气体流量计

技术领域

本发明涉及一种气体流量计。

背景技术

目前，提案有一种设置用于捕捉气体中的尘埃的过滤器的气体流量计。图10A及图10B分别是示意性地表示现有的气体流量计200、300的内部构造的图。在具有入口201(301)和出口202(302)的气体流量计200(300)内配置有组装了流量传感器的流量测量单元203(303)。在入口201(301)设置有用于切断气体向气体流量计200(300)内流入的遮止阀204(304)。在遮止阀204(304)的下游侧设置有过滤器205(305)。在图10A中，使用具有沿着气体流量计内壁的侧面部和阻挡流路的方向的底面部的袋状的过滤器205。另外，在图10B中，也使用沿阻挡流路的方向配置的过滤器305。这样，在现有的气体流量计中，为了可靠地捕捉尘埃，以覆盖或堵塞气体的流路的方式配置过滤器205(305)。

因此，有时尘埃堆积到过滤器而在过滤器发生网眼堵塞。另外，如果水分进入气体流量计，特别是在气体流量计被设置于寒冷地区的情况下，有时这样的水分冻结而引起过滤器的网眼堵塞。存在如果产生这样的网眼堵塞，则过滤器中的压力损失变大，妨碍气体流量计的气体的流动的问题。

发明内容

本发明鉴于如上所述的实际情况而完成的，其目的在于，提供一种即使在过滤器中产生网眼堵塞的情况下气体也能流动的气体流量计。

本发明的一侧面的气体流量计是测量气体的流量的气体流量计。气体流量计具备：气体流量计主体；流量计入口，其使所述气体流入到所述气体流量计主体；流量计出口，其使所述气体从所述气体流量计主体流出；流入开口部，其与所述流量计入口连通且面向所述气体流量计主体的内部开口；流量测量部，其测量从所述流入开口部流入且从所述流量计出口流出的所述气体的流量；过滤器装置，其在所述流量测量部的上游侧具有去除从所述流入开口部流入的所述气体的尘埃的过滤器，所述过滤器以覆盖所述流入开口部的方式配置，所述过滤器的至少一部分形成朝向下游侧相互隔开间隔而配置的多层的过滤器隔壁，该多层的过滤器隔壁中的至少两个过滤器隔壁在朝向下游侧不同的位置具有开口部。

根据该构成，即使假设在过滤器中产生网眼堵塞的情况下，也能够确保通过设置于过滤器隔壁的开口部的气体的流路。另外，由于在不同的位置设置的开口部之间设置有沿着过滤器隔壁的流路，所以也能够确保集尘去除效果。

多层的过滤器隔壁中至少两个过滤器隔壁的未被过滤器覆盖的开口部设置于朝向下游侧不同的位置即可，也包括在朝向下游侧相同的位置具有开口部的过滤器隔壁相邻设置的情况。

另外，在上述侧面的气体流量计中，也可以是，所述多层的过滤器隔壁中相邻的两个过滤器隔壁在朝向下游侧相互不同的位置具有开口部。

据此，在相邻的两个过滤器隔壁中，在相邻的过滤器隔壁之间设置有从开口部到下一个开口部的沿着过滤器隔壁的气体的流路，因此，集尘去除效果好。

另外，在上述侧面的气体流量计中，也可以是，具备打开及关闭所述流入开口部的遮止阀，所述过滤器装置具有收纳所述遮止阀的收纳部。

如果这样，过滤器装置能够包括打开关闭流入开口部的遮止阀在内覆盖流入开口部。过滤器装置能够不泄露地接收从流入开口部流入的气体，所以集尘去除效果好。

另外，在上述侧面的气体流量计中，也可以是，所述过滤器装置配置在所述流入开口部的下方，所述多层的过滤器隔壁朝向所述流入开口部的下方相互隔开间隔而配置。

据此，在设置为气体从配置于上方的流入开口部向下方流动的气体流量计中，即使在气体中所包含的水分滴下这样的情况下，也能够通过过滤器隔壁进行捕捉，能够防止影响到设置于下游侧的流量测量部。

附图说明

图1是示意性地表示实施方式的气体流量计的内部构造的剖面图。

图2是实施方式中的过滤器装置的支承部的整体立体图。

图3A是实施方式的过滤器装置的支承部的俯视图，图3B是该支承部的D1方向侧面图，图3C是该支承部的D2方向侧面图，图3D是该支承部的台阶部的俯视图。

图4A是表示实施方式中的第一及第三层台阶部的过滤器隔壁的图，图4B是表示第二及第四层台阶部的过滤器隔壁的图。

图5是表示安装于实施方式的气体流量计的过滤器装置的内部构造的示意图。

图6A及图6B是表示实施方式的传感器元件的概略结构的剖面图。

图7A是实施方式中的流量测量单元的分解立体图，图7B是其整体立体图，图7C是其剖面图。

图8A是实施方式中的另一流量测量单元的分解立体图，图8B是其整体立体图，图8C是其剖面图。

图9A及图9B是表示实施方式的气体流量计的灰尘试验结果的图表。

图10A及图10B是示意性地表示现有的气体流量计的内部构造的剖面图。

附图标记说明

11：过滤器装置

100：气体流量计

101：流量计入口

102：流量计出口

116：过滤器

1161、1162、1163、1164：过滤器隔壁

1161a、1162a、1162b、1163a、1164a、1164b：开口部

121：流量测量部

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，实施方式的气体流量计100具有截止阀10和过滤器装置11(在图1中仅显示支承部110)。截止阀10开闭流入开口部101a，该流入开口部101a与气体流量计100的流量计入口101连通且面对气体流量计主体103的内部开口。过滤器装置11覆盖开口部101a且从由流量计入口101流入的气体去除尘埃。因为通过过滤器装置11去除尘埃，所以在设置于下游侧的流量测量单元12中能够进行高精度的流量测量。

过滤器装置11具有支承部110以及支承于支承部110的过滤器116(参照图5)。支承部110具有在其下方层叠的多个台阶部112～115。过滤器116形成分别支承于多个台阶部112～115的多个过滤器隔壁1161～1164。作为本实施方式的一例，支承部110及过滤器116分别具有四个台阶部及四个过滤器隔壁。

如图4A所示，第一层台阶部112具有与支承于其的第一层过滤器隔壁1161的开口部1161a重叠的开口部1121j。对于第三层台阶部114和第三层过滤器隔壁1163也同样。如图4B所示，第二层台阶部113具有与第二层过滤器隔壁1162的开口部1162a、1162b重叠的开口部1131j、1131l。对于第四层台阶部115和第四层过滤器隔壁1164也同样。

这些开口部1161a、1162a、1162b等被配置为如台阶部112和台阶部113那样从上下方向观察时在相邻的台阶部之间相互不同的位置。换言之，至少两个过滤器隔壁在从层叠方向观察时具有配置在相互不同的位置的开口部。特别是，在从上下方向或层叠方向观察时，某过滤器隔壁的各开口部(例如，第一层过滤器隔壁1161的开口部1161a)和与该过滤器隔壁邻接的其他的过滤器隔壁的各开口部(例如，第二层过滤器隔壁1162的开口部1162a、1162b)配置在相互不同的位置。

通过这样的过滤器装置11的结构，如图5所示，从流入开口部101a流入的气体的一部分透过覆盖支承部110的侧面形成过滤器装置11的侧面的过滤器116流到下游侧，另外，从流入开口部101a流入的气体的一部分通过设置于过滤器隔壁1161～1164的开口部1161a等流到下游侧。

因此，即使在气体流量计设置于寒冷地区，气体中所包含的水分冻结而在过滤器116中产生网眼堵塞的情况下，也能够利用通过开口部1161a等的流路抑制压力损失，能够进行准确的流量测量。

以下，参照附图，对实施方式进一步详细地进行说明。

图1是示意性地表示气体流量计100的内部构造的侧面部分剖面图。气体流量计100将流量计入口101和流量计出口102设置于气体流量计主体103的面(在图中为上表面)。在气体流量计主体103的内部配置有遮止阀10、过滤器装置11以及流量测量单元12。在以下的说明中，“上方”及“下方”以图1中的上下为基准来定义，但通过如图1那样设置气体流量计100，该上方及下方与相对于垂直方向的上方及下方一致。“上游侧”及“下游侧”相对于从流量计入口101朝向流量计出口102的气体的流动来定义

在流量计入口101的下游侧设置有遮止阀10，该遮止阀10对流入开口部101a进行打开及关闭。该流入开口部101a在流量计入口101的下游侧与流量计入口101连通，在气体流量计主体103的内部开口。而且，以覆盖流入开口部101a及遮止阀10的方式设置有过滤器装置11。在图1中，仅显示过滤器装置11的支承部110，省略过滤器本身。

在相对于过滤器装置11处于下游侧的气体流量计主体103的水平部内配置有流量测量单元12。流量测量单元12形成为在水平方向的两端开口的管状。流量测量单元12的下游侧的开口部与L字形的管状部件13的上游侧开口部接合，该L字形的管状部件13与流量计出口102的上游侧的开口部接合。

图2是表示过滤器装置11的支承部110的外形的立体图。图3A是支承部110的俯视图，图3B是支承部110的从D1方向观察的侧面图，图3C是支承部110的从D2方向观察的侧面图。图3D是支承部110的台阶部112的俯视图。

支承部110例如能够由PLA(聚乳酸)形成，但材质不限于此。

支承部110具有主体部111和台阶部112、113、114、115。支承部110形成大致六棱柱形状，具有在D1方向短D2方向长的六棱柱形状的上表面1111。即，主体部111的上表面1111的D1方向的对置的两个边1111a、1111d比其他的四个边1111b、1111c、1111e、1111f长。在上表面1111的中央开设有开口部1111g。开口部1111g是大致圆形且在D2方向的对置的两处伸出的形状。在主体部111的D1方向的一侧面形成有壁部1112。在主体部111的四个角部形成有柱1113、1114、1115、1116(参照图2)。各个柱1113、1114、1115、1116之间、柱1113及柱1116与壁部1112之间成为开口部。

在主体部111的下方，台阶部112、113、114、115为分层构造并结合。如图3D的俯视图所示，台阶部112具有大致六边形的框体1121，框体1121在D1方向的两个边之间具有格栅1121a。台阶部112具有由格栅1121a形成的多个开口部。作为一例，格栅1121a具有九个长方形的开口部1121b、1121c、1121d、1121e、1121f、1121g、1121h、1121i、1121j，并且与格栅1121a的D2方向相邻形成三角形状的两个开口部1121k、1121l。从构成台阶部112的上表面的框体1121到下方，壁部1122向D1方向的一侧面延伸，柱1123、1124、1125、1126从四个角部延伸。台阶部113及台阶部114形成为与台阶部112相同的形状，但最下层的台阶部115仅由上表面的框体构成，没有向下方延伸的壁部和柱。

过滤器装置11通过利用粘接等使片状的过滤器116支承于上述的支承部110而构成。过滤器116由聚酯形成，但材质不限于此。另外，作为适当的一例，过滤器116也可以为210g/m

以覆盖支承部110的侧面的方式配置过滤器116，并且以覆盖台阶部112、113、114、115的上表面的方式配置过滤器116。但是，如图4A所示，对于第一层台阶部112和第三层台阶部114，格栅1121a的中央的开口部1121j、1141j未由过滤器116覆盖，而在过滤器116上设置分别模仿开口部1121j、1141j的形状的开口部1161a、1163a。另外，如图4B所示，对于第二层台阶部113和第四层台阶部115，两个三角形状的开口部1131k、1131l、1151k、1151l未由过滤器覆盖，而在过滤器116上设置分别模仿开口部1131k、1131l、1151k、1151l的形状的开口部1162a、1162b、1164a、1164b。在此，由被台阶部112、113、114、115的上表面支承的过滤器116构成过滤器隔壁1161、1162、1163、1164。根据台阶部112、113、114的柱，由被台阶部112、113、114、115的上表面支承的过滤器116构成过滤器隔壁1161、1162、1163、1164相互具有规定的间隔而配置。另外，过滤器116可以一体构成，也可以分割成多个部分而构成。此外，在图4A及图4B中，省略支承部110的柱1113等及壁部1112与过滤器116的关系。

在图5中示意性地表示将这样构成的过滤器装置11安装于气体流量计100的状态。图5表示从图1的左侧观察由通过柱1113和柱1116的中央部切断的截面的状态。在将过滤器装置11安装于流量计入口101的下游侧的状态下，遮止阀10收纳于支承部110的主体部111的内部1118，经由支承部110的开口部1111g打开关闭开口部101a。即，过滤器装置11作为遮止阀10的收纳部发挥作用。来自流量计入口101的气体通过打开的遮止阀10流入过滤器装置11内部，透过过滤器116向下游侧流动。另外，以箭头所示，容许流入过滤器装置11内部的气体的一部分通过过滤器隔壁1161的开口部1161a及未被过滤器116覆盖的台阶部112的开口部1121j。接着，气体通过过滤器隔壁1162的开口部1162a及1162b以及台阶部113的开口部1131k及1131l。进而，气体通过过滤器隔壁1163的开口部1163a及台阶部114的开口部1141j。而且，气体通过过滤器隔壁1164的开口部1164a及1164b以及台阶部115的开口部1151k及1151l并向下游流动。

根据这样的过滤器装置11的结构，通过过滤器116捕捉进入气体流量计100内的尘埃，并且即使在由于尘埃或冻结的水分而产生过滤器116的网眼堵塞的情况下，也能够抑制压力损失的发生，并维持气体的流动。

另外，在层叠方向(图1的上下方向)观察时，邻接的两个过滤器隔壁的开口部配置于不同的位置，因此，沿与台阶部112、113、114、115的上表面平行，即，与层叠方向交叉的方向形成气体的流路。因此，也能够对通过开口部1161a、1162a、1162b、1163a、1164a、1164b的气体确保充分的集尘效果。另外，即使从流量计入口101流入的气体中所包含的水分滴下，也能够用任一台阶部的过滤器116捕捉。

在图3A、图3C、图3D中以毫米记载各部分的尺寸。支承部110的D2方向的长度是80mm，高度(图1的上下方向)是71mm，台阶部112、113、114的高度是7mm。另外，长方形的开口部1121j、1141j的长边的长度是14.2mm，短边的长度是11.7mm。另外，三角形的开口部1131k、1131l、1151k、1151l的底边的长度是39mm，高度是11.3mm。

对流量测量单元12进行说明。流量测量单元12具有管状的流管部件和流量测量部121。流经形成于流管部件内部的主流路的气体不分流或被分流而引导至流量测量部121，在该处测量气体的流量。

在流量测量部121设置有后述的传感器元件1211。如图6A及图6B所示，传感器元件1211具有夹持微型加热器1211a且配置有两个热电元件1211b、1211c的结构。传感器元件1211是所谓热式的流量传感器。沿规定的方向排列配置的微型加热器1211a和两个热电元件1211b、1211c的上下形成有绝缘薄膜1211e，微型加热器1211a、热电元件1211b、1211c及绝缘薄膜1211e设置于硅基台1211f上。另外，在微型加热器1211a及热电元件1211b、1211c的下方的硅基台1211f上设置有通过蚀刻等形成的空腔(空洞)1211g。

微型加热器1211a是例如由多晶硅形成的阻抗。在图6A及图6B中，通过虚线的椭圆示意性地表示微型加热器1211a发热的情况下的温度分布。此外，内侧的椭圆的温度更高。在没有流体的流动的情况下，如图6A所示，微型加热器1211a的周围的温度分布大致均等。另一方面，例如在图5的(B)中，在流体以箭头所示的方向流动的情况下，由于周围的空气移动，微型加热器1211a的下游侧的温度比上游侧的温度高。传感器元件1211利用这样的加热器热的分布的偏置，输出表示流量的值。

传感器元件1211的输出电压ΔV例如由如下的式(1)表示。

此外，T

另外，流量测量部121的电路基板1212具有通过IC(Integrated Circuit)等实现的控制部(未图示)，基于流量测量部121的输出计算出流量。

以下对流量测量单元12的具体的结构进行说明。

图7A是示意性地表示流量测量单元22的分解立体图，图7B是流量测量单元22的立体图，图7C是流量测量单元22的剖面图。流量测量单元22具备传感器元件2211和安装有传感器元件2211及控制部(未图示)的电路基板2212。规定的流体在流管部件223中流动。而且，在流管部件223的上部形成有一个流路部2231。而且，流量测量单元22以传感器元件2211位于流路部2231内的方式固定于流管部件223。另外，在传感器元件2211中具备微型加热器及横跨微型加热器排列设置的热电元件。

图8A是示意性地表示流量测量单元32的分解立体图，图8B是流量测量单元32的立体图，图8C是流量测量单元32的剖面图。流量测量单元32中，流管部件323具备主流路部3231和副流路部3232这两个流路部。流量测量单元32具备圆盘状的电路基板3212、覆盖电路基板3212的外表面的盖3213、粘接电路基板3212和流管部件323的密封件3214。另外，如图8C所示，在流管部件323中具备主流路部3231和副流路部3232这两个流路部。主流路部3231是管状部件。副流路部3232位于主流路部3231的侧方向，在其内部形成有副流路3232a。在电路基板3212上安装有传感器元件3211和控制部(未图示)。以面向副流路3232a的方式安装传感器元件3211。在流管部件323上，在副流路部3232的附近设置有电阻体3233。如果气体流到主流路部3231，则气体的一部分由于电阻体3233而流动受阻碍，通过流入用流路3232b流入副流路部3232，从流出用流路3232c与主流路部3231合流。

对本实施例的气体流量计中的灰尘试验结果进行说明。灰尘试验依据EN14236的5.7气流中污染物的抗扰度(Immunity to contaminants in gas stream)进行。

图9A是表示流量和灰尘试验后的误差的关系的图表，图9B是表示流量和误差波动的关系的图表。在图9A中，2MPE(平均百分比误差)由点划线表示。如图9A所示，试验后的误差收敛于2MPE的范围内。此处的最大误差是－5.1％RD。另外，在图9B中，由点划线表示±2％RD。如图9B所示，误差波动收敛于±2％RD中的范围内，最大波动误差是－0.8％RD。

这样，本实施例的气体流量计满足以EN14236的5.7规定的等级1、5的性能，尘埃去除性能优越，能够进行高精度的流量测量。

此外，以下，为了能够对比本发明的结构要求和实施例的结构，以附图的符号标注记载本发明的构成要件。

(发明1)

一种气体流量计(100)，测量气体的流量，其中，具备：

气体流量计主体(103)；

流量计入口(101)，其使所述气体流入所述气体流量计主体(103)；

流量计出口(102)，其使所述气体从所述气体流量计主体(103)流出；

流入开口部(101a)，其与所述流量计入口连通且面向所述气体流量计主体(103)的内部开口；

流量测量部(121)，其测量从所述流入开口部(101a)流入且从所述流量计出口(102)流出的所述气体的流量；

过滤器装置(11)，其在所述流量测量部(121)的上游侧具有去除从所述流入开口部(101a)流入的所述气体的尘埃的过滤器(116)，其特征在于，

所述过滤器(116)以覆盖所述流入开口部(101a)的方式而配置，所述过滤器(116)的至少一部分形成朝向下游侧相互隔开间隔而配置的多层的过滤器隔壁(1161、1162、1163、1164)，该多层的过滤器隔壁(1161、1162、1163、1164)中的至少两个过滤器隔壁在朝向下游侧不同的位置具有开口部(1161a、1162a、1162b、1163a、1164a、1164b)。