JPH04366728A - 流量センサのバイパスユニット - Google Patents

流量センサのバイパスユニット

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JPH04366728A
JPH04366728A JP3181517A JP18151791A JPH04366728A JP H04366728 A JPH04366728 A JP H04366728A JP 3181517 A JP3181517 A JP 3181517A JP 18151791 A JP18151791 A JP 18151791A JP H04366728 A JPH04366728 A JP H04366728A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、熱式の質量流
量センサ等に用いることができるバイパスユニットに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、流体のバイパス部において流量を
検出するために層流状態を得る必要があることが知られ
ている。このため、バイパス部に各種の層流素子を介装
させることが行われ、層流素子としては特開昭60−1
0120 号公報に示された如き素子が知られている。
【0003】しかしながら、上記層流素子は挿入するワ
イヤが曲った状態で圧入され取り付けられ易く、ワイヤ
に曲りが生じた場合には該層流素子の入口部と出口部と
における差圧が流量に比例しなくなるため、流量の検出
が精度良く行い得ない。特に、ワイヤの曲りが極端にな
ると流体に渦が生じ差圧が一定せず実用に向かなくなる
。
【0004】また、上記層流素子が設けられているバイ
パス部へ到る流路がバイパス部に直線的に長く続く場合
や流体の流量が少ない範囲では、バイパス部へ流入する
流体の乱れは少ない。しかし、多くの場合は、流量計へ
到る直前で流路が曲げられてバイパス部へと到る構成と
なっている。この曲げの状態によって、センサ出力に差
が生じることが知られており、かかる不具合を除去する
ため、バイパス部の入口付近にメッシュ状の整流フィル
タを配置することが行われるが、整流フィルタを配した
場合にはこの部分で圧力損失が大きくなるという問題点
が生じる。
【0005】更に、センサの計測分解能には限界があり
、センサ管やバイパスに流すことのできる流量にも以下
のような制限がある。つまり、センサ管の入口と出口と
の差圧△P1 と該センサ管を流れる流体の流量Q1 
との間の比例関係は差圧△P1 及び流量Q1 が所定
以上大きくなると崩れ流量の高精度な検出を行い得ない
。また、バイパス部の入口と出口との差圧△P2 と該
バイパス部を流れる流体の流量Q2 との間の比例関係
は、差圧△P2 及び流量Q2 が所定以上大きくなる
と崩れ、流量の高精度な検出を行い得ない。即ち、差圧
が流量に比例する範囲においては層流として扱うことが
できるが、差圧、流量が大きくなると、差圧が流量の2
乗に比例して増加する乱流となり流量検出に適さなくな
るのである。
【0006】ここで、層流について考察すると、一般的
にレイノルズ数RDが2320以下が層流と称され、レ
イノルズ数RD は、 RD =(4Qρ)/(πDη)        ……
(1)で表わされる。ここに、 Q;管を流れる流体の体積流量 ρ;管を流れる流体の密度 η;管を流れる流体の粘度 D;管の等価直径 である。(1) 式により、RD を一定としてQを多
くとるためには、Dを大きくすれば良いことが理解され
る。しかし、センサ管の径やバイパス部の径を大きくす
るには、センサ自体の大きさに制限があることから、小
径の通路を重ねてバイパス部に配置し、実質的にDを大
きくしたのと同様にさせる手法もある。
【0007】しかしながら、測定する流量の範囲を広く
するためには、また、各種の流体に対応して測定を可能
とするためには各種の層流素子が多数必要となるという
問題点があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記に対し、バイパス
部の中央部に円柱状中子を設けて層流を得るようにした
ものが、実開昭59−72514 号公報に開示されて
いる。かかるバイパス部の構成によれば特開昭60−1
0120 号公報に示された層流素子によるようにワイ
ヤの曲りによる乱流の発生を除去できるものの、バイパ
ス部にに流入した流体が直接、センサの流体導入口にあ
るため、ノイズの原因である渦を検出してしまう問題点
があった。さらに、測定する流量範囲を広くするために
様々な大きさのバイパス部を用意する必要がある点につ
いては解決され得ないものであった。更に、流量を10
0cc 以下と少なくする場合には、中子の外周面及び
バイパス丸穴の内壁の加工精度を極めて高くする必要が
あり、工数がかかり、また、高価となる問題点があった
。
【0009】本発明はこのような従来の流量センサのバ
イパス構造が有する問題点を解決せんとしてなされたも
ので、その目的は適切な層流状態を実現し、また、測定
流量範囲を容易に変更できる流量センサのバイパスユニ
ットを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る流量センサ
のバイパスユニットは、流体が出入りする2の流路及び
この流路に連通する室を有し、この室から分岐流路を介
して流体をセンサ管に導びく構造である流量センサのバ
イパスユニットにおいて、前記室内に当該室の内壁との
間に空隙を有して収容され、前記2の流路と同軸的に形
成された流体導入穴と、この流体導入穴から外周方向へ
穿設された透孔とを有するバイパス軸体を備えることを
特徴とする。
【0011】上記のバイパスユニットでは、周囲面に連
絡透孔が穿設され、前記バイパス軸体と前記室の内壁と
の間を前記連絡透孔を除いて遮断する遮断ケースが備え
られていることを特徴とする。
【0012】更に、上記のバイパスユニットでは、前記
連絡透孔は前記遮断ケースの長手方向に異なる距離をお
いて複数個形成され、当該連絡透孔のいずれか1の連絡
透孔を除き、蓋がなされて閉じられていることを特徴と
する。
【0013】本発明に係るバイパスユニットは、流体が
出入りする2の流路及びこの流路に連通する室を有し、
この室から分岐流路を介して流体をセンサ管に導びく構
造である流量センサのバイパスユニットであって、前記
室内に当該室の内壁との間に空隙を有し、前記2の流路
と同軸的に設けられ、前記空隙に流体を流すバイパス軸
体と、周面の長手方向に異なる距離をおいて複数個の連
絡透孔が形成され、当該連絡透孔のいずれか1の連絡透
孔を除き、蓋がなされて閉じられるとともに、前記バイ
パス軸体と前記室の内壁との間を前記1の連絡透孔を除
いて遮断する遮断ケースとが備えられていることを特徴
とする。
【0014】
【作用】本発明に係る流量センサのバイパスユニットは
以上の通りに構成されるので、流路から到来した流体は
流体導入穴へ到り、その前方へ到ることなく外周方向へ
透孔を介してぬけるので、メッシュによるフィルタのよ
うな大きな圧力損失なく層流の始点となる条件を提供す
る。
【0015】また、遮断ケースが設けられることにより
、この遮断ケースの内壁とバイパス軸の外周面との間で
層流が実現され、流量が少ない場合にもこの一般的には
フラットな部分の加工精度を向上させれば良く、加工が
容易となる。
【0016】更に、遮断ケースの連絡透孔を選択するこ
とによりセンサ管における差圧の範囲を変更でき、広範
囲な流量の測定に対し容易に対応可能である。
【0017】
【実施例】以下、添付図面の図1乃至図7を参照して本
発明の実施例に係る流量センサのバイパスユニットを説
明する。これらの図において同一の構成要素には同一の
符号を付し重複する説明を省略する。
【0018】ユニット筐体1は外形が直方体であって、
図1に示されるように両側面には配管用フィッティング
2,3がボルトにより結合される。配管用フィッティン
グ2,3には外端部に突出したねじ部4,5が形成され
、配管と結合可能とされている。配管用フィッティング
2,3のねじ部4,5はユニット筐体1の側面中央部に
位置し、ねじ部4,5が外周となる部分には流路6,7
が形成されている。配管用フィッティング2,3とユニ
ット筐体1との結合部には、シールリングガイド8及び
シールリング9が介装され、流体の漏れを防止する。 ユニット筐体1には、図の左側中央から円柱状に大径の
室10が穿設され、図の右側中央から円柱状に小径の導
路11が形成されている。室10のほぼ中央部から上面
には分岐路12が貫通形成され、同様に、導路11の中
央部から上面には分岐路13が貫通形成されている。分
岐路12,13の上部にはセンサ管に通じる穴を有する
シール14を介して、センサ管15が設けられたセンサ
筐体べース16がねじ止めされる。センサ管15には発
熱抵抗体171 ,172 が設けられ、図示せぬ抵抗
とブリッジ回路が構成されて公知の手法にて流量検出が
行われる。室10には、その内壁より小径の外径を有し
、一端に室10の内壁に接する径のフランジ19が形成
された中空円筒状の遮断ケース18が挿入されている。 遮断ケース18の内側には、略円筒状のバイパス軸体2
0が挿入されている。
【0019】バイパス軸体20は図2(a)に側面図が
、図2(b)に断面図が示されるように両側部にフラン
ジ21,22を有し、中央部に円柱芯部23を有する。 フランジ21,22の側方中央部からは、流路6,流路
7(導路11)に同軸的に有底の流体導入穴24,25
が円柱芯部23の端部まで形成されている。フランジ2
1,22と円柱芯部23との間は細径にされた首部26
,27が形成され、首部26,27と流体導入穴24,
25との間には円の中心から外周へ向う透孔28,29
が放射状に8穴づつ形成されている。なお、フランジ2
2,23の外周径は、円柱芯部23の外周径より大径に
形成され、遮断ケース18との間に流体が流れる間隙が
生じるようにされている。
【0020】遮断ケース18はその平面図が図3に示さ
れるように、フランジ19から長手方向に距離の異なる
、例えば、3個の連絡透孔31(31A〜31C)が穿
設されており、このうちいずれか1つだけが使用され、
他の連絡透孔31は図4に示されるように蓋体32によ
って閉じられ使用されない。
【0021】以上の如く構成されたバイパスユニットに
おいては、遮断ケース18と室10の内壁との間の間隙
40が遮断ケース18とバイパス軸体20との間の間隙
50より十分広く構成される。ここで、流体が図の左か
ら右へ流れるものとしたとき、流体導入穴24に到来し
た流体はその正面壁に衝突し、流れをやや緩めて透孔2
8を介して首部26へ出る。この首部26は「圧力だめ
」となっており、首部27が「圧力だめ」となることと
相俟って首部27及び首部27との間の間隙50がチャ
ネルとなって層流が実現される。一方、センサ管15の
上流側端部の圧力は、分岐路12,間隙40,連絡透孔
31が、間隙40に比べて十分に広いから、変位せずに
首部26の圧力に等しい。また、センサ管15の下端側
端部の圧力は、首部27の圧力に等しい。従って、セン
サ管15により検出される差圧は首部26から首部27
までの差圧となる。
【0022】このため、小流量の測定の場合には、図5
に示されるように、連絡透孔31Aを用い、他の連絡透
孔31B,31Cについては図4に示した蓋32を用い
て閉じる。これにより、間隙40の全長で発生される最
大の差圧を有効に検出することになり、小流量時の差圧
についても的確に検出が行われ、小流量に対応できる。 また、中流量の測定の場合には、図6に示されるように
連絡透孔31Bを用い、他の連絡透孔31A,31Cを
閉じ、大流量の測定の場合には、図7に示されるように
連絡透孔31Cを用い、他の連絡透孔31A,31Bを
閉じる。このように、本実施例では蓋32によって閉じ
る連絡透孔31を選択し、間隙40のストロークを変え
ることにより測定流量の変化に対応できる。また、間隙
40を狭くして小流量に対応する場合でも、遮断ケース
18は円筒状で内壁がほぼストレートで鏡面仕上等の加
工が容易である。また、実施例のバイパスユニットは上
記とは逆に流体を流すときにも、バイパス軸体が左右対
称であり、精度良く測定が可能である。なお、遮断ケー
ス18を図5乃至図7に示されるようにして使用する場
合には、バイパス軸は間隙40を形成するものであれば
他の形状であってもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
路から到来した流体は流体導入穴に到りその前方の壁に
当たり「圧力ぬけ」へ透孔を介して到ることになるので
、従来のメッシュによるフィルタを用いた場合のように
は大きな圧力損失がなく、層流の始点となる条件が提供
され、適切な層流を実現する。
【0024】また、遮断ケースが設けられることにより
、この遮断ケースの内壁とバイパス軸の外周面との間で
層流が実現され、流量が少ない場合にも一般的にはスト
レートでフラットな部分の加工精度を向上させることで
対応でき、加工が容易となる。
【0025】更に、遮断ケースの連絡透孔を選択するこ
とによりセンサ管における差圧の範囲を変更でき広範囲
な流量の測定に対し、少ない部品の変更で容易に対応で
きる。  更に、バイパス軸体を左右対称としたとき、
流体が逆流した場合でも正確な負の差圧が得られるため
逆方向からの流体の流量を検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図。
【図2】本発明の一実施例の要部構成図。
【図3】本発明の一実施例の要部平面図。
【図4】本発明の一実施例の要部断面図。
【図5】本発明の一実施例の要部断面図。
【図6】本発明の一実施例の要部断面図。
【図7】本発明の一実施例の要部断面図。
【符号の説明】
1  ユニット筐体                
  2.3  配管用フィッティング 4,5  ねじ部                 
   6,7  流路10  室          
                  11  導路1
2,13  分岐路                
    15  センサ管18  遮断ケース    
                20  バイパス軸
体24,25  流体導入穴            
    31A〜31C  連絡透孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  流体が出入りする2の流路及びこの流
    路に連通する室を有し、この室から分岐流路を介して流
    体をセンサ管に導びく構造である流量センサのバイパス
    ユニットにおいて、前記室内に当該室の内壁との間に空
    隙を有して収容され、前記2の流路と同軸的に形成され
    た流体導入穴と、この流体導入穴から外周方向へ穿設さ
    れた透孔とを有するバイパス軸体を備えることを特徴と
    する流量センサのバイパスユニット。
  2. 【請求項2】  周囲面に連絡透孔が穿設され、前記バ
    イパス軸体と前記室の内壁との間を前記連絡透孔を除い
    て遮断する遮断ケースが備えられていることを特徴とす
    る請求項1記載の流量センサのバイパスユニット。
  3. 【請求項3】  前記連絡透孔は前記遮断ケースの長手
    方向に異なる距離をおいて複数個形成され、当該連絡透
    孔のいずれか1の連絡透孔を除き、蓋がなされて閉じら
    れていることを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の流量センサのバイパスユニット。
  4. 【請求項4】流体が出入りする2の流路及びこの流路に
    連通する室を有し、この室から分岐流路を介して流体を
    センサ管に導びく構造である流量センサのバイパスユニ
    ットにおいて、前記室内に当該室の内壁との間に空隙を
    有し、前記2の流路と同軸的に設けられ、前記空隙に流
    体を流すバイパス軸体と、周面の長手方向に異なる距離
    をおいて複数個の連絡透孔が形成され、当該連絡透孔の
    いずれか1の連絡透孔を除き、蓋がなされて閉じられる
    とともに、前記バイパス軸体と前記室の内壁との間を前
    記1の連絡透孔を除いて遮断する遮断ケースとが備えら
    れていることを特徴とする流量センサのバイパスユニッ
    ト。
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