KR102523506B1 - 열식 유량계 - Google Patents

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사파스고교 가부시키가이샤
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Abstract

측정관의 양단부를 확실히 고정하고 측정관의 양단에 있어서의 액 유출을 억제한다. 측정관(11)의 유입구(11a)가 삽입되는 유입측 바디(16)와, 측정관(11)의 유출구(1lb)가 삽입되는 유출측 바디(17)와, 유입측 바디(16)에 형성된 수나사(16b)와 체결되는 암나사(15g)가 형성된 유입측 너트(15a)와, 유출측 바디(17)에 형성된 수나사(17b)와 체결되는 암나사(15h)가 형성된 유출측 너트(15b)와, 유입측 바디(16)에 유입측 너트(15a)가 체결되는 것에 의해 변형되어 씰 영역을 형성하는 수지제의 유입측 페룰(18)과, 유출측 바디(17)에 유출측 너트(15b)가 체결되는 것에 의해 변형되어 씰 영역을 형성하는 수지제의 유출측 페룰(19)을 구비하는 열식 유량계를 제공한다.

Description

열식 유량계{Thermal Flowmeter}
본 발명은 열식 유량계에 관한 것이다.
종래에는 유로를 흐르는 액체의 온도를 제어하고, 온도제어 부분의 상류측 및 하류측의 액체의 온도차이에 근거하여 유량을 측정하는 열식 유량계가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1참조).
특허문헌 1에는, 유리 기판에 장방형의 홈을 형성하고, 홈이 형성된 측의 유리 기판에 전열수단과 온도 검출 수단이 형성된 다른 유리 기판을 서로 붙이는 것에 의해 유로를 형성한 열식 유량계가 개시되어 있다.
(선행 기술문헌)
(특허문헌1) 일본특허공개 2006-10322호 공보
열식 유량계에 있어서, 미소유량(예를 들면, 0.1cc/min∼30cc/min)을 측정할 경우에는 직선상으로 연장되는 직관부를 구비하는 관형상의 측정관을 이용하는 것이 바람직하다. 직관부를 구비하는 관형상의 측정관을 이용하는 것에 의해 액체의 흐름을 정류하여 안정적으로 온도 검출 수단으로 액체를 송액할 수 있다. 또한, 유로상에 기포가 체류하지 않고 양호하게 액체와 치환되므로 액치환성이 향상된다. 또한, 측정관의 형상이 비교적 간이(簡易)하므로, 염가로 제조할 수 있는 동시에 조립성이 향상된다.
그러나, 직관부를 구비하는 관형상의 측정관을 이용할 경우, 소경(小)의 측정관의 양단부를 확실히 고정하고, 측정관의 양단에 있어서의 액 유출을 억제할 필요가 있다.
본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 측정관의 양단부를 확실히 고정하고, 측정관의 양단에 있어서의 액 유출을 억제하는 것이 가능한 열식 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 하기의 수단을 채용하였다.
본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계는, 액체가 유입하는 유입구와 상기 유입구에서 유입된 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 동시에 축선을 따라 연장되는 내부유로가 형성된 측정관과, 상기 축선을 따라 가열용 저항체와 온도 검출용 저항체가 검출면에 형성되는 동시에 상기 검출면이 상기 축선을 따라 상기 측정관에 접착된 온도 검출 기판과, 상기 측정관의 상기 유입구가 삽입되는 동시에 제1 접속유로가 내부에 형성된 유입측 바디와, 상기 측정관의 상기 유출구가 삽입되는 동시에 제2 접속유로가 내부에 형성된 유출측 바디와, 상기 측정관의 외주면을 따라 상기 유입측 바디보다도 상기 유출구 측에 삽입되는 동시에 상기 유입측 바디의 외주면에 형성된 수나사와 체결되는 암나사가 내주면에 형성된 원통형상의 유입측 너트와, 상기 측정관의 외주면을 따라 상기 유출측 바디보다도 상기 유입구측에 삽입되는 동시에 상기 유출측 바디의 외주면에 형성된 수나사와 체결되는 암나사가 내주면에 형성된 원통형상의 유출측 너트와, 상기 측정관의 외주면과 상기 유입측 바디의 상기 유출구 측의 단부의 내주면의 사이에 삽입되는 원통형상으로 형성되는 동시에 상기 유입측 바디에 상기 유입측 너트가 체결되는 것에 의해 변형되어 씰 영역을 형성하는 수지제의 유입측 페룰과, 상기 측정관의 외주면과 상기 유출측 바디의 상기 유입구 측의 단부의 내주면의 사이에 삽입되는 원통형상으로 형성되는 동시에 상기 유출측 바디에 상기 유출측 너트가 체결되는 것에 의해 변형되어 씰 영역을 형성하는 수지제의 유출측 페룰을 구비한다.
본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계에 의하면, 온도 검출 기판의 검출면이 접착된 측정관의 유입구가 유입측 바디에 삽입되어 유입측 바디의 내부에 형성된 제1 접속유로에 접속된다. 마찬가지로, 측정관의 유출구가 유출측 바디에 삽입되어 유출측 바디의 내부에 형성된 제2 접속유로에 접속된다.
유입측 바디의 외주면에 형성된 수나사와 유입측 너트의 내주면에 형성된 암나사를 체결시키면, 측정관의 유입구측의 단부가 고정되는 동시에 측정관의 외주면에 삽입되는 원통형상의 유입측 페룰이 변형되어 씰 영역이 형성된다. 마찬가지로, 유출측 바디의 외주면에 형성된 수나사와 유출측 너트의 내주면에 형성된 암나사를 체결시키면, 측정관의 유출구 측의 단부가 고정되는 동시에 측정관의 외주면에 삽입되는 원통형상의 유출측 페룰이 변형되어 씰 영역이 형성된다.
이와 같이 측정관의 유입구 측에 씰 영역이 형성되는 것에 의해, 측정관의 내부유로와 유입측 바디의 제1 접속유로의 접속 위치에 있어서의 액체의 유출이 방지된다. 마찬가지로, 측정관의 유출구 측에 씰 영역이 형성되는 것에 의해, 측정관의 내부유로와 유출측 바디의 제2 접속유로의 접속 위치에 있어서의 액체의 유출이 방지된다.
따라서, 본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계에 의하면, 측정관의 양단부를 확실히 고정하고, 측정관의 양단에 있어서의 액 유출을 억제하는 것이 가능한 열식 유량계를 제공할 수 있다.
본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계에 있어서는, 상기 유입측 너트의 상기 유출구 측의 단부에는, 상기 온도 검출 기판의 상기 유입구 측의 단부가 삽입되는 제1 요부가 마련되어 있고, 상기 온도 검출 기판의 상기 유입구 측의 단부가, 상기 제1 요부에 충전된 충전재에 의해 상기 유입측 너트에 고정되어 있고, 상기 유출측 너트의 유입구 측의 단부에는, 상기 온도 검출 기판의 상기 유출구 측의 단부가 삽입되는 제2 요부가 마련되어 있고, 상기 온도 검출 기판의 상기 유출구 측의 단부가, 상기 제2 요부에 충전된 충전재에 의해 상기 유출측 너트에 고정되어 있을 수 있다.
이와 같이 하는 것에 의해, 온도 검출 기판의 유입구 측의 단부가 충전재에 의해 유입구측 너트에 마련되는 제1 요부에 고정되고, 온도 검출 기판의 유출구 측의 단부가 충전재에 의해 유출구측 너트에 마련되는 제2 요부에 고정된다. 이것에 의해, 측정관의 양단부를 유입구측 너트 및 유출구측 너트의 각각에 확실히 고정할 수 있다.
본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계에 있어서, 상기 측정관의 외주면에는, 상기 온도 검출 기판의 상기 검출면이 대향하여 배치되는 평탄면이 형성되어 있고, 상기 평탄면과 상기 온도 검출 기판의 상기 검출면이 접착제에 의해 접착되어 있다.
이와 같이 하는 것에 의해, 온도 검출 기판의 측정관에 대한 접착성을 높이는 동시에 접착에 필요한 접착제의 양을 저감할 수 있다.
본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계에 있어서는, 상기 온도 검출 기판의 상기 검출면에서 상기 내부유로의 내주면까지의 제1 거리가 상기 측정관의 정부(頂部)에서 상기 내부유로의 내주면까지의 제2 거리보다도 짧을 수 있다.
이와 같이 하는 것에 의해, 가열용 저항체에 의한 내부유로 내의 액체의 가열 특성과 온도 검출용 저항체에 의한 액체의 온도 검출 특성을 높일 수 있다.
본 발명의 일태양에 관한 열식 유량계에 있어서는, 상기 온도 검출 기판 및 상기 측정관이 유리제일 수 있다.
내열성이 높고 가열에 의한 변형이 적은 온도 검출 기판 및 측정관을 이용함으로써, 온도의 변화에 관계 없이 유량의 측정 정도를 유지할 수 있다. 또한, 열전도 특성이 동일한 소재를 접착시키기 위해 온도의 변화에 관계 없이 온도 검출 기판과 측정관과의 접착성을 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 측정관의 양단부를 확실히 고정하고, 측정관의 양단에 있어서의 액 유출을 억제하는 것이 가능한 열식 유량계를 제공할 수 있다.
도1은 제1 실시형태에 관한 열식 유량계의 종단면도이다.
도2는 도1에 나타낸 열식 유량계의 분해 조립도이다.
도3은 도2에 나타낸 센서부를 나타내는 종단면도이다.
도4는 도3에 나타낸 센서부의 분해 조립도이다.
도5는 도3에 나타낸 측정관 및 센서 기판을 나타낸 도이고, (a)는 평면도이고, (b)는 종단면도이며, (c)는 저면도이다.
도6은 도3에 나타낸 센서부의 A-A화살표의 단면도이다.
도7은 도5(b)에 나타낸 측정관 및 센서 기판의 B-B화살표의 단면도이다.
도8은 도5(b)에 나타낸 센서 기판을 검출면측에서 본 평면도이다.
도9는 제2 실시형태에 관한 열식 유량계의 센서부를 나타낸 종단면도이다.
도10은 도9에 나타낸 가이드의 정면도이다.
〔제1실시형태〕
이하, 본 발명의 제1 실시형태의 열식 유량계(100)에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 열식 유량계(100)는, 내부 유로를 유통하는 액체를 가열하고, 가열된 액체의 온도를 검출함으로써 액체의 유량을 측정하는 열식 유량계이다.
본 실시형태의 열식 유량계(100)는, 예를 들면, 0.1cc/min∼30cc/min의 미소유량을 측정하는 것에 적합하다.
도1 및 도2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 열식 유량계(100)는, 센서부(10)와, 제어기판(20)과, 중계기판(30)과, 상부 케이스(40)과, 하부 케이스(50)를 구비한다.
센서부(10)는, 도3에 나타낸 바와 같이, 외부의 배관(미도시)에 접속되는 유입구(10a)로부터 유입되는 액체를 외부의 배관(미도시)에 접속되는 유출구(10b)에서 유출시키는 동시에 내부유로(10c)를 유통하는 액체의 유량을 측정하는 것이다. 센서부(10)는, 액체의 유량을 직접적으로 산출하는 것이 아니라, 후술하는 가열용 저항선(12a)(가열용 저항체)에 의해 가열된 액체의 온도를 온도 검출용 저항선(12b, 12c)(온도 검출용 저항체)에 의해 검출하고, 검출한 온도를 나타내는 온도 검출 신호를, 신호선(미도시)을 통해 제어기판(20)에 전달한다.
센서부(10)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
제어기판(20)은, 센서부(10)의 가열용 저항선(12a)에 전압신호를 전달하여 가열용 저항선(12a)을 가열시키는 동시에, 온도 검출용 저항선(12b, 12c)으로부터 전달되는 온도를 기초로 액체의 유량을 산출하는 장치이다.
중계기판(30)은, 제어기판(20)과 외부장치(미도시)의 사이에서 각종 신호를 송수신하기 위한 중계를 수행하는 기판이다. 중계기판(30)에는, 외부장치(미도시)와의 사이에서 각종 신호를 송수신하기 위한 케이블(200)이 접속되게 되어 있다.
상부 케이스(40)는, 열식 유량계(100)의 상부측의 몸체가 되는 부재이며, 내부에 제어기판(20)을 수용한다.
하부 케이스(50)는, 열식 유량계(100)의 하부측의 몸체가 되는 부재이며, 내부에 센서부(10)를 수용한다. 하부 케이스(50)에 센서부(10)가 삽입된 상태에서, 센서부(10)의 유입구(10a) 측에서 스톱퍼(60)가 하부 케이스(50)와 센서부(10)의 사이에 삽입된다. 마찬가지로, 하부 케이스(50)에 센서부(10)가 삽입된 상태에서, 센서부(10)의 유출구(10b) 측에서 스톱퍼(70)가 하부 케이스(50)와 센서부(10)의 사이에 삽입된다. 스톱퍼(60,70)에 의해 센서부(10)가 하부 케이스(50)에 고정된 상태가 된다.
하부 케이스(50)의 밑면에는 체결구멍(50a)이 형성되어 있고, 설치면 (미도시)의 아래 쪽에서 삽입되는 체결볼트(미도시)에 의해 설치면에 고정된다.
다음으로, 도3∼도8을 참조하여 센서부(10)에 대해서 상세히 설명한다.
도3 및 도4에 나타낸 바와 같이, 센서부(10)는, 측정관(11)과, 센서기판(12)(온도 검출 기판)과, 가이드(14)와, 너트(15)와, 유입측 바디(16)와, 유출측 바디(17)와, 유입측 페룰(18)과, 유출측 페룰(19)을 포함한다.
측정관(11)은, 액체가 유입하는 유입구(11a)와 유입구(11a)에서 유입된 액체를 유출시키는 유출구(1lb)를 갖는 관이다. 도6(도3의 A-A화살표의 단면도)에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)에는 축선X를 따라 연장되는 단면으로 볼 때 원형의 내부유로(10c)가 형성되어 있다. 측정관(11)은, 유리(예를 들면, 이산화 규소의 함유율이 높은 석영 유리)에 의해 형성되어 있다.
센서기판(12)은, 도8에 나타낸 바와 같이, 축선X를 따라 가열용 저항선(12a)(가열용 저항체)과 온도 검출용 저항선(12b)(온도 검출용 저항체)과 온도 검출용 저항선(12c)(온도 검출용 저항체)이 검출면(12d)에 형성된 유리제 (예를 들면, 이산화 규소의 함유율이 높은 석영 유리제)의 기판이다.
가열용 저항선(12a)과, 온도 검출용 저항선(12b)과, 온도 검출용 저항선(12c)은, 각각 백금 등의 금속막을 유리제의 기판상에 증착시켜 형성된다.
측정관(11)을 유통하는 액체는, 도8에 있어서의 왼쪽에서 오른쪽을 향해 축선X를 따라 흐른다. 따라서, 가열용 저항선(12a)을 순간적으로 가열하면, 가열된 액체가 축선X을 따라 흘러 온도 검출용 저항선(12b)의 위치에 도달하고, 그 후에 온도 검출용 저항선(12c)의 위치에 도달한다.
따라서, 제어기판(20)은, 가열용 저항선(12a)을 순간적으로 가열한 타이밍과, 그 후에 온도 검출용 저항선(12b)과 온도 검출용 저항선(12c)이 가열된 액체의 온도를 검출하는 타이밍으로부터 측정관(11)을 유통하는 액체의 유통속도를 산출할 수 있다. 또한, 제어기판(20)은, 산출된 유통속도와 측정관(11)의 단면적으로부터 액체의 유량을 산출할 수 있다.
도8에 있어서는, 온도 검출용 저항선(12b)및 온도 검출용 저항선(12c)을, 가열용 저항선(12a)보다도 액체의 유통 방향의 하류측에 배치하는 것으로 하였으나 다른 태양일 수도 있다.
예를 들면, 가열용 저항선(12a)보다도 액체의 유통 방향의 상류측에 온도 검출용 저항선(12b)을 배치하고, 가열용 저항선(12a)보다도 액체의 유통 방향의 하류측에 온도 검출용 저항선(12c)을 배치하도록 할 수도 있다. 가열용 저항선(12a)이 만들어 내는 온도분포는 액체의 유통속도에 의존하고, 유통속도가 커지는 것에 따라 보다 많은 열이 하류측으로 옮겨져 하류측의 온도가 높아진다. 제어기판(20)은, 온도 검출용 저항선(12b)에 의해 검출되는 온도와 온도 검출용 저항선(12c)에 의해 검출되는 온도의 차분과, 측정관(11)의 단면적으로부터 액체의 유량을 산출할 수 있다.
도6(도3의 A-A화살표의 단면도)에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)은 센서기판(12)이 접착되는 위치에 있어서, 축선X에 직교하는 평면에 의한 단면이 대략 원형으로 되어 있다. 측정관(11)의 외주면 중 센서기판(12)의 검출면(12d)이 대향하여 배치되는 면은, 평탄면(11c)으로 되어 있다.
또한, 도7(도5(b)의 B-B화살표의 단면도)에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)은 센서기판(12)이 접착되지 않는 위치에 있어서, 축선X에 직교하는 평면에 의한 단면이 원형으로 되어 있다.
도5 및 도6에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)의 평탄면(11c)은 센서기판(12)의 검출면(12d)과 대향하도록 배치되어 있다. 평탄면(11c)과 검출면(12d)은 접착제에 의해 접착되어 있다.
여기에서, 접착제로는, 예를 들면, 에폭시수지계 접착제, 자외선 경화성 수지계 접착제, 열경화성 수지계 접착제(열경화성 접착제), 저융점 유리 등을 이용할 수 있다.
도6에 나타낸 바와 같이, 센서기판(12)의 검출면(12d)에서 내부유로(10c)의 내주면(10d)까지의 거리(D1)(제1거리)는, 측정관(11)의 정부(頂部)(11d)에서 내부유로(10c)의 내주면(10d)까지의 거리(D2)(제2거리)보다도 짧게 되어 있다. 이것은, 센서기판(12)의 검출면(12d)에서 내부유로(10c)의 내주면(10d)까지의 거리(D1)를 짧게 하여, 가열용 저항선(12a)에서 액체로의 열전도성을 향상시키는 동시에 온도 검출용 저항선(12b)및 온도 검출용 저항선(12c)에 의한 온도 검출 특성을 향상시키기 위함이다.
가이드(14)는, 도6에 나타낸 바와 같이, 단면으로 볼때 원형이고 그 상방에 개구부(14a)가 마련된 금속제(예를 들면, 스텐레스제)의 부재이다.
가이드(14)는, 한 쌍의 너트(15)를 연결하도록 안내하는 부재이다. 도3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 너트(15)는 측정관(11)을 통해 연결되어 있고, 측정관(11)과 너트(15)가 요부(15e)(제1 요부)에 충전되는 충전재(15i) 및 요부(15f)(제2 요부)에 충전되는 충전재(15j)에 의해 고정되어 있다.
따라서, 도3에 나타낸 제조후의 센서부(10)는, 한 쌍의 너트(15)의 축선X 방향의 간격은 고정된 상태가 된다. 한편, 충전재(15i, 15j)가 충전되지 않은 상태에서는 측정관(11)과 너트(15)가 고정되지 않는다. 가이드(14)는, 측정관(11)과 너트(15)가 고정되어 있지 않은 상태에서, 한 쪽의 단부(端部)가 유입측 너트(15a)의 단부(段部, 15c)에 접촉하는 동시에 다른 쪽의 단부(端部)가 유출측 너트(15b)의 단부(段部, 15d)에 접촉하고, 한 쌍의 너트(15) 사이의 거리를 일정하게 유지한다.
충전재(15i, 15j)로는, 예를 들면, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지에 의한 충전재를 이용할 수 있다.
유입측 바디(16)는, 도3에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)의 유입구(11a)가 삽입되는 동시에 단면으로 볼 때 원형의 접속유로(16a)(제1 접속유로)가 내부에 형성된 부재이다. 유입측 바디(16)의 유출구(10b)측의 단부(端部)의 외주면에는, 수나사(16b)가 형성되어 있다.
유출측 바디(17)는, 도3에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)의 유출구(1lb)가 삽입되는 동시에 단면으로 볼 때 원형의 접속유로(17a)(제2 접속유로)가 내부에 형성된 부재이다. 유출측 바디(17)의 유입구(10a) 측의 단부의 외주면에는, 수나사(17b))가 형성되어 있다.
유입측 바디(16)및 유출측 바디(17)는 내부식성이 높은 수지재료(예를 들면, PTFE:폴리테트라플루오르에틸렌)에 의해 형성되어 있다.
너트(15)는, 유입측 바디(16)에 장착되는 유입측 너트(15a)와 유출측 바디(17)에 장착되는 유출측 너트(15b) 로 이루어진다.
도3에 나타낸 바와 같이, 유입측 너트(15a)는, 측정관(11)의 외주면을 따라 유입측 바디(16)보다도 유출구(1lb)측에 삽입되는 원통형의 부재이다. 유입측 너트(15a)의 유입구(10a) 측의 단부의 내주면에는, 암나사(15g)가 형성되어 있다.
또한, 유출측 너트(15b)는 측정관(11)의 외주면을 따라 유출측 바디(17)보다도 유입구(11a) 측에 삽입되는 원통형의 부재이다. 유출측 너트(15b)의 유출구(10b)측의 단부의 내주면에는, 암나사(15h)가 형성되어 있다.
유입측 너트(15a)의 암나사(15g)와 유입측 바디(16)의 수나사(16b)가 체결되는 것에 의해, 유입측 너트(15a)가 유입측 바디(16)에 장착된다. 마찬가지로, 유출측 너트(15b)의 암나사(15h)와 유출측 바디(17)의 수나사(17b)가 체결되는 것에 의해, 유출측 너트(15b)가 유출측 바디(17)에 장착된다.
유입측 너트(15a)의 유출구(10b) 측의 단부에는, 유입구(10a)를 향해 움푹 패인 요부(15e)(제1 요부)가 형성되어 있다. 도3에 나타낸 바와 같이, 요부(15e)에는, 센서기판(12)의 유입구(11a) 측의 단부가 삽입되어 있다. 또한, 요부(15e)에는 충전재(15i)가 충전되어 있다. 충전재(15i)에 의해 센서기판(12)의 유입구(11a) 측의 단부가 유입측 너트(15a)에 고정되어 있다.
유출측 너트(15b)의 유입구(10a) 측의 단부에는, 유출구(10b)를 향해 움푹 패인 요부(15f)(제2 요부)가 형성되어 있다. 도3에 나타낸 바와 같이, 요부(15f)에는 센서기판(12)의 유출구(1lb) 측의 단부가 삽입되어 있다. 또한, 요부(15f)에는 충전재(15j)가 충전되어 있다. 충전재(15j)에 의해 센서기판(12)의 유출구(1lb) 측의 단부가 유출측 너트(15b)에 고정되어 있다.
한편, 이상에 있어서는 충전재를 너트(15)의 요부(15e) 및 요부(15f)에만 충전하는 것으로 하였으나, 다른 태양일 수 있다. 예를 들면, 요부(15e) 및 요부(15f)에 더해, 가이드(14)의 내주측의 영역전체를 메우도록 충전재를 충전하도록 할 수 있다. 이 경우, 센서기판(12)의 전체가 충전재로 고정되는 동시에, 충전재에 의해 유입측 너트(15a)와 유출측 너트(15b)가 고정된다.
유입측 페룰(18)은, 측정관(11)의 외주면과 유입측 바디(16)의 유출구(10b)측의 단부의 내주면의 사이에 삽입되는 원통형상으로 형성된 수지제(예를 들면, PTFE)의 부재이다.
도4에 나타낸 바와 같이, 유입측 페룰(18)의 유입구(10a) 측의 단부에는, 유입구(10a)를 향해 서서히 내주면과 외주면과의 거리가 짧아지는 선단부(18a)가 형성되어 있다. 선단부(18a)는 유입측 바디(16)에 삽입되면, 유입측 바디(16)의 내부에 형성된 홈부(16c)에 삽입된다.
유출측 페룰(19)은, 측정관(11)의 외주면과 유출측 바디(17)의 유입구(10a) 측의 단부의 내주면과의 사이에 삽입되는 원통형상으로 형성된 수지제(예를 들면, PTFE)의 부재이다.
도4에 나타낸 바와 같이, 유출측 페룰(19)의 유출구(10b)측의 단부에는, 유출구(10b)를 향해 서서히 내주면과 외주면과의 거리가 짧아지는 선단부(19a)가 형성되어 있다. 선단부(19a)는 유출측 바디(17)에 삽입되면, 유출측 바디(17)의 내부에 형성된 홈부(17c)에 삽입된다.
도4에 나타낸 바와 같이, 유입측 바디(16)의 홈부(16c)와 유출측 바디(17)의 홈부(17c)는 홈의 입구에서 저부를 향해 서서히 홈폭이 좁아지는 형상으로 되어 있다. 홈부(16c)와 선단부(18a)의 축선X 방향의 길이는 같지만, 선단부(18a)보다도 홈부(16c)쪽이 보다 예리한 형상으로 되어 있다. 따라서, 홈부(16c)에 선단부(18a)를 틈 없이 수용하기 위해서는, 선단부(18a)를 홈부(16c)의 형상에 맞추어 변형시킬 필요가 있다. 마찬가지로, 홈부(17c)와 선단부(19a)의 축선X 방향의 길이는 같지만, 선단부(19a)보다도 홈부(17c)쪽이 보다 예리한 형상으로 되어 있다. 따라서, 홈부(17c)에 선단부(19a)를 틈 없이 수용하기 위해서는, 선단부(19a)를 홈부(17c)의 형상에 맞추어 변형시킬 필요가 있다.
본 실시형태의 열식 유량계(100)의 센서부(10)는, 유입측 바디(16)의 유출구(10b)측의 단부에 측정관(11)의 유입구(11a)와 유입측 페룰(18)을 삽입한 상태에서 유입측 너트(15a)의 암나사(15g)를 유입측 바디(16)의 수나사(16b)에 체결하고, 유출측 바디(17)의 유입구(10a) 측의 단부에 측정관(11)의 유출구(1lb)와 유출측 페룰(19)을 삽입한 상태에서 유출측 너트(15b)의 암나사(15h)를 유출측 바디(17)의 수나사(17b)에 체결하는 것에 의해 조립된다.
유입측 페룰(18)의 선단부(18a)는, 유입측 너트(15a)의 암나사(15g)를 유입측 바디(16)의 수나사(16b)에 체결함에 따라 유입측 바디(16)의 홈부(16c)에 밀려들어간다. 선단부(18a)보다도 홈부(16c) 쪽이 보다 예리한 형상으로 되어 있으므로, 선단부(18a)는 홈부(16c)에 밀려들어감에 따라 점차 변형되고, 최종적으로는 홈부(16c)에 틈 없이 수용되도록 변형된다.
선단부(18a)가 변형되어 측정관(11)의 외주면과 유입측 바디(16)의 내주면과의 사이에 씰 영역을 형성하는 것에 의해, 접속유로(16a)와 내부유로(10c)의 접속 위치에서 유출되는 액체가 외부에 새지 않도록 확실히 차단할 수 있다. 또한, 유입측 페룰(18)의 선단부(18a)가 접속유로(16a)와 내부유로(10c)의 접속 위치의 근방에 위치하고 있으므로, 접속 위치에서 유출되어 체류하는 액체의 양(데드 볼륨)을 적게 할 수 있다.
또한, 유입측 바디(16)의 중심축과 측정관(11)의 중심축이 각각 축선X 상에 일치한 상태에서 배치되는 접속 구조가 된다. 이 접속 구조에 의해, 유입측 바디(16)와 측정관(11)의 내벽은 단차없이 접합되므로 내부를 유통하는 액체의 흐름이 변경되지 않는다. 따라서, 센서기판(12)은, 안정적으로 액체의 유량을 측정할 수 있다.
유입측 너트(15a)의 유입구(10a) 측의 선단이 유입측 바디(16)의 돌기부(16d)와 접촉하는 것에 의해, 유입측 너트(15a)의 암나사(15g)와 유입측 바디(16)의 수나사(16b)의 체결이 완료된다. 돌기부(16d)의 위치를 적절하게 배치하는 것에 의해, 홈부(16c)에 밀려들어가는 선단부(18a)의 변형량을 적절하게 유지할 수 있다.
유출측 페룰(19)의 선단부(19a)는, 유출측 너트(15b)의 암나사(15h)를 유출측 바디(17)의 수나사(17b)에 체결함에 따라 유출측 바디(17)의 홈부(17c)에 밀려들어간다. 선단부(19a)보다도 홈부(17c) 쪽이 보다 예리한 형상으로 되어 있으므로 선단부(19a)는 홈부(17c)에 밀려들어감에 따라 점차 변형되고 최종적으로는 홈부(17c)에 틈 없이 수용되도록 변형된다.
선단부(19a)가 변형되어 측정관(11)의 외주면과 유출측 바디(17)의 내주면의 사이에 씰 영역을 형성하는 것에 의해, 접속유로(17a)(제2 접속유로)와 내부유로(10c)의 접속 위치에서 유출되는 액체가 외부에 새지 않도록 확실히 차단할 수 있다. 또한, 유출측 페룰(19)의 선단부(19a)가 접속유로(17a)와 내부유로(10c)의 접속 위치의 근방에 위치되어 있으므로 접속 위치에서 유출되어 체류하는 액체의 양(데드 볼륨)을 적게 할 수 있다.
유출측 너트(15b)의 유출구(10b)측의 선단이 유출측 바디(17)의 돌기부(17d)와 접촉하는 것에 의해, 유출측 너트(15b)의 암나사(15h)와 유출측 바디(17)의 수나사(17b)의 체결이 완료된다. 돌기부(17d)의 위치를 적절하게 배치하는 것에 의해, 홈부(17c)에 밀려들어가는 선단부(19a)의 변형량을 적절하게 유지할 수 있다.
도5 (a)에 나타낸 바와 같이, 측정관(11)의 유입구(11a)에서 센서기판(12)의 축선X 방향의 중앙부까지의 거리(L1)는, 측정관(11)의 유출구(1lb)에서 센서기판(12)의 축선X 방향의 중앙부까지의 거리(L2) 보다도 길게 되어 있다.
이와 같이 하는 것은, 접속유로(16a)와 측정관(11)의 유입구(11a)의 접속 위치에서 센서기판(12)의 축선X 방향의 중앙부까지의 거리(L1)를 길게 확보하기 위함이다. 거리(L1)을 길게 확보하는 것에 의해 접속유로(16a)와 측정관(11)의 유입구(11a)에서 액체의 흐름에 변경이 생긴다 하더라도 센서기판(12)의 중앙부에 도달할 때까지 액체의 흐름을 안정시킬 수 있다.
도3및 도4에 나타낸 바와 같이, 거리L1을 거리L2 보다도 길게 확보함에 따라, 유입측 페룰(18)의 축선X에 따른 길이를 유출측 페룰(19)의 축선X에 따른 길이보다도 길게 하였다.
이와 같이 하는 것은, 유입측 페룰(18)의 선단부(18a)가 접속유로(16a)와 유입구(11a)의 접속 위치의 근방에 위치하며, 유출측 페룰(19)의 선단부(19a)가 접속유로(17a)와 유출구(1lb)의 접속 위치의 근방에 위치하도록 배치하기 위함이다.
다음으로, 본 실시형태의 열식 유량계(100)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 열식 유량계(100)의 센서부(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
첫번째로, 센서기판(12)의 검출면(12d)과 측정관(11)의 평탄면(11c) 중 어느 것인가에 접착제를 도포하고, 도5(b)에 나타낸 바와 같이, 검출면(12d)과 평탄면(11c)이 접착제를 통해서 접하도록 배치한다.
두번째로, 센서기판(12)이 접착된 측정관(11)을 치구(미도시)에 장착하여 접착제를 고화시킨다. 접착제가 고화되는 것에 의해, 센서기판(12)이 측정관(11)에 고정된 상태가 된다.
여기에서, 접착제로 열경화성 수지계 접착제를 이용할 경우, 센서기판(12)이 접착된 측정관(11)을 치구(미도시)에 장착하여 이것들을 가열하는 것에 의해 열경화성 수지계 접착제를 고화시킨다.
세번째로, 측정관(11)의 유입구(11a)를, 유입측 너트(15a), 유입측 페룰(18), 유입측 바디(16)의 순으로 삽입한다. 또한, 측정관(11)의 유출구(1lb)를 유출측 너트(15b), 유출측 페룰(19), 유출측 바디(17)의 순으로 삽입한다. 이 때, 가이드(14)의 유입구(10a) 측의 단부에 유입측 너트(15a)를 장착하고, 가이드(14)의 유출구(10b)측의 단부에 유출측 너트(15b)을 장착하고, 유입측 너트(15a)와 유출측 너트(15b)가 적절히 유지되도록 한다.
네번째로, 유입측 너트(15a)의 암나사(15g)를 유입측 바디(16)의 수나사(16b)에 삽입하고, 유입측 너트(15a)의 유입구(10a) 측의 단부가 돌기부(16d)에 접촉할 때까지 체결시킨다. 또한, 유출측 너트(15b)의 암나사(15h)를 유출측 바디(17)의 수나사(17b)에 삽입하고, 유출측 너트(15b)의 유출구(10b)측의 단부가 돌기부(17d)에 접촉할 때까지 체결시킨다. 이 때, 유입측 페룰(18)의 선단부(18a)와 유출측 페룰(19)의 선단부(19a)가 각각 변형되어 씰 영역이 형성된다.
다섯번째로, 유입측 너트(15a)의 유출구(10b)측의 단부에 마련된 요부(15e)에 뜨거워져 연화된 충전재(15i)를 충전하고, 충전재(15i)가 고화될 때까지 냉각시킨다. 마찬가지로, 유출측 너트(15b)의 유입구(10a) 측의 단부에 마련된 요부(15f)에 뜨거워져서 연화된 충전재(15j)를 충전하고, 충전재(15j)가 고화될 때까지 냉각시킨다.
이와 같이 하여 도3에 나타낸 센서부(10)가 제조된다.
여섯번째로, 센서부(10)를 하부 케이스(50)에 삽입하고, 스톱퍼(60)및 스톱퍼(70)를 하부 케이스(50)와 센서부(10)의 사이에 삽입한다. 이것에 의해, 센서부(10)가 하부 케이스(50)에 고정된다.
일곱번째로, 제어기판(20)과 중계기판(30)을 상부 케이스(40)에 장착한다.
마지막으로, 상부 케이스(40)를 하부 케이스(50)에 장착한다.
이상의 공정에 의해, 본 실시형태의 열식 유량계(100)가 제조된다.
이상 설명한 본 실시형태의 열식 유량계(100)가 나타내는 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 열식 유량계(100)에 의하면, 센서기판(12)의 검출면(12d)이 접착된 측정관(11)의 유입구(11a)가 유입측 바디(16)에 삽입되어 유입측 바디(16)의 내부에 형성된 접속유로(16a)에 접속된다. 마찬가지로, 측정관(11)의 유출구(1lb)가 유출측 바디(17)에 삽입되어 유출측 바디(17)의 내부에 형성된 접속유로(17a)에 접속된다.
유입측 바디(16)의 외주면에 형성된 수나사(16b)와 유입측 너트(15a)의 내주면에 형성된 암나사(15g)를 체결시키면, 측정관(11)의 유입구(11a) 측의 단부가 고정되는 동시에 측정관(11)의 외주면에 삽입되는 원통형상의 유입측 페룰(18)의 선단부(18a)가 변형되어 씰 영역이 형성된다. 마찬가지로, 유출측 바디(17)의 외주면에 형성된 수나사(17b)와 유출측 너트(15b)의 내주면에 형성된 암나사(15h)를 체결시키면, 측정관(11)의 유출구(1lb) 측의 단부가 고정되는 동시에 측정관(11)의 외주면에 삽입되는 원통형상의 유출측 페룰(19)의 선단부(19a)가 변형되어 씰 영역이 형성된다.
이와 같이 측정관(11)의 유입구(11a) 측에 씰 영역이 형성되는 것에 의해 측정관(11)의 내부유로(10c)와 유입측 바디(16)의 접속유로(16a)의 접속 위치에 있어서의 액체의 유출이 방지된다. 마찬가지로, 측정관(11)의 유출구(1lb) 측에 씰 영역이 형성되는 것에 의해, 측정관(11)의 내부유로(10c)와 유출측 바디(17)의 접속유로(17a)의 접속 위치에 있어서의 액체의 유출이 방지된다.
따라서, 본 실시형태의 열식 유량계(100)에 의하면, 측정관(11)의 양단부를 확실히 고정하고, 측정관(11)의 양단에 있어서의 액 유출을 억제하는 것이 가능한 열식 유량계(100)를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 열식 유량계(100)에 의하면, 센서기판(12)의 유입구(11a) 측의 단부가 충전재(15i)에 의해 유입측 너트(15a)에 마련되는 요부(15e)에 고정되고, 센서기판(12)의 유출(1lb) 측의 단부가 충전재(15j)에 의해 유출측 너트(15b)에 마련되는 요부(15f)에 고정된다. 이것에 의해, 측정관(11)의 양단부를 유입측 너트(15a) 및 유출측 너트(15b)의 각각에 확실히 고정할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 열식 유량계(100)에 의하면, 측정관(11)의 외주면에는, 센서기판(12)의 검출면(12d)이 대향하여 배치되는 평탄면(11c)이 형성되어 있고, 평탄면(11c)과 센서기판(12)의 검출면(12d)이 접착제에 의해 접착되어 있다.
이와 같이 하는 것에 의해, 센서기판(12)의 측정관(11)에 대한 접착성을 높이는 동시에 접착에 필요한 접착제의 양을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 열식 유량계(100)에 의하면, 센서기판(12)의 검출면(12d)에서 내부유로(10c)의 내주면(10d)까지의 거리(D1)가 측정관(11)의 정부(頂部)(11d)에서 내부유로(10c)의 내주면(10d)까지의 거리(D2)보다도 짧다.
이와 같이 하는 것에 의해, 가열용 저항선(12a)에 의한 내부유로(10c) 내의 액체의 가열 특성과 온도 검출용 저항선(12b, 12c)에 의한 액체의 온도 검출 특성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 열식 유량계(100)에 의하면, 센서기판(12)및 측정관(11)이 유리제이다. 내열성이 높고 가열에 의한 변형이 적은 센서기판(12)및 측정관(11)을 이용하는 것으로, 온도의 변화에 관계 없이 유량의 측정 정도를 유지할 수 있다. 또한, 열전도특성이 동일한 소재를 접착시키기 위해, 온도의 변화에 관계 없이 센서기판(12)과 측정관(11)의 접착성을 유지할 수 있다.
〔제2 실시형태〕
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태의 열식 유량계에 대해서 도9 및 도10을 이용하여 설명한다.
제2 실시형태는 제1 실시형태의 변형예이며, 이하에서 특별히 설명하는 경우를 제외하고, 제1 실시형태와 같은 것으로 한다.
제1 실시형태의 열식 유량계는, 센서부(10)에 있어서, 유입측 너트(15a)의 유출구(10b) 측에 요부(15e)를 형성하고, 유출측 너트(15b)의 유입구(10a) 측에 요부(15f)를 형성하는 것이었다.
이에 반해 본 실시형태의 열식 유량계는, 센서부(10')에 있어서, 유입측 너트(15a)의 유출구(10b) 측에 가이드(14')를 이용하여 요부(15'e)를 형성하고, 유출측 너트(15b)의 유입구(10a) 측에 가이드(14')를 이용하여 요부(15'f)를 형성하는 것이다.
가이드(14')는, 유입측 너트(15'a)와 유출측 너트(15'b)를 연결하도록 안내하는 부재이다. 도9에 나타낸 바와 같이, 유입측 너트(15'a)와 유출측 너트(15'b)는 측정관(11)을 통해 연결되어 있다. 측정관(11)과 유입측 너트(15'a)가, 요부(15'e)(제1요부)에 충전되는 충전재(15i)에 의해 고정되어 있다.
또한, 측정관(11)과 유출측 너트(15'b)가 요부(15'f)(제2요부)에 충전되는 충전재(15j)에 의해 고정되어 있다.
가이드(14')는 단면으로 볼 때 원형으로 그 상방에 개구부(14'a)가 마련된 금속제(예를 들면, 스텐레스제)의 부재이다.
도10에 나타낸 바와 같이, 가이드(14')는 요부(15'e) 및 요부(15'f)를 형성하는 부분은 상방으로 개구되지 않고, 축선X를 따른 중앙부에만 개구부(14'a)가 마련되는 형상으로 되어 있다.
한편, 도10에는 비교를 위해서, 제1실시형태의 가이드(14)의 형상을 파선으로 나타내었다.
본 실시형태에 의하면, 유입측 너트(15'a)와 유출측 너트(15'b)를 단부에 요부가 형성되는 특별한 형상으로 하지 않고, 가이드(14')를 이용하여 요부(15'e) 및 요부(15'f)를 형성할 수 있다.
〔다른 실시형태〕
본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않으며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절히 변경할 수 있다.

Claims (5)

  1. 액체가 유입되는 유입구와 상기 유입구에서 유입된 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 동시에 축선을 따라 연장되는 내부유로가 형성된 측정관과,
    상기 축선을 따라 가열용 저항체와 온도 검출용 저항체가 검출면에 형성되는 동시에 상기 검출면이 상기 축선을 따라 상기 측정관에 접착된 온도 검출 기판과,
    상기 측정관의 상기 유입구가 삽입되는 동시에 제1 접속유로가 내부에 형성된 유입측 바디와,
    상기 측정관의 상기 유출구가 삽입되는 동시에 제2 접속유로가 내부에 형성된 유출측 바디와,
    상기 측정관의 외주면을 따라 상기 유입측 바디보다도 상기 유출구측에 삽입되는 동시에 상기 유입측 바디의 외주면에 형성된 수나사와 체결되는 암나사가 내주면에 형성된 원통형상의 유입측 너트와,
    상기 측정관의 외주면을 따라 상기 유출측 바디보다도 상기 유입구측에 삽입되는 동시에 상기 유출측 바디의 외주면에 형성된 수나사와 체결되는 암나사가 내주면에 형성된 원통형상의 유출측 너트와,
    상기 측정관의 외주면과 상기 유입측 바디의 상기 유출구 측의 단부의 내주면의 사이에 삽입되는 원통형상으로 형성되는 동시에 상기 유입측 바디에 상기 유입측 너트가 체결되는 것에 의해 변형되어 씰 영역을 형성하는 수지제의 유입측 페룰과,
    상기 측정관의 외주면과 상기 유출측 바디의 상기 유입구 측의 단부의 내주면의 사이에 삽입되는 원통형상으로 형성되는 동시에 상기 유출측 바디에 상기 유출측 너트가 체결되는 것에 의해 변형되어 씰 영역을 형성하는 수지제의 유출측 페룰을 구비하고,
    상기 유입측 너트의 상기 유출구 측의 단부에는, 상기 온도 검출 기판의 상기 유입구 측의 단부가 삽입되는 제1요부가 마련되어 있고,
    상기 온도 검출 기판의 상기 유입구 측의 단부가, 상기 제1요부에 충전된 충전재에 의해 상기 유입측 너트에 고정되어 있고,
    상기 유출측 너트의 유입구 측의 단부에는, 상기 온도 검출 기판의 상기 유출구 측의 단부가 삽입되는 제2요부가 마련되어 있고,
    상기 온도 검출 기판의 상기 유출구 측의 단부가, 상기 제2요부에 충전된 충전재에 의해 상기 유출측 너트에 고정되어 있는 열식 유량계.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정관의 외주면에는 상기 온도 검출 기판의 상기 검출면이 대향하여 배치되는 평탄면이 형성되어 있고,
    상기 평탄면과 상기 온도 검출 기판의 상기 검출면이 접착제에 의해 접착된 열식 유량계.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 검출 기판의 상기 검출면에서 상기 내부유로의 내주면까지의 제1거리가 상기 측정관의 정부(頂部)에서 상기 내부유로의 내주면까지의 제2거리보다도 짧은 열식 유량계.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 검출 기판 및 상기 측정관이 유리제인 열식 유량계.
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