JP2004109030A

JP2004109030A - 渦流量計

Info

Publication number: JP2004109030A
Application number: JP2002274626A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tomiyama; 富山　弘幸
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP3753243B2

Abstract

【課題】測定管路の径を拡大しても測定管路内に露出する渦検出器のベーン状検出部の高さを従来と同程度に保持でき、かつ渦検出の感度を確保できる渦流量計を実現する。
【解決手段】流体が流れる測定管路と、前記流体内に渦を発生させる柱状の渦発生体と、前記渦発生体の下流側に配置された渦検出器とよりなる渦流量計において、
前記渦発生体の下流側上部に、前記渦発生体の高さＤに対して所定の高さを有するＬ状切り欠き部を形成し、この切り欠き部に所定のギャップを介して高さｈを有する前記渦検出器を配置した。
【選択図】　　　　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定管路を合成樹脂材で成型した小型渦流量計の渦検出部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の合成樹脂形渦流量計の全体構成図であり、（Ａ）は上断面図、（Ｂ）は側断面図、（Ｃ）は下流側より見た（矢印Ｐ）正面図である。１は合成樹脂材で成型されボディ筐体、１ａは、上流側より被測定流体Ｆが導入される測定管路である。
【０００３】
２は断面が略台形の柱状の渦発生体であり、測定管路１ａの中央部において測定管路と直交するように配置されている。この渦発生体２は、ボディ筐体１と一体に合成樹脂材で成型されており、測定管路１ａに直交する上流側の幅は規格により測定管路の径の０．２８倍とされている。
【０００４】
前記合成樹脂材としては被測定流体Ｆが一般工業用水の場合には、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、純水や薬液の場合にはＰＦＡ樹脂（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）等が用いられる。
【０００５】
３は合成樹脂材で形成された渦検出器である。渦検出器３のブロックは、渦発生体２の下流側においてボディ筐体１の上部管壁を貫通して形成した穴部１ｂより測定管路１ａ内に直交して挿入固定される。
【０００６】
渦検出器３の先端部で測定管路１ａ内に挿入露出される検出部は、渦による流体の圧力変動で撓みや易くするために厚さが１ｍｍ乃至２ｍｍのベーン状に形成されている。４は圧電バイモルフ型センサであり、ベーン状検出部３ａ内に埋め込み固定され、渦による流体の圧力変動を高感度で検出する。
【０００７】
図３（Ｃ）により明らかなように、測定管路１ａは渦発生体及び渦検出器近傍の流速を早めるために横長のオーバル形状をしている。Ｄ１は縦方向の管路径、Ｄ２は横方向の管路径、ｈは測定管路１ａ内に露出されたベーン状検出部３ａの高さ、ｔはベーン状検出部３ａの厚さである。
【０００８】
現在実用化されている製品としては、小型のもの（ケース１）では、Ｄ１＝２．５ｍｍ、Ｄ２＝５ｍｍ、ｈ＝１．７５ｍｍ、ｔ＝１ｍｍの形状で、測定流量スパンが０．５Ｌ〜４Ｌ／ｍｉｎのものがある。
【０００９】
これより大型のもの（ケース２）では、Ｄ１＝１２ｍｍ、Ｄ２＝２４ｍｍ、ｈ＝０．７５Ｄ１＝９ｍｍ、ｔ＝２ｍｍの形状で、測定流量スパンが１０Ｌ〜１５０Ｌ／ｍｉｎのものがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これよりも大流量を流すためには当然測定管路を大きくしなければならない。例えば測定流量スパンが２５Ｌ〜３５０Ｌ／ｍｉｎで設計しようとした場合（ケース３）には、Ｄ１＝３０ｍｍ、Ｄ２＝３０ｍｍ、ｈ＝０．７５Ｄ１＝２２．５ｍｍ、ｔ＝２．０ｍｍの形状となる。
【００１１】
ここで問題となるのは、ベーン状検出部３ａの高さｈである。この高さｈは、渦検出の感度を確保するために管路の径に対して一定比率を要求され、前記ケース３では２２．５ｍｍであり、ケース２の９ｍｍよりも長くする必要がある。
【００１２】
しかしながら、長くすることにより渦発生周期と渦検出器３を形成する樹脂材料での共振周波数が近くなり、渦検出器の破損が発生するために耐振性に関して信頼性を保持することが困難である。
【００１３】
本発明の目的は、測定管路の径を拡大しても測定管路内に露出する渦検出器のベーン状検出部の高さを従来と同程度に保持でき、かつ渦検出の感度を確保できる渦流量計を実現することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）流体が流れる測定管路と、前記流体内に渦を発生させる柱状の渦発生体と、前記渦発生体の下流側に配置された渦検出器とよりなる渦流量計において、
前記渦発生体の下流側上部に、前記渦発生体の高さＤに対して所定の高さを有するＬ状切り欠き部を形成し、この切り欠き部に所定のギャップを介して高さｈを有する前記渦検出器を配置したことを特徴とする渦流量計。
【００１５】
（２）前記高さｈは、前記高さＤに対してｈ＝０．２Ｄ〜０．４Ｄの範囲であることを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
【００１６】
（３）前記渦発生体の下流側の幅と前記渦検出器の厚さがほぼ同一であることを特徴とする請求項１又は２記載の渦流量計。
【００１７】
（４）前記渦検出器に、圧電バイモルフ型センサを埋め込んだことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計。
【００１８】
（５）前記渦発生体の上流側両端部をエッジ加工したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流量計
【００１９】
（６）前記測定管と前記渦発生体を合成樹脂材で一体成型したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の渦流量計。
【００２０】
（７）前記渦発生体と前記渦検出部を一体成型したセンサ部を、前記測定管路に直交して挿入固定したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の渦流量計
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用した渦流量計の一例を示す断面構成図であり、（Ａ）はベーン状検出部３ａを含む面で切った上断面図、（Ｂは）同じくベーン状検出部３ａを含む面で切った側断面図である。尚、図３の従来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
渦発生体２の構造は基本的には従来と同一構造であり、ボディ筐体１と一体成型されている。本発明の構成上の特徴は、渦発生体２の下流側上部に、この渦発生体の高さＤ（測定管路１ａの径と同一）に対して所定の高さを有するＬ状切り欠き部２ａを形成し、この切り欠き部に所定のギャップ（略０．５ｍｍ）Ｘを介して高さｈを有する渦検出器のベーン状検出部３ａを配置した点にある。
【００２３】
渦発生体２の上流側の幅Ｌ１は、前記のように規格で０．２８Ｄ（この場合のＤは測定管路１ａを円としたときの直径である）とされる。切り欠き部２ａが形成される下流側の幅Ｌ２は、ベーン状検出部３ａの幅ｔとほぼ同一に設計されている。
【００２４】
ボディ筐体１に貫通して形成される穴部１ｂは、切り欠き部２ａの上部に形成され、この穴部より渦検出器３のブロックが挿入され、Ｏ−リング材を介してボディ筐体１にねじ止め固定されている。
【００２５】
この固定状態で、ベーン状検出部３ａは、所定のギャップＸを介して切り欠き部２ａ内に配置される。本発明の構造では、渦の発生点のすぐ下流の圧力変動が最も大きい部分で検出できることから、ベーン状検出部３ａの高さｈは従来構造のように０．７５Ｄは必要ではなく、渦発生体２の高さＤに対してｈ＝０．２Ｄ〜０．４Ｄの比率範囲で渦を高感度に検出可能である。
【００２６】
従って前記ケース３の場合でも、ベーン状検出部３ａの高さｈを前記ケース２の場合と同一とすることができ、耐振性と検出感度の品質を両立することが可能となる。
【００２７】
図２は、本発明の他の実施例構造を示す側断面図である。図１と比較したこの実施例の特徴は、渦発生体２がボディ筐体１とは別部材で形成されている点である。即ち、渦発生体２と渦検出器３とが一体成型されたセンサ部が、ボディ筐体１の穴部１ｂより測定管路１ａ内に挿入され、下端の鍔部２ｂをボディ筐体１の下部に形成した切り欠き穴１ｃに係合固定し、Ｏ−リング材を介してボディ筐体１にねじ止め固定されている。
【００２８】
一般に、樹脂材料での一体成形では、成形品が大きくなるにつれて、そり、ヒケなどが発生して、測定管路１ａが波状になったり、渦発生体２の角部が変形して曲がったりして精度低下の要因となりやすい。
【００２９】
図２の別体構造によれば、一体成形により構成されたセンサ部が、ボディ筐体１に挿入される構造になっているため、渦発生体２の高精度加工が可能となり、精度低下の問題が解決する。又ボディ筐体の配管長や継手の設計が自由にできるので、大流量の小型プラスチック渦流量計の開発が容易となる。
【００３０】
本発明を適用できる測定管路の形状は、オーバル形の他、円形、四角形でも効果は同一である。また渦発生体２の上流側のエッジ部にＲを付けたり、面取り、テーパ加工することも可能である。
【００３１】
実施例の図面は、ベーン状検出部３ａの下流側端部と渦発生体２の下流側端部とが面一となっているが、ベーン状検出部３ａの下流側端部はＬ形切り欠き部の内側又は外側にシフトしていても効果は同一である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によればベーン状検出部は、渦の剥離直後の部分、即ち、渦発生点のすぐ下流の圧力変動が最も大きい部分で検出できることからきれいな渦波形を検出可能であり、渦信号の検出感度を稼ぐことができる。
【００３３】
この結果、渦検出器のベーン状検出部の長さを短くできるので、高感度で耐振性の優れた大流量測定用の渦流量計を実現できる。このことから、すでに実績のある渦検出器をそのまま流用することができ、コストダウンが可能となる。
【００３４】
渦発生体の別体構造では、樹脂成型に伴うそり、ヒケによる影響を小さくすることができ、配管長や、継手部分は渦発生体の成形品とは別になるので、自由な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した渦流量計の一例を示す断面構成図である。
【図２】本発明の他の実施例構造を示す側断面図である。
【図３】従来の合成樹脂形渦流量計の全体構成図である。
【符号の説明】
１　ボディ筐体
１ａ　測定管路
１ｂ　穴部
２　渦発生体
２ａ　Ｌ状切り欠き部
３　渦検出器
３ａ　ベーン状検出部
４　圧電バイモルフ型センサ

Claims

流体が流れる測定管路と、前記流体内に渦を発生させる柱状の渦発生体と、前記渦発生体の下流側に配置された渦検出器とよりなる渦流量計において、
前記渦発生体の下流側上部に、前記渦発生体の高さＤに対して所定の高さを有するＬ状切り欠き部を形成し、この切り欠き部に所定のギャップを介して高さｈを有する前記渦検出器を配置したことを特徴とする渦流量計。
前記高さｈは、前記高さＤに対してｈ＝０．２Ｄ〜０．４Ｄの範囲であることを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
前記渦発生体の下流側の幅と前記渦検出器の厚さがほぼ同一であることを特徴とする請求項１又は２記載の渦流量計。
前記渦検出器に、圧電バイモルフ型センサを埋め込んだことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計。
前記渦発生体の上流側両端部をエッジ加工したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流量計
前記測定管と前記渦発生体を合成樹脂材で一体成型したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の渦流量計。
前記渦発生体と前記渦検出部を一体成型したセンサ部を、前記測定管路に直交して挿入固定したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の渦流量計。