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JP5422015B2 - Flowmeter - Google Patents
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JP5422015B2 - Flowmeter - Google Patents

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JP5422015B2 JP2012093034A JP2012093034A JP5422015B2 JP 5422015 B2 JP5422015 B2 JP 5422015B2 JP 2012093034 A JP2012093034 A JP 2012093034A JP 2012093034 A JP2012093034 A JP 2012093034A JP 5422015 B2 JP5422015 B2 JP 5422015B2
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Description

本発明は、流路構造を工夫することで微少流量に対する流量センサの検出感度を高くすると共に、大流量に対する検出感度を抑えることで上記流量センサによる計測ダイナミックレンジを広くした流量計に関する。   The present invention relates to a flowmeter that increases the detection sensitivity of a flow rate sensor with respect to a minute flow rate by devising the flow channel structure and widens the measurement dynamic range by the flow rate sensor by suppressing the detection sensitivity with respect to a large flow rate.

熱式の流量センサを用いた流量計において、その検出感度を高めて微少流量を検出するべく、流量センサを壁面に取り付けた流路の内部を、その流体通流方向に沿って複数の平行な微小流路に区画することで上記壁面位置での流速を高めることや、その流路の途中にノズル部を設けることで該ノズル部での流速を高めることが提唱されている(例えば特許文献1,2を参照)。   In a flow meter using a thermal type flow sensor, in order to increase the detection sensitivity and detect a minute flow rate, a plurality of parallel flow passages along the direction of fluid flow are provided inside the flow path with the flow sensor attached to the wall surface. It has been proposed that the flow velocity at the wall surface position is increased by partitioning into minute channels, and that the nozzle portion is provided in the middle of the flow channel to increase the flow velocity at the nozzle portion (for example, Patent Document 1). , 2).

特開平4−69521号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-69521 特開平11−173896号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-173896

しかしながら上述したようにして微少流量に対する検出感度を高くした場合、これに伴って大流量に対する検出感度も高くなるので、大流量の通流時には流量センサの出力が飽和し、その計測ができなくなると言う問題がある。これ故、例えば最大計測流量が30,000[L/h]程度のガスメータ等において、5[L/h]程度の微少な漏れ流量までを精度良く検出することが困難であった。   However, as described above, when the detection sensitivity for a very small flow rate is increased, the detection sensitivity for a large flow rate is also increased accordingly. There is a problem to say. Therefore, for example, in a gas meter having a maximum measured flow rate of about 30,000 [L / h], it is difficult to accurately detect even a very small leakage flow rate of about 5 [L / h].

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ガス漏れ等の微少流量からガスの通常使用状態における大流量までを簡易に、しかも精度良く検出することのできる流量計を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is a flow meter that can easily and accurately detect from a minute flow rate such as gas leakage to a large flow rate in a normal use state of gas. Is to provide.

上述した目的を達成するべく本発明に係る流量計は、その流路構造を工夫することによって流量センサの出力を飽和させることなく、例えば5[L/h]程度の微少流量から30,000[L/h]程度の大流量までを計測し得るようにしたもので、基本的には
<a> 並列に設けられ、主流路を通流する流体を分流して通流すると共に上記主流路を通流する流体の流量に応じて分流比が受動的に変化する第1および第2の流路と、
<b> これらの第1および第2の流路の少なくとも一方に設けた流量センサと
を具備したことを特徴としている。尚、「分流比が変化する」とは、分流比を変化させる為に外部から電流等のエネルギの供給を必要としないことを意味する。
In order to achieve the above-described object, the flow meter according to the present invention is devised in the flow path structure to saturate the output of the flow sensor, for example, from a minute flow rate of about 5 [L / h] to 30,000 [ L / h] can be measured up to a large flow rate, basically,
<a> A first and a second, which are provided in parallel and which shunt and flow the fluid flowing through the main flow path and passively change the shunt ratio according to the flow rate of the fluid flowing through the main flow path A flow path;
<b> A flow rate sensor provided in at least one of the first and second flow paths is provided. Note that “the shunt ratio changes” means that it is not necessary to supply energy such as current from the outside in order to change the shunt ratio.

ちなみに前記第1および第2の流路は、前記主流路の流路断面を該主流路の流体通流方向に沿って空間的に区画して形成されるものであって、例えば前記第1および第2の流路の少なくとも一方は、前記主流路を通流する流体の流量に応じて上記流体に対する流路抵抗を受動的に変化させて、前記第1および第2の流路間での分流比を変化させるように構成される。   Incidentally, the first and second flow paths are formed by spatially dividing the cross section of the main flow path along the fluid flow direction of the main flow path, for example, the first and second flow paths. At least one of the second flow paths passively changes the flow path resistance with respect to the fluid in accordance with the flow rate of the fluid flowing through the main flow path, thereby diverting between the first and second flow paths. Configured to change the ratio.

具体的には前記第1および第2の流路を、例えば前記主流路の流体通流方向に沿って設けられた隔壁体により該主流路の流路断面を区画して形成し、特に前記第1の流路を前記第2の流路に比較して微小な流路断面を有する流路空間として形成することが好ましい。特に前記第1の流路に、流体の流れに対する所定長の助走区間を確保し、この助走区間の下流側にその流路断面積を絞り込んだ幅狭部を設け、この幅狭部に前記流量センサを組み込むことが好ましい。   Specifically, the first and second flow paths are formed by partitioning the cross section of the main flow path by, for example, a partition body provided along the fluid flow direction of the main flow path. Preferably, one channel is formed as a channel space having a smaller channel cross section than the second channel. In particular, the first flow path is provided with a predetermined length of a running section for the fluid flow, and a narrow section is provided on the downstream side of the running section to narrow down the flow path cross-sectional area. It is preferable to incorporate a sensor.

或いは前記第1の流路は、前記主流路の流路断面の全体を覆って設けられるメッシュ体の一部に、例えば前記主流路の流路断面に比較して微小な領域部として形成したメッシュ欠損部の下流側に形成される層流領域からなる。そして前記第2の流路は、前記層流領域との間で前記主流路の流路断面を等価的に区画して形成される、前記メッシュ体の下流側における前記層流領域以外の領域として実現される。ちなみに上記メッシュ欠損部を備えたメッシュ体を、流体の通流方向に前記メッシュ欠損部の位置を揃えて複数枚設けるようにしても良い。   Alternatively, the first flow path is a mesh formed on a part of a mesh body provided so as to cover the entire flow path cross section of the main flow path, for example, as a minute region compared to the flow path cross section of the main flow path. It consists of a laminar flow region formed downstream of the defect. The second flow path is formed as an area other than the laminar flow area on the downstream side of the mesh body, which is formed by equivalently partitioning the cross section of the main flow path with the laminar flow area. Realized. Incidentally, a plurality of mesh bodies having the mesh defect portion may be provided with the positions of the mesh defect portions aligned in the fluid flow direction.

尚、前記第1および第2の流路を、前記主流路の流体通流方向に沿って設けられた隔壁体により該主流路の流路断面を区画して形成し、流体の流速に応じて上記流体に対する流路抵抗が変化するパドル機構を前記第2の流路に設けることで、上記パドル機構の開度によって変化する該第2の流路の流路抵抗に応じて前記第1および第2の流路間での分流比が可変するように構成することも可能である。   The first and second flow paths are formed by partitioning the cross section of the main flow path with a partition body provided along the fluid flow direction of the main flow path, and depending on the flow velocity of the fluid. By providing the second flow path with a paddle mechanism that changes the flow path resistance with respect to the fluid, the first and second flow paths are changed according to the flow path resistance of the second flow path that changes depending on the opening degree of the paddle mechanism. It is also possible to configure the diversion ratio between the two flow paths to be variable.

また好ましくは前記第2の流路に、流体の流れに沿って該流路を複数の平行な微細流路に区画する格子状の仕切板を設けるようにしても良い。更には前記格子状の仕切板を所定の長さの格子体を形成したものとして実現し、前記第2の流路に上記格子体を前記流体の通流方向に複数個直列に配列すると共に、これらの格子体の間にそれぞれメッシュ体を介在させることも好ましい。また前記第2の流路に第2の流量センサを設け、この第2の流量センサを併用して流量計測を行うことで大流量に対する計測精度の低下を補償することも有用である。   Preferably, a lattice-like partition plate that divides the flow path into a plurality of parallel fine flow paths along the fluid flow may be provided in the second flow path. Further, the grid-like partition plate is realized as a grid body having a predetermined length, and a plurality of the grid bodies are arranged in series in the flow direction of the fluid in the second flow path, It is also preferable to interpose mesh bodies between these lattice bodies. It is also useful to provide a second flow rate sensor in the second flow path and to compensate for a decrease in measurement accuracy for a large flow rate by performing flow rate measurement using this second flow rate sensor in combination.

上述した基本構成の流量計によれば、並列に設けられた第1の流路と第2の流路との分流比が主流路を通流する流体の流量に応じて受動的に変化する。従って、例えば主流路を通流する流体の流量が少ないときには第1の流路に対する分流比が高く、上記主流路を通流する流体の流量が多くなるに従って上記第1の流路に対する分流比が低くなる場合には、上記第1の流路に流量センサを設けておくことで、該流量センサにて微少流量から大流量までを検出することが可能となる。   According to the flowmeter having the basic configuration described above, the diversion ratio between the first flow path and the second flow path provided in parallel changes passively according to the flow rate of the fluid flowing through the main flow path. Therefore, for example, when the flow rate of the fluid flowing through the main flow path is small, the flow division ratio with respect to the first flow path is high, and as the flow rate of the fluid flowing through the main flow path increases, the flow division ratio with respect to the first flow path increases. In the case of lowering, by providing a flow rate sensor in the first flow path, it is possible to detect a minute flow rate to a large flow rate with the flow rate sensor.

即ち、上述した場合、主流路を通流する流量が微少である場合には、上記流体の殆どを第1の流路に通流させることでその微少流量を確実に検出させ、大流量の場合にはその流量の大部分を第2の流路に通流させ、第1の流路を通流する流体の流量を抑えることができる。従って主流路を通流する流体の流量が増大するに従って、第1の流路を通流する流量を前述した分流比に応じて抑制することができるので、流量センサを飽和させることなしに微少流量から大流量までを一括して検出することが可能となる。   That is, in the case described above, when the flow rate flowing through the main flow path is very small, by passing most of the fluid through the first flow path, the small flow rate can be reliably detected. In this case, most of the flow rate can be passed through the second flow path, and the flow rate of the fluid flowing through the first flow path can be suppressed. Therefore, as the flow rate of the fluid flowing through the main flow path increases, the flow rate flowing through the first flow path can be suppressed in accordance with the diversion ratio described above, so that a minute flow rate can be achieved without saturating the flow sensor. To a large flow rate can be collectively detected.

また前記第1の流路に、前記流体の流れに対する助走区間を確保した後、その流路断面積を絞り込む幅狭部を設けておき、この幅狭部に前記流量センサを組み込むようにすれば、第1の流路に導かれた微少流量の流速を上記幅狭部において早めることができる。この結果、流量センサによる検出感度を実質的に高めることができ、微少流量を容易に検出することが可能となる。特に上記幅狭部は大流量に対する流路抵抗として作用するので、第1および第2の流路間の分流比を受動的に変化させる上で極めて有効に作用する。また前述したメッシュ体や格子体、更にはパドル機構は小流量に対する流路抵抗として作用するので、これらもまた第1および第2の流路間の分流比を受動的に変化させる上で極めて有効に作用する。   In addition, after securing a running section for the fluid flow in the first flow path, a narrow portion for narrowing the cross-sectional area of the flow path is provided, and the flow sensor is incorporated in the narrow portion. The flow rate of the minute flow amount guided to the first flow path can be accelerated in the narrow portion. As a result, the detection sensitivity of the flow rate sensor can be substantially increased, and a minute flow rate can be easily detected. In particular, the narrow portion acts as a flow path resistance for a large flow rate, and thus works extremely effectively in passively changing the diversion ratio between the first and second flow paths. Further, since the mesh body and lattice body described above and the paddle mechanism act as a flow path resistance for a small flow rate, they are also extremely effective in passively changing the diversion ratio between the first and second flow paths. Act on.

本発明に係る流量計の基本構成を示す図。The figure which shows the basic composition of the flowmeter which concerns on this invention. 図1に示す流量計の流路構造を等価的に示す図。The figure which equivalently shows the flow-path structure of the flowmeter shown in FIG. 図1に示す流量計の第1および第2の流路の流量に対する流路抵抗の変化特性を示す図。The figure which shows the change characteristic of flow-path resistance with respect to the flow volume of the 1st and 2nd flow path of the flowmeter shown in FIG. 図1に示す流量計における第1および第2の流路間の分流比の変化を示す図。The figure which shows the change of the shunt ratio between the 1st and 2nd flow paths in the flowmeter shown in FIG. 図1に示す流量計における流路構造の第1の実現例を示す図。The figure which shows the 1st implementation example of the flow-path structure in the flowmeter shown in FIG. 図1に示す流量計における流路構造の第2の実現例を示す図。The figure which shows the 2nd implementation example of the flow-path structure in the flowmeter shown in FIG. 図1に示す流量計における流路構造の第3の実現例を示す図。The figure which shows the 3rd implementation example of the flow-path structure in the flowmeter shown in FIG. 図1に示す流量計における流路構造の第4の実現例を示す図。The figure which shows the 4th implementation example of the flow-path structure in the flowmeter shown in FIG. 本発明の第1の実施形態に係る流量計の流路構造を、その流体通流方向に分解して模式的に示す図。The figure which decomposes | disassembles into the fluid flow direction, and shows typically the flow-path structure of the flowmeter which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図9に示す流量計における流路の要部の断面構造を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross-section of the principal part of the flow path in the flowmeter shown in FIG. 図9に示す流量計の微少流量に対する検出感度の向上を確認した実験の、微少流量に対する流量センサ出力の変化を示す図。The figure which shows the change of the flow sensor output with respect to micro flow rate of the experiment which confirmed the improvement of the detection sensitivity with respect to micro flow rate of the flow meter shown in FIG. 流路断面積(間口幅)の比率を変化させたときの、微少流量に対する流量センサ出力の変化を示す図。The figure which shows the change of the flow sensor output with respect to very small flow volume when changing the ratio of flow-path cross-sectional area (frontage width). メッシュ体の有無により変化するセンサ出力を対比して示す図。The figure which compares and shows the sensor output which changes with the presence or absence of a mesh body. 第1の実施形態における低速用流量センサおよび高速用流量センサの流量に対するセンサ出力の変化を示す図。The figure which shows the change of the sensor output with respect to the flow volume of the flow sensor for low speeds and the flow sensor for high speeds in 1st Embodiment. 格子体の長さの違いによって変化するセンサ出力特性を示す図。The figure which shows the sensor output characteristic which changes with the difference in the length of a lattice body. 本発明の第2の実施形態に係る流量計の流路構造を、その流体通流方向に分解して模式的に示す図。The figure which decomposes | disassembles into the fluid flow direction, and shows typically the flow-path structure of the flowmeter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図16に示す流量計における流路の要部の断面構造を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross-section of the principal part of the flow path in the flowmeter shown in FIG. メッシュ欠損部の有無によって変化する微少流量域におけるセンサ出力の変化を示す図。The figure which shows the change of the sensor output in the micro flow volume which changes with the presence or absence of a mesh defect | deletion part. 第2の実施形態における低速用流量センサおよび高速用流量センサの流量に対するセンサ出力の変化を示す図。The figure which shows the change of the sensor output with respect to the flow volume of the flow sensor for low speeds and the flow sensor for high speeds in 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して本発明に係る流量計について説明する。   Hereinafter, a flow meter according to the present invention will be described with reference to the drawings.

この流量計は、ガスメータとして好適なものであって、例えば通流ガスの質量流量を検出する熱式流量センサを用いて構成される。特に図示しないが上記熱式流量センサは、例えばシリコン基板やガラス基板上に形成した肉薄のダイヤフラム上に、発熱抵抗素子を間にして流体の通流方向に一対の感温抵抗素子を設けたものからなり、そのセンサ面に沿って通流する流体による該センサ面近傍の温度分布の変化から上記流体の流量(流速)を検出するように構成される。   This flow meter is suitable as a gas meter, and is configured using, for example, a thermal flow sensor that detects the mass flow rate of the flow gas. Although not shown in particular, the thermal flow sensor is a thin diaphragm formed on a silicon substrate or glass substrate, for example, and a pair of temperature sensitive resistance elements are provided in the fluid flow direction with a heating resistance element in between. The flow rate (flow velocity) of the fluid is detected from the change in the temperature distribution in the vicinity of the sensor surface due to the fluid flowing along the sensor surface.

図1は本発明に係る流量計の基本構成を示す図で、流体(例えばガス)を通流する主流路1の途中に上記流体を分流して通流する第1および第2の流路2,3を並列に設けて構成される。特に上記第1および第2の流路2,3は、主流路1を通流する流体の流量(流速)Vに応じて、上記第1の流路2の流路抵抗R1と、第2の流路3の流路抵抗R2とを受動的に変化させ、これによって第1および第2の流路2,3間の分流比を変化させるものからなり、等価的には図2に示すような抵抗回路をなす。即ち、第1および第2の流路2,3は、例えば主流路1を通流する流体の流量(流速)Vに応じてその流路抵抗R1,R2が図3に示すように受動的に変化するものであって、上記流路抵抗R1,R2に応じて流体を流量I1,I2に分流してそれぞれ通流し、その分流比[I1/(I1+I2)]が図4に示すように前記流体の流量(流速)Vにより変化する流路構造をなす。   FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a flow meter according to the present invention. First and second flow paths 2 for dividing and flowing the fluid in the middle of a main flow path 1 for flowing fluid (for example, gas). , 3 are provided in parallel. In particular, the first and second flow paths 2 and 3 correspond to the flow resistance R1 of the first flow path 2 and the second flow according to the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the main flow path 1. The flow path resistance R2 of the flow path 3 is passively changed, thereby changing the diversion ratio between the first and second flow paths 2 and 3, equivalently as shown in FIG. Create a resistor circuit. That is, the first and second flow paths 2 and 3 have passive flow resistances R1 and R2 as shown in FIG. 3, depending on the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the main flow path 1, for example. According to the flow path resistances R1 and R2, the fluid is divided into flow rates I1 and I2, respectively, and the flow ratio [I1 / (I1 + I2)] is as shown in FIG. The flow path structure changes according to the flow rate (flow velocity) V of.

尚、第1および第2の流路2,3の一方だけが、主流路1を通流する流体の流量(流速)Vに応じてその流路抵抗R1、または流路抵抗R2を受動的に変化させるものであっても良い。この場合には、流路抵抗R1またはR2の変化に伴って前記第1および第2の流路2,3間の分流比[I1/(I1+I2)]が変化することになる。そしてこのような流路構造を有する流量計の、上述した第1および第2の流路2,3の少なくとも一方に前述した熱式流量センサ4が組み込まれる。   Only one of the first and second flow paths 2 and 3 passively changes its flow resistance R1 or flow resistance R2 according to the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the main flow path 1. It may be changed. In this case, the diversion ratio [I1 / (I1 + I2)] between the first and second flow paths 2 and 3 changes with the change of the flow path resistance R1 or R2. The thermal flow sensor 4 described above is incorporated in at least one of the first and second flow paths 2 and 3 described above in the flowmeter having such a flow path structure.

さて前述した第1および第2の流路2,3は、例えば図5(a),(b)に示すように主流路1を形成する配管(大径パイプ)5の内部に、その流体通流方向に沿って設けた隔壁体としての小径パイプ6により、上記配管5の内部空間を流路断面方向に区画することにより形成される。尚、図5(a)は流路の縦断面構造を示しており、図5(b)は上記流路の横断面構造を示している。   The first and second flow paths 2 and 3 described above are connected to the inside of a pipe (large diameter pipe) 5 forming the main flow path 1 as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), for example. It is formed by partitioning the internal space of the pipe 5 in the cross-sectional direction of the flow path by a small-diameter pipe 6 as a partition body provided along the flow direction. FIG. 5A shows the longitudinal cross-sectional structure of the flow channel, and FIG. 5B shows the cross-sectional structure of the flow channel.

そしてこの場合には、前記小径パイプ6により配管5の内部空間を区画して形成される第1および第2の流路2,3の流路断面積の違いや、配管5の内部における層流の速度分布の違い、更には小径パイプ6の壁面のよる流速勾配の変化等により、第1および第2の流路2,3の流路抵抗R1,R2が、該配管5を通流する流体の流量(流速)Vにより異なる変化を呈する。   In this case, the difference between the cross-sectional areas of the first and second flow paths 2 and 3 formed by dividing the internal space of the pipe 5 by the small-diameter pipe 6 or the laminar flow inside the pipe 5 The flow resistances R1 and R2 of the first and second flow paths 2 and 3 are caused to flow through the pipe 5 due to the difference in the velocity distribution of the pipes and the change of the flow velocity gradient caused by the wall surface of the small diameter pipe 6. Varies depending on the flow rate (flow velocity) V.

具体的には配管5を通流する流体の流量(流速)Vが少ない場合には、小径パイプ6の内部空間として形成される流路断面積の微小な第1の流路2の流路抵抗R1は、前記小径パイプ6の外部空間として形成される流路断面積の大きい第2の流路3の流路抵抗R2よりも若干大きいだけである。但し、小径パイプ6を配管5の中心部に設けた場合、もともと配管5の中心部における流速がその周辺部よりも若干速い速度分布を呈するので、前記第1および第2の流路2,3にそれぞれ流れる流体の速度は略等しく、実質的には第1および第2の流路2,3の流路抵抗R1,R2は略同程度であると看做し得る。   Specifically, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 is small, the flow path resistance of the first flow path 2 having a small flow path cross-sectional area formed as the internal space of the small-diameter pipe 6. R1 is only slightly larger than the channel resistance R2 of the second channel 3 having a large channel cross-sectional area formed as an external space of the small-diameter pipe 6. However, when the small-diameter pipe 6 is provided in the central portion of the pipe 5, the flow velocity in the central portion of the pipe 5 originally exhibits a speed distribution slightly faster than the peripheral portion thereof, so the first and second flow paths 2, 3 It can be considered that the flow velocities R1 and R2 of the first and second flow paths 2 and 3 are substantially the same.

しかし上記流量(流速)Vが増加すると、これに伴って小径パイプ6の壁面における流体との接触抵抗に起因する速度勾配が増大し、流路断面積の微小な上記第1の流路2の流路抵抗R1が増大する。即ち、流量に応じて流路抵抗R1が受動的に変化する。この結果、配管5を通流する流体の流量(流速)Vが増大するに従って第1の流路2に流体が流れ難くなり、第2の流路3との間の分流比が変化することになる。   However, when the flow rate (flow velocity) V increases, the velocity gradient due to the contact resistance with the fluid on the wall surface of the small-diameter pipe 6 increases accordingly. The channel resistance R1 increases. That is, the channel resistance R1 changes passively according to the flow rate. As a result, as the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 increases, it becomes difficult for the fluid to flow into the first flow path 2, and the diversion ratio with the second flow path 3 changes. Become.

従って第1の流路2に流量センサ4を設けておけば、配管5を通流する流体の流量(流速)Vが微少である場合には、その流量が第1および第2の流路2,3の流路断面積に応じて分流されるだけなので、上記流量センサ4にて上記微少流量を確実に検出することができる。また配管5を通流する流体の流量(流速)Vが増大した場合には、第1の流路2の流路抵抗R1の増大に伴って第1および第2の流路2,3間における分流比が変化し、第1の流路2を通流する流体の流量の増大が抑制されるので、前記流量センサ4を飽和させることなく、その流量を検出することが可能となる。   Therefore, if the flow rate sensor 4 is provided in the first flow path 2, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 is very small, the flow rate is the first and second flow paths 2. The flow rate sensor 4 can reliably detect the minute flow rate. Further, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 increases, the flow resistance R1 of the first flow path 2 increases with the increase in the flow resistance R1 between the first and second flow paths 2 and 3. Since the diversion ratio changes and an increase in the flow rate of the fluid flowing through the first flow path 2 is suppressed, the flow rate can be detected without saturating the flow rate sensor 4.

この際、第2の流路3に、大流量を高精度に検出し得る第2の流量センサ4aを設けておけば、第1の流路2に設けた流量センサ4における大流量の検出精度の低下を補うことができる。但し、上記第2の流量センサ4aによれば微少流量を高精度に検出することができないので、微少流量の検出は前述したように第1の流路2に設けた流量センサ4に委ねることになる。   At this time, if the second flow rate sensor 4a capable of detecting a high flow rate with high accuracy is provided in the second flow channel 3, the detection accuracy of the large flow rate in the flow rate sensor 4 provided in the first flow channel 2 is provided. Can be compensated for. However, since the minute flow rate cannot be detected with high accuracy by the second flow rate sensor 4a, the detection of the minute flow rate is left to the flow rate sensor 4 provided in the first flow path 2 as described above. Become.

尚、図6(a),(b)にそれぞれ示すように小径パイプ6の途中に、その管径(流路断面積)を絞り込んだ幅狭部(ノズル部)6aを設けておけば、配管5を通流する流体の流量(流速)Vの増大に伴って第1の流路2の流路抵抗R1を更に大きく変化させることができる。即ち、小径パイプ6の途中に幅狭部(ノズル部)6aが存在すると、該小径パイプ6に入り込んだ流体は該小径パイプ6内を圧縮されながら通流し、その流速が高められた状態で前記幅狭部6aを通過することになる。この際、配管5を通流する流体の流量(流速)Vが少ない場合には、小径パイプ6内における流体の圧縮の度合いは少なく、上記流量(流速)Vが増加するに従って前記小径パイプ6内における流体の圧縮の度合い大きくなる。このことは少流量時には流路断面積の小さい第1の流路2の流路抵抗R1が小さく、その流量が増加するに従って上記第1の流路2の流路抵抗R1が次第に大きくなることを意味する。これに対して流路断面積の大きい第2の流路3の流路抵抗R2は、その流量(流速)Vの変化に拘わらず殆ど変化することはない。   As shown in FIGS. 6A and 6B, if a narrow portion (nozzle portion) 6a in which the pipe diameter (channel cross-sectional area) is narrowed is provided in the middle of the small-diameter pipe 6, piping can be provided. As the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the flow channel 5 increases, the flow channel resistance R1 of the first flow channel 2 can be changed further greatly. That is, when the narrow portion (nozzle portion) 6a exists in the middle of the small diameter pipe 6, the fluid that has entered the small diameter pipe 6 flows while being compressed through the small diameter pipe 6, and the flow rate is increased in the above state. It will pass through the narrow part 6a. At this time, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 is small, the degree of fluid compression in the small-diameter pipe 6 is small, and the small-diameter pipe 6 increases as the flow rate (flow velocity) V increases. The degree of compression of the fluid increases. This means that when the flow rate is small, the flow channel resistance R1 of the first flow channel 2 having a small flow channel cross-sectional area is small, and as the flow rate increases, the flow channel resistance R1 of the first flow channel 2 gradually increases. means. On the other hand, the channel resistance R2 of the second channel 3 having a large channel cross-sectional area hardly changes regardless of the change in the flow rate (flow velocity) V.

従って上述した流路構造の第1の流路2に流量センサ4を設けておくことにより、流量に応じて第1および第2の流路2,3間の分流比を変化させ、大流量時における第1の流路2を通流する流量を抑えることができるので、流量センサ4を飽和させることなしに少流量から大流量までを確実に検出することが可能となる。特に上述した幅狭部6aに流量センサ4を設けておけば、当該幅狭部6aにて第1の流路2を通流する流体の速度を速くすることができるので、微少な流量であってもこれを高感度に検出することが可能となる。   Therefore, by providing the flow rate sensor 4 in the first flow path 2 having the above-described flow path structure, the diversion ratio between the first and second flow paths 2 and 3 is changed according to the flow rate, so that the flow rate is high. Therefore, it is possible to reliably detect a low flow rate to a high flow rate without saturating the flow rate sensor 4. In particular, if the flow rate sensor 4 is provided in the narrow portion 6a described above, the speed of the fluid flowing through the first flow path 2 can be increased in the narrow portion 6a. However, this can be detected with high sensitivity.

また従来技術のように流路の長手方向に沿って異なる流量域を設けることはせずに、前記流量センサ4と前記第2の流量センサ4aとは流路周面の同一周方向に設けられている。この為、従来技術では流量域毎に必要な流路長さが、大流量域と小流量域それぞれに対してその長手方向に沿って必要であったが、本願発明では、異なる流量域を設けるに際し、各流量センサを流路周面の同一周方向に設けたので、流量域に必要な流路長さが一つで済む。これ故、従来技術に比べて流路長さが長大にならないから、流量計を小型化し得る構成とすることができた。   In addition, the flow rate sensor 4 and the second flow rate sensor 4a are provided in the same circumferential direction of the flow channel circumferential surface without providing different flow rate regions along the longitudinal direction of the flow channel as in the prior art. ing. For this reason, in the prior art, the flow path length required for each flow area is required along the longitudinal direction for each of the large flow area and the small flow area, but in the present invention, different flow areas are provided. At this time, since each flow rate sensor is provided in the same circumferential direction of the flow channel circumferential surface, only one flow channel length is required for the flow rate region. For this reason, since the flow path length does not become longer than that of the prior art, the flow meter can be reduced in size.

ところで前記第1および第2の流路2,3を、例えば図7(a),(b)に示すように主流路1を形成する配管5の内部に、その流路断面を覆うようにして設けられるメッシュ体7により、該メッシュ体7の下流側の空間を前記配管5の流路断面方向に区画して形成することもできる。尚、図7(a)は流路の縦断面構造を示しており、図7(b)は上記流路の横断面構造を示している。   By the way, the first and second flow paths 2 and 3 are arranged so as to cover the cross section of the flow path inside the pipe 5 forming the main flow path 1 as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), for example. A space on the downstream side of the mesh body 7 can also be formed by dividing the mesh body 7 in the flow path cross-sectional direction of the pipe 5 by the provided mesh body 7. FIG. 7A shows the vertical cross-sectional structure of the flow path, and FIG. 7B shows the cross-sectional structure of the flow path.

上記メッシュ体7は、その一部にメッシュ欠損部(切り欠き)7aを形成したものであって、上記メッシュ欠損部7aが前記配管5の流路断面の一部に位置付けられるようにして前記配管5の流体通流方向に直交させて設けられる。このようにして配管5に組み込まれるメッシュ体7は、前記メッシュ欠損部7aをその流路抵抗R1が零[0]の領域として作用させ、該メッシュ体7自体は配管5を通流する流体の流量(流速)Vに応じてその流路抵抗R2が変化する受動体として機能する。   The mesh body 7 has a mesh deficient portion (notch) 7a formed in a part thereof, and the pipe is arranged such that the mesh deficient portion 7a is positioned in a part of the flow path cross section of the pipe 5. 5 is provided orthogonal to the fluid flow direction. The mesh body 7 incorporated in the pipe 5 in this way causes the mesh defect 7a to act as a region where the flow path resistance R1 is zero [0], and the mesh body 7 itself is a fluid that flows through the pipe 5. It functions as a passive body whose flow path resistance R2 changes according to the flow rate (flow velocity) V.

このようなメッシュ体7により該メッシュ体7の下流側の領域に形成される流体の流れが異なる部位として前記第1および第2の流路2,3が、配管5の内部を等価的に区画して形成される。具体的には第1の流路2は、前記メッシュ欠損部7aを通過して該メッシュ欠損部7aの下流側に形成される層流領域として実現される。そして前記第2の流路3は前記メッシュ体7の下流側における前記層流領域以外の領域、つまりメッシュ体7を通過した流体の通流領域として実現される。   The first and second flow paths 2 and 3 are equivalently divided into the interior of the pipe 5 as a portion where the flow of fluid formed in the downstream area of the mesh body 7 by the mesh body 7 is different. Formed. Specifically, the first flow path 2 is realized as a laminar flow region that passes through the mesh defect 7a and is formed on the downstream side of the mesh defect 7a. The second flow path 3 is realized as a region other than the laminar flow region on the downstream side of the mesh body 7, that is, a flow passage region for the fluid that has passed through the mesh body 7.

このようなメッシュ体7を備えた流路構造によれば、該配管5を通流する流体がメッシュ欠損部7aを通過するか、或いはメッシュ体7を通過するかによって異なる流路抵抗を受けることになる。換言すれば配管5を通流する流体の流量(流速)Vが微少である場合には、メッシュ体7での流路抵抗(圧損)が大きいので上記流体の殆どが流路抵抗のないメッシュ欠損部7aを通って流れる。従ってメッシュ欠損部7aの下流側である第1の流路2の形成領域を通流する流量が多くなり、これに対してメッシュ体7の下流側である第2の流路3の形成領域を通流する流量は殆どなくなる。しかし配管5を通流する流体の流量(流速)Vが増大すると、前記メッシュ体7での流路抵抗(圧損)に打ち勝って該メッシュ体7を通して流れる流体の量が次第に増大し、メッシュ体7およびメッシュ欠損部7aをそれぞれ通過する流体の分流比、つまり第1および第2の流路2,3に流れ込む流体の分流比が変化する。   According to the flow path structure provided with such a mesh body 7, the fluid flowing through the pipe 5 receives different flow path resistances depending on whether the fluid passes through the mesh defect 7 a or the mesh body 7. become. In other words, when the flow rate (velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 is very small, since the flow path resistance (pressure loss) in the mesh body 7 is large, most of the fluid does not have a flow path resistance. It flows through part 7a. Accordingly, the flow rate flowing through the formation region of the first flow path 2 on the downstream side of the mesh defect portion 7a is increased, and the formation region of the second flow path 3 on the downstream side of the mesh body 7 is increased. There is almost no flow through. However, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 increases, the amount of fluid flowing through the mesh body 7 gradually increases by overcoming the flow path resistance (pressure loss) in the mesh body 7. Further, the diversion ratio of the fluid passing through the mesh defect portion 7a, that is, the diversion ratio of the fluid flowing into the first and second flow paths 2 and 3 changes.

従って第1の流路2に流量センサ4を設けておけば、配管5を通流する流体の流量(流速)Vが微少である場合には、その微少な流量の殆どが第1の流路2(メッシュ欠損部7a)に流れるので、上記流量センサ4にて上記微少流量を確実に検出することができる。また配管5を通流する流体の流量(流速)Vが増大した場合には、上記流体がメッシュ体7を通して第2の流路3に流れるので、その分、前記第1の流路2(メッシュ欠損部7a)に流れる流量が抑えられる。そして第1の流路2の流路抵抗R1の増大に伴って第1および第2の流路2,3間の分流比が変化し、第1の流路2を通流する流体の流量の増大が抑制されるので、前述した実施形態と同様に前記流量センサ4を飽和させることなく、その流量を検出することが可能となる。   Therefore, if the flow rate sensor 4 is provided in the first flow path 2, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 is very small, most of the small flow rate is the first flow path. 2 (mesh defect portion 7a), the flow rate sensor 4 can reliably detect the minute flow rate. Further, when the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the pipe 5 increases, the fluid flows to the second flow path 3 through the mesh body 7, and accordingly, the first flow path 2 (mesh) The flow rate flowing through the defect portion 7a) is suppressed. As the flow resistance R1 of the first flow path 2 increases, the diversion ratio between the first and second flow paths 2 and 3 changes, and the flow rate of the fluid flowing through the first flow path 2 changes. Since the increase is suppressed, the flow rate can be detected without saturating the flow rate sensor 4 as in the above-described embodiment.

この際、第2の流路3に、大流量を高精度に検出し得る第2の流量センサ4aを設けておけば、第1の流路2に設けた流量センサ4における大流量の検出精度の低下を補うことができる。但し、流量(流速)Vが微小な場合、第2の流路3には殆ど流体が流れることがないことと相俟って上記第2の流量センサ4aによる上記微少流量の検出は殆ど不可能である。従って微少流量の検出は第1の流路2(メッシュ欠損部7aの下流)に設けた流量センサ4に委ねることになる。   At this time, if the second flow rate sensor 4a capable of detecting a high flow rate with high accuracy is provided in the second flow channel 3, the detection accuracy of the large flow rate in the flow rate sensor 4 provided in the first flow channel 2 is provided. Can be compensated for. However, when the flow rate (flow velocity) V is very small, the minute flow rate cannot be detected by the second flow rate sensor 4a in combination with the fact that almost no fluid flows through the second flow path 3. It is. Therefore, the detection of the minute flow rate is left to the flow rate sensor 4 provided in the first flow path 2 (downstream of the mesh defect portion 7a).

ところで前述した第1および第2の流路2,3を、例えば図8(a),(b)に示すように実現することもできる。尚、図8(a)は流路の縦断面構造を示しており、図8(b)は上記流路の横断面構造を示している。この流路構造は、主流路1を構成する配管5の内部に、その流体通流方向に沿って板状の隔壁体8を設けて上記主流路1の内部空間を第1および第2の流路2,3に区画すると共に、更に第2の空間3をその流体通流方向に仕切るようにパドル機構9を設けて構成される。   By the way, the first and second flow paths 2 and 3 described above can be realized as shown in FIGS. 8A and 8B, for example. FIG. 8A shows the longitudinal cross-sectional structure of the flow path, and FIG. 8B shows the cross-sectional structure of the flow path. In this flow path structure, a plate-like partition body 8 is provided in the pipe 5 constituting the main flow path 1 along the direction of fluid flow so that the internal space of the main flow path 1 is flown through the first and second flow paths. A paddle mechanism 9 is provided to partition the passages 2 and 3 and further partition the second space 3 in the fluid flow direction.

このパドル機構9は、例えばヒンジを介して傾倒自在に支持されて第2の流路3を閉塞するように設けられた弁体9aを備えたものであって、第2の流路3を通流する流体の圧力を受けて傾倒して該第2の流路3に隙間を形成し、この隙間を通して流体を通流するように機能する流路抵抗体からなる。特にこのパドル機構9は、第2の流路3を通流する流体の流量(流速)Vに応じて上記板体9aにより形成される隙間の大きさ(開度)を変化させて、その流路抵抗を受動的に変化させる可変型の抵抗素子として機能を呈する。   The paddle mechanism 9 includes a valve body 9a that is supported in a tiltable manner via, for example, a hinge so as to close the second flow path 3, and passes through the second flow path 3. The flow path resistor is configured to tilt by receiving the pressure of the flowing fluid to form a gap in the second flow path 3 and to allow the fluid to flow through the gap. In particular, the paddle mechanism 9 changes the size (opening) of the gap formed by the plate body 9a according to the flow rate (flow velocity) V of the fluid flowing through the second flow path 3. It functions as a variable resistance element that passively changes the road resistance.

このようなパドル機構9を備えた流路構造を有する流量計によれば、主流路1を通流する流体の流量が微少である場合には、第2の流路3に設けられたパドル機構9が該第2の流路3を閉塞するので、上記微少流量の流体は専ら第1の流路2を通流する。そして主流路1を通流する流体の流量が増大するに従って、その流体圧力を受けて前記パドル機構9の弁体9aが開いてその流路抵抗が低下するので、上述した流体は第1および第2の流路2,3に分流して通流することになる。   According to the flowmeter having the flow path structure provided with such a paddle mechanism 9, when the flow rate of the fluid flowing through the main flow path 1 is very small, the paddle mechanism provided in the second flow path 3. Since 9 closes the second flow path 3, the minute flow rate fluid flows exclusively through the first flow path 2. Then, as the flow rate of the fluid flowing through the main flow path 1 increases, the valve element 9a of the paddle mechanism 9 opens due to the fluid pressure, and the flow path resistance decreases. The flow is divided into two flow paths 2 and 3.

従って第1の流路2に流量センサ4を設けておけば、微少流量時にはその流体の殆どが第1の流路2を通流するので上記微少流量を確実に検出することが可能となる。また流量が増大したときには、その流量増大に伴ってパドル機構9の弁体9aが開き、これによって流体が第1および第2の流路2,3に分流されるので、第1の流路2を通流する流体の流量の増大が抑制される。この結果、流量センサ4の飽和を抑えながらその流量検出を行うことが可能となるので、上述した微少流量から大流量までを一貫して検出することが可能となる。   Therefore, if the flow rate sensor 4 is provided in the first flow path 2, most of the fluid flows through the first flow path 2 when the flow rate is very small, so that it is possible to reliably detect the very small flow rate. Further, when the flow rate increases, the valve element 9a of the paddle mechanism 9 opens with the increase of the flow rate, and thereby the fluid is divided into the first and second flow paths 2 and 3, so that the first flow path 2 An increase in the flow rate of the fluid flowing therethrough is suppressed. As a result, since it is possible to detect the flow rate while suppressing the saturation of the flow rate sensor 4, it is possible to consistently detect from the minute flow rate to the large flow rate described above.

尚、大流量の通流時には、上述したように第1の流路2を通流する流量が抑制されるので、その分、流量センサ4による流量検出精度が低下する。従って第2の流路3に、大流量を高精度に検出し得る第2の流量センサ4aを設けておけば、第1の流路2に設けた流量センサ4における大流量の検出精度の低下を補うことができる。但し、流量(流速)Vが微少な場合には、第2の流路3には殆ど流体が流れることがないので、該第2の流量センサ4aによる上記微少流量の検出は殆ど不可能である。従って微少流量の検出は第1の流路2に設けた流量センサ4に委ねることになる。   In addition, since the flow volume which flows through the 1st flow path 2 is suppressed at the time of the flow of a large flow volume as mentioned above, the flow volume detection accuracy by the flow sensor 4 falls correspondingly. Therefore, if the second flow rate sensor 4a capable of detecting a high flow rate with high accuracy is provided in the second flow channel 3, the detection accuracy of the large flow rate in the flow rate sensor 4 provided in the first flow channel 2 is lowered. Can be supplemented. However, when the flow rate (velocity) V is very small, almost no fluid flows through the second flow path 3, so that the minute flow rate can hardly be detected by the second flow rate sensor 4a. . Therefore, the detection of the minute flow rate is left to the flow rate sensor 4 provided in the first flow path 2.

以上、図5(a),(b)ないし図8(a),(b)をそれぞれ参照して流体の流量に応じて分流比が変化する第1および第2の流路2,3の構成例について説明したように、本発明に係る流量計は、微少流量の通流時と大流量の通流時とでその分流比が受動的に変化する第1および第2の流路2,3の少なくとも一方に流量センサ4を組み込んで構成される。特に微少流量時に分流比が高くなり、大流量時に分流比が低くなる側の流路に流量センサ4を組み込むことで、該流量センサ4にて微少流量から大流量までを一貫して検出し得るようにしている。   As described above, referring to FIGS. 5 (a), (b) to 8 (a), (b), the configurations of the first and second flow paths 2, 3 in which the diversion ratio changes according to the flow rate of the fluid. As described with respect to the example, the flowmeter according to the present invention has the first and second flow paths 2 and 3 in which the diversion ratio passively changes between the flow of a small flow rate and the flow of a large flow rate. The flow sensor 4 is incorporated in at least one of the above. In particular, by incorporating the flow sensor 4 in the flow path on the side where the flow ratio becomes high at a small flow rate and becomes low at a large flow rate, the flow sensor 4 can detect from a small flow rate to a large flow rate consistently. I am doing so.

具体的には微少流量の殆どを流量センサ4が設けられた流路(前述した例では第1の流路2)に導くことで実質的にその流速(見掛け上の流量)を高くし、これによって微少流量を確実に検出し得るようにしている。一方、大流量に対しては上記流量センサ4が設けられた流路(第1の流路2)に導かれる流量を抑えることでその流速の増大を抑え、これによって前記流量センサ4を飽和させることなくその流量検出を行わせるものとなっている。従って本発明に係る流量計によれば、例えば配管5のひび割れや傷に起因するガス漏れによる5[L/h]程度の微少流量から、通常のガス使用状態おける最大30,000[L/h]程度の大流量までを、1つの流量センサ4にて一貫して計測することが可能となり、その実用的利点が多大である。また他方の流路(前述した例では第2の流路3)に、通常のガス使用状態おける流量を高精度に検出し得る大流量用の第2の流量センサ4aを設けておけば、前述した流量センサ4の検出精度が大流量時に粗くなることを補うことが可能となるので、実用上、問題なくガス流量の計測を行うことが可能となる。   Specifically, most of the minute flow rate is led to a flow path (the first flow path 2 in the example described above) provided with the flow sensor 4 to substantially increase the flow velocity (apparent flow rate). Therefore, a minute flow rate can be reliably detected. On the other hand, with respect to a large flow rate, the flow rate introduced to the flow path (first flow path 2) provided with the flow rate sensor 4 is suppressed to suppress an increase in the flow velocity, thereby saturating the flow rate sensor 4. The flow rate is detected without any problems. Therefore, according to the flow meter of the present invention, for example, from a very small flow rate of about 5 [L / h] due to gas leakage caused by cracks or scratches in the pipe 5, for example, a maximum of 30,000 [L / h] in a normal gas use state. It is possible to consistently measure up to about a large flow rate with one flow rate sensor 4, and its practical advantages are great. If the second flow rate sensor 4a for large flow rate capable of detecting the flow rate in the normal gas use state with high accuracy is provided in the other flow channel (the second flow channel 3 in the above-described example), the above-described operation is performed. Since it is possible to compensate for the detection accuracy of the flow rate sensor 4 becoming rough at a large flow rate, the gas flow rate can be measured practically without any problem.

また従来のように大流量域と小流量域とを長手方向に沿って個別に設けることなく、前記流量センサ4と前記第2の流量センサ4aとを流路周面の同一周方向に設け、定められた流路長において大流量域と小流量域とをそれぞれ形成している。従って大流量計測領域と小流量計測領域とをそれぞれ形成するに必要な流路長さを共通化することができる。故に流量計を小型化できる構成とすることができる。   In addition, the flow rate sensor 4 and the second flow rate sensor 4a are provided in the same circumferential direction of the flow path circumferential surface without separately providing a large flow rate region and a small flow rate region along the longitudinal direction as in the prior art, A large flow rate region and a small flow rate region are formed in the determined flow path length. Therefore, it is possible to share the flow path length necessary for forming the large flow rate measurement region and the small flow rate measurement region, respectively. Therefore, it can be set as the structure which can miniaturize a flowmeter.

次に本発明に係る流量計の具体的な構成例について説明する。   Next, a specific configuration example of the flow meter according to the present invention will be described.

図9は本発明の第1の実施形態に係る流量計の流路構造を、その流体通流方向に分解して模式的に示す図であり、図10はその要部の断面構造を模式的に示す図である。この流量計は、矩形状の流路断面を有する配管11の内部空間を、その流路断面方向に複数の微小な流路に区画する格子体12を主体として構成される。上記格子体12は、配管11の流体通流方向に沿って平行に設けられた複数の板状の隔壁体を格子状に組み合わせて構成される。特にこの実施形態で用いられる格子体12は、例えば後述するように流量センサが組み込まれるセンサ格子体12aと、このセンサ格子体12aの上流側に設けられる第1および第2の前格子体12b,12c、および上記センサ格子体12aの下流側に設けられる第1および第2の後格子体12d,12eとからなる。   FIG. 9 is a diagram schematically showing the flow channel structure of the flow meter according to the first embodiment of the present invention in an exploded manner in the fluid flow direction, and FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the main part thereof. FIG. This flow meter is mainly composed of a lattice body 12 that divides an internal space of a pipe 11 having a rectangular channel cross section into a plurality of minute channels in the direction of the channel cross section. The lattice body 12 is configured by combining a plurality of plate-like partition walls provided in parallel along the fluid flow direction of the pipe 11 in a lattice shape. In particular, the grid body 12 used in this embodiment includes, for example, a sensor grid body 12a in which a flow sensor is incorporated as described later, and first and second front grid bodies 12b provided on the upstream side of the sensor grid body 12a. 12c, and first and second rear lattice bodies 12d and 12e provided on the downstream side of the sensor lattice body 12a.

ちなみにこれらの格子体12(12a,12b〜12e)は、例えば略正方形の流路断面形状をなす複数(多数)の微小流路13をマトリックス状に配列形成すると共に、略長方形の流路断面形状をなし、上記微小流路13の略2倍の流路断面積をなす2つの微小流路14を形成したものからなる。これらの2つの微小流路14は、例えば格子体12の辺部において、隣接する2つの微小流路13を区画する板状の隔壁体を取り除くことによって形成される。そしてこれらの格子体12(12a,12b〜12e)は、図9に示すように各格子体12(12a,12b〜12e)の間にメッシュ体(金網)15(15a,15b,15c,15d)をそれぞれ挟み込んで流体の通流方向に重ね合わせられて、流体の通流方向に連なる複数の流路を形成する。尚、上記各メッシュ体(金網)15は、専ら、前述した格子体12を通して通流する流体を整流する役割を担う。   Incidentally, these lattice bodies 12 (12a, 12b to 12e) have, for example, a plurality of (multiple) microchannels 13 having a substantially square channel cross-sectional shape arranged in a matrix and a substantially rectangular channel cross-sectional shape. And two micro channels 14 having a channel cross-sectional area approximately twice that of the micro channel 13 are formed. These two microchannels 14 are formed, for example, by removing a plate-shaped partition wall that partitions two adjacent microchannels 13 at the side of the lattice body 12. These lattice bodies 12 (12a, 12b to 12e) are, as shown in FIG. 9, a mesh body (wire mesh) 15 (15a, 15b, 15c, 15d) between the lattice bodies 12 (12a, 12b to 12e). Are overlapped in the direction of fluid flow to form a plurality of flow paths that are continuous in the direction of fluid flow. Each mesh body (wire net) 15 has a role of rectifying the fluid flowing through the lattice body 12 described above.

ちなみに格子体12(12a,12b〜12e)により区画された上記複数(多数)の微小流路13は、これらのまとまりとして捉えることで流路断面積の大きな流路を形成していると看做し得る。またこれらの微小流路13,14は、それぞれその流路断面積の違いにより流体の流れに対して異なる流路抵抗を示す。従って、例えば微小流路13のまとまりが前述した第2の流路3に相当し、前記2つの微小流路14はそれぞれ前述した第1の流路2に相当すると看做し得る。   By the way, it is considered that the plurality (large number) of microchannels 13 partitioned by the lattice bodies 12 (12a, 12b to 12e) form a channel having a large channel cross-sectional area by grasping them as a group. Can do. Moreover, these microchannels 13 and 14 show different channel resistances with respect to the flow of the fluid due to differences in the channel cross-sectional areas. Therefore, for example, it can be considered that the group of the microchannels 13 corresponds to the second channel 3 described above, and the two microchannels 14 correspond to the first channel 2 described above.

尚、センサ格子体12aに形成された2つの微小流路14の一方には、図10に示すようにその流路の略中間位置にノズル14aが設けられ、その流路断面積が絞り込まれている。このノズル14aが設けられた微少流路14は微少流量検出用(低速用)として用いられ、上記ノズル14aにて流路断面積を絞り込んだ位置には低速用流量センサ16aが組み込まれる。また他方の微少流路14は大流量検出用(高速用)として用いられ、その略中間位置には高速用流量センサ16bが組み込まれる。これらの2つの微小流路14は、前述した微小流路13のまとまりから切り離された流路として看做すことで、前述した流量に応じて分流比が変化する第1および第2の流路3として捉えることもできる。   In addition, as shown in FIG. 10, a nozzle 14a is provided at one of the two micro flow paths 14 formed in the sensor grid 12a at a substantially intermediate position of the flow path, and the cross-sectional area of the flow path is narrowed down. Yes. The micro flow path 14 provided with the nozzle 14a is used for detecting a micro flow rate (for low speed), and a low speed flow sensor 16a is incorporated at a position where the flow path cross-sectional area is narrowed by the nozzle 14a. The other micro flow path 14 is used for large flow rate detection (for high speed), and a high speed flow rate sensor 16b is incorporated at a substantially intermediate position. These two microchannels 14 are regarded as channels separated from the above-described group of microchannels 13, so that the first and second channels whose diversion ratio changes according to the above-described flow rate. It can also be understood as 3.

このような格子体12を用いて流路を区画した流路構造を有する流量計によれば、第2の流路3を形成する複数の微小流路13の各流路断面積が、流量センサ16a,16bが組み込まれる微小流路14に比較して狭く、その流路抵抗が大きいので、配管11を通流する流体が微少流量である場合には、その流体は主として流路抵抗の小さい微小流路14に流れ込む。そして配管11を通流する流体の流量が増大するに従って前記微小流路13の流路抵抗に打ち勝って該微小流路13にも流体が流れ込むようになる。   According to the flowmeter having a flow channel structure in which the flow channel is partitioned using such a lattice body 12, each flow channel cross-sectional area of the plurality of micro flow channels 13 forming the second flow channel 3 is a flow sensor. 16a and 16b are narrower than the micro flow path 14 into which the flow path 16 is incorporated, and the flow path resistance is large. Therefore, when the fluid flowing through the pipe 11 is a very small flow rate, the fluid mainly has a small flow path resistance. It flows into the flow path 14. As the flow rate of the fluid flowing through the pipe 11 increases, the fluid resistance of the microchannel 13 is overcome and the fluid flows into the microchannel 13.

この結果、流体流量の増大に伴って前記微小流路13に流れ込む流体流量と、微小流路14に流れ込む流体流量との分流比が変化する。そして流量センサ16a,16bが設けられた微小流路14を通流する流体の流量は、その流量の増大に伴って次第に抑制されることになる。従って微小流路14に設けられた流量センサ16a,16bの微少流量に対する検出感度を高くし、また大流量の通流時には微小流路14に分流されて流れ込む流量を抑制することができるので、上記流量センサ16a,16bの飽和を抑えながら流量検出を行わせることが可能となる。   As a result, as the fluid flow rate increases, the diversion ratio between the fluid flow rate flowing into the micro flow channel 13 and the fluid flow rate flowing into the micro flow channel 14 changes. The flow rate of the fluid flowing through the microchannel 14 provided with the flow rate sensors 16a and 16b is gradually suppressed as the flow rate increases. Accordingly, the detection sensitivity of the flow rate sensors 16a and 16b provided in the micro flow channel 14 with respect to a small flow rate can be increased, and the flow rate of the divided flow into the micro flow channel 14 when flowing through a large flow rate can be suppressed. It is possible to detect the flow rate while suppressing the saturation of the flow rate sensors 16a and 16b.

また上記流路構造を有する流量計においては、前述したように低速用流量センサ16aが組み込まれる一方の微小流路14の略中央位置には、その流路断面積を絞り込んだノズル部14aが設けられている。そしてこのノズル部14aが設けられたセンサ格子体12aの上流側に設けられた前記第1および第2の前格子体12b,12cは、微小流路14に流れ込む流体に対する助走区間を形成しており、この助走区間に流れ込んだ流体の全てを前記ノズル部14aに送り込むものとなっている。この結果、微小流路14に流れ込んだ流体は、前記ノズル部14aによる流路断面積の絞り込みによってその流速が高められので、該微小流路14のノズル部14aに設けられた低速用流量センサ16aは、より高精度に微少流量を検出することが可能となる。特に上記低速用流量センサ16aは、ノズル部14aを形成していない他方の微小流路14に設けられた高速用流量センサ16bよりも高感度に微少流量を検出することが可能となる。   Further, in the flowmeter having the above-described flow channel structure, as described above, the nozzle portion 14a that narrows the flow channel cross-sectional area is provided at the substantially central position of one of the micro flow channels 14 in which the low-speed flow sensor 16a is incorporated. It has been. The first and second front grid bodies 12b and 12c provided on the upstream side of the sensor grid body 12a provided with the nozzle portion 14a form a running section for the fluid flowing into the micro flow path 14. All of the fluid that has flowed into the run-up section is sent to the nozzle portion 14a. As a result, the flow rate of the fluid that has flowed into the microchannel 14 is increased by narrowing the channel cross-sectional area by the nozzle portion 14a, so that the low-speed flow sensor 16a provided in the nozzle portion 14a of the microchannel 14 is used. Makes it possible to detect a minute flow rate with higher accuracy. In particular, the low-speed flow sensor 16a can detect a minute flow rate with higher sensitivity than the high-speed flow sensor 16b provided in the other minute flow path 14 not forming the nozzle portion 14a.

図11は、前述したように格子体12を設けてその流路を複数の微小流路13,14に区画した流路構造おける流量検出感度の向上を確認した実験データであり、格子体12を設けない場合と、格子体12を設けた場合における流量センサ出力の変化を対比して示している。この実験データから、格子体12を設けない場合よりも格子体12を設けて流路を微小流路13,14に区画した方が流量センサ16a,16bによる流量検出感度が向上することが裏付けられた。また特に図示しないが、格子体12の長さを長くした方が、検出感度の向上を図り得ることも明らかとなった。これは格子体12の長さ(流路長)が長くなる程、流量に対する前述した複数の微小流路13,14間の流路抵抗の変化の差が大きくなる為であると考えられる。   FIG. 11 shows experimental data for confirming improvement in flow rate detection sensitivity in the flow channel structure in which the grid body 12 is provided and the flow path is divided into a plurality of micro flow channels 13 and 14 as described above. The change of the flow sensor output in the case where it is not provided and the case where the lattice body 12 is provided is shown in comparison. This experimental data confirms that the flow rate detection sensitivity of the flow rate sensors 16a and 16b is improved when the grid body 12 is provided and the flow path is divided into the micro flow paths 13 and 14, rather than when the grid body 12 is not provided. It was. Although not particularly illustrated, it has also been found that the detection sensitivity can be improved by increasing the length of the lattice body 12. This is considered to be because the difference in the flow resistance between the plurality of micro flow channels 13 and 14 with respect to the flow rate increases as the length of the lattice body 12 (flow channel length) increases.

また図12は、格子体12によって形成される複数の微小流路13,14の流路断面積(間口幅)の比率を変化させたときの、微少流量に対する流量センサ出力の変化を示している。尚、図11において基準とは、流量センサ16が設けられる微小流路14の間口幅(流路断面積)と、その他の微小流路13の間口幅(流路断面積)とを等しくした場合を示している。そして4倍および8倍として示すパラメータは、それぞれ流量センサ16が設けられる微小流路14の間口幅(流路断面積)を微小流路13の間口幅(流路断面積)の4倍および8倍に設定した場合を示している。   FIG. 12 shows a change in the flow rate sensor output with respect to the minute flow rate when the ratio of the channel cross-sectional area (frontage width) of the plurality of minute channels 13 and 14 formed by the lattice body 12 is changed. . In FIG. 11, the reference refers to the case where the opening width (channel cross-sectional area) of the microchannel 14 provided with the flow sensor 16 is equal to the opening width (channel cross-sectional area) of the other microchannel 13. Is shown. The parameters indicated as 4 times and 8 times are respectively set to 4 times and 8 times the front width (flow cross-sectional area) of the micro flow path 14 in which the flow rate sensor 16 is provided, and the front width (flow cross-sectional area) of the micro flow path 13. The case where it is set to double is shown.

この図12に示す実験データから、流量センサ16が設けられる微小流路14の間口幅(流路断面積)を、その他の微小流路13の間口幅(流路断面積)よりも大きくすることで、微少流量域における流体が上記微小流路13に流れ込み難くなり、その分、上記流量センサ16が設けられる微小流路14に多くの流量が流れ込んで、流量センサ16による微少流量の検出感度が高まることが裏付けられる。   From the experimental data shown in FIG. 12, the opening width (channel cross-sectional area) of the microchannel 14 provided with the flow sensor 16 is made larger than the opening width (channel cross-sectional area) of the other microchannel 13. Therefore, the fluid in the minute flow rate region is less likely to flow into the minute flow path 13, and accordingly, a larger flow rate flows into the minute flow path 14 provided with the flow rate sensor 16, and the sensitivity of detection of the minute flow rate by the flow rate sensor 16 is increased. It is supported that it will increase.

また図13は、前述したメッシュ体(金網)15の有無による効果を確認したものであり、微少流量から大流量に亘るセンサ出力の変化を対比して示している。尚、メッシュ体(金網)15を設けない場合とは、前述した図9に示した流路構造からメッシュ体(金網)15を省略した構造、つまり格子体12だけで流路構造を構成した場合を示している。   FIG. 13 shows the effect of the presence or absence of the mesh body (wire net) 15 described above, and shows the change in sensor output from a small flow rate to a large flow rate. The case where the mesh body (metal mesh) 15 is not provided is a case where the mesh body (wire mesh) 15 is omitted from the flow channel structure shown in FIG. Is shown.

この図13に示す特性から明らかなように、メッシュ体(金網)15を設けることによって微小流路13,14をそれぞれ通流する流体に対する整流効果が大きくなり、安定した流量検出が可能となることのみならず、瞬時の流量計測精度も高め得ることが判る。また上記図13に示す実験データから、微少流量域での流量の変化に対するセンサ出力の変化が急峻であり、該微少流量域での前記流量センサ16による検出感度が高いことが判る。また同時に流量が増大するに従って流量の変化に対するセンサ出力の変化がブロードになっていることから、大流量域での前記流量センサ16による検出感度が徐々に低く抑えられていることが判る。   As is apparent from the characteristics shown in FIG. 13, the provision of the mesh body (wire net) 15 increases the rectifying effect on the fluid flowing through the microchannels 13 and 14, respectively, and enables stable flow rate detection. In addition, it can be seen that instantaneous flow rate measurement accuracy can be improved. From the experimental data shown in FIG. 13, it can be seen that the change in sensor output with respect to the change in flow rate in the minute flow rate region is steep, and the detection sensitivity of the flow sensor 16 in the minute flow rate region is high. At the same time, since the change in sensor output with respect to the change in flow rate becomes broader as the flow rate increases, it can be seen that the detection sensitivity of the flow rate sensor 16 in the large flow rate region is gradually reduced.

この大流量域での前記流量センサ16の検出感度の抑制は、前述したノズル部14aでの圧力損失が、その流速(流量)の2乗に比例して増大し、この結果、ノズル部14a(微少流路14)を通過する流量が制限されて微少流路13に流れ込む流量が増える為である。そして上記流路構造を採用した流量計によれば、流量センサ16を飽和させることなく、微少流量から大流量までを一貫して計測可能であることが裏付けられる。   The suppression of the detection sensitivity of the flow rate sensor 16 in this large flow rate range is caused by the fact that the pressure loss at the nozzle portion 14a described above increases in proportion to the square of the flow velocity (flow rate). As a result, the nozzle portion 14a ( This is because the flow rate passing through the micro flow channel 14) is limited and the flow rate flowing into the micro flow channel 13 increases. And according to the flowmeter employing the above-mentioned flow path structure, it is proved that it is possible to consistently measure from a minute flow rate to a large flow rate without saturating the flow rate sensor 16.

また図14は、前述した2つの微小流路14にそれぞれ設けられた低速用流量センサ16aおよび高速用流量センサ16bの流量に対するセンサ出力の変化を示している。この図14に示すデータから明らかなように、ノズル部14aを設けて流路断面積を絞り込んだ微小流路14に設けた低速用流量センサ16aの出力は、流量が増加するに従ってその変化の割合が抑制されており、ブロードな変化を呈する。この現象は、前記ノズル部14aでの圧損に伴って該ノズル部14aを通る流体の流量が抑制される為である。これに対して高速用流量センサ16bが設けられた側の微小流路14にはノズル部14aが設けられていないので、流量の増大に伴うセンサ出力の変化割合の抑制は、該微小流路14と前述した微小流路13との間の分流比の変化に依存した分だけとなっている。   FIG. 14 shows changes in sensor output with respect to the flow rates of the low-speed flow rate sensor 16a and the high-speed flow rate sensor 16b provided in the above-described two microchannels 14, respectively. As is apparent from the data shown in FIG. 14, the output of the low-speed flow sensor 16a provided in the micro flow channel 14 provided with the nozzle portion 14a to narrow the flow channel cross-sectional area is the rate of change as the flow rate increases. Is suppressed and exhibits a broad change. This phenomenon is because the flow rate of the fluid passing through the nozzle portion 14a is suppressed in accordance with the pressure loss at the nozzle portion 14a. On the other hand, since the nozzle portion 14a is not provided in the micro flow path 14 on the side where the high-speed flow sensor 16b is provided, suppression of the change rate of the sensor output accompanying the increase in the flow rate is suppressed. And the amount depending on the change in the diversion ratio between the microchannel 13 and the microchannel 13 described above.

この実験結果から微小流路13との間で分流比が変化する微小流路14での流量を、その微小流路14にノズル部14aを設けるか否かにより更に変化させることができ、ノズル部14aを設けることにより上記分流比の変化の割合を更に大きくして微少流量域での検出感度をより高めうることが判る。従って前述した2つの微小流路14に低速用流量センサ16aと高速用流量センサ16bとをそれぞれ設けておけば、互いに異なる検出特性にて微少流量域から大流量域までをそれぞれ一貫して計測することが可能となり、これらの各流量センサ16a,16bでの低流量域側および高流量域側での計測精度の不足を互いに補うことが可能となる。   From this experimental result, it is possible to further change the flow rate in the microchannel 14 where the diversion ratio changes with the microchannel 13 depending on whether or not the nozzle portion 14a is provided in the microchannel 14, It can be seen that by providing 14a, the rate of change in the diversion ratio can be further increased to further increase the detection sensitivity in the minute flow rate region. Therefore, if the low-speed flow sensor 16a and the high-speed flow sensor 16b are provided in the two minute flow paths 14 described above, the measurement is performed consistently from the minute flow area to the large flow area with different detection characteristics. It becomes possible to compensate for the lack of measurement accuracy on the low flow rate side and the high flow rate side in each of the flow rate sensors 16a and 16b.

尚、図15は格子体12の長さ(流路長)の違いによって変化するセンサ出力特性を示している。この実験データから格子体12の長さを長くする程、ノズル部14aでの圧損の影響を受け難くなり、センサ出力を高め得ることが判る。この現象は、格子体12により区画された微小流路13,14の流路長が長い程、特にノズル部14aの上流側の助走区間が長い程、流体(ガス)の圧縮性により、主流路を通流する流量の変化に比較して微小流路14に流れ込む流量がさほど大きく変化しない為であると考えられる。従って微小流路14での助走区間を或る程度長く確保し、その流路抵抗を安定化するべく格子体12aの長さを長くした方が微小流路13,14間での分流比を、ノズル部14aの存在に拘わりなく、配管11を通流する流体の流量(流速)に応じて変化させることが可能となるので、微少流量を高感度に検出する上で非常に好ましいと言える。   FIG. 15 shows sensor output characteristics that change depending on the length of the lattice body 12 (flow path length). From this experimental data, it can be seen that the longer the length of the lattice body 12, the less affected by the pressure loss at the nozzle portion 14a, the higher the sensor output. This phenomenon is caused by the compressibility of the fluid (gas) as the flow path length of the micro flow paths 13 and 14 partitioned by the lattice body 12 is longer, particularly as the run-up section on the upstream side of the nozzle portion 14a is longer. This is thought to be because the flow rate flowing into the microchannel 14 does not change much compared to the change in the flow rate flowing through. Therefore, if the run-up section in the microchannel 14 is secured to some extent and the length of the grid 12a is increased to stabilize the channel resistance, the shunt ratio between the microchannels 13 and 14 is increased. Regardless of the presence of the nozzle portion 14a, it can be changed in accordance with the flow rate (flow velocity) of the fluid flowing through the pipe 11, so that it can be said that it is very preferable for detecting a minute flow rate with high sensitivity.

ところで先に流路断面を覆うように設けたメッシュ体7の一部にメッシュ欠損部7aを設けておけば、メッシュ欠損部7aを通過する流体とメッシュ体7を通過する流体との間に流れの差が生じ、該メッシュ体7の下流側に流量(流速)が異なる領域(第1および第2の流路2,3)が形成されることを述べた。従って図9に示した格子体12を用いて2種類の微小流路13,14を形成した流路構造に、更にメッシュ欠損部を備えたメッシュ体(金網)を組み込むことで、微少流量に対する検出精度を更に高くすることも可能である。   By the way, if the mesh defect part 7a is provided in a part of the mesh body 7 previously provided so as to cover the cross section of the flow path, the fluid flows between the fluid passing through the mesh defect part 7a and the fluid passing through the mesh body 7. It has been described that the difference (1) and the second flow path (2) and (3) are formed on the downstream side of the mesh body (7). Therefore, by detecting a minute flow rate by incorporating a mesh body (wire net) having a mesh defect portion into a flow channel structure in which two types of micro flow channels 13 and 14 are formed using the lattice body 12 shown in FIG. The accuracy can be further increased.

図16はこのような観点に立脚して実現される本発明の第2の実施形態に係る流量計の流路構造を、その流体通流方向に分解して模式的に示す図であり、図17はその要部の断面構造を模式的に示す図である。尚、この実施形態に示す格子体12(12a,12b〜12e)は前述した実施形態と同様なものである。またこの第2の実施形態は、上記各格子体12(12a,12b〜12e)の間にそれぞれ挟み込まれるメッシュ体として、特にノズル部14aを設けた側の微小流路14の形成位置に対応させて矩形状のメッシュ欠損部17aを形成したメッシュ体(金網)17を用いた点を、前述した第1の実施形態と異にしている。   FIG. 16 is a diagram schematically showing the flow channel structure of the flowmeter according to the second embodiment of the present invention realized based on such a viewpoint, disassembled in the fluid flow direction. 17 is a view schematically showing a cross-sectional structure of the main part. The lattice body 12 (12a, 12b to 12e) shown in this embodiment is the same as that in the above-described embodiment. Further, in the second embodiment, the mesh bodies sandwiched between the respective lattice bodies 12 (12a, 12b to 12e) are made to correspond to the formation positions of the microchannels 14 on the side where the nozzle portions 14a are provided. The difference from the first embodiment is that a mesh body (wire mesh) 17 having a rectangular mesh defect 17a is used.

上述した流路構造を形成して実現される流量計によれば、メッシュ欠損部17aに位置付けられてメッシュ体(金網)が存在しない微小流路14での流路抵抗(圧力損失)が小さい分、微少流量域において上記微小流路14に流れ込む流量が増えるので、微少流量に対する検出感度を先の実施形態以上に高めることが可能となる。このような効果を確かめるべく、メッシュ欠損部17aを形成したメッシュ体(金網)17を用いない場合(第1の実施形態)、メッシュ欠損部17aを形成したメッシュ体(金網)17を1枚だけ用いたもの、同様にして2枚用いたもの、更に3枚用いたもの、その全てにメッシュ欠損部17aを形成した場合について、微少流量域におけるセンサ出力について調べたところ、図18に示すような実験結果が得られた。   According to the flow meter realized by forming the flow channel structure described above, the flow channel resistance (pressure loss) in the micro flow channel 14 that is positioned in the mesh defect portion 17a and does not have a mesh body (wire mesh) is small. Since the flow rate flowing into the micro flow path 14 in the minute flow rate region increases, the detection sensitivity for the minute flow rate can be increased more than in the previous embodiment. In order to confirm such an effect, when the mesh body (metal mesh) 17 in which the mesh defect portion 17a is formed is not used (first embodiment), only one mesh body (metal mesh) 17 in which the mesh defect portion 17a is formed is used. The sensor output in the minute flow rate region was examined for the used one, the two used similarly, the three used further, and the case where the mesh defect portion 17a was formed in all of them, as shown in FIG. Experimental results were obtained.

この図18に示す実験データから明らかなように、メッシュ欠損部17aを形成したメッシュ体17を多く用いる程、センサ出力が増加しており、メッシュ体17による通流抵抗(圧力損失)が微小流路13,14間での分流比を高めて、微少流量の殆どを流量センサ16を組み込んだ微小流路14に導く上で有効に機能していることが判る。従って漏れに起因する5[L/h]程度の微少流量を高感度に検出し得ることが裏付けられた。   As is apparent from the experimental data shown in FIG. 18, the sensor output increases as the mesh body 17 having the mesh defect 17a formed therein is used more and the flow resistance (pressure loss) by the mesh body 17 becomes smaller. It can be seen that it functions effectively in increasing the diversion ratio between the channels 13 and 14 and guiding most of the minute flow rate to the micro flow channel 14 incorporating the flow rate sensor 16. Therefore, it was confirmed that a minute flow rate of about 5 [L / h] due to leakage can be detected with high sensitivity.

また図19は上述した如く構成された流量計における低速用流量センサ16aおよび高速用流量センサ16bの出力特性を示している。これらの各センサ16a,16bの出力特性に示されるように、ノズル部14aが設けられ、メッシュ欠損部17aの形成位置に位置付けられた微小流路14に組み込んだ低速用流量センサ16aによれば、微少流量域における検出感度を十分大きくすることができる。但し、微少流量域における検出感度を十分大きくした分、大流量域での検出感度が低くなる。   FIG. 19 shows output characteristics of the low-speed flow sensor 16a and the high-speed flow sensor 16b in the flowmeter configured as described above. As shown by the output characteristics of each of these sensors 16a and 16b, according to the low-speed flow sensor 16a provided with the nozzle portion 14a and incorporated in the micro flow channel 14 positioned at the formation position of the mesh defect portion 17a, The detection sensitivity in the minute flow rate region can be sufficiently increased. However, the detection sensitivity in the large flow rate region is lowered by the amount that the detection sensitivity in the very small flow rate region is sufficiently increased.

これに対してノズル部14aがなく、その流路にメッシュ体17が設けられた微小流路14に組み込んだ高速用流量センサ16bにおいては、微少流量域での検出感度をさほど高くすることはできないが、微少流量域から大流量域までの全計測範囲に亘ってその検出感度を略一定にすることができる。従ってこれらの低速用流量センサ16aおよび高速用流量センサ16bの各出力をそれぞれモニタすることにより、漏れに起因する5[L/h]程度の微少流量から、通常使用状態における最大30000[L/h]の大流量までの全計測範囲に亘って、その流量を精度良く検出することが可能となり、実用的利点が多大である。またこれらの各流量センサ16a,16bの出力を対比することで、センサ特性の経年変化をモニタすることが可能となる等の効果も奏せられる。   On the other hand, in the high-speed flow rate sensor 16b incorporated in the micro flow channel 14 that does not have the nozzle portion 14a and the mesh body 17 is provided in the flow channel, the detection sensitivity in the micro flow rate region cannot be increased so much. However, the detection sensitivity can be made substantially constant over the entire measurement range from the minute flow rate region to the large flow rate region. Accordingly, by monitoring the outputs of the low-speed flow rate sensor 16a and the high-speed flow rate sensor 16b, from a minute flow rate of about 5 [L / h] caused by leakage, a maximum of 30000 [L / h in the normal use state is obtained. ] Over the entire measurement range up to a large flow rate, it is possible to detect the flow rate with high accuracy, and there is a great practical advantage. Further, by comparing the outputs of these flow sensors 16a and 16b, effects such as the ability to monitor changes in sensor characteristics over time can be obtained.

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば第1および第2の流路2,3の流路断面積の比は、計測仕様等に応じて定めれば良いものであり、また流体の種別によって異なる粘性等に応じて定めるようにしても良い。また図8および図17にそれぞれ示す実施形態においては、センサ格子体12aの上流側と下流側とにそれぞれ格子体を設け、流体通流方向に対称な流路構造としている。このような対称な流路構造は、流体の通流方向が正逆に反転する可能性があることを配慮したものであるが、流体の通流方向が一元的に決定されるような場合には、センサ格子体12aの上流側にだけ格子体12b,12cを設けるようにしても良い。またこのようにして格子体12により形成する流路の長さも、その仕様に応じて定めれば良いものである。   The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the ratio of the channel cross-sectional areas of the first and second channels 2 and 3 may be determined according to the measurement specifications, etc. Also good. In the embodiments shown in FIGS. 8 and 17, lattice bodies are provided on the upstream side and the downstream side of the sensor lattice body 12a, respectively, and the flow path structure is symmetric with respect to the fluid flow direction. Such a symmetrical flow path structure takes into consideration that the flow direction of the fluid may be reversed in the forward and reverse directions, but in the case where the flow direction of the fluid is determined in a unified manner. The grid bodies 12b and 12c may be provided only on the upstream side of the sensor grid body 12a. Further, the length of the flow path formed by the lattice body 12 in this way may be determined according to the specification.

前述したメッシュ体7,15,17としては、金網のみならず、ハニカム構造体やパンチングメタルのようなものであっても良い。更に前述した格子体12は、矩形状の流路断面を形成するものに代えて、いわゆるハニカム型の六角形状の流路断面や三角形状の流路断面を形成するものであっても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   The mesh bodies 7, 15, and 17 described above may be not only a wire mesh but also a honeycomb structure or a punching metal. Further, the lattice body 12 described above may be a so-called honeycomb type hexagonal channel cross section or triangular channel cross section instead of the rectangular channel cross section. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

1 主流路
2 第1の流路
3 第2の流路
4 流量センサ
5 配管
6 小径パイプ(隔壁体)
7 メッシュ体(金網)
7a メッシュ欠損部
8 隔壁体
9 パドル機構
9a 弁体
11 配管
12 格子体
13,14 微小流路
14a ノズル部
15 メッシュ体(金網)
16a 低速用流量センサ
16b 高速用流量センサ
17 メッシュ体(金網)
17a メッシュ欠損部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main flow path 2 1st flow path 3 2nd flow path 4 Flow rate sensor 5 Piping 6 Small diameter pipe (partition body)
7 Mesh body (wire mesh)
7a Mesh defect part 8 Partition body 9 Paddle mechanism 9a Valve body 11 Piping 12 Grid body 13,14 Micro flow path 14a Nozzle part 15 Mesh body (metal mesh)
16a Flow sensor for low speed 16b Flow sensor for high speed 17 Mesh body (metal mesh)
17a Mesh defect

Claims (8)

並列に設けられ、主流路を通流する流体を分流して通流すると共に上記主流路を通流する流体の流量に応じて分流比が受動的に変化する第1の流路および第2の流路と、
前記第1の流路に設けられた第1の流量センサと、を備え、
前記第1の流路は、前記主流路の流路断面の全体を覆って設けられるメッシュ体の一部に設けたメッシュ欠損部の下流側に形成される層流領域からなり、
前記第2の流路は、前記メッシュ体の下流側における前記層流領域以外の領域として前記層流領域との間で前記主流路の流路断面を等価的に区画して形成されるものである、ことを特徴とする流量計。
A first flow path and a second flow path, which are provided in parallel, branch the fluid flowing through the main flow path and flow passively according to the flow rate of the fluid flowing through the main flow path. A flow path;
A first flow sensor provided in the first flow path,
The first flow path comprises a laminar flow region formed on the downstream side of a mesh defect provided in a part of the mesh body provided to cover the entire flow path cross section of the main flow path,
The second flow path is formed by equivalently partitioning the cross section of the main flow path with the laminar flow region as a region other than the laminar flow region on the downstream side of the mesh body. There is a flow meter characterized by that.
前記メッシュ体の一部に設けたメッシュ欠損部は、前記主流路の流路断面に比較して微小な領域部として形成したものである請求項1に記載の流量計。   The flow meter according to claim 1, wherein the mesh defect portion provided in a part of the mesh body is formed as a minute region portion as compared with a cross section of the main flow path. 前記メッシュ欠損部を備えたメッシュ体は、流体の通流方向に前記メッシュ欠損部の位置を揃えて複数枚設けられるものである請求項2に記載の流量計。   The flowmeter according to claim 2, wherein a plurality of mesh bodies including the mesh defect portion are provided with the positions of the mesh defect portions aligned in a fluid flow direction. 前記第1の流路および前記第2の流路の少なくとも一方は、前記主流路を通流する流体の流量に応じてその流体に対する流路抵抗を受動的に変化させて、前記第1の流路および前記第2の流路間での分流比を変化させるものであり、
前記第2の流路は、流体の流れに沿って前記第2の流路を複数の平行な微細流路に区画する格子状の仕切板を備えたものである請求項1〜3のいずれかに記載の流量計。
At least one of the first flow path and the second flow path is configured to passively change a flow path resistance with respect to the fluid in accordance with a flow rate of the fluid flowing through the main flow path. Changing the diversion ratio between the path and the second flow path;
The said 2nd flow path is provided with the grid | lattice-like partition plate which divides the said 2nd flow path into several parallel fine flow paths along the flow of the fluid. The flow meter described in 1.
前記格子状の仕切板は、所定の長さの格子体を形成したものであって、
前記第2の流路は、前記格子体を前記流体の通流方向に複数個直列に配列すると共に、これらの格子体の間にそれぞれ前記メッシュ体を介在させたものである請求項4に記載の流量計。
The grid-like partition plate is a grid body having a predetermined length,
5. The second flow path is formed by arranging a plurality of the lattice bodies in series in the flow direction of the fluid, and interposing the mesh bodies between the lattice bodies. 6. Flow meter.
並列に設けられ、主流路を通流する流体を分流して通流すると共に上記主流路を通流する流体の流量に応じて分流比が受動的に変化する第1の流路および第2の流路と、
前記第1の流路に設けられた第1の流量センサと、を備え、
前記第1の流路および前記第2の流路は、前記主流路の流体通流方向に沿って設けられた隔壁体により前記主流路の流路断面を区画して形成されるものであって、
前記第2の流路には、流体の流速に応じてその流体に対する流路抵抗が変化するパドル機構が設けられ、前記パドル機構の開度によって変化する前記第2の流路の流路抵抗に応じて前記第1の流路および前記第2の流路間での分流比が可変されるものである、ことを特徴とする流量計。
A first flow path and a second flow path, which are provided in parallel, branch the fluid flowing through the main flow path and flow passively according to the flow rate of the fluid flowing through the main flow path. A flow path;
A first flow sensor provided in the first flow path,
The first flow path and the second flow path are formed by partitioning the cross section of the main flow path by a partition body provided along the fluid flow direction of the main flow path. ,
The second flow path is provided with a paddle mechanism in which the flow path resistance with respect to the fluid changes according to the flow velocity of the fluid, and the flow resistance of the second flow path changes with the opening degree of the paddle mechanism. Accordingly, the flow dividing ratio between the first flow path and the second flow path can be varied.
並列に設けられ、主流路を通流する流体を分流して通流すると共に上記主流路を通流する流体の流量に応じて分流比が受動的に変化する第1の流路および第2の流路と、
前記第1の流路に設けられた第1の流量センサと、を備え、
前記第1の流路および前記第2の流路の少なくとも一方は、前記主流路を通流する流体の流量に応じてその流体に対する流路抵抗を受動的に変化させて、前記第1の流路および前記第2の流路間での分流比を変化させるものであり、
前記第2の流路は、流体の流れに沿って前記第2の流路を複数の平行な微細流路に区画する格子状の仕切板を備えたものである、ことを特徴とする流量計。
A first flow path and a second flow path, which are provided in parallel, branch the fluid flowing through the main flow path and flow passively according to the flow rate of the fluid flowing through the main flow path. A flow path;
A first flow sensor provided in the first flow path,
At least one of the first flow path and the second flow path is configured to passively change a flow path resistance with respect to the fluid in accordance with a flow rate of the fluid flowing through the main flow path. Changing the diversion ratio between the path and the second flow path;
The second flow path is provided with a grid-like partition plate that divides the second flow path into a plurality of parallel fine flow paths along the flow of fluid. .
請求項1〜7のいずれかに記載の流量計において、更に前記第2の流路に第2の流量センサを備えたことを特徴とする流量計。   The flowmeter according to claim 1, further comprising a second flow sensor in the second flow path.
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