热式流量计的制作方法

本发明涉及一种具备供流体流动的测定管和设置在该测定管上的包含发热体的流量检测用传感器的热式流量计。

背景技术：

作为以往的这种热式流量计，例如有图6所示的结构的热式流量计、专利文献1中记载的热式流量计。图6所示的热式流量计1具备箱状的壳体2和收容在该壳体2中的测定管3、印刷基板(未图示)等。测定管3由玻璃管等硬质管材形成。在该测定管3的长度方向的中央部形成有凹部4，以安装未图示的流量检测用传感器。

测定管3的两端部分别经由套圈5和接头轴6而支承在壳体2上。套圈5和接头轴6由氟树脂形成。套圈5形成为在一端具有第1锥面7的圆筒状，被螺合在接头轴6的端部的螺帽8朝接头轴6挤压。第1锥面7形成为套圈5的外径从套圈5的一端到另一端而逐渐增大的形状。在该套圈5的中空部内嵌合有测定管3。

接头轴6以贯穿壳体2的侧壁2a、2b的状态固定在这些侧壁2a、2b上。在接头轴6的轴心部形成有通孔9。该通孔9与测定管3的中空部3a协同构成流体通道。

在该接头轴6中的位于壳体2内的端部形成有与套圈5的第1锥面7嵌合的第2锥面10。通过将上述螺帽8螺入至接头轴6，第1锥面7被挤压至第2锥面10，使得这些第1锥面7及第2锥面10彼此相互密接，而且套圈5的一端部缩径而密接至测定管3。因此，测定管3与接头轴6的连接部分得到密封，使得流体不会从流体通道泄露。

要将测定管3装配至接头轴6，首先将套圈5和螺帽8分别安装至测定管3的两端部，并将这些构件插入至壳体2中而将测定管3的两端部和套圈5连接至接头轴6的端部。继而，在该状态下使螺帽8螺接至接头轴6，由此，套圈5的第1锥面7被挤压至接头轴6的第2锥面10，测定管3得以固定至接头轴6，而且这两构件彼此的连接部分得以密封。

专利文献1中揭示的热式流量计具备壳体和包含传感器及测定管的组件。在壳体的一端部和另一端部分别形成有通孔。组件具备测定管和以与图6所示的热式流量计相同的方式设置在该测定管的两端部的套圈、螺帽及接头轴等。该组件以插通在壳体的一端部的通孔和另一端部的通孔内的状态固定在壳体上。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2016-156650号公报

技术实现要素：

【发明要解决的问题】

在图6所示的热式流量计中，在将测定管3装配至接头轴6时，必须在壳体2中拧紧螺帽8，因此存在测定管3的装配作业的作业性降低这一问题。此外，为了可靠地密封测定管3与接头轴6的连接部分，必须增大第1锥面7及第2锥面10的面积，从而导致套圈5和接头轴6的外径增大，而且螺帽8的外形也增大。壳体2必须形成为能够收容这种较大的螺帽8、而且能在壳体2内进行将该螺帽8拧紧至接头轴6的装配作业的大小。因此，还存在壳体2大型化这一问题。

像专利文献1中揭示的那样，通过在壳体之外组合测定管与接头轴而设为1个组件，能在一定程度上消除这种不良情况。但即便采用了该构成，也还有套圈由树脂材料形成这一情况所引起的问题。

该问题是指套圈在产生有应力的状态下加以保持会发生塑性变形的现象即冷态流变。当套圈发生冷态流变时，赋予密封面的挤压力降低，密封性会受损。为了良好地保持密封性，必须定期性地再次拧紧螺帽。在图6所示的热式流量计或者专利文献1中揭示的热式流量计中，由于螺帽收容在壳体内，因此，不拆解壳体是不可能再次拧紧的。在无法拆解壳体的情况下，便无法进行再次拧紧。

此外，在图6所示的热式流量计或者专利文献1中揭示的热式流量计中，在对壳体固定测定管的过程中无法限制测定管相对于壳体发生转动这一情况。因此，在图6所示的热式流量计1中，在将螺帽8螺入至接头轴6时，转动力经由套圈5而传递至测定管3，使得测定管3与螺帽8一起发生转动。如此，若测定管3发生转动，则传感器的位置会发生变化，因此检测测定管3内的流体的流量的位置在每一产品中都会发生变化。因此，图6所示的热式流量计1或者专利文献1中揭示的热式流量计存在难以以品质固定的方式进行制造这一问题。

本发明的第1目的在于提供一种一方面能够采用兼顾壳体的小型化和装配测定管的作业的作业性提高的构成、另一方面能够补充赋予密封面的挤压力的热式流量计。本发明的第2目的在于提供一种在将测定管装配至壳体的过程中转动力不会传递至测定管的热式流量计。

【解决问题的技术手段】

为了达成该目的，本发明的热式流量计具备：壳体，其形成为箱状；套圈，其形成为圆筒状，沿穿过所述壳体的一端部和另一端部的假想的轴线分别被支承在所述一端部和所述另一端部；测定管，其收容在所述壳体内，两端部嵌合至所述套圈的中空部而贯穿所述套圈；流量检测用传感器，其设置在所述测定管上，包含发热体；接头轴，其具有沿所述轴线延伸的通孔，而且沿所述轴线移动自如地分别被支承在所述壳体的所述一端部和另一端部，以所述通孔与所述测定管的中空部连通的状态一端部连接至所述测定管及所述套圈、另一端部突出至所述壳体之外；以及螺纹构件，其以沿所述轴线移动的方式分别螺合至所述壳体的所述一端部和所述另一端部，具有通过被螺入而朝所述壳体中挤压所述接头轴的挤压部，在所述套圈与所述接头轴的连接部设置有密封结构，所述密封结构具有形成于所述套圈的第1锥面和呈与该第1锥面嵌合的形状形成于所述接头轴的第2锥面。

在本发明的所述热式流量计中，也可进而在所述接头轴与所述螺纹构件的所述挤压部之间设置有朝所述壳体中对所述接头轴施力的弹簧构件。

在本发明的所述热式流量计中，也可为所述壳体中的支承所述接头轴的部分具有沿与所述轴线平行的方向延伸的第1平面，所述接头轴具有与所述第1平面滑动接触的第2平面。

【发明的效果】

在本发明的热式流量计中，在将测定管安装至壳体时，首先通过套圈使测定管的两端部分别支承在壳体的一端部和另一端部。接着，使接头轴分别支承在壳体的一端部和另一端部，并将这些接头轴分别连接至测定管和套圈。继而，使螺纹构件螺合至壳体，通过该螺纹构件的挤压部朝壳体内挤压接头轴。通过像这样挤压接头轴，第1锥面与第2锥面相互密接，而且套圈和接头轴中的一个构件缩径而密接至测定管，测定管与接头轴的连接部分得以密封。

在该热式流量计中，壳体内未设置有用以安装测定管的螺帽，壳体内不需要用以转动螺帽的空间。因此，该热式流量计能够谋求壳体的小型化。

此外，该热式流量计中，为了装配测定管而转动的螺纹构件设置在壳体之外。因此，该热式流量计与图6所示的以往的热式流量计相比，能够简单地进行测定管的装配作业。

进而，根据本发明的热式流量计，在构成密封结构的构件发生了冷态流变的情况下，可以通过拧紧螺纹构件来补充赋予密封面的挤压力。因此，无须拆解壳体即可再次拧紧密封部分。

因而，根据本发明，可以提供一种一方面能够采用兼顾壳体的小型化和装配测定管的作业的作业性提高的构成、另一方面能够补充赋予密封面的挤压力的热式流量计。

附图说明

图1为本发明的热式流量计的截面图。

图2为本发明的热式流量计的分解立体图。

图3为壳体的一部分的前视图。

图4为壳体的一部分的截面图。

图5为放大表示要部的截面图。

图6为以往的热式流量计的截面图。

具体实施方式

下面，参考图1～图5，对本发明的热式流量计的一实施方式进行详细说明。

图1所示的热式流量计11是检测在图1中位于下侧中央部的测定管12中流动的液体的流量的装置。该热式流量计11是在形成为箱状的壳体13中装配测定管12和其他构成零件而形成。

如图2及图3所示，壳体13由呈有底方筒状的主体14、闭塞该主体14的开口部的盖体15、设置在主体14的一端部14a(图1中为左侧端部)的上游侧圆筒16及上游侧支承壁17、以及设置在主体14的另一端部14b的下游侧圆筒18及下游侧支承壁19构成。主体14、上游侧圆筒16及上游侧支承壁17、以及下游侧圆筒18及下游侧支承壁19是通过一体成形而形成为一体。包括盖体15在内而形成壳体13的材料为机械强度优异的硬质塑料。作为这种塑料，例如有pps(聚苯硫醚)树脂。在该实施方式中，主体14的一端部14a和上游侧圆筒16相当于本发明中所说的“壳体的一端部”，主体14的另一端部14b和下游侧圆筒18相当于本发明中所说的“壳体的另一端部”。

如图1所示，在主体14中配置有印刷基板21。虽未图示，但在该印刷基板21上设置有流量检测电路、通信电路、电源电路等。流量检测电路连接于测定管12上设置的流量检测用传感器22，具有使用该传感器22的检测值来检测测定管12内的液体的流量的功能。

通信电路具有将由流量检测电路检测到的流量的数据以信号形式送至外部的装置(未图示)的功能。电源电路连接于外部的电源(未图示)，对该热式流量计11的各种电子零件供电。

盖体15形成为板状，与主体14的开口缘接合。主体14与盖体15的接合是以主体14的开口部被盖体15密闭的方式进行。

上游侧圆筒16和下游侧圆筒18分别形成为圆筒状，如图3所示，以与穿过主体14的一端部14a和另一端部14b的假想的轴线c在同一轴线上的状态突出设置在主体14上。如图1所示，在上游侧圆筒16及下游侧圆筒18中移动自如地插入有后文叙述的接头轴23。

在接头轴23未插入在上游侧圆筒16和下游侧圆筒18中的状态下，主体14内的空间经由上游侧圆筒16及下游侧圆筒18的中空部而连通到壳体13之外。

如图4所示，在上游侧圆筒16和下游侧圆筒18的内周部而且是位于与主体14相反那一侧的顶端部分形成有内螺纹24。

如图3所示，上游侧支承壁17和下游侧支承壁19分别由朝主体14的开口侧突出设置在主体14的底壁25上的第1壁26和第2壁27构成。这些第1壁26和第2壁27配置在隔着上述轴线c而分为一方和另一方的位置。第1壁26具有沿与上述轴线c平行的方向排列的凹槽31和平板32。第2壁27具有沿与轴线c平行的方向排列的凹槽33和平板34。

凹槽31、33被置于较平板32、34而言靠主体14的中央侧，以朝上述轴线c开放的剖面形状相对于主体14的底壁25垂直地(沿与图3的纸面正交的方向)延伸。如图1所示，在该凹槽31、33内嵌合后文叙述的传感器组件35的套圈用支座36。

如图3所示，第1壁26的平板32具有与第2壁27的平板34相对的平面32a。第2壁27的平板34具有与第1壁26的平板32相对的平面34a。这些平面32a、34a沿与主体14的内侧底面正交的方向延伸，而且沿与上述轴线c平行的方向延伸。在该实施方式中，这些平面32a、34a相当于本发明中所说的“第1平面”。

如图2所示，传感器组件35由测定管12、安装在该测定管12的两端部的套圈37及支座36、与测定管12(传感器22)连接在一起的传感器线路板35a(参考图1)等构成为1个组件。传感器组件35的组装方法将于后文叙述。

测定管12由作为耐蚀性和热导电性优异的材料的玻璃管形成。

在测定管12的长度方向的中央部粘固有流量检测用传感器22。虽然详情未图示，但该传感器22包含发热体、温度传感器等，并与传感器线路板35a连接在一起。

套圈37由氟树脂形成为圆筒状。套圈37的中空部形成为供测定管12嵌合的形状。如图1所示，在套圈37的外周部形成有第1锥面41和圆筒42。第1锥面41形成为套圈37的外径从套圈37的一端到另一端而逐渐增大的形状。圆筒42配置在套圈37的另一端部，形成为直径比第1锥面41的直径最大的部分小。套圈37以第1锥面41位于测定管12的顶端侧的方式安装在测定管12的两端部。

支座36形成为长方体状，形成有大径孔43和小径孔44。该实施方式的支座36由与壳体13相同的材料形成。支座36的外形形成为嵌合至壳体13的上述第1壁26及第2壁27的凹槽31、33的形状。支座36的一端部嵌合在第1壁26的凹槽31内，另一端部嵌合在第2壁27的凹槽33内。支座36向凹槽31、33的嵌合是以如下方式进行：将支座36从上游侧支承壁17和下游侧支承壁19的突出端侧插入至凹槽31、33内，并在该状态下使支座36朝主体14的底壁25滑动。通过支座36嵌合至凹槽31、33，传感器组件35得以支承在第1壁26及第2壁27上。

支座36的大径孔43和小径孔44被置于在支座36支承在第1壁26及第2壁27上的状态下上述轴线c横穿过支座36的位置，形成于与该轴线c同一轴线上。大径孔43和小径孔44的孔形状为圆形。大径孔43的孔径大于套圈37的外径。该实施方式的大径孔43形成为供后文叙述的接头轴23的一端部移动自如地嵌合的大小。

支座36的小径孔44形成为供套圈37的圆筒42嵌合的形状。

传感器组件35以相对于支座36转动测定管12和套圈37而已定位到规定的安装位置的状态安装在壳体13中。该安装位置是传感器线路板35a能够连接至壳体13内的基板的位置。传感器组件35在壳体13中的安装是使支座36像上述那样嵌合至第1壁26及第2壁27的凹槽31、33来进行。在传感器组件35已安装到壳体13中的状态下，测定管12和套圈37得以置于与上述轴线c同一轴线上而收容在壳体13内。

如图1所示，在壳体13内安装的传感器组件35的两端部分别连接有接头轴23。

接头轴23由氟树脂形成为圆柱状，沿上述轴线c移动自如地支承在壳体13的一端部和另一端部，详情将于后文叙述。如图1及图5所示，在接头轴23的轴心部穿设有沿上述轴线c延伸的通孔45。

在接头轴23的长度方向的中央部形成有嵌合部46。该嵌合部46移动自如地嵌合在形成于上游侧圆筒16及下游侧圆筒18中的与壳体13的主体14的连接部分的内周面16a、18a。在该嵌合部46设置有将接头轴23与壳体13之间密封的o形圈47。

接头轴23中的位于较嵌合部46而言靠壳体13的内侧的一端部48具有3个功能部。

第1功能部是形成于接头轴23的一端部48内的第2锥面49。该第2锥面49被置于与上述轴线c同一轴线上，形成为与套圈37的第1锥面41嵌合的形状也就是随着从接头轴23的一端(顶端)去往另一端而内径逐渐变小的形状。该第2锥面49和套圈37的第1锥面41构成了设置在套圈37与接头轴23的连接部的密封结构50。

接头轴23的一端部48以顶端部分插入在支座36的大径孔43内的状态与套圈37嵌合在一起。支座36的大径孔43形成为供接头轴23的一端部移动自如地嵌合的大小。

第2功能部是供测定管12的顶端部嵌合的圆形凹部51。该圆形凹部51设置在接头轴23的轴心部，连接着第2锥面49的内径变得最小的部分与接头轴23的通孔45。通过测定管12的顶端部嵌合至圆形凹部51，接头轴23的通孔45与测定管12的中空部得以连通。接头轴23的一端部48像这样以通孔45与测定管12的中空部连通的状态与测定管12及套圈37连接在一起。

第3功能部是滑动自如地接触第1壁26的平面32a及第2壁27的平面34a的一对平面52、52。如图2及图5所示，这些平面52、52形成为沿上述轴线c相互平行。这些平面52、52彼此的间隔是这些平面52、52移动自如地接触第1壁26及第2壁27的平面的间隔。在该实施方式中，这些接头轴23的平面52、52相当于本发明中所说的“第2平面”。通过这些平面52、52接触第1壁26的平面32a及第2壁27的平面34a，接头轴23绕轴线的转动得到限制。

如图5所示，接头轴23的位于较嵌合部46而言靠壳体13的外侧的另一端部53由邻接于嵌合部46的大径部53a和邻接于大径部53a的小径部53b形成。该小径部53b的顶端突出到壳体13之外。小径部53b贯穿垫圈54、弹簧垫圈55及螺纹构件56。垫圈54和弹簧垫圈55形成为圆环板状。垫圈54配置在与大径部53a邻接的位置，弹簧垫圈55配置在垫圈54与螺纹构件56之间。

螺纹构件56形成为环状。在螺纹构件56的外周部形成有外螺纹57。该外螺纹57螺合在壳体13的上游侧圆筒16和下游侧圆筒18上形成的内螺纹24中。螺纹构件56的内周部58供接头轴23的小径部53b移动自如地嵌合，而且与弹簧垫圈55的轴向端面接触。

因此，当螺纹构件56朝上游侧圆筒16或下游侧圆筒18中被螺入时，弹簧垫圈55夹在螺纹构件56的内周部58与垫圈54之间而发生弹性变形。在该实施方式中，螺纹构件56的内周部58相当于本发明中所说的“挤压部”，弹簧垫圈55相当于本发明中所说的“弹簧构件”。

在接头轴23的小径部53b的顶端部分螺接有接头用螺帽59。该接头用螺帽59将流体用管道60(参考图1)固定至接头轴23的小径部53b。

要组装如此构成的热式流量计11，首先，在壳体13之外组装传感器组件35。要组装传感器组件35，例如，在安装有传感器22和传感器线路板35a的测定管12的两端部分别插上支座36。该插通作业是以使2个支座36的小径孔44侧位于测定管12的长度方向中央侧的方式进行。接着，在测定管12的两端部安装套圈37，并使套圈37的圆筒42嵌合至支座36的小径孔44。通过在测定管12的两端部安装套圈37和支座36，传感器组件35的组装作业结束。

接着，将该传感器组件35安装至壳体13。该安装作业是使传感器组件35沿与测定管12的长度方向正交的方向滑动而使支座36嵌合至壳体13的第1壁26的凹槽31和第2壁27的凹槽33来进行。以如此方式将传感器组件35安装在壳体13中，之后，在壳体13的上游侧圆筒16和下游侧圆筒18中分别插入接头轴23。该插入作业是以接头轴23的一端部48的2个平面52、52变得与壳体13的第1壁26的平面32a及第2壁27的平面34a平行的方式以轴线c为中心一边转动接头轴23一边进行。

当以这些平面52、52与第1壁26的平面32a及第2壁27的平面34a重叠的状态将接头轴23进一步朝壳体13中推进时，接头轴23的顶端部分嵌合至支座36的大径孔43，而且第2锥面49嵌合至套圈37的第1锥面41。此外，测定管12的顶端部分嵌合至圆形凹部51。进而，接头轴23的o形圈47密接至上游侧圆筒16和下游侧圆筒18的内周面16a、18a。

以如此方式将接头轴23安装到壳体13中，之后，在接头轴23的小径部53b依序安装垫圈54、弹簧垫圈55、螺纹构件56。继而，将螺纹构件56螺入至上游侧圆筒16和下游侧圆筒18的内螺纹24。此时，由于第1壁26的平面32a及第2壁27的平面34a与接头轴23的平面52、52的接触限制了接头轴23绕轴线的转动，因此螺纹构件56的转动力不会经由接头轴23而传递至测定管12。

当进一步螺入螺纹构件56时，弹簧垫圈55发生弹性变形而受到压缩，挤压力从螺纹构件56经由弹簧垫圈55和垫圈54而传递至接头轴23。通过像这样朝壳体13内挤压接头轴23，第2锥面49被挤压至第1锥面41，使得这些第1锥面41及第2锥面49彼此相互密接。

此时，由于接头轴23的顶端部分嵌合在支座36的大径孔43内，因此接头轴23的顶端部分无法扩径。此外，套圈37经由支座36而支承在壳体13的第1壁26及第2壁27上，因此无法朝壳体13的内侧移动。因此，通过第2锥面49被挤压至第1锥面41，具有第1锥面41的套圈37的一端侧发生弹性变形而缩径，从而密接至测定管12。结果，测定管12与接头轴23的连接部分被密封结构50密封。

在如此构成的热式流量计11中，壳体13内未设置有用以安装测定管12的螺帽，壳体13内不需要用以转动螺帽的空间。因此，根据该热式流量计11，能够谋求壳体13的小型化。

此外，该热式流量计11是在壳体13之外设置为了装配测定管12而转动的螺纹构件56。因此，该热式流量计11与图6所示的以往的热式流量计11相比，无须在壳体13中转动螺纹构件56，因此能够简单地进行测定管12的装配作业。

关于由套圈37的第1锥面41和接头轴23的第2锥面49构成的密封结构50，由于套圈37和接头轴23会发生冷态流变，因此，长时间使用下，赋予密封面(第1锥面41及第2锥面49、套圈37的内面)的挤压力会降低而导致密封性降低。但是，在该实施方式的热式流量计11中，在构成密封结构50的构件(套圈37和接头轴23)发生了冷态流变的情况下，可以通过进一步拧紧螺纹构件56来补充赋予密封面的挤压力。因此，无须拆解壳体13即可再次拧紧密封部分。

因而，根据该实施方式，可以提供一种一方面能够采用兼顾壳体13的小型化和装配测定管12的作业的作业性提高的构成、另一方面能够补充赋予密封面的挤压力的热式流量计。

该实施方式的热式流量计11在接头轴23与螺纹构件56的挤压部(内周部58)之间设置有朝壳体13中对接头轴23施力的弹簧构件(弹簧垫圈55)。因此，弹簧构件的弹簧力使得接头轴23始终朝壳体13中被挤压，所以，尽管构成密封结构50的构件(套圈37和接头轴23)会发生冷态流变，还是能较高程度地保持密封性能。因而，可以提供一种在长时间内获得高密封性的热式流量计。

在该实施方式的热式流量计11中，壳体13中的支承接头轴23的部分(上游侧支承壁17和下游侧支承壁19)具有沿与穿过壳体13的一端部和另一端部的假想的轴线c平行的方向延伸的第1平面(平面32a、34a)。接头轴23具有与第1平面滑动接触的第2平面(平面52、52)。因此，接头轴23以第1平面与第2平面相接触的嵌合状态支承在壳体13上，所以，螺入螺纹构件56时从螺纹构件56传递到接头轴23的转动力被壳体13承受。因而，在将测定管12装配至壳体13的过程中，转动力不会传递至测定管12，所以传感器22的位置无个体差异，从而能以品质固定的方式制造热式流量计。

该实施方式的热式流量计11具备沿与测定管12的长度方向正交的方向滑动而安装至壳体13的传感器组件35。因此，能以由作业人员用两手抓住测定管12的两端部的状态将传感器组件35装配至壳体13，所以，一方面能够防止纤细脆弱的测定管12破裂，另一方面能够迅速进行传感器组件35的装配作业。

上述实施方式的密封结构50是在接头轴23的具有第2锥面49的凹部中嵌合套圈37的具有第1锥面41的凸部的结构。但本发明并不限定于这种结构。虽未图示，但密封结构50可以由形成于套圈37的具有第2锥面49的凹部和形成于接头轴23的具有第1锥面41的凸部构成。

符号说明

11热式流量计

12测定管

13壳体

22传感器

23接头轴

32a、34a平面(第1平面)

37套圈

41第1锥面

45通孔

49第2锥面

50密封结构

52、52平面(第2平面)

56螺纹构件

55弹簧垫圈(弹簧构件)

c轴线。