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt, indem die Winkeldifferenz zwischen dem Neigungswinkel θ1 der ersten Schrägfläche 371 und dem Neigungswinkel θ2 der zweiten Schrägfläche 372 zum Beispiel auf zwischen 3° und 15° eingestellt wird. Das heißt, ein Winkel, mit dem sich der geneigte Durchgang 361 im Durchmesser erweitert, wird sanft eingestellt, um der Durchfluss des im Messströmungsweg 341 zu messenden Gases 30 so zu korrigieren, dass es möglich ist, die Strömung des zu messenden Gases 30 im ersten Durchgang 351 und im zweiten Durchgang 352 zu stabilisieren.
Zusätzlich ist im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform der Abschnitt des Nebenkanals 307 vor dem geneigten Durchgang 361 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30 auf der zweiten Durchgangs 352-Seite des ersten Durchgangs 351 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a der Durchflussmesseinheit 451 (Z-Achsen-Richtung) vorgesehen.
Wenn der geneigte Durchgang 361 keine erste Schrägfläche 371 aufweist, wie in 8B dargestellt, wird die Strömungsgeschwindigkeit des durch den zweiten Durchgang 352 strömenden zu messenden Gases 30 höher als die Strömungsgeschwindigkeit des durch den ersten Durchgang 351 strömenden zu messenden Gases 30, und die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30, das durch den ersten Durchgang 351 strömt, nimmt daher ab. Wenn der geneigte Durchgang 361 jedoch die erste Schrägfläche 371 aufweist, ist es möglich, den Strom des zu messenden Gases 30 in der Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgang 351 hin abzulenken und die Strömungsgeschwindigkeit in der Vorwärtsströmungsrichtung F des durch den ersten Durchgang 351 strömenden Fluids zu erhöhen.
Zusätzlich schneiden sich im thermischen Durchflussmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform die Verlängerungslinie L1 der ersten Schrägfläche 371 und die Verlängerungslinie L2 der Messfläche 451a vor der Messfläche 451a in der Vorwärtsströmungsrichtung F des zu messenden Gases 30, wie in 5 gezeigt. Dadurch wird das zu messende Gas 30, das von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin abgelenkt wurde, indem es an der ersten Schrägfläche 371 entlang geströmt ist, mit erhöhter Wahrscheinlichkeit in den ersten Durchgang 351 eingeleitet. Wenn die Verlängerungslinie L1 der ersten Schrägfläche 371 und die Verlängerungslinie L2 der Messfläche 451a sich vor dem anströmseitigen Endabschnitt des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspakets 400 schneiden, wird das abgelenkte zu messende Gas 30 zudem leichter in den ersten Durchgang 351 eingeleitet.
Wie oben beschrieben, ist es dem thermischen Durchflussmesser 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen Abfall der durch die Durchflussmesseinheit 451 gemessenen Strömungsgeschwindigkeit unter die reale Strömungsgeschwindigkeit zu unterdrücken und den Messfehler selbst beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform des thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung anhand von 12 Bezug nehmend auf 1 bis 4B und 6A bis 7B beschrieben. 12 ist eine schematische Abwicklung des Nebenkanals 307 eines thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Ausführungsform, die 5 des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform entspricht.
Nachstehend wird der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform anhand der Unterschiede zum oben beschriebenen thermischen Durchflussmesser 300 der in 5 dargestellten ersten Ausführungsform beschrieben. Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie der thermische Durchflussmesser der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der weiter unten beschriebenen Konfiguration. Daher werden gleiche Teile wie die des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
Wie in 12 dargestellt, ist der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform auf einer Wandfläche auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zwischen Wandflächen des Nebenkanals 307, die sich in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310 gegenüberliegen, mit einem konvexen Abschnitt 381 versehen, der in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310 vorspringt. Der konvexe Abschnitt 381 weist die erste Schrägfläche 371 auf. Ein Bereich, in welchem die erste Schrägfläche 371 vorgesehen ist, ist der geneigte Durchgang 361 im Nebenkanal 307 des thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Ausführungsform.
Die erste Schrägfläche 371, die in 12 dargestellt ist, ist auf der zweiten Durchgangs 352-Seite der Durchflussmesseinheit 451 vorgesehen und in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt, was der in 5 dargestellten ersten Schrägfläche entspricht. Zusätzlich schneiden sich die Verlängerungslinie L1 der ersten Schrägfläche 371 und die Verlängerungslinie L2 in der Vorwärtsströmungsrichtung F vor der Messfläche 451a und in der Vorwärtsströmungsrichtung F vor dem im Strömungsweg freiliegenden Abschnitt 430 des Schaltungspakets 400 als dem Tragabschnitt des Durchflussmessgeräts 451 in der Vorwärtsströmungsrichtung F in der ersten Schrägfläche 371, wie in 12 dargestellt.
Zusätzlich weist der geneigte Durchgang 361 des Nebenkanals 307 im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform keine zweite Schrägfläche 372 auf, und ein Abschnitt des Nebenkanals 307 vor dem geneigten Durchgang 361 in der Vorwärtsströmungsrichtung F ist in Bezug auf den ersten Durchgang 351 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a nicht auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 vorgesehen.
Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform weist jedoch im Nebenkanal 307 den ersten Durchgang 351, den zweiten Durchgang 352 und den geneigten Durchgang 361 auf, und der geneigte Durchgang 361 weist die erste Schrägfläche 371 auf, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgang 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451, was dem thermischen Durchflussmesser 300 der ersten Ausführungsform entspricht.
Deshalb ist es dem thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform gemäß möglich, die Strömung des zu messenden Gases 30 in der Vorwärtsströmungsrichtung F durch die erste Schrägfläche 371 des geneigten Durchgangs 361 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin abzulenken und die gleichen Wirkungen wie die des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform zu erhalten.
(Dritte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform des thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung anhand von 13 Bezug nehmend auf 1 bis 4B und 6A bis 7B beschrieben. 13 ist eine schematische Abwicklung des Nebenkanals 307 eines thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Ausführungsform, die 5 des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform entspricht.
Nachstehend wird der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform anhand der Unterschiede zum oben beschriebenen thermischen Durchflussmesser 300 der in 12 dargestellten zweiten Ausführungsform beschrieben. Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie der thermische Durchflussmesser der zweiten Ausführungsform, mit Ausnahme der weiter unten beschriebenen Konfiguration. Daher sind gleiche Teile wie die des thermischen Durchflussmessers der zweiten Ausführungsform und des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wurde ausgelassen.
Wie in 13 dargestellt, springt im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform die Wandfläche 304a auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zwischen Wandflächen des Nebenkanals 307, die einander in der Dickenrichtung (Z-Achsrichtung) des Gehäuses 310 gegenüberliegen, in der Dickenrichtung (Z-Achsrichtung) des Gehäuses 310 vor. Die Wandfläche 304a wird zum Beispiel durch eine vorspringende Rückseite der hinteren Abdeckung 304 bereitgestellt. Die erste Schrägfläche 371 ist an einem Endabschnitt der Wandfläche 304a auf der Anströmseite in der Strömungsrichtung F des im Nebenkanal 307 zu messenden Gases 30 vorgesehen. Ein Bereich, in welchem die erste Schrägfläche 371 vorgesehen ist, ist der geneigte Durchgang 361 im Nebenkanal 307 des thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Ausführungsform.
Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform weist im Nebenkanal 307 den ersten Durchgang 351, den zweiten Durchgang 352 und den geneigten Durchgang 361 auf, und der geneigte Durchgang 361 weist die erste Schrägfläche 371 auf, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgang 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451, was dem in 5 dargestellten thermischen Durchflussmesser 300 der ersten Ausführungsform und dem in 12 dargestellten thermischen Durchflussmesser der zweiten Ausführungsform entspricht.
Deshalb ist es dem thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform gemäß möglich, die Strömung des zu messenden Gases 30 in der Vorwärtsströmungsrichtung F durch die erste Schrägfläche 371 des geneigten Durchgangs 361 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin abzulenken und die gleichen Wirkungen wie die des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform und des thermischen Durchflussmessers der zweiten Ausführungsform zu erhalten.
(Vierte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform des thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung anhand von 14 Bezug nehmend auf 1 bis 4B und 6A bis 7B beschrieben. 14 ist eine schematische Abwicklung des Nebenkanals 307 eines thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Ausführungsform, die 5 des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform entspricht.
Nachstehend wird der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform anhand der Unterschiede zum oben beschriebenen thermischen Durchflussmesser der in 12 dargestellten zweiten Ausführungsform beschrieben. Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie der thermische Durchflussmesser der zweiten Ausführungsform, mit Ausnahme der weiter unten beschriebenen Konfiguration. Daher werden gleiche Teile wie die des thermischen Durchflussmessers der zweiten Ausführungsform und des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
Wie in 14 dargestellt, ist der im Strömungsweg freiliegende Abschnitt 430 des Schaltungspakets 400 im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform als Tragabschnitt des Durchflussmessgeräts 451 in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F (negative X-Achsen-Richtung) des im ersten Durchgang 351 zu messenden Gases 30 geneigt. Das heißt, die Vorderseite 431 des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430 auf Seiten des ersten Durchgangs 351 ist in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt.
Im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Durchgang 351 ein sich in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) des Gehäuses 310 mit der Messfläche 451a überlappender Abschnitt eines Durchgangs, der auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451 durch den im Strömungsweg freiliegenden Abschnitt 430 des Schaltungspakets 400 im Inneren des Nebenkanals 307 vorgesehen ist.
Im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform bildet ein Abschnitt vor einem Einlass des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F der Vorderseite 431 des im Strömungsweg freiliegenden Abschnitts 430, der in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F geneigt ist, den ersten Strömungsweg 371. Ferner bildet der Abschnitt vor dem Einlass 351a des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F des Durchgangs, der auf der Messflächen 451a-Seite der Durchflussmesseinheit 451 durch den im Strömungsweg freiliegenden Abschnitt 430 vorgesehen ist, den geneigten Durchgang 361.
Das heißt, der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform weist im Nebenkanal 307 den ersten Durchgang 351, den zweiten Durchgang 352 und den geneigten Durchgang 361 auf, und der geneigte Durchgang 361 weist die erste Schrägfläche 371 auf, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgang 351 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs 352 zu sein als die Durchflussmesseinheit 451, was den thermischen Durchflussmessern der zweiten und dritten Ausführungsform entspricht.
Deshalb ist es dem thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform gemäß möglich, die Strömung des zu messenden Gases 30 in der Vorwärtsströmungsrichtung F durch die erste Schrägfläche 371 des geneigten Durchgangs 361 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin abzulenken und die gleichen Wirkungen wie die des thermischen Durchflussmessers der zweiten und der dritten Ausführungsform zu erhalten.
(Fünfte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform des thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung anhand von 15 Bezug nehmend auf 1 bis 4B und 6A bis 7B beschrieben. 15 ist eine schematische Abwicklung des Nebenkanals 307 eines thermischen Durchflussmessers der vorliegenden Ausführungsform, die 5 des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform entspricht.
Nachstehend wird der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform anhand der Unterschiede zum oben beschriebenen thermischen Durchflussmesser der in 5 dargestellten ersten Ausführungsform beschrieben. Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie der thermische Durchflussmesser 300 der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der weiter unten beschriebenen Konfiguration. Daher sind gleiche Teile wie die des thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wurde ausgelassen.
Im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebenkanal 307 auf einer Abströmseite eines Auslasses 351b des ersten Durchgangs 351 in der Vorwärtsströmungsrichtung F einen zweiten geneigten Durchgang 362 auf. Der zweite geneigte Durchgang 362 weist eine dritte Schrägfläche 373 auf, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des ersten Durchgangs 351 zur Seite des zweiten Durchgangs 352 hin geneigt ist, um näher auf Seiten des ersten Durchgangs 351 zu liegen als die Durchflussmesseinheit 451.
Zusätzlich weist der zweite geneigte Durchgang 362 im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform eine vierte Schrägfläche 374 auf, die der dritten Schrägfläche 373 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a (Z-Achsen-Richtung) gegenüberliegt. Die vierte Schrägfläche 374 ist in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgangs 351 hin geneigt.
Ferner ist im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform auf einer Abströmseite des zweiten geneigten Durchgangs 362 in der Vorwärtsströmungsrichtung F auf der ersten Durchgangs 351-Seite des zweiten Durchgangs 352 in der Richtung senkrecht zur Messfläche 451a (Z-Achsen-Richtung) ein Abschnitt des Nebenkanals 307 vorgesehen. Mit anderen Worten, der Nebenkanal 307 weist auf der Anströmseite und der Abströmseite des Messströmungswegs 341 in der Vorwärtsströmungsrichtung F den geneigten Durchgang 361 und den zweiten geneigten Durchgang 362 auf, die in Bezug auf einen Punkt auf der Durchflussmesseinheit 451 eine punktsymmetrische Konfiguration haben.
Der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie der oben beschriebene thermische Durchflussmesser 300 der ersten Ausführungsform und kann daher die gleichen Wirkungen wie die des oben beschriebenen thermischen Durchflussmessers 300 der ersten Ausführungsform erreichen. Zusätzlich weist der thermische Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform den zweiten geneigten Durchgang 362 auf, und daher ist es möglich, das zu messenden Gas 30, das in einer Rückwärtsströmungsrichtung R strömt, die entgegengesetzt zur Vorwärtsströmungsrichtung F ist, von der Abströmseite in der Vorwärtsströmungsrichtung F des im Messströmungsweg 341 zu messenden Gases 30 durch die dritte Schrägfläche 373 von der Seite des ersten Durchgangs 351 zur Seite des zweiten Durchgangs 352 hin abzulenken.
Dadurch ist es möglich, beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 die Strömungsgeschwindigkeit des in der Rückwärtsströmungsrichtung R (positive X-Achsen-Richtung) durch den zweiten Durchgang 352 strömenden zu messenden Gases 30 im Vergleich zum Stand der Technik zu erhöhen, und die Strömungsgeschwindigkeit des in der Rückwärtsströmungsrichtung R durch den ersten Durchgang 351 strömenden zu messenden Gases 30 im Vergleich zum Stand der Technik zu senken. Dadurch ist es möglich, eine negative Spitze einer Wellenform der Strömungsgeschwindigkeit, die durch die gestrichelte Linie in 10 dargestellt ist, zu einer positiven Seite zu verschieben und den Mittelwert V1 der vom thermischen Durchflussmesser gemessenen Strömungsgeschwindigkeit dem Mittelwert V0 der realen Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30 anzunähern.
Ferner weist im thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform der zweite geneigte Durchgang 362 die vierte Schrägfläche 374 auf, die der dritten Schrägfläche 373 gegenüberliegt, und ist in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung F von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zur Seite des ersten Durchgang 351 hin geneigt. Dadurch ist es möglich, die Entstehung von Wirbeln im Strom des zu messenden Gases 30, das durch die dritte Schrägfläche 373 des zweiten geneigten Durchgangs 362 abgelenkt wurde, zu unterdrücken, und die Durchflussrate des zu messenden Gases 30 durch den zweiten Durchgang 352 in der Rückwärtsströmungsrichtung R zu erhöhen.
Daher ist es dem thermischen Durchflussmesser der vorliegenden Ausführungsform gemäß selbst beim Pulsieren des zu messenden Gases 30 möglich, einen Abfall der von der Durchflussmesseinheit 451 gemessenen Strömungsgeschwindigkeit unter die reale Strömungsgeschwindigkeit effektiver zu unterdrücken, und den Messfehler im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben Bezug nehmend auf die Zeichnungen im Detail beschrieben wurde, ist eine spezifische Konfiguration nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, und Konstruktionsänderungen und dergleichen liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung, sofern sie nicht von ihrem Wesen abweichen.
Bezugszeichenliste

30: zu messendes Gas (Fluid)
124: Hauptkanal
300: thermischer Durchflussmesser
307: Nebenkanal
307A: gerader Durchgang
307B: abgezweigter Durchgang
310: Gehäuse
312: erster Auslass (Auslassöffnung)
351: erster Durchgang
351a: Einlass
351b: Auslass des ersten Durchgangs
352: zweiter Durchgang
361: geneigter Durchgang
362: zweiter geneigter Durchgang
371: erste Schrägfläche
372: zweite Schrägfläche
373: dritte Schrägfläche
374: vierte Schrägfläche
451: Durchflussmesseinheit
451a: Messfläche
451b: Rückseite
F: Vorwärtsströmungsrichtung
L1: Verlängerungslinie der ersten Schrägfläche
L2: Verlängerungslinie der Messfläche
θ1: Neigungswinkel der ersten Schrägfläche
θ2: Neigungswinkel der zweiten Schrägfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012093203 A [0006]

Claims

Thermischer Durchflussmesser, umfassend: einen Nebenkanal, der einen Teil eines durch einen Hauptkanal strömenden Fluids aufnimmt; und eine Durchflussmesseinheit, die im Nebenkanal angeordnet ist, wobei der Nebenkanal umfasst: einen ersten Durchgang, der auf einer Messflächenseite der Durchflussmesseinheit vorgesehen ist; einen zweiten Durchgang, der auf einer Rückseite der Durchflussmesseinheit vorgesehen ist; und einen geneigten Durchgang, der vor einem Einlass des ersten Durchgangs in einer Vorwärtsströmungsrichtung des Fluids im ersten Durchgang vorgesehen ist, und der geneigte Durchgang eine erste Schrägfläche aufweist, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung von einer Seite des zweiten Durchgangs zu einer Seite des ersten Durchgangs hin geneigt ist, um näher auf Seiten des zweiten Durchgangs zu liegen als die Durchflussmesseinheit.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei der geneigte Durchgang eine zweite Schrägfläche aufweist, die der ersten Schrägfläche in einer Richtung senkrecht zur Messfläche der Durchflussmesseinheit gegenüberliegt, und die zweite Schrägfläche in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung von der Seite des zweiten Durchgangs zur Seite des ersten Durchgangs hin geneigt ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 2, wobei ein Neigungswinkel der zweiten Schrägfläche in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung größer ist als ein Neigungswinkel der ersten Schrägfläche in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei ein Abschnitt des Nebenkanals vor dem geneigten Durchgang in der Vorwärtsströmungsrichtung in einer Richtung senkrecht zur Messfläche der Durchflussmesseinheit näher auf Seiten des zweiten Durchgangs vorgesehen ist als der erste Durchgang.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei in einem Querschnitt des Nebenkanals parallel zur Vorwärtsströmungsrichtung und senkrecht zur Messfläche der Durchflussmesseinheit eine Verlängerungslinie der ersten Schrägfläche und eine Verlängerungslinie der Messfläche sich in der Vorwärtsströmungsrichtung vor einer Durchflussmessfläche miteinander schneiden.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei der Nebenkanal umfasst: einen geraden Durchgang, der einen Teil des durch den Hauptkanal strömenden Fluids aufnimmt; eine Auslassöffnung, die einen Teil des durch den geraden Durchgang strömenden Fluids auslässt; und einen abgezweigten Durchgang vor der Auslassöffnung in der Vorwärtsströmungsrichtung des durch den geraden Durchgang strömenden Fluids, und der erste Durchgang, der zweite Durchgang und der geneigte Durchgang im abgezweigten Durchgang vorgesehen sind.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, außerdem umfassend ein flaches Gehäuse, das im Inneren des Hauptkanals angeordnet ist und den Nebenkanal definiert, wobei die Messfläche der Durchflussmesseinheit senkrecht zu einer Dickenrichtung des Gehäuses steht.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei der Nebenkanal hinter einem Auslass des ersten Durchgangs in der Vorwärtsströmungsrichtung einen zweiten geneigten Durchgang aufweist, und der zweite geneigte Durchgang eine dritte Schrägfläche aufweist, die in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung von der Seite des ersten Durchgangs zur Seite des zweiten Durchgangs hin geneigt ist, um näher auf Seiten des ersten Durchgangs zu liegen als die Durchflussmesseinheit.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 8, wobei der zweite geneigte Durchgang eine vierte Schrägfläche aufweist, die der dritten Schrägfläche in einer Richtung senkrecht zur Messfläche der Durchflussmesseinheit gegenüberliegt, und die vierte Schrägfläche in Bezug auf die Vorwärtsströmungsrichtung von der Seite des zweiten Durchgangs zur Seite des ersten Durchgangs hin geneigt ist.