JP6991366B2 - 流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管を流れる被測定流体の流量を測定する流量測定装置に関する。

従来、空気が流れる配管に接続される配管接続部と、配管接続部が配管に接続された場合に、配管の内側に配置される本体部と、本体部に設けられ、空気の流量を測定する測定素子とを備えた流量測定装置が知られている。本体部には、配管を流れる空気の一部が流れる内部流路が形成されている。内部流路には、測定素子が配置されている（例えば特許文献１）。

特開２０１６－２１８０７７号公報

しかしながら、配管が延びる方向に視た場合に、本体部における幅方向の寸法は、本体部における配管接続部側の端部と本体部における内部流路が形成された部分との間において、一定となっている。したがって、流量測定装置よりも上流側において配管を流れるガスに偏流が発生する場合には、内部流路におけるガスの流量が変化する。これにより、流量測定装置の測定精度が低下するという課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、測定精度を向上させることができる流量測定装置を提供するものである。

この発明に係る流量測定装置は、被測定流体が流れる配管に接続される配管接続部と、配管接続部が配管に接続された場合に、配管の内側に配置される本体部と、本体部に設けられ、被測定流体の流量を測定する測定素子とを備え、本体部は、配管接続部に支持された支持部と、配管を流れる被測定流体の一部が流れる内部流路が形成され、支持部に支持された流量測定部とを有し、内部流路には、測定素子が配置され、支持部は、本体部の高さ方向である第１方向について流量測定部よりも配管接続部の近くに配置され、配管が延びる方向である第２方向に視た場合に、本体部における幅方向である第３方向についての支持部の寸法は、第３方向についての流量測定部の寸法よりも小さく、内部流路は、第２方向について流量測定部を貫通する主流路と、一端部が主流路の分岐口に繋がり、他端部が主流路の合流口に繋がり、測定素子が配置された測定素子流路とを有し、流量測定部は、主流路が形成された主流路部と、測定素子流路における測定素子が配置された部分が形成され、配管接続部が配管に接続された場合に第１方向について主流路部よりも配管接続部の近くに配置される測定素子流路部と、第１方向について測定素子流路部との間に主流路部が配置される構造部とを有し、第２方向に視た場合に、第３方向についての測定素子流路部および構造部のそれぞれの寸法は、第３方向についての主流路部の寸法よりも小さい。

この発明に係る流量測定装置によれば、流量測定装置よりも上流側において配管を流れる被測定流体に偏流が発生する場合に、内部流路における被測定流体の流量の変化を抑制することができる。その結果、流量測定装置の測定精度を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る流量測定装置が配管に取り付けられた状態を示す正面図である。 図１の流量測定装置および配管を前後方向に視た図である。 図１の本体部を示す斜視図である。 図１の支持部、素子カバーおよび主流路カバーを示す平面図である。 図１の内部流路を示す斜視図である。 比較例の流量測定装置を示す側面図である。 比較例の流量測定装置を示す側面図である。 図１の流量測定装置が配管に取り付けられた状態を示す側面図である。 図１の流量測定装置が配管に取り付けられた状態を示す側面図である。 図８の内部流路および流量測定部の周囲にあるガスの流れを示す図である。 図９の内部流路および流量測定部の周囲にあるガスの流れを示す図である。 この発明の実施の形態２に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る流量測定装置の内部流路を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る流量測定装置の本体部を前後方向に視た図である。 この発明の実施の形態５に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。 図１８の流量測定部の内部流路および流量測定部の周囲におけるガスの流れを示す図である。 この発明の実施の形態８に係る流量測定装置の内部流路を示す斜視図である。 この発明の実施の形態８に係る流量測定装置の流量測定部の周囲および流量測定部の内部流路におけるガスの流れを示す図である。 この発明の実施の形態９に係る流量測定装置の内部流路を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態に係る流量測定装置について、図面を用いて説明する。ここで、各図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。各実施の形態に記載された流量測定装置は、あくまでも例示であり、各実施の形態に記載された流量測定装置に本発明が限定されない。各図において、各構成部材の寸法、形状などは、実際の寸法、形状などと異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る流量測定装置が配管に取り付けられた状態を示す正面図である。図において、矢印は、配管１を流れる被測定流体であるガスの流れの方向を示している。配管１を流れるガスに偏流および時間的変化が発生していない場合のガスの主流方向を前後方向Ｄ１とする。前後方向Ｄ１のうちで上流側を向く方向を前方向とする。前後方向のうちで下流側を向く方向を後方向とする。上流とは、ガスの流れについての上流であり、下流とは、ガスの流れについての下流である。前後方向Ｄ１は、配管１が延びる方向である第２方向に一致する。

配管１の壁には、装置接続孔１１が形成されている。流量測定装置１００は、装置接続孔１１を通って配管１の内部に挿入される。流量測定装置１００は、配管１に接続される配管接続部２と、配管接続部２が配管１に接続された場合に、配管１の内側に配置される本体部３と、本体部３の内部に設けられ、ガスの流量を測定する測定素子４とを備えている。本体部３は、装置接続孔１１を通って配管１の内側に配置される。

配管接続部２は、装置接続孔１１に挿入される。配管接続部２が装置接続孔１１に挿入された状態で、配管接続部２が配管１に固定される。配管接続部２が配管１に固定されることによって、流量測定装置１００が配管１に対して固定される。配管１と配管接続部２との間の固定方法としては、フランジ接続、ねじ接続などが挙げられる。

流量測定装置１００が装置接続孔１１に対して挿入および引抜される方向を上下方向Ｄ２とする。図１において、上下方向Ｄ２は、前後方向Ｄ１に対して直交している。上下方向Ｄ２のうちで本体部３から配管接続部２に向かう方向を上方向とする。上下方向Ｄ２のうちで配管接続部２から本体部３に向かう方向を下方向とする。上下方向Ｄ２は、本体部３の高さ方向である第１方向に一致する。

本体部３は、配管接続部２に支持された支持部３１と、支持部３１に支持された流量測定部３２とを備えている。支持部３１は、上下方向Ｄ２について流量測定部３２よりも配管接続部２の近くに配置されている。

流量測定部３２には、配管１を流れるガスの一部が流れる内部流路３３が形成されている。内部流路３３は、前後方向Ｄ１について流量測定部３２を貫通する主流路３４を備えている。主流路３４は、ガスが流入する流入口３４１が形成された上流側主流路３４２と、ガスが流出する流出口３４３が形成された下流側主流路３４４と、前後方向Ｄ１について上流側主流路３４２と下流側主流路３４４との間に設けられた縮流路３４５とを有している。

上流側主流路３４２、縮流路３４５および下流側主流路３４４は、後方向に向かって並べて配置されている。縮流路３４５の流路断面積は、上流側主流路３４２および下流側主流路３４４のそれぞれの流路断面積よりも小さい。

上流側主流路３４２における下流側部分であって上方向側の面には、分岐口３４６が形成されている。下流側主流路３４４における上流側部分であって上方向側の面には、合流口３４７が形成されている。

内部流路３３は、一端部が分岐口３４６に繋がり、他端部が合流口３４７に繋がる測定素子流路３５を備えている。測定素子流路３５は、縮流路３４５を挟むように主流路３４に繋がっている。測定素子流路３５は、上下方向Ｄ２について主流路３４よりも配管接続部２の近くに配置されている。測定素子流路３５には、測定素子４が配置されている。

流量測定部３２は、主流路３４が形成された主流路部である主流路カバー３６と、主流路カバー３６に設けられた測定素子流路部である素子カバー３７と、主流路カバー３６に設けられた構造部である上下対称構造体３８とを備えている。

素子カバー３７は、上下方向Ｄ２について主流路カバー３６よりも配管接続部２の近くに配置される。主流路カバー３６は、上下方向Ｄ２について素子カバー３７と上下対称構造体３８との間に配置されている。

流量測定装置１００は、測定素子４に電気的に接続された素子配線５と、素子配線５を介して測定素子４に電気的に接続された制御回路６と、配管１の外側に設けられ、図示しない外部装置との間で信号の授受を行うコネクタ部７とを備えている。制御回路６とコネクタ部７とは、互いに電気的に接続されている。測定素子４の測定結果を示す信号は、制御回路６において演算処理される。制御回路６において演算処理された信号は、コネクタ部７を介して外部装置に流量信号として伝送される。

流量測定装置１００の外形は、コネクタ部７、配管接続部２、支持部３１、素子カバー３７、主流路カバー３６および上下対称構造体３８のそれぞれの外形から構成される。コネクタ部７、配管接続部２、支持部３１、素子カバー３７、主流路カバー３６および上下対称構造体３８は、この順に下方向に並べられている。

配管接続部２の内部には、制御回路６が収納されている。支持部３１の内部には、素子配線５が収納されている。素子カバー３７の内部には、測定素子４が収納されている。測定素子流路３５は、主流路カバー３６の一部および素子カバー３７に渡って形成されている。主流路３４は、主流路カバー３６に形成されている。

図２は、図１の流量測定装置１００および配管１を前後方向Ｄ１に視た図である。図２において、上下方向Ｄ２に直交する方向を左右方向Ｄ３とする。左右方向Ｄ３は、本体部３における幅方向である第３方向に一致する。主流路３４の流入口３４１は、配管１の径方向中心に配置されている。

支持部３１、素子カバー３７、主流路カバー３６および上下対称構造体３８のそれぞれの外形は、本体部３の中心を通り左右方向Ｄ３に対して垂直な面について、面対称となっている。言い換えれば、支持部３１、素子カバー３７、主流路カバー３６および上下対称構造体３８のそれぞれの外形は、配管１の径方向中心を通り左右方向Ｄ３に対して垂直な面について、面対称となっている。

上下対称構造体３８の外形は、主流路カバー３６の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、素子カバー３７の外形に対して面対称となっている。言い換えれば、上下対称構造体３８の外形は、配管１の径方向中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、素子カバー３７の外形に対して面対称となっている。

主流路カバー３６の外形は、主流路カバー３６の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、面対称となっている。言い換えれば、主流路カバー３６の外形は、配管１の径方向中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、面対称となっている。

また、主流路カバー３６の外形は、配管１の径方向中心を通り前後方向Ｄ１に延びる直線を回転軸として９０°回転した主流路カバー３６の外形と同一となっている。

また、上下方向Ｄ２についての主流路カバー３６の寸法は、前後方向Ｄ１について主流路カバー３６の中央から離れるにつれて小さくなっている。

図３は、図１の本体部３を示す斜視図である。支持部３１の外形は、配管１を流れるガスの主流方向についての支持部３１の流体抵抗が小さくなるように形成されている。具体的には、左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法が前後方向Ｄ１についての支持部３１の寸法よりも小さくなるように、支持部３１の断面形状は、楕円形または流線形に形成されている。

素子カバー３７の外形は、配管１を流れるガスの主流方向についての流体抵抗が小さくなるように形成されている。また、素子カバー３７の外形は、素子カバー３７の内部に測定素子流路３５が形成され、かつ、測定素子流路３５に測定素子４が収納された状態で、素子カバー３７の強度が十分に保たれるような形状に形成されている。具体的には、左右方向Ｄ３についての素子カバー３７の寸法が前後方向Ｄ１についての素子カバー３７の寸法よりも小さくなるように、素子カバー３７の断面形状は、楕円形、流線形または長方形に形成されている。素子カバー３７の断面形状が長方形に形成されている場合には、素子カバー３７の断面形状は、長方形における各頂点が滑らかな丸みを有するように形成される。上下対称構造体３８の外形は、素子カバー３７の外形と同様である。

主流路カバー３６は、装置接続孔１１を通って配管１の内側に配置される。したがって、左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法は、左右方向Ｄ３についての装置接続孔１１の寸法よりも小さく、かつ、前後方向Ｄ１についての主流路カバー３６の寸法は、前後方向Ｄ１についての装置接続孔１１の寸法よりも小さい。左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法は、左右方向Ｄ３についての素子カバー３７の寸法よりも大きく、かつ、前後方向Ｄ１についての主流路カバー３６の寸法は、前後方向Ｄ１についての素子カバー３７の寸法よりも大きい。上下方向Ｄ２についての主流路カバー３６の寸法は、左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法と同一である。

図４は、図１の支持部３１、素子カバー３７および主流路カバー３６を示す平面図である。主流方向に流れるガスに対する支持部３１の流体抵抗は、主流方向に流れるガスに対する素子カバー３７の流体抵抗よりも小さい。主流方向に流れるガスに対する素子カバー３７の流体抵抗は、主流方向に流れるガスに対する主流路カバー３６の流体抵抗よりも小さい。つまり、ガスの主流方向についての流体抵抗は、主流路カバー３６、素子カバー３７、支持部３１の順に小さくなっている。

左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法をｗ３１とし、前後方向Ｄ１についての支持部３１の寸法をｌ３１とする。左右方向Ｄ３についての素子カバー３７の寸法をｗ３７とし、前後方向Ｄ１についての素子カバー３７の寸法をｌ３７とする。左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法をｗ３６とし、前後方向Ｄ１についての主流路カバー３６の寸法をｌ３６とする。支持部３１、素子カバー３７および主流路カバー３６のそれぞれの外形は、ｗ３１／ｌ３１＜ｗ３７／ｌ３７＜ｗ３６／ｌ３６の関係が満たされるように形成されている。したがって、ｗ３１／ｌ３１は、ｗ３７／ｌ３７およびｗ３６／ｌ３６よりも小さい。

ガスの主流方向と一致する前後方向Ｄ１についての寸法ｌ３１に対して、左右方向Ｄ３についての寸法ｗ３１が小さくなると、上下方向Ｄ２に垂直な支持部３１の断面において、ガスの主流方向に延びる線に対する支持部３１における下流側部分の外形を示す線の勾配が緩くなる。これにより、支持部３１の周囲にあるガスの流れが、支持部３１の表面付近から剥離することが抑制される。その結果、主流方向に流れるガスに対する支持部３１の流体抵抗が小さくなる。主流方向に流れるガスに対する素子カバー３７および主流路カバー３６のそれぞれの流体抵抗についても、支持部３１の流体抵抗と同様である。

主流方向に流れるガスに対する支持部３１の流体抵抗を小さくするために、左右方向Ｄ３についての寸法ｗ３１を小さくしても、前後方向Ｄ１についての寸法ｌ３１を大きくすることによって、支持部３１は、流量測定部３２を支持するのに十分な強度を確保することができる。

左右方向Ｄ３についての上下対称構造体３８の寸法は、左右方向Ｄ３についての素子カバー３７の寸法ｗ３１と同一である。前後方向Ｄ１についての上下対称構造体３８寸法は、前後方向Ｄ１についての素子カバー３７の寸法ｌ３１と同一である。したがって、主流方向に流れるガスに対する上下対称構造体３８の流体抵抗は、主流方向に流れるガスに対する素子カバー３７の流体抵抗と同一である。

図５は、図１の内部流路３３を示す斜視図である。図において、矢印は、ガスの流れを示している。左右方向Ｄ３についての上流側主流路３４２の寸法ｗ１は、前後方向Ｄ１について一定となっている。上下方向Ｄ２についての上流側主流路３４２の寸法ｈ１は、前後方向Ｄ１について一定となっている。寸法ｗ１は、寸法ｈ１と同一である。したがって、上流側主流路３４２の外形は、上流側主流路３４２の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる中心を回転軸として９０°回転した上流側主流路３４２の外形と一致する。前後方向Ｄ１についての流入口３４１から分岐口３４６までの寸法ｌ１は、寸法ｗ１および寸法ｈ１よりも大きくなっている。

左右方向Ｄ３についての下流側主流路３４４の寸法ｗ２は、前後方向Ｄ１について一定となっている。上下方向Ｄ２についての下流側主流路３４４の寸法ｈ２は、前後方向Ｄ１について一定となっている。寸法ｗ２は、寸法ｈ２と同一である。したがって、下流側主流路３４４の外形は、下流側主流路３４４の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる中心を回転軸として９０°回転した下流側主流路３４４の外形と一致する。前後方向Ｄ１についての流出口３４３から合流口３４７までの寸法ｌ２は、寸法ｗ２および寸法ｈ２よりも大きくなっている。

上下方向Ｄ２についての縮流路３４５の寸法は、上下方向Ｄ２についての上流側主流路３４２の寸法ｈ１および上下方向Ｄ２についての下流側主流路３４４の寸法ｈ２よりも小さくなっている。左右方向Ｄ３についての縮流路３４５の寸法は、左右方向Ｄ３についての上流側主流路３４２の寸法ｗ１および左右方向Ｄ３についての下流側主流路３４４の寸法ｗ２と同一となっている。つまり、縮流路３４５は、主流路３４を流れるガスを上下方向Ｄ２に縮流させる。

内部流路３３の形状は、本体部３の中心を通り前後方向Ｄ１に対して垂直な面について、面対称となっている。

主流路３４は、主流路３４の中心を通り左右方向Ｄ３に対して垂直な面について、面対称となっている。測定素子４としては、例えば、熱線式の流速センサが挙げられる。

本体部３の外形は、本体部３の中心を通り前後方向Ｄ１に対して垂直な面について、面対称となっている。内燃機関の配管１に流量測定装置１００を取り付ける場合に、配管１の内部にガスの脈動が発生する場合がある。これにより、配管１を流れるガスの主流方向に対して反対方向にガスが流れる。

測定素子４および制御回路６にガスの逆流を検知するシステムが備えられている。配管１を流れるガスの流量に対する測定素子４が測定するガスの流速の特性が、逆流時も正流時も同じである場合には、制御回路６が測定素子４から出力された信号の演算処理が容易となる。これにより、流量測定誤差が低減される。

流出口３４３は、配管１の径方向中心に配置されている。これにより、上下方向Ｄ２について対称的な偏流が発生する場合において、流出口３４３から流出されるガスの流れが対称的となる。これにより、上下方向Ｄ２について対称的な偏流が発生する場合に、主流路３４に流れる流量の差が減少する。また、左右方向Ｄ３について対称的な偏流が発生する場合において、流出口３４３から流出されるガスの流れが対称的となる。これにより、左右方向Ｄ３について対称的な偏流が発生する場合に、主流路３４に流れる流量の差が減少する。

次に、配管１および流量測定装置１００にガスが流れる様子と、ガスが流量測定装置１００に流れてから流量測定装置１００が外部装置へ流量信号を送信するまで動作とについて説明する。図１に示すように、配管１を流れるガスの一部は、流量測定装置１００の流入口３４１から主流路３４の中に流入する。

図５に示すように、流入口３４１から主流路３４の中に入ったガスは、上流側主流路３４２を通り、分岐口３４６において、測定素子流路３５を流れるガスと、縮流路３４５を流れるガスとに分かれる。測定素子流路３５を流れるガスは、測定素子４を通過する。測定素子４を通過したガスは、合流口３４７において、縮流路３４５を通過したガスと合流する。合流したガスは、下流側主流路３４４を通り、流出口３４３から主流路３４の外へ流出する。主流路３４の外へ流出したガスは、配管１における流量測定装置１００よりも下流側の部分を流れる。

測定素子４は、測定素子流路３５を流れるガスの流速を測定する。測定素子４は、測定結果を信号として素子配線５を介して制御回路６に送信する。制御回路６は、測定素子４から送信された信号を演算処理する。制御回路６は、演算結果を流量信号としてコネクタ部７を介して外部装置へ送信する。制御回路６では、配管１を流れるガスの流量に対する測定素子４で測定された測定素子流路３５を流れるガスの流速の特性に基づいて、測定素子４から送信された信号を演算処理する。

次に、流量測定装置１００と比較するための比較例の流量測定装置の課題について説明する。比較例の流量測定装置では、実施の形態１に係る流量測定装置１００と同様に、内部流路が主流路と測定素子流路とを備え、測定素子が測定素子流路に配置されている。内部流路の中に流入したガス、水滴などの異物は、主流路を流れて、測定素子流路には流れないようになっている。これにより、測定素子に異物が付着することが抑制される。その結果、流量測定装置の測定精度の悪化が抑制される。

配管を流れるガスの流量に対する主流路を流れるガスの流量の特性と、主流路を流れるガスの流量に対する測定素子流路を流れるガスの流量の特性とが、簡単かつ不変な傾向を有している場合には、測定素子によって測定された流速の信号が制御回路において補正される。これにより、配管を流れるガスの流量が高精度に測定される。

しかしながら、実際には、配管の内部において、ガスの偏流が発生する場合がある。この場合に、配管を流れるガスの流量に対する主流路を流れるガスの流量の特性と、主流路を流れるガスの流量に対する測定素子流路を流れるガスの流量の特性とが変化する。これにより、流量測定装置の測定精度が低下する。

配管の内部に発生するガスの偏流としては、使用開始時から存在する偏流と、使用している過程で生じる偏流とがある。使用開始時から存在する偏流としては、流量測定装置よりも上流側に配管の曲がりがあることによって、配管の内部に発生する偏流が挙げられる。使用している過程で生じる偏流としては、流量測定装置よりも上流側にフィルターが設けられ、フィルターに目詰まりが発生することによって、配管の内部に発生する偏流が挙げられる。使用開始時から偏流が存在する場合には、偏流がある状態で制御回路の補正量をチューニングすることによって、偏流による測定精度の低下に対する対策が可能である。しかしながら、複数の配管のそれぞれに流量測定装置が配置され、流量測定装置よりも上流側にある配管の形状が、それぞれの配管によって異なる場合には、それぞれの配管に対応させて、制御回路の補正量をチューニングする必要がある。

ガスの流れ方向について流量測定装置の直前に整流機構が設けられる場合がある。整流機構は、配管を流れるガスを整流する。これによりに、配管を流れるガスの偏流の発生が抑制される。しかしながら、様々な方向に流れるガスの偏流のそれぞれを抑制するためには、配管の断面の全体をカバーするように、配管の壁に整流機構を設ける必要がある。したがって、配管への整流機構の取り付けおよび配管からの整流機構の取り外しを行う場合に、配管本体への配管の一部の取り付けおよび配管本体からの配管の一部の取り外しを行う必要がある。

図６は、比較例の流量測定装置を示す側面図である。図７は、比較例の流量測定装置を示す側面図である。図６および図７では、比較例の流量測定装置１００Ａが配管１に取り付けられた状態を示している。また、図６および図７では、配管１を流れるガスに偏流が発生している状態を示している。図６では、配管１における上方向側の部分に流れるガスの流速が配管１の下方向側の部分を流れるガスの流速よりも速い状態を示している。図７では、配管１の下方向側の部分に流れるガスの流速が配管１の上方向側の部分を流れるガスの流速よりも速い状態を示している。

配管１における上方向側の部分を配管上部１２とする。配管１における下方向側の部分を配管下部１３とする。

比較例の流量測定装置１００Ａでは、前後方向Ｄ１に視た場合に、本体部３Ａにおける幅方向の寸法は、本体部３Ａにおける配管接続部２Ａ側の端部と本体部３Ａにおける内部流路３３Ａが形成された部分との間において、一定となっている。

図６に示すように、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、流量測定装置１００Ａにおける配管上部１２に配置された部分に高速流のガスが当たる。これにより、高速流のガスに対する流量測定装置１００Ａの流量抵抗が大きくなる。この場合に、流量測定装置１００Ａよりも下流側に強い後流渦８が発生する。

流量測定装置１００Ａを避けた高速流のガスの一部は、流入口３４１Ａから内部流路３３Ａの中に流入し、内部流路３３Ａを流れて、流出口３４３Ａから内部流路３３Ａの外に流出する。後流渦８が発生している領域は、配管１における他の領域よりも低圧となっている。したがって、流出口３４３Ａ付近を流れるガスは、後流渦８が発生している領域に向かって引き込まれる。これにより、内部流路３３Ａを流れるガスの流量が増加する。

一方、図７に示すように、配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、高速流のガスは、流量測定装置１００Ａを避けて、配管下部１３を流れる。これにより、内部流路３３Ａを流れるガスの流量が減少する。このように、高速流のガスが配管上部１２を流れる偏流が発生する場合と、高速流のガスが配管下部１３を流れる偏流が発生する場合との間で、内部流路３３Ａを流れるガスの流量に差が発生する。したがって、比較例の流量測定装置１００Ａでは、偏流が発生する場合の測定精度が低下する。

次に、実施の形態１に係る流量測定装置１００が取り付けられた配管１を流れるガスに偏流が発生する場合のガスの流れについて説明する。図８は、図１の流量測定装置１００が配管１に取り付けられた状態を示す側面図である。図９は、図１の流量測定装置１００が配管１に取り付けられた状態を示す側面図である。図８および図９では、配管１を流れるガスに偏流が生じている状態を示している。図８では、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流が発生した状態を示している。図９では、配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流が発生した状態を示している。

左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法が前後方向Ｄ１についての支持部３１の寸法よりも小さい。したがって、支持部３１は、主流方向に流れるガスに対する流体抵抗が小さい形状となっている。これにより、図８に示すように、配管上部１２を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、流量測定装置１００よりも下流側に発生する後流渦８が弱くなる。また、配管上部１２を流れる高速流のガスは、支持部３１を左右方向Ｄ３に避けて、支持部３１の下流側に流れる。したがって、配管上部１２を流れる高速流のガスが下方向に移動して流入口３４１から主流路３４の中に流入することが抑制される。これにより、流出口３４３付近を流れるガスが後流渦８に引き込まれる量が減少する。したがって、配管上部１２を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に、主流路３４を流れるガスの流量の増加が抑制される。

一方、図９に示すように、配管下部１３を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、主流方向に流れるガスに対する支持部３１の流体抵抗が小さい。また、素子カバー３７および主流路カバー３６を合わせた外形は、主流路カバー３６の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、主流路カバー３６および上下対称構造体３８を合わせた外形に対して、面対称となっている。これにより、主流路カバー３６の周囲にあるガスの流れは、主流路カバー３６の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、配管上部１２を高速流のガスが流れる場合の主流路カバー３６の周囲のガスの流れに対して、面対称となる。

左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法は、前後方向Ｄ１についての支持部３１の寸法よりも小さくなっている。これにより、主流方向に流れるガスに対する支持部３１の流体抵抗が小さい。したがって、支持部３１の周囲にあるガスの流れは、支持部３１が無い場合のガスの流れに対して、似た流れとなる。

仮に、支持部３１が無い場合には、本体部３の外形は、配管１の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面に対して面対称となる。これにより、配管上部１２を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合の本体部３の周囲にあるガスの流れは、配管下部１３を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合の本体部３の周囲にあるガスの流れに対して、配管１の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面に対して面対称となる。したがって、配管上部１２を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に主流路３４に流れるガスの流量は、配管下部１３を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に主流路３４に流れるガスの流量に対して、同量となる。

左右方向Ｄ３について、素子カバー３７の寸法は、支持部３１の寸法よりも大きくなっている。これにより、本体部３における測定素子流路３５が形成された部分の強度を十分に確保することができる。また、主流方向に流れるガスに対する素子カバー３７の流体抵抗は、主流方向に流れるガスに対する支持部３１の流体抵抗よりも大きくなる。これにより、素子カバー３７による本体部３の周囲にあるガスの流れへの影響は、支持部３１による本体部３の周囲にあるガスの流れへの影響よりも大きくなる。素子カバー３７および上下対称構造体３８は、配管１の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面に対して互いに面対称となる偏流に対して、互いに似た影響を与える。したがって、配管上部１２を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合と配管下部１３を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合とにおいて、主流路３４を流れるガスの流量の差が減少する。

素子カバー３７および上下対称構造体３８は、支持部３１と同様に、主流方向に流れるガスに対する流体抵抗が小さい構造となっている。これにより、左右方向Ｄ３について偏流が発生する場合の本体部３の周囲にあるガスの流れは、上下方向Ｄ２について偏流が発生する場合の本体部３の周囲にあるガスの流れと同様となる。したがって、配管１における右方向側の部分を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合と配管１における左方向側の部分を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合とにおいて、主流路３４を流れるガスの流量の差異が減少する。

図２に示すように、左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法を大きくすることによって、主流路カバー３６に向かって流れるガスは、主流路カバー３６の周囲において、流れの向きが変わる。

図８および図９に示すように、主流路カバー３６の周囲であって上流側を流れるガスの一部は、主流路カバー３６に当たり、流入口３４１から内部流路３３に入る。一方、主流路カバー３６の周囲であって下流側では、主流路カバー３６の壁面付近から発生するガスの流れの剥離による負圧領域が発生する。負圧領域の周囲にあるガスの主流方向への流れによって、内部流路３３を出たガスの流れには、せん断力が働く。これにより、流出口３４３付近を流れるガスは、負圧領域に引き込まれる。その結果、内部流路３３を流れるガスの流量が増加する。

偏流が発生する場合に、配管１を流れる高速流のガスの一部は、内部流路３３を流れる流量の増加を促進させる。一方、偏流が発生する場合に、配管１を流れる低速流のガスの一部は、内部流路３３を流れる流量の増加を抑制する。したがって、上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法を大きくすることによって、配管１における高速流のガスが流れる高速領域と配管１における低速流のガスが流れる低速領域とのどちらも、内部流路３３を流れるガスの流量に影響する。その結果、偏流が発生する場合に主流路３４を流れるガスの流量は、偏流が発生しない場合に主流路３４を流れるガスの流量に対して、近くなる。

支持部３１、素子カバー３７および上下対称構造体３８のそれぞれは、主流方向に流れるガスに対する流体抵抗が小さくなっている。これにより、主流路カバー３６は、支持部３１、素子カバー３７および上下対称構造体３８のそれぞれと比較して、配管１を流れるガスへの影響が相対的に大きくなる。上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３について主流路カバー３６の寸法が大きくなっている。したがって、上下方向Ｄ２について偏流が発生する場合に主流路３４を流れるガスの流量と左右方向Ｄ３について偏流が発生する場合に主流路３４を流れるガスの流量との間の差が減少する。

図１０は、図８の内部流路３３および流量測定部３２の周囲にあるガスの流れを示す図である。図１１は、図９の内部流路３３および流量測定部３２の周囲にあるガスの流れを示す図である。配管１にガスの偏流が発生する場合に、主流路３４における流入口３４１側の部分に偏流が発生する。図１０に示すように、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、流入口３４１よりも上方向から主流路３４の中に流入するガスの流量が多くなる。下方向に流れるガスの流れの方向が主流路３４を流れるガスの主流方向に変わる。これにより、流入口３４１を通過した直後に主流路３４を通るガスの流れは、主流路３４における上方向壁面から剥離する。主流路３４の上方向壁面とは、主流路３４における上方向側にある壁面である。

寸法ｌ１が十分大きい場合には、流入口３４１を通過した直後の主流路３４を流れるガスの流れは、流入口３４１と分岐口３４６との間における主流路３４の上方向壁面の部分に再付着する。寸法ｌ１が小さく、分岐口３４６に対してガスの流れが剥離している場合には、周囲よりも圧力が低い剥離領域から測定素子流路３５の中にガスが流入することになる。これにより、測定素子流路３５の中にガスが流入し難くなる。その結果、測定素子流路３５を流れるガスの流量が減少する。

ガスの流れが再付着する主流路３４の上方向壁面の部分に分岐口３４６が配置されている場合には、主流路３４の上方向壁面に向かうガスの動圧によって、測定素子流路３５の中にガスが流入しやすくなる。これにより、測定素子流路３５を流れるガスの流量が増加する。

図１１に示すように、配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、流入口３４１よりも下方向から主流路３４の中に流入するガスの流量が多くなる。上方向に流れるガスの流れの方向が主流路３４を流れるガスの主流方向に変わる。これにより、流入口３４１を通過した直後に主流路３４を通るガスの流れは、主流路３４における下方向壁面から剥離する。主流路３４の下方向壁面とは、主流路３４における下方向側にある壁面である。

寸法ｌ１が十分大きい場合には、流入口３４１を通過した直後の主流路３４を流れるガスの流れは、流入口３４１と分岐口３４６との間の主流路３４における下方向壁面に再付着する。寸法ｌ１が小さく、分岐口３４６が流入口３４１の直後に配置されている場合には、主流路３４の上方向壁面に向かうガスの動圧によって、測定素子流路３５にガスが流入しやすくなる。これにより、測定素子流路３５を流れるガスの流量が増加する。

ガスの流れが剥離している主流路３４の下方向壁面の部分に対して対向する主流路３４の上方向壁面の部分に分岐口３４６が配置されている場合には、ガスが主流路３４の下方向壁面に向かうガスの動圧が発生する。これにより、分岐口３４６の周囲の静圧が低くなる。静圧が低くなった分岐口３４６の周囲から測定素子流路３５の中にガスが流入する。その結果、測定素子流路３５を流れるガスの流量が減少する。

ガスの流れが再付着する主流路３４の下方向壁面の部分に対して対向する主流路３４の上方向壁面の部分に分岐口３４６が配置されている場合には、ガスが主流路３４の下方向壁面に向かうガスの流れは、せん断力によって、分岐口３４６において測定素子流路３５からガスの流れを引き寄せる。これにより、測定素子流路３５の中にガスが流入しにくくなる。その結果、測定素子流路３５を流れるガスの流量が減少する。

寸法ｌ１が十分大きい場合には、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流および配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流の何れが発生する場合であっても、ガスの流れが主流路３４の壁面に再付着し、ガスの流れが一様に近づいた後に、分岐口３４６から測定素子流路３５の中にガスが流入する。

分岐口３４６よりも下流側の主流路３４におけるガスの流れが同一である場合には、測定素子流路３５を流れるガスの流量は変わらない。これにより、寸法ｌ１が十分に大きい場合には、偏流が発生する場合に測定素子流路３５を流れるガスの流量と、偏流が発生しない場合に測定素子流路３５を流れるガスの流量との間の差が減少する。寸法ｌ１が寸法ｗ１および寸法ｈ１よりも大きくなっている。これにより、分岐口３４６は、剥離領域よりも下流側に配置される。その結果、偏流が発生する場合に測定素子流路３５を流れるガスの流量と、偏流が発生しない場合に測定素子流路３５を流れるガスの流量との間の差が減少する。

左右方向Ｄ３について偏流が発生する場合には、流入口３４１から主流路３４に流入して左方向壁面または右方向壁面からガスの流れが剥離する。しかしながら、寸法ｌ１が十分大きい場合には、左右方向Ｄ３について偏流が発生する場合に測定素子流路３５を流れるガスの流量と、上下方向Ｄ２について偏流が発生する場合に測定素子流路３５を流れるガスの流量との間の差が減少する。

図１０および図１１に示すように、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合および配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、主流路３４における縮流路３４５よりも下流側の部分において、ガスの流れに差が発生する。測定素子流路３５を通過したガスは、主流路３４において、縮流路３４５を通過しガスと合流する。測定素子流路３５を通過したガスは、主流路３４を主流方向に流れるガスの流れを変える。これにより、合流口３４７よりも下流側における主流路３４の上方向壁面付近には、ガスの流れの剥離が発生する。

図１０に示すように、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、主流路３４を流れるガスは、縮流路３４５で加速された後、合流口３４７において測定素子流路３５を通過したガスと合流して、流出口３４３から主流路３４の外に出る。主流路３４の外に出たガスの流れは、主流路カバー３６よりも下流側の領域であって上部にある渦および配管上部１２を流れる高速流のガスによって引き込まれる。これにより、主流路３４の外に出たガスの流れは、配管上部１２に向かう。

縮流路３４５を通過したガスは、配管上部１２に向かうガスの流れに引きずられて、主流路３４の内部において、上方向壁面に向かって流れる。これにより、合流口３４７よりも下流側において主流路３４の上方向壁面から剥離したガスの流れは、すぐに主流路３４の上方向壁面に再付着する。

一方、図１１に示すように、配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合には、主流路３４を流れるガスは、縮流路３４５で加速された後、合流口３４７において測定素子流路３５を通過したガスと合流して、流出口３４３から主流路３４の外に出る。主流路３４の外に出たガスの流れは、主流路カバー３６よりも下流側の領域であって下部にある渦および配管下部１３を流れる高速流のガスによって引き込まれる。これにより、主流路３４の外に出たガスの流れは、配管下部１３に向かう。

縮流路３４５を通過したガスは、配管下部１３に向かうガスの流れに引きずられて、主流路３４の内部において、下方向壁面に向かって流れる。これにより、合流口３４７よりも下流側において主流路３４の下方向壁面から剥離したガスの流れは、主流路３４の下方向壁面に再付着しにくくなる。

その結果、寸法ｌ２が小さい構成では、配管下部１３に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に、合流口３４７よりも下流側で主流路３４の上方向壁面から剥離したガスの流れが上方向壁面に再付着する前に、流出口３４３から主流路３４の外に出ることになる。

この場合、主流路３４における流出口３４３の近くの下方向壁面の周囲にあるガスの流れが高速流となる。これにより、流出口３４３から高速流のガスが流出することによる動圧損失が大きくなる。その結果、主流路３４をガスが流れにくくなる。

一方、寸法ｌ２が寸法ｗ２および寸法ｈ２よりも大きい構成では、配管下部１３を高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に、主流路３４を流れるガスは、合流口３４７よりも下流側で主流路３４の上方向壁面から剥離したガスの流れが上方向壁面に再付着した後に、流出口３４３から主流路３４の外に出る。これにより、主流路３４を流れるガスの流量の減少が抑制される。

したがって、偏流が発生する場合であっても、主流路３４を流れるガスの流量の変動および測定素子流路３５を流れるガスの流量の変動が抑制される。これにより、測定素子４で測定される流速値と、配管１を流れるガスの流量とが一定の関係に保たれる。その結果、流量測定装置１００の測定結果が向上する。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る流量測定装置１００によれば、左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法は、左右方向Ｄ３についての流量測定部３２の寸法よりも小さい。これにより、支持部３１の流量抵抗を流量測定部３２の流量抵抗よりも小さくすることができる。したがって、配管１に偏流が発生する場合に、内部流路３３に流れるガスの流量の変化を抑制することができる。その結果、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。また、装置接続孔１１を通って流量測定装置１００を配管に自由に取り付けることができる。

また、左右方向Ｄ３についての素子カバー３７の寸法および上下対称構造体３８の寸法は、左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法よりも小さい。これにより、素子カバー３７の流体抵抗および上下対称構造体３８の流体抵抗のそれぞれを小さくすることができる。その結果、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。

また、上下対称構造体３８の外形は、主流路カバー３６の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について、素子カバー３７の外形に対して面対称となっている。これにより、上下対称構造体３８の流体抵抗を素子カバー３７の流体抵抗と同一にすることができる。その結果、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。

また、前後方向Ｄ１についての支持部３１の寸法に対する左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法の比は、前後方向Ｄ１についての主流路カバー３６の寸法に対する左右方向Ｄ３についての主流路カバー３６の寸法の比よりも小さい。また、前後方向Ｄ１についての支持部３１の寸法に対する左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法の比は、前後方向Ｄ１についての素子カバー３７の寸法に対する左右方向Ｄ３についての素子カバー３７の寸法の比よりも小さい。これにより、支持部３１の流体抵抗を素子カバー３７の流体抵抗および主流路カバー３６の流体抵抗よりも小さくすることができる。その結果、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。また、素子カバー３７および主流路カバー３６の強度を十分に確保することができる。

また、上下方向Ｄ２についての主流路カバー３６の寸法は、前後方向Ｄ１について主流路カバー３６の中央から離れるにつれて小さくなっている。これにより、主流路カバー３６の上面および下面からガスの流れが剥離することを抑制することができる。したがって、本体部３の流量抵抗を小さくすることができる。その結果、配管１を流れるガスの流量の減少を抑制することができる。

また、前後方向Ｄ１についての流入口３４１と分岐口３４６との間の寸法ｌ１は、上下方向Ｄ２についての主流路３４の寸法ｈ１および左右方向Ｄ３についての主流路３４の寸法ｗ１よりも大きい。これにより、配管１を流れるガスに偏流が発生する場合および配管１を流れるガスに脈動が発生する場合に、流量測定装置１００の測定精度の低下を抑制することができる。

また、縮流路３４５の流路断面積は、分岐口３４６が形成された主流路３４の部分の流路断面積および合流口３４７が形成された主流路３４の部分の流路断面積よりも小さい。これにより、ガスに含まれる異物をガスから分離するとともに、測定素子流路３５を流れるガスの流量を大きくすることができる。また、測定素子流路３５を流れるガスの流量を調節することによって、流量測定のゲインを任意に調整することができる。

また、本体部３の外形および内部流路３３の形状のそれぞれは、本体部３の中心を通り前後方向Ｄ１に対して垂直な面について、面対称となっている。これにより、配管１を流れるガスに偏流または脈動が発生する場合に、流量測定装置１００の測定精度が低下することを抑制することができる。

実施の形態２．
図１２は、この発明の実施の形態２に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。本体部３は、配管１を流れるガスが流量測定装置１００を通過する時に発生する圧力損失がある程度許容される場合に用いられる。本体部３の主流路カバー３６は、矩形形状に形成されている。主流路カバー３６は、主流路カバー３６の中心を通り上下方向Ｄ２に垂直な面について面対称となっている。また、主流路カバー３６は、主流路カバー３６の中心を通り左右方向Ｄ３に垂直な面について面対称となっている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

支持部３１、素子カバー３７および上下対称構造体３８のそれぞれの流体抵抗と比較して、主流路カバー３６の流体抵抗が大きく、両者の間に十分な差がある。これにより、配管１を流れるガスに上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３について偏流が発生する場合に、配管１を流れるガスに対して主流路カバー３６が与える影響が大きい。したがって、偏流が発生する場合に主流路３４を流れるガスの流量の差が減少する。その結果、流量測定装置１００の測定精度が向上する。

なお、配管１を流れるガスが流量測定装置１００を通過する時に発生する圧力損失を小さくする場合には、図３に示すように、主流路カバー３６の表面を滑らかなカーブを描くように形成してもよい。この場合、主流路カバー３６の流体抵抗が小さくなる代わりに、主流路カバー３６の周囲にあるガスの流れを主流路カバー３６の表面に沿って大きく変えて、配管１を流れるガスの流れに対して大きな影響を与える構成にする。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る流量測定装置１００によれば、主流路カバー３６は、矩形形状に形成されている。これにより、偏流が発生した場合に主流路３４を流れるガスの流量の差を減少させることができる。その結果、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。

実施の形態３．
図１３は、この発明の実施の形態３に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。主流路カバー３６の外形は、主流路カバー３６の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる直線を中心軸として回転させた回転体の外形となっている。言い換えれば、主流路カバー３６の外形は、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる直線を中心軸として回転させた回転体の外形となっている。

具体的には、主流路カバー３６の外形は、円柱形状となっている。なお、主流路カバー３６の外形は、円柱形状に限らず、例えば、球状、楕円球状、流線形の卵形状などであってもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る流量測定装置１００によれば、主流路カバー３６の外形は、主流路カバー３６の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる直線を中心軸として回転させた回転体の外形となっている。これにより、上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３以外の方向について配管１を流れるガスに偏流が発生する場合であっても、主流路３４に流れるガスの流量の差を低減させることができる。

一般的に、流量測定装置１００が取り付けられる配管１を備える装置または設備では、設置スペース、製造性、施工性などの関係で、上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３について９０°間隔で、複数回、曲げられた配管１が用いられる場合が多い。この場合、流量測定装置１００は、配管１が延びる方向に対応させて配管１に取り付けられる。

したがって、流量測定装置１００よりも上流側の配管１の部分の曲がりによる偏流および流量測定装置１００よりも上流側の配管１の部分に設けられたフィルターの汚損による偏流は、流量測定装置１００に対して上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３の何れかである場合が多い。

この場合に、図３および図５に示すように、配管１の上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３についての偏流に対して、流量測定装置１００の測定精度の誤差を低減させることができる。しかしながら、上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３以外の方向について、配管１を流れるガスに偏流が発生する場合がある。この場合に、主流路カバー３６の外形を回転体の外形とすることによって、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。

実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４に係る流量測定装置の内部流路を示す斜視図である。図１５は、この発明の実施の形態４に係る流量測定装置の本体部を前後方向に視た図である。図１５では、破線は、本体部３の内部に配置された構成要素を示している。

配管１を流れるガスに左右方向Ｄ３についての偏流が発生する場合には、主流路３４の中心を通り左右方向Ｄ３に垂直な面に対して主流路３４を面対称にする方がよい。実施の形態４では、測定素子流路３５は、分岐口３４６に繋がる部分および合流口３４７に繋がる部分を除いて、主流路３４の中心を通り左右方向Ｄ３に垂直な面に対して、非対称となっている。左右方向Ｄ３について支持部３１の寸法を小さくし、素子配線５を支持部３１における左右方向Ｄ３の中央に配置する場合には、測定素子４は、素子カバー３７における左右方向Ｄ３の中央に配置される。これにより、素子配線５と測定素子４との電気的な接続が容易となる。

測定素子４の表面を流れるガスの流速を測定素子４が測定する場合には、測定素子４の測定面は、本体部３の左右方向Ｄ３の中央からずれた位置となる。したがって、測定素子４が配置される測定素子流路３５の部分は、本体部３の左右方向Ｄ３の中央からずれた位置に配置される。

分岐口３４６および合流口３４７が左右方向Ｄ３についての本体部３の中央に配置されていれば、配管１を流れるガスの左右方向Ｄ３について対称的な偏流が発生する場合に、測定素子流路３５に対してガスが左右方向Ｄ３について対称に流出入する。これにより、縮流路３４５を流れるガスに与える影響が小さくなる。

したがって、測定素子流路３５は、分岐口３４６に繋がる部分および合流口３４７に繋がる部分を除いて、主流路３４の中心を通り左右方向Ｄ３に垂直な面に対して、非対称となっても、配管１に流れるガスに偏流が発生する場合に流量測定装置１００の測定精度が低下しない。また、この場合に、左右方向Ｄ３について支持部３１の寸法が小さくなる。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態３までと同様である。

以上説明したように、この発明の実施の形態４に係る流量測定装置１００によれば、測定素子流路３５は、分岐口３４６に繋がる部分および合流口３４７に繋がる部分を除いて、主流路３４の中心を通り左右方向Ｄ３に垂直な面に対して、非対称となっている。これにより、配管１に流れるガスに偏流が発生する場合に流量測定装置１００の測定精度が低下することなく、左右方向Ｄ３についての支持部３１の寸法を小さくすることができる。その結果、流量測定装置１００の測定精度を向上させることができる。

実施の形態５．
図１６は、この発明の実施の形態５に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。流量測定部３２は、主流路カバー３６に設けられた一対の左右対称部３９を備えている。左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、主流路カバー３６の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として９０°回転させた形状と一致する。言い換えれば、左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、配管１の径方向中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として９０°回転させた形状と一致する。

左右方向Ｄ３についての左右対称部３９の寸法は、左右方向Ｄ３および前後方向Ｄ１についての本体部３の寸法が左右方向Ｄ３および前後方向Ｄ１についての配管接続部２の寸法よりも小さくなるようになっている。

左右方向Ｄ３についての左右対称部３９の寸法は、上下方向Ｄ２についての素子カバー３７の寸法および上下方向Ｄ２についての上下対称構造体３８の寸法と一致する。素子カバー３７には、測定素子流路３５が形成されている。素子カバー３７の内部には、測定素子４が収納されている。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態４までと同様である。

以上説明したように、この発明の実施の形態５に係る流量測定装置によれば、素子カバー３７、上下対称構造体３８および左右対称部３９を含む本体部３の外形は、本体部３の中心を通り上下方向Ｄ２に対して垂直な面について面対称となっている。また、素子カバー３７、上下対称構造体３８および左右対称部３９を含む本体部３の外形は、本体部３の中心を通り左右方向Ｄ３に対して垂直な面について面対称となっている。また、素子カバー３７、上下対称構造体３８および左右対称部３９を含む本体部３の外形は、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる直線を回転軸として９０°の間隔で回転させた本体部３の外形と一致する。これにより、本体部３は、ガスの流れに対して、上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３について対称な影響を与える。また、本体部３は、ガスの流れに対して、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１に延びる直線を回転軸として９０°の間隔で回転させた本体部３と対称な影響を与える。したがって、配管１を流れるガスに上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３の偏流が発生する場合に、主流路３４を流れるガスの流量に差が発生することが低減される。その結果、流量測定装置１００の測定誤差をさらに低減させることができる。

実施の形態６．
図１７は、この発明の実施の形態６に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。流量測定部３２は、主流路カバー３６に設けられた４個の左右対称部３９を備えている。４個の左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、主流路カバー３６の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として６０°の倍数の角度だけ回転させた形状と一致する。言い換えれば、左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として６０°回転させた形状と一致する。その他の構成は、実施の形態５と同様である。

以上説明したように、この発明の実施の形態６に係る流量測定装置によれば、主流路カバー３６に設けられた４個の左右対称部３９を備えている。４個の左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、主流路カバー３６の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として６０°の倍数の角度だけ回転させた形状と一致する。これにより、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として６０°の倍数の角度だけ回転させて流量測定装置１００を設置することができる。

なお、上記実施の形態６では、左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として６０°回転させた形状と一致する構成について説明した。これに限らず、左右対称部３９の外形は、素子カバー３７の外形または上下対称構造体３８の外形を、配管１の中心を通り前後方向Ｄ１を向く直線を回転軸として、例えば、４５°または３０°の倍数の角度だけ回転させた形状と一致する構成であってもよい。言い換えれば、流量測定装置１００が回転して設置される場合に、左右対称部３９が主流路カバー３６に対して左右方向Ｄ３に隣り合うように、左右対称部３９が主流路カバー３６に配置された構成であってもよい。

実施の形態７．
図１８は、この発明の実施の形態７に係る流量測定装置の本体部を示す斜視図である。図１９は、図１８の流量測定部の内部流路および流量測定部の周囲におけるガスの流れを示す図である。図１９では、配管上部１２に高速流のガスが流れる偏流が発生する状態を示している。上流側主流路３４２は、下流に向かうにつれて流路断面積が徐々に小さくなる流入口部３４２ａと、流入口部３４２ａよりも下流側で流入口部３４２ａに繋がる主流路本体３４２ｂとを備えている。流入口３４１は、流入口部３４２ａにおける最も上流側の部分である。

主流路本体３４２ｂにおける流入口部３４２ａ側の端部を主流路本体上流側端部３４２ｃとする。主流路本体上流側端部３４２ｃと分岐口３４６との間において、上下方向Ｄ２についての主流路本体３４２ｂの寸法および左右方向Ｄ３についての主流路本体３４２ｂの寸法は、一定となっている。前後方向Ｄ１についての主流路本体上流側端部３４２ｃと分岐口３４６との間の寸法ｌ１は、上下方向Ｄ２についての主流路本体３４２ｂの寸法ｈ１および左右方向Ｄ３についての主流路本体３４２ｂの寸法ｗ１よりも小さい。つまり、ｌ１＞ｗ１＝ｈ１の関係が満たされている。

下流側主流路３４４は、上流に向かうにつれて流路断面積が徐々に小さくなる流出口部３４４ａと、流出口部３４４ａよりも上流側で流出口部３４４ａに繋がる主流路本体３４４ｂとを備えている。流出口３４３は、流出口部３４４ａにおける最も下流側の部分である。

主流路本体３４４ｂにおける流出口部３４４ａ側の端部を主流路本体下流側端部３４４ｃとする。主流路本体下流側端部３４４ｃと分岐口３４６との間において、上下方向Ｄ２についての主流路本体３４４ｂの寸法および左右方向Ｄ３についての主流路本体３４４ｂの寸法は、一定となっている。前後方向Ｄ１についての主流路本体下流側端部３４４ｃと分岐口３４６との間の寸法ｌ１は、上下方向Ｄ２についての主流路本体３４４ｂの寸法ｈ１および左右方向Ｄ３についての主流路本体３４４ｂの寸法ｗ１よりも小さい。つまり、ｌ２＞ｗ２＝ｈ２の関係が満たされている。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態６までと同様である。

以上説明したように、この発明の実施の形態７に係る流量測定装置１００によれば、主流路３４は、下流に向かうにつれて流路断面積が小さくなる流入口部３４２ａを備えている。これにより、配管１を流れるガスに上下方向Ｄ２および左右方向Ｄ３についての偏流が発生する場合に、主流路カバー３６に衝突したガスを多く主流路３４に取り込むことができる。流入口部３４２ａの流路断面積は、下流に向かうにつれて徐々に小さくなっている。これにより、流入口３４１から主流路３４にガスが流入する時に、ガスの流れが緩やかに変わる。したがって、ガスが主流路３４に流入した直後に主流路３４の壁面からガスの流れが剥離することが抑制される。これにより、主流路３４に流れるガスに偏流が発生することが抑制される。したがって、測定素子流路３５に流れるガスの流量が変化することが抑制される。その結果、配管１に流れるガスに偏流が発生する場合に、流量測定装置１００の測定誤差をさらに低減させることができる。

また、前後方向Ｄ１についての主流路本体上流側端部３４２ｃと分岐口３４６との間の寸法ｌ１は、上下方向Ｄ２についての主流路本体３４２ｂの寸法ｈ１および左右方向Ｄ３についての主流路本体３４２ｂの寸法ｗ１よりも大きい。これにより、配管１を流れるガスに偏流が発生する場合および配管１を流れるガスに脈動が発生する場合に、流量測定装置１００の測定精度の低下を抑制することができる。

実施の形態８．
図２０は、この発明の実施の形態８に係る流量測定装置の内部流路を示す斜視図である。図２１は、この発明の実施の形態８に係る流量測定装置の流量測定部の周囲および流量測定部の内部流路におけるガスの流れを示す図である。図２１では、配管下部に高速流のガスが流れる偏流が発生する状態を示している。

左右方向Ｄ３についての縮流路３４５の寸法は、左右方向Ｄ３についての上流側主流路３４２の寸法および左右方向Ｄ３についての下流側主流路３４４の寸法よりも小さい。言い換えれば、左右方向Ｄ３についての縮流路３４５の寸法は、分岐口３４６が形成された主流路３４の部分における左右方向Ｄ３についての寸法および合流口３４７が形成された主流路３４の部分における左右方向Ｄ３についての寸法よりも小さい。上下方向Ｄ２についての縮流路３４５の寸法は、上下方向Ｄ２についての上流側主流路３４２の寸法ｈ１および上下方向Ｄ２についての下流側主流路３４４の寸法ｈ２と同一となっている。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態７までと同様である。

図１１に示すように、縮流路３４５においてガスが上下方向Ｄ２に縮流される構成では、配管下部に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に、左右方向Ｄ３が上下方向Ｄ２よりも長辺となる長方形状の噴流が縮流路３４５の直後に発生する。縮流路３４５から噴出した長方形状の高速流のガスの大部分は、合流口３４７よりも下流側の主流路３４の上方向壁面付近に発生するガスの流れの剥離によって、主流路３４における下方向部分を流れる。これにより、流出口３４３から主流路３４の外に流出したガスは、配管下部に流れる高速流のガスに引き込まれる。

一方、図２１に示すように、縮流路３４５においてガスが左右方向Ｄ３に縮流される構成では、配管下部に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に、上下方向Ｄ２が左右方向Ｄ３よりも長辺となる長方形状の噴流が縮流路３４５の直後に発生する。縮流路３４５から噴出した長方形状の高速流のガスの上方向側の一部は、合流口３４７の下流側の主流路３４の上方向壁面付近に発生するガスの流れの剥離によって、主流路３４の上下方向Ｄ２の中央部分に流れる。これにより、流出口３４３から主流路３４の外に流出したガスは、配管下部に流れる高速流のガスに引き込まれる。つまり、縮流路３４５から噴出した長方形状の高速流のガスの下方向部分が流出口３４３から主流路３４の外において、配管下部に流れる高速流のガスに引き込まれる。

言い換えれば、縮流路３４５におけるガスの縮流方向が上下方向Ｄ２の場合、縮流路３４５において発生した高速流のガスの全体が主流路３４の外で下方向に流れる。一方、縮流路３４５におけるガスの縮流方向が左右方向Ｄ３の場合、縮流路３４５において発生した高速流のガスの下方向部分のみが主流路３４の外で下方向に流れる。

以上説明したように、この発明の実施の形態８に係る流量測定装置１００によれば、縮流路３４５におけるガスの縮流方向が左右方向Ｄ３となっている。これにより、流出口３４３から主流路３４の外に流出したガスの流速に偏りが少なくなる。したがって、動圧損失が減少する。その結果、配管１の上下方向Ｄ２についての偏流および左右方向で３についての偏流が発生する場合に、主流路３４を流れるガスの流量に差が発生することが抑制される。したがって、流量測定装置１００の測定誤差をさらに低減させることができる。

実施の形態９．
図２２は、この発明の実施の形態９に係る流量測定装置の内部流路を示す斜視図である。縮流路３４５は、左右方向Ｄ３について分割された複数の小流路３４５ａを有している。この例では、小流路３４５ａの数は、２個となっている。これにより、主流路カバー３６は、上下方向Ｄ２に延びる図示しない柱を有している。柱は、縮流路３４５を分割する。その他の構成は、実施の形態８と同様である。

分岐口３４６よりも下流側の主流路３４を流れるガスは、縮流路３４５において左右方向Ｄ３に分かれて縮流路３４５から噴出する。これにより、縮流路３４５よりも下流側の主流路３４では、左右方向Ｄ３の壁面の付近を高速流のガスが流れる。

一方、測定素子流路３５を通過したガスは、合流口３４７から主流路３４の上部であって左右方向Ｄ３について中央部分に流れる。主流路３４の上方向壁面付近に発生するガスの流れの剥離は、主流路３４の上部であって左右方向Ｄ３について中央部分に発生する。したがって、縮流路３４５を通過したガスと測定素子流路３５を通過したガスとが、互いに干渉し合うことが抑制される。これにより、配管下部に高速流のガスが流れる偏流が発生する場合に、主流路３４における合流口３４７よりも下流側で上方向壁面付近に発生するガスの流れの剥離によって縮流路３４５から噴出した高速流のガスの流れが下方向に流れるよう作用することが抑制される。また、流出口３４３における動圧損失の増加が抑制される。

以上説明したように、この発明の実施の形態９に係る流量測定装置によれば、縮流路３４５は、左右方向Ｄ３について分割された複数の小流路３４５ａを有している。これにより、配管１に偏流が発生する場合に、流量測定装置１００の測定誤差をさらに低減させることができる。

１ 配管、２、２Ａ 配管接続部、３、３Ａ 本体部、４ 測定素子、５ 素子配線、６ 制御回路、７ コネクタ部、８ 後流渦、１１ 装置接続孔、１２ 配管上部、１３ 配管下部、３１ 支持部、３２ 流量測定部、３３ 内部流路、３４ 主流路、３５ 測定素子流路、３６ 主流路カバー、３７ 素子カバー、３８ 上下対称構造体、３９ 左右対称部、１００、１００Ａ 流量測定装置、３４１、３４１Ａ 流入口、３４２ 上流側主流路、３４２ａ 流入口部、３４２ｂ 主流路本体、３４２ｃ 主流路本体上流側端部、３４３、３４３Ａ 流出口、３４４ 下流側主流路、３４４ａ 流出口部、３４４ｂ 主流路本体、３４４ｃ 主流路本体下流側端部、３４５ 縮流路、３４５ａ 小流路、３４６ 分岐口、３４７ 合流口。

Claims (10)

1. 被測定流体が流れる配管に接続される配管接続部と、
   前記配管接続部が前記配管に接続された場合に、前記配管の内側に配置される本体部と、
   前記本体部に設けられ、前記被測定流体の流量を測定する測定素子と
   を備え、
   前記本体部は、
   前記配管接続部に支持された支持部と、
   前記配管を流れる前記被測定流体の一部が流れる内部流路が形成され、前記支持部に支持された流量測定部と
   を有し、
   前記内部流路には、前記測定素子が配置され、
   前記支持部は、前記本体部の高さ方向である第１方向について前記流量測定部よりも前記配管接続部の近くに配置され、
   前記配管が延びる方向である第２方向に視た場合に、前記本体部における幅方向である第３方向についての前記支持部の寸法は、前記第３方向についての前記流量測定部の寸法よりも小さく、
   前記内部流路は、
   前記第２方向について前記流量測定部を貫通する主流路と、
   一端部が前記主流路の分岐口に繋がり、他端部が前記主流路の合流口に繋がり、前記測定素子が配置された測定素子流路と
   を有し、
   前記流量測定部は、
   前記主流路が形成された主流路部と、
   前記測定素子流路における前記測定素子が配置された部分が形成され、前記配管接続部が前記配管に接続された場合に前記第１方向について前記主流路部よりも前記配管接続部の近くに配置される測定素子流路部と、
   前記第１方向について前記測定素子流路部との間に前記主流路部が配置される構造部と
   を有し、
   前記第２方向に視た場合に、前記第３方向についての前記測定素子流路部および前記構造部のそれぞれの寸法は、前記第３方向についての前記主流路部の寸法よりも小さい流量測定装置。
2. 前記構造部の外形は、前記主流路部の中心を通り前記第１方向に対して垂直な面について、前記測定素子流路部の外形に対して面対称となっている請求項１に記載の流量測定装置。
3. 前記第３方向についての前記支持部の寸法は、前記第２方向についての前記支持部の寸法よりも小さく、
   前記第２方向についての前記支持部の寸法に対する前記第３方向についての前記支持部の寸法の比は、前記第２方向についての前記主流路部の寸法に対する前記第３方向についての前記主流路部の寸法の比および前記第２方向についての前記測定素子流路部の寸法に対する前記第３方向についての前記測定素子流路部の寸法の比よりも小さい請求項１または請求項２に記載の流量測定装置。
4. 前記第１方向についての前記主流路部の寸法は、前記第２方向について前記主流路部の中央から離れるにつれて小さくなっている請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の流量測定装置。
5. 前記主流路の流入口と前記分岐口との間において、前記第１方向についての前記主流路の寸法および前記第３方向について前記主流路の寸法のそれぞれは、一定となっており、
   前記第２方向についての前記流入口と前記分岐口との間の寸法は、前記第１方向についての前記主流路の寸法および前記第３方向についての前記主流路の寸法よりも大きい請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の流量測定装置。
6. 前記主流路は、
   流入口よりも下流側で前記流入口に繋がって設けられ、下流に向かうにつれて流路断面積が小さくなる流入口部と、
   前記流入口部よりも下流側で前記流入口部に繋がって設けられた主流路本体と
   を有し、
   前記主流路本体における前記流入口部側の端部である主流路本体上流側端部と前記分岐口との間において、前記第１方向についての前記主流路本体の寸法および前記第３方向について前記主流路本体の寸法のそれぞれは、一定となっており、
   前記第２方向についての前記主流路本体上流側端部と前記分岐口との間の寸法は、前記第１方向についての前記主流路本体の寸法および前記第３方向についての前記主流路本体の寸法よりも大きい請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の流量測定装置。
7. 前記主流路は、前記第２方向について前記分岐口と前記合流口との間に設けられた縮流路を有し、
   前記縮流路の流路断面積は、前記分岐口が形成された前記主流路の部分の流路断面積および前記合流口が形成された前記主流路の部分の流路断面積よりも小さい請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の流量測定装置。
8. 前記第３方向についての前記縮流路の寸法は、前記分岐口が形成された前記主流路の部分における前記第３方向について寸法および前記合流口が形成された前記主流路の部分における前記第３方向についての寸法よりも小さい請求項７に記載の流量測定装置。
9. 前記縮流路は、前記第３方向について分割された複数の小流路を有している請求項８に記載の流量測定装置。
10. 前記本体部の外形および前記内部流路の形状それぞれは、前記本体部の中心を通り前記第２方向に対して垂直な面について、面対称となっている請求項１から請求項９までの何れか一項に記載の流量測定装置。

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