(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に取り付けられるセンサハウジングに、前記流路内を流れる流体の流速を計測するための流速計測部と、前記流体の圧力を計測するための圧力計測部と、前記流体の温度を計測するための温度計測部とを纏めて固定し、
これら流速計測部、圧力計測部及び温度計測部から検出信号を取り込んで処理する信号処理部と、
前記信号処理部による処理結果に基づき、前記流体の流速又はその流速に前記流路の断面積を掛けた流量と、圧力と温度とを、一画面に併せて表示する表示部とを備えた複合計測装置において、
前記流速計測部は、前記センサハウジングに固定されて、前記流路に交差した磁界を生成するコイルと、前記センサハウジングのうち前記流体に露出した前端部に固定されて、前記磁界内を流れる流体に生じた起電力を検出するための１対の電極とで構成され、
前記センサハウジングは、概ね柱状をなし、
前記コイルは、前記センサハウジングのうち中心軸からずれた位置に偏在し、前記圧力計測部及び前記温度計測部は、前記センサハウジングの中心軸を挟んで、前記コイルと反対側に配置されたことを特徴とする複合計測装置。
【請求項２】
流路に取り付けられるセンサハウジングに、前記流路内を流れる流体の流速を計測するための流速計測部と、前記流体の圧力を計測するための圧力計測部と、前記流体の温度を計測するための温度計測部とを纏めて固定し、
これら流速計測部、圧力計測部及び温度計測部から検出信号を取り込んで処理する信号処理部と、
前記信号処理部による処理結果に基づき、前記流体の流速又はその流速に前記流路の断面積を掛けた流量と、圧力と温度とを、一画面に併せて表示する表示部とを備えた複合計測装置において、
前記流速計測部は、前記センサハウジングに固定されて、前記流路に交差した磁界を生成するコイルと、前記センサハウジングのうち前記流体に露出した前端部に固定されて、前記磁界内を流れる流体に生じた起電力を検出するための１対の電極とで構成され、
前記圧力計測部は、前記センサハウジングに形成されて、前記センサハウジングの前端部で開放した流体導入路と、前記流体導入路の奥部に配されて、前記流体の圧力を検出する圧力センサとで構成され、
前記温度計測部は、前記センサハウジングの前端部に埋設したサーミスタで構成されたことを特徴とする複合計測装置。
【請求項３】
前記センサハウジングは、概ね柱状をなし、前記コイルは、前記センサハウジングのうち中心軸からずれた位置に偏在し、前記流体導入路及び前記サーミスタは、前記センサハウジングの中心軸を挟んで、前記コイルと反対側に配置されたことを特徴とする請求項２記載の複合計測装置。
【請求項４】
前記センサハウジングは、概ね柱状をなし、前記圧力センサと前記コイルとを、前記センサハウジングの軸線方向に並べて配置したことを特徴とする請求項２又は３に記載の複合計測装置。
【請求項５】
前記１対の電極は、前記流体導入路より、流体の上流側に配されたことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の複合計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路に取り付けられて、流路内を流れる流体の流速、温度及び圧力を測定可能な計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、暖房設備では、建物の各部屋を貫通した流路に、流体としての温水を循環させて、各部屋を暖房する。そして、従来では、流路の途中に、流速計、温度計及び圧力計を設け、温水の流速、温度及び圧力を実測して、暖房設備の管理を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、流速計、温度計及び圧力計とが別体になっていたので、これら３種類の計測装置を取り付けるために、流路に沿って広い範囲で取り付けスペースが必要になると共に、取り付け作業に手間がかかっていた。また、これら３種類の計測装置の計測結果を、別々に見てチェックする必要があったので、チェック作業にも手間がかかっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、流体の流速、温度及び圧力の計測結果を容易にチェックすることが可能であると共に、従来より小さいスペースで取り付け可能な複合計測装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る複合計測装置は、流路に取り付けられるセンサハウジングに、流路内を流れる流体の流速を計測するための流速計測部と、流体の圧力を計測するための圧力計測部と、流体の温度を計測するための温度計測部とを纏めて固定し、これら流速計測部、圧力計測部及び温度計測部から検出信号を取り込んで処理する信号処理部と、信号処理部による処理結果に基づき、流体の流速又はその流速に流路の断面積を掛けた流量と、圧力と温度とを、一画面に併せて表示する表示部とを備えた複合計測装置において、流速計測部は、センサハウジングに固定されて、流路に交差した磁界を生成するコイルと、センサハウジングのうち流体に露出した前端部に固定されて、磁界内を流れる流体に生じた起電力を検出するための１対の電極とで構成され、センサハウジングは、概ね柱状をなし、コイルは、センサハウジングのうち中心軸からずれた位置に偏在し、圧力計測部及び温度計測部は、センサハウジングの中心軸を挟んで、コイルと反対側に配置されたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明に係る複合計測装置は、流路に取り付けられるセンサハウジングに、流路内を流れる流体の流速を計測するための流速計測部と、流体の圧力を計測するための圧力計測部と、流体の温度を計測するための温度計測部とを纏めて固定し、これら流速計測部、圧力計測部及び温度計測部から検出信号を取り込んで処理する信号処理部と、信号処理部による処理結果に基づき、流体の流速又はその流速に流路の断面積を掛けた流量と、圧力と温度とを、一画面に併せて表示する表示部とを備えた複合計測装置において、流速計測部は、センサハウジングに固定されて、流路に交差した磁界を生成するコイルと、センサハウジングのうち流体に露出した前端部に固定されて、磁界内を流れる流体に生じた起電力を検出するための１対の電極とで構成され、圧力計測部は、センサハウジングに形成されて、センサハウジングの前端部で開放した流体導入路と、流体導入路の奥部に配されて、流体の圧力を検出する圧力センサとで構成され、温度計測部は、センサハウジングの前端部に埋設したサーミスタで構成されたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２記載の複合計測装置において、センサハウジングは、概ね柱状をなし、コイルは、センサハウジングのうち中心軸からずれた位置に偏在し、流体導入路及びサーミスタは、センサハウジングの中心軸を挟んで、コイルと反対側に配置されたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の複合計測装置において、センサハウジングは、概ね柱状をなし、圧力センサとコイルとを、センサハウジングの軸線方向に並べて配置したところに特徴を有する。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項２乃至４の何れかに記載の複合計測装置において、１対の電極は、流体導入路より、流体の上流側に配されたところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明に係る複合計測装置によれば、流体の流速と圧力と温度とが、表示部の一画面に併せて表示されるので、流速又は流量と、温度及び圧力の計測結果を容易にチェックすることができる。また、従来の流速計、圧力計、温度計を別々に設けた場合に比べて、流路への取り付け作業が簡素化される。さらに、流速計測部、圧力計測部及び温度計測部をセンサハウジングに纏めて固定したから、これら各計測部の間でセンサハウジングが共有化され、省スペース化が図られる。しかも、概ね柱状のセンサハウジングのうち中心軸からずれた位置にコイルを偏在させたことで、センサハウジングの中心軸を挟んで、コイルと反対側に空きスペースができ、その空きスペースに圧力計測部と温度計測部とを配置したから、全体がコンパクトな構成になる。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明に係る複合計測装置によれば、流体の流速と圧力と温度とが、表示部の一画面に併せて表示されるので、流速又は流量と、温度及び圧力の計測結果を容易にチェックすることができる。また、従来の流速計、圧力計、温度計を別々に設けた場合に比べて、流路への取り付け作業が簡素化される。さらに、流速計測部、圧力計測部及び温度計測部をセンサハウジングに纏めて固定したから、これら各計測部の間でセンサハウジングが共有化され、省スペース化が図られる。しかも、流体導入路の奥部に圧力センサを配置したので、設計時における流体導入路の長さや向き等の変更により、圧力センサの配置の自由度が高まり、複合計測装置をコンパクトにすることが可能になる。また、温度計測部を構成するサーミスタは、センサハウジングの前端部に埋設されているので、流路の外面にサーミスタを取り付けた場合に比べて、温度計測のレスポンスが向上する。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明に係る複合計測装置によれば、概ね柱状のセンサハウジングのうち中心軸からずれた位置にコイルを偏在させたことで、センサハウジングの中心軸を挟んで、コイルと反対側に空きスペースができ、その空きスペースに流体導入路とサーミスタとを配置したから、全体がコンパクトな構成になる。
【００１３】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明に係る複合計測装置では、概ね柱状のセンサハウジングの軸方向に圧力センサとコイルとを並べたから、幅方向の小型化が図られる。
【００１４】
＜請求項５の発明＞
請求項５の発明に係る複合計測装置では、流速計測部の電極を、流体導入路より、流体の上流側に配したから、流体導入路により乱流が生じたとしても、その影響を抑えて、流速の計測を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明係る一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１において、符合１０は、暖房設備に備えた流路であって、ボイラで加熱された温水がこの流路１０内に流される。流路１０の途中には、装置取付部１０Ａが設けられ、ここに本実施形態の複合計測装置２０が取り付けられる。
【００１６】
装置取付部１０Ａは、例えば、流路１０の一部から側方に向けてジョイント管１１を突出させ、そのジョイント管１１内に、筒状のアダプタ１２を螺合してなる。アダプタ１２の後端部（図１の左側端部）は、外形が六角形状をなしており、この六角部分を工具に嵌めて、アダプタ１２の先端部とジョイント管１１との螺合作業が行われる。また、アダプタ１２の外面のうち長手方向の中間部分には、ねじ部１３が切られている。なお、流路１０の一部とジョイント管１１とは、溶接又は接着剤にて固定されている。
【００１７】
さて、本実施形態の複合計測装置２０は、筐体状の本体部２１の背面から、円柱状のセンサヘッド２２を突出させた構造をなす。センサヘッド２２は、円筒状の金属シェル２３の内部に、合成樹脂製のセンサハウジング２４を挿入してなり、このセンサハウジング２４に、流速計測部６０と圧力計測部７０（図５参照）と温度計測部７５（図６参照）とが纏めて固定されている。
【００１８】
センサハウジング２４は、図２に概略形状が示されており、円柱体の長手方向の途中部分を、所謂、蒲鉾状に切除して平坦部２５を形成した構造をなし、この平坦部２５に蒲鉾状の蓋体２６が接合される。そして、図５に示すように、平坦部２５と蓋体２６との間に、流速計測部６０に備えたコイル６１が挟まれて保持される。より詳細には、流速計測部６０は、コイル６１と、そのコイル６１を巻回した丸棒状のコア６２と、１対の電極６３，６３とで構成されている。そして、平坦部２５と蓋体２６との互いの対向面には、コイル６１の外周面に対応した曲率の丸溝２７（図２参照）が形成されており、これら丸溝にコイル６１の一部が収められて、保持されている。
【００１９】
センサハウジング２４のうち平坦部２５の前端から直立した壁部には、１対の電極孔２８，２８が貫通形成されている。また、これら電極孔２８，２８の間には、平坦部２５側に開放しかつ奥側が閉塞したコア孔２９が形成されている。そして、図１に示すように、各電極６３が、各電極孔２８内に挿入されて、先端をセンサハウジング２４の先端面から若干突出させた状態にしてシール剤で固定され、さらに、抜け止め部材３４にて抜け止めされている。一方、コア孔２９内には、コア６２の前端部が突入されている。また、コア６２の後端部は、次述の磁路構成部材３１に形成した貫通孔３２に嵌合されている。
【００２０】
磁路構成部材３１は、例えば、図２に示すように、円弧状の扇部３１Ａから突片３１Ｂを延出した形状をなし、その扇部３１Ａに前記貫通孔３２が形成されている。これに対し、センサハウジング２４の前記平坦部２５には、図２に示すように、軸方向と直交する方向に角孔３３が貫通形成されている。そして、磁路構成部材３１の突片３１Ｂを、角孔３３に挿入した状態で、磁路構成部材３１を前方にスライドさせることで、コア６２の後端部が、磁路構成部材３１の貫通孔３２に挿入組み付けされる。また、扇部３１Ａの外周面と突片３１Ｂの先端面は、共に円弧状をなしており、これら円弧面が金属シェル２３に内接して、所謂、帰り磁路が構成され、これにより、コイル６１にて生成された磁束の多くが、センサハウジング２４の前方向（図１における右方向）に向けられる。
【００２１】
なお、前記したコイル６１、電極６３及び後述のサーミスタ７７から延びたリード線は、例えば、磁路構成部材３１及びセンサハウジング２４さらに後述の筒体３５の外面に形成した図示しない溝内に這わせて、本体部２１内に延ばされている。
【００２２】
図４には、複合計測装置２０が、装置取付部１０Ａに取り付けられた状態の正面図が示されている。同図に示すように、前記コイル６１は、センサハウジング２４のうち中心軸から偏心した位置に配置されている。より詳細には、コイル６１は、センサハウジング２４のうち中心軸より流路１０の上流側に配置され、前記電極６３，６３が、そのコイル６１の中心軸を間に挟んで、上下に並べて配されている。そして、センサハウジング２４のうち中心軸を挟んで、コイル６１と反対側、即ち、電極６３，６３より下流側には、圧力計測部７０と温度計測部７５とが上下に並べて設けられている。
【００２３】
圧力計測部７０は、図５に示すように、センサハウジング２４の軸方向に貫通した流体導入路７１と、流体導入路７１に連通してセンサハウジング２４の後端部に開放したセンサ収容空間７２と、このセンサ収容空間７２に収容された圧力センサ７３とで構成されている。より詳細には、圧力センサ７３を収容したセンサ収容空間７２は、センサハウジング２４の軸方向に沿ってコイル６１に並べて配置されると共に、そのコイル６１より流路１０から離れた側に位置している。そして、流体導入路７１にて、流路１０内の流体（温水）を、センサ収容空間７２（即ち、圧力センサ７３）まで案内している。このように、本実施形態では、流体導入路７１の奥部に圧力センサ７３を配置したから、設計時における流体導入路７１の長さや向き等の変更により、圧力センサ７３の配置の自由度が高まり、複合計測装置２０をコンパクトにすることができる。
【００２４】
圧力センサ７３は、図２に示すように、円柱状の本体７３Ａの端面に備えた偏平部７３Ｂに、ダイヤフラムを設けた構造をなす。そして、図５に示すように、偏平部７３Ｂの外周面に、Ｏリング８０Ａを配してセンサ収容空間７２内に押し込まれ、センサ収容空間７２の開放口側に螺合した筒体３５にて抜け止めされている。
【００２５】
なお、圧力センサ７３から延びたリード線は、筒体３５の内側に通されて本体部２１内に延びている。
【００２６】
温度計測部７５は、図６に示されており、センサハウジング２４の前端部に形成した凹所７６に、サーミスタ７７を埋設した構造になっている。
【００２７】
センサハウジング２４は、前述した流速計測部６０、圧力計測部７０及び温度計測部７５の各構成部品と、前記蓋体２６、筒体３５等を組み付けた状態で、金属シェル２３に挿入されて、例えば接着剤により、金属シェル２３内に抜け止めされている。また、センサハウジング２４の前端部分と金属シェル２３との間には、Ｏリング８０Ｂが配され、防水が図られている。そして、図１に示すように、前記したセンサヘッド２２は、金属シェル２３及びその内部に組み付けられた各計測部６０，７０，７５、センサハウジング２４等の種々の部品によって構成されている。
【００２８】
センサヘッド２２の後端部は、図１に示すように本体部２１の背面に備えた結合筒３６の奥部に、例えば接着剤にて固定されている。より詳細には、結合筒３６は、本体部２１側に小径部３６Ａを備え、センサヘッド２２の後端部が、その小径部３６Ａの端面に突き当てた状態にして固定されている。この結果、センサヘッド２２の後端部と結合筒３６との間には、前方に開放した隙間３６Ｂが形成され、この隙間３６Ｂに前記したアダプタ１２が挿入される。また、このとき、アダプタ１２内にセンサヘッド２２が嵌合される。そして、アダプタ１２のねじ部１３と、結合筒３６の先端内面とが螺合されて、複合計測装置２０が装置取付部１０Ａに固定される。また、センサヘッド２２とねじ部１３との間には、Ｏリング８０Ｃが配されている。
【００２９】
なお、アダプタ１２のねじ部１３と結合筒３６との螺合作業時には、複合計測装置２０全体を、結合筒３６の軸芯を中心に回転して行われる。ここで、前記結合筒３６の外面には、図示しない目印が付されており、その目印が、所定の方向を向きかつ流路１０の外面から所定距離に位置するようにして、前記螺合作業を行う。これにより、図３に示すように、センサハウジング２４の先端面が、流路１０内に位置し、図４に示すように、電極６３が流体導入路７１等より上流側に位置した状態に取り付けられる。また、アダプタ１２のねじ部１３と結合筒３６との螺合作業が完了したら、ねじ部１３の端部に予め螺合しておいた固定ナット８０Ｄを結合筒３６に押し付けて、緩み止めが図られる。
【００３０】
本体部２１は、図１に示すように、ケース８３内に回路基板を収容してなり、その回路基板上には、本発明に係る信号処理部８５（図７参照）の他、電源回路、コイル６１の駆動回路等が設けられている。信号処理部８５は、図７に示されており、ＭＰＵ８６を主要部として備え、前記した流速計測部６０、圧力計測部７０及び温度計測部７５による検出結果を、Ａ／Ｄコンバータ８９で変換してＭＰＵ８６に取り込んで処理する。そして、信号処理部８５の処理結果を、ケース８３の前面に備えた表示部８４に表示する。ここで、表示部８４には、流速と温度と圧力とが一画面に併せて表示される（図８参照）。また、ＭＰＵ８６に連なるメモリ８７には、所定の基準値が記憶されており、ＭＰＵ８６は、実測結果と前記所定の基準値とを比較して異常検出も行っている。そして、異常を検出したときには、本体部２１の前面に備えた警告灯８８（図８参照）を点滅させる。
【００３１】
本体部２１の底面には、ＭＰＵ８６の信号処理結果を出力するための外部出力端子（図示せず）が備えられており、この外部出力端子に接続したケーブル９０を、図示しない所定の装置に接続することができる。また、本体部２１内には、図１に示すように、複数の電池９１が内蔵されており、外部から電力を受けずに複合計測装置２０を作動させることができる。さらに、前記ケーブル９０の心線に電力線を設けておけば、電池を用いずにこの複合計測装置２０を作動させることもできる。
【００３２】
次に、上記構成からなる本実施形態の複合計測装置２０の動作について説明する。複合計測装置２０を起動すると、流路１０内を流れる温水の流速が、流速計測部６０によって検出される。具体的には、コイル６１が励磁されて、流路１０の横切る方向に磁界が生成される。そして、流路１０内を、導体である温水が流れて起電力が生じ、その起電力に基づいた電極６３，６３間の電圧が、流速計測部６０からの検出信号として信号処理部８５に取り込まれる。信号処理部８５では、流速計測部６０の検出信号を、Ａ／Ｄコンバータ８９を介してＭＰＵ８６に取り込み、温水の流速が求められる。
【００３３】
流路１０内の温水の圧力は、圧力計測部７０によって検出される。具体的には流路１０内の温水が流体導入路７１に入って、圧力センサ７３のダイヤフラムを押圧する。すると、この押圧されたダイヤフラムの変形量に基づく検出信号が、Ａ／Ｄコンバータ８９を介してＭＰＵ８６に取り込まれ、温水の圧力が求められる。また、流路１０内の温水の温度は、温度計測部７５を構成するサーミスタ７７によって計測される。即ち、サーミスタ７７の抵抗値の変化に基づく検出信号が、Ａ／Ｄコンバータ８９を介してＭＰＵ８６に取り込まれ、温水の温度が求められる。
【００３４】
そして、信号処理部８５における処理結果が表示部８４に出力され、図８に示すように、流体の流速と圧力と温度とが、表示部８４の一画面に併せて表示される。
【００３５】
このように、本実施形態の複合計測装置２０によれば、計測した流体の流速と圧力と温度とが、表示部８４の一画面に併せて表示されるので、流速、温度及び圧力の計測結果を容易にチェックすることができる。また、従来の流速計、圧力計、温度計を別々に設けた場合に比べて、流路１０への取り付け作業が簡素化される。さらに、流速計測部６０、圧力計測部７０及び温度計測部７５を纏めて固定したから、これら各計測部の間でセンサハウジング２４が共有化され、省スペース化が図られる。より詳細には、本実施形態の複合計測装置２０では、概ね円柱状のセンサハウジング２４のうち中心軸からずれた位置にコイル６１を偏在させたことで空きスペースを設けることができ、その空きスペースに流体導入路７１とサーミスタ７７とを配置したから、全体がコンパクトな構成になる。しかも、センサハウジング２４の軸方向に、圧力センサ７３とコイル６１とを並べたから、幅方向が小型化（スリム化）される。その上、流速計測部６０の電極６３，６３を、圧力計測部７０の流体導入路７１より上流側に配したから、流体導入路７１の下流側に乱流が生じたとしても、流速計測への影響を防ぐことができる。また、サーミスタ７７は、センサヘッド２２の前端部に埋設されているから、流路１０の外面にサーミスタを取り付けた場合に比べて、温度計測のレスポンスが向上する。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態の複合計測装置２０は、温水の流速を求めて表示部８４に表示する構成であったが、この流速に流路１０の断面積を掛けて温水の流量を求め、その流量を表示部８４に表示してもよい。
【００３７】
（２）前記実施形態では、信号処理部８５とセンサヘッド２２とを固定して備えていたが、信号処理部とセンサヘッドとを別々に設けて、両者の間をケーブル又は無線で接続した構成にしてもよい。
【００３８】
（３）前記実施形態では、複合計測装置が取り付けられる流路の一例として暖房設備に備えた流路を例示したが、本発明の複合計測装置は、暖房設備以外の設備に備えた流路に取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合計測装置の側断面図
【図２】センサハウジングの斜視図
【図３】複合計測装置を流路に取り付けた状態の側断面図
【図４】複合計測装置の正面図
【図５】複合計測装置の圧力計測部を示した側断面図
【図６】複合計測装置の温度計測部を示した側断面図
【図７】信号処理回路のブロック図
【図８】複合計測装置の本体部の正面図
【符号の説明】
１０…流路
２０…複合計測装置
２４…センサハウジング
６０…流速計測部
６１…コイル
６３…電極
７０…圧力計測部
７１…流体導入路
７３…圧力センサ
７５…温度計測部
７７…サーミスタ
８５…信号処理部
【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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