JP2004069500A - Vortex flowmeter and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管内を通過する流体の流量を測定するための渦流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、一様な速さで流れる流体中の下流にはカルマン渦を発生させ、このカルマン渦の周波数を検出することによって流体の流速を測定することができる。この方法を利用して流体の流速又は流量を測定する装置は、流量に応じて比例信号を出力するもので、液晶、半導体洗浄装置、スーパーコンピュータ冷却装置、純水製造装置、粋瞬間湯沸器のフィードフォワード制御やバーナの発停などに使用されるほか、浴槽への積算流量、電気温水器の残湯量検出用センサ等各種流体流量の制御、監視などに広く用いられており、例えば、特開平10−142017号公報に開示されている。
【0003】
図6は、その一例を示すもので、この渦流量計F’は、本体21、渦発生体22、渦検出器23、弾性鞘体24、圧電素子25等で構成されている。本体21には、内部を貫通する断面円形の流路21aが形成され、流路21aを流体がX方向に流れる。また、外側壁の一部に平坦部21bが形成されている。この平坦部21bは、流路21aに連通する第1の孔21b1と第2の孔21b2とが所定間隔をおいて穿設され、第1の孔21b1が上流に位置する。
【0004】
渦発生体22は、図7に示すように、角柱、例えば台形状6角柱の外形を有し、軸部22aと第1の孔21b1に嵌合すると共に平坦部21bに係合する頭部22bとで構成され、第1の孔21b1から流路21aに軸部22aが挿入されている。
【0005】
渦検出器23は、絶縁性を有する弾性鞘体24と圧電素子25とで構成され、第2の孔21b2から流路21aに弾性鞘体24の受圧翼片24aが挿入されている。弾性鞘体24は、弾性合成樹脂で成形され、流路21aの上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片24aと第2の孔21b2に嵌合するとともに、平坦部21bに嵌合する頭部24bとで構成されている。圧電素子25は、弾性鞘体24の圧電素子収容部24cに絶縁性を有する熱硬化性の弾性エポキシ樹脂で埋設され、検出信号はリード線25aによって外部に出力される。蓋体27は、平坦部21bにねじ止め等の手段によって取り付けられ、第1の孔21b1に対応させた第1のねじ孔27a1と、第2の孔21b2に対応させた第2のねじ孔27a2とが設けられている。
【0006】
第1の環体28Aは、第1のねじ孔27a1に螺合して、渦発生体22の頭部22bを第1のパッキン20Aを介して平坦部21bに密着させ、流体の漏洩が生じないようにしている。また、第2の環体28Bは、第2のねじ孔27a2に螺合して、弾性鞘体24の頭部24bを第2のパッキン20Bを介して平坦部21bに密着させ、流体の漏洩が生じないようにしている。
【0007】
上記構成を有する流量計F’の動作は、本体1の流路21aをX方向に流れる流体に、渦発生体22によってカルマン渦が発生し、このカルマン渦は渦検出器23に向かって移動し、弾性鞘体24の受圧翼片24aの両側を交互に通過するので、カルマン渦が通過する度に、圧電素子25に歪力による電荷が発生する。
【0008】
したがって、圧電素子25に発生する電荷を検出信号としてリード線25aで取り出し、例えば、波形整形回路によって渦周波数に対応した矩形波信号等に変換し、係数回路によって流量表示出力信号等に変換するか、あるいは流量制御装置等への制御信号とすることにより、流量の測定をすることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の従来の流量計は、本体と渦発生体と渦検出器とを別体で製作し、本体に渦発生体と渦検出器とを所定位置に取り付けるか、又は、本体と渦発生体と一体に製作し、渦検出器を別に成形し本体の所定位置に取り付けることが行われていた。
【0010】
本体21と渦発生体22と渦検出器23とを別体で製作し、本体21に渦発生体22と渦検出器23とを所定位置に取り付ける場合は、図7に示すように、渦発生体22と渦検出器23との中心線Cが同一線上に取り付けられないことがあり、渦発生体22が曲がって取り付けられた場合、上流側からみると渦発生体22の幅が見掛け上増加したような状態となり、渦発生体22がまっすぐ取り付けられた状態とは異なる周波数が出力される。これによりバラツキが生じたりして正確な流量を測定することができなかった。
また、本体21と渦発生体22と一体に製作し、渦検出器23を別に成形し本体の所定位置に取り付ける場合も、渦検出器23の後方に発生する渦が変動したりバラツキが生じたりして正確な流量を測定することができなかった。
【0011】
また、従来、渦発生体22を成形する場合、図8に示すように、上流側の3辺部分と下流側の3辺部分の金型を用いて渦発生体22を成形するので、その割型の時発生するバリ22cが左右の金型の接触部分で発生し、ばり22cを取っても完全に平滑にならず、渦発生体を流路の中に設置して流体を流すとばり22cが残存した部分で流れの乱れが発生し、正確な流量を測定することができなくなるという問題点がある。
【0012】
本発明は、従来の渦流量計とその製造方法におけるこのような問題点を解決し、正確な流量を測定するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本体と、該本体内に形成された流路と、該流路内に配設された渦発生体と渦検出器とを備え、前記流路の通水量に比例して、前記渦検出器による出力から流量を測定する渦流量計において、前記渦発生体と渦検出器とを合成樹脂により一体成形して前記本体に組み合わせて第1の課題解決の手段としている。
【0014】
また、渦発生体と渦検出器とを両者を結合する連結部材との外形を成形した平面視で左右対称の金型を用いて、前記渦発生体と渦検出器と連結部材とを一体成形し、該一体成形部材を本体の所定位置に取り付けることにより第2の課題解決の手段としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
この実施形態の渦流量計は、図1に示すように、前記の渦流量計とぼぼ同一の全体構造に形成されている。
【0016】
すなわち、この実施形態の渦流量計Fは、本体1と渦発生体2と渦検出器3と連結部材4と基板ケース5と基板ケース回転体6等で構成されている。本体1には、内部を貫通する断面円形の流路1aが形成され、流路1aを流体がX方向に流れる。また、外側壁の一部に平坦部1bが形成されている。この平坦部1bは、流路1aに連通する第1の孔1b1と第2の孔1b2とが所定間隔をおいて穿設され、第1の孔1b1が上流に位置する。
【0017】
本体1の両端部には管路7,7がOリング8,8を介して接続され、流体の漏洩が生じないようになっているとともにパイプ継手9,9によって連結されている。
【0018】
渦発生体2は、合成樹脂製で形成され、図2に示すように、角柱、例えば台形状6角柱の外形を有し、軸部2aと第1の孔1b1にOリング10を介して流体の漏洩が生じないように嵌合されると共に平坦部1bに係合する頭部2bとで構成され、第1の孔1b1から流路1aに軸部2aが挿入されている。
【0019】
渦検出器3は、絶縁性を有する弾性鞘体11と圧電素子(図示せず)とで構成され、第2の孔1b2から流路1aに弾性鞘体11の受圧翼片11aが挿入されている。弾性鞘体11は、弾性合成樹脂で成形され、流路1aの上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片11aと第2の孔1b2にOリング10を介して嵌合するとともに、平坦部1bに嵌合する頭部11bとで構成されている。検出信号はリード線12によって外部に出力される。
【0020】
連結部材4は平板状に合成樹脂製で形成され、渦発生体2と渦検出器3とともに一体に成形されている。
【0021】
基板ケース5は、基板ケース回転体6にねじ止め、又は波ワッシャとC形止め輪等の手段によって取り付けられている。
【0022】
基板ケース回転体6は、円筒状に形成され、基板ケース回転体6にねじ止めされている頭部6aと円筒部の内部に形成された筒部6bとからなり、筒部6bの内部にOリング13を介して流体の漏洩が生じないように軸部14が嵌合され、軸部14を中心に基板ケース回転体6が回転自在になっている。
【0023】
上記構成を有する渦流量計Fの動作は、本体1の流路1aをX方向に流れる流体に、渦発生体2によってカルマン渦が発生し、このカルマン渦は渦検出器3に向かって移動し、弾性鞘体11の受圧翼片11aの両側を交互に通過するので、カルマン渦が通過する度に、圧電素子に歪力による電荷が発生する。
【0024】
したがって、渦発生体2の下流側に発生するカルマン渦の発生周波数が流速に比例するので、渦検出器3の圧電素子に発生する電荷を検出信号としてリード線12で取り出し、例えば、波形整形回路によって渦周波数に対応した矩形波信号等に変換し、係数回路によって流量表示出力信号等に変換するか、あるいは流量制御装置等への制御信号とすることにより、流量の測定をすることができる。
【0025】
本発明の渦流量計において、渦発生体2と渦検出器3と両者を結合する連結部材4を一体に製造する方法は、図3に示すように、流体の上流側に一辺2dを配置し、平面視で左右対称に設置する渦発生体2の外形と流路の上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片11aを配置し、平面視で左右対称に設置する渦検出器3の外形と両者を結合する連結部材4との外形を成形した平面視で左右対称の金型Tを用いて、図4に示すように、射出成形機Iから合成樹脂を成形金型の成形空所TAに流し込み、冷却後、左右の金型T,Tを引き離し、前記渦発生体2と渦検出器3と連結部材4とを一体成形する。その後、図5に示すように、渦検出器2の長辺と短辺との中央に生じたばり2cを取り除き、該一体成形部材を本体の所定位置に取り付ける平坦部1b側から孔1b1,1b2にそれぞれ渦発生体2と渦検出器3を挿入し、連結部材4を平坦部1b上に載置し、本体1に取り付ける。
【0026】
上記実施例のほか、渦発生体は、台形状6角柱の外形を有するするもの以外に、流体の上流側に長辺を配置し、平面視で左右対称に設置する変形例のものでも、前記の実施形態のものとほぼ同様の作用効果が得られることは、容易に類推できる。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
(1)渦発生体と渦検出器と連結部材とを合成樹脂により一体成形しているので、渦発生体部分に型ずれが発生せず、渦の発生にばらつきや変動がなくなり、正確な流量が測定できる。
(2)前記(1)により、渦発生体と渦検出器とを調整することがなくなり、作業能率を向上することができる。
(3)渦発生体と渦検出器とを両者を結合する連結部材との外形を成形した平面視で左右対称の金型を用いて、前記渦発生体と渦検出器と連結部材とを一体成形するので、バリが流体の流れ方向に発生しなくなり、渦の発生にばらつきや変動がなくなり、正確な流量が測定できる。
(4)渦発生体は多角形を有するもので、流体の上流側に長辺を配置した場合も、流量の精度が向上し、個体差が減少し、前記とほぼ同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態に係る渦流量計の断面図である。
【図2】図1の実施の形態に係る渦流量計における渦発生体と渦検出器と連結部材とからなる端子の図であって、(イ)は正面図、(ロ)は平面図である。
【図3】図2のA−A’線に沿ってみた断面図である。
【図4】射出成形機から金型に合成樹脂を射出する状態を示す概念図である。
【図5】渦発生体の平面図である。
【図6】従来の渦流量計の断面図である。
【図7】従来の渦流量計の渦発生体と渦検出器との平面図である。
【図8】従来の渦発生体の平面図である。
【符号の説明】
1 本体
1a 流路
2 渦発生体
3 渦検出器
4 連結部材
5 基板ケース
6 基板ケース回転体
7 管路
8 Oリング
9 パイプ継手
10 Oリング
11 弾性鞘体
11a 受圧翼片
12 リード線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vortex flowmeter for measuring a flow rate of a fluid passing through a pipe.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a Karman vortex is generated downstream in a fluid flowing at a uniform speed, and the flow velocity of the fluid can be measured by detecting the frequency of the Karman vortex. A device that measures the flow velocity or flow rate of a fluid by using this method outputs a proportional signal according to the flow rate, and includes a liquid crystal, a semiconductor cleaning device, a supercomputer cooling device, a pure water production device, and an instantaneous water heater. It is widely used to control and monitor the flow rate of various fluids such as the integrated flow rate to the bathtub and the sensor for detecting the amount of remaining hot water in electric water heaters. It is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-142017.
[0003]
FIG. 6 shows an example of this. The vortex flowmeter F ′ is composed of a
[0004]
As shown in FIG. 7, the
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The operation of the flow meter F ′ having the above configuration is such that a Karman vortex is generated by the
[0008]
Therefore, the charge generated in the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional flowmeter, the main body, the vortex generator, and the vortex detector are manufactured separately, and the vortex generator and the vortex detector are attached to predetermined positions on the main body, or the main body, the vortex generator, and the vortex generator. The vortex detector was manufactured integrally with the body, and separately formed and attached to a predetermined position of the main body.
[0010]
When the
Also, when the
[0011]
Conventionally, when the
[0012]
The present invention solves such a problem in the conventional vortex flow meter and its manufacturing method, and measures an accurate flow rate.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a main body, a flow path formed in the main body, a vortex generator and a vortex detector disposed in the flow path, and the water flow rate of the flow path is proportional to the flow rate. In a vortex flowmeter for measuring a flow rate from an output of a vortex detector, the vortex generator and the vortex detector are integrally formed of synthetic resin and combined with the main body to provide a means for solving the first problem.
[0014]
Further, the vortex generator, the vortex detector, and the connecting member are integrally formed by using a symmetrical mold in plan view, in which the outer shape of the connecting member that couples the vortex generator and the vortex detector is formed. Then, by attaching the integrally formed member to a predetermined position of the main body, this is a means for solving the second problem.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vortex flowmeter according to this embodiment has substantially the same overall structure as the above-mentioned vortex flowmeter.
[0016]
That is, the vortex flowmeter F of this embodiment includes a main body 1, a
[0017]
Pipes 7, 7 are connected to both ends of the main body 1 via O-
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The connecting
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The operation of the vortex flowmeter F having the above configuration is such that a Karman vortex is generated by the
[0024]
Therefore, the frequency of the Karman vortex generated on the downstream side of the
[0025]
In the vortex flowmeter of the present invention, the method of integrally manufacturing the
[0026]
In addition to the above-described embodiment, the vortex generator may have a trapezoidal hexagonal prism shape, or may have a long side arranged upstream of the fluid and may be symmetrically arranged in a plan view. It can be easily analogized that substantially the same operational effects as those of the embodiment can be obtained.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the vortex generator, the vortex detector, and the connecting member are integrally formed of synthetic resin, no mold displacement occurs in the vortex generator portion, and there is no variation or fluctuation in vortex generation, and an accurate flow rate Can be measured.
(2) According to the above (1), there is no need to adjust the vortex generator and the vortex detector, and the work efficiency can be improved.
(3) The vortex generator, the vortex detector, and the connecting member are integrated with each other by using a symmetrical mold in plan view, in which the external shape of the connecting member that couples the vortex generator and the vortex detector is formed. Since the molding is performed, burrs are not generated in the flow direction of the fluid, and there is no variation or fluctuation in the generation of the vortex, so that an accurate flow rate can be measured.
(4) Since the vortex generator has a polygonal shape, even when a long side is arranged on the upstream side of the fluid, the accuracy of the flow rate is improved, individual differences are reduced, and substantially the same effects as described above can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a vortex flowmeter according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams of a terminal including a vortex generator, a vortex detector, and a connecting member in the vortex flowmeter according to the embodiment of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a front view and FIG. is there.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2;
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state in which a synthetic resin is injected from an injection molding machine into a mold.
FIG. 5 is a plan view of a vortex generator.
FIG. 6 is a sectional view of a conventional vortex flow meter.
FIG. 7 is a plan view of a vortex generator and a vortex detector of a conventional vortex flowmeter.
FIG. 8 is a plan view of a conventional vortex generator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main
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