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公開番号2025110578
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004480
出願日2024-01-16
発明の名称流量センサおよびガス検知器
出願人理研計器株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/04 20060101AFI20250722BHJP(測定;試験)
要約【課題】部品点数の増加および大型化を伴うことなく、ガス流の逆流を検知可能であり、信頼性の高い流量検知を実施可能な流量センサおよび信頼性の高いガス検知を実施可能なガス検知器を提供すること。
【解決手段】流量センサ110は、通電により加熱された抵抗発熱体の温度がガス流によって低下する温度変化の程度に基づいてガス流量を検出する流量センサであって、隔壁120によりガス流路115と区画されて形成され補償素子135が配置される補償室125を備え、隔壁120には、補償室125をガス流路115と空間的に接続する開口部121が、ガス導入部112側からガス排出部113側に向かって流れるガスが直接流入せず、ガス排出部113側からガス導入部112側に向かって流れるガスが補償室125内に流入可能となる位置に形成された構成とされる。ガス検知器100は、前記流量センサ110を備えてなる。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
通電により加熱された抵抗発熱体の温度がガス流によって低下する温度変化の程度に基づいてガス流量を検出する流量センサであって、
ガス導入部及びガス排出部を有するセンサ本体を備え、前記センサ本体の内部には、前記ガス導入部から前記ガス排出部に至るガス流路と、隔壁により前記ガス流路と区画された補償室とが形成され、抵抗発熱体により構成された流量検知素子が前記ガス流路上に配置されると共に抵抗発熱体により構成された補償素子が前記補償室内に配置され、
前記隔壁は、前記補償室を前記ガス流路と空間的に接続する開口部を有し、
前記開口部は、前記ガス導入部側から前記ガス排出部に向かって流れるガスが前記補償室内に直接流入しない位置であって、前記ガス排出部側から前記ガス導入部側に向かって流れるガスが前記補償室内に流入可能となる位置に形成されていることを特徴とする流量センサ。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記開口部は、前記ガス排出部を臨む位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【請求項３】
前記補償素子は、通電により発熱する金属素線がコイル状に巻回されて構成され、コイル巻回軸が前記開口部の開口方向に沿って延びる姿勢で配置され、
前記補償室内には、前記開口部から流入したガスを前記補償素子に導く導風部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【請求項４】
前記ガス導入部及び前記ガス排出部は、ガス入口及びガス出口が互いに同方向に開口するよう形成されており、
前記ガス流路が、複数個所で屈曲した屈曲状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【請求項５】
ガス流路に配置されたガスセンサと、前記ガス流路を介して被検ガスを前記ガスセンサに供給するダイヤフラム式ポンプと、前記ガス流路を流通するガス流量を検知する流量センサとを備えたガス検知器であって、
前記流量センサが請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流量センサであることを特徴とするガス検知器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により加熱された抵抗発熱体の温度がガス流によって低下する温度変化
の程度に基づいてガス流量を検出する流量センサおよび当該流量センサを備えたガス検知器に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、吸引式のガス検知器においては、被検ガスを検知対象ガスの種類またはガスセンサの特性等に応じた適正な流量でガスセンサに対して安定的に供給することが必要とされており、適宜の流量センサを用いてガス流量を監視することが行われている。吸引手段としては、例えばダイヤフラム式ポンプなどが用いられている。
【０００３】
流量センサとしては、例えば、ガス流により冷却され温度が下がる抵抗発熱体に対し、当該抵抗発熱体を所定の温度に保つように抵抗発熱体に供給される通電量の大きさに基づいて流量を測定する熱式流量センサが用いられている（例えば特許文献１参照。）。
このような流量センサにおいては、ガス流路上に配置された流量検知素子と、ガス拡散でのみガス置換する隔離位置に配置されガス流によって冷却されない補償素子の２つの素子でブリッジ回路を構成し、流量検知素子の温度変化による抵抗値の変化を電圧として検出し、ガス流量を求めることが可能となっている。
【０００４】
而して、ダイヤフラム式ポンプにより供給されるガス流は、脈動を伴ういわゆる脈動流であって、供給されるガスの流量は一定ではなく、流量変動を生ずる。
また、ダイヤフラム式ポンプによる脈動流（逆流成分を含むガス流）に限らず、例えばガス流路の詰まりなどの不具合が生じた場合には、逆流が生じることもある。上記の流量センサでは、流量があれば温度変化が生じるため、ガス流の向きを区別することができず、正確な流量測定ができない、といった問題がある。
従って、流量測定にあっては、ガス流の脈動を軽減させて安定した流量のガスを流量検知素子に供給すること、ガス流の向きを検出して流量を検知することなどが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－０４１０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス流の脈動を低減する流路構造は種々提案されているが、ガス流の逆流の発生自体を防止するものではなく、ガス流の逆流による検知精度の低下を十分に抑制することができないのが実情である。また、ガス流の逆流を防止する方法としては、例えば逆止弁を別個に設けることも考えられるが、部品点数の増加により構造が複雑化、大型化するという問題がある。
また、ガス流の逆流を検知する方法としては、例えば、ガス流の逆流検知用素子を別個に設けたり、出力処理によってガス流の逆流による出力変化を補正したりすることが考えられる。しかしながら、制御回路の複雑化やセンサの構造が複雑化、大型化を招くといった問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて完成されたものであって、部品点数の増加および大型化を伴うことなく、ガス流の逆流を検知可能であり、信頼性の高い流量検知を実施可能な流量センサを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、信頼性の高いガス検知を実施可能なガス検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の流量センサは、通電により加熱された抵抗発熱体の温度がガス流によって低下する温度変化の程度に基づいてガス流量を検出する流量センサであって、ガス導入部及びガス排出部を有するセンサ本体を備え、前記センサ本体の内部には、前記ガス導入部から前記ガス排出部に至るガス流路と、隔壁により前記ガス流路と区画されて形成された補償室とが形成され、抵抗発熱体により構成された流量検知素子が前記ガス流路上に配置されると共に抵抗発熱体により構成された補償素子が前記補償室内に配置され、前記隔壁は、前記補償室を前記ガス流路と空間的に接続する開口部を有し、前記開口部を、前記ガス導入部側から前記ガス排出部に向かって流れるガスが前記補償室内に直接流入しない位置であって、前記ガス排出部側から前記ガス導入部側に向かって流れるガスが前記補償室内に流入可能となる位置に形成することにより、上記課題を解決するものである。
【０００９】
本発明のガス検知器は、ガス流路に配置されたガスセンサと、前記ガス流路を介して被検ガスを前記ガスセンサに供給するダイヤフラム式ポンプと、前記ガス流路を流通するガス流量を検知する流量センサとを備えたガス検知器であって、前記流量センサとして上記流量センサを用いることにより、上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本請求項１に係る発明によれば、ガス流がガス導入部側からガス排出部側に向かって流れる正流時には、ガス流が補償素子に当たらないため、ガスの熱伝導（湿度含む）や環境温度による出力変化を補償することが可能である。ガス流がガス排出部側からガス導入部側に向かって流れる逆流時には、ガス流が開口部を介して補償室に流入し補償素子に当たるようになっているため、ガス流の逆流を検知することが可能となる。従って、逆流による出力変化を検出しないようにすることで、ガス流量を精度よく検知することが可能となる。
しかも、ガス流路の流路構造によりガス流の逆流を検知可能であるため、補償素子以外の逆流検知用の検知素子などの他の部品を別個に用いる必要がなく、また、制御回路が複雑化することもないため、センサ自体の構造の複雑化、大型化を回避することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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