JPH08210889A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体通路の封止構造を簡素化することで組立
能率を改善しながら気密性の高い気体通路を確保可能に
する。 【構成】 第１室Ａに臨む側の隔壁４面に互い違いに配
置されて縮小部、拡大部の連結した気体通路５を形成す
る複数の粉塵捕獲壁６と、該粉塵捕獲壁６の端面ｂおよ
び上記ケース１の開口端面ａに気密接着される平板状の
封止蓋９と、上記気体通路５に連通するとともに、上記
ケース１に一体に設けられた気体の導入部２および導出
部３と、上記隔壁４に上記第１室Ａおよび第２室Ｂに連
通するように設けられた気体の導入孔７および導出孔８
とを有し、上記第２室Ｂ側の上記隔壁４上に気体通過路
１５を設け、該気体通過路１５をシールリング１１を介
して熱式流量センサ１３を持った回路基板１２により閉
塞する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、家庭用あるいは業務
用のガス給湯器、オイル給湯器などにおいて、最適燃焼
制御に必要な供給空気量などを計測するために利用する
流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばガス給湯器などの燃焼用空
気給気量はファンモータの回転数や消費電力から推定し
ており、この場合には、天候の変化や高度差による気圧
の違い、あるいは気温の違いなどが測定誤差原因となっ
て、上記空気量測定を正確に行うことが難しくなってい
る。

【０００３】そこで、これまでは空気供給量が不足する
ことによるＣＯの発生を防ぐように、空気過剰の状態で
燃焼を行わせており、このため最適燃焼が行えず、低Ｎ
Ｏ_X化および低騒音化の実現が困難となっていた。

【０００４】また、このほかに、バーナの前後や給気ダ
クト内のオリフィスの前後などに発生する差圧を計測
し、この計測結果にもとづいて空気供給量を求める方法
も提案されている。

【０００５】しかしながら、この方法にあっては、上記
差圧が最大燃焼時では１０ｍｍＡ_g程度、最小燃焼時で
は２ｍｍＡ_g 以下となり、このレンジを必要な精度で計
測できる差圧計自体が高価なものになるほか、天候の変
化や高度差による気圧の違い、気温の違いなどによる測
定誤差要因を払拭できず、結局、上記ファンモータの回
転数にもとづく計測結果と同じ欠陥を抱えることとなっ
た。

【０００６】一方、かかる差圧計を利用した空気量の計
測方法の欠陥を解決するため、図９に示すような流量計
が提案されている。これは、内部に流量センサ部を設け
たケース２１の孔２７ａ、２７ｂを有する前面板２１ａ
に、上下面に複数枚の集塵板２６を設けた仕切板２４に
よって内部が軸方向に２つの部屋に仕切られ、かつ先端
が前面板２３で閉塞される筒部２２を連結すると共に、
この筒部２２に上記各部屋と外部とをそれぞれ連通する
少なくとも一対の小孔２５ａ、２５ｂを設けたものから
なる。

【０００７】また、上記仕切板の上記２つの部屋を形成
する両面には、それぞれ結露が上記流量センサ部に流れ
るのを阻止する凹部５３、５４が設けられている。この
流量計は筒部２２を給湯器の空気通路へ挿入して使用す
る。小孔２５ａから気流を導入し、集塵板が形成する迷
路を介して流量センサへ導き、その後小孔２５ｂから排
出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の流量計にあっては、上記筒部２２と上記集塵板２
６とをこれらの接合部で気密性を保った状態にて接着す
る必要があるが、これらの接合面が円弧状の曲面である
ため、上記気密性を保った接着が難しく、また、接着作
業効率が非常に悪いという問題点があった。

【０００９】また、給湯器の内部は狭く、ダクトを延ば
して気流を安定させるスペースがないため、乱れた気流
の影響で流量計の出力が大きくばらつくという問題点が
あった。

【００１０】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、気体通路の封止構造を簡
素化することで組立能率を改善できるとともに、気密性
の高い気体通路を確保できる流量計を得ることを目的と
する。

【００１１】また、この発明は熱式流量センサを気密性
が高い空間内に安全に収納できる流量計を得ることを目
的とする。

【００１２】さらにまた、この発明は気体通路中に水滴
が残留するのを防止できる流量計を得ることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る流
量計は、ケース内の第１室に臨む側の隔壁面に配置され
て縮小部、拡大部の連結した気体通路を形成する複数の
粉塵捕獲壁と、該粉塵捕獲壁の端面および上記ケースの
開口端面に気密接着されて、上記第１室を閉塞する平板
状の封止蓋と、上記気体通路に連通するように上記ケー
スに設けられた気体の導入部および導出部と、上記隔壁
に上記第１室および第２室に連通するように設けられた
気体の導入孔および導出孔とを有し、上記第２室に臨む
側の上記隔壁面に上記導入孔および導出孔に連通する気
体通過路を設け、上記気体通過路内に臨ませる熱式流量
センサを設けたものである。

【００１４】請求項２の発明に係る流量計は、上記気体
通過路を閉塞するシールリングを弾性材料によって異形
断面のリング状体に形成したものである。

【００１５】請求項３の発明に係る流量計は、上記気体
の導入孔が属する第１室上流側室と上記導出孔が属する
第１室下流側とを隔離している隔壁に両室を連通する孔
を設けたものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明における流量計は、ケース内に
隔成された第１室内を、この第１室内に形成された粉塵
捕獲壁の端面および上記ケースの開口端面に接着剤など
を介して封止蓋を接合する簡単な操作のみで、密閉可能
にし、これにより第２室内の熱式流量センサに対して隔
壁に設けた導入孔および導出孔を介して被測定用の気体
を安定的に供給可能にし、流量測定値の高精度化を実現
する。

【００１７】請求項２の発明における流量計は、シール
リングを弾性材料によって異形断面のリング状体に形成
したので、熱式流量センサを取り付けた回路基板を上記
弾性材料に対し比較的弱い押圧力で接合した場合にも十
分な封止機能が得られるようにし、上記回路基板の組み
付け時においてこの回路基板や熱式流量センサが破損す
るのを未然に回避可能にする。

【００１８】請求項３の発明における流量計は、第１室
上流側に付着した粉塵あるいは結露水等が熱式流量セン
サの設置された流路に侵入しないで第１室下流側に排出
されることを可能にする。

【実施例】

【００１９】以下、この発明の一実施例を図について説
明する。図１、図２および図３はそれぞれこの発明の流
量計を示す一部分解した斜視図、平面図および断面図で
あり、同図において、１は流量測定すべき空気などの気
体が内部の気体通路に導入される矩形のプラスチック製
ケースで、このケース１には上記気体を導入および導出
する導入部２および導出部３が突設されている。

【００２０】また、上記ケース１内の中央部には、第１
室Ａおよび第２室Ｂを隔成する隔壁４が一体に設けら
れ、上記第１室Ａ側に臨む隔壁４上には、封止蓋を外し
た状態の図４のケース１の平面図に見るように、縮小部
５ａ、拡大部５ｂの連結した気体通路５を形成する複数
の粉塵捕獲壁６が互い違いに突設されており、上記気体
通路５の一端および他端には、導入部、導出部としての
上記導入部２および導出部３が連通している。

【００２１】さらに、７および８は上記気体通路５の途
中において上記隔壁４に穿設された気体の導入孔および
導出孔で、これらはそれぞれ第１室Ａおよび第２室Ｂに
連通している。

【００２２】なお、上記導入孔７は上記導入部２を通し
て第１室Ａ側の気体通路５内に送られてきた気体を第２
室Ｂ側に導入し、一方、導出孔８はこの第２室Ｂ側に送
られた気体を再び第１室Ａ側の気体通路５を介して導出
部３へ導出するように機能し、これらの各導入部２およ
び導出部３は設計された一定の内外径寸法および長さを
有する。

【００２３】９はケース１の第１室Ａを閉塞する平板状
の封止蓋であり、これがケース１の第１室Ａ側の開口端
面ａおよび上記粉塵捕獲壁６の端面ｂに、接着剤や両面
接着テープを介してあるいは溶接作業などによって気密
的に当接して接着される。

【００２４】なお、この封止蓋９の外側面には、図２に
示すように上記導入部２および導出部３が気体の導入側
および導出側であることを示す表示が印刷や刻印の文字
にて表示されている。

【００２５】一方、上記第２室Ｂ側に臨む側の上記隔壁
４上には、図５に示すように、上記導入孔７端および導
出孔８端を囲むように変形リング状の突縁１０が突設さ
れており、この突縁１０の外周部分には、この突縁１０
を囲むように、シリコンゴムなどの柔らかい弾性材料か
らなる図３および図６に示すようなＸ字状断面のシール
リング１１が配置されている。

【００２６】また、図３において、１２は片面の中央部
に熱式流量センサ１３が取り付けられ、他面にセンサ出
力の処理回路などを構成する半導体チップ１４などが取
り付けられた回路基板であり、この回路基板１２は上記
隔壁４の第２室側に突設した図５に示すようなボス１６
に圧着またはビス止めなどによって固定され、この固定
時に、上記シールリング１１を図６に点線で示すように
圧縮することで、このシールリング１１の各上下端線が
回路基板１２および隔壁４に対して撓みながら密着す
る。このとき上記熱式流量センサ１３は上記突縁１０内
に臨み、シールリング１１によって回路基板１２および
隔壁４間に密封される。

【００２７】なお、この突縁１０内とこれにシールリン
グ１１を介して当接される上記回路基板１２との間は、
導入孔７からの導入気体を導出孔８へ導出する気体通過
路１５とされ、ここに上記熱式流量センサ１３が臨むこ
ととなる。

【００２８】なお、熱式流量センサ１３は、一例として
図８に示すようにシリコン基板５１上にダイヤフラム５
２、薄膜抵抗体を用いたヒータ素子５３、５５、感温抵
抗５４ａ、５４ｂを設け、それらの下部をエッチング等
により除去した構造のマイクロフローセンサチップが用
いられる。

【００２９】また、図３において、１７は上記回路基板
１２を収容する第２室Ｂを閉塞するように、上記ケース
１の第２室Ｂ側の端面に嵌め込まれる裏蓋である。

【００３０】図７は上記構成になる流量計を使用した燃
焼装置を示し、これがケース３１内に、燃焼部３２へ空
気通路３３を通して空気を供給する給気ファン３４と、
上記燃焼部３２へガスなどの燃料を燃料噴射ノズル３５
を介して供給する燃料供給部３６とを備えたものからな
る。

【００３１】また、上記燃焼部３２の上部には、給水管
３７および出湯管３８に連結された熱交換部３９が配置
されている。さらに、上記空気通路３３の一部には空気
通路３３内を通過する空気をバイパスさせるバイパス通
路としての分岐パイプ４０の両端が連結され、この分岐
パイプ４０の途中に、この発明の流量計Ｆが接続されて
いる。

【００３２】さらに、４１は外部指令または上記流量計
Ｆの計測データ等にもとづく自動制御指令によって決定
される空燃比となるように、上記給気ファン３４の回転
数および燃焼供給部３６による燃料供給量をコントロー
ルする制御装置である。

【００３３】次に動作について説明する。この発明の流
量計Ｆは上記のような燃焼装置に設けられ、上記制御装
置４１の制御下で動作する給気ファン３４が送出する空
気と、燃料供給部３６が燃料噴出ノイズ３５を介して供
給する燃料との混合気燃焼部３２で燃焼する際に、空気
通路３３にバイパス接続された分岐パイプ４０を分流す
る空気の流量を検出する。なお、分流した空気の流量を
検出することで空気通路中の全体の流量を検出できるこ
とは周知である。

【００３４】そして、この流量計Ｆで検出した空気流量
データは上記制御装置４１に入力されて、高度差の違い
による圧力や気象条件などに影響されない最適燃焼のた
めの空燃比制御が実施される。

【００３５】一方、この発明の流量計は、ケース１内を
隔壁４によって隔成された第１室Ａおよび第２室Ｂを、
上記封止蓋９および裏蓋１７を接着剤などを介して接着
するのみで、簡単に封止状態に組み付けることができ
る。

【００３６】従って、流量測定対象である気体の通路の
途中に、上記ケース１の気体の導入部２および導出部３
を連結することで、導入部２を通じて第１室Ａ内の縮小
部、拡大部の連結した気体通路５内に上記気体が導入さ
れる。

【００３７】また、気体通路５内では導入された気体が
粉塵捕獲壁６間を縫うようにして、気体通路５端の上記
導出部３側へと導かれる。空気が拡大部から縮小部を通
るときに流速が増し、その流速の増した状態で粉塵捕獲
壁６にあたる。このとき上記気体中に含まれるほこりや
ごみが、いわゆる慣性集塵の原理によりその粉塵捕獲壁
６により衝突して捕獲される。

【００３８】一方、上記気体通路５の途中の隔壁４には
上記のような気体の導入孔７および導出孔８が、上記気
体通路５を流れる気体の流れ方向に対して垂直となる方
向に穿設されているため、その気体通路５を流れる気体
の一部が、上記導入孔７を通って隔壁４の裏側（図３中
下方側）の、リング状の突縁１０と回路基板１２とによ
り囲まれた気体通過路１５内に流れ込む。

【００３９】また、このとき、導入孔７が気体通過路１
５に対して直交する配置になっているため、粉塵や結露
にもとづく水滴が気体通過路１５側へ侵入するのを効果
的に抑えることができる。

【００４０】この気体通過路１５内に流れ込んだ気体は
上記回路基板１２上の熱式流量センサ１３上を通過し、
導出孔８を経て再び上記気体通路５内に至り、さらに導
出部３を介して排出される。そして、熱式流量センサ１
３は熱線で加熱した気体温度を検出して、上記気体通過
路１５内を通過する気体の流量（質量流量）を測定す
る。

【００４１】従って、この実施例によれば、上記気体通
路５内の気体を小断面の導入孔７を介して小空間の気体
通過路１５内に取り込むことで、上記導入部２および導
出部３間に流れる気体流量の変化に応じた気体の流量
を、その気体通過路１５内の熱式流量センサ１３により
高感度検出することができる。

【００４２】なお、このようにして得られた熱式流量セ
ンサ１３の出力は半導体チップ１４を含む信号処理回路
内で処理されて、外部出力され、例えばガス給湯器の最
適燃焼制御のための必要空気量データとして利用するこ
とができる。

【００４３】また、上記シールリング１１は、図６
（ａ）に示すように比較的柔かい薄いシリコンゴムなど
の弾性材料によってＸ字状断面のリング状体に形成され
ているが、この断面形状は図６（ｂ）、図６（ｃ）に示
すように、逆Ｙ字状、コ字状等の異形形状であればよ
い。

【００４４】このため、上記回路基板１２に取り付けた
熱式流量センサ１３がリング状の突縁１０内に収まるよ
うに、その回路基板１２をこの突縁１０側に押し付けて
取り付ける際に、比較的小さい押し付け力でも、上記シ
ールリング１１が回路基板１２および隔壁４の双方に気
密的に圧接する。

【００４５】この結果、熱式流量センサ１３は上記導入
孔７および導出孔８を通過する気体流量（質量流量）の
みを正確に検出する。

【００４６】また、この発明の流量計は第１室上流側室
と下流側室を隔てる壁６１に連通孔６２を設ける。第１
室上流側室の結露は、水滴となって壁面を伝って流れ落
ちる。空気の流れが連通孔６２を通過するにつれて水滴
も通過し、第１室下流側室へ流れ込む。

【００４７】このようにすることで、上記第１室上流側
室内の気体通路５内や粉塵捕獲壁６に付着した水滴や粉
塵などを、連通孔６２を通して第１室下流側室に排出で
きる。第１室下流側室の導出孔８からは空気が吹き出し
ているので、ここから水滴が侵入するおそれはない。従
って、これらが上記導入孔７を通って気体通過路１５内
に侵入するのを未然に防止できる。これにより、水滴の
付着などによる熱式流量センサ１３の誤動作などを防止
できる。なお、上記連通孔６２は図４に示すように、第
１室上流側／下流側隔壁の最下部に設けた場合に上記効
果が最も大きくあらわれる。また、上記連通孔６２に流
量が流れることで、熱式流量センサ１３の設置された流
路１５に流れる流量は減少するが、熱式流量センサは高
感度なため実用上問題はない。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ケース内の第１室に臨む側の隔壁面に配置されて縮
小部、拡大部の連結した気体通路を形成する複数の粉塵
捕獲壁と、該粉塵捕獲壁の端面および上記ケースの開口
端面に気密接着されて、上記第１室を閉塞する平板状の
封止蓋と、上記気体通路に連通するように上記ケースに
設けられた気体の導入部および導出部と、上記隔壁に上
記第１室および第２室に連通するように設けられた気体
の導入孔および導出孔とを有し、上記第２室に臨む側の
上記隔壁面に上記導入孔および導出孔に連通する気体通
過路を設け、上記気体通過路内に臨ませる熱式流量セン
サを設けるように構成したので、気体通路の封止構造を
簡素化することができ、かつ組立能率を改善しながら気
密性の高い気体通路を確保できるものが得られる効果が
ある。

【００４９】また、請求項２の発明によれば、シールリ
ングを弾性材料によってＸ字またはＹ字、コ字状断面の
リング状体に形成したので、熱式流量センサを気密性が
高い空間内に安全に収納できるものが得られる効果があ
る。

【００５０】さらに、請求項３の発明によれば、第１室
上流側／下流側隔壁にその両室を連通する孔を設けたの
で、熱式流量センサの設置された流路に水滴等が侵入す
るのを防止できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による流量計を一部分解し
て示す斜視図である。

【図２】図１における流量計を示す平面図である。

【図３】図１における流量計を一部破断して示す正面図
である。

【図４】図１における流量計を開蓋状態にて示す平面図
である。

【図５】図１における流量計を開蓋状態にて示す裏面図
である。

【図６】図３におけるシーリングのシール作用および断
面形状を示す説明図である。

【図７】この発明の流量計を持った燃焼装置を示す概念
図である。

【図８】図３における熱式流量センサを示す斜視図であ
る。

【図９】従来の流量計を一部分解して示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ ケース Ａ 第１室 Ｂ 第２室 ２ 導入部 ３ 導出部 ４ 隔壁 ５ 気体通路 ６ 粉塵捕獲壁 ７ 導入孔 ８ 導出孔 ９ 封止蓋 １１ シールリング １２ 回路基板 １３ 熱式流量センサ １５ 気体通過路 ａ 開口端面 ｂ 端面

フロントページの続き (72)発明者 関 一夫 神奈川県藤沢市川名１丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内を第１室および第２室に隔成す
   る隔壁と、上記第１室に臨む側の隔壁面に配置されて、
   縮小部、拡大部の連結した気体通路を形成する複数の粉
   塵捕獲壁と、該粉塵捕獲壁の端面および上記ケースの開
   口端面に気密接着されて、上記第１室を閉塞する平板状
   の封止蓋と、上記気体通路の一端および他端にそれぞれ
   連通し、かつ上記ケースに設けられた気体の導入部およ
   び導出部と、上記気体通路の途中の上記隔壁に上記第１
   室および第２室に連通するように設けられた気体の導入
   孔および導出孔と、上記第２室に臨む側の上記隔壁面に
   形成されて、上記導入孔および導出孔に連通する気体通
   過路と、上記気体通過路内に臨ませる熱式流量センサを
   持つ回路基板とを備えた流量計。
2. 【請求項２】 上記気体通過路を閉塞するシールリング
   が、弾性材料によって異形断面のリング状体に形成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の流量計。
3. 【請求項３】 上記気体の導入孔が属する第１室上流側
   室と上記導出孔が属する第１室下流側室とを隔離してい
   る隔壁に両室を連通する孔を設けたことを特徴とする請
   求項１に記載の流量計。