JP2002022510A

JP2002022510A - 流量計

Info

Publication number: JP2002022510A
Application number: JP2000200941A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Inoue; 眞一井上; Hiromitsu Miyajima; 浩光宮嶋; Kiyoshi Yamagishi; 喜代志山岸
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】少数の型部材でのダイカスト成形が可能な部
材を使用することで製造コスト低減が可能で、一方向か
らのねじ止めによる簡易な作業での組立が可能で、筐体
内環境温度を流体温度に合致させやすい熱式流量計を提
供する。【解決手段】筐体本体部材２に形成された貯留部用凹
部２３に対して中蓋部材６をＡ方向に適合することで形
成される流体貯留部は、筐体本体部材２の開口２１ａを
介して流体入口管２１と連通している。中蓋部材６に付
設された流量計測部８に形成された流体流通路の下端入
口は流体貯留部に向けて開口し、流体流通路の出口は流
路継手８ａ及び筐体本体部材２の接続開口２２ａを介し
て流体出口管２２と連通している。流量計測部８には流
体流通路へと突出したフィンプレートＦＰを有する熱式
流量センサー１０が配置されている。回路基板３２が取
り付けられている中蓋部材６を覆ってＡ方向に外蓋部材
４が適合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体流量検知技術
に属するものであり、特に、配管内を流れる流体の瞬時
流量あるいは積算流量を計測するための流量計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】流量計
は、家庭や企業において消費される灯油、水、ガスなど
の流体の流量を検知するのに利用されている。この流量
計として、低価格化が容易な熱式（特に傍熱型）の流量
センサーを用いたものが利用されている。

【０００３】傍熱型流量センサーとしては、基板上に薄
膜技術を利用して薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁層を
介して積層してなるセンサーチップを配管（外部配管と
連通して流量計内部に設けられた流体流通路を含む）の
流体との間で熱伝達可能なように配置したものが使用さ
れている。発熱体に通電することにより感温体を加熱
し、該感温体の電気的特性例えば電気抵抗の値を変化さ
せる。この電気抵抗値の変化（感温体の温度上昇に基づ
く）は、配管内を流れる流体の流量（流速）に応じて変
化する。これは、発熱体の発熱量のうちの一部が流体中
へと伝達され、この流体中へ拡散する熱量は流体の流量
（流速）に応じて変化し、これに応じて感温体へと供給
される熱量が変化して、該感温体の電気抵抗値が変化す
るからである。この感温体の電気抵抗値の変化は、流体
の温度によっても異なり、このため、上記感温体の電気
抵抗値の変化を測定する電気回路中に温度補償用の感温
素子を組み込んでおき、流体の温度による流量測定値の
変化をできるだけ少なくすることも行われている。

【０００４】このような、薄膜素子を用いた傍熱型流量
センサーに関しては、例えば、特開平１１−１１８５６
６号公報に記載がある。この流量センサーにおいては、
流体の流量に対応する電気的出力を得るためにブリッジ
回路を含む電気回路を使用している。

【０００５】以上のような流量計では、センサーチップ
と流体との熱交換のためのフィンプレートを流体流通路
内へと突出させており、流量センサーの周辺部には、流
量演算のための回路基板を含む電気回路部、表示部、通
信回線接続部その他が配置されており、これらを含む流
量計の機能部の全体は筐体内に収容されている。

【０００６】流量計内の流体流通路は単純な直線状では
なく屈曲した形状にされることが多い。これは、流通路
に流体内の異物を除去するためのフィルターを介在させ
たり、流入する流体の急激な温度変化の影響を緩和して
流量センサーの温度変化を比較的穏やかにする流通路形
状となしたりする等のためである。このように流体流通
路を構成する部材の構造が複雑であるため、流通路部材
をダイカスト成形により形成する場合には、少数の型部
材のみでは良好なダイカスト成形が困難となり、多数の
型部材の使用を余儀なくされている。また、複雑な後加
工が必要である。そのため、ダイカスト成形による流通
路部材の製作コストが高くなるという難点がある。

【０００７】また、従来の流量計では、筐体内の温度は
外気温や直射日光などの影響を受けやすく、一方では流
体流通路内の流体の温度は流体供給源の温度とほぼ等し
い。このため、流体温度と筐体内環境温度との差が大き
くなり、流量検知の精度が低下しやすいという問題点が
ある。即ち、流量検知のための回路基板とくに流量セン
サーを含むアナログ回路の基板の温度を流体温度と合致
させることが、流量検知精度の向上の観点から好ましい
が、従来の流量計の流通路部材は熱容量が十分とはいえ
ず、このため流量計に流入する流体の温度と合致させに
くい。

【０００８】また、流通路部材と筐体との結合の際に
は、異なる複数の方向からねじ止め等の操作を行って所
定の位置関係での固定を行わねばならず、組み立て作業
が面倒であるという問題点もある。

【０００９】そこで、本発明は、少数の型部材でのダイ
カスト成形が可能な部材を使用することで製造コスト低
減が可能で、一方向からのねじ止め等による簡易な作業
による組立が可能で、筐体内環境温度を流体温度に合致
させやすい熱式流量計を提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、筐体本体部材には貯留
部用凹部が形成されており、該貯留部用凹部に対して中
蓋部材を特定方向に適合することで前記筐体本体部材と
前記中蓋部材との間に流体貯留部が形成されており、該
流体貯留部は前記筐体本体部材に形成された流体入口管
と連通しており、前記中蓋部材には前記流体貯留部内に
配置される流量計測部が付設されており、該流量計測部
には流体流通路が形成されており、該流体流通路の入口
は前記流体貯留部に向けて開口しており、前記流体流通
路の出口は前記筐体本体部材に形成された流体出口管と
連通しており、前記流量計測部には前記流体流通路へと
突出したフィンプレートを有する熱式流量センサーが配
置されていることを特徴とする流量計、が提供される。

【００１１】本発明の一態様においては、前記筐体本体
部材には前記流体出口管と連通し且つ前記貯留部用凹部
にて開口せる接続開口が設けられており、該接続開口は
前記中蓋部材を前記筐体本体部材に適合させることで前
記流体流通路出口と対応して位置するように配置されて
いる。本発明の一態様においては、前記接続開口と前記
流体流通路出口とが前記特定方向に向いて開口してい
る。本発明の一態様においては、前記接続開口と前記流
体流通路出口との間には流路継手が介在している。本発
明の一態様においては、前記中蓋部材には、前記流体貯
留部内に配置され、前記貯留部内での前記流体の流通経
路を規定する流通経路規定部材が付設されている。本発
明の一態様においては、前記筐体本体部材の前記貯留部
用凹部を形成する部分の少なくとも一部は空気層を介在
させた二重壁からなる。

【００１２】本発明の一態様においては、前記流体流通
路入口は前記流体流通路の下端に形成されており、前記
流量センサーは前記流体流通路入口の上方において上下
方向に延びている流体流通路部分に配置されている。本
発明の一態様においては、前記中蓋部材には前記流量セ
ンサーと電気的に接続された回路基板が取り付けられて
いる。

【００１３】本発明の一態様においては、前記筐体本体
部材には前記中蓋部材を覆うように前記特定方向に外蓋
部材が適合されている。本発明の一態様においては、前
記筐体本体部材には前記貯留部用凹部以外の部分に回路
部材用凹部が形成されており、該回路部材用凹部と前記
外蓋部材との間に回路部材収容部が形成されている。本
発明の一態様においては、前記外蓋部材には前記回路部
材収容部内に収容される回路部材が取り付けられてい
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は本発明による流量計の一実施形態の
全体構成を示す模式的分解斜視図である。流量計の筐体
本体部材２はアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製の
ものであり、該筐体本体部材２にはアルミニウムや亜鉛
などのダイカスト製の外蓋部材４が特定方向（矢印Ａの
向き）にネジ止めにより適合されている。筐体本体部材
２の一方の側部には流体入口管２１が形成されており他
方の側部には流体出口管２２が形成されている。

【００１６】筐体本体部材２には、２つの隔室が形成さ
れている。１つの隔室は上側の貯留部用凹部２３であ
り、他の１つは下側の回路部材用凹部２４である。貯留
部用凹部２３を形成する壁の一部は、空気層２５を介在
させた内壁２６を備えており、断熱機能を有する二重壁
構造とされている。

【００１７】貯留部用凹部２３を塞ぐように内壁２６の
端面に対して矢印Ａの向きにアルミニウムや亜鉛などの
ダイカスト製の中蓋部材６の外周面がネジ止めにより適
合されている。この適合に際しては、ゴムシール（コル
ク入りゴムシール等）が介在せしめられ、適合部からの
流体の漏れを防止している。これにより、筐体本体部材
２と中蓋部材６との間に流体の一時貯留及び流通のため
の流体貯留部が形成されている。筐体本体部材２には、
流体入口管２１と連通し且つ貯留部用凹部２３にて開口
せる開口２１ａが形成されており、流体出口管２２と連
通し且つ貯留部用凹部２３にて開口せる接続開口２２ａ
が設けられている。

【００１８】中蓋部材６には、流体貯留部内に配置され
る流量計測部８が付設されている。該流量計測部６には
後述する流体流通路が形成されている。流体流通路の入
口は流量計測部６の下面に流体貯留空間に向けて開口し
ている。また、流体流通路の出口には矢印Ａの向きに突
出せる継手部材８ａが取り付けられており、中蓋部材６
を筐体本体部材２に適合することで継手部材８ａが筐体
本体部材２側の接続開口２２ａに適合され、これにより
流量計測部８の流体流通路出口と流体出口管２２とが連
通せしめられている。

【００１９】流量計測部８に形成された矢印Ａの方向の
センサー装着孔８ｂ内には、熱交換のための熱伝達部材
としてのフィンプレートＦＰ及び外部電極端子ＥＴを有
する熱式流量センサー１０が挿入されている。流量セン
サー１０のフィンプレートＦＰは、流体流通路へと突出
せしめられている。

【００２０】中蓋部材６には、流体流通経路規定部材９
が取り付けられている。この流通経路規定部材９は、中
蓋部材６を筐体本体部材２に適合することで、流体貯留
部内において、開口２１ａから流入する流体の流通経路
を規定するものであり、流入流体を開口２１ａの下方へ
と導き、しかる後に流通経路規定部材９の下縁と流体貯
留部の底面との間に形成された開口を通じて流量計測部
８の配置された領域へと導くようにするものである。

【００２１】中蓋部材６には、流量センサー１０の外部
電極端子ＥＴと電気的に接続されたアナログ回路基板３
２が取り付けられている。また、外蓋部材４には、アナ
ログ回路基板３２とともに流量検知回路を構成するデジ
タル回路基板３４、電源回路部を構成するトランス３
６、及び流量計に対する入出力端子部３８などの回路部
材が取り付けられている。特に、トランス３６及び入出
力端子部３８は、回路部材用凹部２４内に配置されてい
る。

【００２２】以上のような実施形態を、図２〜８を参照
して更に具体的に説明する。これら図２〜８には、図１
のものと細部においては形状が異なるが本質的には同等
な形態が示されており、図１におけると同等の機能を有
する部材には同一の符号が付されている。

【００２３】図２他において、流量計測部８の流体流通
路８１が上下方向に延びている形態が示されている。こ
の流体流通路８１の下端の開口が流体入口とされてお
り、上端の開口は中蓋部材６を筐体本体部材２に適合す
ることで該筐体本体部材２の内壁面により閉ざされる。
流体流通路８１の上端直下において、流量計測部８には
矢印Ａの向きの水平孔が形成されており、これが流体出
口８１ａとされている。この流体出口８１ａと筐体本体
部材２側の接続開口２２ａとは、矢印Ａ方向に対応する
位置に配置されており、これらの間には、Ｏ−リングを
介在させて流路継手８ａが配置されている。

【００２４】流量計測部８には、流体流通路８１に連な
る２つのセンサー挿入孔８ｂが形成されており、その一
方には流量センサー１０が他方には流体温度検知センサ
ー１０’がそれぞれＯリングを介在させて挿入されてい
る。流量センサー１０は、例えば図７に示すように、フ
ィンプレートＦＰと流量検知部ＦＳとを熱伝導性良好な
接合材ＡＤにより接合し、流量検知部ＦＳの電極パッド
と外部電極端子ＥＴとをボンディングワイヤーＢＷで接
続し、モールド樹脂ＭＲで封止したものとすることがで
きる。流体温度検知センサー１０’は、流量センサー１
０において流量検知部ＦＳの代わりに流体温度検知部を
用い且つこれに対応した外部電極端子ＥＴを持つものと
することができる。これら流量検知部や流体温度検知部
としては、上記特開平１１−１１８５６６号公報に記載
の如きものを使用することができる。

【００２５】また、図３及び図４に示されているよう
に、流量計測部８には、主としてアナログ回路部の温度
モニタのための温度センサー１２が配置されている。セ
ンサー１０，１０’，１２は、押え部材４２により位置
固定されており、その上にアナログ回路基板４４が配置
されている。上記流量センサー１０及び流体温度検知セ
ンサー１０’は、アナログ回路基板４４と電気的に接続
されている。

【００２６】デジタル回路基板３４には液晶表示素子Ｌ
ＣＤが取り付けられており、カバー板５２を介して外部
からデジタル表示の瞬時流量値または積算流量値を観察
することができる。入出力端子部としての電源基板４
６，４８には、電源ケーブル取り付け端子５０が取り付
けられている。

【００２７】図５及び図６は、それぞれ主として正面外
観及び平面外観を示すものである。筐体本体部材２の上
面部には、流体貯留部内の空気抜きのための着脱自在な
ねじ５３が取り付けられている。このネジ５３を取り外
すことで貯留部内の上部に残留する不要空気を排出する
ことができる。筐体本体部材２の内部には、電源ケーブ
ル取り付け端子５０に加えて通信ケーブルコネクタ５６
が配置されている。筐体本体部材２の下面部には電源ケ
ーブル用ブッシュ５８が取り付けられている。また、筐
体本体部材２の正面部には、液晶表示素子ＬＣＤを用い
た表示部６０が配置されている。

【００２８】以上の実施形態においては、不図示の流体
供給源から配管を通じて供給される流体は、流体入口管
２１から開口２１ａを通って流体貯留部内へと供給され
る。供給された流体は、先ず流通経路規定部材９により
規定された下向きの流通経路に沿って流体貯留部の底部
へと進み、流量計測部８の配置された領域に至る。この
ようにして貯留された流体のレベルは、次第に貯留部内
で上昇し、やがて流量計測部８をも完全に浸漬させる。
その際に、流体流通路８１内にも流体が浸入する。流体
流通路８１内に浸入した流体は、接続開口２２ａを通っ
て流体出口管２２から排出され、不図示の流体需要機器
へと供給される。以後、流体需要機器側で流体需要があ
ると、流量計の貯留部内とくに流体流通路８１を経由し
て、流体供給源から流体需要機器へと流体が供給され
る。このような流量計内の流体の主たる流通の経路を図
３において矢印Ｘで示す。尚、流体貯留部内の流通経路
には、例えば流通経路規定部材９の下部に、流体中の異
物除去のためのフィルタを設けておくことができる。

【００２９】以上のように、本実施形態では、筐体本体
部材２に対して中蓋部材６を取り付けることで流体貯留
部を形成しており、中蓋部材６の流体貯留部側に流量計
測部８を付設しているので、筐体本体部材２、流量計測
部８を含む中蓋部材６、更には外蓋部材４を製作する際
に、それぞれ容易にダイカスト成形を用いることが可能
となる（但し、後加工は必要に応じて適宜行う）。即
ち、これら部材のダイカスト成形に際しては、主として
矢印Ａに沿った方向に移動する１対の型部材を利用する
ことができ、少数の型部材でのダイカスト成形が可能で
あり、製造コスト低減が可能となる。また、後加工も簡
単になる。更に、以上の部材を用いた流体貯留部の形成
を含む流量計組み立ては、矢印Ａの一方向からのねじ止
めによる簡易な作業で行うことができる。

【００３０】本実施形態では、筐体本体部材２に対して
中蓋部材６を取り付けることで流体貯留部を形成し、中
蓋部材６の流体貯留部側に流量計測部８を付設し、中蓋
部材６にアナログ回路基板４４を取り付けているので、
流体貯留部周囲の部材が十分な熱容量を持つことにな
り、筐体内環境温度を流体温度に合致させやすいという
利点がある。

【００３１】流体流通管８１内の流体流量が、流量セン
サー１０及び流体温度検知センサー１０’を含む図８に
示すような流量検知回路を用いて計測される。図８にお
いて、検出流量ヒータ制御部には流量センサー１０及び
流体温度検知センサー１０’が含まれている。流量セン
サー１０では、ヒータと感温抵抗体Ｔｗとが絶縁膜を介
して積層された流量検知部が形成されており、ヒータの
発熱の一部は上記フィンプレートＦＰを介して流体流通
路８１内を流通する流体へと伝達される。この流体との
熱的相互作用の影響を受けた感温が、感温抵抗体Ｔｗに
より実行される。感温抵抗体Ｔｗと流体温度検知センサ
ー１０’の流体温度検知部の感温抵抗体Ｔｏと２つの抵
抗体とによりブリッジ回路が形成されており、このブリ
ッジ回路の出力が増幅回路で増幅され、コンパレータで
所定値との比較がなされ、該コンパレータの出力がヒー
タ制御回路に入力される。ヒータ制御回路は、入力信号
に従い、バッファを介して流量センサー１０のヒータの
発熱を制御する。この制御は、流量センサー１０の感温
抵抗体Ｔｗが所定の感温状態を維持するように、即ちヒ
ータ制御回路への入力信号が所定値を維持するように為
される。この制御状態は瞬時流量に対応しており、その
データは流量換算回路へと入力される。

【００３２】温度センサー１２を含む温度センサ回路か
ら流量換算回路にアナログ回路部の温度を示す信号が入
力される。流量換算回路では、上記瞬時流量データに基
づき、アナログ回路部温度に応じた補正を行って、検量
線を用いて流量値への換算が行われる。

【００３３】以上のようなヒータ制御回路及び流量換算
回路を含むＣＰＵには、表示部、通信回路、ＥＥＰＲＯ
Ｍ及び基準クロックが接続されている。得られた流量値
は、表示部に表示したり、通信回路に出力して外部との
通信に利用されたりする。

【００３４】図９に、図１に示す実施形態の変形形態を
示す。図９において、図１におけると同様の機能を有す
る部材または部分には同一の符号が付されている。この
変形形態は、流量計測部８が中蓋部材６と別体のものか
らなり、これらをネジなどにより接合することで一体化
していること、及び流通経路規定部材９が中蓋部材６で
はなく筐体本体部材２の側に形成されていることが、図
１の実施形態と異なる。本形態は、流量計測部８と中蓋
部材６とを接合する手間がかかるが、これらのダイカス
ト成形を一層簡単な型部材により行うことができるとい
う利点がある。中蓋部材６は、ダイカスト以外により製
作することも可能である。尚、流量計測の機能及び作用
効果は図１の実施形態のものと同等である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量計に
よれば、少数の型部材での容易なダイカスト成形が可能
で後加工が簡単な部材を使用することができ、一方向か
らのねじ止め等による簡易な作業による組立が可能であ
るので、製造コスト低減が可能であり、更に筐体内環境
温度を流体温度に合致させやすいという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による流量計の実施形態の全体構成を示
す模式的分解斜視図である。

【図２】本発明による流量計の実施形態を示す分解断面
図である。

【図３】本発明による流量計の実施形態を示す断面図で
ある。

【図４】本発明による流量計の実施形態を示す断面図で
ある。

【図５】本発明による流量計の実施形態を示す正面図で
ある。

【図６】本発明による流量計の実施形態を示す平面図で
ある。

【図７】流量センサーを示す断面図である。

【図８】本発明による流量計の電気回路部の概略構成を
示すブロック図である。

【図９】本発明による流量計の実施形態の全体構成を示
す模式的分解斜視図である。

【符号の説明】

２筐体本体部材４外蓋部材６中蓋部材８流量計測部８ａ流路継手部材８ｂセンサー装着孔９流体流通経路規定部材１０流量センサー１０’ 流体温度検知センサー１２温度センサー２１流体入口管２１ａ開口２２流体出口管２２ａ接続開口２３貯留部用凹部２４回路部材用凹部２５空気層２６内壁３２アナログ回路基板３４デジタル回路基板３６トランス３８入出力端子部４２押え部材４４アナログ回路基板４６，４８電源基板５０電源ケーブル取り付け端子５２カバー板５３空気抜きのネジ５６通信ケーブルコネクタ５８電源ケーブル用ブッシュ６０表示部８１流体流通路８１ａ流体出口ＦＰフィンプレートＥＴ外部電極端子ＦＳ流量検知部ＡＤ接合材ＢＷボンディングワイヤーＭＲモールド樹脂ＬＣＤ液晶表示素子Ａ特定方向の向きＸ流量計内の流体流通の経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山岸喜代志埼玉県上尾市原市1333−２三井金属鉱業株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 2F035 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体本体部材には貯留部用凹部が形成さ
れており、該貯留部用凹部に対して中蓋部材を特定方向
に適合することで前記筐体本体部材と前記中蓋部材との
間に流体貯留部が形成されており、該流体貯留部は前記
筐体本体部材に形成された流体入口管と連通しており、前記中蓋部材には前記流体貯留部内に配置される流量計
測部が付設されており、該流量計測部には流体流通路が
形成されており、該流体流通路の入口は前記流体貯留部
に向けて開口しており、前記流体流通路の出口は前記筐
体本体部材に形成された流体出口管と連通しており、前記流量計測部には前記流体流通路へと突出したフィン
プレートを有する熱式流量センサーが配置されているこ
とを特徴とする流量計。
【請求項２】前記筐体本体部材には前記流体出口管と
連通し且つ前記貯留部用凹部にて開口せる接続開口が設
けられており、該接続開口は前記中蓋部材を前記筐体本
体部材に適合させることで前記流体流通路出口と対応し
て位置するように配置されていることを特徴とする、請
求項１に記載の流量計。
【請求項３】前記接続開口と前記流体流通路出口とが
前記特定方向に向いて開口していることを特徴とする、
請求項２に記載の流量計。
【請求項４】前記接続開口と前記流体流通路出口との
間には流路継手が介在していることを特徴とする、請求
項２〜３のいずれかに記載の流量計。
【請求項５】前記中蓋部材には、前記流体貯留部内に
配置され、前記貯留部内での前記流体の流通経路を規定
する流通経路規定部材が付設されていることを特徴とす
る、請求項１〜４のいずれかに記載の流量計。
【請求項６】前記筐体本体部材の前記貯留部用凹部を
形成する部分の少なくとも一部は空気層を介在させた二
重壁からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれ
かに記載の流量計。
【請求項７】前記流体流通路入口は前記流体流通路の
下端に形成されており、前記流量センサーは前記流体流
通路入口の上方において上下方向に延びている流体流通
路部分に配置されていることを特徴とする、請求項１〜
６のいずれかに記載の流量計。
【請求項８】前記中蓋部材には前記流量センサーと電
気的に接続された回路基板が取り付けられていることを
特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の流量計。
【請求項９】前記筐体本体部材には前記中蓋部材を覆
うように前記特定方向に外蓋部材が適合されていること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の流量
計。
【請求項１０】前記筐体本体部材には前記貯留部用凹
部以外の部分に回路部材用凹部が形成されており、該回
路部材用凹部と前記外蓋部材との間に回路部材収容部が
形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の流
量計。
【請求項１１】前記外蓋部材には前記回路部材収容部
内に収容される回路部材が取り付けられていることを特
徴とする、請求項１０に記載の流量計。