JP2001012978A

JP2001012978A - 気体流量計

Info

Publication number: JP2001012978A
Application number: JP11183112A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; 豊田中; Hiroshi Hattori; 浩服部
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】レンジャビリティが広い気体流量計を、小
型、安価に形成する。【解決手段】流路９中にフラッパー弁１８を気体の動
圧および弁差圧により開閉するように配置する。フラッ
パー弁１８は気体の設定微少流量時に閉じるようにし、
更に、流路９中には、前記フラッパー弁１８の閉じ状態
時に気体を微少量流通させるバイパス流路１７を設け
る。バイパス流路１７部には熱式フローセンサー２１を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の気体の流
量を計測する気体流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、膜式ガスメータは、その構造から
小型化が困難であるため、近年、小型化が可能な超音波
式、渦式、フルイディック式、熱線式等の推測式気体流
量計（電子式流量計）が開発されている。

【０００３】しかし、この推測式気体流量計を、広いレ
ンジャビリティが要求される業務用ガスメータなどとし
て対応させるには、その推測式気体流量計単体では不十
分であり、複数の推測式気体流量計を組み合わせてこれ
らの流路を切り替える機構を持った多段式流量計で構築
する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のような流路を切
り替える機構として、一般にメータの前後の差圧を利用
したダイアフラム式（ガバナー式）切替弁があるが、そ
の利用できる圧力差が小さいこと等から小型化が困難で
あり、かつ、差圧をダイアフラムの両面に導く圧力導入
路、軸受け部、弁座部等を必要とすることから、機構が
複雑で高価になる問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、推測式気体流量計を用
いて、広いレンジャビリティに対応でき、かつ小型、安
価に形成できる気体流量計を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、流路中にフラッパ
ー弁を気体の動圧および弁差圧により開閉するように配
置し、かつそのフラッパー弁は気体の設定微少流量時に
閉じるようにし、更に、流路中には、前記フラッパー弁
の閉じ状態時に気体を微少量流通させるバイパス流路を
設け、該バイパス流路部には熱式フローセンサーを備え
たことを特徴とするものである。

【０００７】本発明において、気体の設定微少流量時に
はフラッパー弁が閉じて気体はバイパス流路を流通す
る。このバイパス流路を流通する流量は熱式フローセン
サーで計測される。気体が設定微少流量よりも多く流れ
ると、その気体の動圧および弁差圧によりフラッパー弁
が開き、該フラッパー弁部の流路とバイパス流路から気
体が流通する。

【０００８】請求項２記載の第２の発明は、流路中にフ
ラッパー弁を気体の動圧および弁差圧により開閉するよ
うに配置し、かつそのフラッパー弁は気体の設定微少流
量時に閉じるようにし、更に、流路中には、前記フラッ
パー弁の閉じ状態時に気体を微少量流通させるバイパス
流路を設け、該バイパス流路部には熱式フローセンサー
を備え、更に、前記フラッパー弁が配置された流路部と
バイパス流路部の気体が合流する下流側の流路またはフ
ラッパー弁が配置された流路部とバイパス流路部へ気体
を供給する上流側の流路に推測式気体流量計を配置こと
を特徴とするものである。

【０００９】本発明においても前記第１の発明と同様に
気体が流れる。そして、設定微少流量時は前記の熱フロ
ーセンサーにより計測され、設定微少流量よりも大流量
の気体が流れてフラッパー弁が開くと、該部及びバイパ
ス流路から流れる流量は推測式気体流量計で計測され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図に示す実施例に基いて本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の気体流量
計の構成図を示すもので、ガス等の気体の流路１に流路
面積可変機構部２と、その下流に位置して推測式気体流
量計３が設けられている。

【００１１】前記流路面積可変機構部２について図２及
び図３により詳述する。流路面積可変機構部２を形成す
る流路形成体４は、流通方向に対して直交する方向の断
面（図３）において、一方の側壁５と、他方の側壁６
と、上壁７と、下壁８とからなり、内部に流路９を有す
る。前記他方の側壁６は断面コ字状に形成され、前記流
路９は流通方向に対して直交する方向の断面が縦長の長
方向に形成されている。更に、上流側壁１０の中央部に
は流入口１０ａが形成され、該流入口１０ａに、後述す
る主流路１６とバイパス流路１７へ気体を供給する流路
１２が接続されている。下流側壁１３の中央部には流出
口１３ａが形成され、該流出口１３ａに、後述する主流
路１６とバイパス流路１７の気体が合流して流出する流
出路１４が接続されている。

【００１２】前記流路９内は、間仕切り板１５により大
流量流通部と微少流量流通部とに区画され、その大流量
流通部を主流路１６とし微少流量流通部をバイパス流路
としている。これらの流通部の流路断面積は、例えば３
０倍通路の場合は、主流路１６を７５ｍｍ×４０ｍｍと
し、バイパス流路１７を２．５ｍｍ×４０ｍｍとする。
また、１０倍流路の場合は、主流路１６を４０ｍｍ×２
５ｍｍとし、バイパス流路１７を４ｍｍ×２５ｍｍとす
る。

【００１３】前記主流路１６には板材、例えば発泡材な
どの軽量の薄板からなるフラッパー弁１８が、流通する
気体の動圧および弁差圧により開閉するように備えられ
ている。該フラッパー弁１８は、主流路１６にほぼ嵌合
する大きさの方形板で形成され、その上下方向の中央部
から上方に偏心した位置に水平の支軸１９が固着され、
該支軸１９の両端が前記の両側壁５，６に回転可能に嵌
合されて、フラッパー弁１８が支軸１９を中心として回
転するようになっている。

【００１４】更に、該フラッパー弁１８は、その支軸１
９より下部が、支軸１９よりも流路９の下流側へ若干位
置するような傾斜状態において、そのフラッパー弁１８
の上端部が前記上壁７に固設したストッパー２０に当接
するように備えられており、気体の流量が０〜設定微少
流量時においては、そのフラッパー弁１８の自重とスト
ッパー２０への当接によって、図２の実線で示すように
所定の傾斜角θで閉状態が保持され、設定の微少流量以
上の流量時には、その気体の動圧および弁差圧によって
そのフラッパー弁１８が図２の鎖線で示すように押し開
かれるようになっている。

【００１５】なお、前記フラッパー弁１８の大きさは、
前記３０倍通路の場合は７２．５ｍｍ×３９．６ｍｍと
し、前記１０倍通路の場合は３６ｍｍ×２４．６ｍｍと
して、該フラッパー弁１８の両側端と、両側壁５，６間
にフラッパー弁１８が開閉移動できる隙間ｄを形成す
る。

【００１６】前記バイパス流路１７には熱式フローセン
サー２１が備えられている。図の例では下壁８側の中央
部に備えられている。該熱式フローセンサー２１は、例
えば、シリコンチップ上の流れが当る表面に発熱部の上
流側と下流側に流体温度検出部を配置したもので、流量
に応じて発熱部の両側の流体温度検出部の電気抵抗が変
化するため、この変化を電気信号として検出し、増幅、
Ａ／Ｄ変換してマイコンにより流量を求めるものであ
る。このような熱式フローセンサーとしては例えば特許
第２５９５３０６号公報に記載されている。この熱式フ
ローセンサー（ＦＳ）２１は微少流量を測定でき、かつ
その小型のセンサ部を流路に配置して流路構成部を簡易
にすることができ、更に、測定部の流路長が数ｍｍで良
い特徴を有する。

【００１７】前記推測式気体流量計３は、例えば超音波
式、渦式、フルイディック式、熱線式等の流量計であ
り、電子式流量計とも称されるものである。この推測式
気体流量計により、前記熱式フローセンサー２１で計測
する流量よりも大きな流量を計測する。

【００１８】以上のようであるから、例えば前記のよう
な１０倍流路においてバイパス流路１７を４ｍｍ×２５
ｍｍとしてその流路断面積を１００ｍｍ³とした場合に
は、気体の流量が０〜２００リットル／ｈまでは、その
気体の動圧および弁差圧によってフラッパー弁１８が開
かないように支軸１９の位置と、フラッパー弁１８の自
重と、ストッパー２０の位置（フラッパー弁１８の傾斜
角θ）を設定する。

【００１９】これにより、気体の流量が０〜２００リッ
トル／ｈまではフラッパー弁１８が閉状態に維持され、
気体はバイパス流路１７を流れる。また、その２００リ
ットル／ｈ時の流速は、フラッパー弁１８の上流側では
０．０５５ｍ／ｓ、バイパス流路１７部では０．５５ｍ
／ｓ、フラッパー弁１８の下流側では０．０５５ｍ／ｓ
に変化する。

【００２０】そして、前記バイパス流路１７のみを流れ
る気体の微少流量を、バイパス流路１７に配置した熱式
フローセンサー２１により計測する。気体の流量が２０
０リットル／ｈ以上になると、その気体の動圧および弁
差圧によりフラッパー弁１８が押し開かれ、その開度は
気体の流量の増大に比例して増大し、気体はバイパス流
路１７と主流路１６を流通する。そして、この気体の流
量は、流路面積可変機構２の下流側に配置された推測式
気体流量計３で計測する。

【００２１】また、フラッパー弁１８の両側部の隙間ｄ
からも気体が若干漏れ流れるため、この漏れ量を２０％
以下になるように隙間ｄを定めて必要に応じてこの漏れ
量を補正して計測する。

【００２２】なお、前記実施例においては、支軸１９を
フラッパー弁１８の途中に設けたが、図２において、そ
のフラッパー弁１８の上端部に支軸１９を設けてフラッ
パー弁１８を片持ち構造で開閉させるようにしてもよ
い。この場合は、前記間仕切り板１５にフラッパー弁１
８を所定の角度θで停止させるストッパーを設ける。す
なわち、フラッパー弁１８の支点の位置は主流路の内側
でも外側でもよい。

【００２３】また、該フラッパー弁１８は、所定の微少
流量時には自重で主流路１６を閉じ、所定の微少流量以
上での気体の動圧および弁差圧が作用した場合には開く
構造であればよく、前記実施例のような閉状態が傾斜状
態である必要はなく、全閉時が鉛直状態であってもよ
い。

【００２４】更に、流量に対するフラッパー弁１８の開
度は、流量計の圧力損失の許容範囲内であれば特に問題
にする必要はない。更に、前記実施例では、推測式気体
流量計３を、流路面積可変機構部２、すなわちバイパス
流路１７及びフラッパー弁１８の下流側の流路に配置し
たが、流路面積可変機構部２、すなわちバイパス流路１
７及びフラッパー弁１８の上流側の流路に配置してもよ
い。

【００２５】更に、前記実施例では、主流路１６部とバ
イパス流路１７部を間仕切り板１５で区画したが、この
間仕切り板１５を設けることなく、フラッパー弁１８の
全閉状態時に、そのフラッパー弁１８の下端と下壁８の
内面間でバイパス流路１７が形成されるようにしてもよ
い。更に、バイパス流路はフラッパー弁１８の側部に設
けてもよく、更に、フラッパー弁と完全に離れた位置
に、例えば周壁５〜８内に形成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のようであるから、本発明において
は、微少流量時はフラッパー弁を閉じてバイパス流路部
で熱式フローセンサーによりその微少流量を高精度に計
測できる。そのため、大流量時にはフラッパー弁を開い
て推測式気体流量計で計測するようにすれば、広いレン
ジャビリティに対応することができる。

【００２７】しかも、前記の大流量時と微少流量時の切
り替えは、気体の動圧および弁差圧を利用したフラッパ
ー弁で行うようにしたので、前記従来のようなダイアフ
ラムを使用した切替弁に比べて簡易な機構で構成でき、
気体流量計が小型かつ安価に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す側断面図。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。

【図３】本発明の気体流量計の構成図で、フラッパー弁
とバイパス流路部を略断面としている。

【符号の説明】

３推測式気体流量計９流路１２上流側の流路１４下流側の流路１５間仕切り板１６フラッパー弁が配置された流路部（主流路）１７バイパス流路１８フラッパー弁２０ストッパー２１熱式フローセンサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路中にフラッパー弁を気体の動圧およ
び弁差圧により開閉するように配置し、かつそのフラッ
パー弁は気体の設定微少流量時に閉じるようにし、更
に、流路中には、前記フラッパー弁の閉じ状態時に気体
を微少量流通させるバイパス流路を設け、該バイパス流
路部には熱式フローセンサーを備えたことを特徴とする
気体流量計。
【請求項２】流路中にフラッパー弁を気体の動圧およ
び弁差圧により開閉するように配置し、かつそのフラッ
パー弁は気体の設定微少流量時に閉じるようにし、更
に、流路中には、前記フラッパー弁の閉じ状態時に気体
を微少量流通させるバイパス流路を設け、該バイパス流
路部には熱式フローセンサーを備え、更に、前記フラッ
パー弁が配置された流路部とバイパス流路部の気体が合
流する下流側の流路またはフラッパー弁が配置された流
路部とバイパス流路部へ気体を供給する上流側の流路に
推測式気体流量計を配置ことを特徴とする気体流量計。