JP2002333352A - 力検出器およびそれを用いた渦流量計 - Google Patents

力検出器およびそれを用いた渦流量計

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Abstract

(57)【要約】 【課題】渦による揚力を検出する渦検出部4内に設置さ
れた圧電素子7が片持ち梁構造になっているので、外部
から振動が与えられると圧電素子7が振動して誤った信
号を発生してしまうという課題を解決する。 【解決手段】圧電素子7と信号取り出し用リード線71
を接続する接続部72が渦検出部4に接触するように、
圧電素子7を挿入する深さを調節するようにした。ま
た、接続部72にハンダを盛り上げ、このハンダが渦検
出部4に接触するようにした。接続部72によって圧電
素子7が支えられて片持ち梁構造でなくなるので、外部
から振動が与えられても誤った信号を発生することがな
くなる。

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、検出部にかかる
力およびこの力の変化を検出する力検出器およびそれを
用いた渦流量計に関し、特に耐振動特性を向上させた力
検出器およびそれを用いた渦流量計に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3に渦流量計の構成を示す。図3にお
いて、ボディ3には流路5が形成され、この流路5に流
量を測定する流体が流れる。渦検出部4は固定具6によ
ってボディ3に固定される。渦検出部4の一端には突出
部41が形成され、この突出部41は流路5に突出して
いる。この部分で渦発生体(図示せず)から発生したカ
ルマン渦を検出する。
【0003】渦検出部4は内部に圧電素子を挿入したシ
ース構造を有している。渦検出部4には穴42が形成さ
れ、この穴42に連通して突出部41に向かって細い鞘
が形成されている。圧電素子7はこの鞘に挿入される。
リード線71は接続部72において圧電素子7にハンダ
付けされる。このリード線71は回路基板8に接続され
る。また、穴42は接着剤でポッティングされ、これに
よって圧電素子7は固定される。
【0004】このような構成において、カルマン渦が発
生する揚力によって突出部41が微小変形し、そのため
圧電素子7も微小変形する。圧電素子7は変形すると電
圧信号を発生するので、この電圧信号を回路基板8で増
幅・波形整形することによって、カルマン渦を検出する
ことができる。
【0005】図4に圧電素子7を拡大した図を示す。な
お、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略す
る。図4(A)は側面図、同図(B)は正面図である。
圧電素子7はバイモルフ型のPZT素子である。リード
線71と圧電素子7は接続部72でハンダ付けによって
接続される。図4に示すように、圧電素子7は板状であ
り、変形するとリード線71間に誘起される電圧が変化
する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな渦検出器には、次のような課題があった。
【0007】図3からわかるように、圧電素子7は鞘か
ら上方に突出しており、片持ち梁構造になっている。そ
のため、外部から振動が与えられるとリード線71や圧
電素子7が振動して、誤った信号、すなわち渦が発生し
ていないのに、発生しているような信号を出力してしま
うという課題があった。
【0008】従って本発明が解決しようとする課題は、
外部から振動が与えられても誤った信号を発生すること
がない力検出器およびそれを用いた渦流量計を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明のうち請求項1記載の発明は、信号取
り出し用のリード線71が一端に接続された圧電素子7
を検出部4の内部に挿入して、この圧電素子7によって
検出部4にかかる力を検出する力検出器であって、リー
ド線71と圧電素子7の接続部72が検出部4に接触す
るように、圧電素子7を挿入する深さを調整するように
したものである。外部振動が与えられても誤った信号を
発生することがない。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、検出部4に圧電素子7が挿入される位置に
格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリード線
71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿入長さ
を調整するようにしたものである。外部振動が与えられ
ても、誤った信号を発生することがない。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の発明において、リード線71と圧電素子7
の接続部72にハンダ1を盛り、このハンダ1が検出部
4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調整する
ようにしたものである。リード線接続用のハンダを振動
抑止に利用することができる。
【0012】請求項4記載の発明は、渦流量計におい
て、渦検出部4に信号取り出し用のリード線71が一端
に接続された圧電素子7を挿入して、この圧電素子7と
リード線71の接続部72が渦検出部4に接触するよう
に、圧電素子7の挿入深さを調整するようにしたもので
ある。外部振動によって誤った信号が発生することがな
くなり、正確に流量を測定できる。
【0013】請求項5記載の発明は、請求項4記載の発
明において、渦検出部4に圧電素子7を挿入する位置に
格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリード線
71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿入長さ
を調整するようにしたものである。外部振動によって誤
った信号が発生することがなくなり、正確に流量を測定
できる。
【0014】請求項6記載の発明は、請求項4または請
求項5記載の発明において、圧電素子7とリード線71
の接続部72にハンダ1を盛り、このハンダ1が渦検出
部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調整す
るようにしたものである。リード線接続用のハンダを振
動抑止に利用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、図に基づいて本発明を詳
細に説明する。図1は本発明に係る渦流量計の一実施例
の構成図である。なお、図3と同じ要素には同一符号を
付し、説明を省略する。図1において、1は圧電素子7
とリード線71を接続するために使用するハンダであ
り、接続部72に置かれている。この実施例では、ハン
ダ1を半球状に盛り上げている。また、突出部41の内
部に形成する鞘を図3の従来例よりも深くしている。
【0016】圧電素子7は渦検出部4の上端から穴42
に差し込まれ、さらに鞘に挿入されて、ハンダ1が穴4
2の底部に接触した状態で止まる。つまり、ハンダ1が
穴42の底部に接触した位置で止まるように、鞘の深さ
を調整するようにする。
【0017】このようにすることにより、圧電素子7の
上端はハンダ1を介して渦検出部4で支えられた状態に
なるので、片持ち梁構造でなくなる。また、圧電素子7
の鞘から出ている部分を必要最小限にすることができ
る。そのため、外部から振動が与えられても圧電素子7
が振動することがなくなり、誤った信号が発生すること
がない。また、圧電素子7とリード線71を接続するハ
ンダを振動防止に使用しているので、部品点数が増加す
ることがなく、コストアップになることもない。この実
施例では、周波数50〜500Hzの範囲で、2Gの耐
振動特性が得られた。
【0018】図2に、本発明の他の実施例を示す。な
お、図1と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略す
る。図2において、2は穴42の底部に形成された格納
部である。この格納部2の幅および深さは、盛り上げた
ハンダ1がちょうど入る大きさか、それより若干大きく
する。この場合も、図1実施例と同じように、ハンダ1
を盛り上げた接続部72が格納部2に入るように、鞘の
長さを調整する。
【0019】このようにすることにより、図1実施例と
同様に圧電素子7は片持ち梁構造でなくなる。そのた
め、外部振動によって圧電素子7が振動することがなく
なり、誤った信号を発生することがない。また、図1実
施例よりもハンダ1と格納部2の側面との接触面積が大
きくなるので、振動を抑制する効果はより大きくなる。
【0020】なお、これらの実施例は渦流量計の渦検出
部について説明したが、それに限られることはない。突
出部41にかかる力あるいはその変化を検出する力検出
器として用いることもできる。
【0021】また、これらの実施例では盛り上げたハン
ダで圧電素子7を支えるように構成したが、これに限ら
れるものではない。要は、接続部72を渦検出器4に接
触させて、圧電素子7の上端を渦検出部4で支える構成
であればよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、次の効果が期待できる。 請求項1記
載の発明によれば、信号取り出し用のリード線71が一
端に接続された圧電素子7を検出部4の内部に挿入し
て、この圧電素子7によって検出部4にかかる力を検出
する力検出器であって、リード線71と圧電素子7の接
続部72が検出部4に接触するように、圧電素子7を挿
入する深さを調整するようにした。
【0023】圧電素子7の上端が検出部4によって支え
られるために片持ち梁構造でなくなり、かつ鞘から出て
いる部分が短くなる。そのため、不用な振動が抑制され
て、外部振動が与えられても誤った信号を発生すること
がなくなるという効果がある。また、新たな部品を使用
することがないので、コストアップにならないという効
果もある。
【0024】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明において、検出部4に圧電素子7が挿入される
位置に格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリ
ード線71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿
入長さを調整するようにした。
【0025】接続部72を格納部2の中に納めることに
よって、接続部72と検出部4との接触面積が大きくな
るので、振動の抑制効果がより大きくなり、より誤った
信号が発生し難いという効果がある。
【0026】請求項3記載の発明によれば、請求項1ま
たは請求項2記載の発明において、リード線71と圧電
素子7の接続部72にハンダ1を盛り、このハンダ1が
検出部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調
整するようにした。
【0027】ハンダを盛り上げることにより検出部4と
の接触面積が増大するために振動の抑制効果がより大き
くなり、誤った信号が発生し難いという効果がある。ま
た、リード線接続用のハンダを振動抑止に利用するの
で、コストアップの要因になることがないという効果も
ある。
【0028】請求項4記載の発明によれば、渦流量計に
おいて、渦検出部4に信号取り出し用のリード線71が
一端に接続された圧電素子7を挿入して、この圧電素子
7とリード線71の接続部72が渦検出部4に接触する
ように、圧電素子7の挿入深さを調整するようにした。
【0029】圧電素子7の片持ち梁構造が解消され、外
部振動によって誤った信号が発生することがなくなるの
で、高精度の流量測定が可能になるという効果がある。
また、より振動が大きい設置場所での使用が可能になる
という効果もある。さらに、コストアップにならないと
いう効果もある。
【0030】請求項5記載の発明によれば、請求項4記
載の発明において、渦検出部4に圧電素子7を挿入する
位置に格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリ
ード線71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿
入長さを調整するようにした。
【0031】接続部4と圧電素子7との接触面積がより
大きくなるので振動抑制効果がより大きくなり、より高
精度の流量測定が可能になるという効果がある。また、
より振動が大きい場所に設置することができるという効
果もある。
【0032】請求項6記載の発明によれば、請求項4ま
たは請求項5記載の発明において、圧電素子7とリード
線71の接続部72にハンダ1を盛り、このハンダ1が
渦検出部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを
調整するようにした。
【0033】ハンダを盛り上げることによって渦検出部
4との接触面積が大きくなり、振動の抑制効果が大きく
なる。そのため、より高精度の流量測定ができ、またよ
り振動が大きい場所に渦流量計を設置することができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る渦流量計の一実施例を示す構成図
である。
【図2】本発明に係る渦流量計の他の実施例を示す構成
図である。
【図3】従来の渦流量計の構成図である。
【図4】圧電素子の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 ハンダ 2 格納部 4 渦検出部 41 突出部 42 穴 7 圧電素子 71 リード線 72 接続部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】信号取り出し用のリード線が一端に接続さ
    れた圧電素子を検出部の内部に挿入して、この圧電素子
    によって前記検出部にかかる力を検出する力検出器にお
    いて、前記リード線と前記圧電素子の接続部が前記検出
    部に接触するように、前記圧電素子を挿入する深さを調
    整するようにしたことを特徴とする力検出器。
  2. 【請求項2】前記検出部の前記圧電素子が挿入される位
    置に格納部を設け、この格納部に前記圧電素子と前記リ
    ード線の接続部が入るように、前記圧電素子の挿入長さ
    を調整するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
    力検出器
  3. 【請求項3】前記リード線と前記圧電素子の接続部にハ
    ンダを盛り、このハンダが前記検出部と接触するよう
    に、前記圧電素子の挿入長さを調整するようにしたこと
    を特徴とする請求項1または請求項2記載の力検出器。
  4. 【請求項4】渦検出部により渦発生体から発生した渦を
    検出し、この渦によって流量を測定する渦流量計におい
    て、前記渦検出部に信号取り出し用のリード線が一端に
    接続された圧電素子を挿入し、この圧電素子と前記リー
    ド線の接続部が前記渦検出部に接触するように、前記圧
    電素子の挿入深さを調整するようにしたことを特徴とす
    る渦流量計。
  5. 【請求項5】前記渦検出部の前記圧電素子を挿入する位
    置に格納部を設け、この格納部に前記圧電素子と前記リ
    ード線の接続部が入るように、前記圧電素子の挿入長さ
    を調整するようにしたことを特徴とする請求項4記載の
    渦流量計。
  6. 【請求項6】前記圧電素子と前記リード線の接続部にハ
    ンダを盛り、このハンダが前記渦検出部と接触するよう
    に、前記圧電素子の挿入長さを調整するようにしたこと
    を特徴とする請求項4または請求項5記載の渦流量計。
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