(57)【要約】      （修正有）【課題】センサやヒータのリードとの干渉を避けながら、薄く形成されることにより強度が低くなる測定部を補強管によって補強でき、検出性能と耐圧性とが両立する熱式流量計を提供する。【解決手段】被測定用の液体が流れる内管１１と、内管１１の外周面に密着して周方向に延びる状態で内管１１に設けられた第１および第２のセンサ１４とを備える。第１および第２のセンサ１４を含めて内管１１を覆う補強管１２を備える。補強管１２は、内管１１の径方向に分割された第１および第２の管壁部材２４，２５によって構成されている。第１および第２の管壁部材２４，２５は、内管１１および第１、第２のセンサ１４を径方向の外側から挟む状態で互いに接着されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定用の液体が流れる内管と、
前記内管の外周面に密着して周方向に延びる状態で前記内管に設けられ、発熱体を含む流量検出用のセンサと、
前記センサを含めて前記内管を覆う補強管とを備え、
前記補強管は、前記内管の径方向に分割された複数の管壁部材によって構成され、
前記複数の管壁部材は、前記内管およびセンサを前記径方向の外側から挟む状態で互いに接着されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
請求項１記載の熱式流量計において、
前記補強管は、合成樹脂材料によって形成され、
前記補強管における前記センサを覆う部分は、断熱部となる空間を有していることを特徴とする熱式流量計。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱式流量計において、
前記内管および補強管は、耐食性が高い合成樹脂材料によって形成され、
前記内管と前記補強管との間が液密にシールされていることを特徴とする熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定管の薄い測定部を補強する補強管を備えた熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体の流量を測定可能な熱式流量計としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に開示された熱式流量計は、被測定流体が流れる測定管と、この測定管に取付けられたヒータおよび温度センサとを備えている。この熱式流量計は、測定管内を被測定流体が流れている状態で生じるヒータ周りの温度分布の変化を被測定流体の流速に換算する装置である。
【０００３】
特許文献１に示す熱式流量計の測定管は、フッ素樹脂によって形成されている。ヒータと温度センサは、この測定管の長手方向の中央部に設けられた薄肉部に取付けられている。ヒータと温度センサのリードは、測定管の径方向の外側に向けて延びている。薄肉部は、測定管の長手方向の両端部に較べて外径が小さくなるように形成されている。
【０００４】
フッ素樹脂は、熱伝導率が低い材料である。このため、センサで測定管内の液体の温度を精度良く検出するためには、薄肉部の厚みが可及的に薄いことが望ましい。しかし、フッ素樹脂は、比較的柔らかい材料であるために、このようにセンサの感度を確保できるように薄肉部を薄く形成すると、耐圧性が低くなってしまうという別の不具合が生じる。特許文献１に示す熱式流量計においては、このような不具合を解消するために、薄肉部をチューブ状の補強部材で覆って補強している。
この補強部材は、熱収縮チューブによって形成されており、センサやヒータとともに薄肉部に被せられた状態で加熱されて収縮し、薄肉部に密着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２０２９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱収縮チューブからなる補強部材では、測定管に被せるときにセンサおよびヒータのリードが邪魔になるから、熱収縮チューブにリードを通す切れ目を形成したり、リードを測定管に沿うように曲げなければならない。熱収縮チューブに切れ目が形成されると、切れ目の部分の剛性が低くなり、補強の性能が損なわれてしまう。また、リードは細く脆弱であるから、折り曲げると切断し易く、導通の信頼性が低くなる。
【０００７】
本発明の目的は、センサやヒータのリードとの干渉を避けながら、薄く形成されることにより強度が低くなる測定部を補強管によって補強でき、検出性能と耐圧性とが両立する熱式流量計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明に係る熱式流量計は、被測定用の液体が流れる内管と、前記内管の外周面に密着して周方向に延びる状態で前記内管に設けられ、発熱体を含む流量検出用のセンサと、前記センサを含めて前記内管を覆う補強管とを備え、前記補強管は、前記内管の径方向に分割された複数の管壁部材によって構成され、前記複数の管壁部材は、前記内管およびセンサを前記径方向の外側から挟む状態で互いに接着されているものである。
【０００９】
本発明は、前記熱式流量計において、前記補強管は、合成樹脂材料によって形成され、前記補強管における前記センサを覆う部分は、断熱部となる空間を有していてもよい。
【００１０】
本発明は、前記熱式流量計において、前記内管および補強管は、耐食性が高い合成樹脂材料によって形成され、前記内管と前記補強管との間が液密にシールされていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明において、内管は、複数の管壁部材によって補強される。このため、内管として、センサによって被測定流体の温度を精度よく検出できるように厚みが薄いものを使用することができる。また、センサのリードは、管壁部材どうしの間を通して内管側から径方向の外側に導出することができる。このため、補強管とリードとの干渉を避けるために耐圧性が損なわれたり、導通の信頼性が低くなることはない。
【００１２】
したがって、本発明によれば、センサのリードとの干渉を避けながら、薄く形成されることにより強度が低くなる内管を補強管によって補強でき、検出性能と耐圧性とが両立する熱式流量計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る熱式流量計の構成を示す正面図である。
【図２】図１における測定管とセンサのII-II線断面図である。図２においては、図４の破断位置をIV-IV線によって示す。
【図３】図１における測定管のIII-III線断面図である。
【図４】測定管とセンサの断面図である。
【図５】測定管とセンサの分解斜視図である。
【図６】補強管の他の実施の形態を示す正面図である。
【図７】図６におけるVII-VII線断面図である。
【図８】センサの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る熱式流量計の一実施の形態を図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図１に示す熱式流量計１は、筐体２と、この筐体２の中に収容された測定管３とプリント基板４などを備えている。測定管３には、被測定流体としての液体（図示せず）が図１において左側の上流端から右側の下流端へ流される。
【００１５】
筐体２は、測定管３の両端部を保持する一対の継手部材５を備えている。測定管３は、詳細は後述するが、図２に示すように、内管１１と外側の補強管１２とからなる二重管構造の断面円形の管で、第１および第２のセンサ１３，１４（図１参照）を有している。この実施の形態による第１および第２のセンサ１３，１４は、図４および図５に示すように、内管１１に密着するコイル状の検出部１５，１６を有し、被測定流体に接触する内管１１の温度を検出する。
【００１６】
すなわち、第１および第２のセンサ１３，１４は、内管１１を介して被測定流体の温度を間接的に検出する。第１および第２のセンサ１３，１４のうち、下流側に位置する第２のセンサ１４は、温度を検出する機能の他に発熱する機能を有している。この実施の形態においては、第１および第２のセンサ１３，１４が本発明でいう「発熱体を含む流量検出用のセンサ」に相当する。
【００１７】
筐体２の継手部材５は、測定管３の外周面に全周にわたって密着し、測定管３との接続部分が液密にシールされる状態で測定管３を保持している。二つの継手部材５のうち、図１において左側に位置する上流側の継手部材５には、測定管３に被測定用流体を送るための流体用チューブ１７が接続される。他方の下流側の継手部材５には、測定管３内を通った流体を下流側に流すための流体用チューブ１８が接続される。
【００１８】
プリント基板４には、図示してはいないが流量検出回路や通信回路、電源回路などが設けられている。流量検出回路は、第１および第２のセンサ１３，１４に接続され、これらの第１および第２のセンサ１３，１４の検出値を用いて測定管３内の液体の流量を検出する。この実施の形態による流量検出回路は、第２のセンサ１４によって被測定流体を所定の温度に加熱するために必要な電力量を求め、この電力量に基づいて被測定流体の流量を演算によって求める。所定の温度とは、第１のセンサ１３によって検出された温度に予め定めた温度を加算した温度である。
【００１９】
通信回路は、流量検出回路によって検出された流量のデータを外部の装置（図示せず）に信号として送る機能を有している。電源回路は、外部の電源（図示せず）に接続され、この熱式流量計１の各種の電子部品に給電する。
【００２０】
測定管３は、図２〜図４に示すように、内管１１と、この内管１１を覆う補強管１２とによって構成されている。この実施の形態による内管１１と補強管１２は、耐食性を有する合成樹脂材料によって形成されている。耐食性を有する合成樹脂材料としては、フッ素樹脂、PVC（Polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニル）、PEEK(Polyether ether ketone)材などがある。
内管１１は、上流端から下流端まで内径と外径とが一定になる断面円形の管である。内管１１の厚みは、内管１１内を流れる被測定流体の温度を第１および第２のセンサ１３，１４で精度よく検出できる厚みである。この厚みは、１００μｍ以下にすることが望ましい。
【００２１】
この内管１１の長手方向の中央部に第１および第２のセンサ１３，１４が設けられている。第１のセンサ１３と第２のセンサ１４とは、内管１１の長手方向において所定の長さだけ互いに離間している。第１および第２のセンサ１３，１４は、内管１１の外周面に密着して周方向に延びる状態で内管１１に設けられている。詳述すると、第１および第２のセンサ１３，１４は、内管１１に巻付けられた導体２１によって構成されたコイル状の検出部１５，１６と、この検出部１５，１６から内管１１の径方向において内管１１から離間する方向に延びるリード部２２，２３とによって構成されている。このリード部２２，２３の先端部分は、上述したプリント基板４に接続されている。
【００２２】
補強管１２は、図２および図３に示すように、内管１１の径方向に２分割された第１の管壁部材２４と第２の管壁部材２５とによって構成されている。第１および第２の管壁部材２４，２５は、それぞれ所定の厚みを有し、図４に示すように、内管１１と同じ長さとなるように形成されている。これらの第１および第２の管壁部材２４，２５は、内管１１および第１および第２のセンサ１３，１４を径方向の外側から挟む状態で接着剤２６によって互いに接着されている。第１および第２のセンサ１３，１４のリード部２２，２３は、図２に示すように、第１の管壁部材２４と第２の管壁部材２５との間を通って測定管１２の外に導出されている。
【００２３】
第１の管壁部材２４と第２の管壁部材２５とが互いに接着されることによって、１本の補強管１２が形成される。第１および第２の管壁部材２４，２５の厚みは、内管１１内を流れる被測定流体の圧力に応じて決められる。被測定流体の圧力が高い場合には相対的に第１、第２の管壁部材２４，２５の厚みが厚くなる。
接着剤２６は、図２および図３に示すように、第１の管壁部材２４と第２の管壁部材２５との間と、第１および第２の管壁部材２４，２５と内管１１との間と、第１および第２の管壁部材２４，２５と第１および第２のセンサ１３，１４との間とに充填されている。この接着剤２６は、固化することによって、接着部を液密にシールするシール材として機能するものが用いられている。
【００２４】
第１および第２の管壁部材２４，２５の長手方向の両端は、内管１１の長手方向の両端に溶着によって接合されている。この溶着は、第１および第２の管壁部材２４，２５の両端と内管１１の両端との境界部分が溶融物２７（図４参照）によって液密にシールされるように実施されている。この溶着部からなる第１のシール部２８と、固化した接着剤２６からなる第２のシール部２９とによって、第１および第２のセンサ１３，１４の検出部１５，１６と、リード部２２，２３の一部とが補強管１２の内部に封入されることになる。
【００２５】
このように構成された熱式流量計１においては、内管１１が第１および第２の管壁部材２４，２５によって補強される。このため、内管１１として、第１および第２のセンサ１３，１４によって被測定流体の温度を精度よく検出できるように厚みが薄いものを使用することができる。また、第１および第２のセンサ１３，１４のリード部２２，２３は、第１の管壁部材２４と第２の管壁部材２５との間を通して内管１１側から径方向の外側に折り曲げることなく導出することができる。このため、補強管１２とリード部２２，２３との干渉を避けるために耐圧性が損なわれたり、導通の信頼性が低くなることはない。
【００２６】
したがって、この実施の形態によれば、第１および第２のセンサ１３，１４のリード部２２，２３との干渉を避けながら、薄く形成されることにより強度が低くなる内管１１（測定部）を補強管１２によって補強でき、検出性能と耐圧性とが両立する熱式流量計１を提供することができる。
【００２７】
この実施の形態による内管１１および補強管１２は、耐食性が高い合成樹脂材料によって形成されている。これらの内管１１と補強管１２との間は、溶着部２７を有する第１のシール部２８と、接着剤２６を有する第２のシール部２９とによって液密にシールされている。このように内管１１に補強管１２が密着することによって、１本の測定管３が形成される。この測定管３は、内部に第１および第２のセンサ１３，１４が封入された、耐食性が高い管である。
このため、この実施の形態によれば、腐食性を有する液体の流量を測定することが可能な熱式流量計を提供することができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
第１および第２の管壁部材は、図６および図７に示すように構成することができる。これらの図において、図１〜図５によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図６および図７に示す第１および第２の管壁部材２４，２５は、第１および第２のセンサ１３，１４の検出部１５，１６を覆う部分にそれぞれ断熱部３１が設けられている。この実施の形態による断熱部３１は、多数の空間３２の中の空気を実質的な断熱材として構成されている。
【００２９】
これらの空間３２は、この実施の形態においては多数の小孔３３によって形成されている。この実施の形態による小孔３３は、第１の管壁部材２４と第２の管壁部材２５との合わせ面２４ａ，２５ａとは直交する方向に延びており、第１および第２の管壁部材２４，２５を貫通している。
【００３０】
このように補強管１２における第１および第２のセンサ１３，１４を覆う部分にそれぞれ断熱部３１が設けられることにより、第１および第２のセンサ１３，１４から補強管１２内に拡がる熱伝達経路が断熱部３１によって遮断される。第１のセンサ１３は、専ら被測定流体の温度を検出するものである。このため、上述した熱伝達経路が遮断されることにより、第１のセンサ１３に補強管１２側から熱が伝達され難くなり、被測定流体の温度を検出するうえで第１のセンサ１３の感度が高くなる。
【００３１】
第２のセンサ１４は、測定時に発熱するものである。このため、上述した熱伝達経路が遮断されることにより、第２のセンサ１４の熱が補強管１２内に拡がり難くなる。この結果、内管１１に加えられる熱を増やすことができ、第２のセンサ１４で被測定流体の温度を検出する際の感度が高くなる。
したがって、この実施の形態によれば、第１および第２のセンサ１３，１４の感度を高くすることができるから、検出精度がより一層高くなる熱式流量計を提供することができる。
【００３２】
なお、小孔３３が延びる方向は、適宜変更することができる。例えば、小孔３３は、測定管３の長手方向とは直交する方向であって合わせ面２４ａ，２５ａと平行な方向に延びるように形成することができる。
また、断熱部３１の空間３２は、小孔３３によって形成する他に、図示してはいないが気泡によって形成することができる。気泡は、例えば、第１および第２の管壁部材２４，２５を成型するときに空気を混入させて形成したり、空気を含む粒状体を第１および第２の管壁部材２４，２５の中に埋設して形成することができる。
【００３３】
（第１および第２のセンサの変形例）
第１および第２のセンサは、図８に示すように構成することができる。図８において、図１〜図５によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００３４】
図８に示す第１および第２のセンサ４１，４２は、温度を検出する抵抗体および発熱体の機能を有する導体４３と、この導体４３を保持する帯状のフィルム４４とを備えている。導体４３およびフィルム４４は、可撓性を有しており、内管１１（図示せず）の外周面に巻付けることができる。
図８に示すように構成された第１および第２のセンサ４１，４２を使用したとしても、上述した実施の形態と同様に検出性能と耐圧性とが両立する熱式流量計を提供することができる。
【００３５】
上述した実施の形態においては、補強管１２が内管１１の径方向において２分割される例を示した。しかし、本発明に係る補強管１２は、２分割に限定されることはなく、３分割や４分割とすることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…熱式流量計、１１…内管、１２…補強管、１３，４１…第１のセンサ、１４，４２…第２のセンサ、２４…第１の管壁部材、２５…第２の管壁部材、２６…接着剤、２８…第１のシール部、２９…第２のシール部、３１…断熱部、３２…空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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