以下に本発明の一実施形態について図面� ��参照して説明する。なお、図1は、本実施形 態に係る流量計1を示す模式的構成図である� �図2は、流量計1の縦断面図であり、図3は、� �量計1の斜視図である。

 <装置構成>

 本実施形態に係る流量計1は、図1、図2及� ��図3に示すように、流体Fが流れる流通管2と� ��前記流通管2の一部を冷却する冷却装置3と� �前記冷却装置3により冷却される前記流通管2 の冷却領域2aの温度を検出する第1温度検出部 4と、前記冷却装置3の温度を検出する第2温度 検出部5と、前記流通管2において前記冷却領� ��2aよりも上流側の非冷却領域2bの温度を検出 する第3温度検出部6と、冷却装置3等が収容さ れるハウジングH内の雰囲気温度を検出する� �4温度検出部7と、前記4つの温度検出部4~7か� �の検出信号を受信して、前記冷却装置3を制� ��するとともに、前記流通管2を流れる流量を 算出する情報処理部8と、を備えている。

 以下に各部2~8について説明する。

 流通管2は、内部に液体又はガスなどの流 体Fを流通させる直管であり、例えば外径が� �0.8mm、内径が0.6mmのステンレス鋼から形成さ� ��ている。このように熱伝導率の優れたステ� ��レス鋼から形成しているので、応答性に優� ��、安定した大流量測定を素早く行うことが� ��きる。また、流通管2の両端部には、外部の 配管に接続するための継手部材91、92が設け� �れている。そして、その中腹部分は、ハウ� �ングHに挿通するように設けられている。

 このハウジングHは、例えばステンレス鋼 からなる概略直方体形状をなすものであり、 冷却装置3、4つの温度検出部4~7及び配線基板1 0を収容するものである。その内部が外部と� �断された気密状態となるように、ハウジン� �Hの流通管2の挿通部分や配線基板10の延出部� ��は、シール部材などによって隙間が生じな� ��ように構成されている。

 配線基板10は、その上面に、4つの温度検� ��部4~7に所定の大きさの電流を供給するため� ��電流回路や、冷却装置3を制御するための温 度制御回路などが形成されている。また、こ の配線基板10は、ハウジングH外の情報処理部 8と接続するための接続端子部101を備え、そ� �接続端子部101はハウジングHの外部に延出し� ��いる。配線基板10の中央部分には開口10aが� �けられ、その開口10a内に冷却装置3が設けら� ��ている。

 冷却装置3は、ハウジングH内部に設けら� �、ハウジングH内部に配設される流通管2の一 部(冷却領域2a)を冷却するものであり、流通� �2の一方に吸熱面及び他方に放熱面を有する� ��ルチェ素子31と、前記吸熱面に設けられ、� �記流通管2の一部(冷却領域2a)を覆う被覆部322 を有する高熱伝導性のプレート部材32と、を� ��している。

 ペルチェ素子31は、平板形状をなし、図� �しない電源により印加される電圧が制御さ� �ることにより、その吸熱面の温度が制御さ� �る。また、ペルチェ素子31の放熱面には、ヒ ートシンク11が接触して設けられている。こ� ��ヒートシンク11は、ハウジングHの下部開口� ��閉塞するように設けられ、外部に複数の放� ��フィン111を備えている。

 プレート部材32は、例えばステンレス鋼� �銅又は白金等の熱伝導性の優れた素材から� �成されたものであり、ペルチェ素子31の吸熱 面に接触して設けられる平板部321と、その平 板部321の一辺から突出して設けられた逆L字� �状をなす被覆部322とからなる。

 そして、平板部321の一部と被覆部322とか� ��なる凹部に前記流通管2が収容される。この ように、流通管2において、凹部に収容され� �いる部分が冷却領域2aとなる。さらに、本実 施形態では、前記凹部と流通管2との隙間に� �着剤33を充填して、流通管2とプレート部材� �を熱的な接触を実現して熱伝達が迅速に行� �れるようにしている。

 第1温度検出部4は、プレート部材32の被覆 部322の下流側外面に取り付けられ、流通管2� �冷却領域2aの温度を検出するものである。そ して、第1温度検出部4は、その温度検出信号� ��情報処理部8に出力する。第1温度検出部4と� ��ては、リニアサーミスタ、白金温度計、抵� ��温度素子、巻き線、熱電対等を用いること� ��できる。特に、測定精度の向上のため抵抗� ��度素子が好ましい。なお、後述する第2、第 3、第4温度検出部5、6、7においても同様のも� ��を用いることができる。

 第2温度検出部5は、プレート部材32の表面 に取り付けられて、ペルチェ素子31の吸熱面� ��温度を検出するものである。そして、第2温 度検出部5は、その温度検出信号を情報処理� �8に出力する。

 その具体的配置について説明する。

 第2温度検出部5は、冷却装置3において、� ��通管2に流体Fが流れることにより、前記流� �Fから温度影響を最初に受ける部分近傍すな� ��ち、流通管2の冷却領域2aの上流側部分近傍� ��取り付けられている。ここで、温度影響を� ��初に受ける部分近傍とは、冷却装置3の構造 上最も流通管2に近づけることができる部分� �ある。より具体的には、流通管2を収容(被覆 )するプレート部材32の平板部321及び被覆部322 において、流通管2の冷却領域2aの上流側部分 に取り付けられている。本実施形態では、プ レート部材32の平板部321において、凹部を形� ��する部分と隣接する部分(充填用接着剤33と� ��接する部分)の上流側に設けている。

 このように第2温度検出部5を配置してい� �ので、流体Fが流れることによりペルチェ素� ��31に温度分布が生じることを好適に防ぐこ� �ができ、流体Fを所定の温度により冷却する� ��とができる。つまり、ペルチェ素子31に与� �る電力を、流量に応じて調節することによ� �、大流量であっても熱交換を充分に行うこ� �ができるようになる。

 第3温度検出部6は、ハウジングH内に収容� ��れた流通管2において、その冷却領域2aより� ��上流側の非冷却領域2bの流通管2の温度を検� ��するものであり、検出部ホルダ61によって� �通管2表面に設けられている。そして、第3温 度検出部6は、その温度検出信号を情報処理� �8に出力する。

 第4温度検出部7は、ハウジングH内の雰囲� ��温度を測定するものである。その設置位置� ��、ハウジングH内の雰囲気温度を検出できる 部位であれば良く、本実施形態では、ハウジ ングH内における配線基板10の表面に設けてい る。そして、第4温度検出部7は、その温度検� ��信号を情報処理部8に出力する。

 情報処理部8(流量計本体部)は、前記4つの温 度検出部4~7からの検出温度に基づいて、流量 を算出するものである。その機器構成はCPU、 メモリ、入出力インターフェイス、AD変換器� ��を備えた汎用乃至専用のコンピュータであ� ��。そして、情報処理部8は、前記メモリの所 定領域に記憶させた所定プログラムにしたが ってCPU、周辺機器等を協働させることにより 、第2温度検出部5の検出温度T ₂ と前記第3温度検出部6の検出温度T ₃ との差(T ₃ -T ₂ )(以下、基準温度差(T ₃ -T ₂ )という。)が所定値となるように前記冷却装� ��3を制御するとともに、前記第2温度検出部5� ��検出温度T ₂ と前記第1温度検出部4の検出温度T ₁ との差(T ₁ -T ₂ )(以下、測定温度差(T ₁ -T ₂ )という。)に基づいて前記流通管2を流れる流 体Fの流量を算出する。

 以下に、情報処理部8の具体的な説明とと もに流量の算出方法を説明する。

 情報処理部8は、電流回路によって、4つの� �度検出部4~7に所定の大きさ(例えば1.0mA)の電� ��を流すとともに、第2温度検出部5の検出温� �T ₂ と第3温度検出部6の検出温度T ₃ との基準温度差(T ₃ -T ₂ )が所定の値(例えば10℃)となるように、温度� ��御回路において、例えばPIDを用いてペルチ� ��素子31を制御する。

 この条件下において、流通管2に流体Fが流� �ていない場合、冷却装置3のプレート部材32� �、全て同一温度であるから、第2温度検出部5 の検出温度T ₂ と、第1温度検出部4の検出温度T ₁ とは等しくなり、測定温度差(T ₁ -T ₂ )はゼロである。

 一方、流通管2に流体Fが流れている場合に� �、第1温度検出部4の検出温度T ₁ は、流体Fの流量に応じて上昇するので、第1� ��度検出部4の検出温度T ₁ と第2温度検出部5の検出温度T ₂ との間に測定温度差(T ₁ -T ₂ )が生じる。したがって、基準温度差(T ₃ -T ₂ )が所定値となるようにして、測定温度差(T ₁ -T ₂ )を測定することにより、流通管2内に流れる� ��体Fの流量を求めることができる。

 さらに、ペルチェ素子31の設定温度と流体F� ��温度との温度差を常に一定の大きさに維持� ��るため、情報処理部8は、第1温度検出部4、� ��2温度検出部5、第3温度検出部6が設けられて いるハウジングH内の雰囲気温度を第4温度検� ��部7によって検出する。そして、情報処理部 8は、この第4温度検出部7の検出温度T ₄ と第3温度検出部6の検出温度T ₃ との温度差(T ₄ -T ₃ )を、ペルチェ素子31の温度制御値に加算して 、流体Fの温度変化に追従するように、ペル� �ェ素子31の温度を制御する。

 例えば、第3温度検出部6の検出温度T ₃ と、第2温度検出部5の検出温度T ₂ との基準温度差(T ₃ -T ₂ )が10℃となるように、ペルチェ素子31を制御� ��る場合には、ペルチェ素子31の温度Tが、T=10 ℃+α(T ₄ -T ₃ )、但し、αは任意の補正係数、となるように 制御する。αは、例えばシミュレーションに� ��り、流体の種類毎又は機器毎により流体の� ��度変化に追従するような値を見つけ出すこ� ��により得られる。

 <本実施形態の効果>

 このように構成した本実施形態に係る流量� ��1によれば、第2温度検出部5を冷却装置3にお ける流体Fからの温度影響を最初に受ける部� �に配置しているので、大流量を測定する場� �であっても、流体Fを十分に冷やすことがで� ��るようになり、つまり、初段出力(δT _10% (=T ₂ -T _1 10% ))を抑えることができるので、リニア特性を� ��上させることができる。

 また、大流量を測定する場合であっても� ��冷却装置3の容量を大きくする必要もなく、 単管で構成することができるので、流量計1� �大型化する必要もない。第2温度検出部5の配 置を変更するだけで良いので、既存の流量計 1に若干の変更を加えるだけで大流量測定に� �いることができる。さらに、単管で構成し� �いるので、気泡滞留の問題が生じず、安定� �に大流量の測定を行うことができる。

 <その他の変形実施形態>

 なお、本発明は前記実施形態に限られる� ��のではない。以下の説明において前記実施� ��態に対応する部材には同一の符号を付すこ� ��とする。

 例えば、前記実施形態では、第2温度検出 部5を、プレート部材32の平板部321において、 凹部を形成する部分と隣接する部分(充填用� �着剤33と隣接する部分)の上流側に設けてい� �が、冷却装置3(プレート部材32)において、流 通管2の冷却領域2aの上流側部分近傍に取り付 けられているものであれば良い。図4に示す� �うに、平板部321において、凹部を形成する� �分の上流側に設けるようにしても良い。こ� �とき、第2温度検出部5は、充填用接着剤33内� ��埋設されることになる。接着剤33としては� �熱伝導性の良いもの、ペースト状で硬化後� �弾性体であるものが好ましい。具体的には� �シリコンなどである。

 また、図5に示すように、第2温度検出部5� ��プレート部材32の被覆部322の上流側外面(上� ��側側面又は上流側下面)に設けるようにして も良い。

 さらに、前記情報処理部8が、流量に応じて 、第2温度検出部5の検出温度T ₂ と前記第3温度検出部6の検出温度T ₃ との基準温度差(T ₃ -T ₂ )を変更するようにしても良い。

 具体的に、情報処理部8は、図6に示すよう� �、大流量において、流量が大きくなるに連� �て、基準温度差(T ₃ -T ₂ )を小さくするように、ペルチェ素子31の温度 を制御する。

 このようなものであれば、基準温度差(T ₃ -T ₂ )を小さくすることにより、基準温度差(T ₃ -T ₂ )と測定温度差(T ₁ -T ₂ )との比が小さくなるので、大流量測定にお� �てリニア特性をさらに向上させることがで� �る。

 さらに、前記実施形態の流通管2は、ステ ンレス鋼を用いて形成したものであったが、 その他、アルミニウム、銅、ニッケル等の金 属材料の他に、その肉厚を薄くした場合には フッ化エチレン樹脂、ポリマー系等を用いて 形成したものであっても良い。

 その上、前記実施形態では、第4温度検出部 7の検出温度T ₄ を用いて、ハウジングH内の雰囲気温度と流� �Fの温度との差によってペルチェ素子31の制� �温度を補正するものであったが、第4温度検� ��部7を用いないものであっても良い。

 加えて、前記実施形態では、情報処理部8は 、基準温度差を(T ₃ -T ₂ )とし、測定温度差を(T ₁ -T ₂ )として流体Fの流量を算出するものであった� ��、その他、基準温度差を(T ₃ -T ₂ )、測定温度差を(T ₂ -T ₁ )として、基準温度差を(T ₂ -T ₃ )、測定温度差を(T ₂ -T ₁ )として、又は基準温度差を(T ₂ -T ₃ )、測定温度差を(T ₁ -T ₂ )として、流体Fの流量を算出するようにして� ��良い。

 さらに加えて、情報処理部8は、第3温度検� �部6の検出温度T ₃ と第4温度検出部7の検出温度T ₄ との温度差(T ₃ -T ₄ )を、ペルチェ素子31の温度制御値に加算して 、流体Fの温度変化に追従するように、ペル� �ェ素子31の温度を制御するようにしても良い 。

 その他、前述した実施形態や変形実施形� ��の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし� ��本発明は前記実施形態に限られず、その趣� ��を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であ� ��のは言うまでもない。