KR20130028946A

KR20130028946A - 유량 측정용 구조체 및 유량 측정 장치

Info

Publication number: KR20130028946A
Application number: KR1020127033187A
Authority: KR
Inventors: 나오츠구 우에다; 카츠유키 야마모토; 사토시 노조에; 슈지 마에다; 유지 츠쿠마
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-03-20
Also published as: JP5728841B2; CN102959364A; CN102959364B; EP2600115B1; WO2012014632A1; EP2600115A1; KR101472654B1; US20130167630A1; JP2012026930A; US9103706B2; EP2600115A4

Abstract

유량 측정 장치(1)에 이용되는 유량 측정용 구조체(10)는, 측정 대상의 기체가 흐르는 도관부(20)와, 도관부(20)를 흐르는 기체를 분류하고, 분류된 기체를, 상기 기체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자(12)에 유도하는 분류부(21)를 구비한다. 분류부(21)의 도입구(31)는, 도관부(20) 내의 주변부에 마련되어 있다. 도관부(20)는, 도입구(31)의 상류에 마련되고, 기체를 도관부(20) 내의 중앙부로 안내하는 경사부(50)를 구비한다.

Description

유량 측정용 구조체 및 유량 측정 장치{FLOW MEASUREMENT STRUCTURE AND FLOW MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은, 측정 대상의 유체가 흐르는 도관부와, 상기 도관부를 흐르는 유체를 분류하고, 분류된 유체를, 상기 유체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자에 유도하는 분류부를 구비하는 유량 측정용 구조체와, 상기 유량 측정용 구조체를 이용한 유량 측정 장치에 관한 것이다.

유량 측정 장치는, 기체 또는 액체인 유체의 유량을 측정하는 것이다. 여기서, 유량이란, 어떤 단면(斷面)을 단위 시간에 이동하는 유체의 양을 말한다.

일반적으로, 유량 측정 장치는, 측정 대상의 유체가 흐르는 유로에, 상기 유체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자가 마련되고, 상기 검출 소자로부터의 검출 신호를 이용하여 상기 유체의 유량을 측정하는 것이다. 유량 측정 장치의 용도로서는, 예를 들면, 가스 미터, 연소 기기, 자동차의 내연 기관 등에서 연소에 이용되는 기체의 유량의 측정, 의료 기기에서의 호기(呼氣) 및 흡기(吸氣)의 유량 및 혈액의 유량의 측정, 산업 기기에서의 공기의 유량의 감시, 각종 기기에서의 필터의 눈막힘의 감시 등을 들 수 있다.

일반적으로, 유량 측정 장치는, 구조상의 관점에서 직관형과 분류형으로 분류된다. 도 17의 (a)는, 직관형의 유량 측정 장치의 기본 구조를 도시하고 있고, 동 도면의 (b)·(c)는, 분류형의 유량 측정 장치의 기본 구조를 도시하고 있다.

직관형의 유량 측정 장치(200)는, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 측정 대상의 유체가 내부를 흐르는 도관부(201)에, 상기 유체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자(202)가 직접 마련된 구조로 되어 있다. 일반적으로, 직관형의 유량 측정 장치(200)에서는, 검출 소자(202)의 검출 가능 범위까지 상기 유체의 유속을 저하시킬 필요가 있다. 이 때문에, 도관부(201) 내의 단면적을 크게 할 필요가 있어서, 유량 측정 장치(200)가 대형화 된다.

그래서, 대유량의 유체를 측정하는 경우에는, 분류형의 유량 측정 장치가 이용된다. 분류형의 유량 측정 장치는, 측정 대상의 유체를 분류하고, 분류된 유체의 유량을 측정함에 의해, 전체의 유량을 추정하는 것이다(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 5를 참조).

구체적으로는, 도 17의 (b)에 도시하는 분류형의 유량 측정 장치(210)에서는, 도관부(201) 내에, 흐르는 상기 유체에 적당한 저항을 주는 저항체(211)가 마련되어 있다. 또한, 도관부(201)의 주변부로서, 저항체(211)의 상류측 및 하류측에는, 상기 유체의 분류가 흐르는 분류부(212)의 도입구(213) 및 배출구(214)가 각각 접속되어 있다. 그리고, 분류부(212)에 검출 소자(202)가 마련되어 있다. 상기한 구성에 의하면, 도관부(201)를 흐르는 유체에 대해 저항체(211)가 적당한 저항을 준다. 이에 의해, 유체의 일부가 분류부(212)의 도입구(213)에 유입하게 된다.

한편, 도 17의 (c)에 도시하는 분류형의 유량 측정 장치(220)는, 도관부(201)의 중앙부에, 상기 유체의 분류가 흐르는 분류부(222)가 마련되고, 이 분류부(222)에 검출 소자(202)가 마련된 구조로 되어 있다. 이 경우, 분류부(222) 자체가, 도관부(201)에서의 유체의 흐름을 방해하는 저항체로서 기능하기 때문에, 분류부(222)에 유체가 유입하게 된다.

특허 문헌 1 : 일본국 공표특허공보 「특표2003-523506호 공보(2003년 08월 05일 공표)」 특허 문헌 2 : 일본국 공개특허공보 「특개평11-166720호 공보(1999년 06월 22일 공개)」 특허 문헌 3 : 일본국 공개특허공보 「특개2006-329927호 공보(2006년 12월 07일 공개)」 특허 문헌 4 : 일본국 공개특허공보 「특개2006-308518호 공보(2006년 11월 09일 공개)」 특허 문헌 5 : 일본국 공개특허공보 「특개2010-060287호 공보(2010년 03월 18일 공개)」

일반적으로, 도관부(201) 내에는, 측정 대상의 유체 외에, 티끌이 포함되는 일이 많다. 도 18의 (a)는, 도 17의 (a)에 도시하는 직관형의 유량 측정 장치(200)에서, 검출 소자(202)에 티끌(203)이 부착된 양상을 도시하고 있다. 이 경우, 검출 소자(202)의 측정 정밀도가 저하되게 된다. 또한, 도 17의 (b)·(c)에 도시하는 분류형의 유량 측정 장치(210·220)에서도 같은 문제가 발생한다.

또한, 도 18의 (b)는, 도 17의 (b)에 도시하는 분류형의 유량 측정 장치(210)에서, 분류부(212)에 티끌(216)이 침입하여 부착된 양상을 도시하고 있다. 이 경우, 분류부(212)의 유량이 저하되기 때문에, 도관부(201)에서의 저항체(211) 부근의 유량(a)과, 분류부(212)의 유량(b)과의 비(a:b)(이하, 분류비라고 칭한다)가 변화하게 된다.

분류형의 유량 측정 장치(210)는, 분류부(212)의 유량을 측정하고, 측정한 유량과 분류비(a:b)로부터, 도관부(201)를 출입하는 유량을 추정하는 것이기 때문에, 분류비(a:b)가 변화하면, 도관부(201)를 출입하는 유량의 추정 정밀도가 저하되게 된다. 또한, 분류부(212)에 티끌(216)이 퇴적되어, 분류부(212)를 상기 유체가 흘러가지 않게 되면, 상기 유량의 측정이 불가능하게 된다. 또한, 도 17의 (c)에 도시하는 분류형의 유량 측정 장치(220)에서도 같은 문제가 발생한다.

본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 상기 목적은, 분류부에 티끌이 침입하는 것을 억제할 수 있는 유량 측정용 구조체 및 분류형의 유량 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 유량 측정용 구조체는, 측정 대상의 유체가 흐르는 도관부와, 상기 도관부를 흐르는 유체를 분류하고, 분류된 유체를, 상기 유체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자에 유도하는 분류부를 구비하는 유량 측정용 구조체로서, 상기 과제를 해결하기 위해, 상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 중앙부 및 주변부의 한쪽에 마련되어 있고, 상기 도관부는, 상기 도입구의 상류에 마련되고, 상기 유체를 상기 중앙부 및 주변부의 다른 쪽으로 안내하는 안내부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기한 구성에 의하면, 분류부의 도입구의 상류에 도관부의 안내부가 마련되어 있다. 그리고, 상기 도입구가 상기 도관부 내의 주변부에 마련되어 있는 경우, 상기 안내부는 상기 유체를 상기 도관부 내의 중앙부로 안내한다. 이에 의해, 상기 도관부를 흐르는 티끌은, 상기 안내부에 의해 상기 중앙부로 안내되기 때문에, 상기 주변부에 마련된 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 억제할 수 있다.

한편, 상기 도입구가 상기 중앙부에 마련되어 있는 경우, 상기 안내부는 상기 유체를 상기 주변부로 안내한다. 이에 의해, 상기 도관부를 흐르는 티끌은, 상기 안내부에 의해 상기 주변부로 안내되기 때문에, 상기 중앙부에 마련된 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 유량 측정용 구조체는, 분류부의 도입구의 상류에 마련된 도관부의 안내부에 의해, 상기 도관부를 흐르는 티끌은, 상기 도입구의 위치로부터 떨어진 위치로 안내되기 때문에, 상기 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태인 유량 측정 장치를 일부 절결하여 도시하는 사시도.
도 2는 상기 유량 측정 장치의 개요도.
도 3은 상기 유량 측정 장치에 이용되는 검출 소자의 검출 원리를 도시하는 단면도.
도 4는 상기 유량 측정 장치에서, 대상 기체가 흐르는 도관부에서의 티끌의 흐름을 도시하는 단면도.
도 5는 상기 유량 측정 장치와 비교예의 유량 측정 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프.
도 6은 상기 유량 측정 장치의 한 변형례를 도시하는 개요도.
도 7은 상기 유량 측정 장치의 다른 변형례를 도시하는 개요도.
도 8은 상기 유량 측정 장치의 다른 변형례를 도시하는 개요도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태인 유량 측정 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 10은 상기 유량 측정 장치의 개요도.
도 11은 상기 유량 측정 장치와 비교예의 유량 측정 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프.
도 12는 상기 유량 측정 장치의 한 변형례를 도시하는 개요도.
도 13은 상기 유량 측정 장치의 다른 변형례를 도시하는 개요도.
도 14는 상기 유량 측정 장치의 또 다른 변형례를 도시하는 개요도.
도 15는 상기 유량 측정 장치의 또 다른 변형례를 도시하는 개요도.
도 16은 상기 유량 측정 장치의 다른 변형례를 도시하는 개요도.
도 17은 직관형 및 분류형의 유량 측정 장치의 기본 구조를 도시하는 단면도.
도 18은 상기 유량 측정 장치의 검출 소자 및 분류부에 티끌이 부착된 양상을 도시하는 단면도.

[실시의 형태 1]

본 발명의 한 실시 형태에 관해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2는, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)의 개요를 도시하는 것이고, 도 2의 (a)는 분해조립도이고, 도 2의 (b)는 사시도이고, 도 1은 일부를 절결한 사시도이다.

유량 측정 장치는, 기체 또는 액체인 유체의 유량을 측정하는 것이고, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)는, 유체를 분류하고, 분류된 유체의 유량을 측정함에 의해, 전체의 유량을 추정하는 분류형의 유량 측정 장치이다. 또한, 이하에서는, 유량 측정 장치(1)의 측정 대상은 기체로서 설명하지만, 이것으로 한정하는 것이 아니고, 측정 대상은 액체라도 좋다.

유량 측정 장치에서 상기 유량을 측정한 방식으로서는, 차압식, 전자식, 면적식, 초음파식, 날개바퀴(羽根車)식, 열(熱)식, 콜리오리스식, 용적식, 소용돌이(渦)식, 터빈식, 피토관식 등을 들 수 있다. 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)는, 열식의 질량유량 측정 장치이지만, 이것으로 한정하는 것이 아니고, 분류형의 유량 측정 장치에 적용 가능한 임의의 방식을 이용할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 유량 측정 장치(1)는, 유량 측정용 구조체(10), 실 부재(11), 검출 소자(12), 회로 기판(13), 및 커버(14)를 구비하는 구성이다. 또한, 도 1에서는 커버(14)를 생략하고 있다.

유량 측정용 구조체(10)는, 측정 대상의 기체(이하, 대상(對象) 기체라고 칭한다)의 유량을 측정하기 위한 것이고, 합성 수지 등에 의해 형성된다. 구체적으로는, 유량 측정용 구조체(10)는, 대상 기체가 흐르는 도관부(20)와, 대상 기체를 분류하고, 분류된 기체(이하, 분류 기체라고 칭한다)의 유량을 검출하기 위한 분류부(21)와, 분류부(21) 상에 배치된 실 부재(11), 검출 소자(12), 및 회로 기판(13)을 수용하는 수용부(22)를 구비하는 구성이다. 또한, 유량 측정용 구조체(10)의 상세에 관해서는 후술한다.

검출 소자(12)는, 분류부(21)에 배치되고, 분류 기체의 유량을 검출하는 것이다. 또한, 검출 소자(12)의 상세에 관해서는 후술한다. 회로 기판(13)은, 검출 소자(12)가 하면에 실장되어 있고, 검출 소자(12)로부터의 검출 신호를 이용하여, 대상 기체의 유량을 측정하기 위한 각종 회로가 윗면에 실장되어 있다. 실 부재(11)는, 유량 측정용 구조체(10)와 회로 기판(13)과의 사이에서 분류 기체가 누설되는 것을 방지하는 것이고, 고무 등의 절연체에 의해 형성되어 있다. 커버(14)는, 회로 기판(13)을 보호하기 위한 것이고, 수용부(22)의 선단을 덮도록, 유량 측정용 구조체(10)와 같은 재료로 형성되어 있다.

다음에, 유량 측정용 구조체(10)의 상세에 관해 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 도관부(20)에는, 흐르는 대상 기체에 적당한 저항을 주는 저항체(30)가 마련되어 있다. 저항체(30)의 형상으로서는, 도 1에 도시하는 바와 같은 대상 기체의 흐름을 중앙으로 조이는 형상, 스포크 형상, 격자 형상 등을 들 수 있다. 또한, 도관부(20)의 내면에서, 저항체(30)의 상류측에는, 대상 기체가 분류되어 분류부(21)로 흐르기 위한 도입구(31)가 형성되는 한편, 저항체(30)의 하류측에는, 분류 유체가 분류부(21)로부터 흘러서 대상 기체에 합류하기 위한 배출구(32)가 형성되어 있다.

분류부(21)에는, 검출 소자(12)가 배치된 검출실(33)과, 검출실(33)과 도입구(31) 및 배출구(32)를 각각 연통하기 위한 세관부(34·35)가 형성되어 있다. 또한, 도입구(31) 및 배출구(32)는, 복수 개 형성하여도 좋다. 이 경우, 세관부(34) 및 세관부(35)도, 각각 복수 개 형성하게 된다.

상기 구성의 유량 측정용 구조체(10)에서, 도관부(20)를 흐르는 대상 기체에 대해 저항체(30)가 적당한 저항을 준다. 이에 의해, 대상 기체의 일부가 도입구(31)에 유입되고, 상기 분류 기체로서, 세관부(34)를 통하여 검출실(33)을 통과하고, 세관부(35)를 통하여 배출구(32)로부터 배출되어, 대상 기체에 합류한다. 따라서, 저항체(30)를 통과하는 기체의 유량(a)과, 분류부(21)를 통과하는 분류 기체의 유량(b)과의 분류비(a:b)가, 저항체(30)의 기하(幾何) 형상에 의해 정하여짐을 이해할 수 있다.

여기서, 분류부(21)의 검출실(33)에 배치되는 검출 소자(12)의 상세에 관해 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태의 열식 질량유량(質量流量) 측정 장치(1)에 이용되는 검출 소자(12)의 검출 원리를 도시하는 것이고, 동 도면의 (a)는, 분류 기체가 흐르지 않는 상태를 도시하고, 동 도면의 (b)는, 분류 기체가 흐르고 있는 상태를 도시하고 있다.

본 실시 형태의 검출 소자(12)는, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 실리콘 웨이퍼로부터 형성된 소형의 플로 센서(이하, MEMS 플로 센서라고 칭한다)이다. 구체적으로는, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 실리콘 기판(40)의 윗면에는, 캐비티(41)가 형성되고, 이 캐비티(41)를 덮도록, 절연막(42)이 형성되어 있다.

절연막(42)의 중앙부에는, 폴리실리콘에 의해 히터(43)가 형성되고, 히터(43)의 상류측과 하류측에 각각 서모 파일(44·45)이 형성되어 있다. 서모 파일(44·45)은, Al의 선소(線素)와 폴리실리콘의 선소를 교대로 접속하여 지그재그형상으로 배치한 것이다. 서모 파일(44·45)은, 히터(43)에 관해 대칭으로 배치하고 있고, 히터(43)의 양측의 대칭의 위치의 온도를 계측한다.

절연막(42)의 주변부에는, 복수의 외부 접속 단자(46)가 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 복수의 외부 접속 단자(46)가 히터(43) 및 서모 파일(44·45)에 각각 전기적으로 접속하기 위한 배선이 형성되어 있다. 그리고, 히터(43), 서모 파일(44·45), 외부 접속 단자(46)에 절연막(42)이 또한 형성되고, 에칭에 의해, 외부 접속 단자(46)가 일부 노출하도록 되어 있다.

유량의 측정시에는, 히터(43)는 소정 온도로 발열하고 있고, 히터(43)의 주위에는 소정의 온도 분포(온도 구배)(α)가 생기고 있다. 서모 파일(44·45)은 대칭의 배치로 되어 있기 때문에, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같은, 히터(43) 상에서의 분류 기체의 흐름이 없는 경우, 양 서모 파일(44·45)의 검지 온도는 동등하고, 온도차는 제로가 된다.

이에 대해, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같은, 히터(43) 상에서의 분류 기체의 흐름이 생기면, 히터(43)의 열이 기체의 흐름(β)에 의해 하류측으로 수송되어 온도 분포(α)가 하류측으로 시프트한다. 이에 의해, 하류측의 서모 파일(45)의 검지 온도가 상승하는 한편, 상류측의 서모 파일(44)의 검지 온도가 하강하여서, 양 서모 파일(44·45)의 검지 온도의 온도차가 생기게 된다. 이 온도차는 분류 기체의 질량유량에 비례하고 있어서, 검출 소자(12)가 온도차를 검출함에 의해, 분류 기체의 질량유량을 측정할 수 있다. 그리고, 측정된 분류 기체의 질량유량과 상술한 분류비(a:b)를 이용하여, 대상 기체의 질량유량을 추정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 검출 소자(12)인 MEMS 플로 센서는, 미소 구조여서 열용량이 작고, 이 때문에, 계측 범위가 다른 열식의 검출 소자에 비하여 넓고, 종래 어렵게 되어 왔던 극저유속(極低流速)의 가스의 계측이 가능하다. 또한, 원리적으로 쌍방향의 유량 측정이 가능하고, 전지(電池) 구동도 가능할 만큼 소비 전력이 작다.

도 1로 되돌아오면, 본 실시 형태에서는, 유량 측정용 구조체(10)의 도관부(20)에서, 도입구(31)의 상류측에, 대상 기체를 중앙부로 안내하는 경사부(안내부)(50)가 마련되어 있다. 도 4는, 유량 측정 장치에서, 대상 기체가 흐르는 도관부에서의 티끌(D)의 흐름을 도시하는 것이다. 동 도면의 (a)에는 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)가 도시되고, 동 도면의 (b)에는 비교예인 유량 측정 장치(100)가 도시되어 있다. 비교예의 유량 측정 장치(100)는, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)로부터 경사부(50)를 생략한 것이다.

도 4의 (b)를 참조하면, 경사부(50)를 생략한 경우, 저항체(30) 이외에 흐름의 방향을 변경하는 구조물이 없기 때문에, 티끌(D)의 흐름의 방향은, 도시하는 화살표와 같이, 도관부(20)의 중심축과 같은 방향이 됨을 이해할 수 있다. 이 때문에, 도관부(20)에서, 도입구(31)로부터 도시하는 화살표와는 반대 방향에 존재하는 티끌(D1)은, 도입구(31)에 용이하게 침입하게 되어, 유량 측정 장치(100)의 측정 정밀도가 저하되게 된다.

한편, 도 4의 (a)를 참조하면, 경사부(50)를 마련한 경우, 티끌(D)의 흐름의 방향은, 도시하는 화살표와 같이, 경사부(50)에 의해 도관부(20)의 중앙으로 향하여지고, 경사부(50)를 통과한 이후에도, 관성력에 의해 당해 방향으로 당분간 진행하고, 저항체(30)를 통과하면, 도관부(20)의 중심축과 같은 방향이 됨을 이해할 수 있다. 또한, 경사부(50)에서는, 도관부(20) 내의 단면적이 좁아지는 분만큼, 기체 및 티끌(D)의 유속이 증가한다. 따라서, 경사부(50)와 저항체(30)와의 사이로서, 도관부(20)의 내면에 마련되어 있는 도입구(31)에 티끌(D)이 침입하는 것을 억제할 수 있음을 이해할 수 있다.

도 5는, 도 4의 (a)·(b)에 도시하는 유량 측정 장치(1·100)에 대해, 유체 해석 소프트웨어를 이용하여, 분류부(21)에 유입하는 티끌(D)의 양을 시뮬레이션한 결과를 도시하고 있다. 이 시뮬레이션에서는, 대상 기체가 도관부(20)에 유입하는 유량은 100ℓ(리터)/min으로 하였다. 또한, 티끌(D)은, 지름이 0.1㎛, 비중이 3000㎏/㎥의 입자로 하고, 1000000개를 도관부(20)에 유입시켰다. 또한, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)의 분류비(a:b)와, 비교예의 유량 측정 장치(100)의 분류비(a:b)가 일치하도록 궁리하였다.

도 5에서, 횡축은 경과 시간을 나타내고, 종축은, 검출 소자(12)가 배치되는 검출실(33)을 통과한 상기 입자의 수를 나타내고 있다. 또한, 실선은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)의 그래프이고, 파선은, 비교예의 유량 측정 장치(100)의 그래프이다. 도 5를 참조하면, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)는, 비교예의 유량 측정 장치(100)에 비하여, 검출실(33)을 통과하는 상기 입자의 수가 10분의 1 이하이고, 티끌(D)의 분류부(21)에의 침입이 억제되고 있음을 이해할 수 있다.

그런데, 실제의 기기 내의 배관은, 굴곡을 반복하고 있다. 이와 같은 배관을 경유하여 유량 측정 장치(1)의 도관부(20)에 도입되는 대상 기체는, 도관부(20)의 단면(斷面)에서의 유속 분포가 불균일하게 된다. 상술한 분류비(a:b)는, 상기 유속 분포가 균일한 것을 전제로 하여 결정되어 있기 때문에, 도입구(31) 부근에서의 유속이 평균 유속과 다른 경우, 분류비가 다르게 되어, 대상 기체의 유량을 정확하게 추정할 수가 없게 된다.

이에 대해, 본 실시 형태에서는, 경사부(50)에 의해, 도관부(20)에서의 주변부의 기체가 중앙부의 기체와 혼합되기 때문에, 상기 유속 분포를 균일화할 수 있다. 따라서, 분류비는 같게 되어, 대상 기체의 유량을 정확하게 추정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 경사부(50)의 내경은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상류로부터 하류를 향함에 따라 서서히 좁아지고, 가장 좁은 부분부터 급격하게 도관부(20)의 내경으로 되돌아오도록 형성하고 있지만, 이것을 도관부(20)의 내경으로 서서히 되돌아오도록 형성하여도 좋다.

도 6은, 도 1에 도시하는 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)의 한 변형례를 도시하는 것이고, 동 도면의 (a)는, 일부를 절결한 사시도이고, 동 도면의 (b)는, 정면도, 즉, 대상 기체가 흐르는 방향에서 본 도면이다. 도 6에 도시하는 유량 측정 장치(1)는, 도 1에 도시하는 유량 측정 장치(1)에 비하여, 경사부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 6에 도시하는 경사부(51)는, 도 1에 도시하는 경사부(50)를, 도입구(31)에 가까운 부분만에 형성한 구조로 되어 있다. 이 경우에도, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같은, 도입구(31)에 침입하려고 하는 티끌(D1)을, 도관부(20)의 중앙부로 이동할 수 있기 때문에, 도입구(31)에의 티끌(D)의 침입을 억제할 수 있다.

도 7은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)의 다른 변형례를 도시하는 것이고, 동 도면의 (a)는, 일부를 절결한 사시도이고, 동 도면의 (b)는, 정면도이다. 도 7에 도시하는 유량 측정 장치(1)는, 도 1에 도시하는 유량 측정 장치(1)에 비하여, 저항체의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 7에 도시하는 저항체(52)는, 중앙부(53)에서 개구하고 있고, 주변부(54)에서 도관부(20)의 축을 중심으로 하는 2중의 원주에 따라, 긴 구멍이 다수 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 이용되는 저항체(30·52)는, 중앙부가 개구하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 경사부(50·51·55)에 의해 도관부(20)의 중앙으로 이동한 티끌(D)을 하류측으로 순조롭게 이동시킬 수 있고, 상기 결과, 도입구(31)에의 티끌(D)의 침입을 확실하게 억제할 수 있다.

도 8은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(1)의 다른 변형례를 도시하는 것이다. 동 도면의 (a)는, 정면도이고, 동 도면의 (b)는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이다. 도 8에 도시하는 유량 측정 장치(1)는, 도 1에 도시하는 유량 측정 장치(1)에 비하여, 경사부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 8에 도시하는 경사부(55)는, 도 1에 도시하는 경사부(50)에, 나선형상의 가이드부(56)를 복수 형성한 것이다. 이 경우, 경사부(55)에 의해, 도관부(20)에서의 주변부의 기체가 선회하면서 중앙부의 기체와 혼합되기 때문에, 상기 유속 분포를 더욱 균일화할 수 있고, 또한 티끌(D)이 도관부(20)의 주변부로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가이드부(56)는, 도시한 예에서는 볼록부로서 형성되어 있지만, 오목부로서 형성하여도 좋다.

또한, 본 실시 형태의 도관부(20), 분류부(21), 및 검출 소자(12)는, 대상 기체를 반대 방향으로 흘리는, 즉 역류하여도 좋다. 그래서, 본 실시 형태의 경사부(50·51·55)를, 저항체(30·52)에 관해 대칭의 위치에 추가함에 의해, 대상 기체를 역류하여도 상술한 효과를 이룰 수 있다. 즉, 본 발명은, 쌍방향의 유체의 유량을 측정 가능한 유량 측정 장치에 적용 가능하다.

[실시의 형태 2]

다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 관해, 도 9 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 도 9 및 도 10은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 개략 구성을 도시하는 것이다. 도 9는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하고, 화살표 방향으로 본 도면이고, 도 10의 (a)는, 일부를 절결한 정면도이고, 도 10의 (b)는, 도 9의 B-B선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이다.

본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 유량 측정 장치(1)에 비하여, 유량 측정용 구조체에서의 도관부 및 분류부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다. 또한, 상기 실시 형태에서 설명한 구성과 같은 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 상기 설명을 생략한다.

도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 유량 측정용 구조체(61)는, 도관부(62)의 중앙부에서 대상 기체를 분류하는 분류형의 유량 측정 장치이다. 본 실시 형태의 분류부(63)는, 도관부(62)에서의 검출 소자(12)가 마련된 부분부터, 도관부(62)의 중앙부까지 돌출되어 있다.

분류부(63)의 기단부에는, 검출 소자(12)가 배치된 검출실(71)이 형성되는 한편, 분류부(63)의 선단부에는, 상류측에 도입구(72)가 형성되고, 하류측에 배출구(73)가 형성되어 있다. 또한, 분류부(63)에는, 검출실(71)과 도입구(72) 및 배출구(73)를 각각 연통하기 위한 세관부(74·75)가 형성되어 있다. 또한, 분류부(63)의 선단부를 지지하는 3개의 지지 부재(76)가, 각각, 분류부(63)의 선단부로부터 도관부(62)의 내면까지 형성되어 있다.

상기 구성의 유량 측정용 구조체(61)에서, 도관부(62)를 흐르는 대상 기체에 대해, 분류부(63) 및 지지 부재(76)가 저항체로서 적당한 저항을 준다. 이에 의해, 대상 기체의 일부가 도입구(72)에 유입되고, 상기 분류 기체로서, 세관부(74)를 통하여 검출실(71)을 통과하고, 세관부(75)를 통하여 배출구(73)로부터 배출되어, 대상 기체에 합류한다. 따라서, 분류부(63) 이외를 통과하는 기체의 유량(a)과, 분류부(63)를 통과하는 분류 기체의 유량(b)과의 분류비(a:b)가, 분류부(63)의 기하 형상에 의해 정하여짐을 이해할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 도 9 및 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유량 측정용 구조체(61)의 도관부(62)에서, 도입구(72)의 상류측에 소용돌이(渦) 발생부(안내부)(80)가 마련되어 있다. 소용돌이 발생부(80)는, 대상 기체에 대해, 도관부(62) 내의 축을 중심으로 하여 선회하는 흐름을 발생시키는 것이다.

도 9 및 도 10의 (a)에 도시하는 소용돌이 발생부(80)의 예에서는, 대상 기체를 도관부(62)의 주변부로부터 도입하기 위한 원판부(81)가 상류측에 마련되고, 대상 기체를 도관부(62)의 중앙부로부터 배출하기 위한 개구부(82)가 하류측에 마련되어 있다. 원판부(81)과 개구부(82)와의 사이에는, 도관부(62)의 축을 중심으로 하는 원주상에 다수(도시의 예에서는 8장)의 만곡판(83)이 배치되어 있다. 만곡판(83)은, 상류측에서 보아 좌회전으로 진행함에 따라, 도관부(62)의 축의 측으로 기울어지고 있다.

상기 구성에 의하면, 소용돌이 발생부(80)에서는, 원판부(81) 및 개구부(82)에 의해, 대상 기체가 도관부(62)의 주변부로부터 중앙부를 향하여 흐른다. 이 때, 만곡판(83)에 의해, 대상 기체는, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 상류측에서 보아 좌회전으로 선회하는 흐름이 된다.

따라서 소용돌이 발생부(80)를 통과한 대상 기체는, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상류측에서 보아 좌회전으로 회전하면서, 도관부(62)를 하류측에 흐르게 된다. 이에 의해, 도관부(62)를 흐르는 대상 기체 및 티끌(D)에는 원심력이 작용한다. 원심력은 질량에 비례하기 때문에, 대상 기체보다도 질량이 큰 티끌(D)에는, 대상 기체보다도 큰 원심력이 작용하게 된다. 따라서, 티끌(D)은 도관부(62)의 주변부를 흐르게 된다. 상기 결과, 도관부(62)의 중앙부에 마련되어 있다, 분류부(63)의 도입구(72)에 티끌(D)이 침입하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 원심력을 이용하고 있기 때문에, 유량 측정 장치(60)의 부착 방향에 의해, 도입구(72)에 티끌(D)이 침입한 비율이 변화하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 유량 측정 장치(60)의 부착 방향의 제한이 없다.

도 11은, 도 5의 그래프와 마찬가지로, 유체 해석을 이용하여, 분류부(63)에 유입하는 티끌(D)의 양을 시뮬레이션한 결과를 도시하고 있다. 도 11에서, 실선은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 그래프이고, 파선은, 비교예의 유량 측정 장치의 그래프이다. 이 비교예의 유량 측정 장치는, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)로부터 소용돌이 발생부(80)를 생략한 것이다.

이 시뮬레이션에서는, 대상 기체가 도관부(62)에 유입하는 유량은 100ℓ(리터)/min으로 하였다. 또한, 티끌(D)은, 지름이 0.1㎛, 비중이 3000㎏/㎥의 입자로 하고, 1000000개를 도관부(62)에 유입시켰다. 또한, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 분류비(a:b)와, 상기 비교예의 유량 측정 장치의 분류비(a:b)가 일치하도록 궁리하였다.

도 11에서, 횡축은 경과 시간을 나타내고, 종축은, 검출 소자(12)가 배치되는 검출실(71)을 통과하는 상기 입자의 수를 나타내고 있다. 도 11을 참조하면, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)는, 검출실(33)을 통과하는 상기 입자의 수가 거의 제로인 채로, 티끌(D)의 분류부(21)에의 침입이 양호하게 억제되어 있음을 이해할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 소용돌이 발생부(80)에 의해, 도관부(62)에서의 중앙부의 대상 기체가 주변부의 대상 기체에 혼합되고, 또한 교반되기 때문에, 소용돌이 발생부(80)를 통과한 대상 기체는, 도관부(20)의 단면에서의 유속 분포를 균일화할 수 있다. 따라서, 상기 분류비는 일정하게 되어, 대상 기체의 유량을 정확하게 추정할 수 있다.

도 12는, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 한 변형례를 도시하는 것이다. 도 12의 (a)는, 정면도이고, 동 도면의 (b)는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이다. 도 12에 도시하는 유량 측정 장치(60)는, 도 9에 도시하는 유량 측정 장치(60)에 비하여, 소용돌이 발생부(80)와, 상기 배치 영역에서의 도관부(62)와의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 12에 도시하는 도관부(62a)는, 소용돌이 발생부(80a)가 대상 기체를 배출하는 배출면의 상류측이, 내경이 큰 대경부(64)로 되어 있고, 상기 배출면의 하류측이, 내경이 작은 소경부(65)로 되어 있다. 즉, 대경부(64)는 소경부(65)보다도 넓게 되어 있다. 또한, 도 12에 도시하는 소용돌이 발생부(80a)는, 도 9에 도시하는 소용돌이 발생부(80)에 비하여, 복수의 만곡판(83)의 선단부를 통과하는 원주가, 하류측의 소경부(65)의 내주와 일치하도록 형성됨과 함께, 개구부(82)가 생략되어 있다. 또한, 소경부(65)의 내경은, 도 9 및 도 10(a)에 도시하는 도관부(62)의 내경과 같다.

그런데, 소용돌이 발생부(80·80a)는 대상 기체에 선회하는 흐름을 주기 때문에, 소용돌이 발생부(80·80a)를 통과한 대상 기체에는 압력 손실이 발생하게 된다. 이에 대해, 도 12에 도시하는 도관부(62a)에서는, 대경부(64)보다도 소경부(65)의 쪽이 좁기 때문에, 대경부(64)로부터 도입된 유체는, 소경부(65)에 압력이 상승하게 된다. 따라서, 상기 압력 손실을 저감시킬 수 있다.

또한, 도 12에 도시하는 소용돌이 발생부(80a)에 대신하여, 도 9에 도시하는 소용돌이 발생부(80)를, 도입구(72)의 상류의 임의의 위치에 마련하여도 좋다. 그러나, 도 12에 도시하는 소용돌이 발생부(80a)를, 대경부(64)에서 소경부(65)에 인접하여 마련함에 의해, 개구부(82)를 생략할 수 있다.

도 13은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 다른 변형례를 도시하는 것이다. 도 13의 (a)는, 정면도이고, 동 도면의 (b)는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이다. 도 13에 도시하는 유량 측정 장치(60)는, 도 9에 도시하는 유량 측정 장치(60)에 비하여, 소용돌이 발생부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 13에 도시하는 소용돌이 발생부(80b)에서는, 도관부(62)의 중앙부에 축부(84)가 마련되고, 축부(84)를 지지하는 봉형상의 지지 부재(85)가 복수 개 마련되어 있고, 지지 부재(85)의 각각으로부터는, 만곡판(86)이 하류에 연재(延在)되어 있다. 만곡판(86)은, 하류로 진행함에 따라, 상류측에서 보아 우회전으로 회전하는 형상으로 되어 있다.

도 13에 도시하는 소용돌이 발생부(80b)에서는, 축부(84)에 의해, 대상 기체가 도관부(62)의 중앙부로부터 주변부로 흐른다. 그리고, 만곡판(86)에 의해, 상류측에서 보아 우회전으로 선회하는 흐름이 된다.

따라서, 소용돌이 발생부(80b)를 통과한 대상 기체는, 상류측에서 보아 우회전으로 회전하면서, 도관부(62)를 하류측으로 흐르게 된다. 이에 의해, 도관부(62)를 흐르는 대상 기체 및 티끌(D)에는 원심력이 작용한다. 따라서, 티끌(D)은 도관부(62)의 주변부를 흐르게 된다. 상기 결과, 도관부(62)의 중앙부에 마련되어 있다, 분류부(63)의 도입구(72)에 티끌(D)이 침입하는 것을 확실하게 억제할 수 있다.

이상과 같이, 소용돌이 발생부(80·80a·80b)로서는, 여러가지의 구조가 생각된다. 또한, 소용돌이 발생부(80·80a·80b)에 의해 대상 기체를 선회시키는 방향은, 상류측에서 보아 좌회전이라도 좋고, 우회전이라도 좋다. 또한, 소용돌이 발생부(80·80a·80b)에서의 만곡판(83·86)의 매수는, 1장 이상이면 좋고, 복수장이 축 대칭의 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

도 14는, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 또 다른 변형례를 도시하는 것이다. 도 14의 (a)는, 상류측을 절결한 사시도이고, 동 도면의 (b)는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이고, 분류부와 상기 주변을 나타내고 있다. 도 14에 도시하는 유량 측정 장치(60)는, 도 9에 도시하는 유량 측정 장치(60)에 비하여, 분류부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 14에 도시하는 분류부(63a)에서는, 도관부(62)에서, 검출 소자(12)가 마련된 부분에서, 중앙부를 넘어서, 반대측의 내면까지 연재되어 있다. 또한, 도 9에 도시하는 분류부(63)에 비하여, 지지 부재(76)가 생략되어 있고, 연재 방향의 수직면에 따라 단면(斷面)한 형상이 넓게 되어 있고, 또한, 도입구(72) 및 배출구(73)의 간격과, 세관부(74) 및 세관부(75)의 간격이 넓게 되어 있다. 또한, 상류측 및 하류측으로 진행함에 따라 가늘어지는 형상으로 되어 있다.

따라서 도 14에 도시하는 분류부(63a)만으로, 저항체로서 적당한 저항을 대상 기체에 줄 수 있다. 즉, 도 14에 도시하는 분류부(63a)는, 도 9에 도시하는 분류부(63)와 저항체가 일체로 형성된 것이라고 말할 수 있다.

도 15는, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 또 다른 변형례를 도시하는 것이다. 도 15의 (a)는, 일부를 절결한 사시도이고, 동 도면의 (b)는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이고, 분류부(63)와 상기 주변을 나타내고 있다. 도 15에 도시하는 유량 측정 장치(60)는, 도 9에 도시하는 유량 측정 장치(60)에 비하여, 분류부 및 수용부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 15에 도시하는 분류부(63b)는, 도관부(62)의 중앙부에 마련되고, 상류측 및 하류측에 개구한 원통부재이다. 또한, 도 15에 도시하는 수용부(22b)에는, 도 9에 도시하는 수용부(22)의 저면 중앙부로부터 분류부(63b)의 검출실(71b)까지 연통하는 연통부(90)가 형성되어 있다. 연통부(90)의 저면에는, 검출 소자(12)가 하면에 실장된 회로 기판(13b)이 배치된다. 이와 같이, 도관부(62)의 중앙부에 검출 소자(12)를 마련하는 분류형의 유량 측정 장치(60)에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 16은, 본 실시 형태의 유량 측정 장치(60)의 다른 변형례를 도시하는 것이다. 도 16의 (a)는, 정면도이고, 동 도면의 (b)는, 도 2의 (b)의 A-A선에 따라 단면하여, 화살표 방향으로 본 도면이다. 도 16에 도시하는 유량 측정 장치(60)는, 도 9에 도시하는 유량 측정 장치(60)에 비하여, 소용돌이 발생부의 구조가 다르고, 상기 이외의 구성은 마찬가지이다.

도 16에 도시하는 소용돌이 발생부(80c)는, 도 9에 도시하는 소용돌이 발생부(80)를, 개구부(82)에 관해 대칭의 위치에 배치한 것이다. 이와 같이, 소용돌이 발생부(80c)는, 대상 기체를 도관부(62)의 중앙부로부터 도입하고, 도관부(62)의 주변부로부터 배출하는 구성이라도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 도관부(62), 분류부(63), 및 검출 소자(12)는, 대상 기체를 역류하여도 좋다. 그래서, 본 실시 형태의 소용돌이 발생부(80·80a 내지 c)를, 분류부(63)에 관해 대칭의 위치에 추가함에 의해, 대상 기체를 역류하여도 상술한 효과를 이룰 수 있다. 즉, 본 발명은, 쌍방향의 유체의 유량을 측정 가능한 유량 측정 장치에 적용 가능하다.

본 발명은 상술한 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러가지의 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합시켜서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

예를 들면, 도관부(20·62) 내에서 상류로부터 하류를 향하는 방향의 수직 단면의 형상은, 상기 실시 형태와 같이 원주형상인 것이 바람직하지만, 사각형 형상 등, 임의의 형상이라도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 유량 측정용 구조체는, 측정 대상의 유체가 흐르는 도관부와, 상기 도관부를 흐르는 유체를 분류하고, 분류된 유체를, 상기 유체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자에 유도하는 분류부를 구비하는 유량 측정용 구조체로서, 상기 과제를 해결하기 위해, 상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 중앙부 및 주변부의 한쪽에 마련되어 있고, 상기 도관부는, 상기 도입구의 상류에 마련되고, 상기 유체를 상기 중앙부 및 주변부의 다른 쪽으로 안내하는 안내부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 관한 유량 측정용 구조체에서는, 상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 주변부에 마련되어 있고, 상기 안내부는, 상기 도입구의 상류에 마련되고, 상기 유체를 상기 중앙부에 유도하는 것인 경우, 상기 안내부는, 상기 도관부의 내경이 상류로부터 하류를 향함에 따라 좁아지는 경사부가, 적어도 상기 도입구의 근처에 형성된 것이라도 좋다.

상기 도입구에 침입하기 쉬운 티끌은, 상기 도입구의 상류측의 근처를 흐르는 것이다. 따라서, 상기한 구성에 의하면, 상기 도입구의 상류측의 근처에 마련된 경사부에 의해, 상기 도입구에 침입하기 쉬운 티끌이 상기 중앙부로 안내되기 때문에, 상기 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상기 경사부는 상기 도관부 내의 전둘레에 걸쳐서 형성하여도 좋다. 이 경우, 상기 경사부에 의해 상기 도관부 내의 단면적이 좁아지기 때문에, 상기 유체의 유속이 증가하고, 상기 티끌을 상기 도입구로부터 재빠르게 멀리할 수 있다. 상기 결과, 상기 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 상기 경사부에 의해, 상기 주변부의 유체가 상기 중앙부의 유체와 혼합되기 때문에, 상기 도관부 내의 유속 분포를 균일화할 수 있다. 상기 결과, 상기 유체의 유량을 정확하게 추정할 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정용 구조체에서는, 상기 도관부에서, 상기 도입구의 하류측에, 상기 유체에 적당한 저항을 주는 저항체를 또한 구비하고 있고, 상기 저항체는, 상기 도관부 내의 중앙부에 개구하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 중앙부에 모인 티끌을 상기 저항체의 개구로부터 하류에 신속하게 이동시킬 수 있다. 상기 결과, 상기 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 확실하게 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정용 구조체에서는, 상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 중앙부에 마련되어 있고, 상기 안내부는, 상기 도입구의 상류에 마련되고, 상기 유체를 상기 주변부에 유도하는 것인 경우, 상기 안내부에는, 상기 유체에, 상기 도관부 내를 선회하는 흐름을 발생시키는 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 선회하는 흐름에 의해, 상기 유체에는 상기 도관부 내의 중앙부로부터 주변부를 향하는 원심력이 작용하게 된다. 따라서, 상기 도관부 내를 흐르는 티끌은, 상기 원심력에 의해 상기 주변부에 이동하게 되기 때문에, 상기 중앙부에 마련된 상기 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 안내부에 의해, 상기 유체를 교반하게 되기 때문에, 상기 도관부 내의 유속 분포를 균일화할 수 있다. 상기 결과, 상기 유체의 유량을 정확하게 추정할 수 있다.

그런데, 상기 안내부가 상기 선회하는 흐름을 발생시키는 것에 의해, 상기 안내부를 통과한 유체에는 압력 손실이 발생하게 된다. 그래서, 본 발명에 관한 유량 측정용 구조체에서는, 상기 도관부는, 상기 도입구의 상류에서 넓게 되어 있어도 좋다. 이 경우, 상기 도관부는 상기 도입구까지 좁아져 있기 때문에, 상기 도관부에 도입된 유체는, 상기 도입구까지 압력이 상승하게 되어, 상기 압력 손실을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정용 구조체에서는, 상기 도관부 및 상기 분류부는 상기 유체가 역류하는 것이 가능하고, 상기 도관부는, 상기 유체가 역류하는 경우의 안내부를 더욱 구비하여도 좋다. 이 경우, 쌍방향의 유체의 유량을 측정 가능한 구조가 된다.

또한, 측정 대상의 유체의 유량을 측정한 유량 측정 장치로서, 상기 구성의 유량 측정용 구조체와, 상기 유량 측정용 구조체의 분류부에 배치되는, 상기 유량을 측정하기 위한 검출 소자를 구비하는 유량 측정 장치라면, 상술한 효과와 같은 효과를 이룰 수 있다.

산업상의 이용 가능성

이상과 같이, 본 발명은, 분류부의 도입구의 상류에 마련된 도관부의 안내부에 의해, 상기 도관부를 흐르는 티끌은, 상기 도입구의 위치로부터 떨어진 위치로 안내되기 때문에, 상기 도입구로부터 상기 분류부에 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 분류형인 임의의 유량 측정 장치에 적용할 수 있다.

1 : 유량 측정 장치
10 : 유량 측정용 구조체
11 : 실 부재
12 : 검출 소자
13·13b : 회로 기판
14 : 커버
20 : 도관부
21 : 분류부
22·22b : 수용부
30·52 : 저항체
31 : 도입구
32 : 배출구
33 : 검출실
34·35 : 세관부
50·51·55 : 경사부(안내부)
53 : 중앙부
54 : 주변부
56 : 가이드부
60 : 유량 측정 장치
61 : 유량 측정용 구조체
62·62a : 도관부
63·63a·b : 분류부
64 : 대경부
65 : 소경부
72 : 도입구
73 : 배출구
76 : 지지 부재
71·71b : 검출실
74·75 : 세관부
80·80a 내지 c : 소용돌이 발생부(안내부)
81 : 원판부
82 : 개구부
83·86 : 만곡판
84 : 축부
85 : 지지 부재
90 : 연통부
D : 티끌

Claims

측정 대상의 유체가 흐르는 도관부와, 상기 도관부를 흐르는 유체를 분류하고, 분류된 유체를, 상기 유체의 유량을 측정하기 위한 검출 소자에 유도하는 분류부를 구비하는 유량 측정용 구조체로서,
상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 중앙부 및 주변부의 한쪽에 마련되어 있고,
상기 도관부는, 상기 도입구의 상류에 마련되고, 상기 유체를 상기 중앙부 및 주변부의 다른 쪽으로 안내하는 안내부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 측정용 구조체.
제1항에 있어서,
상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 주변부에 마련되어 있고,
상기 안내부는, 상기 도입구의 상류에 마련되어, 상기 유체를 상기 중앙부에 유도하는 것이고, 또한,
상기 안내부는, 상기 도관부 내의 지름이 상류로부터 하류를 향함에 따라 좁아지는 경사부가, 적어도 상기 도입구의 근처에 형성된 것을 특징으로 하는 유량 측정용 구조체.
제2항에 있어서,
상기 도관부에 있어서, 상기 도입구의 하류측에, 상기 유체에 적당한 저항을 주는 저항체를 또한 구비하고 있고,
상기 저항체는, 상기 도관부 내의 중앙부에 개구하고 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정용 구조체.
제1항에 있어서,
상기 분류부의 도입구는, 상기 도관부 내의 중앙부에 마련되어 있고,
상기 안내부는, 상기 도입구의 상류에 마련되어, 상기 유체를 상기 주변부에 유도하는 것이고, 또한,
상기 안내부에는, 상기 유체에, 상기 도관부 내를 선회하는 흐름을 발생시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유량 측정용 구조체.
제4항에 있어서,
상기 도관부는, 상기 도입구의 상류에서 넓게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정용 구조체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도관부 및 상기 분류부는 상기 유체가 역류하는 것이 가능하고,
상기 도관부는, 상기 유체가 역류하는 경우의 안내부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 측정용 구조체.
측정 대상의 유체의 유량을 측정하는 유량 측정 장치로서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유량 측정용 구조체와,
상기 유량 측정용 구조체의 분류부에 배치되는, 상기 유량을 측정하기 위한 검출 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.