JP2010164366A - 流体計測用流路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の計測精度を向上する高精度な流体計測用流路装置を提供することを目的とする。
【解決手段】計測流路を複数の扁平流路７に区画する仕切板１３と、前記仕切板１３の両縁部を支持する側板１４，１５と、前記仕切板１３と並行に上下に配設され、前記側板１４，１５と結合して両縁部を支持する天板１６、および底板１７とから構成された多層流路部材８と、前記多層流路部材８を上方の開口を介して収容するようにした収容部６と、前記開口を閉じる蓋部９とを備え、前記蓋部９を含む収容部６、または多層流路部材８の一方に外力によって変形する突起部２４，２６を設け、この突起部２４，２６の変形によって収容部６に多層流路部材８をがたつきなく固定するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の扁平流路を有する流体計測用流路装置に関するものである。

例えば、超音波式流量計測メータは、計測用流路に流体を流すとともに、その上下流側に配置した超音波送受器間の超音波伝播時間で流体流速を測定して流量などを演算するものであった。

この計測用流路は、断面長方形の矩形状であって、その対向する短辺側に超音波送受器が設けられており、一方の超音波送受器から発信された超音波は、計測用流路を流れる流体を斜めに横切って他方の超音波送受器に受信されるものである。

そして、近年では、計測精度を向上させるために、計測用流路に複数の隔壁を並行に配置することにより、計測用流路を多層流路としたものが見受けられる（例えば、特許文献１参照）。

また、計測用流路を多層流路として用いる場合の種々の改良も提案されている。例えば、図１０に示すように、計測用流路１０１の外部面にシールリングを兼ねた凸部１０２を形成するとともに、収納部材１０３の対向部位には凹部１０４を設け、この凹部１０４に凸部１０２を嵌め込むことで、収納部材１０３内における計測用流路１０３の位置決め固定が行なうようになっており、組付け作業の簡素化を促進するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
国際公開第２００４／０７４７８３号パンフレット 特開２００６−０５３０６７号公報

しかしながら、計測用流路を多層流路とする際に、計測用流路に設けた一対の送受波部と、計測用流路を層流通路に分割する多層流路との位置関係や、さらに、多層流路を形成するための仕切板の両縁をフレームにより支持した場合の仕切板間の寸法ばらつきで、計測精度を低下させるという問題があり、高精度の計測を行うためには、高精度の多層流路部材が求められている。

また、計測用流路の外部面に凸部を形成するとともに、収納部材の対向面には凹部を形成して、組付け作業時において凹部に凸部を嵌め込む構成のものにおいては、組付け作業時、凹、凸部に寸法ばらつきが生起し、収納部材への計測用流路の嵌め込み寸法精度が低下してしまう課題があった。

したがって、計測用流路を流れる流体にも影響を及ぼし高精度測定ができなくなることがあった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、流体の計測精度を向上する流体計測用流路装置を提供するものである。

前記の目的を達成するために、本発明の流体計測用流路装置は、仕切板を介して計測流路を複数の扁平流路に区画した多層流路部材と、前記多層流路部材を収容する収容部を有
する流体路とを具備し、前記多層流路部材の外周からはビート部を周方向に突設するとともに、このビート部に対応して流体路の収容部内壁からは、同ビート部が嵌合する凹条を凹設し、さらに前記ビート部の一部に外力によって変形する突起部を形成し、この突起部の変形によって前記収容部に多層流路部材を固定するようにしたものである。

このように、ビート部に外力によって変形する突起部を設けたことによって、正確に、しかもガタツキなく収容部に対する多層流路部材の固定が可能となる。

本発明によれば、正確に、しかもガタツキなく収容部に対する多層流路部材の固定ができ、したがって、流体の計測精度を高めることができるとともに、取り付け作業の効率化も促進できるものである。

本発明は、仕切板を介して計測流路を複数の扁平流路に区画した多層流路部材と、前記多層流路部材を収容する収容部を有する流体路とを具備し、前記多層流路部材の外周からはビート部を周方向に突設するとともに、このビート部に対応して流体路の収容部内壁からは、同ビート部が嵌合する凹条を凹設し、さらに前記ビート部の一部に外力によって変形する突起部を形成し、この突起部の変形によって前記収容部に多層流路部材を固定するようにしたものである。

このように、ビート部に外力によって変形する突起部を設けたことによって、正確に、しかもガタツキなく収容部に対する多層流路部材の固定が可能となり、また、その外力はビート部で受け止められるところから、多層流路部材に変形などが生起するようなこともない。

前記多層流路部材と流体路の収容部とは断面形状が矩形状に設定されており、突起部はビート部のコーナ部をはさむ両側に形成した。

したがって、外力はビート部で受け止められるとともに、その応力がビート部の長手方向に加わるため、より一層確実に多層流路部材の変形を阻止することができるものとなる。

具体的には、突起部は矩形枠状のビート部の長手方向に対応する部位にそれぞれ形成しておくのが好ましい。

ビート部は多層流路部材の長手方向に複数条形成することも考えられる。この場合、これらビート部と個々に対応して流体路の収容部に複数条の凹条を凹設しておけば、収容部と多層流路部材とに隙間があっても、それが蛇行状、つまりはラビリンスを構成するようになり、同隙間を介した流体の流れを可及的に抑制できるものとなる。

前記ビート部と凹条を多層流路部材および収容部の長手方向非対称位置に形成すれば、収容部への多層流路部材の逆付けを防止でき、逆に、長手方向対称位置に形成すれば、取り付け時の方向性をなくすことができるものである。

さらに、具体的には、計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板に直交し両縁部を支持する側板と、前記仕切板と並行に上下に配設され、前記側板と結合して両縁部を支持する天板、および底板とから構成された多層流路部材と、前記多層流路部材を上方の開口を介して収容するようにした収容部、および前記開口を閉じる蓋部を有する流体路とを具備し、前記多層流路部材の外周からはビート部を周方向に突設するとともに
、このビート部に対応して流体路の収容部と蓋部の内壁からは、同ビート部が嵌合する凹条を凹設し、さらに前記ビート部の一部に外力によって変形する突起部を形成して、この突起部の変形によって前記収容部に多層流路部材を固定するようにした。

そして、これら流体計測用流路装置を超音波式流量計測メータに用いれば、流体の流速および／または流量の計測が高精度にできるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図７は実施の形態１として、超音波式流量計測メータ１に実施した場合を示し、アルミダイキャストでつくられたその流体路２は左右の鉛直流路３ａ，３ｂと、これらを連結する水平流路４とで略逆Ｕ字状に形成されている。

水平流路４は、長方形の矩形断面をなし、上面が開口するとともに、対向する側壁には超音波送受器取付部５ａ，５ｂを形成した収容部６を有している。

前記収容部６には、複数の扁平流路７からなり、全体として長方形の矩形断面の多層流路部材８が収納され、蓋部９で上面の開口が密閉されるようにしてある。

前記多層流路部材８は、例えば、ガラス繊維を充填したブチエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂で成型されている。

鉛直流路３ａに流入した流体は多層流路部材８の複数の扁平流路７に分流され、次いで、鉛直流路３ｂに流動して流出されるものである。

前記超音波送受器取付部５ａ，５ｂに対応する収容部６、および多層流路部材８の側壁には超音波通過口１０，１１を設けることで超音波伝播路１２が形成されている。

この超音波伝播路１２は多層流路部材８の扁平流路７を層流状態で流れる流体を斜めに横切るように形成されるものである。

このように、超音波伝搬路１２が斜めに形成されている配置パターンは、所謂、Ｚパス（Ｚ−ｐａｔｈ）またはＺ法と呼ばれており、本実施の形態では、このＺパス配置について例示する。

多層流路部材８は、複数の扁平流路７に区画するための複数の仕切板１３と、これら仕切板１３における流体の流れ方向に沿った縁部１３ａを支持する側板１４，１５と、これら側板１４，１５の内側に接合される天板１６、および底板１７とによって矩形箱状に形成されており、左右の側板１４，１５間に仕切板１３が水平に所定間隔で保持されている。

さらに述べると、側板１４，１５の対向する内面には、仕切板１３を所定間隔で保持するため複数本のスリット１８が設けられている。

これらスリット１８は、各仕切板１３によって仕切られる扁平流路７の断面積が均一になるように、流体の流れに対して直交する上下方に沿って等間隔で設けられている。

なお、多層流路部材８の側壁に形成した超音波通過口１１は、超音波を透過させること
ができる、例えば細かなメッシュ、パンチングメタルなどのフィルタ部材１９が取り付けられている。

仕切板１３は全体矩形の薄板状部材であり、それらの縁部１３ａには、複数個の鍔部１３ｂが設けられている。

これら鍔部１３ｂは、例えば、仕切板１３の四隅および中央部から幅方向外側へ突出して設けてある。

一方、側板１４，１５に設けられているスリット１８には、仕切板１３の鍔部１３ｂに対応した位置に貫通孔１８ａを設け、これら貫通孔１８ａを通して鍔部１３ｂの端面が外側に露出するようになっていている。

さて、多層流路部材８の外周面長手方向中央部には２条のビート部２０，２１が周方向に連続して一体形成してあり、一方、水平流路４の収容部６およびその上方開口を閉じる蓋部９には前記ビート部２０，２１が嵌合する１条の凹条２２が凹設してある。

前記多層流路部材８の一方のビート部２０は、その側板１４，１５に一体形成したビート部材２０ａ，２０ｂと、天板１６および底板１７に一体形成したビート部材２０ｃ、２０ｄとを枠状に連結して得たもので、また、他方のビート部２１も、側板１４，１５に一体形成したビート部材２１ａ，２１ｂと、天板１６および底板１７に一体形成したビート部材２１ｃ、２１ｄとを枠状に連結して得たものである。

そして、側板１４，１５に一体形成した一方のビート部材２０ａ，２０ｂの上下端部は同側板１４，１５の上下縁より突出していて、それらの内側に天板１６および底板１７の一方のビート部材２０ｃ、２０ｄの両端が接合され、また、天板１６および底板１７に一体形成した他方のビート部材２１ｃ、２１ｄの両端部は側板１４，１５の切欠き２３を介して同天板１６および底板１７の側方へ突出し、側板１４，１５の他方のビート部材２１ａ，２１ｂの上、下端に接合するようにしてある。

前記側板１４，１５の上下縁より突出した一方のビート部材２０ａ，２０ｂの上下端部は凹状に形成され、その底部分よりピン状の突起部２４が突設してある。前記突起部２４は天板１６および底板１７の一方のビート部材２０ｃ、２０ｄの高さよりも大でそれらビート部材２０ｃ，２０ｄより外側へ飛び出すように設定されている。

さらに、前記天板１６および底板１７の他方のビート部材２１ｃ、２１ｄの両端部、すなわち、側板１４，１５の切欠き２３を介して天板１６および底板１７の側方へ突出した部位には、間に隙間２５をおいて三角形状の突起部２６が突設してある。前記突起部２６の高さは側板１４，１５のビート部材２１ａ，２１ｂのそれよりも大に設定してある。

前記の構成において、流体路２への多層流路部材８の組込みについて説明する。

先ず、収納部６の上方開放部より多層流路部材８を挿入する。このとき、収納部６の両内壁に形成した凹条２２に多層流路部材８の側板１４，１５より突設したビート部材２０ａ，２０ｂ、および２１ａ，２１ｂが嵌合してガイド作用を果たすため、前記挿入作業が円滑になされ、収納部６の内底面に存在する凹条２２に多層流路部材８の底板１７より突設したビート部材２０ｄ，２１ｄが嵌まり込んだところでその挿入作業が完了する。

次に、収納部６の上方開放部に蓋部９を覆設すればよい。

ところで、収納部６の上方開放部より多層流路部材８を挿入する際、その天板１６、底板１７における横方向のビート部材２１ｃ，２１ｄの両端に形成した三角形状の突起部２６の高さが側板１４，１５のビート部材２１ａ，２１ｂのそれよりも大に設定してあるために、それぞれの頂点部分が潰れるように変形することとなる。

また、収納部６の上方開放部より挿入した多層流路部材８を蓋部９で押圧すれば、その側板１４，１５における縦方向のビート部材２０ａ，２０ｂの上下端に形成したピン状の突起部２４の高さが天板１６、底板１７のビート部材２０ｃ，２０ｄのそれよりも大に設定してあるために、それぞれの頂点部分が潰れるように変形することとなる。

したがって、前記多層流路部材８はその横方向は勿論、縦方向双方にわたってがたつきなど確実に阻止されて収納部６に固定されるものである。

ここで、前記多層流路部材８は計測流路２の収容部６に収容され、蓋部９で密閉するようにしてあるので、その周囲の隙間はあってもなくても流体漏れなどの支障はないが、超音波伝播路１２の流体の流れを代表値として計測することから、多層流路部材８の外側を流れる量と、内部、つまりは扁平流路７を流れる流体量のバランスや、超音波伝播路１２を形成する多層流路部材８の位置関係は非常に重要である。

つまり、多層流路部材８ががたつきを有していたり、その周囲の隙間がばらついていたりすると流体の流れの計測精度に影響を与えるので、超音波伝播路１２を流動する流体の流れを安定させるためには、収容部６に多層流路部材８を収容して蓋部９で密閉したときに、この多層流路部材８が確実に固定されている必要がある。

本実施の形態では、突起部２４，２６を変形させることによりそれを可能にしているものである。

一方の突起部２４の体積は凹状部の容積より小としてあり、また、他方の突起部２６の近傍には隙間２５が存在するため、それらが変形してもはみ出すことがなく、収容部６と多層流路部材８の外壁の間にはみ出した部分が挟まって、蓋部９が閉まらないというおそれもなく、寸法ばらつきの影響を受けずに固定ができるようになり、収容部６と収容した多層流路部材８の隙間を小さく設定することができることとなる。

加えて、突起部２４、２６をビート部材２０ａ〜２０ｄ、および２１ａ〜２１ｄの長手方向端部に対応して位置させているところから、それら突起部２４、２６に加わる変形応力はビート部材２０ａ〜２０ｄ、および２１ａ〜２１ｄで受け止められることとなり、多層流路部材８の側板１４，１５や天板１６、底板１７には加わらないものとなる。つまり、多層流路部材８そのものの変形を防止でき、確実に固定できる。

（実施の形態２）
図８は実施の形態２を示し、図７と同作用を行う構成には同一符号を付し、具体的説明は実施の形態１のものを援用する。

実施の形態１と相違するところは、ビート部２０，２１をそれぞれ独立した凹条２２ａ，２２ｂに嵌め込むようにした点である。

この構成によれば、流路体２の収納部６と多層流路部材８との間のラビリンス効果が高まり、確実に多層流路部材８の扁平流路７に流体を流動させることができる。

（実施の形態３）
図９は実施の形態３を示し、図２などと同作用を行う構成には同一符号を付し、具体的説明は実施の形態１のものを援用する。

実施の形態１と相違するところは、ビート部２０，２１に直接的に突起部２４ａ，２６ｂを形成したもので、それぞれの突起部２４ａ，２６ｂは略山形状に設定され、それらの頂部が変形しやすいようにしている。

なお、前記実施の形態では、多層流路部材８の長手方向中心部にビート部を配設したが、これは多層流路部材８の収容方向に方向性がない場合に有効で、収容方向に方向性がある場合には、位置合わせ部の数を変えたり、あるいは、左右非対称の形状となるようにして、逆方向に組み込めないようにすると、組み込みミスを防止できるようになる。

さらに、収容部に多層流路部材を収容して蓋部で密閉したときに、突起部が変形して、収容部６に多層流路部材が動かないように固定する構成で説明したが、これに加え、突起部の近傍に位置させて、多層流路部材の外周と収容部と蓋部との隙間を一定に規制するように、多層流路部材の外周、あるいは収容部と蓋部のいずれかに位置合わせの段部を設けるようにしてもよい。

これによれば、多層流路部材を収容して収容部と蓋部を密閉したときに、段部に相対する壁面に接するまで、突起部が変形するようにできるので、多層流路部材の外周と収容部、および蓋部との隙間を一定に規制することができるとともに、突起部の変形代を制御できるようになり、安定した固定力を得ることができるようになる。

以上のように本発明にかかる流体計測用流路装置は、簡単な構成で、多層流路部材をがたつきを防止して固定できるようになり、高い信頼性が得られるもので、超音波式流量計測メータに応用すれば高精度の計測を可能とするものである。

本発明の実施の形態１における超音波式流量計測メータの全体分解斜視図 本発明の実施の形態１における流体計測用流路装置の分解斜視図 図２のＡ部の拡大斜視図 図２のＢ部の拡大斜視図 同流体計測用流路装置の正断面図 同流体計測用流路装置の他の部分での正断面図 同流体計測用流路装置の側断面図 本発明の実施の形態２における流体計測用流路装置の側断面図 本発明の実施の形態３における流体計測用流路装置の要部斜視図 従来の流体計測用流路装置の断面図

１ 超音波式流体計測装置
２ 流体路
６ 収容部
７ 扁平流路
８ 多層流路部材
９ 蓋部
１３ 仕切板
１４，１５ 側板
１６ 天板
１７ 底板
２４，２４ａ，２６，２６ａ 突起部
２２，２２ａ，２２ｂ 凹条

Claims (9)

1. 仕切板を介して計測流路を複数の扁平流路に区画した多層流路部材と、前記多層流路部材を収容する収容部を有する流体路とを具備し、前記多層流路部材の外周からはビート部を周方向に突設するとともに、このビート部に対応して流体路の収容部内壁からは、同ビート部が嵌合する凹条を凹設し、さらに前記ビート部の一部に外力によって変形する突起部を形成し、この突起部の変形によって前記収容部に多層流路部材を固定するようにした流体計測用流路装置。
2. 多層流路部材と流体路の収容部とは断面形状が矩形状に設定され、突起部はビート部のコーナ部をはさむ両側に形成した請求項１記載の流体計測用流路装置。
3. 突起部は矩形枠状のビート部の長手方向に対応する部位にそれぞれ形成した請求項２記載の流体計測用流路装置。
4. ビート部を多層流路部材の長手方向に複数条形成した請求項１〜３いずれか１項記載の流体計測用流路装置。
5. ビート部を多層流路部材の長手方向に複数条形成するとともに、前記ビート部と個々に対応して流体路の収容部に複数条の凹条を凹設した請求項１〜４いずれか１項記載の流体計測用流路装置。
6. ビート部と凹条を多層流路部材および収容部の長手方向非対称位置に形成した請求項４または５記載の流体計測用流路装置。
7. ビート部と凹条を多層流路部材および収容部の長手方向対称位置に形成した請求項４または５記載の流体計測用流路装置。
8. 計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板に直交し両縁部を支持する側板と、前記仕切板と並行に上下に配設され、前記側板と結合して両縁部を支持する天板、および底板とから構成された多層流路部材と、前記多層流路部材を上方の開口を介して収容するようにした収容部、および前記開口を閉じる蓋部を有する流体路とを具備し、前記多層流路部材の外周からはビート部を周方向に突設するとともに、このビート部に対応して流体路の収容部と蓋部の内壁からは、同ビート部が嵌合する凹条を凹設し、さらに前記ビート部の一部に外力によって変形する突起部を形成して、この突起部の変形によって前記収容部に多層流路部材を固定するようにした流体計測用流路装置。
9. 請求項１〜８いずれか１項記載の流体計測用流路装置を用いた超音波式流量計測メータ。