JP4777816B2 - 差圧測定用の均圧弁、および、差圧式流量計 - Google Patents

差圧測定用の均圧弁、および、差圧式流量計 Download PDF

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Description

本発明は、差圧測定用の均圧弁、および、被検出流体の流量を検出する差圧式流量計に関する。
従来、ビルの空調や冷・温水設備、工場の排気装置、集塵装置などの運転の適正化や省エネルギー化を図るために、装置の配管内部での流量を測定する差圧式流量計が使用されている。
このような差圧式流量計は、被検出流体が通過する流路に配置される差圧発生手段を備える。すなわち、被検出流体が通過する流路に静止した物体を置くと、その前後に差圧が発生するが、これを応用し、発生差圧に対する流量が一定の関係となるオリフィスなどの絞り機構やピトー管、後流ピトー管、層流素子などの差圧発生手段によって差圧を発生させることにより、流量が測定可能となる。
従来の差圧式流量計は、差圧発生手段と差圧センサとで構成されている(例えば、特許文献1および特許文献2)。このような流量計では、流路の途中にオリフィスが設けられ、このオリフィスの前後で流体の圧力がそれぞれ導圧管を介して取り出され、取り出された圧力が差圧センサによって測定される。また、ゼロ点調整のために、導圧管同士を結ぶ均圧配管が設けられており、この均圧配管には、均圧弁が配置されている。すなわち、ゼロ点調整時に均圧弁を開き、差圧発生手段の前後における被検出流体の圧力を均圧化して、このゼロ点調整後に、差圧測定が行われる。
ここで、特許文献1では、導圧管に流体圧力の抵抗器が設けられており、この抵抗器および均圧弁のみによって、三岐弁などを使用することなくゼロ点調整が可能となっている。
また、特許文献2では、高圧側経路と均圧用の連通路との接続部分に設けられる均圧弁(シャトル弁)が提案されており、この均圧弁は、開閉状態が互いに逆となるように連動する弁体を両端にそれぞれ有する。この均圧弁の弁体部分は、弁箱に挿入される弁棒先端の弁体に傾斜面が形成されたもので、弁箱にも、この傾斜面に対応する傾斜面が形成されている。そして、これらの傾斜面が弁棒の進退に応じて互いに圧接されることで弁が開閉する。なお、弁棒の進退は、バネを備えたシリンダ・ピストンにより行われている。
一方、前述のような差圧式流量計では、被検出流体の温度や圧力の変化による被検出流体の密度変化を検出できないため、流量測定時の温度および圧力状態での体積流量の測定しかできず、このままでは質量流量計としては使用できない。
すなわち、質量流量を測定するためには、被検出流体の温度、圧力、流量を測定する必要があるため、前述のような差圧式流量計に加えて、温度センサと、これらの差圧式流量計および温度センサにネットワーク接続された中央装置と、を備えた流量計測システムが提案されている(特許文献3)。この流量計測システムでは、温度センサで測定された温度データが中央装置を介して差圧式流量計に入力され、差圧式流量計は、圧力データおよび温度データを用いて流量を算出し、その流量データを中央装置へ出力する。
特開平8−201206号公報(図1、図2、図3) 特開平7−243930号公報(図6、図7) 特開2003−240616号公報(請求項1、図1)
差圧式流量計は、前述のように、ビルや工場、プラントのプロセスなどで広く利用されており、これらの配管に簡単に取り付けることができるように、構造が簡略であって小型、そして低廉なものが望まれていた。また、差圧測定には通常、均圧弁を利用したゼロ点調整が欠かせないため、このゼロ点調整および差圧測定を迅速、簡便に行うことができるものが望まれていた。
ここで、特許文献1の流量計では、必要な弁は均圧弁のみであるが、その前提として抵抗器が必要となり、構造が簡略化されるとは言い難い。構造が簡略でないため、コストも増加しかねない。
また、特許文献2のように、高圧側経路が均圧用の連通路を介してシャトル弁機構に接続される構成では、当該連通路の両端で高圧側経路の接続口と低圧側経路の接続口とが連通路の長さ分だけ離れた位置にそれぞれ配置されることになるため、これら高圧側経路、均圧用の連通路、および低圧側経路からなる差圧伝送路を器体(弁箱)に実装するに際して小型化に限界がある。このため、弁ユニット自体の小型化を図ることが難しい。そもそも、特許文献2の構成では、空気圧シリンダ装置やばねを備えた弁体作動機構が器体の外部に設けられており、このことは、装置の小型化をより一層困難なものとしている。
さらに、特許文献3の流量計測システムでは、中央装置、温度センサ、および差圧式流量計がそれぞれ配置された大型かつ複雑な構造であり、これらの装置、計器類を別々に施工しなくてはならないから、ネットワークへの接続を含めて、計装関係の工事に手間が掛かり、コスト高に繋がってしまう。
なお、このような差圧式流量計では、均圧弁ないし流量計自体が十分に小型でないと、導圧管同士の距離が大きいために流れに遅延が生じ、均圧化することが難しくなるという問題もある。
一方、特許文献3のように温度センサを用いる構成において、温度センサは、この温度センサが取り付けられる流量検出部の温度影響を受けやすいため、流量補正の信頼性が損なわれるという問題もあった。
このような問題点に鑑みて、本発明の目的は、小型化、構造の簡略化、および低コスト化を図ることができる差圧測定用の均圧弁、およびこの均圧弁を備えた差圧式流量計を提供することにある。
本発明の差圧測定用の均圧弁は、内部に弁通路が形成された弁箱と、この弁箱において前記弁通路の延出方向一端側に設けられた挿入口から挿入される棒状部材であって、軸周りに沿って弁体を有し、軸方向への進退に応じて前記弁体により前記弁通路を仕切る弁棒と、を備え、前記弁箱には、前記弁通路に連通し流体の圧力がそれぞれ導入される第1導入路および第2導入路と、前記弁通路から流体の圧力がそれぞれ排出される第1導出路および第2導出路とが形成され、前記第1導入路および第1導出路は第1経路を構成し、かつその一方の前記弁通路側の開口部と他方の前記弁通路側の開口部との前記弁棒の軸方向における位置は互いに異なり、前記第2導入路および前記第2導出路は、第2経路を構成し、前記弁棒の進退に応じて、前記第1経路と前記第2経路とが仕切られてこれらの第1経路と第2経路との差圧を測定可能な差圧状態と、前記第1導出路が前記第1導入路とは仕切られて前記第2経路と連通され、前記第1導出路および前記第2導出路が均圧化される均圧状態と、に切り替えられ、前記弁体は、弾性を有し、前記弁棒の外周面と前記弁箱との間に介装されるシール部であり、前記シール部は、前記差圧状態のときに前記第1経路と前記第2経路とを仕切る第1シール部と、前記挿入口側に配置されて流体の圧力を前記弁通路内に封止する第2シール部と、前記第1シール部よりも前記弁棒の前進側に設けられる第3シール部とを含んで構成され、前記第3シール部は、前記均圧状態のときに、前記第1導入路に配置されることを特徴とする。
この発明によれば、第1導入路および第1導出路の弁通路側の開口部の位置が互いにずれており、弁棒の軸周りに設けられた弁体を軸方向に沿って進退させるだけで、差圧状態から均圧状態へと簡便に切り替えることができる。
なお、均圧状態では、第1経路側の第1導出路と、第2経路側の第2導出路とが互いに連通し、この連通空間において被検出流体が均圧化される。この均圧化により、第1経路および第2経路での被検出流体の圧力差がなくなり、これをもって差圧測定のゼロ点調整が行われるので、差圧測定を適切に実施できる。
すなわち、第1導入路および第1導出路の一方に弁体が挿入されて第1導入路と第1導出路とが仕切られ、均圧状態における連通空間では片側の第2経路側の被検出流体の圧力のみが作用し、第1経路側の圧力は作用しないため、当該連通空間(均圧路)中に流体の流れが発生しない。このように、第1経路および第2経路の一方の導入路(ここでは第1導入路)を遮断することにより、均圧中に第1導入路と第2導入路との間で流体が流れ、これら第1導入路と第2導入路との間の均圧路が絞りとなって差圧が生じることを防止できる。
ここで、弁棒の進退する区間が、均圧に用いられる弁通路と互いに重なっていることにより、この重なりのぶん、弁通路ないし弁箱、そして弁棒を短くすることができ、均圧弁の小型化を図ることができる。これにより、第1導出路と第2導出路とを近接配置することが可能となり、均圧弁の小型化が促進される。
また、弁体が第1経路と第2経路との間の位置から第1導入路へと前進、または弁通路に沿って挿入口側へと後退することによって均圧弁が閉じるので、弁体の構造は、弁棒の軸周りに沿った環状部材や軸回りに沿って軸方向に傾斜するテーパ面などの簡略なものとすることができる。これによって組み立ても容易となるから、信頼性を向上させることができ、また、低コスト化を促進できる。
なお、第1経路および第2経路のいずれを低圧側(あるいは高圧側)とすることも可能である。
ここで、シール部は、弁棒の一部分であってもよいし、弁棒本体とは別部材であってもよい。別部材の場合は、いわゆるOリングなどの環状部材をシール部として利用できる。また、シール部の材料としては、被検出流体に耐性を持つゴム材料、例えば、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)あるいはフッ素ゴム等のゴム材料があげられる。
この発明によれば、シール部の弾性により、シール部が弁通路の内周面に密接するため、弁の開閉が確実となり、差圧測定を正確に行うことができる。
なお、第1シール部は、差圧状態では第1経路と第2経路との間に配置される。すなわち、差圧状態で、第1シール部によって弁通路が仕切られる。
この発明によれば、差圧状態では、第1シール部によって弁通路が仕切られる一方、均圧状態では、第3シール部によって弁通路が仕切られる。これにより、第1シール部が差圧測定時に第1経路と第2経路との間に配置され、この位置から第1導入路に挿入するように移動することで均圧状態とされる場合に比べて、弁棒が進退する寸法(ストローク)を短くでき、弁棒操作を簡易にできる。
本発明の均圧弁では、前記弁通路は、その一端から他端に至るまで、前記弁棒の軸方向に沿って延びており、前記第1導出路は、前記均圧状態における前記第3シール部と前記第2導出路との間において、前記弁棒の軸方向と交差する方向である前記弁通路の径方向に沿って延びていることが好ましい。
この発明によれば、第1導出路が形成される位置に関し、第1シール部と第2導出路との間、または、第3シール部が設けられている場合は第3シール部と第2導出路との間の位置において、弁通路の径方向に沿って第1導出路が形成される。つまり、このように第1導出路を弁通路と交差するように配置することにより、第1導出路と第2導出路とを互いに十分に近接させることが可能となり、その結果、第1経路の一部と弁通路との重なり代が大きくなることから、第1経路と第2経路とを備えた差圧伝送のための構成に要するスペース効率が上がり、均圧弁の構成全体を一層小型化できる。
また、このように第1導出路と第2導出路とを十分に近接させてこれらの第1、第2導出路の間の距離を短くできるので、均圧時、第1導出路と第2導出路との間の遅延による圧力のムラを小さくできる。すなわち、迅速かつ適切に均圧状態にすることができる。
本発明の均圧弁では、前記第2導入路と前記第2導出路とは、前記弁通路とそれぞれ交差する位置が互いに離れ、前記均圧状態のときに、前記第2導入路と前記第2導出路とが仕切られることが好ましい。
この発明によれば、第2導出路が第2導入路と仕切られることにより、脈動が生じず、圧力が極めて安定するので、被検出流体の圧力差を迅速かつ容易に「0」とすることができる。
本発明の均圧弁では、前記シール部は、前記弁通路において第2導入路と前記第2導出路との間に設けられる第4シール部を含んで構成され、前記第4シール部により、前記均圧状態のときに、前記第2導入路と前記第2導出路とが仕切られることが好ましい。
この発明によれば、第4シール部により、前記第2導入路と前記第2導出路との間を簡単な構造で仕切ることができる。
本発明の均圧弁では、前記弁箱は、前記弁棒が挿入される筒状部材を有し、この筒状部材は、前記第1導出路、前記第2導入路、および前記第2導出路の少なくともいずれかの近傍で前記弁通路に沿って設けられることが好ましい。
この発明によれば、筒状部材が設けられているため、弁通路と交差するように形成された第1導出路、第2導入路、第2導出路などの弁通路との連通部に弁棒が接触せず、連通部の端縁(エッジ)に弁棒が引っ掛かって損傷するなどの不具合が防止され、弁棒を円滑に進退させることができる。
すなわち、第1導出路、第2導入路、および第2導出路などを弁箱にドリルなどで穿孔する際にバリなどが生じやすいが、このバリなどによる弁体の損傷などを防止するために、このような筒状部材を設けることが有効である。
本発明の均圧弁では、前記第2シール部以外の前記シール部は、前記第1導出路、前記第2導入路、および前記第2導出路が前記弁通路にそれぞれ連通された開口端の少なくともいずれかと隙間を有して配置されることが好ましい。
この発明によれば、弁通路における連通部の通路内壁面と第1〜第3シール部との間に隙間があって互いに接触しないので、これらのシール部が連通部のエッジに引っ掛かることなく、弁棒を円滑に進退させることができる。これにより、第1導出路、第2導入路、および第2導出路の孔開けによるバリなどでシール部が切れることを効果的に防止できる。
なお、前述の筒状部材を設けても、弁通路における連通部の通路内壁面と隙間をあけてシール部を配置することが可能である。
本発明の均圧弁では、前記弁棒は、その軸方向に沿って前記挿入口から突出する摘みを有することが好ましい。
この発明によれば、挿入口から摘みが突出しているので、摘みを掴むなどして弁棒を進退させる操作が容易であり、差圧状態と均圧状態とに確実に切り替えることができる。
また、この摘みに目盛りや文字などを形成することによって、弁棒が弁通路内に挿入された寸法を容易に判別できる。なお、目盛りの代わりに色分け表示によって弁棒の弁通路への挿入寸法を見極めることができ、これらの目盛り、文字、色分け表示を併用してもよい。
本発明の均圧弁では、前記挿入口の開口端には、挿通孔が形成された板状部材が設けられ、前記摘みは、前記弁棒の軸方向端部の径が縮径しており、前記挿通孔に挿通されることで前記弁棒の前記挿入口外側への移動が規制されることが好ましい。
この発明によれば、摘みが形成された基端側では弁棒は拡径しており、挿入口に向かって弁棒を後退させた際、この拡径部分が板状部材に当接して挿入孔外側への移動が規制される。これにより、弁棒の弁箱からの離脱を防止できる。
本発明の均圧弁では、前記弁棒を軸方向に沿って付勢する付勢手段が設けられることが好ましい。
この発明によれば、付勢手段の付勢力に抗して弁通路内に押しこんだ、あるいは弁通路から引き出した弁棒が付勢力によって元の位置に戻るので、弁の開閉動作を確実に行うことができる。
また、このように、弁通路の内部に付勢手段が設けられていることにより、弁棒を移動させるシリンダ・ピストン、ソレノイドなどの弁棒作動装置を弁箱の外部に設けることを不要にできる。このため、均圧弁の小型化が阻害されない。
付勢手段としては、コイルバネを例示でき、このようなコイルバネの内側に弁棒が挿入された状態としたり、弁棒の内部にコイルバネを組み込むことができる。
本発明の均圧弁では、前記摘みは、断面略円柱形状であって、その基端側の外周面に、前記挿通孔と嵌合する嵌合部が軸方向に沿って形成され、前記弁棒は、前記嵌合部の前記挿通孔との嵌合が外れた状態で軸周りに回転され、前記付勢手段の付勢力によって前記嵌合部が前記板状部材に係止されることが好ましい。
ここで、摘みの嵌合部は、例えば、弁棒の外周面に形成された凸状のリブであり、この凸状のリブが板状部材の挿通孔に形成された凹状の切欠に嵌合する構成とすることができる。反対に、弁棒に凹状の溝などを形成し、この溝に挿通孔に形成された凸状の突起が嵌合する構成とすることもできる。
この発明によれば、付勢手段の付勢力に抗して弁棒を弁通路内に押しこむ、あるいは弁通路から引き出し、弁棒と挿通孔とが嵌合していない状態で弁棒を軸周りに回転させることにより、付勢力によって元の位置に戻ろうとする嵌合部が板状部材の板面に当接して係止される。すなわち、嵌合部のような簡潔な構造により、弁棒に外力を加えない状態でも、弁棒の位置を差圧状態または均圧状態となる一方の位置に保持することができる。
本発明の差圧式流量計は、通過する被検出流体に差圧を発生させる差圧発生手段を有する流量検出部と、前記流量検出部で被検出流体に発生した差圧を測定する差圧センサ、前記被検出流体のゲージ圧を測定するゲージ圧センサ、前記被検出流体の温度を測定する温度センサ、および、大気圧を測定する絶対圧センサを有するセンサ部と、前記センサ部から送信される信号を基に前記被検出流体の流量を算出する演算手段、および、この演算手段で算出された流量を表示する表示手段を有する表示演算部とを含む差圧式流量計であって、前述の均圧弁を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前述の均圧弁を備え、さらに、差圧センサ、ゲージ圧センサ、温度センサ、および大気圧測定用としての絶対圧センサを内蔵したので、質量流量および標準体積流量(0℃、1気圧の条件や、20℃、1気圧の条件での)が測定可能な高機能な流量計でありながら、前述と同様に、小型化、構造の簡略化、および低コスト化が促進され、当該流量計の利用範囲をさらに拡大することができる。
ここで、差圧センサ、ゲージ圧センサ、温度センサ、および大気圧測定用としての絶対圧センサを搭載したことで、被検出流体の温度や圧力の変化による被検出流体の密度変化を検出可能となり、質量流量の測定を行うことができる。
なお、差圧レンジの互いに異なる差圧センサを並列に接続し、流量に応じて適切な差圧センサを2つ以上選択することによっても、低い流量域において高い分解能を得ることが可能となるのと同時に、差圧センサの精度を各センサにより決めることが可能であるため、流量精度保証ができる流量レンジアビリティを広くできる。
本発明の差圧式流量計では、前記センサ部および前記表示演算部は、一体化されて本体部として構成されるとともに、前記流量検出部に接合され、前記流量検出部は、前記差圧発生手段が設けられるとともに前記被検出流体の流路と接続される流路接続部と、前記本体部と接合される本体取付部とを有し、前記本体取付部には、前記差圧発生手段の上流側および下流側で前記流路とそれぞれ連通して前記被検出流体の圧力を前記センサ部に取り出す各取出し孔がそれぞれ形成され、前記取出し孔の一方は、前記流量検出部の前記本体部との接合面の略中心位置で、前記流路に向かって直線状に延び、前記温度センサは、棒状に形成されて一端側に感温素子を有し、前記接合面の略中心位置に配置された前記取出し孔に一端側が挿入されて前記感温素子が前記流路に臨み、前記本体部と前記流量検出部とは、前記温度センサを軸に互いに回転させた状態でも接合可能であることが好ましい。
なお、差圧発生手段としては、オリフィスなどの絞り機構やピトー管、後流ピトー管、層流素子などから任意に選択できる。
この発明によれば、本体部に差圧センサ、ゲージ圧センサ、温度センサ、絶対圧センサ、および均圧弁などを搭載し、流量検出部にはセンサ類を搭載しないことにより、流量検出部とセンサ部とを機械的に切り離すことが可能になり、構造を簡略化できるとともに、計装関係の工事を容易に実施することができる。
また、温度センサが被検出流体の圧力の取出し孔を利用して、この取出し孔の部分に設けられているので、温度センサの取り付け部材などを別途備える必要がなく、構造をより簡略化できる。
なお、差圧センサおよびゲージ圧センサについても、前記の取出し孔を利用して(温度センサが設けられた取出し孔を共用)設けることが、構造を簡略にするうえで好ましい。温度センサが設けられた取出し孔を通じて差圧センサやゲージ圧センサに導圧する場合は、これらの差圧センサ、ゲージ圧センサにも圧力が伝わるように、温度センサの径寸法を取出し孔の径よりも小さくすれば良い。
さらに、感温素子の位置が、流路に臨む位置から、差圧発生手段における流体通過部分の手前の位置までの範囲で可変となるように温度センサを配設することにより、感温素子が流路の中央に向かって突出したり、被検出流体の流れを遮ったりせず、流路における被検出流体の流れが乱れないので、被検出流体の流量を正確に測定できる。
ここで、温度センサの配設に関して、この温度センサは流体の温度を測定するためのものであり、通常、流体の流れに対する断面略中央に感温素子が位置するように設置されるが、本発明では温度センサが内蔵され、かつ本体取付部の取出し孔を利用して温度センサが配置されたので温度センサと差圧発生手段とが近く、温度センサを流路の流れの断面略中央に設置した場合には、乱流が生じるおそれがある。このため、このように感温素子を流路に臨む位置、または取出し孔より僅かに突出する位置に設けることが非常に有効となる。
そのうえ、温度センサが挿入される取出し孔が流量検出部の本体取付部における本体部との接合面の略中心位置に設けられるため、通常、流路内の流体に接触するように本体部の端部から突出するように設けられる温度センサを中心軸として本体部と流量検出部とを互いに回転させることが可能となるから、流量検出部を配管などに取り付けた向きを問わずに、流量検出部の本体取付部と本体部とを接合可能となる。すなわち、流量検出部は、差圧発生手段の種類、仕様によって決められた流れ方向に合わせた向きで配管などに取り付ける必要があるが、本体部の向きを自在にでき、表示手段の表示方向を適当なものとできるので、流量計の設置場所が限定されることがない。
なお、流量検出部と本体部との接合面の形状は任意であるが、例えば、正多角形、又は円形など、接合面の中心点に対称な形状とすることにより、本体部を流量検出部に対して回転させても本体部が流量検出部の接合面に重なり、流量検出部と本体部とを外周部で、ねじ止めなどの手段によって容易に固定することができる。
また、本体部がアダプタ等を備え、このアダプタ等によって本体部が流量検出部に接合されていてもよい。
本発明の差圧式流量計では、前記感温素子と前記取出し孔の内周面との間には、熱伝導率が小さい低熱伝導性部材が配置されることが好ましい。
ここで、低熱伝導性部材としては、テフロン(登録商標)などの樹脂系材料を採用でき
る。
この発明によれば、感温素子と取出し孔の内周面との間に低熱伝導性部材が介在配置されることにより、感温素子と本体取付部との間での熱伝導が抑制されるため、流量検出部の温度影響を受けにくく、被検出流体の温度を正確に測定することができる。特に、流量検出部が金属製などで熱伝導率が大きい場合に顕著な効果を得ることができる。
なお、冶具などを使用することにより、低熱伝導性部材が感温素子の周りに設けられた状態で、温度センサを取出し孔に挿入することが可能である。
本発明の差圧式流量計では、前記取出し孔の内周には、前記被検出流体を前記取出し孔の内部に封止する環状のシール部材が設けられ、前記シール部材は、その内周面に複数の突起を有し、これらの突起の間で前記感温素子が保持固定されることが好ましい。
この発明によれば、本体部と流量検出部との間にシール部材を挟み、ネジなどで締め付けることによりシール部材がつぶれ、取出し孔に被検出流体が密封されるので、圧力が取出し孔から漏れるのを防止できる。そのうえ、温度センサがシール部材に形成された突起と突起との間に保持され、本体取付部の取出し孔の内周面に接触しないため、流量検出部の温度変化が温度センサに与える影響を小さくでき、流体の温度を正確に測定できる。なお、複数形成された突起の間で温度センサは散点的に保持されるので、取出し孔は塞がれない。
また、シール部材としては、前述の低熱伝導性部材と同様に、熱伝導率が小さい材料で形成されたものが好適である。
本発明の差圧式流量計では、前記流量検出部は、前記差圧発生手段が設けられるとともに前記被検出流体の流路と接続される流路接続部と、前記差圧発生手段の上流側および下流側で前記流路とそれぞれ連通して前記被検出流体の圧力を前記センサ部に取り出す各取出し孔がそれぞれ形成された導圧部とを有し、前記取出し孔の一方は、前記センサ部から前記流路に向かって直線状に延び、前記温度センサは、棒状に形成されて一端側に感温素子を有し、前記直線状に延びている一方の取出し孔に一端側が挿入されて前記感温素子が前記流路に臨み、前記一方の取出し孔には、前記温度センサを長手方向に沿って保持する保持部材が設けられ、前記保持部材の外周面および内周面の少なくとも一方には、前記温度センサの長手方向に沿って延びて前記取出し孔と連通し、前記被検出流体の圧力を伝達可能な連通路が形成されていることが好ましい。
この発明によれば、流量検出部の導圧部に、センサ部と流路との間を結ぶ流体圧力の取出し孔が形成され、この取出し孔に棒状の温度センサが挿入される構成において、温度センサを長手方向に沿って保持する保持部材を設けたことにより、温度センサが長手方向に対して斜めに振れることを防止できる。すなわち、流量検出部における流体の流速が速い場合や、取出し孔が本体取付部を貫通する寸法が長い場合であっても、温度センサが安定姿勢に保持され、温度センサ先端の感温素子を流路に臨む位置、もしくはこの位置から流路側に僅かに突出する位置に維持できる。また、このように保持部材によって温度センサが保持されることにより、配管の振動などによって温度センサが破損することなどを防止でき、耐振動性も向上させることができる。
なお、このような保持部材を取出し孔に設けても、保持部材には連通路が形成されているため、流路の流体の圧力の取り出しを問題なく行える。連通路は、例えば保持部材の外周面や内周面に形成された溝により構成でき、あるいは、保持部材の肉厚部に形成された中空部分などによっても構成できる。
本発明の差圧式流量計では、前記保持部材は、前記温度センサが内部に挿入される略円筒形状に形成されるとともに、当該保持部材の軸方向に沿ったスリットを有し、前記連通路は、前記スリットにより構成されていることが好ましい。
この発明によれば、保持部材の形状をスリットを有する略円筒形状とすることにより、当該円筒形状の内側に温度センサを保持可能でかつ、スリットに沿って流路の流体の圧力を伝達可能な構成を簡略に実現できる。例えば射出成形などによって保持部材を容易に形成でき、部品コストを抑えることができる。また、スリットによって連通路を形成することにより、保持部材を設けない場合の取出し孔の径寸法から変更することなく、取出し孔に温度センサおよび保持部材の両方を設けることが可能となり、小型化が阻害されない。
本発明の差圧式流量計では、前記保持部材は、前記取出し孔の内周面に側面が接触するフランジ部と、このフランジ部以外の部位であって、前記取出し孔の内径よりも外径が小さい小径部とを有することが好ましい。
この発明によれば、取出し孔の内周面に接触しない小径部が設けられることにより、本体取付部から保持部材を介して温度センサに伝わる熱による温度影響を少なくできる。なお、フランジ部は、保持部材の軸方向における任意の位置に形成可能であるが、このようなフランジ部を保持部材の軸方向略中央に1つ形成するよりも、軸方向両端側にそれぞれフランジ部を形成した方が、取出し孔の内周面に保持部材が安定的に保持され、保持部材による温度センサの保持も安定する。
本発明の差圧式流量計では、前記保持部材は、熱伝導率が小さい低熱伝導性材質により形成されていることが好ましい。
この発明によれば、本体取付部が金属製などの熱伝導率が高い材質であっても、本体取付部から温度センサへの温度影響を極力小さくできるので、流量測定に際して高い精度を実現できる。
なお、低熱伝導性材質としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、POM(ポリオキシメチレン)などの樹脂系材料を例示できる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。
なお、第2実施形態以降の説明において、以下に説明する第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
図1は、本実施形態における流量計1の斜視図であり、図2は、流量計1の側断面図である。なお、図2では、ケース43を取り外している。
流量計1は、配管100(図2)に取り付けられ、差圧発生手段を通過した流体FLに生じる差圧を利用して、配管100内部の流体FLの流量を測定する差圧式のものである。
この流量計1は、配管100に取り付けられる流量検出部10と、センサ部31を備え流量検出部10に接合するためのアダプタ20を有する本体部30と、センサ部31から送信される信号を基に流量を算出して表示する表示演算部40(図1)とを具備する。なお、表示演算部40は、ケース43内に組み込まれている。
図3は、流量検出部10の側断面図である。
流量検出部10は、SUSなどの金属製であり、配管100に接続するための流路接続部としての雌ネジ部111を両端に有するパイプ部材11を備え、そのパイプの内部が流体FLの流路13を構成する。また、パイプ部材11内の流路13略中央には、差圧発生手段としてのSUS製のオリフィス14が流体FLの流れに対向するように設けられる。さらに、パイプ部材11の側面には本体取付部としての板状部12が溶接されている。
オリフィス14は、略中央に円形状の孔141が形成された円盤状の部材であって、図3中の矢印Aの方向に沿って流体FLが流れ孔141を通過することにより、流体FLの流れが絞られる。これにより、オリフィス14の下流側での流体FLの圧力は、オリフィス14の上流側よりも低圧となる。本実施形態では、オリフィス14の孔141の断面形状は、下流側が拡径するものとなっているが、これに限られない。
また、オリフィス14の上流側および下流側には、流路13に連通し、流体FLの圧力を取り出すための上流側取出し孔131および下流側取出し孔132が板状部12を貫通するようにそれぞれ形成されている。
板状部12は、図4に示すように、平面視正方形状であり、略中央には、平面視円形状の圧力取出し部15が形成され、四隅には、本体部30を取り付けるためのネジ孔121がそれぞれ形成されている。
圧力取出し部15には、周縁部153の内側に平面視円形状に窪む凹部154が形成されている。この凹部154の中央には、取出し孔131が貫通する取出し部151が配置され、凹部154の残りの部分は、取出し孔132が貫通する取出し部152となっている。これらの取出し部151,152は、同心円上に配置されている。
取出し部151は、取出し孔131を囲む筒状に形成されている。
一方、取出し部152における凹部154の底部154Aには、取出し孔132が貫通している。
図5は、互いに固定された本体部30およびアダプタ20の側断面図であり、図6および図7は、本体部30をアダプタ20により流量検出部10に取り付ける状態を示す図である。また、図8は本体部30の裏面32B(アダプタ20との接合面)を示す図である。
アダプタ20は、本体部30を流量検出部10に取り付けるための板状の部材であり、一方の面が流量検出部10に接合される平面視略正方形状の流量検出側接合部21、他方の面が本体部30の裏面32Bに接合される平面視略矩形状の本体側接合部22となっている。
また、アダプタ20の平面略中央を貫通するように、流量検出部10の取出し孔131と連通する取出し孔201が形成され、この取出し孔201と少し離れた位置には、流量検出部10の取出し孔132と連通する取出し孔202が形成されている。
流量検出側接合部21において、図6、図7に示すように、一対の辺の部分は、平面視矩形状の本体部30から露出し、四隅には、貫通孔211がそれぞれ形成されている。これらの貫通孔211は、板状部12のネジ孔121と重なり、流量検出側接合部21と板状部12とは、貫通孔211を介してネジ孔121にネジ212を螺合することにより、互いに固定される。
また、流量検出側接合部21の板状部12への接合面213(図5)には、大径小径のゴム製Oリング214,215がそれぞれ配置される環状の溝214A,215Aが形成され、これらのOリング214,215が、ネジ212(図6)の締め付けの際に周縁部153(図2)、および取出し部151の端部151A(図2)にそれぞれ当接した状態でつぶれることで、各取出し孔201,202は、流体FLの導圧路として封止される。
ここで、流量検出側接合部21および流量検出部10の板状部12の形状がいずれも平面視正方形状であることにより、流量検出部10に対して、流量検出側接合部21の取り付け方向を、図6および図7に示すように、90°ずつ回転させることが可能となっている。
一方、本体側接合部22の四隅には、本体部30の裏面32Bの四隅に形成されたネジ孔324(図8)とそれぞれ重なる位置に図示しない貫通孔が形成され、この貫通孔を介してネジ孔324にネジ222(図5)を螺合することにより、本体側接合部22と本体部30とが互いに固定される。
また、本体側接合部22の本体部30への接合面223において、取出し孔201,202の周りには、ゴム製のOリング224,225がそれぞれ配置される環状の溝が形成され、Oリング224,225が、ネジ222の締め付けの際につぶれることで、各取出し孔201,202が導圧路として封止される。
次に、本体部30は、図5および図8に示すように、センサ部31が搭載される略矩形板状のベース32と、このベース32に取り付けられてセンサ部31を覆い、表示演算部40や電池(図示せず)が組み込まれるケース43(図1)とを備える。
センサ部31は、流量検出部10で流体FLに発生した差圧を測定する差圧センサ311と、流体FLのゲージ圧を測定するゲージ圧センサ312と、流体FLの温度を測定する温度センサ313と、大気圧を測定する絶対圧センサ314(図9)とを備えて構成されている。
また、ベース32は、図8の裏面図に示すように、略中央に、アダプタ20の取出し孔201と連通する取出し孔321が形成され、取出し孔321と少し離れた位置には、取出し孔202と連通する取出し孔322とがそれぞれ貫通形成されている。
ここで、取出し孔321と取出し孔322とは、ベース32の内部に形成された通路323によって、互いに連通し、この通路323には、ベース32を弁箱とする均圧弁35が設けられている。
通路323は、ベース32の端面からベース32の平面方向に沿って延び、一端側は、均圧弁35の弁棒351が挿入される挿入口323Aであり、挿入口323Aの近傍は、拡径部323Bとなっている。また、通路323の他端側には、ゲージ圧センサ312が配置されるセンサ配設穴323Dが形成されている。
取出し孔321は、ベース32の表面32A側では拡径し、この拡径部321Aの内周面には、温度センサ313を固定するためのネジが刻設されている。
ここで、均圧弁35に関係する流体FLの導圧路について説明すると、まず、通路323において、取出し孔321から弁棒351の端部までは、オリフィス14の上流側で取出し孔131、取出し孔201、および取出し孔321を介して取り出された流体FLの圧力を弁通路352に導入する第1導入路361である。すなわち、第1導入路361は、弁棒351の軸方向に沿って延びている。
また、通路323は、取出し孔321が通路323と交差する位置と取出し孔322が通路323と交差した位置との間で分岐してベース32の表面32A側に貫通し、この分岐した部分は、第1導入路361を通じて取り出された流体FLの圧力を差圧センサ311に導出する第1導出路371となっている。
なお、通路323には、第1導出路371と第2導出路372との間の位置で、第2導出路372側から第1導出路371側に向かって次第に縮径する傾斜面が形成され、この部分は縮径部323Cとなっている。
そして、取出し孔322は、ベース32の厚さ方向に通路323と交差するように延び、ベース32の裏面32B側から通路323までは、弁通路352に流体FLの圧力を導入する第2導入路362とされ、通路323からベース32表面32A側は、第2導入路362を通じて取り出された流体FLを差圧センサ311に導出する第2導出路372となっている。
そして、均圧弁35は、第1導出路371を通って差圧センサ311に導出される流体FLと、第2導出路372を通って差圧センサ311に導出される流体FLとの圧力を均圧化するために設けられている。
図9は、センサ部31および流量検出部10の概念図であり、この図9および図5を参照してセンサ部31の構成について説明する。
差圧センサ311は、ベース32表面32Aの第1、第2導出路371,372の各開口を密閉するように設けられ、流量検出部10で流体FLに発生した差圧を測定する。すなわち、流量検出部10の上流側から取出し孔131,201,321を通じて、あるいは、流量検出部10の上流側から取出し孔132,202,322を通じてそれぞれ流体FLの圧力を取り出すための導圧空間が構成されている。
ゲージ圧センサ312は、センサ配設穴323Dに挿入される素子部312Aと、ベース32の表面32Aに突出し、流体FLのゲージ圧を測定する。測定したゲージ圧は、表示演算部40へ表示する他に、絶対圧センサ314で測定した大気圧と足し合わされ、流体FLの絶対圧として質量流量や標準体積流量の演算に用いられる。
温度センサ313は、図5に示すように、取出し孔321に挿入される棒状の本体313Aと、本体313Aの周りに固定される筒状のネジ部材313Bと、本体313Aの一端側に設けられ、ベース32およびアダプタ20を貫通して外側に突出する感温素子313Gとを備え、本体313Aの他端側は、表示演算部40に配線313Dで接続されている。
図10は、図5の拡大図であり、温度センサ313の取出し孔321への取り付けについて示す図である。
本体313Aは、図10に示すように、取出し孔321の内周面との間に隙間SP1を有する状態で取出し孔321に挿入され、ネジ部材313Bの外周に刻設されたネジ313Fが取出し孔321の拡径部321Aに螺合され、ネジ部材313Bの端面が拡径部321Aの基端部321Bに押圧されることにより、取出し孔321に固定される。
ここで、本体313Aが拡径部321Aに挿入される位置には、テフロン(登録商標)製の低熱伝導性部材およびシール部材としての環状のパッキン313Eが設けられ、ネジ部材313Bが螺合される際にこのパッキン313Eがネジ部材313Bと基端部321Bとの間でつぶれ、本体313Aと取出し孔321との間がシールされるようになっている。
また、パッキン313Eがつぶれ、このパッキン313Eによって本体313Aは取出し孔321の内周面との間に接触しない状態のまま保持される。
図11は、図10におけるXI−XI線による温度センサ313の断面図である。前述のOリング224は、図11に示すように、その内周面224Bから内側に向かって略等間隔で突出する3つの突起224Cを有する。これらの突起224Cの先端部により、温度センサ313はベース32の取出し孔321内周面と接触しない状態で保持される。なお、温度センサ313は、突起224Cにより散点的に保持されるので、取出し孔321は塞がれず、取出し孔321の内部において流体FLの導圧が可能となっている。
また、感温素子313Gは、本体部30およびアダプタ20と流量検出部10とが組み立てられる際に、流量検出部10の取出し孔131に挿入される。ここで、感温素子313Gの先端313Hは、図2に示すように、配管100内の流路13の断面略中央までは突出せず、取出し孔131の開口で流路13に臨む位置から流路13側に僅かに突出するように設けられている。
ケース43は、図1に示すように、平面視矩形の箱状に形成されたアルミニウム製の部材であり、表示演算部40や、図示しない電池収納部が設けられている。
ケース43の表側には、測定された流体FLの流量や、動作モード、電池の電圧低下、警報出力などのモニタ情報などが表示される表示演算部40における表示手段としての液晶パネル部431と、モード切替や各種の設定を行う操作パネル部432とが設けられている。
そして、ケース43の内部には、液晶パネル部431や操作パネル部432、センサ部31の図示しない駆動回路や演算手段41(図9)などが実装された回路ブロックが設けられ、回路ブロックの電源となる電池が電池収納部(不図示)に収納されている。なお、電源が電池でない場合は、電池収納部の代わりに電源接続用の端子が設けられる。
次に、均圧弁35について説明する。
図12は、均圧弁35の側面図である。
均圧弁35の弁棒351は、一端側の先端部が先細り形状の弁体としてのテーパ部351Hであり、挿入口323Aから第1導入路361と第1導出路371とが互いに連通する連通部352Dまでを弁通路352として、この弁通路352に沿って弁棒351が図12(A)および(B)のように進退する。これにより、テーパ部351Hにおいて弁通路352が仕切られることで、均圧弁35は、流体FLの導圧の流れを遮断、あるいは許可する開閉弁として機能する。
弁棒351は、断面略円柱状の部材であり、テーパ部351Hを有する弁棒本体351Aと、この弁棒本体351Aよりも挿入口323A側に形成され、外周にネジが刻設されたネジ部351Bと、弁通路352に形成された拡径部323Bの径に応じて拡径する拡径部351Cと、拡径部351Cの挿入口323A近傍で、弁棒351が後退した際に(図12(B))挿入口323Aから突出する摘み353とを有して構成されている。
弁棒351が前進した際(図12(A))、テーパ部351Hが弁通路352側の縮径部323Cと当接することにより、流体FLの導圧が遮断される。
弁棒本体351Aは、弁通路352の径よりも径が小さく、その外周面と弁通路352の内周面との間には隙間SPが開いている。すなわち、図12(A)のように、第2導入路362および第2導出路372の延出方向を弁棒本体351Aが横切っていても、第2導入路362および第2導出路372との間は導圧可能となっている。
ネジ部351Bは、弁棒本体351Aと拡径部351Cとの間に形成され、弁通路352の内周面に刻設されたネジ352Aに螺合されることにより、弁棒351が進退するものとなっている。
拡径部351Cには、径方向に縮径した溝部351Eが形成され、この溝部351Eの周りにリング状のゴムである第2シール部382が配置されている。この第2シール部382により、通路323(図5)内の導圧空間が封止される。
摘み353の頭部には、溝353Aが形成され、この溝353Aにドライバー等を差込んで摘み353を回転させることにより、ネジ部351Bを弁通路352に螺合させることが可能となっている。
ここで、摘み353を回し、弁棒351を弁通路352に前進させると、図12(A)に示したように、テーパ部351Hが縮径部323Cに当接する。このとき、第1導入路361および第1導出路371を第1経路P1、第2導入路362および第2導出路372を第2経路P2とすると、これらの第1、第2経路P1,P2は、テーパ部351Hによって互いに仕切られ、流体FLの導圧が遮断されて、均圧弁35として閉じた状態となる。これは、差圧センサ311において、第1経路P1、第2経路P2の差圧を測定可能な差圧状態である。
このような差圧測定において、ゼロ点調整を行う際は、摘み353を先ほどとは逆に回して弁棒351を後退させる。これにより、図12(B)に示すように、テーパ部351Hが縮径部323Cから離れ、第1経路P1と第2経路P2とが互いに連通されて均圧弁35が開く。この状態が、第1経路P1および第2経路P2における流体FLの圧力を均一化することで差圧センサ311のゼロ点調整が可能な均圧状態となる。すなわち、均圧弁35の摘み353を回して弁棒351を徐々に弁通路352から後退させると、第1経路P1と第2経路P2とが互いに連通し、次第に均圧化される。
以上説明した差圧式の流量計1を使用する際には、前述のように差圧センサ311における差圧測定のためのゼロ点調整を実施する。
このゼロ点調整後、均圧弁35の摘み353を元に戻すと、第1経路P1と第2経路P2とが互いに仕切られ、差圧式の流量計1が使用可能な状態となる。
そして、配管100内の流路13において、オリフィス14の通過前後で流体FLに生じた差圧が差圧センサ311により測定され、図9に示すように、差圧を示す信号が表示演算部40に送信される。また、ゲージ圧センサ312では、大気圧条件で測定されたオリフィス14上流側の圧力が測定され、測定値が表示演算部40に送信される。同様に、温度センサ313では、オリフィス14上流側で流体FLの温度が測定され、また、絶対圧センサ314では大気圧が測定されて、これらの測定値が表示演算部40にそれぞれ送信される。
次いで、表示演算部40では、センサ部31から送信された信号、すなわち、流体FLの差圧、ゲージ圧、温度、大気圧、そしてオリフィス14の発生差圧に対する流量との関係を基に、流体FLの流量を算出し、その流量をデジタル数値表示やバー表示などの形式で液晶パネル部431に表示する。流量が所定値を超えている場合などは、モードに応じて、警報が出力される。
このような第1実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)差圧測定式の流量計1に組み込まれた均圧弁35によれば、第1導入路361が弁棒351の軸方向に沿って延びており、弁棒351の軸周りに設けられたテーパ部351Hを軸方向に沿って進退させるだけで、差圧状態から均圧状態へと簡便に切り替えることができる。
なお、均圧状態では、第1経路P1側の第1導出路371と、第2経路P2側の第2導出路372とが互いに連通し、この連通空間において流体FLが均圧化される。この均圧化により、第1経路P1および第2経路P2での流体FLの圧力差がなくなり、これをもって差圧測定のゼロ点調整がされるので、差圧測定を適切に実施できる。
ここで、弁棒351の進退する区間が、均圧に用いられる弁通路352と互いに重なっていることにより、この重なりのぶん、弁通路352ないしベース32、そして弁棒351を短くすることができ、均圧弁35の小型化を図ることができる。この小型化により、第1導出路371と第2導出路372との距離が短くなるので、これらの第1導出路371と第2導出路372との間の遅延による圧力のムラを小さくでき、第1導出路371および第2導出路372における流体FLの圧力を迅速かつ適切に均圧化することが可能となる。
また、テーパ部351Hが第1経路P1と第2経路P2との間の位置から弁通路352に沿って挿入口323A側に後退することによって均圧弁35が開くので、均圧弁35の弁体として、テーパ部351Hのように簡略な構造とすることができる。これによって流量計1の組み立ても容易となるから、信頼性を向上させることができ、また、低コスト化を促進できる。
(2)挿入口323Aから摘み353が突出し、摘み353に溝353Aが形成されているため、弁棒351を弁通路352に対して容易に螺合進退させることができ、差圧状態と均圧状態とに確実に切り替えることができる。
(3)弁棒本体351Aと弁通路352との間には隙間SPが開いているため、弁棒351が弁通路352に対して進退する際、弁通路352に向かって第2導入路362および第2導出路372とが貫通する開口端(エッジ)362B,372Bに弁棒本体351Aが接触しない。これにより、開口端372Bとの接触によって弁棒351の進退が円滑でなくなるなどの不具合を防止できる。
また、第1導出路371、第2導入路362、および第2導出路372を形成する際の孔開けによるバリなどで弁棒本体351Aが傷つくことも効果的に防止できる。
なお、本実施形態の弁棒351はネジ部351Bを有し、弁通路352の内周面のネジ352Aと螺合することで進退するため、進退する際に軸周りにぶれにくく、弁棒本体351Aと弁通路352の内周面との隙間SPを保って弁棒351を進退させることが可能である。
(4)差圧式流量計1が均圧弁35を備え、さらに、差圧センサ311、ゲージ圧センサ312、温度センサ313、および絶対圧センサ314を内蔵したので、質量流量が測定可能な高機能な流量計1でありながら、前述と同様に、小型化、構造の簡略化、および低コスト化が促進され、流量計1の利用範囲をさらに拡大することができる。
ここで、差圧センサ311、ゲージ圧センサ312、温度センサ313、および大気圧測定用としての絶対圧センサ314を搭載したことで、流体FLの温度や圧力の変化による流体FLの密度変化を検出可能となり、質量流量の測定を行うことができる。
(5)また、差圧式流量計1においては、センサ部31および表示演算部40が本体部30として一体化されて、流量検出部10にはセンサ類が搭載されていないため、流量検出部10とセンサ部31とを機械的に切り離すことが可能になり、構造を簡略化できるとともに、計装関係の工事を容易に実施することができる。
また、温度センサ313が流体FLの圧力取出し孔321,201,131の内部に設けられているので、温度センサ313の取り付け部材を別途備える必要がなく、構造をより簡略化できる。
(6)さらに、感温素子313Gが流路13に臨む位置から流路13側に僅かに突出するるように温度センサ313が配設されたため、感温素子313Gが流路13の中央に向かって突出したり、流体FLの流れを遮ったりせず、流路13における流体FLの流れが乱れないので、流体FLの流量を正確に測定できる。
ここで、温度センサ313の配設に関して、この温度センサ313は流体FLの温度を測定するためのものであり、通常、流体FLの流れに対する断面略中央に感温素子313Gが位置するように設置されるが、本実施形態では温度センサ313が本体部30に内蔵され、かつ流量検出部10の取出し孔321,201,131を利用して温度センサ313が配置されたので温度センサ313とオリフィス14とが近く、温度センサ313を流路13の流れの断面略中央に設置した場合には、乱流が生じるおそれがある。このため、このように感温素子313Gを流路13に臨む位置または流路13側に僅かに突出する位置に設けることが非常に有効となる。
(7)そのうえ、温度センサ313が挿入される取出し孔321,201,131が流量検出部10の本体部30との接合面の略中心位置に設けられているため、通常、流路13内の流体FLに接触するように本体部30の端部から突出するように設けられる温度センサ313を中心軸として本体部30と流量検出部10とを互いに回転させることが可能となる。これにより、流量検出部10を配管100に取り付けた向きに関係なく、本体部30を流量検出部10に接合可能となる。すなわち、流量検出部10は、オリフィス14等の差圧発生手段の種類、仕様によって決められた流れ方向に合わせた向きで配管100などに取り付ける必要があるが、本体部30の向きを自在にでき、液晶パネル部431の表示向きを適当なものとできるので、流量計1の設置場所が限定されることがない。
(8)流量検出部10の板状部12と、この板状部12に接合されるアダプタ20の流量検出側接合部21とが、ともに平面視正方形状であって、流量検出部10とアダプタ20との接合面の中心点に対称な形状であることから、本体部30を流量検出部10に対して90°ずつ回転させても、これらの板状部12の四隅に形成されたネジ孔121と、流量検出側接合部21の四隅に形成された貫通孔211との位置がずれず、確実にネジ固定することができる。
(9)感温素子313Gと取出し孔321の内周面との間にテフロン(登録商標)製のパッキン313Eが介在配置されることにより、感温素子313Gとベース32との間での熱伝導が抑制されるため、金属製のネジ部材313Bだけで温度センサ313を配設する場合と比べて、ベース32の温度影響を受けにくく、流体FLの温度を正確に測定することができる。
(10)また、温度センサ313はOリング224に形成された突起224Cと突起224Cとの間に保持され、アダプタ20の取出し孔201の内周面に接触しないため、アダプタ20の温度変化が温度センサ313に与える影響を小さくでき、流体FLの温度を正確に測定できる。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について図13、図14を参照して説明する。
本実施形態では、均圧弁55における弁体および弁棒の構造などが前記実施形態とは相違する。
図13は、本実施形態における均圧弁55の側断面図である。なお、作図上の都合により、弁棒551における断面表示(ハッチ線)は省略した。
まず、この均圧弁55の弁通路552は、ベース32に形成された通路323(図5)において、第1導入路361の中間部361Aから挿入口323Aまでの拡径した空間となっている。この弁通路552において、第1導出路371と第2導入・導出路362,372との間には、第2導入・導出路362,372側から第1導出路371側へと縮径する段差部552Aが形成されている。
均圧弁55における弁棒551は、断面略円柱状の弁棒本体551Aと、この弁棒本体551Aの一端側に弁体としての第1シール部581を保持するシール保持部551Bと、弁棒本体551Aの他端側で第2シール部382を保持するシール保持部551Cと、摘み553とを有して構成されている。
弁棒551が弁通路552に沿って図14(A)および(B)のように進退し、第1シール部581において弁通路552が仕切られることで、均圧弁55は、流体FLの導圧を遮断、あるいは許可する開閉弁として機能する。
ここで、第1導出路371は、図14(B)に示した均圧状態における第1シール部581と第2導出路372との間の位置に設けられ、弁通路552の径方向に沿って延びている。このような第1導出路371および第2導出路372の弁通路552に対する配置により、かなり小型の均圧弁55において第1導出路371と第2導出路372とを互いに十分に近接して配置することを実現できる。これにより、均圧弁55の小型化に寄与できるとともに、遅延による圧力のムラを小さくできるので、迅速かつ適切に均圧化できる。
弁棒本体551Aは、シール保持部551B,551Cよりも細軸であって、軸周りに付勢手段としての圧縮コイルバネ554が設けられている。このコイルバネ554は、弁通路552側の段差部552Aに配置された環状のプレート552Bとシール保持部551Cとの間で係止され、図14(B)のように弁棒551が弁通路552の内部に押し込まれた状態で弁棒551を挿入口323A側に付勢する。なお、弁棒本体551Aおよびコイルバネ554と弁通路552の内周面との間には隙間SP2があり、第2導入路362から第2導出路372への導圧が可能な状態となっている。
シール保持部551B,551Cには、径方向に縮径した溝部がそれぞれ形成され、この溝部の周りにリング状のゴムである第1シール部581、第2シール部382がそれぞれ、弁通路552の内壁との間に介装されている。
摘み553は、シール保持部551Cの径よりも小さい径で形成されている。
また、この摘み553が挿通される挿通孔555Aを有する板状部材555が設けられ、この板状部材555は、挿入口323Aの周りにネジ555Bで取り付けられている。
このような均圧弁55では、図14(A)のようにコイルバネ554が復元した状態では、第1シール部581が第1導出路371と第2導入・導出路362,372の間に位置し、この第1シール部581によって第1経路P1と第2経路P2とが仕切られているため、第1経路P1、第2経路P2の間が閉じ、これらの経路間での差圧を測定可能な状態にある。
この差圧状態から均圧状態とするには、摘み553を弁通路552の内部に押し込み、シール保持部551Bの端部が第1導入路361の中間部361Aに当接された状態とする。これにより、第1シール部581が第1導入路361と第1導出路371との間に摺動し、これらの導入、導出路361,371間の導圧が第1シール部581によって遮断される一方、第1導出路371は第2導入路362および第2導出路372と連通され、均圧化される状態となる。
この際、第1導入路361に第1シール部581が挿入されて第1導入路361と第1導出路371とが仕切られ、均圧状態における連通空間では片側の第2経路P2側の流体FLの圧力のみが作用し、第1経路P1側の圧力は作用しないため、当該連通空間(均圧路)中に流体FLの流れが発生しない。このように、第1導入路361が遮断されることにより、均圧中に第1導入路361と第2導入路362との間で流体が流れ、これら第1導入路361と第2導入路362との間の均圧路が絞りとなって差圧が生じることを防止できる。
前述のように、差圧状態であっても均圧状態であっても、第1シール部581によって弁通路552が仕切られる。
ここで、弁棒551が弁通路552に押し込まれる際に、プレート552Bとシール保持部551Cとの間でコイルバネ554が縮むため、弁棒551を押しこむ外力の印加を止めると、コイルバネ554のバネ力によって弁棒551が迅速に後退し、摘み553が再び挿入口323Aから突出する。これで差圧状態に移行する。
なお、コイルバネ554に付勢されて弁棒551が元の位置に復帰する際、シール保持部551Cが板状部材555に当接するため、弁棒551が挿入口323Aから抜け出るおそれはない。
本実施形態によれば、第1実施形態による効果に加えて、次のような効果を奏する。
(11)均圧弁55の弁体として用いられた第1シール部581は、その弾性によって弁通路552の内周面に密接するため、均圧弁55の開閉が確実に行われ、差圧測定を正確に行うことができる。
(12)弁通路552内に弁棒551を押し込んで均圧した後、弁棒551への外力印加を止めると、コイルバネ554の付勢力によって弁棒551が元の位置に戻るので、均圧弁55の開閉動作をより確実に行うことができる。
(13)また、挿入口323Aに板状部材555が設けられ、この板状部材555に摘み553を挿通することによって、摘み553よりも大径のシール保持部551Cの挿入口323A外側への移動が規制されるため、弁棒551のベース32からの離脱を防止できる。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について図15、図16を参照して説明する。
本実施形態の均圧弁は、第2実施形態における均圧弁55において、弁棒が挿通される
筒状部材を設けたものである。
図15は、本実施形態における均圧弁65の側断面図である。
この均圧弁65の弁通路552には、第1導出路371と第2導入・導出路362,372との間を延びる筒状部材656が内周面に沿って設けられている。
筒状部材656は、SUS製であって、両端側の開口端部内側の角が面取りされ、これらの面取り部656Aの間に弁棒651が当接される被当接面656Bが形成されている。
筒状部材656の外周面には、ゴム製のOリング656Cが嵌合する溝が形成され、このOリング656Cによって筒状部材656は弁通路552の内周面に密接した状態で保持される。また、Oリング656Cにより、第1経路P1、第2経路P2それぞれにおける圧力が封止される。
この筒状部材656の挿入口323A側の端面には、プレート656Dが配置されている。
本実施形態では、この筒状部材656が弁通路552に配置されたぶん、弁棒本体651Aの径が第2実施形態での寸法よりも小さくなっているが、これを除けば、弁棒651の構成は、第2実施形態における弁棒551の構成と略同様である。すなわち、弁棒651は、弁棒本体651Aと、この弁棒本体651Aの両端側にシール保持部651B,551Cと、シール保持部551Cと連続して形成される摘み553とを有して構成され、弁棒本体651Aの軸周りには、コイルバネ554が設けられている。
なお、弁棒本体651Aは、挿入口323A側が拡径しており、この部分には斜面651Eが形成されている。
なお、弁棒本体651Aの径が小さく形成されたことに伴い、弁通路552において、第1導入路361と第1導出路371との交差部371Aにおける径よりも第1導入路361側の部分の方が縮径し、この縮径部361Bの径はシール保持部651Bに配置される第1シール部581の径に対応している。
このような均圧弁65において、図16(A)のようにコイルバネ554が復元し、弁棒651が弁通路552から引き出された状態では、第1シール部581が筒状部材656の被当接面656Bに密着状態で当接し、均圧弁65として閉じた状態にある。すなわち、第1経路P1、第2経路P2間での差圧を測定可能な状態にある。
この差圧状態から均圧状態とする際は、摘み553を弁通路552の内部に押し込み、シール保持部651Bの端部を第1導入路361の中間部361Aに当接させる。弁棒本体651Aの反対側では、弁棒本体651Aの斜面651Eが筒状部材656の面取り部656Aに対向する。この状態では、第1導入路361と第1導出路371との間の導圧が第1シール部581によって遮断される一方、第1導出路371は第2導入路362および第2導出路372と連通され、均圧状態となる。
ここで、弁棒651が弁通路552に沿って進退する際、第1シール部581は筒状部材656の内部を通過し、次いで、第1導入路361と第1導出路371との交差部371Aにおいて、第1導出路371の開口端371Bと離れた位置を通過する。すなわち、開口端371Bにより第1シール部581が傷ついて切れるおそれがない。
本実施形態によれば、前記各実施形態による効果に加えて、次のような効果を奏する。(14)筒状部材656が第1導出路371の開口端371Bの近傍に配置されているため、開口端371Bに第1シール部581が引っ掛かって損傷するなどの不具合が防止され、弁棒651を円滑に進退させることができる。
すなわち、第1導出路371などをベース32にドリルなどで穿孔する際にバリなどが生じやすいが、このバリなどによる第1シール部581の損傷などを防止するために、このような筒状部材656を設けることが有効である。
〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態について図17、図18を参照して説明する。
本実施形態の均圧弁75は、第3実施形態における均圧弁65の弁棒651において、第1シール部581よりも弁棒651の前進側に、第3シール部783を設けたものである。
図17は、本実施形態における均圧弁75の側断面図である。
均圧弁75の弁棒751の先端部には、シール保持部751Dが形成され、このシール保持部751Dに第3シール部783が配置される。このように、第3シール部783が設けられたことにより、弁棒751の長さは第3実施形態における弁棒651よりも長く、弁棒751の先端と第1導入路361における縮径部361Bとの間の距離は短くなっている。
弁棒751のその他の構成は、第3実施形態における弁棒651の構成と略同様である。
なお、第1導出路371は、図18(B)に示した均圧状態における第3シール部783と第2導出路372との間の位置に設けられ、弁通路652の径方向に沿って延びている。このような第1導出路371および第2導出路372の弁通路552に対する配置により、第1導出路371と第2導出路372とを互いに十分に近接して配置でき、均圧弁75の小型化、および均圧の迅速化、適正化が図られる。
このような均圧弁75において、図18(A)のように弁棒751が弁通路652から引き出された状態では、第3実施形態と同様に、第1シール部581が筒状部材656の被当接面656Bに密着状態で当接し、均圧弁75として閉じた状態にある。すなわち、第1経路P1、第2経路P2間での差圧を測定可能な状態にある。
この差圧状態から均圧状態とする際は、前述と同様に、摘み553を弁通路652の内部に押し込む。すると、第1シール部581が第1導入路361と第1導出路371との交差部371Aに移動する。この際、弁棒751の先端部に設けられた第3シール部783が第1導入路361における縮径部361Bに密接するため、前記各実施形態における弁棒の押し込み量よりも短い押し込み量で、第1導入路361と第1導出路371との間が遮断されるとともに、第1導出路371が第2導入路362および第2導出路372と連通され、均圧状態となる。すなわち、第1シール部581を第1導入路361まで移動させて第1導入路361と第1導出路371とを遮断する必要がないので、弁棒751を進退させるストロークを小さくできる。
本実施形態によれば、前記各実施形態による効果に加えて、次のような効果を奏する。(15)差圧状態では、第1シール部581によって弁通路652が仕切られる一方、均圧状態では、第3シール部783によって弁通路652が仕切られる。これにより、第1シール部581が差圧測定時に第1導出路371と第2導入・導出路362,372との間に配置され、この位置から第1導入路361に挿入するように移動することで均圧状態とされる場合に比べて、弁棒751が進退する寸法(ストローク)を短くでき、弁棒751の操作を簡易にできる。
〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態について図19〜図21を参照して説明する。
本実施形態の均圧弁85では、圧力の導入路、導出路の構成の一部が前記各実施形態とは異なり、これに応じて、新たなシール部材を配置したものである。
図19は、本実施形態における均圧弁85の側断面図である。
まず、本実施形態では、第2導入路362と第2導出路372とでは、弁通路652とそれぞれ交差する位置が互いに離れている。具体的に、第2導入路362は、第2導出路372と挿入口323Aとの間で弁通路652と交差している。
そして、弁通路652に沿って、第2導出路372が弁通路652と交差する両側部分に跨るように、筒状部材856が設けられている。
図20は、この筒状部材856の斜視図である。
筒状部材856の中央部には縮径部856Eが形成され、この縮径部856Eは、図19に示すように、第2導出路372の弁通路652と連通する開口端372Bの位置と合うように配置される。そして、この縮径部856Eには、第2導出路372が延びる方向に沿って貫通する孔856Fが形成されている。
筒状部材856における縮径部856E両側の外周面には、Oリング656Cが嵌合する溝がそれぞれ形成される。
一方、弁棒851には、第1シール部581と第2シール部382との間にシール保持部851Eが形成され、このシール保持部851Eに第4シール部884が配置される。この第4シール部884の径は、筒状部材856の内径に対応している。
このような均圧弁85において、図21(A)のように弁棒851が弁通路652から引き出された状態では、第4実施形態と同様に、第1シール部581が筒状部材856の被当接面656Bに密着状態で当接し、均圧弁85として閉じた状態にある。すなわち、第1経路P1、第2経路P2間での差圧を測定可能な状態にある。
この際、第4シール部884は、筒状部材856の端部と挿入口323Aとの間の、弁通路652における拡径空間に位置するため、第2導入路362と第2導出路372との間は、筒状部材856の孔856Fを通じて導圧自在な連通空間となっている。
この差圧状態から均圧状態とする際は、摘み553を弁通路652の内部に押し込む。すると、前述のように、第3シール部783が第1導入路361における縮径部361Bに密接し、第1導入路361と第1導出路371との間が遮断される。
このとき、第4シール部884が筒状部材856の被当接面656Bに密接されて、第2導入路362と第2導出路372とが遮断される。
これにより、第1経路P1では第1導入路361と第1導出路371とが遮断され、第2経路P2では第2導入路362と第2導出路372とが遮断され、第1導出路371および第2導出路372のみが互いに連通された均圧化状態となる。
なお、弁棒851の進退の際、筒状部材856が設けられているため、第1シール部581、第4シール部884がそれぞれ、第1導出路371の開口端371B、第2導出路372の開口端372B、と離れた位置を通過し、第1シール部581、第4シール部884が開口端371B,372Bで切れることがない。
本実施形態によれば、前記各実施形態による効果に加えて、次のような効果を奏する。(16)第2導出路372が第2導入路362と仕切られることにより、脈動が防止されて圧力が極めて安定するので、流体FLの圧力差を迅速かつ容易に「0」とすることができる。
また、第4シール部884により、第2導入路362と第2導出路372との間を簡単な構造で仕切ることができる。
〔第6実施形態〕
次に、本発明の第6実施形態について図22を参照して説明する。
本実施形態例では、前記各実施形態とは流体の圧力の導入、導出経路のレイアウトなどが異なる。
図22は、本実施形態における均圧弁95の側断面図である。第1導出路962は弁通路352の延出方向に沿って延び、この第1導出路962と交差する方向に延びた第1導入路961とともに第1経路P1を形成する。また、第2経路P2に関しては、第5実施形態のように、第2導入路362および第2導出路372の弁通路352とそれぞれ交差する位置が異なり、第2導出路372は、弁通路352において、第1導入路961と第2導入路362との間に形成されている。
一方、均圧弁95は、弁棒351の先端部にシール部980が設けられる。
また、摘み953は断面六角形状に形成されるとともに、摘み953の端面には、平面視四角形状の穴953Aが形成され、レンチなどの工具類で摘み953を容易に回すことが可能であり、これによって弁棒351が螺合進退されるものとなっている。
均圧弁95におけるそのほかの構成は、第1実施形態における均圧弁35と同様の構成である。
このような本実施形態によっても、第1実施形態と略同様の効果を得ることができる。
〔第7実施形態〕
次に、本発明の第7実施形態について図23および図24を参照して説明する。
図23に示すように、本実施形態の流量計2は、温度センサ313を保持する保持部材73が設けられていることを特徴とする。図23は、第1実施形態を示した図2に対応する図であるが、図23では、表示演算部40が組み込まれるケース43により本体部30が覆われている。
また、流量計2は、第1実施形態の流量計1が備えていた流量検出部10の代わりに、流量検出部70を備える。
流量検出部70は、2つの配管110の間に挟みこまれて取付けられるタイプのものであり、配管110のフランジ110Aがそれぞれ取付けられる流路接続部711を両端に有するパイプ部材71と、パイプ部材71の側面に溶接され、アダプタ20を介して本体部30(図2)に接合されるとともに上流側取出し孔721および下流側取出し孔722が形成された金属製の導圧部72とを有する。
ここで、本実施形態の流量計2のパイプ部材71の軸方向長さは、ケース43の同方向における長さよりも短い。つまり、フランジ110Aとフランジ110Aとの間にケース43が納まらないほど、パイプ部材71の軸方向長さが非常に短い。このため、導圧部72の厚み寸法は、フランジ110Aが配管110の開口の外側に張り出す寸法よりも厚く設けられる。これに応じて温度センサ313の長さ、および温度センサ313が挿入される取出し孔721の長さが長くなっている。
図24は、温度センサ313を保持する保持部材73の斜視図である。保持部材73は、低熱伝導性材質であるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)による射出成形品として略円筒形状に形成され、軸方向に沿ってスリット731が形成されている。つまり、保持部材73は、断面略C字状に形成され、内部に温度センサ313が挿入される。このとき、スリット731は、取出し孔721の内部空間と連通する連通路を構成し、このスリット731を通じてパイプ部材71の内部からセンサ部31へと流体FLの圧力を伝達可能となっている。
なお、保持部材73の材質は、流体FLに対する耐腐食性や、熱伝導効率を考慮して選定されている。本実施形態の保持部材73の材質であるPTFEは、熱伝導率が空気の10倍程度と低い。
この保持部材73の軸方向両端側には、フランジ部732,733が形成され、このフランジ部732,733の間は小径部734となっている。ここで、取出し孔721の内周面には、フランジ部732,733の側面のみが接触する。一方のフランジ部732の外周部には、取出し孔721の径よりも外径が大きい拡径部732Aが形成されている。また、保持部材73のフランジ部732側の端部732Bは、拡径部732Aに対して段落ち形成されている。
このような保持部材73は、図24中、下端のフランジ部733の側から取出し孔721に挿入され、上端のフランジ部732の側から保持部材73の内部に温度センサ313が挿入される。このとき、フランジ部732の略半分が取出し孔721に入るとともに拡径部732Aが取出し孔721の端縁に掛かり、保持部材73が取出し孔721にそれ以上挿入されない。つまり拡径部732Aはストッパーの役目を果たす。この状態において、拡径部732Aの周りにOリング735(図23)が配置され、このOリング735により、導圧部72とアダプタ20との間がシールされる。なお、拡径部732Aが取出し孔721から突出する寸法は、弾性変形したOリング735の厚みよりも小さいため、Oリング735のシール性能には支障を来たさない。
また、アダプタ20取り付けの際、取出し孔721から突出した保持部材73の端部732Bが位置決め用のガイドとして機能する。
なお、フランジ部732,733の外径は、取出し孔721の内径よりも若干大きめの寸法となっているが、スリット731の部分で保持部材73をすぼめて取出し孔721に挿入可能である。また、保持部材73の内径は、温度センサ313の外径よりも若干大きいが、保持部材73が取出し孔721に挿入された際にスリット731の間隔が狭くなり、この状態では保持部材73の内径と温度センサ313の外径とが略同寸となるため、温度センサ313は確実に保持される。
本実施形態によれば、前記各実施形態による効果に加えて、次のような効果を奏する。(17)温度センサ313の周りに保持部材73を設けたことにより、温度センサ313が長手方向に対して斜めに振れることを防止できる。すなわち、本実施形態のように導圧部72の厚みが大きく、取出し孔721が長く形成されている場合であっても、温度センサ313が安定姿勢に保持される。ここで、流量検出部70における流体FLの流速が速い場合であっても、温度センサ313先端の感温素子313Gを流路13に臨む位置または流路13側に僅かに突出する位置に維持できる。また、このように保持部材73によって温度センサ313が保持されることにより、配管110の振動などによって温度センサ313が破損することなどを防止でき、耐振動性も向上させることができる。
(18)また、温度センサ313を保持可能、かつ、流体FLの圧力を取出し可能とするように、略円筒状であってスリット731を有するものとして保持部材73を簡略に構成したので、保持部材73の部品コストを抑えることができる。また、流体FLの圧力を伝達可能な連通路がスリット731によって形成されているため、保持部材73を設けない場合(図2など)の取出し孔131の径寸法と大差ない径寸法である取出し孔721に温度センサ313および保持部材73の両方を設けることが可能となるから、流量計2の小型化が阻害されない。
(19)さらに、保持部材73がフランジ部732,733と、取出し孔721の内周面に接触しない小径部734とを有して構成されていることにより、導圧部72から保持部材73を介して温度センサ313に伝わる熱による流量測定への温度影響を少なくできる。
(20)保持部材73の材質は、熱伝導率が小さいPTFEにより形成されているため、金属製の導圧部72から温度センサ313への温度影響を極力小さくでき、流量測定に際して高い精度を実現できる。
〔本発明の変形例〕
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形および改良を加えることができるものである。
例えば、第2実施形態における均圧弁55において、弁棒551の弁通路552からの抜け止めを図るために、板状部材555が設けられていたが、この板状部材555を利用した図25に示すような構造により、弁棒551の弁通路552への押し込み量を所定量に規律することができる。
すなわち、図25は、板状部材555と、摘み553とを示す斜視図であり、板状部材555には、摘み553が挿通される略円形状の挿通孔555Aが形成されている。なお、板状部材555の両端に形成された2つの貫通孔555Cには、ネジ555B(図13)が挿通される。
ここで、板状部材555の挿通孔555Aには、嵌合部として凹状の切欠955Dが形成されており、摘み553の外周面には、この切欠955Dと嵌合する凸部のリブ953Fが軸方向に沿って形成されている。
このような構成によれば、コイルバネ554(図13)の付勢力に抗して弁棒551を弁通路552内に押しこみ、摘み553のリブ953Fと挿通孔555Aの切欠955Dとが嵌合していない状態で摘み553を軸周りに回転させることにより、付勢力によって元の位置に戻ろうとする摘み553のリブ953Fが板状部材555の板面に当接して係止される。すなわち、凹凸嵌合のような簡潔な構造により、弁棒551に外力を加えない状態でも、弁棒551の位置を差圧測定可能な所定位置に保持することができる。リブ953Fの長さを変更することで、弁棒551の弁通路552への挿入量を適宜変更できる。
なお、この図25に示すような構造は、第3〜第7実施形態などにも適用することができる。
また、前述の各実施形態では、差圧発生手段としてオリフィス14が使用されていたが、これに限らず、ピトー管、後流ピトー管、層流素子などが使用されていてもよい。
さらに、前述の実施形態では、圧縮バネのコイルバネ554が使用されていたが、弁棒を付勢する手段はこれに限らず、圧力の導入、導出路の配置などに応じて、引っ張りバネを使用することも可能である。
また、前記実施形態における流量計1(図1)は、前述したように、アルミニウム製のケース43を有し、このケース43に収納された電池で駆動するものであって、液晶表示式の表示演算部40がケース43に組み込まれていたが、本発明の流量計において、ケースの材質や、電源の種類や、表示演算部およびセンサ部に関する実装の形態などはこれらに何ら限定されない。例えば、樹脂製のケースも良好に採用でき、表示演算部には液晶パネル以外にLED(Light Emitting Diode)等の表示手段も採用できる。また、表示演算部の表示パネルや操作パネル、これらのパネルを駆動する回路基板、センサ部の駆動回路基板、および、CPUなどの演算手段が実装された回路ブロックのすべてがセンサ部31のベース32に取付けられて一体化され、このセンサ部31のベース32に対して回路ブロックを覆うようにケースが取付けられていてもよい。そして、このような回路ブロックを駆動する電源として、外部電源も勿論使用できる。
最後に、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本発明の均圧弁は、差圧式の流量計に利用できる他、必要に応じて、流体を制御するシステムなどに組み込んで利用することができる。
本発明の第1実施形態における流量計の斜視図。 前記実施形態における流量計の側断面図。 前記実施形態における流量検出部の側断面図。 前記実施形態における流量検出部の斜視図。 前記実施形態における本体部およびアダプタの側断面図。 前記実施形態において、本体部をアダプタにより流量検出部に取り付ける一の状態を示す図。 前記実施形態において、本体部をアダプタにより流量検出部に取り付ける他の状態を示す図。 前記実施形態における本体部のアダプタとの接合面を示す図。 前記実施形態におけるセンサ部および流量検出部の概念図 図5の部分拡大図。 図10のXI−XI線による温度センサの断面図。 前記実施形態における均圧弁の側面図。(A)は、均圧弁が閉じた差圧状態を示し、(B)は、均圧弁が開いた均圧状態を示す。 本発明の第2実施形態における均圧弁の側断面図。 前記実施形態における均圧弁の側面図。(A)は、均圧弁が閉じた差圧状態を示し、(B)は、均圧弁が開いた均圧状態を示す。 本発明の第3実施形態における均圧弁の側断面図。 前記実施形態における均圧弁の側面図。(A)は、均圧弁が閉じた差圧状態を示し、(B)は、均圧弁が開いた均圧状態を示す。 本発明の第4実施形態における均圧弁の側断面図。 前記実施形態における均圧弁の側面図。(A)は、均圧弁が閉じた差圧状態を示し、(B)は、均圧弁が開いた均圧状態を示す。 本発明の第5実施形態における均圧弁の側断面図。 前記実施形態における均圧弁の弁棒の斜視図。 前記実施形態における均圧弁の側面図。(A)は、均圧弁が閉じた差圧状態を示し、(B)は、均圧弁が開いた均圧状態を示す。 本発明の第6実施形態における均圧弁の側面図。(A)は、均圧弁が閉じた差圧状態を示し、(B)は、均圧弁が開いた均圧状態を示す。 本発明の第7実施形態における流量計の側断面図。 前記実施形態における保持部材の斜視図。 本発明の変形例における弁棒の弁通路への押し込み量の規律に係る構成を示す図。
符号の説明
1,2 流量計
10,70 流量検出部
11,71 パイプ部材
12 板状部(本体取付部)
13 流路
14 オリフィス(差圧発生手段)
20 アダプタ
22 本体側接合部
30 本体部
31 センサ部
32 ベース(弁箱)
35 均圧弁
40 表示演算部
41 演算手段
43 ケース
72 導圧部
73 保持部材
100,110 配管
111 雌ネジ部(流路接続部)
131,132,721,722 取出し孔
201,202 取出し孔
213 接合面
224 Oリング(シール部材)
224B 内周面
224C 突起
311 差圧センサ
312 ゲージ圧センサ
313 温度センサ
313G 感温素子
313E パッキン(低熱伝導性部材)
314 絶対圧センサ
321,322 取出し孔
323A 挿入口
351 弁棒
351H テーパ部(弁体)
352 弁通路
353 摘み
361 第1導入路
362 第2導入路
371 第1導出路
371B 開口端
372 第2導出路
382 第2シール部
431 液晶パネル部(表示手段)
554 コイルバネ(付勢手段)
555 板状部材
555A 挿通孔
581 第1シール部
656 筒状部材
711 流路接続部
731 スリット
732,733 フランジ部
734 小径部
783 第3シール部
884 第4シール部
955D 切欠(嵌合部)
953F リブ(嵌合部)
FL 流体
P1 第1経路
P2 第2経路
SP 隙間

Claims (18)

  1. 内部に弁通路が形成された弁箱と、
    この弁箱において前記弁通路の延出方向一端側に設けられた挿入口から挿入される棒状部材であって、軸周りに沿って弁体を有し、軸方向への進退に応じて前記弁体により前記弁通路を仕切る弁棒と、を備え、
    前記弁箱には、前記弁通路に連通し流体の圧力がそれぞれ導入される第1導入路および第2導入路と、前記弁通路から流体の圧力がそれぞれ排出される第1導出路および第2導出路とが形成され、
    前記第1導入路および第1導出路は第1経路を構成し、かつその一方の前記弁通路側の開口部と他方の前記弁通路側の開口部との前記弁棒の軸方向における位置は互いに異なり、
    前記第2導入路および前記第2導出路は、第2経路を構成し、
    前記弁棒の進退に応じて、
    前記第1経路と前記第2経路とが仕切られてこれらの第1経路と第2経路との差圧を測定可能な差圧状態と、
    前記第1導出路が前記第1導入路とは仕切られて前記第2経路と連通され、前記第1導出路および前記第2導出路が均圧化される均圧状態と、に切り替えられ
    前記弁体は、弾性を有し、前記弁棒の外周面と前記弁箱との間に介装されるシール部であり、
    前記シール部は、前記差圧状態のときに前記第1経路と前記第2経路とを仕切る第1シール部と、前記挿入口側に配置されて流体の圧力を前記弁通路内に封止する第2シール部と前記第1シール部よりも前記弁棒の前進側に設けられる第3シール部を含んで構成され、
    前記第3シール部は、前記均圧状態のときに、前記第1導入路に配置されることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  2. 請求項に記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記弁通路は、その一端から他端に至るまで、前記弁棒の軸方向に沿って延びており、
    前記第1導出路は、前記均圧状態における前記第3シール部と前記第2導出路との間において、前記弁棒の軸方向と交差する方向である前記弁通路の径方向に沿って延びていることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  3. 請求項1または請求項に記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記第2導入路と前記第2導出路とは、前記弁通路とそれぞれ交差する位置が互いに離れ、
    前記均圧状態のときに、前記第2導入路と前記第2導出路とが仕切られることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  4. 請求項に記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記シール部は、前記弁通路において第2導入路と前記第2導出路との間に設けられる第4シール部を含んで構成され、
    前記第4シール部により、前記均圧状態のときに、前記第2導入路と前記第2導出路とが仕切られることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  5. 請求項1から請求項のいずれかに記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記弁箱は、前記弁棒が挿入される筒状部材を有し、
    この筒状部材は、前記第1導出路、前記第2導入路、および前記第2導出路の少なくともいずれかの近傍で前記弁通路に沿って設けられることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  6. 請求項から請求項のいずれかに記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記第2シール部以外の前記シール部は、前記第1導出路、前記第2導入路、および前記第2導出路が前記弁通路にそれぞれ連通された開口端の少なくともいずれかと隙間を有して配置されることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  7. 請求項1から請求項のいずれかに記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記弁棒は、その軸方向に沿って前記挿入口から突出する摘みを有することを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  8. 請求項に記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記挿入口の開口端には、挿通孔が形成された板状部材が設けられ、
    前記摘みは、前記弁棒の軸方向端部の径が縮径しており、前記挿通孔に挿通されることで前記弁棒の前記挿入口外側への移動が規制されることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  9. 請求項1から請求項のいずれかに記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記弁棒を軸方向に沿って付勢する付勢手段が設けられることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  10. 請求項に記載の差圧測定用の均圧弁において、
    前記摘みは、断面略円柱形状であって、その基端側の外周面に、前記挿通孔と嵌合する嵌合部が軸方向に沿って形成され、
    前記弁棒は、前記嵌合部の前記挿通孔との嵌合が外れた状態で軸周りに回転され、前記付勢手段の付勢力によって前記嵌合部が前記板状部材に係止されることを特徴とする差圧測定用の均圧弁。
  11. 通過する被検出流体に差圧を発生させる差圧発生手段を有する流量検出部と、
    前記流量検出部で被検出流体に発生した差圧を測定する差圧センサ、前記被検出流体のゲージ圧を測定するゲージ圧センサ、前記被検出流体の温度を測定する温度センサ、および、大気圧を測定する絶対圧センサを有するセンサ部と、
    前記センサ部から送信される信号を基に前記被検出流体の流量を算出する演算手段、および、この演算手段で算出された流量を表示する表示手段を有する表示演算部とを含む差圧式流量計であって、
    請求項1から請求項10のいずれかに記載の差圧測定用の均圧弁を備えたことを特徴とする差圧式流量計。
  12. 請求項11に記載の差圧式流量計において、
    前記センサ部および前記表示演算部は、一体化されて本体部として構成されるとともに、前記流量検出部に接合され、
    前記流量検出部は、前記差圧発生手段が設けられるとともに前記被検出流体の流路と接続される流路接続部と、前記本体部と接合される本体取付部とを有し、
    前記本体取付部には、前記差圧発生手段の上流側および下流側で前記流路とそれぞれ連通して前記被検出流体の圧力を前記センサ部に取り出す各取出し孔がそれぞれ形成され、
    前記取出し孔の一方は、前記流量検出部の前記本体部との接合面の略中心位置で、前記流路に向かって直線状に延び、
    前記温度センサは、棒状に形成されて一端側に感温素子を有し、前記接合面の略中心位置に配置された前記取出し孔に一端側が挿入されて前記感温素子が前記流路に臨み、
    前記本体部と前記流量検出部とは、前記温度センサを軸に互いに回転させた状態でも接合可能であることを特徴とする差圧式流量計。
  13. 請求項12に記載の差圧式流量計において、
    前記感温素子と前記取出し孔の内周面との間には、熱伝導率が小さい低熱伝導性部材が配置されることを特徴とする差圧式流量計。
  14. 請求項12または請求項13に記載の差圧式流量計において、
    前記取出し孔の内周には、前記被検出流体を前記取出し孔の内部に封止する環状のシール部材が設けられ、
    前記シール部材は、その内周面に複数の突起を有し、これらの突起の間で前記感温素子が保持固定されることを特徴とする差圧式流量計。
  15. 請求項11から請求項14のいずれかに記載の差圧式流量計において、
    前記流量検出部は、前記差圧発生手段が設けられるとともに前記被検出流体の流路と接続される流路接続部と、前記差圧発生手段の上流側および下流側で前記流路とそれぞれ連通して前記被検出流体の圧力を前記センサ部に取り出す各取出し孔がそれぞれ形成された導圧部とを有し、
    前記取出し孔の一方は、前記センサ部から前記流路に向かって直線状に延び、
    前記温度センサは、棒状に形成されて一端側に感温素子を有し、前記直線状に延びている一方の取出し孔に一端側が挿入されて前記感温素子が前記流路に臨み、
    前記一方の取出し孔には、前記温度センサを長手方向に沿って保持する保持部材が設けられ、
    前記保持部材の外周面および内周面の少なくとも一方には、前記温度センサの長手方向に沿って延びて前記取出し孔と連通し、前記被検出流体の圧力を伝達可能な連通路が形成されていることを特徴とする差圧式流量計。
  16. 請求項15に記載の差圧式流量計において、
    前記保持部材は、前記温度センサが内部に挿入される略円筒形状に形成されるとともに、当該保持部材の軸方向に沿ったスリットを有し、
    前記連通路は、前記スリットにより構成されていることを特徴とする差圧式流量計。
  17. 請求項15または請求項16に記載の差圧式流量計において、
    前記保持部材は、前記取出し孔の内周面に側面が接触するフランジ部と、このフランジ部以外の部位であって、前記取出し孔の内径よりも外径が小さい小径部とを有することを特徴とする差圧式流量計。
  18. 請求項15から請求項17のいずれかに記載の差圧式流量計において、
    前記保持部材は、熱伝導率が小さい低熱伝導性材質により形成されていることを特徴とする差圧式流量計。
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