유량 측정 장치

유량 측정 장치{FLOW RATE MEASURING APPARATUS}

본 발명은 유량 측정 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기체의 유량을 측정하기 위한 유량 측정 장치에 관한 것이다.

일반적인 직관형 유량 측정 장치는, 도 1의 (a) 또는(b)에 도시하는 바와 같이, 유량 검출 소자(11)에 의해 유로(12) 내를 흐르는 기체의 유속(V)을 측정하고, 측정한 유속(V)과 유로 단면적 등에 의거하여 유로(12) 내에서의 기체 유량을 측정하는 것이다.

이와 같은 구조의 유량 측정 장치에서는, 유로(12) 내에 일정 유량의 기체가 흐르는 경우, 도 1의 (a)와 같이 유로 단면적이 작으면 기체의 유속(V)이 커지고, 도 1의 (b)와 같이 유로 단면적이 크면 기체의 유속(V)이 작아진다. 한편, 유량 검출 소자(11)은 소정의 측정 가능 레인지를 갖고 있고, 기체의 유속(V)이 측정 가능 레인지로부터 벗어나면 유속(V)의 계측 정밀도가 저하되거나, 계측 불능이 되거나 한다. 그 때문에, 예를 들면 200liters/min(이하, liters/min을 L/min이라고 약기한다)라는 유량의 기체를 직접 측정한 직관형 유량 측정 장치에서는, 유량 검출 소자(11)의 측정 가능 레인지까지 유속(V)를 낮게 하기 위해 유로(12)의 직경을 크게 할 필요가 있고, 장치의 소형화에 한계가 있다.

그래서, 대유량 측정용의 유량 측정 장치를 소형화하기 위해, 도 2에 도시하는 바와 같은 바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치가 제안되어 있다. 바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치에서는, 주유로(主流路)(13)로부터 부유로(副流路)(14)를 분기시키고 있고, 주유로(13) 내에 오리피스(25)를 마련하고 있다. 주유로(13) 내를 흐르는 기체는, 오리피스(25)의 전후에서 발생한 차압(差壓)에 의해 일부가 부유로(14)에 분류되고, 부유로(14)에 흐르는 기체의 유속(Vp)이 유량 검출 소자(11)에서 측정된다. 그리고, 주유로(13)과 부유로(14)에 흐르는 기체의 분류비, 부유로(14)에서의 유속(Vp) 및 부유로(14)의 유로 단면적 등으로부터 총 유량을 구하는 방식으로 되어 있다.

(특허 문헌 1에 관해)

바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치로서는, 특허 문헌 1에 개시된 것이 공지로 되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 이 유량 측정 장치(21)에서는, 주유관(22) 내에 주유로(13)를 형성함과 함께 주유관(22)의 외측에 부유로(14)를 형성하고 있고, 주유로(13) 내에 개구한 도입구(23)와 배출구(24)가 각각 부유로(14)의 양단에 연통하고 있다. 또한, 주유로(13) 내에는, 도입구(23)와 배출구(24)의 중간에 오리피스(25)가 마련되어 있고, 오리피스(25)의 개구경이나 형상에 의해 주유로(13)과 부유로(14)의 분류비를 조정하고 있다.

그러나, 이 유량 측정 장치(21)에서는, 부품 갯수를 삭감하고, 분류비의 제조 편차를 저감하기 위해, 오리피스(25)를 주유관(22)에 일체 성형하고 있다. 그 때문에, 오리피스(25)의 개구경이나 형상의 변경을 할 수가 없고, 오리피스(25)의 개구경 등을 변경하고자 하면 주유관(22)의 전체를 새롭게 다시 설계하여 제조할 필요가 있고, 용도에 응한 유량 레인지의 유량 측정 장치를 상품으로 갖추기 위해 생산 원가가 비싸게 들고, 또한 큰 재고 스페이스도 필요해지는 문제가 있다.

한편, 오리피스(25)를 교환 가능하게 하여 주유관(22)를 공용화하고자 하면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 오리피스(25)를 주유관(22)과 따로따로 형성하는 것이 생각된다. 이 경우에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 오리피스(25)를 주유로(13) 내에 넣고, 접착제(26)로 오리피스(25)의 전둘레를 주유로(13)의 벽면에 접착하면 좋다.

그러나, 이 방법에서는, 접착제(26)의 도포 공정이나 접착제의 가열 경화 처리 등에 의해 유량 측정 장치의 조립공수가 증가한다. 또한, 접착제(26)가 도포된 오리피스(25)를 주유로(13) 내에 납입한 방법에서는, 접착제(26)이 주유로(13)의 벽면(특히, 도입구(23)의 부근)에 부착하기 때문에 측정 정밀도의 저하를 초래할 우려가 있다. 또는, 미리 주유로(13)의 벽면에 접착제(26)을 도포하여 두고 나중에 오리피스(25)를 납입한 방법이라도, 접착제(26)이 오리피스(25)와 주유로(13)의 벽면의 사이에서 비어져 나오거나 하기 때문에, 측정 정밀도의 저하를 초래하고, 접착제의 관리도 필요해진다.

(특허 문헌 2에 관해)

오리피스를 주유관과 따로따로 형성하고, 접착제를 이용하지 않고서 오리피스를 주유로 내에 고정할 수 있도록 한 바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치로서는, 특허 문헌 2에 개시된 것이 있다. 특허 문헌 2에 개시된 유량 측정 장치(31)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 주유로(13) 내에 오리피스(25)와 원통형상을 한 칼라(32)를 납입하고, 주유로(13) 내에 형성된 당지부(當止部)(34)와 칼라(32)의 사이에 오리피스(25)를 끼워 넣어 지지하고 있다. 칼라(32)의 단면과 당지부(34)에는 각각 감합 구멍(35, 37)이 형성되어 있고, 칼라(32)의 감합 구멍(35)에 압입한 지지 핀(38)을 오리피스(25)의 통공(36)에 삽통시킴과 함께, 당지부(34)의 감합 구멍(37)에 삽입하고 있다. 이로써 칼라(32)가 회전 정지되고, 칼라(32)에 개구된 통기구멍(33)이 도입구(23)에 맞추어서 위치 결정된다. 또한, 칼라(32)의 후방에는, 가스 정류판(39)와 보조 스페이서(40)가 교대로 보관되어 있다.

또한, 특허 문헌 2와 같은 구조에서는, 주유로(13)의 속에서 지지 핀(38)을 당지부(34)의 감합 구멍(37)에 삽입하지 않으면 안되기 때문에, 그 작업을 행하기 어렵고. 그 때문에, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 칼라(32)의 후단부 외주에 돌기부(42)를 돌출시키고, 이 돌기부(42)를 도 6의 (a)와 같이 주유로(13)의 벽면에 마련한 홈부(41)에 감합시킴응로써 칼라(32)의 회전 정지를 행하는 방법도 생각된다.

그러나, 도 5에 도시한 특허 문헌 2와 같은 구조나 도 6의 (a), (b)에 도시한 바와 같은 구조에서는, 부품의 제조 편차에 의해 칼라(32)의 통기구멍(33)과 도입구(23)의 사이에 위치 어긋남이 생기는 일이 있다. 예를 들면 도 5와 같은 구조에서는, 칼라(32)에서의 통기구멍(33)의 위치 편차나 감합 구멍(35)의 위치 편차, 당지부(34)에서의 감합 구멍(37)의 위치 편차 등에 의해 통기구멍(33)과 도입구(23)의 위치가 어긋난다. 도 6과 같은 구조에서도, 칼라(32)에서 통기구멍(33)의 위치 편차나 돌기부(42)의 위치 편차, 주유로(13)의 홈부(41)의 위치 편차에 의해 통기구멍(33)과 도입구(23)의 위치가 어긋난다.

이렇게 하여 통기구멍(33)과 도입구(23)의 위치가 어긋나면, 주유로(13)로부터 부유로(14)에 흘러 들어가는 기체의 흐름에 영향이 생기기 때문에, 주유로(13)과 부유로(14) 사이에서의 분류비가 흐트러지고, 유량 측정 장치의 측정 정밀도가 저하되는 원인으로 된다.

칼라(32)의 위치 어긋남이 일어나면 분류비에 편차가 생기는 현상을 확인하기 위해, 본 발명의 발명자들은, 다음과 같은 실험을 행하였다. 우선, 실험을 행하기 위해 2종류의 유량 측정 장치(표준 모델 1, 2)를 준비하였다. 이들의 유량 측정 장치는, 주유로(13)의 유로 단면적이 0.00031㎡, 오리피스(25)의 단면적(개구면적)이 0.00018㎡, 부유로(14)의 유로 단면적이 5.00×10 ^-5 로 되어 있고, 외경 24㎜, 내경 22㎜의 칼라(32)에는 직경 5㎜의 통기구멍(33)이 개구되어 있다. 표준 모델1은 유량이 큰 타입(설정 유량 500L/min)이고, 표준 모델2는 유량의 작은 타입(설정 유량 300L/min)이다.

이들의 유량 측정 장치를 이용하여, 통기구멍(33)이 도입구(23)와 일치한 위치로부터 칼라(32)의 축방향 또는 원주 방향에 어긋난 경우의 분류비의 변화율이나, 주유로(13), 부유로(14) 및 오리피스(25)에서의 평균 유속 및 유량을 측정하였다. 이 결과를 도 7에 도시한다.

도 7에서의 샘플 No. 1, No. 4는 각각, 표준 모델 1, 2를 이용하여, 도 8의 (a), (b)와 같이 통기구멍(33)이 칼라(32)의 길이 방향에서도 원주 방향에서도 도입구(23)와 일치하도록 조정한 것이다. 샘플 No. 2, No. 5는 각각, 표준 모델 1, 2를 이용하여, 도 9의 (a)와 같이 통기구멍(33)이 칼라(32)의 축방향에서 도입구(23)로부터 0.25㎜(통기구멍(33)의 직경의 5%) 어긋나도록 조정한 것이다. 샘플 No. 3, No. 6은 각각, 표준 모델 1, 2를 이용하여, 도 9의 (b)와 같이 통기구멍(33)이 그 원주 방향에서 도입구(23)와 일치한 위치로부터 1.2도만큼 어긋나도록 조정한 것이다.

또한, 각 샘플 No. 1 내지 6의 분류비 변화율이란, 통기구멍(33)의 위치 어긋남이 없는 때의 분류비를 주유로의 유량 : 부유로의 유량=A : B, 위치 어긋남이 생긴 때의 분류비를 주유로의 유량 : 부유로의 유량=a : b로 하였을 때, 다음의 식으로 표시되는 것이다. 또한, 주유로의 유량이란, 부유로에 흐르는 기체의 유량을 포함하지 않는 것이다.

[수식 1]

도 7에 의하면, 표준 모델 1, 2에서는, 통기구멍(33)이 그 직경의 5%만큼 칼라(32)의 축방향으로 어긋나면, 분류비 변화율이 약 6 내지 15% 정도 변화한다. 또한, 통기구멍(33)이 칼라(32)의 원주 방향으로 1.2도 어긋나면, 분류비 변화율이 약 10 내지 18% 정도 변화하는 것을 알 수 있다. 게다가, 분류비의 변화는, 대유량용의 유량 측정 장치일수록 현저해지는 것을 알 수 있다.

따라서, 유량 측정 장치(특히, 대유량용의 유량 측정 장치)의 측정 정밀도를 향상시키기 위해서는, 칼라의 통기구멍과 도입구와의 위치 어긋남을 없애고, 분류비의 편차를 작게 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 9의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 도입구(23)가 통기구멍(33)의 연(緣)에서 부분적으로 막히지 않도록 하기 위해서는, 통기구멍(33)의 직경을 도입구(23)의 직경보다 크게 하는 방법이 생각된다. 그러나, 이 방법에서도, 통기구멍(33)과 도입구(23)의 사이에 단차부분이 생기기 때문에, 이 단차부분에 의해 부유로(14)측으로 분류 되는 기체의 흐름에 혼란이 생기고, 결국 분류비의 편차를 작게 할 수가 없었다.

본 발명은, 이와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적으로 하는 점은, 오리피스를 지지시키기 위한 부재(오리피스 지지 부재)를 이용하여 오리피스를 지지시키도록 한 바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치에 있어서, 오리피스 지지 부재의 제조 편차나 위치 어긋남 등에 의한 분류비의 변화를 작게 하는 것에 있다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치는, 양단이 개구한 주유로 및 상기 주유로로부터 분기한 부유로를 갖는 유로 블록과, 상기 부유로에 마련된 유량 측정 소자와, 상기 주유로의 벽면에서 개구하고, 또한, 상기 부유로에 연통한 분류구 및 회수구를 구비하고, 상기 주유로에 흐르는 기체의 일부를 상기 분류구로부터 상기 부유로에 분류시키고, 상기 부유로를 통과한 기체를 상기 회수구로부터 상기 주유로에 되돌리도록 한 유량 측정 장치에 있어서, 상기 유로 블록의 상기 주유로가 되는 공간의 주면(周面)에서, 상기 분류구를 포함하는 영역과 상기 회수구를 포함하는 영역을 제외한 영역에 지지 부재 수납부가 요설(凹設)되고, 상기 주유로 내에 오리피스가 납입되고, 상기 지지 부재 수납부에 감입(嵌入)된 오리피스 지지 부재가, 상기 오리피스에 맞닿음에 의해 상기 오리피스를 지지하고, 상기 주유로중 상기 지지 부재 수납부가 형성된 영역 이외의 벽면과 상기 오리피스 지지 부재의 내면에 의해 상기 주유로의 벽면이 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 유량 측정 장치에서는, 오리피스를 지지시키기 위한 오리피스 지지 부재가, 주유로가 되는 공간의 주면중 분류구를 포함하는 영역과 회수구를 포함하는 영역을 제외한 영역에 요설된 지지 부재 수납부에 감입되어 있기 때문에, 오리피스 지지 부재나 지지 부재 수납부에 편차(오차)가 있어도, 오리피스 지지 부재가 분류구나 회수구에 겹쳐질 우려가 없다. 또한, 오리피스 지지 부재가 주유로 내에서 돌아서 분류구나 회수구에 간섭할 우려도 없다. 그 때문에, 오리피스를 유로 블록과 별체로 하여 교환 가능하게 한 바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치에 있어서, 부품의 편차에 의한 분류비의 편차를 작게 할 수 있다. 또한, 주유로중 지지 부재 수납부가 형성된 영역 이외의 벽면과 지지 부재 수납부에 감입된 오리피스 지지 부재의 내면에 의해, 주유로의 벽면을 거의 매끈하게 형성할 수 있기 때문에, 주유로에서의 기체의 흐름도 스무스하게 할 수 있다. 이들의 결과, 본 발명에 의하면, 분류비를 안정시켜서 유량 측정 장치의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치의 어느 실시양태에서는, 상기 유로 블록의 상기 주유로가 되는 공간의 주면에 당지부(當止部)[닿아멈춤부]를 돌설하고, 상기 오리피스를 상기 당지부에 맞대임에 의해 위치 결정하고, 상기 오리피스 지지 부재의 단면(端面)과 상기 당지부의 사이에 상기 오리피스를 끼워 넣어 지지시키고 있다. 이러한 실시양태에 의하면, 오리피스를 주유로 내에 돌설된 당지부에 맞대여서 위치 결정하고 있기 때문에, 오리피스의 위치 결정 정밀도가 높아지고, 분류비의 편차를 저감할 수 있다.

또한, 이 실시양태에서는, 상기 유로 블록의 상기 주유로가 되는 공간의 주면에서, 상기 당지부로부터 상기 유로 블록의 한쪽 단면에 걸쳐서, 균일한 단면(斷面) 형상의 지지 부재 수납부를 요설하고, 상기 오리피스 지지 부재에 그 길이 방향 전체 길이에 걸쳐서 노치부를 형성하고, 상기 오리피스 지지 부재의 노치부에 상기 주유로중 상기 지지 부재 수납부가 형성된 영역 이외의 벽면을 담도록 하여, 상기 오리피스 지지 부재를 상기 지지 부재 수납부에 삽입하고 있어도 좋다. 이러한 실시양태에 의하면, 경질 내지 강성이 있는 오리피스 지지 부재라도 지지 부재 수납부에 용이하게 삽입할 수 있기 때문에, 경질 내지 강성이 있는 오리피스 지지 부재를 이용하여 오리피스를 단단히 고정할 수 있다.

또한, 상기 실시양태에서는, 상기 유로 블록의 상기 주유로가 되는 공간의 주면에서, 상기 당지부로부터 상기 유로 블록의 한쪽 단면을 향하여, 균일한 단면 형상의 지지 부재 수납부를 마련하고, 상기 오리피스 지지 부재에 그 길이 방향의 일부에 노치부를 형성하고, 상기 오리피스 지지 부재의 노치부에 상기 주유로중 상기 지지 부재 수납부가 형성된 영역 이외의 벽면을 담도록 하여, 상기 오리피스 지지 부재를 상기 지지 부재 수납부에 삽입하고 있어도 좋다. 이러한 실시양태에 의하면, 경질 내지 강성이 있는 오리피스 지지 부재라도 지지 부재 수납부에 용이하게 삽입할 수 있기 때문에, 경질 내지 강성이 있는 오리피스 지지 부재를 이용하여 오리피스를 단단히 고정할 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치의 다른 실시양태에서는, 상기 유로 블록의 상기 주유로가 되는 공간의 주면에 홈형상의 지지 부재 수납부를 마련하고, 상기 오리피스의 외주면에 돌기를 마련하고, 상기 지지 부재 수납부에 상기 돌기를 감입하여 상기 오리피스를 상기 주유로 내에 납입하고, 상기 지지 부재 수납부에 삽입한 봉형상의 상기 오리피스 지지 부재에 의해 상기 오리피스를 지지시키고 있다. 이러한 실시양태에 의하면, 작은 단면적의 오리피스 지지부에 의해 오리피스를 지지할 수 있기 때문에, 기체의 흐름을 안정시킬 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치의 또다른 실시양태에서는, 상기 주유로 내에 납입된 오리피스를, 상기 주유로의 한쪽 개구로부터 상기 지지 부재 수납부에 감입된 상기 오리피스 지지 부재와 상기 주유로의 다른쪽 개구로부터 상기 지지 부재 수납부에 감입된 다른 상기 오리피스 지지 부재로 끼워 넣어 지지하고 있다. 이러한 실시양태에서는, 양측의 오리피스 지지 부재로 끼워 넣음에 의해 오리피스를 고정하고 있기 때문에, 주유로 내에 오리피스를 위치 결정하기 위한 당지부가 필요없게 되고, 양측의 오리피스 지지 부재의 길이를 조정한 것에 의해 오리피스를 임의의 위치에서 지지시킬 수 있고, 그것에 의해 분류비를 조절하는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치의 또다른 실시양태에서는, 상기 오리피스 지지 부재가, 복수개의 오리피스 지지 부재에 의해 구성되어 있다. 이러한 실시양태에서는, 오리피스 지지 부재가 복수개로 분할되어 있기 때문에, 오리피스의 두께에 응하여 오리피스 지지 부재의 개수를 조정할 수 있다. 오리피스의 전후에 각각 복수개의 오리피스 지지 부재가 이용되고 있는 경우에는, 양측의 오리피스 지지 부재의 개수를 조정함으로써 오리피스의 위치를 바꿀 수 있다. 따라서, 분류비를 용이하게 조정할 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치의 또다른 실시양태에서는, 상기 유로 블록의 단면에 마련한 엔드 캡에 의해 상기 오리피스 지지 부재의 단면을 누르고 있다. 이러한 실시양태에서는, 엔드 캡에 의해 오리피스 지지 부재의 단면을 누르고 있기 때문에, 엔드 캡에 의해 오리피스 지지 부재의 탈락을 방지할 수 있다.

또한, 이와 같이 실시양태에서는, 상기 오리피스 지지 부재의 단면과 상기 엔드 캡과의 사이에 탄성 부재를 끼워 넣어도 좋다. 오리피스 지지 부재의 단면과 엔드 캡과의 사이에 탄성 부재를 끼워 넣으면, 탄성 부재의 탄성 반발력에 의해 오리피스 지지 부재를 오리피스에 가압시킬 수 있고, 오리피스를 확실하게 지지할 수 있다.

본 발명에 관한 유량 측정 장치의 또다른 실시양태에서는, 상기 유로 블록이, 서로 별체가 된 주유로부와 부유로부를 조립하여 구성되어 있고, 상기 주유로부에 상기 주유로가 형성되고, 상기 부유로부에 상기 부유로가 형성되어 있다. 이러한 실시양태에 의하면, 용도에 응하여 부유로부를 교환할 수 있다. 또한, 1개의 유로에 유량 검출 소자를 구비한 시판 또는 기존의 유량 측정 장치를 부유로부로서 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 과제를 해결하기 위한 수단은, 이상 설명한 구성 요소를 적절히 조합한 특징을 갖는 것이고, 본 발명은 이러한 구성 요소의 조합에 의한 많은 변화를 가능하게 하는 것이다.

도 1의 (a) 및 (b)는, 직관형 유량 측정 장치의 측정 원리를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 2는, 바이패스 유로 구조의 유량 측정 장치의 측정 원리를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 3은, 특허 문헌 1에 개시된 유량 측정 장치의 일부 파단한 단면도.
도 4는, 특허 문헌 1에 개시된 유량 측정 장치의 개량안을 설명하는 단면도.
도 5는, 특허 문헌 2에 개시된 유량 측정 장치의 개략 단면도.
도 6의 (a)는, 특허 문헌 2에 개시된 유량 측정 장치의 개량안을 설명하는 개략 단면도. 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 유량 측정 장치에 이용하는 칼라를 도시하는 사시도.
도 7은, 유량 측정 장치의 6개의 샘플을 이용하여, 칼라의 통기구멍의 위치 어긋남과 분류비 변화율과의 관계를 조사한 결과를 도시한 도면.
도 8의 (a) 및 (b)는, 도 7에 도시한 샘플 No. 1과 No. 4의 구조를 도시하는 개략도.
도 9의 (a)는, 도 7에 도시한 샘플 No. 2와 No. 5의 구조를 도시하는 개략도. 도 9의 (b)는, 도 7에 도시한 샘플 No. 3과 No. 6의 구조를 도시하는 개략도.
도 10은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 유량 측정 장치의 외관 사시도.
도 11의 (a)는, 실시 형태 1의 유량 측정 장치의 평면도. 도 11의 (b)는, 도 11의 (a)의 XX선 단면도. 도 11의 (c)는, 도 11의 (b)의 YY선 단면도.
도 12는, 실시 형태 1의 유량 측정 장치의 분해 사시도.
도 13의 (a) 및 (b)는, 도 12중에 도시되어 있는 유로 블록의 정면도 및 배면도.
도 14의 (a)는, 도 13의 (a)의 ZZ선 단면도. 도 14의 (b)는, 동상의 유로 블록의 일부 파단한 사시도.
도 15의 (a), (b) 및 (c)는, 서로 개구면적이 다른 오리피스를 도시하는 정면도. 도 15의 (d)는, 오리피스 지지 스페이서의 정면도.
도 16의 (a) 및 (b)는, 오리피스, 오리피스 지지 스페이서 및 실 링을 장착된 유로 블록의 사시도 및 정면도.
도 17의 (a) 및 (b)는, 유량 검출 소자에 의한 유량 검출의 원리를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 18은, 실시 형태 1에 의한 유량 측정 장치의 변형례를 도시하는 단면도.
도 19는, 실시 형태 1에 의한 유량 측정 장치의 다른 변형례로서, 엔드 캡을 제외한 상태의 정면도.
도 20의 (a)는, 실시 형태 1에 의한 유량 측정 장치의 또다른 변형례로서, 엔드 캡을 제외한 상태의 정면도. 도 20의 (b)는, 해당 변형례에 이용되는 오리피스와 오리피스 지지 스페이서의 정면도.
도 21의 (a)는, 실시 형태 1에 의한 유량 측정 장치의 또다른 변형례를 도시하는 단면도. 도 21의 (b)는, 도 21의 (a)의 WW선 단면도.
도 22는, 동상의 유량 측정 장치에 이용되고 있는 유로 블록의 사시도.
도 23은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 유량 측정 장치를 도시하는 단면도.
도 24는, 실시 형태 2의 유량 측정 장치에 이용되는 유로 블록의 일부 파단한 사시도.
도 25의 (a)는, 실시 형태 2의 유량 측정 장치에 이용되는 오리피스 지지 스페이서의 사시도. 도 25의 (b)는, 실시 형태 2의 유량 측정 장치에 이용되는 다른 오리피스 지지 스페이서를 도시하는 사시도.
도 26은, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 유량 측정 장치로서, 엔드 캡을 제외하고 중앙에서 파단한 상태의 사시도.
도 27은, 실시 형태 3에 의한 유량 측정 장치의 변형례로서, 엔드 캡을 제외하고 중앙에서 파단한 상태의 사시도.
도 28은, 본 발명의 실시 형태 4에 의한 유량 측정 장치로서, 엔드 캡을 제외하고 중앙에서 파단한 상태의 사시도.
도 29는, 본 발명의 실시 형태 5에 의한 유량 측정 장치의 사시도.
도 30은, 실시 형태 5에 의한 유량 측정 장치의 일부분 해석한 사시도.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 알맞는 실시 형태를 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 설계 변경할 수 있다.

(제 1의 실시 형태)

이하, 도 10 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 실시 형태 1에 의한 유량 측정 장치를 설명한다. 도 10은 실시 형태 1의 유량 측정 장치(51)를 도시하는 사시도이다. 도 11의 (a)는 유량 측정 장치(51)의 평면도, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 XX선 단면도, 도 11의 (c)는 도 11의 (b)의 YY선 단면도이다. 도 12는 유량 측정 장치(51)의 분해 사시도이다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 유량 측정 장치(51)은, 주로, 주유로(53)와 부유로(56)를 갖는 유로 블록(52), 유량 검출 소자(61)를 갖는 회로 기판(60), 커버(62), 오리피스(63), 오리피스 지지 스페이서(65)(오리피스 지지 부재), 한 쌍의 실 링(67) 및 한 쌍의 엔드 캡(68)에 의해 구성되어 있다.

우선, 도 12의 유량 측정 장치(51)에 이용되고 있는 유로 블록(52)의 구조를 설명한다. 도 13의 (a), (b)는 유로 블록(52)의 정면도 및 배면도이다. 도 14의 (a)는 도 13의 (a)의 ZZ선 단면도이다. 도 14의 (b)는 분류 도입로(72)를 통과하는 개소에서 파단한 유로 블록(52)의 사시도이다. 유로 블록(52)는, 주유로(53)가 형성된 주유로부(55a)와, 부유로(56)가 형성된 부유로부(55b)를 일체 성형한 것이고, 합성 수지 성형품으로 되어 있다.

도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주유로부(55a)는 전후 방향으로 관통한 주유로(53)를 갖고 있고, 주유로(53)의 축방향에서의 거의 중앙부에서는, 오리피스(63)를 맞닿게 하기 위한 고리형상을 한 당지부(75)가 주유로(53)의 벽면으로부터 돌출하고 있다. 도 13의 (a) 및 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이, 당지부(75)보다도 전방에서는, 주유로(53)의 내면중 윗면을 제외한 영역이, 주유로(53)의 벽면이 되어야 할 면에서 일정한 깊이만큼 제거되어 있고 단면 C자형상의 스페이서 수납부(74)(지지 부재 수납부)가 요설되어 있다. 이 결과, 스페이서 수납부(74)는 당지부(75)로부터 주유로부(55a)의 전단면까지 균일한 단면으로 축방향으로 늘어나 있다. 또한, 주유로(53)의 상부에 남은 유로 벽부(54)도, 당지부(75)로부터 주유로부(55a)의 전단면까지 균일한 단면으로 축방향으로 늘어나 있다. 도 13의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 주유로부(55a)의 전단면 및 후단면에는, 주유로(53)의 단면 개구를 둘러싸도록 하여 고리형상의 링 지지홈(58)이 형성되어 있다. 링 지지홈(58)의 외측에서, 주유로부(55a)의 전단면 및 후단면의 네모퉁이에는, 각각 나사 구멍(59)가 형성되어 있다.

부유로부(55b)는 주유로부(55a)의 윗면에 마련되어 있다. 도 12 및 도 14의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 부유로부(55b)의 거의 전체에는, 윗면이 개구한 얕은 박스형상의 외관을 나타내는 부유로 형성실(57)이 형성되어 있다. 부유로 형성실(57)의 저부에는, 전후 방향으로 늘어난 부유로(56)가 형성되고, 유로 블록(52) 내에는, 부유로(56)의 양단부터 주유로(53)를 향하여 각각 수직한 분류 도입로(72)와 분류 회수로(73)이 늘어나 있다. 분류 도입로(72)의 하단의 분류구(72a)는 당지부(75)보다도 전방에서(즉, 후술하는 오리피스(63)보다도 전방에 위치하도록) 유로 벽부(54)의 벽면(53a)에서 개구하고 있다. 마찬가지로, 분류 회수로(73)의 하단의 회수구(73a)는 당지부(75)보다도 후방에서 주유로(53)의 천면에서 개구하고 있다.

다음에, 도 12의 유량 측정 장치(51)에 이용되고 있는 오리피스(63)와 오리피스 지지 스페이서(65)에 관해 설명한다. 오리피스(63)는 외주의 일부에 플랜지(64)를 가지며, 중앙부에는, 기체의 흐름을 제어하기 위한 개구부(76)를 갖고 있다. 오리피스(63)는, 주유로(53)와 부유로(56)의 분류비에 응하여 예를 들면 도 15의 (a), (b) 및 (c)와 같이 개구부(76)의 면적(개구면적)이 다른 복수종류의 것이 준비되어 있다. 여기에 도시한 오리피스(63)는 모두 중앙부에 원형의 개구부(76)가 뚫린 것이지만, 오리피스(63)로서는, 이 이외에도 허니컴형상에 다수의 구멍이 뚫린 것이나, 미세한 다수의 구멍을 갖는 다공질체라도 좋다. 단, 이하에서는, 원형의 개구부(76)를 갖는 오리피스(63)를 이용한 경우에 관해 설명한다.

어느 오리피스(63)도, 개구부(76)의 중심부터 플랜지(64)가 없는 부분의 연까지의 반경은, 유로 블록(52)의 주유로(53)의 중심부터 유로 벽부(54)의 벽면(53a)까지의 반경과 동등하게 되어 있다. 또한, 플랜지(64)는, 유로 블록(52)에서 스페이서 수납부(74)의 단면 형상과 같은 형상으로 같은 사이즈로 되어 있고, 오리피스(63)의 개구부(76)의 중심부터 플랜지(64)의 연까지의 반경은, 유로 블록(52)에서의 주유로(53)의 중심부터 스페이서 수납부(74)까지의 반경과 동등하게 되어 있다. 또한, 기체의 통과를 스무스하게 하기 위해, 개구부(76)의 연에는 테이퍼를 시행하고 있다.

따라서, 어느 오리피스(63)도, 플랜지(64)를 스페이서 수납부(74)에 맞춤에 의해 주유로(53) 내에 납입할 수 있고, 유로 블록(52)의 전단면부터 주유로(53)에 납입된 오리피스(63)는 당지부(75)에 맞닿아 위치 결정된다.

오리피스 지지 스페이서(65)는, 원통형의 일부를 길이 방향 전체 길이에 걸쳐서 노치된 형상으로 되어 있고, 전체 길이에 걸치는 슬릿형상의 노치부(66)를 갖고 있다. 오리피스 지지 스페이서(65)의 외경은 스페이서 수납부(74)의 직경과 동등하고, 오리피스 지지 스페이서(65)의 두께는 스페이서 수납부(74)의 깊이와 동등하게 되어 있다. 노치부(66)의 폭은 유로 벽부(54)의 폭과 동등하게 되어 있다. 또한, 오리피스(63)의 두께와 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이를 합친 것은, 당지부(75)의 앞면부터 유로 블록(52)의 전단면까지의 거리와 동등하게 되어 있다.

오리피스 지지 스페이서(65)는, 노치부(66)를 유로 벽부(54)에 맞춤에 의해 스페이서 수납부(74)에 삽입할 수 있다. 오리피스 지지 스페이서(65)의 개략 C자형상을 한 단면 형상은, 오리피스(63)의 플랜지(64)의 형상와 일치하기 때문에, 오리피스(63)의 뒤로부터 스페이서 수납부(74)에 오리피스 지지 스페이서(65)를 삽입하면, 도 15의 (d)에 도시하는 바와 같이, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면이 오리피스(63)의 플랜지(64)에 맞닿아 오리피스(63)가 눌려진다. 도 16의 (a) 및 (b)는, 이와 같이 하여 주유로(53) 내에 오리피스(63)와 오리피스 지지 스페이서(65)를 삽입한 상태를 도시하고 있다.

이렇게 하여 오리피스(63)와 오리피스 지지 스페이서(65)를 주유로(53) 내에 장착한 상태에서는, 당지부(34)보다도 전방에서는, 유로 벽부(54)의 벽면(53a)와 오리피스 지지 스페이서(65)의 내면(53c)에 의해 주유로(53)의 벽면이 형성되어 있다. 전방에서의 주유로(53)의 내경(벽면(53a) 및 내면(53c)의 직경)은, 당지부(34)보다도 후방에서의 주유로(53)의 벽면(53b)의 내경과 동등하게 되어 있다. 또한, 도시예에서는, 오리피스 지지 스페이서(65)를 장착한 후의 주유로(53)는 단면 원형형상으로 되어 있지만, 주유로(53)는 다각형형상(예를 들면, 4각형형상, 5각형형상, 육각형형상, 8각형형상 등)의 단면을 갖고 있어도 좋다.

다음에, 부유로부(55b)에 관해 설명한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 유량 검출 소자(61)는, 회로 기판(60)의 하면에 실장되어 있다. 한편, 부유로(56)는, 부유로 형성실(57)의 저면에서 윗면이 개구하고 있다. 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 회로 기판(60)은, 유량 검출 소자(61)를 아래로 한 상태에서, 부유로(56)의 개구 영역을 둘러싸도록 배치된 고리형상의 고무 패킹(도시 생략)을 통하여 부유로 형성실(57)의 저면에 겹처지고, 열코킹이나 나사 고정 등의 수단으로 회로 기판(60)을 부유로 형성실(57)에 고정된다. 회로 기판(60)은, 적어도 부유로(56)의 개구 영역에 면한 부분에는 구멍이 열려 있지 않기 때문에, 부유로(56)의 윗면은 회로 기판(60)에 의해 기밀적으로 밀폐된다. 또한, 유량 검출 소자(61)는, 부유로(56)중 부분적으로 폭이 넓게 된 부분에 들어가고, 부유로(56) 내의 소정 위치에 위치 결정된다. 계속해서, 부유로부(55b)의 윗면은, 커버(62)에 의해 막혀진다.

유량 검출 소자(61)는, 기체의 유속을 측정할 수 있는 것이면, 특히 그 종류는 묻지 않는다. 유량 검출 소자(61)로서는, 예를 들면 히터와 서모파일을 갖는 플로 센서를 이용할 수 있다. 이 유량 검출 소자(61)에서는, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 에칭에 의해 기판(77)의 윗면에 캐비티(78)를 형성하고, 캐비티(78)의 위에 절연성 박막(79)를 붙여서 절연성 박막(79)의 연을 기판(77)으로 지지하고 있다. 절연성 박막(79)의 중앙부에는, 폴리실리콘에 의해 히터(80)를 형성하고, 히터(80)의 상류측과 하류측에 각각 서모파일(81a, 81b)를 마련하고 있다. 서모파일(81a, 81b)는, Al의 선소(線簫)와 폴리실리콘의 선소를 교대로 연결하여 지그재그로 배치한 것이다. 서모파일(81a, 81b)는 히터(80)에 관해 대칭으로 배치하고 있고, 히터(80)의 양측의 대칭의 위치의 온도를 계측한다. 또한, 부호 82a, 82b는, 히터(80)나 서모파일(81a, 81b)의 전극 패드이다.

측정시에는, 히터(80)은 소정 온도로 발열하고 있고, 히터(80)의 주위에는 소정의 온도 분포( α)(온도 구배)가 생기고 있다. 서모파일(81a, 81b)는 대칭의 배치로 되어 있기 때문에, 도 17의 (a)와 같이 히터(80)의 위를 기체가 흐르지 않는 경우에는, 양 서모파일(81a, 81b)의 검지 온도는 동등하고, 온도차는 제로가 된다. 이에 대해, 도 17의 (b)와 같이 히터(80)의 위에 기체의 흐름(화살표로 나타낸다)이 생기면, 히터(80)의 열이 하류측으로 수송되고 온도 분포( α)가 하류측으로 시프트하기 때문에, 하류측의 서모파일 81b의 검지 온도가 상승하고, 상류측의 서모파일(81a)의 검지 온도가 하강하고, 양 서모파일(81a, 81b)의 검지 온도의 온도차로부터 기체의 유속을 산출할 수 있다.

계속해서, 도 16의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 링 지지홈(58)에 실 링(67)을 감입한 후, 유로 블록(52)의 양 단면에 각각 엔드 캡(68)을 부착하고, 네모퉁이의 통공(70)에 통과시킨 나사(71)를 유로 블록(52)의 나사 구멍(59)에 체결하여 엔드 캡(68)을 유로 블록(52)에 고정한다. 이 결과, 실 링(67)이 엔드 캡(68)의 배면과 유로 블록(52)의 단면 사이에서 가압되고, 유로 블록(52)의 단면과 엔드 캡(68) 사이의 기밀이 유지된다. 또한, 엔드 캡(68)으로 오리피스 지지 스페이서(65)의 단을 누름으로써 오리피스 지지 스페이서(65)의 타단을 오리피스(63)에 가압시킬 수 있다. 엔드 캡(68)의 접속 포트(69)는, 기체가 반송되는 파이프 등을 접속한 부분으로서, 주유로(53)와 연통하고 있다. 이렇게 조립된 유량 측정 장치(51)은, 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 유량 측정 장치(51)의 사이즈는, 예를 들면 길이 80㎜, 폭 30㎜, 높이 35㎜이다.

이와 같이 하여 구성된 유량 측정 장치(51)에서는, 도 11의 (b)에 화살표로 도시하는 바와 같이 접속 포트(69)로부터 주유로(53) 내에 기체가 유입하면, 이 기체가 오리피스(63)를 통과할 때의 저항에 의해 오리피스(63)의 전후에서 압력차가 생긴다. 이 압력차 때문에, 주유로(53)를 흐르는 기체의 일부가 분류 도입로(72)를 통과하여 부유로(56)에 분류되고, 부유로(56)를 통과한 기체가 분류 회수로(73)을 통과하여 재차 주유로(53)에 회수된다. 그리고, 분류된 기체가 부유로(56)를 흐를 때에, 유량 검출 소자(61)에 의해 부유로(56)를 흐르는 기체의 유량이 측정되고, 주유로(53)를 흐르는 기체의 유량과 부유로(56)를 흐르는 기체의 유량의 분류비에 의거하여 전 유량이 산출된다. 또한, 이 유량 측정 장치(51)에서는, 앞면측부터 기체를 도입하여도 좋고, 배면측부터 기체를 도입하여도 좋고, 쌍방향에서 이용할 수 있다.

이와 같은 바이패스 구조에 의하면, 대유량 측정용의 유량 측정 장치(51)의 경우에도, 주유로(53)의 유로 단면적을 작게 할 수 있고, 유량 측정 장치(51)를 소형화할 수 있다. 또한, 이 유량 측정 장치(51)에서는, 측정하려고 하는 유량 레인지에 응하여, 예를 들면 도 15의 (a) 내지 (c)와 같은 개구면적이 다른 오리피스(63)로 변경함으로써 주유로(53)와 부유로(56)의 분류비를 변경할 수 있고, 부유로(56)에 기체의 유속이 유량 검출 소자(61)의 측정 가능 레인지(출력의 리니어한 범위)에 들어가도록 조정할 수 있다. 따라서, 고객 요구나 용도에 응하여 여러가지의 유량 레인지의 유량 측정 장치를 제공할 수 있음과 함께, 오리피스(63) 이외의 부품, 즉 유로 블록(52) 등의 부품을 공용화할 수 있어서, 유량 측정 장치(51)의 제조 비용도 내릴 수 있다.

또한, 이와 같은 구조의 유량 측정 장치(51)에서는, 부유로(56)에 연결되는 분류구(72a)에 오리피스 지지 스페이서(65)가 겹쳐지거나, 분류구(72a)와 오리피스 지지 스페이서(65)가 간섭하거나 하는 일이 없다. 게다가, 주유로(53)의 벽면은, 유로 벽부(54)의 벽면(53a)와 오리피스 지지 스페이서(65)의 내면(53c)에 의해, 요철이 없는 매끈한 면(도시례에서는, 원통면)으로 되어 있다. 그 때문에, 주유로(53) 내를 흐르는 기체의 흐름의 안정성이 유지되고, 주유로(53)를 흐르는 유량과 부유로(56)를 흐르는 유량의 분류비를 일정하게 유지하기 쉬워지고, 유량 측정 장치(51)에 의한 유량의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(제 1의 실시 형태의 변형례)

도 18은 실시 형태 1의 변형례를 도시하는 단면도이다. 이 유량 측정 장치(91)에서는, 실시 형태 1의 경우보다도, 오리피스 지지 스페이서(65)와 유로 벽부(54)의 길이를 약간 단축하고, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면과 유로 벽부(54)의 단면을 주유로부(55a)의 전단면보다도 약간 끌어넣고 있다. 그리고, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면 및 유로 벽부(54)의 단면과 엔드 캡(68)의 배면의 사이에 O링 등의 탄성 부재(92)를 끼워 넣고, 탄성 부재(92)를 압체(壓締)하고 있다. 이와 같은 변형례에 의하면, 탄성 부재(92)의 탄성 반발력에 의해 오리피스 지지 스페이서(65)를 오리피스(63)에 가압시킬 수 있기 때문에, 확실하게 오리피스(63)를 지지시킬 수 있다.

또한, 오리피스 지지 스페이서(65) 및 유로 벽부(54)의 각 단면과 엔드 캡(68)의 배면 사이에는, 탄성 부재(92)와 함께 먼지 제거용의 네트(도시 생략) 등을 끼워 넣어도 좋다.

도 19에 도시하는 것은 실시 형태 1의 다른 변형례로서, 엔드 캡(68)을 제외한 상태의 정면도이다. 이 변형례의 유량 측정 장치(93)에서는, 오리피스 지지 스페이서(65)를 단면 반원형상으로 형성하고 있고, 그에 대응하여 오리피스(63)의 플랜지(64)나 스페이서 수납부(74)도 반원형상으로 형성하고 있다. 오리피스(63)가 금속 등으로 제작되어 있어서 강성을 갖고 있는 경우에는, 오리피스 지지 스페이서(65)로 오리피스(63)의 일부를 누를 수 있으면 좋기 때문에, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면이 작아져도 무방하다.

도 20의 (a), (b)에 도시하는 변형례(유량 측정 장치(94))는, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면적과 플랜지(64)를 더욱 작게 한 것이다. 즉, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오리피스(63)의 양측에 돌기형상의 플랜지(64)(돌기)를 마련하고 있고, 2개의 오리피스 지지 스페이서(65)는 단면 형상이 플랜지(64)의 형상과 동등한 봉형상이 되도록 형성되어 있다. 또한, 주유로(53)의 양측면에는 플랜지(64)의 형상과 같은 단면의 스페이서 수납부(74)를 홈형상으로 형성하고 있다. 그리고, 도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이, 플랜지(64)를 스페이서 수납부(74)에 끼워서 오리피스(63)를 주유로(53) 내에 납입한 후, 좌우의 스페이서 수납부(74)에 각각 오리피스 지지 스페이서(65)를 삽입하여 오리피스(63)를 지지시키고 있다. 또한, 오리피스 지지 스페이서(65)나 스페이서 수납부(74)의 단면 형상은, 오리피스 지지 스페이서(65)가 스페이서 수납부(74)로부터 주유로(53) 내로 빠져서 탈락하지 않는 형상으로 하고 있다.

도 19나 도 20에 도시한 바와 같은 변형례에서는, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면적을 작게 하고 있기 때문에, 오리피스 지지 스페이서(65)와 유로 벽부(54)의 연끼리의 경계목(境目)과 분류구(72a)와의 거리를 크게할 수 있다. 그 때문에, 오리피스 지지 스페이서(65)와 유로 벽부(54)의 연끼리의 경계목에서 기체의 흐름에 혼란이 생겼다고 하여도, 분류구(72a)에 흘러 들어가는 기체에 영향이 미치기 어려워지고, 분류비를 안정시킬 수 있다.

도 21의 (a)는, 실시 형태 1의 또다른 변형례에 의한 유량 측정 장치(95)를 도시하는 단면도, 도 21의 (b)는, 도 21의 (a)의 WW선 단면도이다. 또. 도 22는, 유량 측정 장치(95)의 유로 블록(52)를 도시하는 사시도이다. 이 변형례에서는, 하단의 분류구(72a)가 유로 벽부(54)의 벽면(53a)에서 개구하도록 하여, 2개의 분류 도입로(72)를 수직으로 형성하고 있다. 부유로 형성실(57)의 저면에서는, 좌우의 분류 도입로(72)의 상단 사이를 연결하도록 하여 합류로(96)을 수평으로 마련하고 있다. 마찬가지로, 좌우의 분류 회수로(73)의 상단 사이를 연결하도록 하여 분산로(97)를 수평으로 마련하고 있다. 또한, 합류로(96)의 중앙과 분산로(97)의 중앙을 연결하도록 하여 부유로(56)를 마련하고 있다.

이 유량 측정 장치(95)에서는, 주유로(53)를 흐르는 기체의 일부가 2개소의 분류구(72a)로부터 분류 도입로(72)를 통과하여 합류로(96)에 흘러 들어가고, 양단에서 합류로(96)에 흘러 들어간 기체는 그 중앙부에서 부유로(56)에 송입되고, 부유로(56)를 통과할 때에 유량 검출 소자(61)에 의해 유량이 측정된다. 그리고, 부유로(56)를 통과한 기체는, 분산로(97)에 흘러 들어가 좌우로 나누어지고, 분류 회수로(73)을 통과하여 재차 회수구(73a)로부터 주유로(53)에 되돌아와, 주유로(53)를 통과한 기체와 함께 흐른다.

따라서 이와 같은 구조에 의하면, 2개소의 분류구(72a)로부터 분류시켜진 기체를 1개의 부유로(56)에 모아서 유속 분포의 치우침을 평균화한 다음 유량 검출 소자(61)에서 기체의 유속을 측정할 수 있다. 따라서, 부유로(56)에서 유량을 안정화시킬 수 있고, 유량의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 부유로부(55b)에서의 유로의 구조는 특히 한정된 것이 아니기 때문에, 도 21 및 도 22에 도시한 것 이외에도, 특허 문헌 1이나 일본 특원2008-222992에 개시된 바와 같은 구조의 것이라도 좋다.

(제 2의 실시 형태)

도 23은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 유량 측정 장치(101)의 단면도이다. 도 24는, 유량 측정 장치(101)에 이용하는 유로 블록(52)의 일부 파단한 사시도이다. 도 25의 (a)는, 유량 측정 장치(101)에 이용하는 오리피스 지지 스페이서(65)의 사시도이다.

이 유량 측정 장치(101)에서는, 도 25의 (a)에 도시하는 바와 같이, 노치부(66)를 오리피스 지지 스페이서(65)의 전체 길이에 걸쳐서 형성하지 않고, 노치부(66)의 길이가 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이보다도 짧아지도록 하고 있다. 한편, 도 24에 도시하는 바와 같이, 유로 블록(52)의 주유로(53) 내에서는, 노치부(66)에 합치한 형상 및 사이즈의 유로 벽부(54)를 남겨 두도록 하여, 그 이외의 영역에 스페이서 수납부(74)를 형성하고 있다. 분류구(72a)는 유로 벽부(54)에서 개구하고 있고, 유로 벽부(54)의 연과 분류구(72a)의 사이에는, 분류비에 영향을 주지 않는 정도에 충분한 거리가 유지되어 있다. 이와 같은 실시 형태에 의해서도, 실시 형태 1의 유량 측정 장치(51)와 같은 작용 효과를 이룰 수 있다.

또한, 이 실시 형태에서 이용하는 오리피스 지지 스페이서(65)는, 도 25의 (b)에 도시하는 바와 같이, 슬릿형상의 노치부(66)를 갖는 오리피스 지지 스페이서(65a)와, 원통형상의 오리피스 지지 스페이서(65b)로 나누어도 좋다.

(제 3의 실시 형태)

도 26은, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 유량 측정 장치(102)의 일부 파단한 사시도이다. 이 실시 형태에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 주유로(53)의 뒷부분(회수구(73a)가 개구하고 있는 측)도 앞 부분(분류구(72a)가 개구하고 있는 측)과 같은 구조로 하고 있다. 유량 측정 장치(102)로는, 주유로(53) 내에 당지부(75)를 마련하고 있지 않고, 주유로부(55a)의 전단면부터 후단면에 걸쳐서 유로 벽부(54)와 스페이서 수납부(74)가 형성되어 있다. 따라서 오리피스(63) 등을 담기 전의 주유로(53)는, 주유로부(55a)의 전단면부터 후단면에 걸쳐서, 균일한 단면 형상으로 되어 있다.

스페이서 수납부(74)의 뒷부분에는 한쪽의 오리피스 지지 스페이서(65)가 삽입되고, 그 앞면에는 오리피스(63)가 삽입되고, 오리피스(63)의 전방에서는, 스페이서 수납부(74)에 다른쪽의 오리피스 지지 스페이서(65)가 삽입되어 있다. 한쪽의 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이와 오리피스(63)의 두께와 다른쪽의 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이를 합계한 치수는, 주유로부(55a)의 전단면과 후단면과의 거리와 동등하게 되어 있고(또는, 오리피스 지지 스페이서(65)의 단면에 탄성 부재(92)를 삽입하는 경우에는, 상기 합계 치수는 주유로부(55a)의 전단면과 후단면과의 거리보다도 약간 짧게 되어 있고), 유로 블록(52)의 양면에 엔드 캡(68)을 부착함으로써, 오리피스(63)는 오리피스 지지 스페이서(65) 사이에 끼여저서 위치 결정 지지된다.

이와 같은 구조의 유량 측정 장치(102)에 의하면, 전후의 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이의 합을 일정하게 유지한 채로 각 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이를 바꿈에 의해 오리피스(63)의 위치를 변화시킬 수 있고, 그에 의해 분류비를 조정할 수 있다.

(제 3의 실시 형태의 변형례)

도 27은, 실시 형태 3의 변형례를 도시하는 일부 파단한 사시도이다. 이 유량 측정 장치(103)에서는, 전후의 오리피스 지지 스페이서(65)를 각각 길이가 짧은 복수의 오리피스 지지 스페이서(65c)에 의해 형성한 것이다. 이들의 오리피스 지지 스페이서(65c)는 같은 길이의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 변형례에 의하면, 각 오리피스 지지 스페이서(65c) 사이의 간극중, 어느 간극에 오리피스(63)를 끼워 넣는지에 의해 자유롭게 오리피스(63)의 위치를 바꿀 수 있고, 그에 의해 분류비를 조정할 수 있다. 또한, 오리피스 지지 스페이서(65c) 사이에는 가스 정류판 등을 끼워 넣어도 좋다.

(제 4의 실시 형태)

도 28은, 본 발명의 실시 형태 4에 의한 유량 측정 장치(104)의 일부 파단한 사시도이다.

도 28의 유량 측정 장치(104)에서는, 오리피스(63)의 길이를 길게 함에 의해 유체 저항을 크게 하고 있다. 유체 저항을 변화시키는 것은, 오리피스(63)의 개구면적을 변화시키면 좋지만, 이 실시 형태와 같이 오리피스(63)의 길이를 바꿈에 의해서도 유체 저항을 변화시킬 수 있고, 분류비를 조정할 수 있다.

오리피스(63)의 길이를 변화시키는 경우에는, 그것에 응하여 실시 형태 1과 같은 구조의 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이를 변화시키거나, 실시 형태 3과 같은 구조의 전후의 오리피스 지지 스페이서(65)의 길이를 변화시키거나, 또는 실시 형태 3의 변형례와 같은 구조에서 앞 부분 또는 뒷부분의 오리피스 지지 스페이서(65c)의 수를 증감시키거나 하면 좋다.

(제 5의 실시 형태)

도 29는, 본 발명의 실시 형태 5에 의한 유량 측정 장치(105)의 사시도이다. 도 30은, 유량 측정 장치(105)의 일부 분해한 사시도이다. 이 유량 측정 장치(105)에서는, 유로 블록(52)를 구성한 주유로부(55a)와 부유로부(55b)를 제각기 형성한 것이다. 주유로부(55a)의 윗면에는, 부유로부(55b)의 하단부를 감입하여 위치 결정하기 위한 오목부(106)가 마련되어 있고, 오목부(106) 내에는 분류 도입로(72)의 상단과 분류 회수로(73)의 상단이 개구하고 있다. 부유로부(55b)는, 시판 또는 기존의 유량 측정 장치를 이용한 것이다. 부유로부(55b)의 내부에는 부유로(56)(시판 또는 기존의 유량 측정 장치의 유로)과 유량 검출 소자(61)가 마련되어 있고, 부유로(56)의 양단은 부유로부(55b)의 하면에서 개구하고 있다.

주유로부(55a)와 부유로부(55b)를 조립할 때에는, 분류 도입로(72) 및 분류 회수로(73)의 상단 개구의 주위에 각각 O링을 넣고, 오목부(106)에 부유로부(55b)의 하단부를 감입하여 위치 결정함과 함께, 부유로(56)의 하면 개구를 각각 분류 도입로(72)와 분류 회수로(73)에 접속한다. 그리고, 나사에 의해 부유로부(55b)를 주유로부(55a)의 윗면에 고정한다.

이와 같은 실시 형태에 의하면, 시판 또는 기존의 유량 측정 장치를 이용하여 바이패스형의 유량 측정 장치를 제작할 수 있다.

(그 밖의 실시 형태)

실시 형태 1이나 실시 형태 2 등에서는, 분류구(72a)가 개구하고 있는 측(앞 부분)에서 주유로(53)에 유로 벽부(54)나 스페이서 수납부(74)를 마련하고, 주유로(53)에 납입한 오리피스(63)를 전방에서 스페이서 수납부(74)에 삽입한 오리피스 지지 스페이서(65)로 억제하도록 하였다. 이와는 반대로, 회수구(73a)의 개구하고 있는 측(뒷부분)에서 주유로(53)에 유로 벽부(54)나 스페이서 수납부(74)를 마련하고, 주유로(53)에 납입한 오리피스(63)를 후방에서 스페이서 수납부(74)에 삽입한 오리피스 지지 스페이서(65)로 억제하도록 하여도 좋다.

또한, 접속 포트(69)에는 나사 가공을 시행하고 있어도 좋다.

본 발명의 유량 측정 장치는, 기체의 유량을 측정하는 것이고, 그 응용 분야는 광범위하게 미친다. 예를 들면 가스 미터나 연료 전지에서 가스 류량을 측정하는 용도에 이용할 수 있다. 또한, 수면시 무호흡 증후군용의 치료 기기 등의 의료 기기, 공장에서의 공기 유량을 감시하는 산업 기기(산업용 에어라인), 기기 조립 용도 등에 사용할 수도 있다.

51, 91, 93 내지 95, 101 내지 105 : 유량 측정 장치
52 : 유로 블록
53 : 주유로
54 : 유로 벽부
55a : 주유로부
55b : 부유로부
56 : 부유로
60 : 회로 기판
61 : 유량 검출 소자
63 : 오리피스
64 : 플랜지
65, 65a, 65b, 65c : 오리피스 지지 스페이서
66 : 노치부
72 : 분류 도입로
72a : 분류구
73 : 분류 회수로
73a : 회수구
74 : 스페이서 수납부
75 : 당지부