JP3753243B2 - 渦流量計 - Google Patents
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Description
【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を備える渦流量計において、前記渦発生体の下流側上部にL状切り欠き部が形成され、前記渦検出器はこのL状切り欠き部にギャップのみを介して配置されることを特徴とする渦流量計。
(2)前記渦検出器の高さ(h)は、前記渦発生体の高さ(D)に対してh=0.2D〜0.4Dの範囲であり、前記ギャップは略0.5mmであることを特徴とする(1)記載の渦流量計。
(3)前記渦発生体の下流側の幅と前記渦検出器のベーン状検出部の幅とがほぼ同じであることを特徴とする(2)記載の渦流量計。
(4)測定流量スパンが25L〜350L/minよりも大流量であることを特徴とする(3)記載の渦流量計。
(5)前記渦発生体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、ことを特徴とする(1)記載の渦流量計
(6)前記測定管路と前記渦発生体とを合成樹脂材で一体成型し、ボディ筐体に貫通して形成され前記L状切り欠き部の上部に形成される穴部より前記渦検出器のブロックを挿入し、前記ブロックをO−リング材を介して前記ボディ筐体にねじ止め固定する、ことを特徴とする(1)記載の渦流量計。
(7)前記渦発生体と前記渦検出部とからなるセンサ部を一体成型し、前記センサ部をボディ筐体の穴部より前記測定管路内に挿入し、前記センサ部の下端の鍔部を前記ボディ筐体の下部に形成した切り欠き穴に係合固定し、前記センサ部をO−リング材を介して前記ボディ筐体にねじ止め固定する、ことを特徴とする(1)記載の渦流量計。
また、本発明の実施例の構成は次のとおりである。
(A)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】
(B)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(A)記載の渦流量計。
【0016】
(C)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(A)又は(B)記載の渦流量計。
【0017】
(D)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(A)乃至(C)のいずれかに記載の渦流量計。
【0018】
(E)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(A)乃至(D)のいずれかに記載の渦流量計
【0019】
(E)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(A)乃至(E)のいずれかに記載の渦流量計。
【0020】
(F)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(A)乃至(E)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 (7)
- 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を備える渦流量計において、
前記渦発生体の下流側上部にL状切り欠き部が形成され、
前記渦検出器はこのL状切り欠き部にギャップのみを介して配置される
ことを特徴とする渦流量計。 - 前記渦検出器の高さ(h)は、前記渦発生体の高さ(D)に対してh=0.2D〜0.4Dの範囲であり、
前記ギャップは略0.5mm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ベーン状検出部の幅とがほぼ同じである
ことを特徴とする請求項2記載の渦流量計。 - 測定流量スパンが25L〜350L/minよりも大流量である
ことを特徴とする請求項3記載の渦流量計。 - 前記渦発生体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、
ことを特徴とする請求項1記載の渦流量計 - 前記測定管路と前記渦発生体とを合成樹脂材で一体成型し、
ボディ筐体に貫通して形成され前記L状切り欠き部の上部に形成される穴部より前記渦検出器のブロックを挿入し、
前記ブロックをO−リング材を介して前記ボディ筐体にねじ止め固定する、
ことを特徴とする請求項1記載の渦流量計。 - 前記渦発生体と前記渦検出部とからなるセンサ部を一体成型し、
前記センサ部をボディ筐体の穴部より前記測定管路内に挿入し、
前記センサ部の下端の鍔部を前記ボディ筐体の下部に形成した切り欠き穴に係合固定し、
前記センサ部をO−リング材を介して前記ボディ筐体にねじ止め固定する、
ことを特徴とする請求項1記載の渦流量計。
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- 2002-09-20 JP JP2002274626A patent/JP3753243B2/ja not_active Expired - Lifetime
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