(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１並びに第２の流体流れポートを備えた感知導管の中を流れる流体の流量を測定するための流量計であり、
前記第１の流体流れポートに近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第１の感知部材と、
前記第２の流体流れポートに近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第２の感知部材と、
前記第１並びに第２の感知部材から離間して感知導管内に前記流路に沿って配置され、感知導管内の流体流れ空間を狭くする細長い部材と、
前記両感知部材を加熱する手段と、
前記両感知部間の温度差を検出する手段とを具備する流量計。
【請求項２】
前記細長い部材は、前記第１の感知部材から離れて終端し、流路に沿って配設された第１の端部を有する請求項１の流量計。
【請求項３】
前記細長い部材は、前記第１の流体流れポートの所で前記感知導管と係合した第２の端部を有する請求項１の流量計。
【請求項４】
前記細長い部材の第２の端部は、前記感知導管の外端の一部に係合するように折返されている請求項３の流量計。
【請求項５】
前記細長い部材は、１もしくは複数の箇所での曲げがそのままで維持され、かつ感知導管を変形しないで感知導管から取り出せるのに充分な可撓性を有する材料で製造されている請求項１の流量計。
【請求項６】
前記細長い部材は、この細長い部材が感知導管中に挿入されたときに、外方へ付勢されたばねとなって細長い部材を所定位置に保持するように、第１の端部と第２の端部との間で曲げられている請求項３の流量計。
【請求項７】
前記細長い部材は、感知導管中に挿入される前に、１もしくは複数の箇所で曲げられている請求項１の流量計。
【請求項８】
前記各感知部材は、加熱並びに温度感知コイルを有する請求項１の流量計。
【請求項９】
前記細長い部材の第１の端部は、前記第１の感知部材の長さの約１／４以上の間隔で、第１の感知部材から離れて終端している請求項３の流量計。
【請求項１０】
前記細長い部材の第１の端部は、前記第１の感知部材の長さ以上の間隔で、第１の感知部材から離れて終端している請求項３の流量計。
【請求項１１】
前記細長い部材はワイヤーを有する請求項１の流量計。
【請求項１２】
前記細長い部材はチューブを有する請求項１の流量計。
【請求項１３】
１対の流体流れポートを備えた感知導管の中を流れる流体の流量を測定するための流量計であり、
流体の流れにより変更されるような第１の感知部材の温度を測定するように、前記１対の流体流れポートの一方に近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第１の感知部材と、
流体の流れにより変更されるような第２の感知部材の温度を測定するように、前記１対の流体流れポートの他方に近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第２の感知部材と、
前記第１感知部材に近接して終端し、感知導管内に前記流路に沿って配置され、感知導管内の流体流れ空間を狭くする細長い部材と、
前記両感知部材を加熱する手段と、
前記両感知部間の温度差を検出する手段とを具備する流量計。
【請求項１４】
前記細長い部材は、感知導管の内面に付勢されて感知導管内の所定位置にこの細長い部材が保持されるように変形されている請求項１３の流量計。
【請求項１５】
前記細長い部材は、感知導管に挿入される前に、少なくとも１箇所で変形されている請求項１３の流量計。
【請求項１６】
前記細長い部材は、１もしくは複数の箇所での曲げがそのままで維持され、かつ感知導管を変形しないで感知導管から取り出せるのに充分な可撓性を有する材料で製造されている請求項１３の流量計。
【請求項１７】
前記各感知部材は、加熱並びに温度感知コイルを有する請求項１３の流量計。
【請求項１８】
前記細長い部材は、前記第１の感知部材の長さの約１／４以上の間隔で、第１の感知部材から離れて終端している第１の端部を有する請求項１３の流量計。
【請求項１９】
前記細長い部材の第１の端部は、前記第１の感知部材の長さ以上の間隔で、第１の感知部材から離れて終端している請求項１８の流量計。
【請求項２０】
前記細長い部材はワイヤーを有する請求項１３の流量計。
【請求項２１】
前記細長い部材はチューブを有する請求項１３の流量計。
【請求項２２】
測定される流体が中を流される感知導管と、
この感知導管に装着された加熱並びに温度感知コイルと、
前記加熱並びに温度感知コイルに近接して終端し、感知導管内に前記流路に沿って配置され、感知導管内の流体流れ空間を狭くする細長い部材とを具備する流量計。
【請求項２３】
前記細長い部材は、感知導管の内面に付勢されて感知導管内の所定位置にこの細長い部材が保持されるように変形されている請求項２２の流量計。
【請求項２４】
前記細長い部材は、感知導管に挿入される前に、少なくとも１箇所で変形されている請求項２２の流量計。
【請求項２５】
前記細長い部材は、１もしくは複数の箇所での曲げがそのままで維持され、かつ感知導管を変形しないで感知導管から取り出せるのに充分な可撓性を有する材料で製造されている請求項２２の流量計。
【請求項２６】
前記細長い部材は、ステンレスで形成されている請求項２５の流量計。
【請求項２７】
前記細長い部材は、前記加熱並びに温度感知コイルの長さの約１／４以上の間隔で、加熱並びに温度感知コイルから離れて終端している第１の端部を有する請求項２２ないし２６のいずれか１の流量計。
【請求項２８】
前記細長い部材の第１の端部は、前記加熱並びに温度感知コイルの長さ以上の間隔で、加熱並びに温度感知コイルから離れて終端している請求項２７の流量計。
【請求項２９】
前記細長い部材はワイヤーを有する請求項２８の流量計。
【請求項３０】
前記細長い部材はチューブを有する請求項２８の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体の流量を感知並びに測定する分野に一般的に関連している。
【０００２】
【従来の技術】
ガスのための質量流量計は、ガスの温度や圧力とは無関係に理想的に、ガスの質量流量を測定する。熱伝達の原理で動作する形態のこのような装置は、広く使用されるようになっている。実際に広く使用されているものは、互いに近接するようにして２つのワイヤーコイルが外側に巻回された小径のチューブを備えている。これらコイルは、温度に感応する抵抗を有する金属材により形成されている。
【０００３】
ブリッジ形式の電気回路において、これらコイルは、電流により加熱され、ガス流がないときには、同じ抵抗となり、ブリッジ形式の回路のための均衡の状態、例えば、ゼロ（ｎｕｌｌ）出力信号を与える。
【０００４】
そして、チューブ内をガスが流れているときには、装置の適切な測定範囲内で、上流側のコイルの温度がガスの冷却効果により下がり、また、下流側のコイルの温度はガスにより伝達される上流側のコイルからの熱により上がる。この温度差は、チューブを流れる単位時間当りの分子の数に比例する。かくして、温度に伴なうコイルの抵抗の変化に基づいて、ブリッジ回路の出力信号はガスの質量流量の測定結果を与える。
【０００５】
種々の環境のもとで、熱伝達現象の形態は、これら質量流量計の測定に実質的なエラーを誘発する。同一譲受人による１９７６年２月１７日に特許になった米国特許Ｎｏ．３，９３８，３８４号、１９７７年１１月８日に特許になった米国特許Ｎｏ．４，０５６，９７５号、並びに１９９３年３月９日に特許になった米国特許Ｎｏ．５，１９１，７９３号には、幾つかの問題が示されている。
【０００６】
１つの特別な問題は、質量流量計のセンサーの装着方向の変化、及び、変化する入口圧力の影響によるセンサーの目盛りの変位である。特に、図１に示すように、質量流量センサー１０が所定の向きで、特に、垂直に向けられて、設置されると、センサーチューブ１２内で生じる温度勾配により生じる、熱サイフォンとして通常知られている現象が生じる。最初に、ガスが入口通路１２内を流れ始めると、上流側のコイル１４の温度は、ガスの冷却効果により下がり、また、下流側のコイル１６の温度は、ガスにより伝達される上流側のコイル１４からの熱により上昇する。センサーチューブ１２内のガスの温度が上昇するのに従って、バイパス部材１８からの冷却ガスがセンサーチューブ１２に流され、暖かい温度上昇したガスと代わり、強制的な対流２０を生じさせる。この強制的な対流２０は、いかなる垂直方向の向きがなくて、センサーチューブ１２内で生じた自然の対流パターンと重なる。この結果、ゼロ（質量流量計を通る実際の流量での変更がないゼロ出力での変化、非ゼロへの出力の変位）とスパン（最大の意図して流量までの流量計の実際の測定範囲によりカバーされる流量）とでの変位が生じる。この結果、実際の流量測定は、入口圧力とプロセスガスの性質の関数となる。ゼロとスパンとの熱サイホン効果は、入口圧力並びにガス密度が上がるのに従って、増す。
【０００７】
センサーチューブの周りでの自由な対流による熱伝達を表すグラスホフ数（Ｇｒ）は、熱サイホン問題の感度を測定するために一般的に使用されている。ディメンションのないグラスホフ数Ｇｒは以下の（１）式により表される。
【０００８】
Ｇｒ＝ｇρ2 β（Ｔ1 −Ｔ0 ）Ｄ3 ／μ3                   （１）
ここで、ｇは重力定数
ρはガス密度
βは体積膨張の熱係数
Ｔ1 はセンサーチューブの壁温
Ｔ0 は周囲温度
Ｄはセンサーチューブの内径
μはガスの粘度
【０００９】
一般的に、グラスホフ数Ｇｒが、種々のファクターにより決定される所定の臨界値を越えると、熱サイホンが生じる。通常は、対流は自然の対流のパターンに重なり、この結果、ゼロとスパンとで変位が生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
熱サイホン効果を最小にする１つの方法は、センサーチューブの内径を実際に減じることである。この方法は、熱サイホンの影響をほぼ減じるけれども、このような小径のチューブを製造することは難しく、実用的ではない。
【００１１】
熱サイホン効果を最小にする他の方法は、センサーチューブの全長に渡って単一のワイヤーを挿入することである。この試みはチューブの内径を減じるけれども、厳しい実際の問題が生じている。
【００１２】
本発明は、製造が簡単で、特に効果的な方法で熱サイホンに注目したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１並びに第２の流体流れポートを備えた感知導管の中を流れる流体の流量を測定するための流量計を提供する。この流量計は、前記第１の流体流れポートに近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第１の感知部材と、前記第２の流体流れポートに近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第２の感知部材と、前記第１並びに第２の感知部材から離間して感知導管内に前記流路に沿って配置され、感知導管内の流体流れ空間を狭くする細長い部材と、前記両感知部材を加熱する手段と、前記両感知部間の温度差を検出する手段とを具備する
他の態様に係われば、流量計は、流体の流れにより変更されるような第１の感知部材の温度を測定するように、前記１対の流体流れポートの一方に近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第１の感知部材と、流体の流れにより変更されるような第２の感知部材の温度を測定するように、前記１対の流体流れポートの他方に近接して、前記感知導管の外に前記流体の流路に沿って配設された第２の感知部材と、前記第１感知部材に近接して終端し、感知導管内に前記流路に沿って配置され、感知導管内の流体流れ空間を狭くする細長い部材と、前記両感知部材を加熱する手段と、前記両感知部間の温度差を検出する手段とを具備する。
【００１４】
さらに他の態様においては、本発明は、測定される流体が中を流される感知導管と、この感知導管に装着された感知部材と、前記感知部材に近接して終端し、感知導管内に前記流路に沿って配置され、感知導管内の流体流れ空間を狭くする細長い部材とを具備する流量計を提供する。
【００１５】
【実施の形態】
以下に説明する実施の形態並びに図面において、同様の部材には同じ参照符号が付されている。
【００１６】
図２に示すように、質量流量計（流量センサー）３０は、本発明に従って構成され、中にワイヤー３４が配置された感知導管３２を有し、この感知導管３２の内部３６を流れる流体の流量を測定する。後で詳述するように、感知導管３２の上流部３８に挿入された単一のワイヤー３４は、この部分の有効内流れ径を減じ、かくして、式（１）で示したグラスホフ数Ｇｒを小さくしている。本発明に従った装置は、また、下流部３９に挿入されたワイヤーを含んでも良い。質量流量計３０が上流側のコイルが上になるようにして、垂直に向けて指向されていると、下流部と対向するようにして上流部３８内に設けられたワイヤーにより、一般的により有効である。しかし、本発明に係る装置は、感知導管３２の熱感応領域４２とワイヤーが接触しないようにして、感知導管３２の上流部３８と下流部３９との両方にワイヤーを設けるように構成され得る。
【００１７】
本発明の効果に関して、熱サイホン効果は、減じられ、かくして、ガス流量測定のための改良された感知が可能となる。ハウジング４０内で感知導管３２は、熱感知領域４２を有する。この領域４２には、ほぼ同じの上流側コイル４４と下流側コイル４６とが配置されている・これらコイルは、感知導管３２の外側に巻回された温度感知抵抗材により形成されている。本発明の効果に係われば、ワイヤーは、挿入される前に図２に示すように予め曲げられているか、図６に示すように真っ直ぐである。このワイヤーは、感知導管３２内の所定位置に挿入されたときに、感知導管３２内の熱感応領域４２に接触しないような長さになっている。この結果、流れ導管の壁を伝わる均衡が保たれかつ対称的な熱の逆転の可能性をなくしている。ワイヤーが熱感応領域４２に接触することにより生じるであろう問題はかくして最小にされる。
【００１８】
質量流量計３０は、上流側コイル４４と下流側コイル４６とをブリッジ回路に接続して動作される。上流側コイル４４並びに下流側コイル４６が配置された回路４８の一例は図４に示されている。しかし、本発明は、図４に示すようなブリッジ電気回路に限定されるものではない。むしろ、本発明は、この分野では知られている他の種々のブリッジ回路で動作されうる。この分野の者には良く知られているように図４に示す回路は、動作時には、感知導管（図４には示していない）をガスが流れていないときには、スイッチ５２閉じられると、ｄｃ電流源５０は、回路４８の２つの出力端子３３，３５間にベース出力電圧を生じさせる。電流は、コイル４４，４６を流れてこれらコイルのワイヤーを等しいレベルに加熱し、これらコイル４４，４６を同じ温度にする。同じ抵抗値を有する２つのブリッジ抵抗５８，６０により、ベース出力電圧は、もちろんゼロであり、ブリッジ回路４８は均衡が保たれている。
【００１９】
しかし、ガスが流れると、上流側コイル４４はガス流により冷却され、熱はガスによって運ばれ、このガスにより運ばれた熱により下流側コイル４６が加熱される。かくして、温度差がコイル４４，４６間に生じ、出力端子３３，３５間の電圧となる。この電圧は、温度によるコイル４４，４６の抵抗値の変化による。
【００２０】
これらコイル４４，４６間の温度差は、質量流量計３０の範囲内で、ガス分子数、かくして、感知導管３２を流れるガスの質量の計量となる。同様に、コイル４４，４６の抵抗値の差は、コイル４４，４６間の温度差の計量となる。抵抗値の差により決定される出力電圧に関しては、これがガスの質量流量の計量となる。
【００２１】
前記コイル４４，４６の抵抗値間の差に比例する出力電圧を与えるために、２つのブリッジ抵抗５８，６０は、コイル４４，４６の抵抗値よりもかなり大きい抵抗値を有する必要がある。さらに、ブリッジ回路４８を広範囲の温度変化に対して正確に作動させるために、電流源５０とブリッジ抵抗５８，６０とは、温度変化に対して独立した温度となる必要がある。
【００２２】
説明したような、種々の周囲条件とは独立して実施するように種々の変更を含むブリッジ回路は、良く知られており、また良く理解されている。勿論、ここで、回路４８のコイルの材料は温度に比例する抵抗を有しており、また、コイル４４，４６の材料は質量流量に比例する温度差を与えるものである。この点に間して、代表的には、質量流量計の範囲外で、ガス流は、両コイル４４，４６を冷却するように充分に早くなる。
【００２３】
前記感知導管３２は、コイル４４，４６が巻かれる前に、良電気絶縁性を与えるためにポリウレタン材でコーティングされたステンレススチール材で形成されることが好ましい。例えば、Ｐｙｒｅ−ｍｌ（Ａｍａｘ  Ｍｅｔａｌと称されている）として知られた電気絶縁エナメルの薄膜でコーテングされたＢａｌｃｏにより形成されたコイルは、便利かつ満足できるものである。各コイルは、代表的には、２つの層、例えば、外から中に巻かれた内層と、中から外へと内層の上部に巻かれた外層とを含み、図４に示すようにブリッジ回路に接続するようにコイルの外側から導かれた２つのリード線を有する。
【００２４】
図２に示すように、感知導管３２は、ハウジング４０内に配置されている。このハウジングは、通常の形式のものでも、また、ハウジング内で導管の外側のと感度に影響する対流を規制するように、センサーに沿って密接された壁構造を有するハウジングのような特別な形式のものでも良い。代表的には、ハウジングは、図２で断面で示された壁を備えたベースと、感知導管３２のＵ字形状の部分を収容するベースのキャビティを閉塞するように圧接適合するカバー（図示せず）とを有し得る。この分野の者にとって、本発明は、例えば、ポリマー、ガラスもしくはカーボンのようなファイバーが満たされたポリマー、金属、もしくは他の材料で形成され、この分野では知られた種々の構造のハウジングを使用して操作され得ることは、認識され得よう。
【００２５】
ガスとコイル４４，４６との相互作用は、同一譲受人による１９７６年２月１７日に特許になった米国特許Ｎｏ．３，９３８，３８４号、１９７７年１１月８日に特許になった米国特許Ｎｏ．４，０５６，９７５号、並びに１９９３年３月９日に特許になった米国特許Ｎｏ．５，１９１，７９３号により開示されているので、理解できよう。最後の特許は、上記関連した特別の形式のハウジングの例を提供する。
【００２６】
概略的に図５に示す、導入された背景の方法により、質量流量計３０の入口ポート６２と出口ポート６４とは、中に圧力降下装置６８を有する主導管６６と連通して示されている。代表的な実際の（概略ではない）の装置（図示せず）において、質量流量計３０は、導管の入口ポート６２近くの感知導管３２の端部が主導管６６を流れる流体に対して横方向上流側の開口内に位置するように、設けられている。同様に、導管の出口ポート６４近くの感知導管３２の端部は、主導管６６を流れる流体に対して横方向下流側の開口内に位置する。ガス流システム（ガス流を調節するように１もしくは複数の圧力降下装置６８を有する）に挿入された主導管６６において、図５に少し概略的に示すように、質量流量計３０は、キャリブレーション（計量）、即ち、これを通る流体の質量流量と主導管６６並びにシステムを通る質量流量との間の比、の変化が与えられ得る。上述した特許に夫々記載されたこの種の技術は、良く知られており、かつ理解されている。良く理解されたガス流の原理に従えば、圧力降下装置６８は、入口ポート６２並びに出口ポート６４の近くの種導管６６内の流体流特性と、感知導管３２内の流体流特性とが比例するように、している。おおよそにおいて、これは、層流が圧力降下装置近くの主導管６６内と感知導管３２内とで維持されるように（筒状流とは反対に）圧力降下装置を選定することを意味する。
【００２７】
この挿入並びに背景において、本発明の意図のための主概念である図２ないし図６の装置の態様と詳細は、この説明において集約されかつ理解されるであろう。熱感応領域４２の外で、感知導管３２の上流部３８並びに内部３６に配置されワイヤーは、導管の上流部内の流体流領域を減じて、熱サイホン効果を最小にすること、及びこれの変形態様を以下に説明する。
【００２８】
特に、図２並びに図３において、実施の形態では円形断面を有するワイヤー３４は、さらに詳細に示されている。さらに、理解でき、下により詳細に説明するように、この場合、感知導管３２に挿入されたワイヤー３４は、有効内流れ径を減じて、グラスホフ数Ｇｒを小さくしている。この有効内径は、妨害のない開口を有し、ガス流のための同じ断面領域を与える円筒チューブの内径として考えられる。この結果、熱サイホン効果は減じられ、ガス流の測定に対して高感度となる。
【００２９】
図２に示す実施の形態において、ワイヤー３４は、上流部３８内、即ち、感知導管３２の内部３６に挿入される前に、既知の製造技術により２カ所で曲げられている。このように、ワイヤー３４は、外方に付勢された捩じりばねとなるように予め曲げられており、この結果、ワイヤー３４が感知導管３２中に挿入されたときに、曲げ部分がワイヤー３４をその位置に保持させておくたに充分な力を付与する。ワイヤー３４の一端は、熱感応領域４２の外で、感知導管３２の上流部３８の上領域７０内に位置している。ワイヤー３４の他端、即ち、露出端は、感知導管３２の外に延びており、感知導管３２の外縁７２の一部と係合するように折り返えされ、この結果、図２並びに図３に示すような位置でのワイヤー３４のさらなる支持が果たされている。このようなワイヤーの支持により、感知導管３２内で生じる圧力差の影響に対してワイヤーの位置付けをより安定にしている。本発明において、ワイヤー３４は、ワイヤー３４が挿入されたときに、感知導管３２の内周面と係合する凸の接触点を形成するように、挿入される前に、１もしくは複数の箇所で折曲され得る。
【００３０】
感知導管３２内に挿入されて、位置付けられる前の図２のワイヤー３４を特に示す図３において、ワイヤー３４は、２つの箇所で約１２０°に折曲されている。この分野の者にとって、本発明は図２並びに図３に示すような２箇所もしくは角度に限定されないことは、認識されよう。さらに、非常に小さい径の感知導管のためのような所定の状態においては、１箇所で折曲されたワイヤーが好ましい。一方、非常に大きい径の感知導管のためのような他の状態においては、複数箇所で折曲されたワイヤーが望ましい。後者の場合、ワイヤーは長手方向に沿ってジグザグ形状に、例えば、挿入される前に、４つ以上の真っ直ぐな部分と３つ以上の折曲された部分とが交互になるように、折曲され得る。
【００３１】
前記ワイヤー３４は、１もしくは複数の箇所での曲げがそのままで維持され、かつ感知導管３２に損傷を与えたり変形したりしないで感知導管３２から取り出せるのに充分な可撓性を有する材料で製造されることが好ましい。ステンレス材や、ＨａｓｔｅｌｌｏｙからＭｏｎｅｌの名称で販売されているような合金がワイヤー材として代表的に使用され得る。
【００３２】
時間の経過と共に感知導管３２の内径に影響を及ぼすであろう腐食物質が蓄積されない非腐食ガスに特に適した代表的な形態において、感知導管３２は、約１４ミルの外径（壁厚は約２ミル）を有する。また、ワイヤー３４は、感知導管３２内に挿入され、支持されたときに、感知導管３２の熱感応領域４２にまで達しないような、長さである。このような形態において、ワイヤーは約７ないし８ミルの径を有することが便利で効果的である。入口ポートから上流側のコイルまでが約１．１インチの導管に対して、ワイヤーは、全長が約０．７５インチで、そのうち約０．７インチが感知導管３２の中に位置し、また、２箇所で約１２０°に折曲されていることが好ましく、効果的である。しかし、これは、仕様の要求及び考慮に応じて、容易に変更され得る。
【００３３】
腐食ガスに特に適した他の代表的な形態において、感知導管３２は、約３０ミルの外径（壁厚は約２．５ミル）を有する。また、ワイヤー３４は、感知導管３２内に挿入され、支持されたときに、感知導管３２の熱感応領域４２にまで達しないような、長さである。このような形態において、ワイヤーは約１６ないし１９ミルの径を有することが便利で効果的である。入口ポートから上流側のコイルまでが約１．１インチの導管に対して、ワイヤーは、全長が約０．７５インチで、そのうち約０．７インチが感知導管３２の中に位置し、また、２箇所で約１２０°に折曲されていることが好ましく、効果的である。しかし、これは、仕様の要求及び考慮に応じて、容易に変更され得る。
【００３４】
一例として、長さが約０．１２５インチのコイル４４，４６は、コイルのワイヤーの径が約０．６ミルで、上記形態の夫々に有効に適用可能である。示したように、この分野の者にとって、本発明は、上述したようなディメンションもしくは幾何学的形状に限定されることがないことは、認識されよう。さらに、感知導管３２中へのワイヤーの部分的な挿入は、異なる直径並びに長さの感知導管、及び異なる長さのコイルもしくは他のセンサーに適用可能である。
【００３５】
他の実施の形態に係る図６において、最初はほぼ曲げられていないワイヤー７８は、感知導管３２の上流部３８中に挿入されたときに、ワイヤー７８の一端が感知導管３２の湾曲部８０と当接し、これに沿って曲げられる。この結果、湾曲部８０に沿う曲げ力はばね部材として機能し、感知導管３２の内部３６の所定位置にワイヤー７８を維持するのに充分な力を付与する。感知導管３２の上流部３８の上領域内に配置されたときに、ワイヤー７８は熱感応領域４２と接触しないように設定されている。ワイヤー７８の他端は、下方に延び、感知導管３２の外縁７２の一部と係合するように外方に折り返えされる。この結果、ワイヤー７８は、図６に示すように所定位置に支持される。かくして、ワイヤー７８は感知導管３２の上流部３８に沿って配置され、感知導管３２の湾曲部８０と係合するように湾曲されている。
【００３６】
本発明に係われば、図６に示す予曲げられていないワイヤー７８は、一般的に準備並びに設置が容易であるけれど、図２に示す予め曲げられたワイヤー３４のように、感知導管３２内で強固に装着はされない。ある環境のもとでは、感知導管３２内でのワイヤーの緩みは、勿論、感知精度に変化を生じさせる。
【００３７】
時間の経過と共に感知導管３２の内径に影響を及ぼすであろう腐食物質が蓄積されない非腐食ガスに特に適した図６に示す実施の形態の代表的な形態において、感知導管３２は、約１４ミルの外径（壁厚は約２ミル）を有する。また、ワイヤー７８は、感知導管３２内に挿入され、支持されたときに、感知導管３２の熱感応領域４２にまで達しないような、長さである。このような形態において、ワイヤーは約７ないし８ミルの径を有することが便利で効果的である。入口ポートから上流側のコイルまでが約１．１インチの導管に対して、ワイヤーは、全長が約１．１インチで、そのうち約１．０５インチが感知導管３２の中に位置していることが好ましく、効果的である。
【００３８】
腐食ガスに特に適した他の代表的な形態において、感知導管３２は、約３０ミルの外径（壁厚は２．５ミル）を有する。また、ワイヤー７８は、感知導管３２内に挿入され、支持されたときに、感知導管３２の熱感応領域４２にまで達しないような、長さである。このような形態において、ワイヤーは約１６ないし１９ミルの径を有することが便利で効果的である。入口ポートから上流側のコイルまでが約１．１インチの導管に対して、ワイヤーは、全長が約１．１インチで、そのうち約１．０５インチが感知導管３２の中に位置し、また、２箇所で約１２０°に折曲されていることが好ましく、効果的である。しかし、これは、容易に変更され得る。
【００３９】
前述したように、約０．１２５インチの長さのコイル４４，４６は、コイルのワイヤーの径が約０．６ミルで、上記形態の夫々に有効に適用可能である。
【００４０】
本発明に係われば、図２もしくは図６に示すワイヤーは、感知導管３２の内部の流路に沿って、コイル４４，４６から離れて配置されており、感知導管３２内の流体が流れるスペースを狭くしている。このワイヤーは、コイル４４，４６の外端から、コイル４４，４６の長さの約１／４以上離れた所で代表的には終端している。しかし、コイル４４，４６の長さの約１／４以上離れた所での終端は、他の都合が良く効果的な変更が可能である。
【００４１】
本発明に係われば、図２もしくは６に示すワイヤーが感知導管３２内に挿入されたときに、感知導管３２の内径は、ワイヤーが配置されている部分に沿って効果的に減じられ、かくして、グラスホフ数Ｇｒが小さくされ得る。この結果、熱サイホンが押さえられ得る。ワイヤーが質量流量計３０内に挿入されていないときには、非水平方向からの強制的な対流は、非水平向きがなく、感知導管内で他の原因で発生される自然の対流パターンに重ねられる重要なファクターとなり、ゼロとスパンでの変位が生じる。従って、測定された実際の流量は、入口圧力と処理ガスの性質の関数となる。しかし、ワイヤーが本発明の質量流量計３０内に挿入されて、ワイヤーが存在している部分に沿う内流れ領域を有効に小さくすることができ、このために、グラスホフ数Ｇｒは、約２．７のファクターに容易に減じられる。かくして、熱サイホンにより生じる問題は実質的に軽減される。
【００４２】
他の実施の形態に係る図７において、図２並びに図６に示すようなワイヤーとは異なり、チューブ８４が、熱感応領域４２の外で、感知導管３２の上流部３８の内部３６に配置されている。この結果、感知導管３２の上流部３８内の流体流れ領域を小さくして、熱サイホン効果を減じている。このチューブ８４は、感知導管３２の下端部８６の所で径が大きくなった段部（図示せず）を有し、この結果、チューブが挿入されたときに、感知導管３２の内部３６中に互いに干渉もしくは押圧される。中空の中心部を有するチューブ８４は、感知導管３２に挿入される前に、通常の製造技術を利用して、下端部８６で大径部を有するように整形される。このように、チューブ８４の下端部の径を大きくすることにより、チューブ８４を所定位置に維持させるのに充分な力が付与される。図面を簡単にするために、大径にするための段部は、チューブに沿う段部位置８７の所で生じ、チューブの下端に連続していることが省略されている。チューブ８４は、感知導管３２の曲率部並びに熱感応領域４２の外側の前の、感知導管３２の上流部３８の上領域７０の所で終端している。チューブ８４の他端、即ち、上端８８は、大径部を持ってはおらず、下方に延出し、感知導管３２と干渉して適合してはいない。一端での干渉した適合は、感知導管３２内で生じる圧力差の影響による抵抗に対してチューブ８４の位置の良い安定性を確保する。当業者にとって、チューブは、チューブの下端部を導管に機械的な係合させる等の他の手段により感知導管内に維持され得ることは認識されよう。
【００４３】
図７に示す構成は、比較的大きい径の感知導管にとって、特に有用である。本発明に係る構成は、下流部３９中に挿入されたチューブをも含み得る。質量流量が垂直に向けられ、上流側コイルが上に位置される場合、下流側とは異なり、上流部３８に装着されたチューブにより、より好ましい状態と一般的になる。さらに、本発明に係る構造は、感知導管３２の上流部３８と下流部３９との両方に配置されたチューブを含み得る。この場合には、両チューブとも、感知導管３２の熱感応領域４２と接触しないように配置される。
【００４４】
前記チューブ８４は、感知導管３２に損傷を与えたり変形したりしないで感知導管３２から取り出せるのに充分な可撓性を有する材料で製造されることが好ましい。ステンレス材がチューブ材として代表的に使用され得る。
【００４５】
腐食ガスもしくは非腐食ガスに特に適用される代表的な形状において、感知導管３２は、約４０．０ミルの外径（壁厚は約２．５ミル）を有する。また、チューブは、感知導管３２内に挿入され、支持されたときに、感知導管３２の熱感応領域４２にまで達しないような、長さである。実際は、感知導管３２の曲率部に達しないような長さである。このような形態において、外径が約３４ミルで、下端部８６の外径が約３６ミルのチューブ８４が便利で効果的である。しかし、これは、仕様の要求及び考慮に応じて、容易に変更され得る。
【００４６】
一例として、長さが約０．１２５で、コイルワイヤーの径が約０．６ミルのコイル４４，４６が上記形態のものに効果的に設けられ得る。説明してきたように、本発明は、上述したようなディメンションもしくは幾何学的形状に限定されることがないことは、認識されよう。さらに、感知導管３２中へのチューブの部分的な挿入は、異なる直径並びに長さの感知導管、及び異なる長さのコイルもしくは他のセンサーに適用可能である。
【００４７】
勿論、多くの変形並びに変更は、本発明の精神もしくは範囲から逸脱しないで、説明されたことからなされることは、この分野の者にとってされよう。一例として、適用可能な考慮が、導管の周りのヒータコイルにより加熱される上流側並びに下流側感知コイルを使用する流量計（流量センサー）を構成するように同様になされ得る。他の例として、適用可能な考慮が、電流により内部から加熱される導管に沿う温度差を測定するために、上流側並びに下流側センサーとして熱電対（サーモカップル）を有する流量計の形態になされ得る。これらは、単に例示に過ぎない。従って、本発明の範囲は、開示された実施の形態に対してのみではなく、請求の範囲に従って決定されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直方向に設置された従来の質量流量計を示す概略的断面図である。
【図２】本発明に従って構成された、中にワイヤーが配設された感知導管を有する質量流量計を一部切断して示す正面図である。
【図３】感知導管に挿入されて配置される前の、図２の質量流量計のワイヤーを示す拡大図である。
【図４】ブリッジ形式の回路において、図２の質量流量計のセンサーコイルを示す回路図である。
【図５】主導管を備えた図２の質量流量計の使用状態を示す図である。
【図６】本発明に従って構成された、中にワイヤーが配設された感知導管を有する質量流量計の他の実施の形態を一部切断して示す正面図である。
【図７】本発明に従って構成された、中にチューブが配設された感知導管を有する質量流量計のさらに他の実施の形態を一部切断して示す正面図である。
【符号の説明】
３０…質量流量計、３２…感知導管、３４…ワイヤー、３８…上流部、３９…下流部、４２…熱感知領域、４４…上流側コイル、４６…下流側コイル。
【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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