JP2014041047A

JP2014041047A - Flow sensor, sensor unit, and gas detector

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Publication number: JP2014041047A
Application number: JP2012183203A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakamura; 義裕中村; Nobuhisa Kawai; 伸久河井; Yoshihiro Niikura; 嘉浩新倉
Original assignee: Riken Keiki KK
Current assignee: Riken Keiki KK
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: JP6062184B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow sensor which has predetermined explosion-proof performance and which can perform highly-reliable gas flow detection, a sensor unit having the flow sensor, and a gas detector.SOLUTION: A flow sensor includes: a sensor case 11 having two openings; a flow detector element 20 and a temperature compensating element 25 both of which are provided inside the sensor case; and a flame arrester 15 which is made of wire gauze and which is provided inside the sensor case in a manner to cover each of the openings. One of the openings is formed on a peripheral wall of the bottomed cylinder-shaped sensor case, and the other of the openings is formed on an end wall of the sensor case.

Description

本発明は、通電により加熱された抵抗発熱体の温度がガス流によって低下する温度変化の程度に基づいてガス流量を検出する流量センサおよび当該流量センサを具えたセンサユニット並びにガス検出装置に関する。 The present invention relates to a flow rate sensor that detects a gas flow rate based on a degree of temperature change in which the temperature of a resistance heating element heated by energization decreases due to a gas flow, a sensor unit including the flow rate sensor, and a gas detection device.

例えば吸引式のガス検出装置においては、被検ガスを検知対象ガスの種類またはガスセンサの特性等に応じた適正な流量でガス検知部に対して安定的に供給することが必要とされており、適宜の流量センサを用いてガス流量を監視することが行われている。流量センサとしては、例えば、ガス流により冷却され温度が下がる抵抗発熱体に対し、当該抵抗発熱体を所定の温度に保つように抵抗発熱体に供給される通電量の大きさに基づいて流量を測定する熱式流量センサが用いられている（例えば特許文献１参照）。 For example, in the suction type gas detection device, it is necessary to stably supply the test gas to the gas detection unit at an appropriate flow rate according to the type of gas to be detected or the characteristics of the gas sensor, Monitoring the gas flow rate using an appropriate flow rate sensor is performed. As the flow rate sensor, for example, the flow rate of a resistance heating element cooled by a gas flow and decreasing in temperature is controlled based on the amount of current supplied to the resistance heating element so as to keep the resistance heating element at a predetermined temperature. A thermal flow sensor for measurement is used (see, for example, Patent Document 1).

一方、可燃性のガスや蒸気を含む爆発性雰囲気の存在により、引火、爆発が発生し得る環境で使用される電子機器においては、所定の防爆性を有する防爆構造を具備していることが求められている。このような要請に対して、上記のような流量センサを防爆性を有するものとするためには、例えば、ガス透過性を有する金属焼結体をフレームアレスタ（火炎逸走防止部材）として用いて防爆構造を形成することが考えられる。 On the other hand, electronic devices used in an environment where ignition or explosion may occur due to the presence of an explosive atmosphere containing flammable gas or steam are required to have an explosion-proof structure having a predetermined explosion-proof property. It has been. In order to make the flow sensor as described above have explosion-proof properties in response to such a request, for example, an explosion-proof metal sintered body having gas permeability is used as a flame arrester (flame escape prevention member). It is conceivable to form a structure.

特開２００５−３５１６９６号公報JP 2005-351696 A

しかしながら、金属焼結体よりなるフレームアレスタを用いて防爆構造の流量センサを構成した場合には、金属焼結体自体の通気抵抗が大きいことから、ガス検知素子が配置されたガス導入空間内にガスが流入しにくく、ガス流量を十分に高い信頼性をもって検出することができない、という問題がある。 However, when an explosion-proof flow sensor is configured using a flame arrester made of a sintered metal body, the ventilation resistance of the sintered metal body itself is large, and therefore, in the gas introduction space where the gas detection element is arranged. There is a problem that it is difficult for gas to flow in and the gas flow rate cannot be detected with sufficiently high reliability.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、所定の防爆性能を有するものでありながら、信頼性の高いガス流量検出を行うことのできる流量センサを提供することにある。
本発明の他の目的は、流量センサに対してガスを確実に流入させることができると共に、流量センサによるガスセンサに対する熱的影響のないセンサユニットを提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、ガスセンサを適正な動作状態に維持することができ、信頼性の高いガス検出を行うことのできるガス検出装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a flow sensor capable of detecting gas flow with high reliability while having a predetermined explosion-proof performance. There is to do.
Another object of the present invention is to provide a sensor unit that can reliably cause gas to flow into the flow sensor and that is free from thermal influence on the gas sensor by the flow sensor.
It is still another object of the present invention to provide a gas detection apparatus that can maintain a gas sensor in an appropriate operating state and perform highly reliable gas detection.

本発明の流量センサは、通電により加熱された抵抗発熱体の温度がガス流によって低下する温度変化の程度に基づいてガス流量を検出する流量センサであって、
一方がガス入口とされると共に他方がガス出口とされる２つの開口が形成されたセンサケースと、当該センサケースの内部に配置された、抵抗発熱体を具えた流量検知素子および温度補償素子と、当該センサケースの内面において前記各々の開口を覆うよう設けられたフレームアレスタとを具えており、当該フレームアレスタが金網よりなることを特徴とする。 The flow rate sensor of the present invention is a flow rate sensor that detects the gas flow rate based on the degree of temperature change in which the temperature of the resistance heating element heated by energization decreases due to the gas flow,
A sensor case in which two openings, one of which is a gas inlet and the other of which is a gas outlet, and a flow rate detection element and a temperature compensation element having a resistance heating element disposed inside the sensor case; A frame arrester is provided on the inner surface of the sensor case so as to cover each of the openings, and the frame arrester is made of a wire mesh.

本発明の流量センサにおいては、前記センサケースは有底筒状であって、ガス入口とされる一方の開口が前記センサケースの周壁に形成されており、ガス出口とされる他方の開口が前記センサケースの端壁に形成された構成とされていることが好ましい。 In the flow sensor of the present invention, the sensor case has a bottomed cylindrical shape, one opening serving as a gas inlet is formed in the peripheral wall of the sensor case, and the other opening serving as a gas outlet is the Preferably, the sensor case is formed on the end wall of the sensor case.

さらにまた、本発明の流量センサにおいては、前記フレームアレスタは、前記センサケースの内面に一体に設けられた構成とされていることが好ましい。 Furthermore, in the flow sensor according to the present invention, it is preferable that the frame arrester is integrally provided on the inner surface of the sensor case.

さらにまた、本発明の流量センサにおいては、前記流量検知素子は、前記センサケースの軸方向における、前記一方の開口と対向するレベル位置に配置されており、前記温度補償素子は、当該流量検知素子のレベル位置よりセンサケースの端壁側のレベル位置に配置された構成とすることができる。 Furthermore, in the flow rate sensor of the present invention, the flow rate detection element is disposed at a level position facing the one opening in the axial direction of the sensor case, and the temperature compensation element is the flow rate detection element. It can be set as the structure arrange | positioned in the level position of the end wall side of a sensor case from this level position.

本発明のセンサユニットは、各々凹所よりなる互いに独立したガスセンサ装着部および流量センサ装着部を有し、当該ガスセンサ装着部および当該流量センサ装着部の両者を区画する隔壁部分に、当該ガスセンサ装着部および当該流量センサ装着部を連通させるガス流通路が形成されたホルダーと、当該ホルダーのガスセンサ装着部に装着されたガスセンサと、当該ホルダーの流量センサ装着部に装着された、上記の流量センサとを具えてなり、
当該流量センサにおける前記センサケースの周壁に形成された一方の開口が前記ホルダーにおけるガス流通路の開口に対向して位置されていることを特徴とする。 The sensor unit of the present invention has an independent gas sensor mounting portion and a flow rate sensor mounting portion each formed of a recess, and the gas sensor mounting portion is formed in a partition wall partitioning both the gas sensor mounting portion and the flow rate sensor mounting portion. And a holder formed with a gas flow passage for communicating the flow sensor mounting portion, a gas sensor mounted on the gas sensor mounting portion of the holder, and the flow sensor mounted on the flow sensor mounting portion of the holder. Prepared
One opening formed in the peripheral wall of the sensor case in the flow rate sensor is positioned to face the opening of the gas flow passage in the holder.

本発明のセンサユニットにおいては、前記流量センサの外周面と、前記流量センサ装着部の内周面との間の隙間の大きさが０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内である構成とされていることが好ましい。 In the sensor unit of the present invention, the size of the gap between the outer peripheral surface of the flow sensor and the inner peripheral surface of the flow sensor mounting portion is in the range of 0.05 to 0.15 mm. Preferably it is.

本発明のガス検出装置は、上記のセンサユニットを具えていることを特徴とする。 The gas detection device of the present invention includes the above-described sensor unit.

本発明の流量センサによれば、フレームアレスタを構成する金網は、所定の防爆性能が維持される範囲内において、例えば金属焼結体より通気抵抗を小さいものとして構成することができるので、供給されるガスをセンサケース内に確実に流入させることができる。これにより、ガスを流量検知素子に確実に当てる（接触させる）ことができるため、出力信号の絶対値が大きくなってＳ／Ｎ比を向上させることができ、従って、ガス流量測定を高い精度で行うことができる。 According to the flow sensor of the present invention, the wire mesh constituting the frame arrester can be configured to have a ventilation resistance smaller than that of, for example, a metal sintered body within a range where predetermined explosion-proof performance is maintained. Gas can surely flow into the sensor case. As a result, the gas can be reliably applied (contacted) to the flow rate detection element, so that the absolute value of the output signal can be increased and the S / N ratio can be improved, and therefore the gas flow rate measurement can be performed with high accuracy. It can be carried out.

一方の開口が有底筒状のセンサケースの周壁に形成されていると共に他方の開口が当該センサケースの端壁に形成された構成とされていることにより、センサケース内に流入されたガスの流線が特定されてセンサケースの軸方向に流れるので、ガスを流量検知素子に一層確実に当てる（接触させる）ことができ、上記効果を一層確実に得ることができる。 Since one opening is formed in the peripheral wall of the bottomed cylindrical sensor case and the other opening is formed in the end wall of the sensor case, the gas flowing into the sensor case Since the streamline is specified and flows in the axial direction of the sensor case, the gas can be more reliably applied (contacted) to the flow rate detection element, and the above-described effect can be obtained more reliably.

本発明のセンサユニットによれば、流量センサ装着部およびガスセンサ装着部が隔壁部分により区画されて互いに独立して形成されているので、ガスセンサが流量センサによる熱的影響を受けることを回避することができ、ガスセンサによる所期のガス検知を確実に行うことができる。また、ガスセンサおよび流量センサを互いに近接して配置することができるので、センサユニット自体を小型のものとして構成することができる。
さらにまた、流量センサの外周面と、前記流量センサ装着部の内周面との間の隙間の大きさが特定の範囲内に規制された構成とされていることにより、当該隙間が抵抗となるため、ガス流通路よりのガスが当該隙間に進入することを回避することができて、供給されるガスを確実に流量センサに流入させることができる。 According to the sensor unit of the present invention, the flow sensor mounting portion and the gas sensor mounting portion are partitioned by the partition wall portion and formed independently of each other, so that the gas sensor can be prevented from being thermally affected by the flow sensor. It is possible to reliably perform the desired gas detection by the gas sensor. Further, since the gas sensor and the flow rate sensor can be arranged close to each other, the sensor unit itself can be configured as a small one.
Furthermore, since the size of the gap between the outer peripheral surface of the flow sensor and the inner peripheral surface of the flow sensor mounting portion is regulated within a specific range, the gap becomes a resistance. Therefore, the gas from the gas flow passage can be prevented from entering the gap, and the supplied gas can surely flow into the flow sensor.

本発明のガス検出装置によれば、上記流量センサによって、ガス検出装置内に流通するガス流量が監視されることにより、ガスセンサを適正な動作状態に維持することができ、信頼性の高いガス検出を行うことのできる。 According to the gas detection device of the present invention, the gas flow rate flowing through the gas detection device is monitored by the flow rate sensor, so that the gas sensor can be maintained in an appropriate operating state, and the gas detection is highly reliable. Can be done.

本発明の流量センサの一例における構成の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a structure in an example of the flow sensor of this invention. 本発明のセンサユニットの一例における構成の概略を、流量センサおよびガスセンサを取り外した状態で、示す正面図である。It is a front view which shows the outline of the structure in an example of the sensor unit of this invention in the state which removed the flow sensor and the gas sensor. 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。It is CC sectional view taken on the line in FIG. 本発明のガス検出装置の一例における構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure in an example of the gas detection apparatus of this invention. 本発明のガス検出装置の一例における構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure in an example of the gas detection apparatus of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

〔流量センサ〕
図１は、本発明の流量センサの一例における構成の概略を示す断面図である。
この流量センサ１０は、軸方向長さが外径寸法より大きい有底円筒状のセンサケース１１を具えている。このセンサケース１１は、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂により構成されており、ガス入口を構成する一方の開口１２が周壁に形成されていると共に、ガス出口を構成する他方の開口１３が端壁に形成されている。 [Flow sensor]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an example of the flow sensor of the present invention.
The flow sensor 10 includes a bottomed cylindrical sensor case 11 whose axial length is larger than the outer diameter. The sensor case 11 is made of, for example, a thermoplastic resin such as polyphenylene sulfide resin, and one opening 12 that constitutes a gas inlet is formed in the peripheral wall, and the other opening 13 that constitutes a gas outlet ends. It is formed on the wall.

センサケース１１の内面には、金網よりなるフレームアレスタ（火炎逸走防止部材）１５が、一方の開口１２および他方の開口１３を覆うよう、例えばインサート成形によりセンサケース１１に一体に設けられている。 On the inner surface of the sensor case 11, a frame arrester (flame escape prevention member) 15 made of a metal mesh is provided integrally with the sensor case 11 by insert molding, for example, so as to cover the one opening 12 and the other opening 13.

フレームアレスタ１５を構成する金網としては、気孔サイズ（目開き）が１５０〜５００μｍの範囲内にあるものが用いられることが好ましい。また、例えば２リットル／ｍｉｎの一定の流量でガス（例えば空気）を流したときの、ガス流入側の圧力上昇が例えば０〜０．３ｋＰａの範囲内にあるものが用いられることが好ましい。
このような金網によりフレームアレスタ１５が構成されていることにより、後述する実験例の結果に示すように、所定の防爆性能を確保しながら、十分な量のガスをセンサケース１１内に流入させることができて流量測定を高い精度で行うことができる。 As the wire mesh constituting the frame arrester 15, it is preferable to use one having a pore size (opening) in the range of 150 to 500 μm. Further, it is preferable to use a gas whose pressure rise on the gas inflow side is within a range of 0 to 0.3 kPa, for example, when a gas (for example, air) is flowed at a constant flow rate of 2 liters / min.
By configuring the frame arrester 15 with such a wire mesh, a sufficient amount of gas is allowed to flow into the sensor case 11 while ensuring a predetermined explosion-proof performance, as shown in the results of an experimental example to be described later. Therefore, the flow rate can be measured with high accuracy.

センサケース１１の内部には、抵抗発熱体を具えた流量検知素子２０が、センサケース１１の軸方向における、一方の開口１２と対向するレベル位置に配置されていると共に、温度補償素子２５が、センサケース１１の軸方向における、流量検知素子２０のレベル位置よりセンサケース１１の端壁側のレベル位置に配置されている。 Inside the sensor case 11, a flow rate detection element 20 having a resistance heating element is disposed at a level position facing one opening 12 in the axial direction of the sensor case 11, and a temperature compensation element 25 is provided. The sensor case 11 is disposed at a level position on the end wall side of the sensor case 11 from the level position of the flow rate detection element 20 in the axial direction of the sensor case 11.

具体的には、センサケース１１の内部には、センサケース１１の開口端より軸方向内方側の位置に流量検知素子支持用ベース板２１が設けられていると共に、この流量検知素子支持用ベース板２１と軸方向に離間した位置に温度補償素子支持用ベース板２６が流量検知素子支持用ベース板２１と対向して設けられている。そして、流量検知素子２０は、流量検知素子支持用ベース板２１を気密に貫通して軸方向に延びるよう設けられた、例えばステンレス鋼よりなる端子ピン２８の先端部に固定されている。また、温度補償素子２５は、流量検知素子支持用ベース板２１および温度補償素子支持用ベース板２６を気密に貫通して軸方向に延びるよう設けられた、例えばステンレス鋼よりなる端子ピン２８の先端部に固定されている。各々の端子ピン２８の基端部は、センサケース１１の開口端より軸方向外方に突出している。
図１における２７は、温度補償素子２５の周囲を囲むよう設けられた有底円筒型のカバー部材であって、当該カバー部材２７と温度補償素子支持用ベース板２６とによって独立した空間を形成している。３０は、流量検知素子支持用ベース板２１の外面側のセンサケース１１内の空間に例えばエポキシ樹脂系接着剤が充填されて形成された閉塞部材である。 Specifically, a flow rate detection element support base plate 21 is provided inside the sensor case 11 at a position axially inward from the opening end of the sensor case 11, and this flow rate detection element support base. A temperature compensation element support base plate 26 is provided opposite to the flow rate detection element support base plate 21 at a position spaced apart from the plate 21 in the axial direction. The flow rate detection element 20 is fixed to the tip end portion of a terminal pin 28 made of, for example, stainless steel, which is provided so as to penetrate the flow rate detection element support base plate 21 in an airtight manner and extend in the axial direction. Further, the temperature compensation element 25 is provided at the tip of a terminal pin 28 made of, for example, stainless steel, which is provided so as to penetrate the flow rate detection element support base plate 21 and the temperature compensation element support base plate 26 in an airtight manner and extend in the axial direction. It is fixed to the part. The base end portion of each terminal pin 28 protrudes outward in the axial direction from the opening end of the sensor case 11.
Reference numeral 27 in FIG. 1 denotes a bottomed cylindrical cover member provided so as to surround the temperature compensation element 25, and an independent space is formed by the cover member 27 and the temperature compensation element support base plate 26. ing. Reference numeral 30 denotes a closing member formed by filling a space in the sensor case 11 on the outer surface side of the flow detection element supporting base plate 21 with, for example, an epoxy resin adhesive.

流量検知素子２０および温度補償素子２５としては、通電により発熱する、例えば白金またはその合金よりなる金属素線がコイル状に巻回されてなる抵抗体の周囲に、金属酸化物半導体、例えば酸化スズ（ＳｎＯ₂）などの酸化触媒がアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）担体と共に焼結されてなるものが用いられている。 As the flow rate detection element 20 and the temperature compensation element 25, a metal oxide semiconductor, for example, tin oxide, is formed around a resistor that generates heat when energized, for example, a metal wire made of platinum or an alloy thereof is wound in a coil shape. A material obtained by sintering an oxidation catalyst such as (SnO ₂ ) together with an alumina (Al ₂ O ₃ ) support is used.

上記の流量センサ１０においては、センサケース１１の一方の開口１２よりフレームアレスタ１５を介してセンサケース１１内に導入されるガスは、流量検知素子支持用ベース板２１と温度補償素子支持用ベース板２６との間に形成された空間を流通して流量検知素子と接触した後、センサケース１１の周壁の内面に沿って軸方向に流れ、フレームアレスタ１５を介して他方の開口１３より排出される。
流量測定にあっては、流量検知素子２０および温度補償素子２５が通電、加熱されることにより所定の温度に維持された状態（初期状態）において、ガス流により冷却される流量検知素子２０による検出温度が所定の温度に保たれるよう流量検知素子２０に供給される通電量の大きさに基づいて流量が測定される。この流量センサ１０によって検出可能なガス流量の最大値は、例えば５リットル／ｍｉｎ程度である。 In the flow sensor 10 described above, the gas introduced into the sensor case 11 through the frame arrester 15 from one opening 12 of the sensor case 11 is the flow detection element support base plate 21 and the temperature compensation element support base plate. After flowing through the space formed between the sensor case 11 and the flow rate detecting element, it flows in the axial direction along the inner surface of the peripheral wall of the sensor case 11 and is discharged from the other opening 13 via the frame arrester 15. .
In the flow rate measurement, detection by the flow rate detection element 20 cooled by the gas flow in a state where the flow rate detection element 20 and the temperature compensation element 25 are maintained at a predetermined temperature by being energized and heated (initial state). The flow rate is measured based on the amount of energization supplied to the flow rate detection element 20 so that the temperature is maintained at a predetermined temperature. The maximum value of the gas flow rate that can be detected by the flow rate sensor 10 is, for example, about 5 liters / min.

而して、上記構成の流量センサ１０によれば、フレームアレスタ１５を構成する金網は、所定の防爆性能が維持される範囲内において、例えば金属焼結体より通気抵抗を小さいものとして構成することができるので、供給されるガスをセンサケース１１内に確実に流入させることができる。しかも、センサケース１１の周壁に形成された一方の開口１２および端壁に形成された他方の開口１３によって、センサケース１１内に流入されたガスの流線が特定されてガスがセンサケース１１の軸方向に流れるので、ガスを流量検知素子２０に確実に当てる（接触させる）ことができる。従って、出力信号の絶対値が大きくなってＳ／Ｎ比を向上させることができ、これにより、ガス流量測定を高い精度で行うことができる。
また、フレームアレスタ１５がセンサケース１１の内面に一体に設けられた構成とされていることにより、センサケース１１の一方の開口１２より供給されるガスを一層確実にセンサケース１１内に流入させることができる。 Thus, according to the flow rate sensor 10 having the above-described configuration, the wire mesh constituting the frame arrester 15 is configured to have a ventilation resistance smaller than that of, for example, a metal sintered body within a range in which a predetermined explosion-proof performance is maintained. Therefore, the supplied gas can surely flow into the sensor case 11. Moreover, the flow line of the gas flowing into the sensor case 11 is specified by the one opening 12 formed in the peripheral wall of the sensor case 11 and the other opening 13 formed in the end wall, so that the gas flows into the sensor case 11. Since the gas flows in the axial direction, the gas can be reliably applied (contacted) to the flow rate detection element 20. Therefore, the absolute value of the output signal can be increased and the S / N ratio can be improved, whereby the gas flow rate can be measured with high accuracy.
Further, since the frame arrester 15 is integrally provided on the inner surface of the sensor case 11, the gas supplied from the one opening 12 of the sensor case 11 can flow into the sensor case 11 more reliably. Can do.

上記の流量センサ１０は、例えば、目的に応じて選択されるガスセンサとユニット化されて用いられる。 The flow sensor 10 is used as a unit with a gas sensor selected according to the purpose, for example.

〔センサユニット〕
図２は、本発明のセンサユニットの一例における構成の概略を、流量センサおよびガスセンサを取り外した状態で、示す正面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図２におけるＢ−Ｂ線断面図、図５は、図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。
このセンサユニット４０は、各々例えば円柱状の凹所よりなる互いに独立したガスセンサ装着部４２および流量センサ装着部４３を有する、例えばポリプロピレンなどの樹脂材料よりなるホルダー４１を具えている。
ガスセンサ装着部４２および流量センサ装着部４３は、互いに近接した位置において並んで形成されており、後述するように、ガス検出装置におけるガス流路において、ガスセンサ装着部４２に装着されるガスセンサ５０が流量センサ装着部４３に装着される流量センサ１０よりガス流れ方向上流側に位置されるよう配管接続される（図７参照。）。そして、ガスセンサ装着部４２には、ガス導入用ニップル部４２ａが形成されており、流量センサ装着部４３には、ガス排出用ニップル部４３ａが形成されている。 [Sensor unit]
2 is a front view showing an outline of the configuration of an example of the sensor unit of the present invention in a state where a flow sensor and a gas sensor are removed, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
The sensor unit 40 includes a holder 41 made of a resin material such as polypropylene, for example, having a gas sensor mounting portion 42 and a flow rate sensor mounting portion 43 that are independent of each other, each formed of a cylindrical recess, for example.
The gas sensor mounting part 42 and the flow sensor mounting part 43 are formed side by side at positions close to each other. As will be described later, the gas sensor 50 mounted on the gas sensor mounting part 42 has a flow rate in the gas flow path of the gas detection device. Pipe connection is made so as to be positioned upstream of the flow rate sensor 10 attached to the sensor attachment portion 43 in the gas flow direction (see FIG. 7). The gas sensor mounting portion 42 is formed with a gas introduction nipple portion 42a, and the flow rate sensor mounting portion 43 is formed with a gas discharge nipple portion 43a.

ホルダー４１における、ガスセンサ装着部４２および流量センサ装着部４３の両者を区画する隔壁部分４５には、ガスセンサ装着部４２および流量センサ装着部４３を連通させるガス流通路４６が形成されている。 A gas flow passage 46 that allows the gas sensor mounting portion 42 and the flow sensor mounting portion 43 to communicate with each other is formed in a partition wall portion 45 that divides both the gas sensor mounting portion 42 and the flow sensor mounting portion 43 in the holder 41.

ガスセンサ装着部４２に装着されるガスセンサ５０としては、特に制限されるものではないが、この例においては、例えば、流量センサ１０と実質的に同一の外形形状を有する可燃性ガスセンサが用いられている。 The gas sensor 50 mounted on the gas sensor mounting portion 42 is not particularly limited, but in this example, for example, a combustible gas sensor having substantially the same outer shape as the flow sensor 10 is used. .

この例におけるガスセンサ５０の構成について具体的に説明すると、このガスセンサ５０は、例えばステンレス鋼よりなる円筒状のセンサケース５１ａと、このセンサケース５１ａの一端側開口部に一体に設けられた、金属焼結体よりなる有底円筒状の火炎逸走防止部材５１ｂとを具えている。
火炎逸走防止部材５１ｂの内部には、火炎逸走防止部材５１ｂの開口端より軸方向内方側の位置に温度補償素子支持用ベース板５７が設けられていると共に、この温度補償素子支持用ベース板５７と軸方向に離間した位置にガス検知素子支持用ベース板５３が温度補償素子支持用ベース板５７と対向して設けられている。そして、温度補償素子５６は、温度補償素子支持用ベース板５７を気密に貫通して軸方向に延びるよう設けられた、例えばステンレス鋼よりなる端子ピン５８の先端部に固定されている。また、ガス検知素子５２は、温度補償素子支持用ベース板５７およびガス検知素子支持用ベース板５３を気密に貫通して軸方向に延びるよう設けられた、例えばステンレス鋼よりなる端子ピン５８の先端部に固定されている。各々の端子ピン５８の基端部は、センサケース５１Ａの他端側開口端より軸方向外方に突出している。図３乃至図５における５５は、ガス検知素子５２の周囲を囲むよう設けられた、有底円筒型のキャップである。 The configuration of the gas sensor 50 in this example will be specifically described. The gas sensor 50 includes a cylindrical sensor case 51a made of, for example, stainless steel, and a metal firing integrally provided in an opening on one end side of the sensor case 51a. A bottomed cylindrical flame escape prevention member 51b made of a ligated body is provided.
A temperature compensation element support base plate 57 is provided inside the flame escape prevention member 51b at a position axially inward from the opening end of the flame escape prevention member 51b. A gas detection element support base plate 53 is provided opposite to the temperature compensation element support base plate 57 at a position spaced apart from 57 in the axial direction. The temperature compensation element 56 is fixed to a tip end portion of a terminal pin 58 made of, for example, stainless steel so as to penetrate the temperature compensation element support base plate 57 in an airtight manner and extend in the axial direction. Further, the gas detection element 52 has a tip of a terminal pin 58 made of, for example, stainless steel, which is provided so as to pass through the temperature compensation element support base plate 57 and the gas detection element support base plate 53 in an airtight manner and extend in the axial direction. It is fixed to the part. The base end portion of each terminal pin 58 protrudes outward in the axial direction from the other end opening end of the sensor case 51A. Reference numeral 55 in FIGS. 3 to 5 denotes a bottomed cylindrical cap provided so as to surround the periphery of the gas detection element 52.

上記の流量センサ１０は、センサケース１１の周壁に形成された一方の開口１２がホルダー４１におけるガス流通路４６の開口に対向して位置された状態で装着されている。
流量センサ１０の装着状態においては、流量センサ１０の外周面と、流量センサ装着部４３の内周面との間に不可避的に隙間が形成されてしまうが、当該隙間の大きさが０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内とされていることが好ましい。これにより、当該隙間が抵抗となるため、ガス流通路４６より供給されるガスが当該隙間に進入することを回避することができて、供給されるガスを確実に流量センサ１０に流入させることができる。 The flow sensor 10 is mounted in a state in which one opening 12 formed in the peripheral wall of the sensor case 11 is positioned to face the opening of the gas flow passage 46 in the holder 41.
In the mounted state of the flow sensor 10, a gap is inevitably formed between the outer peripheral surface of the flow sensor 10 and the inner peripheral surface of the flow sensor mounting portion 43, but the size of the gap is 0.05. It is preferable to be within a range of ˜0.15 mm. Thereby, since the said clearance gap becomes resistance, it can avoid that the gas supplied from the gas flow path 46 approachs into the said clearance gap, and can flow the supplied gas into the flow sensor 10 reliably. it can.

上記構成のセンサユニット４０によれば、流量センサ装着部４３およびガスセンサ装着部４２が隔壁部分４５により区画されて互いに独立して形成されているので、ガスセンサ５０が流量センサ１０による熱的影響を受けることを回避することができ、ガスセンサ５０による所期のガス検知を確実に行うことができる。また、ガスセンサ５０および流量センサ１０を互いに近接して配置することができるので、センサユニット４０自体を小型のものとして構成することができる。 According to the sensor unit 40 having the above configuration, the flow sensor mounting portion 43 and the gas sensor mounting portion 42 are partitioned by the partition wall portion 45 and are formed independently of each other, so that the gas sensor 50 is thermally influenced by the flow sensor 10. This can be avoided, and the gas detection by the gas sensor 50 can be reliably performed. In addition, since the gas sensor 50 and the flow sensor 10 can be arranged close to each other, the sensor unit 40 itself can be configured as a small one.

上記のセンサユニット４０は、例えば、吸引式のガス検出装置におけるガス検知部を構成するためのものとして好適に用いられる。 Said sensor unit 40 is used suitably as what is comprised, for example for comprising the gas detection part in a suction type gas detection apparatus.

＜ガス検出装置＞
図６は、本発明のガス検出装置の一例における構成を示す正面図、図７は、本発明のガス検出装置の一例における構成の概略を示すブロック図である。
このガス検出装置６０は、上記のセンサユニット４０と、センサユニット４０にガスを供給する、例えば吸引ポンプ６１により構成されたガス供給手段とを具えており、ガス流路において、センサユニット４０におけるガスセンサ５０が流量センサ１０よりガス流れ方向上流側に位置されるよう配管接続されている。
このガス検出装置６０においては、例えば、ガス流量が低下したことが流量センサ１０によって検知された場合には、表示部６０ａに警報表示がなされる。 <Gas detection device>
FIG. 6 is a front view showing the configuration of an example of the gas detection device of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram showing the schematic configuration of the example of the gas detection device of the present invention.
The gas detection device 60 includes the sensor unit 40 and gas supply means configured to supply gas to the sensor unit 40, for example, a suction pump 61. The gas sensor in the sensor unit 40 is provided in the gas flow path. 50 is connected to the pipe so that 50 is located upstream of the flow sensor 10 in the gas flow direction.
In the gas detection device 60, for example, when the flow rate sensor 10 detects that the gas flow rate has decreased, an alarm is displayed on the display unit 60a.

而して、上記のガス検出装置６０によれば、上記流量センサ１０によってガス検出装置６０内に流通されるガス流量が監視されることにより、ガスセンサ５０を適正な動作状態に維持することができる。 Thus, according to the gas detection device 60 described above, the gas sensor 50 can be maintained in an appropriate operating state by monitoring the flow rate of the gas flowing through the gas detection device 60 by the flow rate sensor 10. .

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
図１に示す構成に従って、互いに同一の構成を有する本発明に係る流量センサを５個作製した。
フレームアレスタ（１５）を構成する金網としては、材質がステンレス鋼、厚みが１．７ｍｍ、気孔サイズ（目開き）が５００μｍ（２リットル／ｍｉｎの一定の流量で空気を流したときの、ガス流入側の圧力上昇が０．３ｋＰａ）であるものを用いた。
センサケース（１１）におけるガス入口を構成する一方の開口（１２）の開口径をφ４ｍｍ、ガス出口を構成する他方の開口（１３）の開口径をφ４ｍｍとした。
また、フレームアレスタとして金網に代えて、金属焼結体を用いたことの他は、上記のものと同一の構成を有する比較用の流量センサを３個作製した。この比較用流量センサにおけるフレームアレスタを構成する金属焼結体は、２リットル／ｍｉｎの一定の流量で空気を流したときの、ガス流入側の圧力上昇が１．３〜１．９ｋＰａであるものである。 Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
<Experimental example 1>
In accordance with the configuration shown in FIG. 1, five flow sensors according to the present invention having the same configuration as each other were produced.
The metal mesh that constitutes the frame arrester (15) is made of stainless steel, the thickness is 1.7 mm, and the pore size (opening) is 500 μm (when air flows at a constant flow rate of 2 liters / min). The pressure increase on the side was 0.3 kPa).
The opening diameter of one opening (12) constituting the gas inlet in the sensor case (11) was 4 mm, and the opening diameter of the other opening (13) constituting the gas outlet was 4 mm.
In addition, three flow sensors for comparison having the same configuration as the above were manufactured except that a metal sintered body was used instead of the wire mesh as the frame arrester. The sintered metal constituting the flame arrester in this comparative flow sensor has a pressure rise on the gas inflow side of 1.3 to 1.9 kPa when air is flowed at a constant flow rate of 2 liters / min. It is.

本発明に係る５個の流量センサおよび３個の比較用の流量センサの各々について、０．１〜１〔リットル／ｍｉｎ〕の流量範囲内において、供給する空気の流量を適宜に変更して、流量測定を行ったところ、本発明に係る流量センサによる出力値（５個の平均値）は、比較用の流量センサによる出力値（３個の平均値）の少なくとも２倍以上の大きさとなることが確認され、特に、ガス流量が例えば０．３リットル／ｍｉｎである場合には、本発明に係る流量センサによる出力値（５個の平均値）は、比較用の流量センサによる出力値（３個の平均値）の６倍以上の大きさとなることが確認された。 For each of the five flow sensors according to the present invention and the three flow sensors for comparison, the flow rate of air to be supplied is appropriately changed within a flow rate range of 0.1 to 1 [liter / min], When the flow rate was measured, the output value (5 average values) from the flow sensor according to the present invention was at least twice as large as the output value (3 average values) from the comparative flow sensor. In particular, when the gas flow rate is, for example, 0.3 liter / min, the output value (average value of 5) by the flow sensor according to the present invention is the output value (3 by the comparison flow sensor). It was confirmed that the size was 6 times or more the average value.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、流量センサにおいて、センサケースの端壁に形成された他方の開口がガス入口とされ、センサケースの周壁に形成された一方の開口がガス出口とされていてもよい。このような構成のものにおいては、温度補償素子をセンサケースの軸方向における一方の開口に対向するレベル位置に配置し、流量検出素子をセンサケースの軸方向における端壁側のレベル位置に配置した構成とすればよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, in the flow sensor, the other opening formed in the end wall of the sensor case may be a gas inlet, and the one opening formed in the peripheral wall of the sensor case may be a gas outlet. In such a configuration, the temperature compensating element is disposed at a level position facing one opening in the axial direction of the sensor case, and the flow rate detecting element is disposed at a level position on the end wall side in the axial direction of the sensor case. What is necessary is just composition.

１０流量センサ
１１センサケース
１２一方の開口（ガス入口）
１３他方の開口（ガス出口）
１５フレームアレスタ
２０流量検知素子
２１流量検知素子支持用ベース板
２５温度補償素子
２６温度補償素子支持用ベース板
２７カバー部材
２８端子ピン
３０閉塞部材
４０センサユニット
４１ホルダー
４２ガスセンサ装着部
４２ａガス導入用ニップル部
４３流量センサ装着部
４３ａガス排出用ニップル部
４５隔壁部分
４６ガス流通路
５０ガスセンサ
５１ａセンサケース
５１ｂ火炎逸走防止部材
５２ガス検知素子
５３ガス検知素子支持用ベース板
５５キャップ
５６温度補償素子
５７温度補償素子支持用ベース板
５８端子ピン
６０ガス検出装置
６０ａ表示部
６１吸引ポンプ 10 Flow sensor 11 Sensor case 12 One opening (gas inlet)
13 The other opening (gas outlet)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Frame arrester 20 Flow rate detection element 21 Base plate for flow rate detection element support 25 Temperature compensation element 26 Base plate for temperature compensation element support 27 Cover member 28 Terminal pin 30 Closure member 40 Sensor unit 41 Holder 42 Gas sensor mounting part 42a Gas introduction nipple Part 43 Flow sensor mounting part 43a Gas discharge nipple part 45 Partition part 46 Gas flow path 50 Gas sensor 51a Sensor case 51b Flame escape prevention member 52 Gas detection element 53 Base plate for supporting the gas detection element 55 Cap 56 Temperature compensation element 57 Temperature compensation Element support base plate 58 Terminal pin 60 Gas detection device 60a Display unit 61 Suction pump

Claims

A flow rate sensor that detects a gas flow rate based on a degree of temperature change in which the temperature of the resistance heating element heated by energization decreases due to the gas flow,
A sensor case in which two openings, one of which is a gas inlet and the other of which is a gas outlet, and a flow rate detection element and a temperature compensation element having a resistance heating element disposed inside the sensor case; A flow rate sensor comprising a frame arrester provided to cover each of the openings on the inner surface of the sensor case, and the frame arrester is made of a wire mesh.

The sensor case has a bottomed cylindrical shape, and one opening serving as a gas inlet is formed in a peripheral wall of the sensor case, and the other opening serving as a gas outlet is formed in an end wall of the sensor case. The flow sensor according to claim 1, wherein:

The flow sensor according to claim 1, wherein the frame arrester is integrally provided on an inner surface of the sensor case.

The flow rate detection element is disposed at a level position facing the one opening in the axial direction of the sensor case, and the temperature compensation element is located closer to the end wall side of the sensor case than the level position of the flow rate detection element. The flow sensor according to claim 2 or 3, wherein the flow sensor is arranged at a level position.

The gas sensor mounting portion and the flow rate sensor mounting portion each having a recess are provided, and the gas sensor mounting portion and the flow rate sensor mounting portion are provided on a partition wall that partitions both the gas sensor mounting portion and the flow sensor mounting portion. 5. The holder according to claim 2, wherein the holder is formed with a gas flow passage to be communicated, a gas sensor is mounted on a gas sensor mounting portion of the holder, and is mounted on a flow rate sensor mounting portion of the holder. With a flow sensor,
A sensor unit, wherein one opening formed in a peripheral wall of the sensor case in the flow rate sensor is positioned to face an opening of a gas flow passage in the holder.

The sensor according to claim 5, wherein a size of a gap between an outer peripheral surface of the flow sensor and an inner peripheral surface of the flow sensor mounting portion is in a range of 0.05 to 0.15 mm. unit.

A gas detection device comprising the sensor unit according to claim 5.