(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水の入口および出口と、その入口および出口に連通した空間であって一端が開口した計量室とを備える高温水流通ケースと、
前記計量室の開口部に嵌合し、前記計量室内の前記高温水が外部に漏れないように遮断する遮水板と、
前記計量室内に回転自在に保持され、前記高温水流通ケースを流れる前記高温水の流量に応じて回転する羽根車と、
その羽根車のうち前記遮水板に近接する位置に設けられ、前記羽根車の回転に伴って回転する磁石と、
前記遮水板から所定間隔をおいて上方に配置され、前記磁石の回転による磁界の変化を検出する磁気センサと、
その磁気センサが検出した磁界の変化によって前記高温水流通ケースを流通する前記高温水の流量を算出する電子回路と、
前記高温水によって加熱された前記遮水板からの放射熱を遮断するとともに、自身と前記遮水板との間に介在する空気であって該遮水板によって加熱された加熱空気の対流が、前記遮水板に向けて凸状にされた外面形状に沿って中心部から外周縁部へ向かうように、前記磁気センサと前記遮水板との間に配置され、下方の前記遮水板に向けて凸状で、その凸状の少なくとも一部の側面は上方に向かって拡径し、その凸状の底部の上方に前記磁気センサが位置するように形成された遮熱ケースと、
を備えることを特徴とする高温用電子式流量計。
【請求項２】
前記遮熱ケースの前記遮水板側の主表面は、その少なくとも一部に、前記遮水板に対して斜面が５〜６０°の角度をなすように上方に向かって拡径した前記側面に含まれる第１側面を備えた円錐形状部または円錐台形状部が形成されている請求項１記載の高温用電子式流量計。
【請求項３】
前記遮熱ケースは熱伝導率が３×１０−２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されている請求項１または２記載の高温用電子式流量計。
【請求項４】
前記遮熱ケースの前記遮水板側の主表面には少なくとも一部に、前記遮水板から放射される赤外線を反射するための金属薄膜層が形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高温用電子式流量計。
【請求項５】
前記遮熱ケースは、
前記遮水板を挟んで前記磁石に対向する位置に配置された、前記遮水板に平行な底部と、その底部に連なり、前記遮水板に対して５〜６０°の角度をなすように上方に向かって拡径した前記側面に含まれる第２側面とを備える下側円錐筒部と、
その下側円錐筒部より大きな横断面形状を有して上方に開口するとともに、前記遮水板に対して５〜６０°の角度をなすように上方に向かって拡径した前記側面に含まれる第３側面を備えた上側円錐筒部と、
それら上側円錐筒部と下側円錐筒部とをつなぐ段形状をなす肩部とを備え、
前記下側円錐筒部の内側に前記磁気センサが配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高温用電子式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温用電子式流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】実公平８−４５７２号公報
【特許文献２】特開平１０−５４７４２号公報
【０００３】
従来から、高温水の流量を測定する電子式流量計が知られている。これは、図６の従来例を用いて説明すると、高温水の通過によって回転する羽根車１０４に磁石１０５を取り付け、その磁石の回転数を磁気センサ１０６で検出し、その回転数から高温水の流量を電子ユニット１１０にて算出するとともに、表示部（図示しない）に当該流量を表示するものである。このような高温用電子式流量計は、遮水板１０７が高温水により加熱されるため、この影響を受けて磁気センサ１０６の温度も上昇しやすくなる。しかしながら、磁気センサ１０６が高温になると磁気の検出感度が低下する問題がある。そのため従来から、磁気センサ１０６の温度上昇を防止することが課題の一つとされてきた。この課題を解決するためには、熱源である遮水板１０７から離れた位置に磁気センサ１０６を配置すればよいが、あまり離すと磁気センサ１０６が磁気を検出できなくなってしまう。そのため、例えば熱源と磁気センサの間に真空部を形成したり（特許文献１）、断熱材や放熱フィンを設けたり（特許文献２）することにより、磁気センサ１０６の加熱を防止する方法が採用されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の高温用電子式流量計では、真空部を形成したり、断熱材等を設けたりすることで製造コストが上昇するという問題が生じていた。特に、断熱材としては熱伝導率の高い銅を用いることが多いため、材料コストおよび製造コストの上昇の原因となっていた。一方、図６に示すように、放熱板１００として円筒形状のものを用いると熱がこもりやすく、磁気センサ１０６を高温から十分に保護できない問題もあった。そのため、磁気センサの温度上昇を効果的に防止でき、かつ製造コストが安価な高温用電子式流量計が望まれていた。
【０００５】
本発明は上述のような事情を背景になされたもので、特に、磁気センサの温度上昇を効果的に防止でき、かつ製造コストが安価な高温用電子式流量計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
この発明は、
高温水の入口および出口と、その入口および出口に連通した空間であって一端が開口した計量室とを備える高温水流通ケースと、
前記計量室の開口部に嵌合し、前記計量室内の前記高温水が外部に漏れないように遮断する遮水板と、
前記計量室内に回転自在に保持され、前記高温水流通ケースを流れる前記高温水の流量に応じて回転する羽根車と、
その羽根車のうち前記遮水板に近接する位置に設けられ、前記羽根車の回転に伴って回転する磁石と、
前記遮水板から所定間隔をおいて上方に配置され、前記磁石の回転による磁界の変化を検出する磁気センサと、
その磁気センサが検出した磁界の変化によって前記高温水流通ケースを流通する前記高温水の流量を算出する電子回路と、
前記高温水によって加熱された前記遮水板からの放射熱を遮断するとともに、自身と前記遮水板との間に介在する空気であって該遮水板によって加熱された加熱空気の対流が、前記遮水板に向けて凸状にされた外面形状に沿って中心部から外周縁部へ向かうように、前記磁気センサと前記遮水板との間に配置され、下方の前記遮水板に向けて凸状で、その凸状の少なくとも一部の側面は上方に向かって拡径し、その凸状の底部の上方に前記磁気センサが位置するように形成された遮熱ケースと、
を備えることを特徴とする高温用電子式流量計である。
【０００７】
上記本発明によると、高温水によって加熱された遮水板と磁気センサとの間に、下向きに凸の遮熱ケースが配置されている。このような構造にすると、遮水板によって加熱された空気が外面形状に沿って中心部から外周縁部へ向かって移動し、排出されやすくなる。これにより、加熱空気がこもりにくくなり、磁気センサの温度上昇を効果的に防止できるようになる。
【０００８】
また、本発明は、以下のようにしてもよい。
前記遮熱ケースの前記遮水板側の主表面は、その少なくとも一部に、前記遮水板に対して斜面が５〜６０°の角度をなす円錐形状部または円錐台形状部が形成されている高温用電子式流量計。
上記構成にすると、スムーズに加熱空気を外周縁へ移動させることができ、外部へ放出しやすくなる。また、遮熱ケースの設計および製造が比較的容易になる。角度を５〜６０°に設定することにより、熱せられた空気を放出する効果が最適になる。この角度が５〜６０°から外れると、加熱空気が移動しにくくなるため、磁気センサの温度が上昇しやすくなる。より好ましい角度は１０〜５０°であり、更に好ましくは２０〜４０°である。
【０００９】
さらに、
前記遮熱ケースは熱伝導率が３×１０−２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されている高温用電子式流量計
としてもよい。これにより、遮水板に熱せられた空気が上昇して遮熱ケースに当たった場合でも、遮熱ケースが熱せられにくくなる。つまり、加熱空気の熱が遮熱ケースに移動する前に、当該加熱空気が遮熱ケースの外周縁へ向かって排出されるのである。設計上可能な値で、コストに見合うものであれば、熱伝導率は小さければ小さいほどよい。遮熱ケースの材質として、例えば樹脂を用いることができる。この場合、遮熱ケースを射出成型にて製造できる。合成樹脂を用いて製造すると、製造上のコストを低く抑えることが可能となる。
【００１０】
一方、
前記遮熱ケースの前記遮水板側の主表面には少なくとも一部に、前記遮水板から放射される赤外線を反射するための金属薄膜層が形成されている高温用電子式流量計
としてもよい。すなわち、遮水板が高温になっているため、そこから発生する電磁波（赤外線）によっても熱伝達が生じる。その放射による熱伝達を防ぐために、遮熱ケースの遮水板側の主表面に金属薄膜層を貼付し、電磁波を反射させることにより、さらに温度上昇を抑制することができる。金属薄膜層としては、具体的にはアルミ箔を好適に用いることができる。また、ニッケルメッキを施してもよい。薄膜形成方法としては、接着剤や、耐熱性のある物質を介在させて貼付する方法がある。
【００１１】
また、本発明は、以下の構成を採用してもよい。
前記遮熱ケースは、
前記遮水板を挟んで前記磁石に対向する位置に配置された、前記遮水板に平行な底部と、その底部に連なり上方に向かって拡径し、前記遮水板に対して５〜６０°の角度をなす側部とを備える下側円錐筒部と、
その下側円錐筒部より大きな横断面形状を有して上方に開口するとともに、上方に向かって側面が拡径し、その側面が前記遮水板に対して５〜６０°の角度をなす上側円錐筒部と、
それら上側円錐筒部と下側円錐筒部とをつなぐ段形状をなす肩部とを備え、
前記下側円錐筒部の内側に前記磁気センサが配置されている高温用電子式流量計。
【００１２】
上記構造にすると、下側円錐筒部の内側に磁気センサを配置した際に、下側円錐筒部の底部のすぐ上に磁気センサを位置させることができ、その結果、磁石と磁気センサの距離を狭くすることができる。そのため、磁気センサのセンシング効率を高めることができる。さらに、下側円錐筒部と上側円錐筒部の斜面を使って加熱空気を効果的に外部へ排出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。
図１は本発明に係る高温用電子式流量計の一実施形態を示す縦断面図であり、図２は外観図である。このように高温用電子式流量計１は、計量室３が形成された高温水流通ケース２，高温水の通過によって回転する羽根車４，高温水を遮断する遮水板７，羽根車４に設けられた磁石５，磁界の変化を検出する磁気センサ６，遮水板７と磁気センサ６との間に配置された遮熱ケース８を含む構成とされている。
【００１４】
各構成要素について、より詳細に説明する。高温水流通ケース２は高温水の入口２ａおよび出口２ｂを備え、図１の矢印方向方向に高温水が流れる。計量室３は、これら入口２ａ，出口２ｂと連通し上端が開口した構造を有している。この計量室３の開口部に遮水板７が内嵌され、計量室３内の高温水が外部に漏れないようになっている。遮水板７は、高温水の温度の影響を受けることにより高温にされる。また、羽根車４は羽根４ａおよび回転軸４ｂからなり、高温水流通ケース２の底部２ｄおよび遮水板７にそれぞれ設けられた軸受１９，２０によって回転自在に保持されている。さらに、羽根車４には、遮水板７に近接する位置に磁石５が取り付けられている。高温水が通過することにより、羽根車４および磁石５が回転し、磁石５周辺の磁界が周期的に変化する。一方、磁石５の上方には、遮水板７から所定間隔をおいた位置に磁気センサ６が設けられ、この磁気センサ６は、羽根車４の回転に伴う磁界の周期的な変化を検出する。磁石５の真上部分では、遮水板７の肉厚が薄くされており、磁石５からの磁気を磁気センサ６が検知しやすくなっている。また、磁気センサ６の上方には電子回路を備えた電子ユニット１０が配置されており、この電子回路は、磁気センサ６が検出した磁界の変化に基づいて高温水の通過流量を算出する。
【００１５】
一方、遮水板７と磁気センサ６の間には、遮水板７からの熱を遮断するための遮熱ケース８が配置され、磁気センサ６の温度上昇を防止している。遮熱ケース８は図１および図３に示すように、遮水板７に向けて（下向きに）凸状となっている。そのため、遮熱ケース８付近の空気が加熱され、対流によって遮熱ケース８へ向かって移動したとしても、その加熱空気は、下向きに凸状となっている遮熱ケースの外面形状に沿って移動するようになる。すなわち、加熱された空気は遮熱ケース８の中心部から外周縁へ向けて移動し、遮熱ケース８と遮水板７の隙間Ｓから外部へ排出される。これにより、遮熱ケース８と遮水板７の間に加熱空気がこもらなくなり、磁気センサ６の温度上昇を効果的に防止できる。
【００１６】
図４Ａに遮熱ケース８の斜視図を示し、図４Ｂに側面図を示す。また、図１の要部拡大図を図３に示す。このように遮熱ケース８は、少なくとも一部が円錐台形状にされている。この円錐台の斜面と、遮水板（水平面）とのなす角度θ１，θ２（図３）は５〜６０°とされている。角度θ１，θ２が５°〜６０°から外れると、加熱空気が移動しにくくなる。なお、図示しないが、遮熱ケース８の形状を円錐台とせず、円錐にしてもよい。
【００１７】
一方、遮熱ケース８は、低熱伝導率の材料で構成されていることが望ましい。具体的には、熱伝導率が３×１０−２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料を用いるとよい。このように低熱伝導率の材料を用いることにより、遮水板７により熱せられた空気が上昇して遮熱ケース７に当たった時、熱が遮熱ケース７へ移動しにくくなる。つまり、熱が移動する前に加熱空気は隙間Ｓから排出されるため、磁気センサ６の温度上昇を効率的に抑制できる。
【００１８】
また、遮熱ケース８の、遮水板７側の主表面に、アルミ箔等の金属薄膜層を形成するとよい。すなわち、遮水板７は高温水によって加熱されているため、電磁波（赤外線）による熱伝達が生じる。遮熱ケース８の表面に金属薄膜層を形成しておくと赤外線を反射させることができるので、温度上昇をさらに抑制することができる。金属薄膜層としてはアルミ箔の他にニッケルメッキを用いることができる。金属薄膜層の形成方法は上記方法の他に、薄膜を接着材で接着したり、耐熱性のある物質を介在させて貼付したり、蒸着したりする方法を採用できる。また、遮熱ケース８の遮水板７側主表面のうち一部分のみ（例えば磁気センサ６の真下付近のみ）に金属薄膜層を形成しても効果はあるが、効率を高めるためには金属薄膜層を全面に形成することが望ましい。
【００１９】
次に、遮熱ケース８の形状についてさらに詳細に説明する。図３の断面図および図４Ｂの側面図に示すように、遮熱ケース８は下側円錐筒部２３と、上側円錐筒部２５と、これら下側円錐筒部２３と上側円錐筒部２５を繋ぐ段形状をなす肩部２４とを備えている。また、下側円錐筒部２３は、磁石５の真上位置に配置され、遮水板７に平行な底部２１と、その底部に連なり上方に向かって拡径し、遮水板７との角度θ１が５〜６０°である側部２２とを含む。さらに、上側円錐筒部２５は下側円錐筒部２３よりも大きな横断面形状を有して上方に開口するとともに、上方に向かって側面が拡径し、遮水板７との角度θ２が５〜６０°とされている。そして、図１および図３に示すように、下側円錐筒部２３の内側に磁気センサ６が収納されている。より詳しくは、図４Ａに示すように、上側円錐筒部２５の内側には放射状のケース固定部１９が形成されており、このケース固定部１９に対して円筒形状の磁気センサ収納ケース１３が内嵌している（図３）。磁気センサ収納ケース１３の内側には、下方が開口した内側壁部１７が設けられ、この内側壁部１７の開口を塞ぐ形でセンサ載置板１８が取り付けられている。そして、このセンサ収納板１８の上に磁気センサ６が載置されている。
【００２０】
このような構造を採用することにより、磁石５と磁気センサ６との間隔を狭く保ちつつ、遮水板７から放射される赤外線や加熱空気から磁気センサ６を効率的に保護することができる。すなわち、底部２１と遮水板７は平行なので、底部２１と遮水板７の間隔を非常に狭くできる。また、磁気センサ収納ケース１３の内側壁部１７は下側円錐筒部２３の側部２２よりも僅かに縮径されているため、下側円錐筒部２３のすぐ内側に内側壁部１７の先端部およびセンサ収納板１８を位置させることができる。従って、内側壁部１７の先端部およびセンサ収納板１８と、遮熱ケース８とを非接触の状態で互いに近接した位置に配置することができ、これにより、磁気センサ６を遮水板７に近い位置に配置できるようになる。そのため、高温によって磁石５の磁力が低下した場合でも、磁界の変化を磁気センサ６が十分に検出することができる。一方、側部２２が斜めを向いて形成されているため、上述したように、加熱空気が中心付近から外面形状に沿って外周縁部へ移動する効果が生じる。また、上側円錐筒部２５が形成されていることにより、後述する遮水板固定ケース９と遮熱ケース８との間に十分な隙間Ｓを確保でき、従って、加熱空気が排出されやすくなる。さらに、上側円錐筒部２５の内側に形成されたケース固定部１９は放射状をしているため、放熱しやすい。
【００２１】
一方、図１に示すように、高温水流通ケース２の計量室３には、底壁１６ｃと、その底壁１６ｃから立設する内側壁部１６ａ，外側壁部１６ｂと、その外側壁部１６ｂから半径方向外側へ突出する鍔部１６ｄとを含む区画部材１６が配置されている。計量室３の内周面には段部２ｃが形成されており、この段部２ｃに鍔部１６ｄが係合している。また、外側壁部１６ｂの外周面と計量室３の内周面の間には僅かに隙間（図示しない）が形成されており、その隙間と、中空空間Ｍ（内側壁部１６ａと外側壁部１６ｂの間の空間）とを連通する切り欠き（図示しない）が外側壁部１６ｂに形成されている。このような構造にする理由は以下のとおりである。すなわち、高温用電子式流量計１を稼動していると、回転軸４ｂと内側壁部１６ａの間の空間Ｎ（回転軸４ｂと内側壁部１６ａとの間の空間）に空気が溜まり、軸受２０が摩擦熱で損傷してしまうことがある。そこで上記構造にすると、羽根車４を回転した時に高温水が上方に押し上げられ、隙間および切り欠きを通って中空空間Ｍへ送られるようになる。その後、内側壁部１６ａの上端と遮熱板７との間の隙間を通って高温水が空間Ｎへ送られ、これによって空気が排除される。
【００２２】
なお、図１に示すように、遮水板７は、外周縁部から軸線方向下側に突出したインロー部７ａと、外周縁部から半径方向外側に突出したフランジ部７ｂとを含む構成とされている。そして、計量室３の開口部に対してインロー部７ａが内嵌し、フランジ部７ｂが高温水流通ケース２の端部に当接する。さらに、フランジ部７ｂを覆うようにリング状の遮水板固定ケース９が外嵌され、これにより遮水板７が固定される。このようにすることで、計量室内の高温水の漏水を十全に防ぐことができる。また、遮水板固定ケース９には螺子孔が複数箇所に形成されており、遮熱ケース８側から螺子１４を螺合することにより、遮熱ケース８が遮水板固定ケース９に対して固定される。より詳しくは、図４に示すように、遮熱ケース８には三箇所の螺子孔８ａが形成されており、この三箇所の螺子孔８ａだけを使って、遮熱ケース８を固定している。つまり、遮水板７の周縁部において遮熱ケース８と間の隙間を塞ぐものが螺子孔８ａ以外に殆ど無く、これにより、遮水板７によって加熱された空気が逃げる隙間Ｓ（図１）を十分に確保することができる。
【００２３】
また、以上説明した実施形態では、遮熱ケース８として、下側円錐筒部２３，上側円錐筒部２５，肩部２５を含む構成にしたが、図５に示すように流線型にしたり、球状にしたりしてもよい。このような形状にしても、加熱空気を遮熱ケース８の外面形状に沿わせて外部へ逃がすという本発明の効果は同様に発揮される。
【００２４】
なお、高温水の流量を算出するための電子回路は電子ユニット１０に収納されている。この電子ユニット１０は磁気センサ収納ケース１３の上端部に外嵌されており、さらにリング状部材１１が外嵌されることにより、固定されている。また、遮熱ケース８には複数本の支柱１２が形成され、この支柱１２に対してリング状部材１１が螺子１５により固定される。
【００２５】
以上説明したように本発明は、従来例のように真空部や断熱材を用いる必要がなくなるので、製造コストを下げることができる。また、磁気センサ６を高熱から保護することにより、磁気センサ６のセンシング機能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る高温用電子式流量計１の縦断面図。
【図２】高温用電子式流量計１の外観図。
【図３】図１の要部拡大図。
【図４】遮熱ケース８の（Ａ）斜視図（Ｂ）側面図
【図５】高温用電子式流量計１の別の実施形態。
【図６】従来例。
【符号の説明】
【００２７】
１  高温用電子式流量計
２  高温水流通ケース
３  計量室
４  羽根車
５  磁石
６  磁気センサ
７  遮水板
８  遮熱ケース
９  遮水板固定ケース
１０  電子ユニット
１１  リング状部材
１２  支柱
１３  磁気センサ収納ケース
１４，１５  螺子
【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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