流量計
【課題】 広い範囲での測定を可能にし、さらに圧力損失を少なくし、小型化及び低コスト化を図る。
【解決手段】 小流量域の測定に際しては、遮断弁２０を第一の位置に位置させて小流量用流路１７との合流地点よりも上流側で大流量用流路６を遮断弁２０で遮断し、大流量域の測定に際しては、遮断弁２０を第二の位置に位置させて太い大流量用流路６に流体を流すことで圧力損失を小さくするとともに広い範囲での測定を可能にし、さらに、遮断弁２０を第三の位置に移動させることにより、大流量用流路６及び小流量用流路１７を遮断して非常事態に対処する。さらに、流路切り替えと非常時における流路の遮断とを一つの遮断弁２０で行わせることで、コストダウン及び小型化を図り、さらに、遮断弁２０を電池で駆動する場合に電池の消耗を節減する。
【解決手段】 小流量域の測定に際しては、遮断弁２０を第一の位置に位置させて小流量用流路１７との合流地点よりも上流側で大流量用流路６を遮断弁２０で遮断し、大流量域の測定に際しては、遮断弁２０を第二の位置に位置させて太い大流量用流路６に流体を流すことで圧力損失を小さくするとともに広い範囲での測定を可能にし、さらに、遮断弁２０を第三の位置に移動させることにより、大流量用流路６及び小流量用流路１７を遮断して非常事態に対処する。さらに、流路切り替えと非常時における流路の遮断とを一つの遮断弁２０で行わせることで、コストダウン及び小型化を図り、さらに、遮断弁２０を電池で駆動する場合に電池の消耗を節減する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広い流量域の測定を可能とする流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスメータ等に利用される流量計としては、熱線式フローセンサやフルイディック素子の出力を基に流量を測定する流量計が知られている。熱線式フローセンサは、加熱した熱線が流体の流速に応じて熱が奪われ出力電圧が変化することを利用した小流量検出手段の一種で、これは半導体のマイクロマシン技術の応用により非常に小型のものが開発されており、比較的低流量域から高い感度を示すことが知られている。
【０００３】フルイディック素子の振動出力を基に流量を測定するフルイディック流量計は、流体の流量がある程度の流量以上でないとフルイディック素子の発振が生じないので、比較的高流量域の測定に向いている。
【０００４】以上の特性を利用し、熱線式フローセンサとフルイディック素子とを組み合わせた複合型の流量計が多々提案されている。
【０００５】熱線式フローセンサを用いる場合は、流体の流速を速くすることで感度が上がるため、熱線式フローセンサを配置する流路が細い方が好ましい。しかし大流量の流体が流れると細い流路では圧力損出が生じ易くなり好ましくない。
【０００６】そこで、特開平８−２４０４６８号公報、特開平８−２４０４６９号公報、特開平９−２６３４０号公報等に記載されているように、小流量域の測定のために熱線式フローセンサを設置する細い小流量用流路と、大流量域の測定のために圧力損出の発生しない太い大流量用流路とを設け、大流量用流路と小流量用流路とを選択的に遮断する二つの遮断弁を設け、これらの遮断弁の開閉動作により、流体を流す流路の切り替えをするようにした流量計が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平８−２４０４６８号公報、特開平８−２４０４６９号公報、特開平９−２６３４０号公報に記載された提案は、流路切り替えのために二つの遮断弁を必要とするため、コストが上昇し、また、遮断弁を設けるためのスペースが大きくなるため流量計の小型化が難しくなる。さらに、遮断弁を電池により駆動する場合には電池の消耗が早くなるため、電池の容量を大きくする必要がある。
【０００８】また、熱線式フローセンサを用いる場合は、熱線の抵抗値変化、駆動回路のオフセットの変動などにより出力が経時的に変化するので、ゼロ点補正の必要がある。
【０００９】ゼロ点を補正する方法としては、特願平４−２０８８１８号公報、特開平１０−３００５４８号公報等に記載されているように、フローセンサからの出力がある閾値以下の場合に流量ゼロと見做し、その値を新たなゼロ点とし、以前のゼロ点を補正する方法があるが、流量がゼロであっても何らかの理由によりフローセンサの出力が閾値を超えた場合には、判断を誤ってしまう。また、ガスを使う状況によっては、長期間に亘って流量がゼロにならないこともあり、前述のような提案では不充分である。
【００１０】本発明の目的は、広い範囲での測定を可能にし、さらに圧力損失を少なくし、小型化及び低コスト化を図ることである。
【００１１】本発明の目的は、上記の目的を満足し、さらに熱線式フローセンサを用いる場合にゼロ点補正の精度を高めることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された小流量検出手段とを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路と前記小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備える。
【００１３】したがって、遮断弁を第一の位置に移動させた状態では、小流量用流路が大流量用流路との合流地点より下流側の大流量用流路を介して流体流出口に接続され、小流量域の測定がなされる。遮断弁を第二の位置に移動させた状態では、大流量用流路と小流量用流路との何れも遮断されないため、大流量域の測定がなされる。遮断弁を第三の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路が遮断されるため、ガス洩れや地震発生等の非常事態に対処できる。この流路切り替えにより広い範囲での流量測定が可能となり、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくできる。さらに、流路切り替えと非常事態での流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことが可能である。
【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流孔を遮断することのない形状を有し、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられている。
【００１５】したがって、遮断弁により上流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置に位置する。下流側弁座を遮断しない範囲で遮断弁を上流側弁座から下流側に移動させた状態では、遮断弁は大流量用流路と小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置に位置する。遮断弁により下流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置に位置する。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記大流量検出手段としてフルイディック素子を用い、前記小流量検出手段として熱線式フローセンサを用いる。
【００１７】したがって、大流量域の測定はフルイディック素子の出力を基になされ、小流量域の測定は小さな熱線式フローセンサの出力を基になされる。
【００１８】請求項４記載の発明は、流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された熱線式フローセンサとを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し前記小流量用流路の前記大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備える。
【００１９】したがって、遮断弁を第一の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路が遮断され、小流量域の測定がなされる。遮断弁を第二の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路が開放され、小流量用流路の大流量用流路との合流地点が遮断されるため、小流量用流路からの流体の流れを止めた状態で大流量域の測定が安定しておこなわれる。このときは小流量用流路の下流側が遮断され、熱線式フローセンサの周囲は流体が流れないため、その時点での熱線式フローセンサの実質ゼロの出力をもってゼロ点補正を正確に行うことが可能となる。遮断弁を第三の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路が遮断されるため、ガス洩れや地震発生等の非常事態に対処できる。この流路切り替えにより広い範囲での流量測定が可能となり、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくできる。さらに、流路切り替えと非常事態での流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことが可能である。
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられ、その往復移動の途中で前記合流孔を遮断する遮断片を備える。
【００２１】したがって、遮断弁により上流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置に位置する。下流側弁座を遮断しない範囲で遮断弁を上流側弁座から下流側に移動させた状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し、小流量用流路の大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置に位置する。遮断弁により下流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置に位置する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１及び図２に基いて説明する。図１は流量計の内部の概略構造を示す水平断面図、図２は遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【００２３】図１において、１は流量計である。この流量計１の本体２には、側面３に開口する流体流入口４及び流体流出口５が形成されている。また、本体２には、流体流入口４から流体流出口５に向けて流体を流す大流量用流路６が形成されている。この大流量用流路６は、上流側が流体流入口４に接続された流体導入部７を備え、下流側が流体流出口５に接続された流体流出部８を備え、コの字形の経路をもって流体を流すように形成されている。大流量用流路６の中間部には大流量検出手段としてのフルイディック素子９が設けられている。フルイディック素子９は別部材により形成して本体２に装着してもよいが、本実施の形態では本体２に一体に形成されている。
【００２４】このフルイディック素子９は、流路断面積が絞られたノズル１０と、その下流側で広がる流路拡大部１１と、ノズル１０の出口に対向する誘振子１２と、その背面に対向するエンドブロック１３とを有する。このフルイディック素子９とこのフルイディック素子９の振動を検出する図示しない圧力センサとによりフルイディック型流量計が構成される。
【００２５】すなわち、フルイディック型流量計の主要な構成部品であるフルイディック素子９は、流体（この例では以下ガスと称する）がノズル１０から下流側に向かって噴出すると、ガスは誘振子１２の外側に沿って左右方向（図１では上下方向に相当）に振り分けられる。図１において、ガスが誘振子１２の左側を流れる状態から説明すると、ノズル１０から噴出するガスの大部分は流路拡大部１１から流体流出口５に向けて流れるが、一部はエンドブロック１３にぶつかり流路拡大部１１の左側の側壁に沿って帰還ガスとなり、新たにノズル１０からの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還ガスのエネルギーにより、新たにノズル１０から噴出するガスの噴流は今度は誘振子１２の右側を流れ、一部はエンドブロック１３にぶつかり流路拡大部１１の右側の側壁に沿って帰還ガスとなり、新たにノズル１０からの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還ガスのエネルギーにより、新たにノズル１０から噴出するガスの噴流は今度は誘振子１２の左側に流れる。ノズル１０から噴出する噴流の流れの振り分けはこのようなコアンダー効果によって繰り返される。このようにして生じた流体振動（交番圧力波）の周波数を前述した圧力センサにより検出し、その検出した出力を電気信号に変換することにより大流量域のガスの流量を測定しようとするものである。
【００２６】そして、大流量用流路６のフルイディック素子９の上流側と流体導入部７との間には、直方体形状で流路断面積が拡大された合流室１４が形成されている。この合流室１４には、ノズル１０に向かって大流量用流路６を流れるガスの流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された壁面上に配置された上流側弁座１５及び下流側弁座１６が形成され、さらに上流側弁座１５と下流側弁座１６との間の側壁には小流量用流路１７の下流側を合流させる合流孔１８が形成されている。小流量用流路１７は大流量用流路６に比して流路断面積が小さく、その上流側は流体流入口４の近傍において流体導入部７に接続されている。
【００２７】小流量用流路１７の底面には、小流量検出手段としての熱線式フローセンサ(以下、実施の形態ではフローセンサと称する）１９が配設されている。このフローセンサ１９は、基板に熱線（金属薄膜）を設けたマイクロブリッジ型フローセンサ、ボビンに熱線を巻いたボビン型フローセンサ等の公知のもので、ガスの流量に応じた電気信号を出力するので、その出力を基にガスの流量が測定される。
【００２８】そして、合流室１４には遮断弁２０が設けられ、この遮断弁２０に一端が連結されたシャフト２１は本体２の外面に設けられた遮断弁駆動部２２に連結されている。この遮断弁駆動部２２は、図示しないが正逆回転可能なモータを主要な構成とし、そのモータを所望の方向に回転させることにより、シャフト２１を遮断弁２０とともに図１において左方又は右方に移動させる。この遮断弁駆動部２２は、前述したように、フルイディック素子９やフローセンサ１９の出力により求められる流量測定値を、予め定められた閾値と比較することにより大流量域の測定か、小流量域の測定かを判断し、さらに、ガス洩れや地震等の非常時の検出信号の有無を判断することにより、モータの回転方向及びその回転駆動パルスが制御されるように構成されている。
【００２９】すなわち、遮断弁駆動部２２は、小流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２（ａ）に示すように第一の位置に移動させ、大流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２（ｂ）に示すように第二の位置に移動させ、非常時の検出信号を受けた場合は、遮断弁２０を図２R>２（ｃ）に示すように第三の位置に移動させるように構成されている。なお、遮断弁２０はどの位置に位置しても合流孔１８を遮断しない大きさと形状に定められている。
【００３０】このような構成において、小流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２（ａ）に示すように第一の位置に移動させる。この第一の位置では、遮断弁２０が上流側弁座１５のみを遮断する。すなわち、大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路を遮断する。これにより、流体流入口４から導入されたガスは小流量用流路１７を流れ、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフローセンサ１９の出力を基に流量が求められる。
【００３１】大流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２R>２（ｂ）に示すように第二の位置に移動させる。この第二の位置では、遮断弁２０は上流側弁座１５から離れる。すなわち、遮断弁２０は大流量用流路６と小流量用流路１７との何れも遮断しない状態を維持する。これにより、流体流入口４から導入されたガスは小流量用流路１７にも流れるが、大部分のガスが、流体導入部７、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフルイディック素子９の出力を基に流量が求められる。
【００３２】非常時の検出信号を受けた場合は、遮断弁２０を図２（ｃ）に示すように第三の位置に移動させる。この第三の位置では、遮断弁２０は下流側弁座１６を遮断する。すなわち、遮断弁２０は大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも下流側の流路を遮断する。これにより、ガスの流れを完全に止めることができる。
【００３３】以上のように、遮断弁２０を所望の位置に移動させて流路切り替えを行うことにより、小流量域から大流量域まで広い範囲での流量測定を行うことができる。また、大流量域の測定の場合には、太い大流量用流路６にガスを流すため圧力損失を少なくできる。さらに、流路切り替えと非常事態での流路の遮断とを一つの遮断弁２０で行うことができるため、コストダウンを図ることができ、小さなスペースに遮断弁２０を取り付けることができるため小型化を図ることができる。また、小流量検出手段としてフローセンサ１９を用いることによって、さらなる小型化を図ることができる。遮断弁２０の動作を制御する遮断弁駆動部２２を電池で駆動する場合には、一つの遮断弁２０を駆動するので電池の消耗も節減できる。
【００３４】さらに、流路切り替えのために、大流量用流路６のフルイディック素子９の上流側に合流室１４を形成し、この合流室１４に大流量用流路６を流れるガスの流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座１５及び下流側弁座１６を形成し、遮断弁２０を直線方向に移動させることにより、上流側弁座１５又は下流側弁座１６を選択的に遮断するように構成したので、遮断弁２０の駆動構造を簡易化することができる。
【００３５】次に、本発明の第二の実施の形態を図３及び図４に基いて説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明を省略する。図３は流量計の内部の概略構造を示す水平断面図、図４は遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【００３６】流路切り替えのための遮断弁２０は、図４（ａ）に示す第一の位置と、図４（ｂ）に示す第二の位置と、図４（ｃ）に示す第三の位置との三位置を選択的に移動可能である。遮断弁２０を移動させる遮断弁駆動部２２の構成及び制御動作は前記実施の形態と同様である。
【００３７】また、本実施の形態における遮断弁２０の第一の位置と第三の位置とにおける流路切り替え動作は前記実施の形態と同様である。第二の位置に移動した状態では、上流側弁座１５を開放することにより大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路を開放する点は前記実施の形態と同様であるが、小流量用流路１７の大流量用流路６との合流地点、すなわち合流孔１８を遮断する点のみが異なる。
【００３８】そのために、遮断弁２０には、第二の位置に移動したときに合流孔１８を遮断する遮断片２０ａを備える。この遮断片２０ａと上流側弁座１５との干渉を避けるために、上流側弁座１５には遮断片２０ａに対応する凹部１５ａが形成されている。
【００３９】このような構成において、小流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図４（ａ）に示すように第一の位置に移動させる。このとき、遮断片２０ａが凹部１５ａに嵌まり込むため、遮断弁２０は上流側弁座１５を密閉状態で遮断し、大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路を遮断する。これにより、流体流入口４から導入されたガスは小流量用流路１７を流れ、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフローセンサ１９の出力を基に流量が求められる。
【００４０】大流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図４R>４（ｂ）に示すように第二の位置に移動させる。この第二の位置では、大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路、すなわち上流側弁座１５が開放され、小流量用流路１７の大流量用流路６との合流地点、すなわち合流孔１８が遮断片２０ａにより遮断される。これにより、流体流入口４から導入されたガスが、流体導入部７、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフルイディック素子９の出力を基に流量が求められる。
【００４１】この大流量域の測定に際しては、合流孔１８が遮断片２０ａにより遮断されるため、小流量用流路１７からのガスの流れを止めた状態で大流量域の測定が安定して行われる。このときは小流量用流路１７の下流側が遮断され、フローセンサ１９の周囲はガスが流れないため、その時点でのフローセンサ１９の実質ゼロの出力をもってゼロ点補正を正確に行うことができる。
【００４２】非常時の検出信号を受けた場合は、遮断弁２０を図４（ｃ）に示すように第三の位置に移動させる。この第三の位置では、遮断弁２０は下流側弁座１６を遮断する。すなわち、遮断弁２０は大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも下流側の流路を遮断する。これにより、ガスの流れを完全に止めることができる。
【００４３】本実施の形態では、遮断弁２０を第二の位置に移動させたときに合流孔１８を閉塞するが、流路切り替えのために、大流量用流路６のフルイディック素子９の上流側に合流室１４を形成し、この合流室１４に大流量用流路６を流れるガスの流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座１５及び下流側弁座１６を形成し、遮断弁２０を直線方向に移動させる構造については前記実施の形態と同様であるので、遮断弁２０の駆動構造を簡易化することができる。
【００４４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、大流量用流路と小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置と、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えるので、遮断弁を第一又は第二の位置に移動させて流路切り替えをすることにより、広い範囲での流量測定を行うことができ、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくでき、さらに、遮断弁を第三の位置に移動させることにより、流体の流れを止めて非常事態に対処することができ、しかも、流路切り替えと非常時における流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことができるため、コストダウン及び小型化を図ることができ、さらに、遮断弁を電池で駆動する場合に電池の消耗を節減することができる。
【００４５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、大流量用流路の大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、この合流室には上流側弁座と下流側弁座との間に配置されて小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、合流室内で遮断弁を直線方向に移動させるように構成したので、請求項１記載の発明による効果に加え、遮断弁の駆動構造を簡易化することができる。
【００４６】請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明において、大流量検出手段としてフルイディック素子を用い、小流量検出手段として熱線式フローセンサを用いるように構成したので、請求項１及び２記載の発明の効果を得ることができる上に、小流量用流路内での小流量検出手段の取り付けスペースを小さくし、さらなる小型化に寄与することができる。
【００４７】請求項４記載の発明によれば、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し小流量用流路の大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置と、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えるので、遮断弁を第一又は第二の位置に移動させと流路切り替えをすることにより、広い範囲での流量測定を行うことができ、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくでき、特に、遮断弁を第二の位置に移動させた状態では、小流量用流路の大流量用流路との合流地点が遮断されるため、小流量用流路からの流体の流れを止めた状態で大流量域の測定を安定状態で行うことができ、さらに、この大流量域の測定の際には小流量用流路の下流側が遮断され、熱線式フローセンサの周囲は流体が流れないため、その時点での熱線式フローセンサの実質ゼロの出力をもってゼロ点補正を正確に行うことでき、さらに、遮断弁を第三の位置に移動させることにより、流体の流れを止めて非常事態に対処することができ、しかも、流路切り替えと非常時における流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことができるため、コストダウン及び小型化を図ることができ、さらに、遮断弁を電池で駆動する場合に電池の消耗を節減することができる。
【００４８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、大流量用流路の大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、この合流室には上流側弁座と下流側弁座との間に配置されて小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、大流量域の測定の際に小流量用流路の下流側の合流孔を遮断する遮断片を備えた遮断弁を合流室内で直線方向に移動させるように構成したので、請求項４記載の発明による効果に加え、遮断弁の駆動構造を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態における流量計の内部の概略構造を示す水平断面図である。
【図２】遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態における流量計の内部の概略構造を示す水平断面図である。
【図４】遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【符号の説明】
４ 流体流入口
５ 流体流出口
６ 大流量用流路
９ 大流量検出手段、フルイディック素子
１４ 合流室
１５ 上流側弁座
１６ 下流側弁座
１７ 小流量用流路
１８ 合流孔
１９ 小流量検出手段、熱線式フローセンサ
２０ 遮断弁
２０ 遮断片
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広い流量域の測定を可能とする流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスメータ等に利用される流量計としては、熱線式フローセンサやフルイディック素子の出力を基に流量を測定する流量計が知られている。熱線式フローセンサは、加熱した熱線が流体の流速に応じて熱が奪われ出力電圧が変化することを利用した小流量検出手段の一種で、これは半導体のマイクロマシン技術の応用により非常に小型のものが開発されており、比較的低流量域から高い感度を示すことが知られている。
【０００３】フルイディック素子の振動出力を基に流量を測定するフルイディック流量計は、流体の流量がある程度の流量以上でないとフルイディック素子の発振が生じないので、比較的高流量域の測定に向いている。
【０００４】以上の特性を利用し、熱線式フローセンサとフルイディック素子とを組み合わせた複合型の流量計が多々提案されている。
【０００５】熱線式フローセンサを用いる場合は、流体の流速を速くすることで感度が上がるため、熱線式フローセンサを配置する流路が細い方が好ましい。しかし大流量の流体が流れると細い流路では圧力損出が生じ易くなり好ましくない。
【０００６】そこで、特開平８−２４０４６８号公報、特開平８−２４０４６９号公報、特開平９−２６３４０号公報等に記載されているように、小流量域の測定のために熱線式フローセンサを設置する細い小流量用流路と、大流量域の測定のために圧力損出の発生しない太い大流量用流路とを設け、大流量用流路と小流量用流路とを選択的に遮断する二つの遮断弁を設け、これらの遮断弁の開閉動作により、流体を流す流路の切り替えをするようにした流量計が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平８−２４０４６８号公報、特開平８−２４０４６９号公報、特開平９−２６３４０号公報に記載された提案は、流路切り替えのために二つの遮断弁を必要とするため、コストが上昇し、また、遮断弁を設けるためのスペースが大きくなるため流量計の小型化が難しくなる。さらに、遮断弁を電池により駆動する場合には電池の消耗が早くなるため、電池の容量を大きくする必要がある。
【０００８】また、熱線式フローセンサを用いる場合は、熱線の抵抗値変化、駆動回路のオフセットの変動などにより出力が経時的に変化するので、ゼロ点補正の必要がある。
【０００９】ゼロ点を補正する方法としては、特願平４−２０８８１８号公報、特開平１０−３００５４８号公報等に記載されているように、フローセンサからの出力がある閾値以下の場合に流量ゼロと見做し、その値を新たなゼロ点とし、以前のゼロ点を補正する方法があるが、流量がゼロであっても何らかの理由によりフローセンサの出力が閾値を超えた場合には、判断を誤ってしまう。また、ガスを使う状況によっては、長期間に亘って流量がゼロにならないこともあり、前述のような提案では不充分である。
【００１０】本発明の目的は、広い範囲での測定を可能にし、さらに圧力損失を少なくし、小型化及び低コスト化を図ることである。
【００１１】本発明の目的は、上記の目的を満足し、さらに熱線式フローセンサを用いる場合にゼロ点補正の精度を高めることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された小流量検出手段とを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路と前記小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備える。
【００１３】したがって、遮断弁を第一の位置に移動させた状態では、小流量用流路が大流量用流路との合流地点より下流側の大流量用流路を介して流体流出口に接続され、小流量域の測定がなされる。遮断弁を第二の位置に移動させた状態では、大流量用流路と小流量用流路との何れも遮断されないため、大流量域の測定がなされる。遮断弁を第三の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路が遮断されるため、ガス洩れや地震発生等の非常事態に対処できる。この流路切り替えにより広い範囲での流量測定が可能となり、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくできる。さらに、流路切り替えと非常事態での流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことが可能である。
【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流孔を遮断することのない形状を有し、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられている。
【００１５】したがって、遮断弁により上流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置に位置する。下流側弁座を遮断しない範囲で遮断弁を上流側弁座から下流側に移動させた状態では、遮断弁は大流量用流路と小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置に位置する。遮断弁により下流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置に位置する。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記大流量検出手段としてフルイディック素子を用い、前記小流量検出手段として熱線式フローセンサを用いる。
【００１７】したがって、大流量域の測定はフルイディック素子の出力を基になされ、小流量域の測定は小さな熱線式フローセンサの出力を基になされる。
【００１８】請求項４記載の発明は、流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された熱線式フローセンサとを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し前記小流量用流路の前記大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備える。
【００１９】したがって、遮断弁を第一の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路が遮断され、小流量域の測定がなされる。遮断弁を第二の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路が開放され、小流量用流路の大流量用流路との合流地点が遮断されるため、小流量用流路からの流体の流れを止めた状態で大流量域の測定が安定しておこなわれる。このときは小流量用流路の下流側が遮断され、熱線式フローセンサの周囲は流体が流れないため、その時点での熱線式フローセンサの実質ゼロの出力をもってゼロ点補正を正確に行うことが可能となる。遮断弁を第三の位置に移動させた状態では、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路が遮断されるため、ガス洩れや地震発生等の非常事態に対処できる。この流路切り替えにより広い範囲での流量測定が可能となり、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくできる。さらに、流路切り替えと非常事態での流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことが可能である。
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられ、その往復移動の途中で前記合流孔を遮断する遮断片を備える。
【００２１】したがって、遮断弁により上流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置に位置する。下流側弁座を遮断しない範囲で遮断弁を上流側弁座から下流側に移動させた状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し、小流量用流路の大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置に位置する。遮断弁により下流側弁座を遮断した状態では、遮断弁は大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置に位置する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１及び図２に基いて説明する。図１は流量計の内部の概略構造を示す水平断面図、図２は遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【００２３】図１において、１は流量計である。この流量計１の本体２には、側面３に開口する流体流入口４及び流体流出口５が形成されている。また、本体２には、流体流入口４から流体流出口５に向けて流体を流す大流量用流路６が形成されている。この大流量用流路６は、上流側が流体流入口４に接続された流体導入部７を備え、下流側が流体流出口５に接続された流体流出部８を備え、コの字形の経路をもって流体を流すように形成されている。大流量用流路６の中間部には大流量検出手段としてのフルイディック素子９が設けられている。フルイディック素子９は別部材により形成して本体２に装着してもよいが、本実施の形態では本体２に一体に形成されている。
【００２４】このフルイディック素子９は、流路断面積が絞られたノズル１０と、その下流側で広がる流路拡大部１１と、ノズル１０の出口に対向する誘振子１２と、その背面に対向するエンドブロック１３とを有する。このフルイディック素子９とこのフルイディック素子９の振動を検出する図示しない圧力センサとによりフルイディック型流量計が構成される。
【００２５】すなわち、フルイディック型流量計の主要な構成部品であるフルイディック素子９は、流体（この例では以下ガスと称する）がノズル１０から下流側に向かって噴出すると、ガスは誘振子１２の外側に沿って左右方向（図１では上下方向に相当）に振り分けられる。図１において、ガスが誘振子１２の左側を流れる状態から説明すると、ノズル１０から噴出するガスの大部分は流路拡大部１１から流体流出口５に向けて流れるが、一部はエンドブロック１３にぶつかり流路拡大部１１の左側の側壁に沿って帰還ガスとなり、新たにノズル１０からの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還ガスのエネルギーにより、新たにノズル１０から噴出するガスの噴流は今度は誘振子１２の右側を流れ、一部はエンドブロック１３にぶつかり流路拡大部１１の右側の側壁に沿って帰還ガスとなり、新たにノズル１０からの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還ガスのエネルギーにより、新たにノズル１０から噴出するガスの噴流は今度は誘振子１２の左側に流れる。ノズル１０から噴出する噴流の流れの振り分けはこのようなコアンダー効果によって繰り返される。このようにして生じた流体振動（交番圧力波）の周波数を前述した圧力センサにより検出し、その検出した出力を電気信号に変換することにより大流量域のガスの流量を測定しようとするものである。
【００２６】そして、大流量用流路６のフルイディック素子９の上流側と流体導入部７との間には、直方体形状で流路断面積が拡大された合流室１４が形成されている。この合流室１４には、ノズル１０に向かって大流量用流路６を流れるガスの流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された壁面上に配置された上流側弁座１５及び下流側弁座１６が形成され、さらに上流側弁座１５と下流側弁座１６との間の側壁には小流量用流路１７の下流側を合流させる合流孔１８が形成されている。小流量用流路１７は大流量用流路６に比して流路断面積が小さく、その上流側は流体流入口４の近傍において流体導入部７に接続されている。
【００２７】小流量用流路１７の底面には、小流量検出手段としての熱線式フローセンサ(以下、実施の形態ではフローセンサと称する）１９が配設されている。このフローセンサ１９は、基板に熱線（金属薄膜）を設けたマイクロブリッジ型フローセンサ、ボビンに熱線を巻いたボビン型フローセンサ等の公知のもので、ガスの流量に応じた電気信号を出力するので、その出力を基にガスの流量が測定される。
【００２８】そして、合流室１４には遮断弁２０が設けられ、この遮断弁２０に一端が連結されたシャフト２１は本体２の外面に設けられた遮断弁駆動部２２に連結されている。この遮断弁駆動部２２は、図示しないが正逆回転可能なモータを主要な構成とし、そのモータを所望の方向に回転させることにより、シャフト２１を遮断弁２０とともに図１において左方又は右方に移動させる。この遮断弁駆動部２２は、前述したように、フルイディック素子９やフローセンサ１９の出力により求められる流量測定値を、予め定められた閾値と比較することにより大流量域の測定か、小流量域の測定かを判断し、さらに、ガス洩れや地震等の非常時の検出信号の有無を判断することにより、モータの回転方向及びその回転駆動パルスが制御されるように構成されている。
【００２９】すなわち、遮断弁駆動部２２は、小流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２（ａ）に示すように第一の位置に移動させ、大流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２（ｂ）に示すように第二の位置に移動させ、非常時の検出信号を受けた場合は、遮断弁２０を図２R>２（ｃ）に示すように第三の位置に移動させるように構成されている。なお、遮断弁２０はどの位置に位置しても合流孔１８を遮断しない大きさと形状に定められている。
【００３０】このような構成において、小流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２（ａ）に示すように第一の位置に移動させる。この第一の位置では、遮断弁２０が上流側弁座１５のみを遮断する。すなわち、大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路を遮断する。これにより、流体流入口４から導入されたガスは小流量用流路１７を流れ、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフローセンサ１９の出力を基に流量が求められる。
【００３１】大流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図２R>２（ｂ）に示すように第二の位置に移動させる。この第二の位置では、遮断弁２０は上流側弁座１５から離れる。すなわち、遮断弁２０は大流量用流路６と小流量用流路１７との何れも遮断しない状態を維持する。これにより、流体流入口４から導入されたガスは小流量用流路１７にも流れるが、大部分のガスが、流体導入部７、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフルイディック素子９の出力を基に流量が求められる。
【００３２】非常時の検出信号を受けた場合は、遮断弁２０を図２（ｃ）に示すように第三の位置に移動させる。この第三の位置では、遮断弁２０は下流側弁座１６を遮断する。すなわち、遮断弁２０は大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも下流側の流路を遮断する。これにより、ガスの流れを完全に止めることができる。
【００３３】以上のように、遮断弁２０を所望の位置に移動させて流路切り替えを行うことにより、小流量域から大流量域まで広い範囲での流量測定を行うことができる。また、大流量域の測定の場合には、太い大流量用流路６にガスを流すため圧力損失を少なくできる。さらに、流路切り替えと非常事態での流路の遮断とを一つの遮断弁２０で行うことができるため、コストダウンを図ることができ、小さなスペースに遮断弁２０を取り付けることができるため小型化を図ることができる。また、小流量検出手段としてフローセンサ１９を用いることによって、さらなる小型化を図ることができる。遮断弁２０の動作を制御する遮断弁駆動部２２を電池で駆動する場合には、一つの遮断弁２０を駆動するので電池の消耗も節減できる。
【００３４】さらに、流路切り替えのために、大流量用流路６のフルイディック素子９の上流側に合流室１４を形成し、この合流室１４に大流量用流路６を流れるガスの流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座１５及び下流側弁座１６を形成し、遮断弁２０を直線方向に移動させることにより、上流側弁座１５又は下流側弁座１６を選択的に遮断するように構成したので、遮断弁２０の駆動構造を簡易化することができる。
【００３５】次に、本発明の第二の実施の形態を図３及び図４に基いて説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明を省略する。図３は流量計の内部の概略構造を示す水平断面図、図４は遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【００３６】流路切り替えのための遮断弁２０は、図４（ａ）に示す第一の位置と、図４（ｂ）に示す第二の位置と、図４（ｃ）に示す第三の位置との三位置を選択的に移動可能である。遮断弁２０を移動させる遮断弁駆動部２２の構成及び制御動作は前記実施の形態と同様である。
【００３７】また、本実施の形態における遮断弁２０の第一の位置と第三の位置とにおける流路切り替え動作は前記実施の形態と同様である。第二の位置に移動した状態では、上流側弁座１５を開放することにより大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路を開放する点は前記実施の形態と同様であるが、小流量用流路１７の大流量用流路６との合流地点、すなわち合流孔１８を遮断する点のみが異なる。
【００３８】そのために、遮断弁２０には、第二の位置に移動したときに合流孔１８を遮断する遮断片２０ａを備える。この遮断片２０ａと上流側弁座１５との干渉を避けるために、上流側弁座１５には遮断片２０ａに対応する凹部１５ａが形成されている。
【００３９】このような構成において、小流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図４（ａ）に示すように第一の位置に移動させる。このとき、遮断片２０ａが凹部１５ａに嵌まり込むため、遮断弁２０は上流側弁座１５を密閉状態で遮断し、大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路を遮断する。これにより、流体流入口４から導入されたガスは小流量用流路１７を流れ、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフローセンサ１９の出力を基に流量が求められる。
【００４０】大流量域の測定の場合は、遮断弁２０を図４R>４（ｂ）に示すように第二の位置に移動させる。この第二の位置では、大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも上流側の流路、すなわち上流側弁座１５が開放され、小流量用流路１７の大流量用流路６との合流地点、すなわち合流孔１８が遮断片２０ａにより遮断される。これにより、流体流入口４から導入されたガスが、流体導入部７、合流室１４、ノズル１０、流路拡大部１１、流体流出部８を経て流体流出口５から流出され、この過程でフルイディック素子９の出力を基に流量が求められる。
【００４１】この大流量域の測定に際しては、合流孔１８が遮断片２０ａにより遮断されるため、小流量用流路１７からのガスの流れを止めた状態で大流量域の測定が安定して行われる。このときは小流量用流路１７の下流側が遮断され、フローセンサ１９の周囲はガスが流れないため、その時点でのフローセンサ１９の実質ゼロの出力をもってゼロ点補正を正確に行うことができる。
【００４２】非常時の検出信号を受けた場合は、遮断弁２０を図４（ｃ）に示すように第三の位置に移動させる。この第三の位置では、遮断弁２０は下流側弁座１６を遮断する。すなわち、遮断弁２０は大流量用流路６の小流量用流路１７との合流地点よりも下流側の流路を遮断する。これにより、ガスの流れを完全に止めることができる。
【００４３】本実施の形態では、遮断弁２０を第二の位置に移動させたときに合流孔１８を閉塞するが、流路切り替えのために、大流量用流路６のフルイディック素子９の上流側に合流室１４を形成し、この合流室１４に大流量用流路６を流れるガスの流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座１５及び下流側弁座１６を形成し、遮断弁２０を直線方向に移動させる構造については前記実施の形態と同様であるので、遮断弁２０の駆動構造を簡易化することができる。
【００４４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、大流量用流路と小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置と、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えるので、遮断弁を第一又は第二の位置に移動させて流路切り替えをすることにより、広い範囲での流量測定を行うことができ、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくでき、さらに、遮断弁を第三の位置に移動させることにより、流体の流れを止めて非常事態に対処することができ、しかも、流路切り替えと非常時における流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことができるため、コストダウン及び小型化を図ることができ、さらに、遮断弁を電池で駆動する場合に電池の消耗を節減することができる。
【００４５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、大流量用流路の大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、この合流室には上流側弁座と下流側弁座との間に配置されて小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、合流室内で遮断弁を直線方向に移動させるように構成したので、請求項１記載の発明による効果に加え、遮断弁の駆動構造を簡易化することができる。
【００４６】請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明において、大流量検出手段としてフルイディック素子を用い、小流量検出手段として熱線式フローセンサを用いるように構成したので、請求項１及び２記載の発明の効果を得ることができる上に、小流量用流路内での小流量検出手段の取り付けスペースを小さくし、さらなる小型化に寄与することができる。
【００４７】請求項４記載の発明によれば、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し小流量用流路の大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置と、大流量用流路の小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えるので、遮断弁を第一又は第二の位置に移動させと流路切り替えをすることにより、広い範囲での流量測定を行うことができ、大流量域の測定に際し圧力損失を少なくでき、特に、遮断弁を第二の位置に移動させた状態では、小流量用流路の大流量用流路との合流地点が遮断されるため、小流量用流路からの流体の流れを止めた状態で大流量域の測定を安定状態で行うことができ、さらに、この大流量域の測定の際には小流量用流路の下流側が遮断され、熱線式フローセンサの周囲は流体が流れないため、その時点での熱線式フローセンサの実質ゼロの出力をもってゼロ点補正を正確に行うことでき、さらに、遮断弁を第三の位置に移動させることにより、流体の流れを止めて非常事態に対処することができ、しかも、流路切り替えと非常時における流路の遮断とを一つの遮断弁で行うことができるため、コストダウン及び小型化を図ることができ、さらに、遮断弁を電池で駆動する場合に電池の消耗を節減することができる。
【００４８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、大流量用流路の大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、この合流室には上流側弁座と下流側弁座との間に配置されて小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、大流量域の測定の際に小流量用流路の下流側の合流孔を遮断する遮断片を備えた遮断弁を合流室内で直線方向に移動させるように構成したので、請求項４記載の発明による効果に加え、遮断弁の駆動構造を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態における流量計の内部の概略構造を示す水平断面図である。
【図２】遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態における流量計の内部の概略構造を示す水平断面図である。
【図４】遮断弁の流路切り替え動作を示す一部の水平断面図である。
【符号の説明】
４ 流体流入口
５ 流体流出口
６ 大流量用流路
９ 大流量検出手段、フルイディック素子
１４ 合流室
１５ 上流側弁座
１６ 下流側弁座
１７ 小流量用流路
１８ 合流孔
１９ 小流量検出手段、熱線式フローセンサ
２０ 遮断弁
２０ 遮断片
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された小流量検出手段とを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路と前記小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えることを特徴とする流量計。
【請求項２】 前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流孔を遮断することのない形状を有し、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】 前記大流量検出手段としてフルイディック素子を用い、前記小流量検出手段として熱線式フローセンサを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の流量計。
【請求項４】 流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された熱線式フローセンサとを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し前記小流量用流路の前記大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えることを特徴とする流量計。
【請求項５】 前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられ、その往復移動の途中で前記合流孔を遮断する遮断片を備えることを特徴とする請求項４記載の流量計。
【請求項１】 流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された小流量検出手段とを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路と前記小流量用流路との何れも遮断しない第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えることを特徴とする流量計。
【請求項２】 前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流孔を遮断することのない形状を有し、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】 前記大流量検出手段としてフルイディック素子を用い、前記小流量検出手段として熱線式フローセンサを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の流量計。
【請求項４】 流体流入口と流体流出口との間を接続する大流量用流路と、上流側が前記流体流入口に接続され下流側が前記大流量用流路に合流された小流量用流路と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の位置に配置された大流量検出手段と、前記小流量用流路に配置された熱線式フローセンサとを備える流量計において、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を遮断する第一の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも上流側の流路を開放し前記小流量用流路の前記大流量用流路との合流地点を遮断する第二の位置と、前記大流量用流路の前記小流量用流路との合流地点よりも下流側の流路を遮断する第三の位置との少なくとも三位置に選択的に移動可能な一つの遮断弁を備えることを特徴とする流量計。
【請求項５】 前記大流量用流路の前記大流量検出手段の上流側にはこの大流量用流路を流れる流体の流れ方向で所定の間隔を開けて対向配置された上流側弁座及び下流側弁座を有する合流室が形成され、前記合流室には前記上流側弁座と前記下流側弁座との間に配置されて前記小流量用流路の下流側を合流させる合流孔が形成され、前記遮断弁は、前記合流室の内部において前記上流側弁座と前記下流側弁座とを選択的に遮断するように直線方向に往復移動自在に設けられ、その往復移動の途中で前記合流孔を遮断する遮断片を備えることを特徴とする請求項４記載の流量計。
【図１】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【公開番号】特開２００１−１４１５４３（Ｐ２００１−１４１５４３Ａ）
【公開日】平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−３２０８６５
【出願日】平成１１年１１月１１日（１９９９．１１．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１１月１１日（１９９９．１１．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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