JP2017067726A - カルマン渦流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子を収容する樹脂材料を透過する腐食性ガスにより圧電素子の電極が腐食することを抑制する。
【解決手段】流路１１とカルマン渦発生柱１２とが内部に形成されたボディ１０と、カルマン渦発生柱１２が発生させたカルマン渦を計測して流体の流量を得る流量計測部２０とを備え、流量計測部２０は、圧電素子２１と、圧電素子２１が流路１１に配置されるようにボディ１０に取り付けられる圧電素子ホルダ２５と、圧電素子２１の電極よりも耐腐食性が高い材料により形成される薄膜部３０，３１とを有し、圧電素子ホルダ２５は、樹脂材料により一体に形成される一対の板状部２５ａ，２５ｂにより圧電素子２１を挟んだ状態で収容し、薄膜部３０，３１は、板状部２５ａ，２５ｂと電極との間に配置されるカルマン渦流量計を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、カルマン渦を計測して流体の流量を得るカルマン渦流量計に関する。

従来、流体の流れに対応するカルマン渦を発生させてこれを検出して電気信号に変換することにより流量を計測するカルマン渦流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されるカルマン渦流量計は、薄板状の受圧板の周囲にダイヤフラムを形成して流路を構成する管に固定し、ダイヤフラムにより流路から隔離された中空部に配置された振動ピックアップ素子によってカルマン渦による受圧板の振動を検出するものである。

特開平９−１９６７２２号公報

特許文献１に開示されるカルマン渦流量計は、ダイヤフラムにより振動ピックアップ素子を流路から隔離する比較的複雑な構造であるため、製造コストが増大してしまう。また、振動ピックアップ素子を流路から隔離した位置に配置するため、振動の検出精度等が十分に高められない可能性がある。
一方、特許文献１に従来技術として開示されるように、受圧片に収容した渦検出器を流路に配置する構造の場合、流体から発生する腐食性ガスが受圧片を透過して渦検出器が腐食してしまう可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子を収容する樹脂材料を透過する腐食性ガスにより圧電素子の電極が腐食することを抑制可能なカルマン渦流量計を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計は、流通方向に沿って流体が流通する流路と、該流路を流通する流体にカルマン渦を発生させる渦発生体とが内部に形成された本体部と、前記流通方向の前記渦発生体の下流側に配置されるとともに前記渦発生体が発生させた前記カルマン渦を計測して前記流体の流量を得る流量計測部とを備え、前記流量計測部は、板状に形成される圧電材料と該圧電材料に接合される電極とを有する圧電素子と、該圧電素子を内部に収容するとともに前記圧電素子が前記流路に配置されるように前記本体部に取り付けられる収容部と、前記電極よりも耐腐食性が高い材料により形成される薄膜部とを有し、前記収容部は、樹脂材料により一体に形成される一対の板状部により前記圧電素子を挟んだ状態で収容し、前記薄膜部は、前記板状部と前記電極との間に配置される。

本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計によれば、板状に形成される圧電材料とそれに接合される電極とを有する圧電素子は、樹脂材料により一体に形成される一対の板状部により挟まれた状態で収容部に収容されるとともに流路に配置される。流路を流通する流体（例えば、フッ化水素酸）から腐食性ガスが発生する場合、流路に配置された収容部の内部に一対の板状部を透過した腐食性ガスが侵入するが、電極よりも耐腐食性が高い材料により形成される薄膜部が板状部と電極との間に配置されるため、電極の腐食が抑制される。
このように、本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計によれば、圧電素子を収容する樹脂材料を透過する腐食性ガスにより圧電素子の電極が腐食することを抑制可能なカルマン渦流量計を提供することができる。

本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計において、前記圧電素子は、前記圧電材料の第１面および第２面に接合される一対の前記電極を有し、一対の前記薄膜部は、一対の前記板状部と一対の前記電極との間に配置されるものであってもよい。
このようにすることで、板状に形成される圧電材料の第１面および第２面に接合される一対の電極が一対の板状部を透過した腐食性ガスにより腐食することを抑制することができる。

本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計において、前記薄膜部の厚さは、前記圧電素子の厚さの１／２０以上かつ１／５以下とする構成であってもよい。
このようにすることで、薄膜部の厚さを圧電素子の厚さの１／２０以上として腐食性ガスによる電極の腐食を薄膜部によって十分に抑制することができる。また、薄膜部の厚さを圧電素子の厚さの１／５以下として薄膜部の剛性を十分に低くし、板状部から伝達されるカルマン渦による振動を、薄膜部を介して圧電素子に確実に伝達することができる。

上記構成において、前記圧電素子の厚さは０．３ｍｍ以上かつ０．４ｍｍ以下であり、前記薄膜部の厚さは２０μｍ以上かつ６０μｍ以下であるようにしてもよい。
このようにすることで、腐食性ガスによる電極の腐食を薄膜部によって十分に抑制するとともに薄膜部の剛性を十分に低くし、板状部から伝達されるカルマン渦による振動を、薄膜部を介して圧電素子に確実に伝達することができる。

本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計において、前記薄膜部は、接着剤により前記電極に接合されているものであってもよい。
このようにすることで、薄膜部を接着剤により電極に接合するという比較的簡易な作業によって組み立てを容易にしつつ、圧電素子の電極が腐食性ガスで腐食することを抑制することができる。また、接着剤を薄膜部の周囲に充填することにより、カルマン渦による振動の伝達性を向上させ、それに伴って圧電素子の感度を向上させることができる。

本発明の一態様にかかるカルマン渦流量計において、前記薄膜部は、前記電極に蒸着によって形成されているものであってもよい。
このようにすることで、薄膜部を蒸着によって電極に形成することにより、薄膜部を電極に接着する工程が不要となるため組み立てを容易にしつつ、圧電素子の電極が腐食性ガスで腐食することを抑制することができる。

本発明によれば、圧電素子を収容する樹脂材料を透過する腐食性ガスにより圧電素子の電極が腐食することを抑制可能なカルマン渦流量計を提供することができる。

第１実施形態のカルマン渦流量計を示す部分縦断面図である。 第１実施形態のカルマン渦流量計の要部を示す部分縦断面図である。 図２に示すカルマン渦流量計のＡ−Ａ矢視断面図である。 図３に示すカルマン渦流量計の部分拡大図である。 図２に示すカルマン渦流量計のＢ−Ｂ矢視断面図である。 ボディから圧電素子ホルダおよび圧電素子を取り外した状態を示す図である。 ボディに圧電素子ホルダを接合した状態を示す図である。 図２に示すボディの平面図である。 図２に示す圧電素子ホルダの底面図である。 図２に示す圧電素子ホルダの平面図である。 図２に示す圧電素子の側面図である。 カルマン渦流量計の一対の板状部に圧電素子を取り付ける変形例を示す縦断面図である。 第２実施形態のカルマン渦流量計の要部を示す縦断面図である。 カルマン渦流量計の変形例の要部を示す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態のカルマン渦流量計について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のカルマン渦流量計１００は、流通方向（図１の左から右へ向かう方向）に沿って流体が流通する流路１１が内部に形成されたボディ（本体部）１０と、流路１１を流通する流体の流量を計測する流量計測部２０と、ボディ１０の流路１１の流入口１１ａと連通する流入流路が内部に形成される流入流路部材４０と、ボディ１０の流路１１の流出口１１ｂと連通する流出流路が内部に形成される流出流路部材４１と、ボディ１０および制御基板（図示略）を内部に収容するケーシング５０と、制御基板に接続されるとともに外部の制御装置（図示略）と通信するためのケーブル６０とを備える。

本実施形態のカルマン渦流量計１００は、各種の液体を流路１１に流通させ、その流量を計測するものである。流路１１を流通する液体は、例えば、フッ化水素酸（フッ酸），塩酸，硝酸，オゾン水等である。これらの液体からは、フッ化水素，塩化水素，硝酸，オゾン等の腐食性ガスが発生する。

本実施形態のカルマン渦流量計１００が備えるボディ１０，流入流路部材４０，流出流路部材４１は、ＰＦＡ(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素樹脂材料により形成されている。流量計測部２０は、圧電素子２１と後述する薄膜部３０，３１を除く他の部分がＰＦＡ等のフッ素樹脂材料により形成されている。
フッ素樹脂材料は、耐熱性および耐薬品性のある材料である一方でガス透過性を有する。そのため、フッ素樹脂材料の厚みが薄い場合、フッ化水素，塩化水素，硝酸，オゾン等の腐食性ガスがフッ素樹脂材料を透過する可能性がある。

次に、カルマン渦流量計１００が備えるボディ１０について説明する。
図２は、第１実施形態のカルマン渦流量計１００の要部を示す部分縦断面図であり、図１に示すケーシング５０およびケーブル６０を省略したものである。
図２に示すように、ボディ１０の内部には、流体の流通方向に沿った上流側にカルマン渦発生柱（渦発生体）１２が形成され、流通方向のカルマン渦発生柱１２の下流側に流量計測部２０が配置されている。カルマン渦発生柱１２は、流路１１を流通する流体にカルマン渦ＫＶ（図５参照）を発生させる柱状部材である。

図２に示すように、ボディ１０には、流量計測部２０が挿入される挿入穴１３が形成されている。
図８（図２に示すボディの平面図）に示すように、挿入穴１３の内周面には、挿入穴１３に挿入された流量計測部２０が挿入穴１３回りに回転しないように保持するための凹溝部１３ａおよび凹溝部１３ｂが形成されている。

図３（図２に示すカルマン渦流量計１００のＡ−Ａ矢視断面図）に示すように、ボディ１０の内部に形成される流路１１は、断面視した形状が略楕円形状となっている。ボディ１０の内部に形成されるカルマン渦発生柱１２は、流路１１の底部と頂部のそれぞれに連結される柱状に形成されている。

図５（図２に示すカルマン渦流量計１００のＢ−Ｂ矢視断面図）に示すように、カルマン渦発生柱１２は、断面形状が略三角形状に形成されている。カルマン渦発生柱１２の断面形状は、下流側に頂部１２ａを有するとともに上流側に底部１２ｂを有する形状となっている。
そのため、流通方向に沿って流通する流体がカルマン渦発生柱１２の底部１２ｂに衝突すると、流路１１の幅方向の中央を通過する軸線Ｘを中心として幅方向に一定間隔を空けた位置に、それぞれ複数のカルマン渦ＫＶからなる２列の渦列が形成される。

図５に示すように、一方の渦列に含まれる複数のカルマン渦ＫＶの軸線Ｘに沿った位置と、他方の渦列に含まれる複数のカルマン渦ＫＶの軸線Ｘに沿った位置とは、それぞれ異なった位置となっている。具体的には、一方の渦列に含まれる複数のカルマン渦ＫＶの軸線Ｘに沿った位置の間に、他方の渦列に含まれる複数のカルマン渦ＫＶが配置されるようになっている。
図５に示すカルマン渦ＫＶは、ある時点で流路１１を流通する流体が形成するカルマン渦ＫＶを示したものである。カルマン渦ＫＶは、図５に示す相対的な位置関係を保持したまま流通方向に沿って移動する。

次に、カルマン渦流量計１００が備える流量計測部２０について説明する。流量計測部２０は、カルマン渦発生柱１２が発生させたカルマン渦を計測して流体の流量を得る装置である。
図３および図４（図３に示すカルマン渦流量計の部分拡大図）に示すように、流量計測部２０は、外部から与えられる振動に応じた電圧を出力する圧電素子２１と、圧電素子２１を内部に収容する圧電素子ホルダ（収容部）２５と、圧電素子２１の表面に配置される一対の薄膜部３０，３１とを有する。

ここで、圧電素子２１について説明する。
図１１（図２に示す圧電素子の側面図）に示すように、圧電素子２１は、板状に形成される圧電材料２２と、圧電材料２２の第１面２２ａおよび第２面２２ｂに接合される一対の電極２３，２４とを有する。電極２３は、圧電材料２２の第１面２２ａの全面を覆うように接合され、はんだ接合部２３ｂを介して電線２３ａと導通するように接続されている。同様に、電極２４は、圧電材料２２の第２面２２ｂの全面を覆うように接合され、はんだ接合部２４ｂを介して電線２４ａと導通するように接続されている。
電極２３，２４は、例えば、銀または銀とパラジウムの合金により形成されている。

圧電材料２２は、外部から与えられる振動等により変形することにより電圧を発生させる材料である。本実施形態における振動とは、カルマン渦ＫＶにより収容部２５を介して圧電材料２２に伝達される振動である。圧電材料２２としては、例えば、ペロブスカイト型結晶構造をしている強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）等の圧電セラミックスが用いられる。

圧電材料２２の第１面２２ａに電極２３が接合され、圧電材料２２の第２面２２ｂに電極２４が接合されているため、電極２３，２４には圧電材料２２の変形に応じた電圧が発生する。電極２３，２４と導通する電線２３ａ，２４ａは、ケーシング５０に収容される制御基板（図示略）に接続されている。制御基板は、電線２３ａ，２４ａの電圧差の変動を検出することにより、カルマン渦ＫＶにより収容部２５を介して圧電材料２２に伝達される振動の周波数（カルマン渦ＫＶの周波数）を計測し、計測結果に応じて流路１１を流通する流体の流量を算出する。

次に、圧電素子ホルダ２５について説明する。
圧電素子ホルダ２５は、図４に示すように、一対の板状部２５ａ，２５ｂと底部２５ｃとをフッ素樹脂材料により一体に形成した部材である。圧電素子ホルダ２５は、一対の板状部２５ａ，２５ｂと底部２５ｃとにより袋状に形成される保持穴２５ｄを有する。
圧電素子ホルダ２５は、一対の板状部２５ａ，２５ｂにより圧電素子２１を挟んだ状態で保持穴２５ｄに収容する。

図９（図２に示す圧電素子ホルダ２５の底面図）および図１０（図２に示す圧電素子ホルダ２５の平面図）に示すように、圧電素子ホルダ２５の外周面には一対の凸部２５ｅ，２５ｆが形成されている。圧電素子ホルダ２５をボディ１０に取り付ける際に、凸部２５ｅを凹溝部１３ａへ挿入し、凸部２５ｆを凹溝部１３ｂへ挿入することにより、流量計測部２０が挿入穴１３回りに回転しないようにボディ１０に保持される。

図３に示すように、圧電素子ホルダ２５は、一対の板状部２５ａ，２５ｂにより保持された圧電素子２１が流路１１に配置されるようにボディ１０の挿入穴１３に挿入されている。圧電素子ホルダ２５は、ボディ１０の挿入穴１３に挿入された状態で、ボディ１０および圧電素子ホルダ２５と同じフッ素樹脂材料からなる溶接材料により溶接される。この溶接作業により、圧電素子ホルダ２５をボディ１０に固定する溶接部２６が形成され、流路１１を流通する流体が圧電素子ホルダ２５とボディ１０の接合部分から漏れ出すことが防止される。

圧電素子ホルダ２５に形成される凹所２５ｇには、樹脂材料製の充填材２７が充填されている。凹所２５ｇに充填材２７を充填して固化させることにより、圧電素子２１が圧電素子ホルダ２５に固定される。

図６は、ボディ１０から圧電素子ホルダ２５および圧電素子２１を取り外した状態を示す図である。また、図７は、ボディ１０に圧電素子ホルダ２５を接合した状態を示す図である。
図３に示すカルマン渦流量計１００を製造する際には、図６に示す状態からボディ１０の挿入穴１３へ圧電素子ホルダ２５を挿入し、図７に示す状態とする。

次に、圧電素子ホルダ２５を挿入穴１３へ挿入した状態で溶接作業を行い、圧電素子ホルダ２５をボディ１０に固定する溶接部２６を形成する。
最後に、圧電素子ホルダ２５の保持穴２５ｄへ圧電素子２１を挿入し、凹所２５ｇに充填材２７を充填して図４に示す状態とする。なお、圧電素子２１には、一対の薄膜部３０，３１が予め接合されているものとする。圧電素子ホルダ２５の保持穴２５ｄへ圧電素子２１を挿入する前に圧電素子ホルダ２５をボディ１０に固定しているのは、溶接部２６を形成する際の熱が圧電素子２１に伝達されないようにするためである。

図５に示すように、圧電素子ホルダ２５の一対の板状部２５ａ，２５ｂは、流体の流通方向（軸線Ｘ方向）と一致する方向に配置されている。そのため、一対の板状部２５ａ，２５ｂにより保持される圧電素子２１は、電極２３，２４の面が配置される方向が流体の流通方向（軸線Ｘ方向）と一致した状態となる。そのため、圧電素子２１は、複数のカルマン渦ＫＶからなる２列の渦列の一方の渦列による振動を電極２３側で受け、他方の渦列による振動を電極２４側で受ける。そのため、圧電素子２１は、交互に発生する２列の渦列を構成するカルマン渦ＫＶの通過に伴う振動に応じた電圧を出力する。

次に、薄膜部３０，３１について説明する。
図４に示すように、一対の薄膜部３０，３１は、一対の電極２３，２４よりも耐腐食性が高く、かつ腐食性ガスを透過させない金属材料により膜状に形成される部材である。
薄膜部３０，３１を形成する材料は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼を用いることができる。また、例えば、インコネル（登録商標）、ハステロイ（登録商標）等のニッケル合金を用いることができる。

図４に示すように、一対の薄膜部３０，３１は、一対の板状部２５ａ，２５ｂと圧電素子２１（図１１に示す一対の電極２３，２４）との間に配置されている。薄膜部３０は、板状部２５ａに保持される圧電素子２１の電極２３の全面を覆って電極２３を腐食性ガスから保護するように配置されている。同様に、薄膜部３１は、板状部２５ｂに保持される圧電素子２１の電極２４の全面を覆って電極２４を腐食性ガスから保護するように配置されている。

図４に示すように、薄膜部３０，３１の厚さはＴｈ２であり、圧電素子ホルダ２５の一対の板状部２５ａ，２５ｂの厚さはＴｈ１であり、圧電素子２１の厚さはＴｈ３である。Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３は、以下の式に示す範囲に設定するのが望ましい。
０．３ｍｍ≦Ｔｈ１≦０．８ｍｍ （１）
２０μｍ≦Ｔｈ２≦６０μｍ （２）
０．３ｍｍ≦Ｔｈ３≦０．４ｍｍ （３）

なお、式（２），（３）から、以下の式（４）が導かれる。
１／２０≦Ｔｈ２／Ｔｈ３≦１／５ （４）
式（４）は、薄膜部３０，３１の厚さＴｈ２が、圧電素子２１の厚さＴｈ３の１／２０以上かつ１／５以下であることを示している。
図６に示すように、薄膜部３０，３１の幅と圧電素子２１の幅とはＷで一致している。そのため、圧電素子２１の表面に配置される電極２３，２４の幅方向の全面が薄膜部３０，３１によって覆われた状態となっている。

薄膜部３０，３１は、シート状に形成された金属薄膜を接着剤により電極２３，２４に接合したものとすることができる。また、薄膜部３０，３１は、電極２３，２４の表面に蒸着によって形成するようにしてもよい。蒸着とは、金属材料を加熱して気化させて対象物の表面に薄膜を形成する処理である。
ここで、接着剤により薄膜部３０，３１が接合された圧電素子２１または蒸着により薄膜部３０，３１が形成された圧電素子２１を、圧電素子ホルダ２５の一対の板状部２５ａ，２５ｂに取り付ける工程について説明する。

図１１に示すように圧電素子２１に接着剤により薄膜部３０，３１が接合され、あるいは圧電素子２１に蒸着により薄膜部３０，３１が形成されている場合、第１の工程として、薄膜部３０，３１の外周面に適量の接着剤を塗布する。適量の接着剤とは、圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入した場合に、一対の板状部２５ａ，２５ｂの間を接着剤で満たしつつ接着剤が一対の板状部２５ａ，２５ｂの間が漏れ出ない程度の量をいう。

次に、第２の工程として、接着剤が塗布された圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入する。圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入すると、一対の板状部２５ａ，２５ｂの内周面と薄膜部３０，３１の外周面（接着剤を塗布した面）との間に接着剤が充填された状態となる。

最後に、第３の工程として、圧電素子２１が一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入された状態で接着剤を乾燥させ、圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に固定する。
以上のようにして、図１１に示す圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に取り付けることができる。

次に、圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に取り付ける他の変形例について説明する。
この変形例にかかるカルマン渦流量計１００ａは、図１２に示すように、一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に薄膜部３０ａ，３１ａを予め挿入しておき、その後に圧電素子２１を取り付ける例である。

この変形例では、第１の工程として、薄膜部３０ａ，３１ａを一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入する。この場合、薄膜部３０ａ，３１ａは、接着剤を塗布されることなく、一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入される。

次に、第２の工程として、薄膜部３０ａ，３１ａが接合されていない圧電素子２１の外周面に適量の接着剤を塗布する。適量の接着剤とは、圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入した場合に、薄膜部３０ａ，３１ａと圧電素子２１との間、および薄膜部３０ａ，３１ａと一対の板状部２５ａ，２５ｂの間を接着剤で満たしつつ接着剤が一対の板状部２５ａ，２５ｂの間から漏れ出ない程度の量をいう。

次に、第３の工程として、接着剤が塗布された圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入する。圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入すると、薄膜部３０ａ，３１ａと圧電素子２１との間、および薄膜部３０ａ，３１ａと一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に接着剤が充填された状態となる。すなわち、圧電素子２１の外周面に塗布された接着剤が、薄膜部３０ａ，３１ａと圧電素子２１との間と、薄膜部３０ａ，３１ａと一対の板状部２５ａ，２５ｂの間の双方に行き渡る。

最後に、第４の工程として、圧電素子２１が一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に挿入された状態で接着剤を乾燥させ、圧電素子２１に薄膜部３０ａ，３１ａを固定し、かつ一対の板状部２５ａ，２５ｂに薄膜部３０ａ，３１ａを固定する。
以上のようにして、図１２に示す圧電素子２１を一対の板状部２５ａ，２５ｂの間に取り付けることができる。

以上説明した本実施形態のカルマン渦流量計１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態のカルマン渦流量計１００によれば、板状に形成される圧電材料２２とそれに接合される電極２３，２４とを有する圧電素子２１は、フッ素樹脂材料により一体に形成される一対の板状部２５ａ，２５ｂにより挟まれた状態で圧電素子ホルダ２５に収容されるとともに流路１１に配置される。流路１１を流通する流体（例えば、フッ化水素酸）から腐食性ガスが発生する場合、流路１１に配置された圧電素子ホルダ２５の内部に一対の板状部２５ａ，２５ｂを透過した腐食性ガスが侵入するが、電極２３，２４よりも耐腐食性が高い金属材料により形成される薄膜部３０，３１が板状部２５ａ，２５ｂと電極２３，２４との間に配置されるため、電極２３，２４の腐食が抑制される。
このように、本実施形態のカルマン渦流量計１００によれば、圧電素子２１を収容するフッ素樹脂材料を透過する腐食性ガスにより圧電素子２１の電極２３，２４が腐食することを抑制できる。

本実施形態のカルマン渦流量計１００において、圧電素子２１は、圧電材料２２の第１面２２ａおよび第２面２２ｂに接合される一対の電極２３，２４を有し、一対の薄膜部３０，３１は、一対の板状部２５ａ，２５ｂと一対の電極２３，２４との間に配置される。
このようにすることで、板状に形成される圧電材料２２の第１面２２ａおよび第２面２２ｂに接合される一対の電極２３，２４が一対の板状部２５ａ，２５ｂを透過した腐食性ガスにより腐食することを抑制することができる。

本実施形態のカルマン渦流量計１００において、薄膜部３０，３１の厚さＴｈ２は、圧電素子２１の厚さＴｈ３の１／２０以上かつ１／５以下とするのが望ましい。より具体的には、圧電素子２１の厚さＴｈ３を０．３ｍｍ以上かつ０．４ｍｍ以下とし、薄膜部３０，３１の厚さＴｈ２を２０μｍ以上かつ６０μｍ以下とするのが望ましい。
このようにすることで、薄膜部３０，３１の厚さＴｈ２を圧電素子２１の厚さＴｈ３の１／２０以上として腐食性ガスによる電極２３，２４の腐食を薄膜部３０，３１によって十分に抑制することができる。また、薄膜部３０，３１の厚さＴｈ２を圧電素子２１の厚さＴｈ３の１／５以下として薄膜部３０，３１の剛性を十分に低くし、板状部２５ａ，２５ｂから伝達されるカルマン渦ＫＶによる振動を、薄膜部３０，３１を介して圧電素子２１に確実に伝達することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態のカルマン渦流量計１００ｂについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のカルマン渦流量計１００ｂは、第１実施形態のカルマン渦流量計１００の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態のカルマン渦流量計１００は、圧電素子ホルダ２５に取り付けられた圧電素子２１が圧電素子ホルダ２５の凹所２５ｇから突出せずに凹所２５ｇに収容されるものであった。
それに対して本実施形態のカルマン渦流量計１００ｂは、圧電素子ホルダ２５に取り付けられた圧電素子２１ａが圧電素子ホルダ２５の凹所２５ｇから突出する長さに形成されるものである。

図１３に示すように、本実施形態のカルマン渦流量計１００ｂは、圧電素子ホルダ２５に取り付けられた圧電素子２１ａが圧電素子ホルダ２５の凹所２５ｇから突出する長さに形成されている。また、本実施形態の薄膜部３０ｂ，３１ｂは、第１実施形態の薄膜部３０，３１よりも図１３に示す上下方向の長さが長くなっている。

本実施形態によれば、作業者あるいは作業ロボットが圧電素子２１ａを把持して圧電素子ホルダ２５に取り付ける際に、圧電素子２１ａを把持する指あるいは把持部を凹所２５ｇに挿入する必要がない。そのため、圧電素子２１ａの圧電素子ホルダ２５への取り付けを容易に行うことができる。

本実施形態のカルマン渦流量計１００ｂを変形して図１４の変形例に示すカルマン渦流量計１００ｃのようにしてもよい。
図１４に示すカルマン渦流量計１００ｃは、図１３に示す圧電素子ホルダ２５を変形した圧電素子ホルダ２５’を備える。この圧電素子ホルダ２５’は、一対の板状部２５ａ，２５ｂを圧電素子ホルダ２５’の上端まで延びるように形成し、圧電素子２１ａを圧電素子ホルダ２５’の下端から上端に至る領域で保持するようにしたものである。
変形例のカルマン渦流量計１００ｃによれば、圧電素子２１ａの圧電素子ホルダ２５への取り付けを容易に行うことを可能にしつつ、圧電素子２１ａをより確実に保持することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１０ ボディ（本体部）
１１ 流路
１２ カルマン渦発生柱（渦発生体）
１３ 挿入穴
２０ 流量計測部
２１，２１ａ 圧電素子
２２ 圧電材料
２２ａ 第１面
２２ｂ 第２面
２３，２４ 電極
２５ 圧電素子ホルダ（収容部）
２５ａ，２５ｂ 板状部
２６ 溶接部
２７ 充填材
３０，３１ 薄膜部
４０ 流入流路部材
４１ 流出流路部材
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ カルマン渦流量計
ＫＶ カルマン渦
Ｘ 軸線

Claims (6)

1. 流通方向に沿って流体が流通する流路と該流路を流通する流体にカルマン渦を発生させる渦発生体とが内部に形成された本体部と、
   前記流通方向の前記渦発生体の下流側に配置されるとともに前記渦発生体が発生させた前記カルマン渦を計測して前記流体の流量を得る流量計測部とを備え、
   前記流量計測部は、
   板状に形成される圧電材料と該圧電材料に接合される電極とを有する圧電素子と、
   該圧電素子を内部に収容するとともに前記圧電素子が前記流路に配置されるように前記本体部に取り付けられる収容部と、
   前記電極よりも耐腐食性が高い材料により形成される薄膜部とを有し、
   前記収容部は、樹脂材料により一体に形成される一対の板状部により前記圧電素子を挟んだ状態で収容し、
   前記薄膜部は、前記板状部と前記電極との間に配置されるカルマン渦流量計。
2. 前記圧電素子は、前記圧電材料の第１面および第２面に接合される一対の前記電極を有し、
   一対の前記薄膜部は、一対の前記板状部と一対の前記電極との間に配置される請求項１に記載のカルマン渦流量計。
3. 前記薄膜部の厚さは、前記圧電素子の厚さの１／２０以上かつ１／５以下である請求項１または請求項２に記載のカルマン渦流量計。
4. 前記圧電素子の厚さは０．３ｍｍ以上かつ０．４ｍｍ以下であり、前記薄膜部の厚さは２０μｍ以上かつ６０μｍ以下である請求項３に記載のカルマン渦流量計。
5. 前記薄膜部は、接着剤により前記電極に接合されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカルマン渦流量計。
6. 前記薄膜部は、前記電極に蒸着によって形成されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカルマン渦流量計。

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