JPH0643907B2 - 流量計 - Google Patents
流量計Info
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- JPH0643907B2 JPH0643907B2 JP1292175A JP29217589A JPH0643907B2 JP H0643907 B2 JPH0643907 B2 JP H0643907B2 JP 1292175 A JP1292175 A JP 1292175A JP 29217589 A JP29217589 A JP 29217589A JP H0643907 B2 JPH0643907 B2 JP H0643907B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
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Description
である。
されているが、その1つとして、熱式流速センサがあ
る。この熱式流速センサの代表的なものは、抵抗体に電
流を流して加熱し、気体の流れの中に置いたときに気体
の流れによつて冷却され抵抗が変化するのを利用して気
体の流量を測定するものである。
術を用いて作られた各種タイプのものが知られており、
これは、通常マイクロフローセンサ(またはマイクロブ
リッジフローセンサ)とも呼ばれ、非常に応答が速く、
高感度,低い消費電力,しかも量産性が良いなど多くの
すぐれた特長をもつている。
量計は、該フローセンサを円管や矩形管などの一定形状
の流路に配置して気体の流量を測定するのが普通であ
る。
どの流路の中にマイクロフローセンサを取り付けるだけ
でも低流量の測定はできるが、流量が大きくなると上流
側の管内の段差や曲がりおよび壁面から乱れが発達する
ため、マイクロフローセンサのような応答速度の速いセ
ンサではその乱れをひろつてしまいセンサ出力が大きく
乱れる。このため、平均流量を測定するためには強力な
ローパスフイルタ等が必要であつた。また、使用できる
電力が非常に少ない場合はセンサを間欠駆動させなけれ
ばならないため、出力が乱れていると測定が非常に困難
であつた。
マイクロフローセンサ等の熱式流速センサを用いて低流
量から高流量まで安定して測定できる流量計を提供する
ことにある。
流路内に複数の金網またはハニカム等の整流素子を間隔
をあけて配置し、複数の金網またはハニカム等の整流素
子の後方の流路を流路が絞り込まれる絞り部となし、こ
の絞り部の直ぐ後にマイクロフローセンサなどの熱式流
速センサを配置するようにしたものである。
れの乱れが非常に少なくなり、高流量でも安定して測定
できる。
する。
図である。同図において、1は気体の流量を測定するた
めの流路を形成する管路であり、この管路1は入口側の
円管部2の後方の流路を絞り部3にて絞つて中間の円管
部4となし、さらにこの中間の円管部4の後方の流路を
拡大部5で拡大して出口側の円管部6となしている。そ
して、入口側の円管部2内には、その径とほぼ円径を有
する整流用の金網71〜74が円筒状の各金網固定用ス
ペーサ81〜84でそれぞれはさみ込まれて外側からリ
ング状のスペーサ固定用ネジ体91にて押え付けられて
いる。これにより、4枚の整流用金網71〜74が各ス
ペーサ81〜84で所定の間隔をあけて配置されてい
る。このとき、各スペーサ81〜84およびネジ体91
の内径は、その円管部2内の流路に段差が生じないよう
に絞り部3の始め径と一致させてあり、これは入口側円
管部2内の流路径と等価である。また、出口側の円管部
6にも、前記入口側の円管部2と同様に整流用の金網7
5がスペーサ85ではさみ込まれて外側からスペーサ固
定用ネジ体92にて押え付けることにより、その拡大部
5の直後に1枚の金網75が配置されている。
用溝10が形成されている。この溝10内には、その円
管部4の内壁にあけられたセンサ取付穴(図示せず)
に、検出面を流路側に位置させてマイクロフローセンサ
11がその円管部4内の絞り部3の直ぐ後に取付けられ
ている。なお、第1図中12はガスケット、13はセン
サ取付用蓋、14は取付ネジ、21および22は管部1
の入口,出口側に設けられた配管接続用ネジ部であり、
記号Fは気体の流れ方向を示している。
る円管部4の径(φ2)を10mmとしたが、この値は測
定範囲によつて決まる。すなわち、小さい径では流速が
速く出力信号レベルが大きいため低流量の測定には適し
ているが、高流量になるとマイクロフローセンサの出力
が飽和してしまい、また、圧力損失も大きくなるため、
高流量まで測定したい場合は径を大きくする。また、絞
り部3における絞りは流れの乱れを押さえると同時に流
速分布をフラツトにし、マイクロフローセンサ11が取
付けてある壁付近の流速を大きく、すなわち出力信号レ
ベルを大きくする効果がある。さらに、入口側の複数の
整流用金網71〜74は比較的目が粗いもので良いの
で、流れ中のダストによる目づまりや圧力損失が小さ
く、しかも乱れ、偏流を押さえる効果がある。
部2内に複数の整流用金網71〜74を所定の間隔をあ
けて配置するとともに、これら金網71〜74の後方の
流路を流路が絞り込まれた絞り部3となし、この絞り部
3の直ぐ後にマイクロフローセンサ11を配置した構造
とすることより、該マイクロフローセンサ11のところ
で流れの乱れが非常に少なくなり、低流量から高流量に
わたつて安定した測定が可能になる。
整流用金網71〜75,マイクロフローセンサ11の取
付け位置について具体的な数値列をあげて説明する。
口側の円管部2の断面積をS1、中間の円管部4の断面
積をS2とすると、その絞り比(断面積比)S1/S2
は S1/S2≧1.8 ……(1) とした。また絞り角度θは、絞り内の最大角度を 15°≦θ≦55° ……(2) の範囲とした。絞り部3の形状は、第2図(b)に示すよ
うに、絞り部3の長さをl、その間の中心線上における
各々のX,Y方向の大きさをx,y0,y,y1とする
と、 により、余弦曲線とした。
び中間の円管部2,4の径φ1,φ2をそれぞれ22m
m,14mm、絞り部3の長さを10mmとした。その結
果、かかる構造の絞り部3では、流速分布がフラツトに
近くなり、円管部4の内壁に取付けられたマイクロフロ
ーセンサ11付近の速度勾配が大きくなり、そのセンサ
の出力が高くなる。また、絞り作用により流れの境界層
が打消され、そこからまた発達するので、マイクロフロ
ーセンサ11を絞りの直ぐ後あるいは途中に取付ける
と、流量測定レンジの中で流れが層流から乱流に変わる
点があつても、その影響を受けない。しかも偏流や乱れ
を押える効果が高いという利点を有する。
ここで金網の整流効果の指標となる抵抗係数Kは、一般
に金網の開口面積比β〔=1-d/)3〕とレイノルズ数
Re〔=vd/(βν)〕によつて変わることが知られてお
り、円形断面の針金で正方形網目の金網に対して、次の
式がある。
vは流速、νは動粘性係数、dは針金の直径、は針金
の間隔である。
目にして20〜60メッシュ、β≧0.5、0.8≦K≦2.4
(最大流量において)程度とし、ステンレス等のさびな
い材質で正方形網目の金網を3〜5枚組合せて用いた。
例えば、d=0.2mm,30メッシュの金網で、そのβは
0.583であり、d=0.16mm,40メッシュの金網でβ=
0.56である。金網の間隔は大体網目の10倍以上で、好
ましくは20倍以上である。このとき、網目サイズの異
なる金網を用いる場合は、入口側から粗い順に並べた方
が同一サイズのものだけを並べるよりも整流効果は大き
いことが確認された。さらに、網目の向きは互に隣りの
金網とその針金の向きがほぼ45°になるように並べた方
が効果的であつた。ただし、最終金網と絞り部3の距離
は、各金網の間隔と同様にした。
なる3〜5枚の比較的目の粗い金網71〜74(この例
では4枚)を入力側から網目が粗い順に並べて配置する
ことにより、流れ中のダストによる目づまりや圧力損失
が小さくなり、しかも乱れ,偏流を押さえる効果が高く
なる。
が、後ろからのゴミよけと流れをスムースに拡大させる
ために拡大部5の直ぐ後に設置した方が良い。この場
合、金網は、網目にして10〜40メッシュ位で、その
他は入口側と同じである。
部3の終りまぎわか、あるいはその終りから円管部4の
直径以内に取付けた方が好適である(但し、出力の乱れ
をそれほど抑えなくても良いのであれば、これより後で
も構わない。)。このとき、絞り部3の終りからマイク
ロフローセンサ11の取付け位置までの距離をr、円管
部4の直径をdとすると、r≦dの関係に設定する。例
えば、d=14mmのとき、rは9mmとした。これは、絞
り部3から離れるにつれて管壁から乱れが発達するの
で、その前で測定するためである。従つて、かかるマイ
クロフローセンサ11の取付け構造によると、流れの遷
移(層流乱流)の影響を受けずに広い流量範囲にわた
つて測定が可能になる。
る。同図において、15はデイフューザ、16は拡大部
であり、第1図と同一部分または相当部分には同一符号
が付してある。この実施例では、φ20の円管部2の入
口に30メッシュの金網76を付け、デイフユーザ15
で示すように径をφ34に拡大して拡大部16となし、
拡大部16に30メッシュの金網77〜78を2枚入れ、
この拡大部16の後方の流路を絞り部3に示すように絞
つてφ10の円管部4となし、その円管部4にマイクロ
フローセンサ11を取り付ける。拡大部16を設けたの
は、流速を落として整流効果を上げるためである。この
場合デイフューザ15の長さ(流れ方向)は短い方が特
性が良かつた。また、デイフユーザ15の直ぐ後に整流
用の金網77,78を置くことが重要である。
の代わりに細管(キヤピラリー)を束ねたハニカム等の
整流素子17を入れた例である。この場合細管(キヤピ
ラリー)は長くするよりも内径を小さくした方が乱れが
小さくなり、効果的である。また、細管の肉厚を薄くす
る必要がある。
の取付け位置は第1図と同様に絞り部3に近ければ近い
ほどよい。絞り部3から遠ざかるにつれて乱れが発達し
ていくからである。また、絞り部3の形状は余弦曲線な
どがよい。
面図および説明図である。第5図は拡大部16における
金網77,78の取付け方法を示し、第6図は円管部2
の入口における金網76の取付け方法を示す。第5図に
おいては金網77,78は溝に嵌め込まれ、第6図にお
いては金網76は金網取付用リング20により円管部2
の入口に取り付けられる。なお、第5図においては、1
8はOリング、19はネジである。
うに少し中に入れた方がよい。第7図では、円管部2と
デイフユーザ15の境界に設けられている。
性を示し、横軸が流量、縦軸が出力である。
られる。しかし、矩形管の場合はコーナから渦(=乱
れ)が発達するので、円管の方が特性は良い。また、金
網に限定されるものではなく、他の材質の網でも構わな
い。
ンサ等の熱式流速センサを用いた流量計において高流量
でも流れの乱れが非常に少なくなり安定するので、ロー
パスフイルタ無しでも、また間欠駆動でも、高流量から
低流量にわたる広い範囲で精度良い測定ができる効果が
ある。
図、第2図は第1図の実施例を説明するための説明図、
第3図および第4図は本発明による流量計の第2,第3
の実施例を示す概略断面図、第5図および第6図は金網
の取付け方法を説明するための断面図および説明図、第
7図は入口の金網の取付け方法を説明するための断面
図、第8図は第1〜第3の実施例の特性を示すグラフで
ある。 1……管路、2……入口側の円管部、3……絞り部、4
……中間の円管部、5……拡大部、6……出口側の円管
部、71〜78……整流用金網、81〜85……金網固
定用スペーサ、91〜92……スペーサ固定用ネジ体、
10……センサ取付用溝、11……マイクロフローセン
サ、15……デユフユーザ、16……拡大部、17……
整流素子。
Claims (8)
- 【請求項1】流路内に複数の整流用金網を間隔をあけて
配置し、前記複数の整流用金網の後方の流路を流路が絞
り込まれる絞り部となし、この絞り部の直ぐ後に熱式流
速センサを配置したことを特徴とする流量計。 - 【請求項2】請求項1において、熱式流速センサは絞り
部の終りからその流路の直径以内に取付けたことを特徴
とする流量計。 - 【請求項3】請求項1または2において、絞り部の形状
は余弦曲線としたことを特徴とする流量計。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、複数の
整流用金網は入口側から網目が粗い順に並べて配置した
ことを特徴とする流量計。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかにおいて、複数の
整流用金網は互いに隣りの金網とその針金の向きがほぼ
45度になるように並べて配置したことを特徴とする流
量計。 - 【請求項6】請求項1において、複数の整流用金網に代
えてハニカム等の整流素子を備えたことを特徴とする流
量計。 - 【請求項7】請求項1において、入口側の流路が拡大さ
れた拡大部に整流用金網を配置したことを特徴とする流
量計。 - 【請求項8】請求項6において、入口側の流路が拡大さ
れた拡大部にハニカム等の整流素子を配置したことを特
徴とする流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1292175A JPH0643907B2 (ja) | 1988-12-15 | 1989-11-13 | 流量計 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP31493588 | 1988-12-15 | ||
JP1292175A JPH0643907B2 (ja) | 1988-12-15 | 1989-11-13 | 流量計 |
Publications (2)
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JPH02263117A JPH02263117A (ja) | 1990-10-25 |
JPH0643907B2 true JPH0643907B2 (ja) | 1994-06-08 |
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Family Applications (1)
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