JP2001336959A - 渦流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が向上するとともに流体の流量を精度
よく測定することができる渦流量計を提供する。 【解決手段】 応力伝達部６は、応力作用部４と応力検
出部５との間の加圧力を緩和し、応力作用部４に作用す
るねじり応力を応力検出部５に伝達する部材である。応
力伝達部６は、厚さ方向に弾性を有する歯付き座金であ
る。応力伝達部６は、応力作用部４と応力検出部５との
間に挿入されており、これらの間に押しつぶされ固定さ
れている。応力伝達部６は、ある程度の締め代で歯の部
分をつぶして塑性変形させた状態で、底面４ｂと突起部
５ａとの間に挟み込まれることによって、これらの接触
部を介して応力作用部４側のねじり応力を応力検出部５
側に伝達する。その結果、応力作用部４と応力検出部５
との間の加圧力が必要以上に大きくなって、応力腐食割
れが発生するのを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体の流量を測
定する渦流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、流体が流れる測定管と、この
測定管内に渦を発生させる渦発生体と、この渦発生体が
発生する渦によって生ずる応力が作用する応力作用部
と、この応力作用部に作用する応力を検出する応力検出
部とを備える渦流量計が知られている。従来の渦流量計
には、応力検出部によってトルクを検出する方式と曲げ
を検出する方式とがあり、トルクを検出する方式は曲げ
を検出する方式に比べて、配管の振動による影響を受け
難いという長所がある。従来の渦流量計では、測定管内
の流体の流れを止めずに、応力検出部を応力作用部から
着脱可能な構造（Online Sensor Replaceable）にする
必要があった。このために、応力検出部を応力作用部に
溶接や接着によって固定することができず、応力作用部
に応力検出部を押し付けて、応力作用部から応力検出部
に面接触によって摩擦力を伝達していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１８は、渦流量計
（比較例１）を示す断面図であり、図１８（Ｂ）は図１
８（Ａ）のXVIII−XVIIIB線で切断した状態を示す断面
図である。図１８に示す渦流量計１０１は、流体Ｆが流
れる測定管１０２と、断面形状が台形の渦発生体１０３
と、この渦発生体１０３の上部に一体に形成され、収容
部（ＰＯＴ）１０４ａを有する応力作用部１０４と、こ
の収容部１０４ａの底面１０４ｂに押し付けられる突起
部１０５ａを有する応力検出部（トルクセンサ）１０５
とを備えている。

【０００４】図１９は、渦流量計（比較例２）を示す断
面図であり、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のXIX−XIXＢ
線で切断した状態を示す断面図である。図１９に示す渦
流量計２０１は、流体Ｆが流れる測定管２０２と、断面
形状が台形の渦発生体２０３と、この渦発生体２０３の
下流に配置されたベーン（受圧板）２０３ａと、このベ
ーン２０３ａの上部に一体に形成され、収容部（ＰＯ
Ｔ）２０４ａを有する応力作用部２０４と、この収容部
２０４ａの底面２０４ｂに押し付けられる突起部２０５
ａを有する応力検出部（トルクセンサ）２０５とを備え
ている。

【０００５】図２０は、渦流量計（比較例１，２）の応
力作用部に応力検出部を固定した状態を示す断面図であ
る。図１８及び図１９に示す渦流量計１０１，２０１で
は、応力作用部１０４，２０４に作用するねじり応力
（トルク）を応力検出部１０５，２０５に損失なく伝達
するために、応力検出部１０５，２０５を底面１０４
ｂ，２０４ｂにかなりの大きさの荷重を加えて押し付け
る必要がある。その結果、図２０に示すように、応力作
用部１０４，２０４の側面（薄肉円筒部）にはかなりの
大きさの引張応力が作用する。このために、蒸気や腐食
性の流量を測定するような使用環境下において、引張応
力による歪みと腐食とが同時に作用すると、応力が集中
する角部などに応力腐食割れ（Stress Corrosion Crack
ing）が発生するおそれがある。その結果、流体が漏洩
する可能性があり、流量計としての信頼性が低下するお
それがある。

【０００６】一方、収容部１０４ａ，２０４ａの肉厚を
厚くすると、この収容部１０４ａ，２０４ａに作用する
引張応力を緩和することができる。しかし、肉厚が厚く
なると、応力作用部１０４，２０４から応力検出部１０
５，２０５に伝達するトルクの割合が小さくなって、感
度が低下する可能性がある。特に、渦により発生する応
力は、流体の密度ρ、流速ｖであるときに、ρｖ² に比
例するために、低流量域における測定が困難になる。

【０００７】図２１は、渦流量計（比較例１，２）の応
力作用部と応力検出部との寸法関係を示す断面図であ
り、図２１（Ａ）は、応力作用部と応力検出部との寸法
関係を示し、図２１（Ｂ）は応力作用部に応力検出部を
固定した状態を示す断面図である。ここで、寸法Ｌは、
収容部１０４ａ，２０４ａの深さでありる。締めしろα
は、収容部１０４ａ，２０４ａの深さと突起部１０５
ａ，２０５ａの長さとの差である。突起部１０５ａ，２
０５ａが単純な円柱状であるときには、押し付け力は締
めしろαによる変位と、収容部１０４ａ，２０４ａ及び
突起部１０５ａ，２０５ａの弾性係数とによって決定さ
れるために、これらの加工公差には非常に厳しい値が要
求される。

【０００８】図２２は、渦流量計（比較例３）を示す断
面図である。図２２に示す渦流量計３０１は、応力作用
部３０４から応力検出部３０５にねじり応力のみを伝達
し、ねじり応力以外の応力を吸収する応力吸収部３０９
を応力作用部３０４と応力検出部３０５との間に備え
る。このために、この渦流量計３０１は、渦流量計１０
１，２０１に比べて耐振性能をより一層向上させること
ができる。ここで、応力吸収部３０９は、図２２に示す
ように、ねじり剛性が強く曲げ剛性が弱いベローズ型カ
ップリングや、図示しないダイアフラム型カップリング
やスリット型カップリングなどである。

【０００９】図２３は、渦流量計（比較例３）の応力作
用部と応力検出部との間に応力吸収部を固定した状態を
示す断面図である。図２４は、渦流量計（比較例３）の
応力吸収部が変形した状態を示す図であり、図２４
（Ａ）はベローズ型カップリングの比較例であり、図２
４（Ｂ）はダイアフラム型カップリングの比較例であ
る。図２２及び図２３に示す渦流量計３０１では、測定
管３０１内の流体Ｆの流れを止めずに応力作用部３０４
と応力検出部３０５とを着脱自在にして耐振性能をより
一層向上させるためには、応力検出部３０４に応力吸収
部３０９を組み込んだ状態で底面３０４ｂと結合する必
要がある。一般に、応力吸収部３０９は、ねじり剛性が
強くねじり剛性以外の剛性が弱い。このために、図２４
に示すように、応力検出部３０５を底面３０４ｂに固定
するときに、カップリングが変形したり、ダイアフラム
の薄肉部３０９ａが変形して、応力吸収部３０９と底面
３０４ｂとを強固に結合することができない。その結
果、カップリングを組み込んだ状態で、応力作用部３０
４と応力検出部３０５とを着脱することができない。

【００１０】図２５は、渦流量計（比較例４）を示す断
面図である。図２５に示す渦流量計４０１は、応力作用
部４０４から応力検出部４０５にねじり応力を伝達する
応力伝達部（トルク伝達ピン）４０９ａ，４０９ｂを応
力作用部４０４と応力検出部４０５との間に備える。こ
のために、この渦流量計４０１では、応力作用部４０４
と応力検出部４０５とを着脱することができる。

【００１１】図２６は、渦流量計（比較例４）の応力作
用部にトルク伝達ピンを挿入した状態を示す断面図であ
る。しかし、この渦流量計４０１では、底面４０４ｂに
形成された穴４０４ｅ，４０４ｆとトルク伝達ピン４０
９ａ，４０９ｂとの間に間隙（クリアランス）がある
と、応力作用部４０４から応力検出部４０５にねじり応
力を伝達することができず検出感度が低下する可能性が
ある。

【００１２】この発明の課題は、信頼性が向上するとと
もに流体の流量を精度よく測定することができる渦流量
計を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、以下のよう
な解決手段により、前記課題を解決する。なお、この発
明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これ
に限定するものではない。請求項１の発明は、流体
（Ｆ）の流量を測定する渦流量計であって、前記流体が
流れる測定管（２）と、前記測定管内に渦を発生させる
渦発生体（３）と、前記渦発生体が発生する渦によって
生ずる応力が作用する応力作用部（４）と、前記応力作
用部に作用する応力のうちねじり応力を検出する応力検
出部（５）と、前記応力作用部と前記応力検出部との間
に生ずる加圧力を緩和し、前記応力作用部に作用するね
じり応力を前記応力検出部に伝達する応力伝達部（６，
７，８ａ，８ｂ）とを含む渦流量計である。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１に記載の渦流
量計において、前記応力作用部は、前記応力検出部との
間で前記応力伝達部を加圧する底面（４ｂ）を有し、前
記応力検出部が前記測定管の外側に着脱可能なようにこ
の応力検出部を収容する収容部（４ａ）を備えることを
特徴とする渦流量計である。

【００１５】請求項３の発明は、流体（Ｆ）の流量を測
定する渦流量計であって、前記流体が流れる測定管
（２）と、前記測定管内に渦を発生させる渦発生体
（３）と、前記渦発生体が発生する渦によって生ずる応
力が作用する応力作用部（４）と、前記応力作用部に作
用する応力のうちねじり応力を検出する応力検出部
（５）と、前記応力作用部に作用するねじり応力以外の
応力を吸収する応力吸収部（９）と、前記応力作用部と
前記応力検出部との間に生ずる加圧力を緩和し、前記応
力作用部に作用するねじり応力を前記応力検出部に伝達
する応力伝達部（１０ａ，１０ｂ）とを含む渦流量計で
ある。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３に記載の渦流
量計において、前記応力検出部は、この応力検出部との
間で前記応力吸収部を加圧する底面（５ｇ）を有し、こ
の応力吸収部を収容する第１の収容部（５ｆ）を備え、
前記応力作用部は、前記第１の収容部との間で前記応力
伝達部を加圧する底面（４ｂ）を有し、前記応力検出部
が前記測定管の外側に着脱可能なようにこの応力検出部
を収容する第２の収容部（４ａ）を備えることを特徴と
する渦流量計である。

【００１７】請求項５の発明は、請求項４に記載の渦流
量計において、前記応力吸収部は、ねじり剛性が強く曲
げ剛性が弱い可撓性伸縮部材（９）であり、前記可撓性
伸縮部材は、前記応力検出部と前記第１の収容部の底面
との間に長さ方向の両端部がそれぞれ固定されているこ
とを特徴とする渦流量計である。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載の渦流量計において、前記応
力伝達部は、厚さ方向に弾性を有する環状弾性部材
（６）であり、前記環状弾性部材は、前記応力作用部と
前記応力検出部との間に接触部が挟み込まれていること
を特徴とする渦流量計である。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載の渦流量計において、前記応
力伝達部は、径方向に弾性を有する筒状弾性部材（７）
であり、前記筒状弾性部材は、前記応力作用部に形成さ
れた加圧溝（４ｄ）と前記応力検出部に形成された加圧
溝（５ｃ）との間に外周部が挟み込まれていることを特
徴とする渦流量計である。

【００２０】請求項８の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載の渦流量計において、前記応
力伝達部は、径方向に弾性を有する複数の筒状弾性部材
（８ａ，８ｂ；１０ａ，１０ｂ）であり、前記複数の筒
状弾性部材は、前記応力作用部に形成された複数の圧入
穴（４ｅ，４ｆ）と前記応力検出部に形成された複数の
圧入穴（５ｄ，５ｅ；５ｉ，５ｊ）とに長さ方向の両端
部がそれぞれ圧入されていることを特徴とする渦流量計
である。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図面を参
照して、この発明の第１実施形態についてさらに詳しく
説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る渦流
量計を概略的に示す断面図である。図２は、この発明の
第１実施形態に係る渦流量計を分解した状態を示す断面
図である。

【００２２】渦流量計１は、流体Ｆが流れる測定管２内
に渦を発生させ、この流体Ｆの流量を測定する装置であ
る。渦流量計１は、図１に示すように、測定管２と、渦
発生体３と、応力作用部４と、応力検出部５と、応力伝
達部６とを備えている。

【００２３】測定管２は、流体Ｆが流れる管路である。
測定管２には、例えば、気体、液体、蒸気などの流体Ｆ
が通過する。測定管２は、例えば、ステンレス管などか
らなり、流体Ｆと接触する側の表面（接液面）がポリ塩
化ビニル、ポリプロピレン、フッ素系樹脂などによって
ライニングされている。測定管２には、内周面に取付穴
２ａが形成されており、この取付穴２ａと対向する位置
に測定管２を貫通する貫通孔２ｂが形成されている。

【００２４】渦発生体３は、測定管２内に渦を発生させ
る柱状物である。渦発生体３は、下端部が取付穴２ａに
固定され、上端部が応力作用部４を介して貫通孔２ｂに
固定されており、測定管２内に両端固定されている。渦
発生体３の形状は、カルマン渦が交互に剥がれて流れて
いく位置（剥離点）が一定であることが好ましく、流量
の広い範囲で渦を安定的に発生させ、かつ、ストローハ
ル数が一定になるように、鋭い縁部を有する形状（角
柱）が好ましい。渦発生体の断面形状は、例えば、図１
に示す台形の他に、三角形、四角形及びこれらの変形で
あるＴ字形などが好ましい。渦発生体３には、流れに対
して直角の方向に、渦の発生及び放出によって交互に力
（揚力）が作用する。

【００２５】応力作用部４は、渦発生体３が発生する渦
によって生ずる応力が作用する部材である。応力作用部
４は、流体Ｆの流れを止めずに応力検出部５及び応力伝
達部６を交換可能なように、貫通孔２ｂを塞いで流体Ｆ
の漏れを防止する。応力作用部４は、図２に示すよう
に、収容部４ａと、底面４ｂと、フランジ部４ｃとを備
えている。この第１実施形態では、応力作用部４は渦発
生体３の上部に一体に形成されている。応力作用部４に
は、渦発生体３に揚力が加わると曲げ応力などが作用す
るとともに、渦発生体３の軸心回りにこの揚力によるト
ルクが加わるとねじり応力などが作用する。

【００２６】収容部４ａは、応力検出部５が測定管２の
外側に着脱可能なように、この応力検出部５を収容する
部分である。収容部４ａは、貫通孔２ｂに挿入される薄
肉円筒部である。底面４ｂは、応力検出部５との間で応
力伝達部６を加圧する加圧面である。底面４ｂは、収容
部４ａと一体に形成されている。フランジ部４ｃは、収
容部４ａを測定管２に固定する固定部である。フランジ
部４ｃは、収容部４ａと一体に形成されており、測定管
２の外周面に溶接され固定されている。

【００２７】応力検出部５は、応力作用部４に作用する
応力のうちねじり応力を検出する部材である。応力検出
部５は、例えば、圧電素子などの機械電気変換素子を有
するトルクセンサである。応力検出部５は、圧電素子を
左右対称に配置することでせん断応力を吸収して、ねじ
り応力による歪み（変形量）に応じた電気信号のみを出
力する。応力検出部５は、収容部４ａ内に収容される円
柱状の突起部５ａと、フランジ部４ｃと接合する接合部
５ｂとを備えている。

【００２８】図３は、この発明の第１実施形態に係る渦
流量計の応力伝達部（具体例１）の外観図であり、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）のIII−IIIB線で切断した状態を示
す断面図である。図４は、この発明の第１実施形態に係
る渦流量計の応力伝達部（具体例２）の外観図であり、
図４（Ｂ）は図４（Ａ）のIV−IVB線で切断した状態を
示す断面図である。図５は、この発明の第１実施形態に
係る渦流量計の応力伝達部（具体例３）の外観図であ
り、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のV−VB線で切断した状態
を示す断面図である。

【００２９】応力伝達部６は、応力作用部４と応力検出
部５との間の加圧力を緩和し、応力作用部４に作用する
ねじり応力を応力検出部５に伝達する部材である。応力
伝達部６は、厚さ方向に弾性（ばね作用）を有する環状
弾性部材である。応力伝達部６は、図３に示すように、
内周部側に歯を有する内歯形の歯付き座金や、図４に示
すように、外周部側に歯を有する外歯形の歯付き座金
や、図５に示すように、内周部側及び外周部側に歯を有
する内外歯形の歯付き座金（JIS B 1255）である。応力
伝達部６は、応力作用部４と応力検出部５との間に挿入
されており、これらの間で押しつぶされ固定されてい
る。応力伝達部６は、ある程度の締め代で歯の部分がつ
ぶれて塑性変形した状態で、底面４ｂと突起部５ａとの
間に挟み込まれて、これらの接触部を介して応力作用部
４側のトルク（ねじり応力）を応力検出部５側に伝達す
る。

【００３０】次に、この発明の第１実施形態に係る渦流
量計の動作を説明する。測定管２内に流体Ｆが流れると
渦発生体３が渦を放出して、流体Ｆの流れに対して直角
の方向の力が渦発生体３に交互に作用する。この力によ
って渦発生体３が左右に曲げられるとともに軸心回りに
ねじられると、応力作用部４には曲げ応力やねじり応力
などが作用する。応力作用部４にねじり応力が作用する
と、応力作用部４から応力検出部５に応力伝達部６がこ
のねじり応力を伝達する。ねじり応力の方向は渦が発生
する度に逆向きになるために、このねじり応力（トルク
信号）の方向を応力検出部５がカウントすることによっ
て、渦の周波数（渦信号）が検出され流体Ｆの流量が測
定される。

【００３１】この発明の第１実施形態に係る渦流量計に
は、以下に記載するような効果がある。 （１） この第１実施形態では、応力作用部４と応力検
出部５との間に生ずる加圧力を応力伝達部６が緩和する
とともに、応力作用部４に作用するねじり応力を応力検
出部５に応力伝達部６が伝達する。このために、応力作
用部４と応力検出部５との間の加圧力が必要以上に大き
くなって、応力腐食割れが発生するのを防止することが
できる。

【００３２】（２） この第１実施形態では、応力検出
部５が測定管２の外側に着脱可能なように、この応力検
出部５を収容部４ａが収容する。このために、流体Ｆの
流れを止めずに応力検出部５を交換することができる。

【００３３】（３） この第１実施形態では、応力作用
部４と応力検出部５との間に歯付き座金などが挟み込ま
れている。その結果、応力作用部４に応力検出部５を直
接押し付ける場合に比べて、歯付き座金の歯の部分との
接触面積は小さくなるが、接触部の部分的な面圧が十分
に高くなるために、トルクを伝達することができる。ま
た、歯付き座金の歯の部分を塑性変形させて、応力検出
部５の過大な圧縮応力を容易に吸収することができる。
その結果、収容部４ａの側面（薄肉円筒部）に作用する
引張応力が抑えられて、応力腐食割れなどに対する信頼
性を向上させることができる。さらに、応力作用部４に
応力検出部５を直接押し付ける場合に比べて、締め代と
圧縮力との関係が緩やかになるために、収容部４ａの深
さや突起部４ａの全長の寸法公差を厳しくする必要がな
くなり加工が容易になる。

【００３４】（第２実施形態）図６は、この発明の第２
実施形態に係る渦流量計を概略的に示す断面図である。
図７は、図６のVII−VII線で切断した状態を示す断面図
である。図８は、この発明の第２実施形態に係る渦流量
計を分解した状態を示す断面図である。図９は、図８の
IX−IX線で切断した状態を示す断面図である。なお、図
１及び図２に示す部材と同一の部材には、同一の番号を
付して、その詳細な説明を省略する。

【００３５】この第２実施形態は、図６及び図７に示す
ように、第１実施形態の応力伝達部６を他の部材に置き
換えた実施形態である。図８及び図９に示すように、応
力作用部４には、底面４ｂにすり割り状の加圧溝４ｄが
形成されており、応力検出部５には、突起部５ａの先端
部（下端部）に加圧溝４ｄと同様なすり割り状の加圧溝
５ｃが形成されている。

【００３６】図１０は、この発明の第２実施形態に係る
渦流量計の応力伝達部（具体例１）の外観図であり、図
１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のX−XB線で切断した状態を
示す断面図である。図１１は、この発明の第２実施形態
に係る渦流量計の応力伝達部（具体例２）の外観図であ
り、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のXI−XIB線で切断し
た状態を示す断面図である。

【００３７】応力伝達部７は、応力作用部４と応力検出
部５との間の加圧力を緩和し、応力作用部４に作用する
ねじり応力を応力検出部５に伝達する部材である。応力
伝達部７は、径方向に弾性（ばね作用）を有する筒状弾
性部材である。応力伝達部７は、図１０に示す波形スプ
リングピンなどのスプリングピンや、図１１に示すスパ
イロールピンである。応力伝達部７は、加圧溝４ｄと加
圧溝５ｃとの間に外周部が挟み込まれており、加圧溝４
ｄ，５ｃと接触することによって応力作用部４側のねじ
り応力を応力検出部５側に伝達する。

【００３８】この発明の第２実施形態に係る渦流量計
は、第１実施形態の効果に加えて、波形スプリングピン
などの弾性によって、応力検出部５側にの過大な圧縮応
力を容易に小さく調節することができる。

【００３９】（第３実施形態）図１２は、この発明の第
３実施形態に係る渦流量計を概略的に示す断面図であ
る。図１３は、図１２のXIII−XIII線で切断した状態を
示す断面図である。図１４は、この発明の第３実施形態
に係る渦流量計を分解した状態を示す断面図である。図
１５は、図１４のXV−XV線で切断した状態を示す断面図
である。

【００４０】この第３実施形態は、図１２及び図１３に
示すように、第１実施形態及び第２実施形態の応力伝達
部６，７を他の部材に置き換えた実施形態である。図１
４及び図１５に示すように、応力作用部４には、底面４
ｂに圧入穴４ｅ，４ｆが形成されており、応力検出部５
には、突起部５ａの先端部（下端部）に圧入穴４ｅ，４
ｆと同様の圧入穴５ｄ，５ｅが形成されている。

【００４１】応力伝達部８ａ，８ｂは、応力作用部４と
応力検出部５との間の加圧力を緩和し、応力作用部４に
作用するねじり応力を応力検出部５に伝達する部材であ
る。応力伝達部８ａ，８ｂは、図１０及び図１１に示す
波形スプリングピンやスパイロールピンなどであり、十
分な剛性を有するとともに径方向に弾性（ばね作用）を
有する筒状弾性部材である。応力伝達部８ａは、圧入穴
４ｅと圧入穴５ｄとに長さ方向の両端部が着脱可能な程
度に圧入され、応力伝達部８ｂは、圧入穴４ｆと圧入穴
５ｅとに長さ方向の両端部が着脱可能な程度に圧入され
ており、応力作用部４側のねじり応力を応力検出部５側
に伝達する。

【００４２】この発明の第３実施形態に係る渦流量計に
は、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果があ
る。特に、この第３実施形態では、波形スプリングピン
などの両端部が圧入穴４ｅ，４ｆと圧入穴５ｄ，５ｅと
に圧入されている。このために、図２６に示すトルク伝
達ピン４０９ａ，４０９ｂと穴４０４ｅ，４０４ｆとに
よってトルクを伝達する場合に比べて、これらの間の間
隙部がなくなり検出感度の低下を防止することができる
とともに、微小なトルク変動を伝達することができる。
また、応力作用部４と応力検出部５とを直接接触させず
に波形スプリングピンなどによって結合するために、収
容部４ａの側面に作用する引張応力を小さく抑えること
ができる。

【００４３】（第４実施形態）図１６は、この発明の第
４実施形態に係る渦流量計を概略的に示す断面図であ
る。図１７は、この発明の第４実施形態に係る渦流量計
の応力作用部から応力検出部を取り外した状態を示す断
面図である。

【００４４】応力検出部５は、収容部５ｆと、底面５ｇ
と、接合部５ｈと、圧入穴５ｉ，５ｊとを備えている。
収容部５ｆは、突起部５ａを挿入するとともに、応力吸
収部９を収容する薄肉円筒状の容器（カプセル）であ
る。収容部５ｇは、肉厚が厚すぎると検出感度の低下の
原因になるために、応力伝達部１０を圧入穴４ｅ，４ｆ
に圧入する際に必要な最小限の肉厚に形成することが好
ましい。底面５ｇは、突起部５ａとの間で応力吸収部９
を加圧する加圧面である。底面５ｇは、収容部５ｆと一
体に形成されている。底面５ｇには、圧入穴４ｅ，４ｆ
と対向する側の面に圧入穴５ｉ，５ｊが形成されてい
る。接合部５ｈは、収容部５ｆと応力検出部５とを接合
する部分である。接合部５ｈは、収容部５ｆと一体に形
成されており、その外周部が応力検出部５の下面に溶接
され固定されている。圧入穴５ｉは、応力伝達部１０ａ
の先端部を圧入する部分であり、圧入穴５ｊは、応力伝
達部１０ｂの先端部を圧入する部分である。

【００４５】応力吸収部９は、応力作用部４に作用する
ねじり応力以外の応力を吸収する部材である。応力吸収
部９は、ねじり剛性が強く曲げ剛性が弱い可撓性伸縮部
材である。応力吸収部９は、振動、がたなどを吸収する
とともに、圧縮応力、引張応力、せん断応力、曲げ応
力、軸応力及び熱応力などを吸収してねじり応力のみを
伝達するベローズ型カップリングである。応力吸収部９
は、突起部５ａと収容部５ｇとの間に長さ方向の両端部
がそれぞれ固定されている。

【００４６】応力伝達部１０ａ，１０ｂは、応力作用部
４と応力検出部５との間の加圧力を緩和し、応力作用部
４に作用するねじり応力を応力検出部５に伝達する部材
である。応力伝達部１０ａ，１０ｂは、図１０及び図１
１に示す波形スプリングピンやスパイロールピンなどで
ある。応力伝達部１０ａは、圧入穴４ｅと圧入穴５ｉと
に長さ方向の両端部が着脱可能な程度に圧入され、応力
伝達部１０ｂは、圧入穴４ｆと圧入穴５ｊとに長さ方向
の両端部が着脱可能な程度に圧入されており、応力作用
部４側のねじり応力を応力検出部５側に伝達する。この
第４実施形態では、ねじり応力が損失なく伝達されるよ
うに、応力伝達部１０ａ，１０ｂの上端部と圧入穴５
ｉ，５ｊとを溶接などによって結合することが好まし
い。

【００４７】次に、この発明の第４実施形態に係る渦流
量計の組立方法を説明する。応力吸収部９の上端部と下
端部とがそれぞれ突起部５ａと底面５ｇとに溶接などに
よって結合されて、応力吸収部９が収容部５ｇ内に収納
される。そして、応力伝達部１０ａ，１０ｂの上端部を
圧入穴５ｉ，５ｊに圧入して溶接などによって結合し、
応力伝達部１０ａ，１０ｂと収容部５ｇとが接合され
る。応力吸収部９は長さ方向に伸縮自在であるために、
応力伝達部１０ａ，１０ｂの下端部を圧入穴４ｅ，４ｆ
に押し付ける押し付け力を応力吸収部９によって支える
ことができない。しかし、応力吸収部９は収容部５ｇ内
に収容されているために、応力伝達部１０ａ，１０ｂの
下端部を圧入穴４ｅ，４ｆに押し付ける押し付け力を収
容部５ｇによって支えることができる。このために、応
力作用部４から収容部５ｇにねじり応力を伝達可能なよ
うに、十分な押し付け力によって応力伝達部１０の下端
部を圧入穴４ｅ，４ｆに圧入することができる。

【００４８】次に、この発明の第４実施形態に係る渦流
量計の動作を説明する。渦発生体３に交互に作用する力
によって、渦発生体３が左右に曲げられるとともに軸心
回りにねじられると、応力作用部４には曲げ応力やねじ
り応力などが作用する。応力作用部４にねじり応力が作
用すると、応力作用部４から収容部５ｇに応力伝達部１
０がこのねじり応力を伝達する。応力吸収部９は、ねじ
り剛性が強く曲げ剛性が弱いために、ねじり応力以外の
応力を吸収する。このために、収容部５ｇにねじり応力
が作用すると、収容部５ｇから応力検出部５に応力吸収
部９がねじり応力のみを伝達する。

【００４９】この発明の第４実施形態に係る渦流量計に
は、第１実施形態から第３実施形態までの効果に加え
て、以下に記載するような効果がある。 （１） この第４実施形態では、応力作用部４に作用す
るねじり応力以外の応力を応力吸収部９が吸収する。こ
のために、配管の振動などにより生ずるねじり応力以外
の曲げ応力などが応力検出部５に伝達するのを防止し
て、耐振性能を向上させることができる。

【００５０】（２） この第４実施形態では、応力作用
部４と応力検出部５とを波形スプリングピンなどによっ
て結合する。このために、流体Ｆの流れを止めずに収容
部５ｇを収容部４ａから着脱することができるととも
に、応力作用部４と応力検出部５との間の加圧力が必要
以上に大きくなって、応力腐食割れが発生するのを防止
することができる。

【００５１】（他の実施形態）この発明は、以上説明し
た実施形態に限定するものではなく、以下に記載するよ
うに種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発
明の範囲内である。 （１） この実施形態では、渦発生体３の上部に応力作
用部４を一体に形成した渦流量計を例に挙げて説明した
が、図１９に示すように渦発生体３の下流に配置された
ベーン（受圧板）の上部に応力作用部を一体に形成した
渦流流量計についても、この発明を適用することができ
る。

【００５２】（２） この実施形態では、圧入穴４ｅ，
４ｆと圧入穴５ｄ，５ｅとに２本の波型スプリングピン
などを圧入する場合を例に挙げて説明したが、圧入穴の
数やスプリングピンの本数などはこれに限定するもので
はなく、任意に設定することができる。

【００５３】（３） この実施形態では、円筒状の収容
部５ｇを例に挙げて説明したが、収容部５ｇを押し付け
る際に十分な剛性を有するものであれば円筒以外の形状
であってもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、応力作用部と応力検出部との間に生ずる加圧力を緩
和し、応力作用部に作用するねじり応力を応力検出部に
応力伝達部が伝達するので、信頼性が向上するとともに
流体の流量を精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係る渦流量計を概略
的に示す断面図である。

【図２】この発明の第１実施形態に係る渦流量計を分解
した状態を示す断面図である。

【図３】この発明の第１実施形態に係る渦流量計の応力
伝達部（具体例１）の外観図であり、（Ｂ）は（Ａ）の
III−IIIB線で切断した状態を示す断面図である。

【図４】この発明の第１実施形態に係る渦流量計の応力
伝達部（具体例２）の外観図であり、（Ｂ）は（Ａ）の
IV−IVB線で切断した状態を示す断面図である。

【図５】この発明の第１実施形態に係る渦流量計の応力
伝達部（具体例３）の外観図であり、（Ｂ）は（Ａ）の
V−VB線で切断した状態を示す断面図である。

【図６】この発明の第２実施形態に係る渦流量計を概略
的に示す断面図である。

【図７】図６のVII−VII線で切断した状態を示す断面図
である。

【図８】この発明の第２実施形態に係る渦流量計を分解
した状態を示す断面図である。

【図９】図８のIX−IX線で切断した状態を示す断面図で
ある。

【図１０】この発明の第２実施形態に係る渦流量計の応
力伝達部（具体例１）の外観図であり、（Ｂ）は（Ａ）
のX−XB線で切断した状態を示す断面図である。

【図１１】この発明の第２実施形態に係る渦流量計の応
力伝達部（具体例２）の外観図であり、（Ｂ）は（Ａ）
のXI−XIB線で切断した状態を示す断面図である。

【図１２】この発明の第３実施形態に係る渦流量計を概
略的に示す断面図である。

【図１３】図１２のXIII−XIII線で切断した状態を示す
断面図である。

【図１４】この発明の第３実施形態に係る渦流量計を分
解した状態を示す断面図である。

【図１５】図１４のXV−XV線で切断した状態を示す断面
図である。

【図１６】この発明の第４実施形態に係る渦流量計を概
略的に示す断面図である。

【図１７】この発明の第４実施形態に係る渦流量計の応
力作用部から応力検出部を取り外した状態を示す断面図
である。

【図１８】渦流量計（比較例１）を示す断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）のXVIII−XVIIIB線で切断した状態を示
す断面図である。

【図１９】渦流量計（比較例２）を示す断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）のXIX−XIXＢ線で切断した状態を示す断
面図である。

【図２０】渦流量計（比較例１，２）の応力作用部に応
力検出部を固定した状態を示す断面図である。

【図２１】渦流量計（比較例１，２）の応力作用部と応
力検出部との寸法関係を示す断面図であり、（Ａ）は、
応力作用部と応力検出部との寸法関係を示し、（Ｂ）は
応力作用部に応力検出部を固定した状態を示す断面図で
ある。

【図２２】渦流量計（比較例３）を示す断面図である。

【図２３】渦流量計（比較例３）の応力作用部と応力検
出部との間に応力吸収部を固定した状態を示す断面図で
ある。

【図２４】渦流量計（比較例３）の力吸収部が変形した
状態を示す図であり、（Ａ）はベローズ型カップリング
の比較例であり、（Ｂ）はダイアフラム型カップリング
の比較例である。

【図２５】渦流量計（比較例４）を示す断面図である。

【図２６】渦流量計（比較例４）の応力作用部にトルク
伝達ピンを挿入した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 渦流量計 ２ 測定管 ３ 渦発生体 ４ 応力作用部 ４ａ 収容部 ４ｂ 底面 ４ｄ 加圧溝 ４ｅ，４ｆ 圧入穴 ５ 応力検出部 ５ｃ 加圧溝 ５ｄ，５ｅ 圧入穴 ５ｆ 収容部 ５ｇ 底面 ５ｉ，５ｊ 圧入穴 ６，７，８ａ，８ｂ，１０ａ，１０ｂ 応力伝達部 Ｆ 流体

フロントページの続き (72)発明者 安藤 哲男 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流量を測定する渦流量計であっ
   て、 前記流体が流れる測定管と、 前記測定管内に渦を発生させる渦発生体と、 前記渦発生体が発生する渦によって生ずる応力が作用す
   る応力作用部と、 前記応力作用部に作用する応力のうちねじり応力を検出
   する応力検出部と、 前記応力作用部と前記応力検出部との間に生ずる加圧力
   を緩和し、前記応力作用部に作用するねじり応力を前記
   応力検出部に伝達する応力伝達部と、 を含む渦流量計。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の渦流量計において、 前記応力作用部は、前記応力検出部との間で前記応力伝
   達部を加圧する底面を有し、前記応力検出部が前記測定
   管の外側に着脱可能なようにこの応力検出部を収容する
   収容部を備えること、 を特徴とする渦流量計。
3. 【請求項３】 流体の流量を測定する渦流量計であっ
   て、 前記流体が流れる測定管と、 前記測定管内に渦を発生させる渦発生体と、 前記渦発生体が発生する渦によって生ずる応力が作用す
   る応力作用部と、 前記応力作用部に作用する応力のうちねじり応力を検出
   する応力検出部と、 前記応力作用部に作用するねじり応力以外の応力を吸収
   する応力吸収部と、 前記応力作用部と前記応力検出部との間に生ずる加圧力
   を緩和し、前記応力作用部に作用するねじり応力を前記
   応力検出部に伝達する応力伝達部と、 を含む渦流量計。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の渦流量計において、 前記応力検出部は、この応力検出部との間で前記応力吸
   収部を加圧する底面を有し、この応力吸収部を収容する
   第１の収容部を備え、 前記応力作用部は、前記第１の収容部との間で前記応力
   伝達部を加圧する底面を有し、前記応力検出部が前記測
   定管の外側に着脱可能なようにこの応力検出部を収容す
   る第２の収容部を備えること、 を特徴とする渦流量計。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の渦流量計において、 前記応力吸収部は、ねじり剛性が強く曲げ剛性が弱い可
   撓性伸縮部材であり、 前記可撓性伸縮部材は、前記応力検出部と前記第１の収
   容部の底面との間に長さ方向の両端部がそれぞれ固定さ
   れていること、 を特徴とする渦流量計。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれか１
   項に記載の渦流量計において、 前記応力伝達部は、厚さ方向に弾性を有する環状弾性部
   材であり、 前記環状弾性部材は、前記応力作用部と前記応力検出部
   との間に接触部が挟み込まれていること、 を特徴とする渦流量計。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項５までのいずれか１
   項に記載の渦流量計において、 前記応力伝達部は、径方向に弾性を有する筒状弾性部材
   であり、 前記筒状弾性部材は、前記応力作用部に形成された加圧
   溝と前記応力検出部に形成された加圧溝との間に外周部
   が挟み込まれていること、 を特徴とする渦流量計。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項５までのいずれか１
   項に記載の渦流量計において、 前記応力伝達部は、径方向に弾性を有する複数の筒状弾
   性部材であり、 前記複数の筒状弾性部材は、前記応力作用部に形成され
   た複数の圧入穴と前記応力検出部に形成された複数の圧
   入穴とに長さ方向の両端部がそれぞれ圧入されているこ
   と、 を特徴とする渦流量計。