JP4452042B2

JP4452042B2 - 渦流量計

Info

Publication number: JP4452042B2
Application number: JP2003199734A
Authority: JP
Inventors: 綾子木▲崎▼; 道夫小俣; 勇一齋藤
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP2005043060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、渦流量計に関し、特に、渦流量計における渦検出器の取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流体の流量を計測する流量計として、ケース本体に管流路が形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記管流路内に設けられた渦検出器によって検出するカルマン渦式の流量計（渦流量計）が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
従来の渦流量計では、渦検出器のケース本体に対する取り付けは、ケース本体が管流路を画定する壁部に貫通形成された渦検出器取付孔に渦検出器を挿入し、渦検出器の端部に形成されているフランジ部を、当該フランジ部を貫通するねじ通し孔に挿入された取付ねじによってケース本体に直接ねじ止めするか、フランジ部上に押さえ金具を載置し、押さえ金具及びフランジ部を貫通するねじ通し孔に取付ねじを挿入し、押さえ金具を介して取付ねじによってケース本体にねじ止めすることにより行われる（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５７−１７１５２７号公報
【特許文献２】
特開２００３−４２８１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ケース本体に取り付けられる渦検出器は、一般的に、フランジ部を一体成形された合成樹脂製の素子ケース内に、渦検出素子としての圧電素子を内蔵したものが用いられる。素子ケースは、ＰＰＳ樹脂等、機械的強度、耐薬品性に優れた熱可塑性樹脂により構成される。
【０００６】
管流路を流れる被測定流体が高温であると、素子ケースの管流路内に位置している部分よりフランジ部に流体の熱が直接伝わり、フランジ部が熱変形し易い。このフランジ部の熱変形は、フランジ部を貫通する取付ねじによる渦検出器の取り付けに直接影響を与え、渦検出器の取付強度、精度が変動する原因になる。渦検出器の取付強度、精度の変動は、流量計測精度のばらつきの原因になる。
【０００７】
また、フランジ部に伝わった流体の熱が取付ねじによる締結部に直接伝わるから、熱膨張、収縮の繰り返しによって取付ねじが緩み、液漏れ、渦検出器の取付強度、精度に経時変化が生じる。
【０００８】
しかも、高圧状態で、流体流れによる振動がフランジ部に加えられると、取付ねじが更に緩み易く、液漏れ、渦検出器の取付強度、精度に経時変化が生じる。
【０００９】
また、渦検出器のフランジ部に取付ねじの通し孔があるため、渦検出器を小型化することに限界があり、フランジ部を小型化すると、通し孔の小径化に伴い取付ねじも小さくなり、高圧流体に対する耐圧性に関して問題を生じることになる。
【００１０】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、高温、高圧、振動に対して、液漏れ、渦検出器の取付強度、精度が変動することがなく、長期間に亘ってメンテナンスフリーで、安定した流量計測を行える渦流量計を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による渦流量計は、ケース本体に管流路が形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記管流路内に設けられた渦検出器によって検出する渦流量計において、前記渦検出器は、前記管流路内に配置される渦検出部と、前記渦検出部の一端側に設けられたフランジ部とを有し、前記ケース本体が前記管流路を画定する壁部に、当該壁部を貫通する渦検出器取付孔が形成され、前記渦検出器取付孔は、前記渦検出器の渦検出部を貫挿される貫通孔部分と、前記貫通孔部分より前記壁部の外壁側にあって前記貫通孔部分の口径より大きい口径を有し前記渦検出器のフランジ部が嵌合するフランジ嵌合孔部分とを含み、前記フランジ嵌合孔部分に嵌合している前記フランジ部を前記フランジ嵌合孔部分の底部側に押さえ込む押さえ具を具備し、当該押さえ具は、前記フランジ部の外周縁より径方向外方に離れた位置にて前記ケース本体にねじ止めされ、前記フランジ嵌合孔部分の底部と前記フランジ部との間にゴム状弾性体製のシール部材が挟まれ、前記フランジ嵌合孔部分が前記壁部の外壁側に開口する開口縁の周りに縁面が存在し、前記押さえ具の前記ケース本体に対するねじ止めによって前記押さえ具が前記縁面に着座することにより前記フランジ嵌合孔部分における前記フランジ部の押さえ込み量が規定され、前記押さえ具と前記フランジ嵌合孔部分の底部との間に前記シール部材を介して前記フランジ部が挟まれて前記渦検出器が前記ケース本体に固定され、前記フランジ部は位置合わせ用凹凸部を有し、前記ケース本体には前記位置合わせ用凹凸部が係合する位置合わせ用係合部が形成され、前記位置合わせ用凹凸部と前記位置合わせ用係合部との係合により、前記渦検出器の周方向の取付位置が規定される。
【００１２】
この発明による渦流量計によれば、渦検出器のフランジ部はフランジ嵌合孔部分に嵌め込まれ、フランジ部には取付ねじの通し孔がなく、押さえ具は、フランジ部の外周縁より径方向外方に離れた位置にてケース本体にねじ止めされ、押さえ具のケース本体に対するねじ止めによってフランジ嵌合孔部分が壁部の外壁側に開口する開口縁の周りの縁面に押さえ具が着座することによりフランジ嵌合孔部分におけるフランジ部の押さえ込み量が規定され、押さえ具とフランジ嵌合孔部分の底部との間にシール部材を介してフランジ部が挟まれて渦検出器がケース本体に固定されているから、シール部材の圧縮量が安定し、シール性能に個体差が生じることがない他、フランジ部の熱変形がシール部材の圧縮量の変化によって吸収されて渦検出器の取付部（押さえ具のねじ止め部）に直接影響を与えることがなく、しかも、フランジ部に伝わった流体の熱、振動が押さえ具のねじ止め部に直接伝わることがない。これらのことにより、ねじ止め部の変形、緩み等が生じ難くなり、液漏れ等の不具合が生じることがなく、渦検出器の取付強度、精度が安定し、長期間に亘ってメンテナンスフリーで、安定した流量計測を行えるようになる。その上、位置合わせ用凹凸部と位置合わせ用係合部との係合により、渦検出器の周方向の取付位置が規定されることにより、渦検出器の周方向の取付位置がばらつくことがなく、個体差がなく高精度の流量計測を行える。
【００１３】
この発明による渦流量計における前記押さえ具のケース本体に対するねじ止め位置は、更に、前記管流路より径方向外方に離れた位置であることが好ましい。このことにより、管流路を流れる流体の熱が押さえ具のねじ止め部に更に伝わり難くなり、ねじ止め部の変形、緩み等が、より一層、生じ難くなる。
【００１４】
この発明による渦流量計では、前記渦検出器は、前記フランジ部を一体成形された合成樹脂製の素子ケース内に、渦検出素子としての圧電素子を内蔵したものである。
【００１６】
また、この発明による渦流量計における前記押さえ具は前記ケース本体との回り止め係合部を有している。これにより、組み付け時に押さえ具がずれ動くことが回避され、組付作業性がよくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図８はこの発明による渦流量計の一つの実施形態を示している。
【００１９】
図１に示されるように、渦流量計はケース本体１１を含む。ケース本体１１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＶＣ−Ｕ（プラスチック−無可塑ポリ塩化ビニル）等の合成樹脂による成形品であり、直線的な管流路１２を有し、管流路１２の一方の側に流体入口部１３を、他方の側に流体出口部１４を一体成形されている。流体入口部１３には入口側継手組立体１５が、流体出口部１４には出口側継手組立体１６が取り付けられている。
【００２０】
ケース本体１１には、管流路１２を横切って延在する渦発生体１７が一体成形されている。渦発生体１７は、管流路１２内にあり、管流路１２内を流れる流体の流れ方向（図中左右方向）に対して直交する方向（図中上下方向）に延在する柱状をなしている。
【００２１】
ケース本体１１には、電気箱部１８が一体成形されている。電気箱部１８は、上方開口の四角箱状をなしており、電気箱部１８の上部開口部１９は、取付ねじ２１によりケース本体１１に取り付けられた蓋体２２によって蓋されており、これにより、電気箱部１８の内側に気密構造の電気室２３が画定される。そして、この蓋体２２によって、図３に示されている上部開口部１９のパッキング２０が挟み付けられることで、電気室２３の気密が確保される。
【００２２】
管流路１２と電気室２３とを区画するケース本体１１の壁部２４には、当該壁部２４を貫通する渦検出器取付孔２５が形成されている。渦検出器取付孔２５は、管流路１２を流れる流体流れ方向で見て、渦発生体１７より下流側（流体出口部１４側）にあり、この渦検出器取付孔２５には渦検出器３０が取り付けられている。
【００２３】
渦検出器３０は、図３に示されるように、渦検出部３１と、渦検出部３１の一端側に設けられた基部円柱部３３および基部円柱部３３より大径のフランジ部３４とを一体成形された鞘状の合成樹脂製の素子ケース３５を有している。図１及び図７に示されるように、渦検出部３１は、管流路１２を流れる流体流れ方向の前後両方向に延出する整流翼片３２を有しており、図３に示されるように、素子ケース３５は、その内部に渦検出素子としての圧電素子３６を方向性をもって内蔵している。素子ケース３５は、ＰＰＳ樹脂、ＰＶＣ−Ｕ樹脂等、機械的強度、耐薬品性に優れた熱可塑性樹脂により構成されている。
【００２４】
渦検出器取付孔２５は、図５に示されるように、挿入孔部分２６と、貫通孔部分２６の口径より大きい口径を有するフランジ嵌合孔部分２７とを含んでおり、挿入孔部分２６には、図３に示されるように、渦検出器３０の渦検出部３１を貫挿されて基部円柱部３３が遊嵌合し、フランジ嵌合孔部分２７は、貫通孔部分２６より壁部２４の外壁側（電気室２３側）にあって、図４に示されるように、渦検出器３０のフランジ部３４が密に位置決め嵌合する。図３に示されるように、渦検出器３０の渦検出部３１は、渦検出器取付孔２５の挿入孔部分２６を貫通することにより、管流路１２内に配置される。
【００２５】
渦検出器３０のフランジ部３４には、図７に示されるように、位置合わせ用凹凸部として突片部３７が２個一体成形されている。ケース本体１１には、図５に示されるように、位置合わせ用の突片部３７が係合する係合凹部２８が２個が形成されている。渦検出器３０の整流翼片３２が管流路１２を流れる流体流れ方向の前後両方向に延在するように、周方向の向きを合わせてフランジ部３４をフランジ嵌合孔部分２７に嵌合することにより、図４に示されるように、突片部３７が係合凹部２８に係合する。
【００２６】
この係合により、渦検出器３０のケース本体１１に対する周方向の取付位置が規定される。これにより、渦検出器３０の周方向の取付位置がばらつくことがなくなり、管流路１２内における圧電素子３６、整流翼片３２の向きが、常に正しく決まる。
【００２７】
図３に示されるように、フランジ嵌合孔部分２７に嵌合している渦検出器３０のフランジ部３４を図にて上側からフランジ嵌合孔部分２７の底部２９側に押さえ込む押さえ板４０が設けられている。
【００２８】
押さえ板４０は、ＳＵＳ等により、図２に示されるように、フランジ嵌合孔部分２７の内径、管流路１２の内径よりも充分長い略菱形に形成され、図８に示されるように、その長手方向の両端近くに各々ねじ通し孔４１を貫通形成されている。また、中央部に中央孔４２を貫通形成されており、この中央孔４２は、図３に示されるように、渦検出器３０のフランジ部３４の上面中央部に突出形成されている位置合わせ突起３８と嵌合する。
【００２９】
ケース本体１１の壁部２４には、図６に示されるように、管流路１２の両側に位置するように各々ねじ下穴４５が形成されている。この２個のねじ下穴４５の位置は、図３に示されるように、フランジ嵌合孔部分２７に嵌合している渦検出器３０のフランジ部３４の外周縁より径方向外方に離れた位置である。この２個のねじ下穴４５の相互ピッチ（離間距離）は、押さえ板４０に形成されている２個のねじ通し孔４１の相互ピッチ（離間距離）に等しい。
【００３０】
押さえ板４０は、２個のねじ通し孔４１の各々に通されて２個のねじ下穴４５の各々にねじ切り係合したタッピングねじ４６によって、ケース本体１１にねじ止めされる。これにより、渦検出器３０がケース本体１１に固定される。
【００３１】
押さえ板４０は、図８に示されるように、長手方向の両端に回り止め用凹部４３を形成されている。回り止め用凹部４３は、図３に示されるように、２個のねじ通し孔４１が２個のねじ下穴４５の各々に整合する正規の取り付け位置に配置されている状態にてケース本体１１側に形成されている回り止め用凸部４４に係合する。この係合により、ケース本体１１に対する押さえ板４０の回り止めが行われ、組み付け時に押さえ板４０がずれ動くことが回避される。
【００３２】
なお、押さえ板４０の回り止め用凹部４３の形状は、図８に示されているような二股形状以外に、図９に示されているような片当たり形状にすることもできる。
【００３３】
フランジ嵌合孔部分２７の底部２９とフランジ部３４との間には、図３に示されるように、Ｏリングのようなゴム状弾性体製のシール部材４７が挟まれている。フランジ嵌合孔部分２７の開口縁の周りには縁面４８が存在している。タッピングねじ４５によるケース本体１１へのねじ止めによって押さえ板４０が縁面４８に当接着座することにより、フランジ嵌合孔部分２７におけるフランジ部３４の押さえ込み量（フランジ部３４によるシール部材４７の圧縮量）が規定される。よって、図３に示すように、押さえ板４０とフランジ嵌合孔部分２７の底部との間にシール部材４７を介してフランジ部３４が挟まれて渦検出器３０がケース本体１１に固定されている。
【００３４】
これにより、シール部材４７の圧縮量が安定する。このことは、フランジ嵌合孔部分２７の深さを、フランジ部３４とシール部材４７との合計の厚さに対してどれだけ浅くするかを、必要なシール圧力に応じて最適設定できることを意味する。
【００３５】
以下に、上述した実施形態による渦流量計の効果を述べる。
（１）渦検出器３０のフランジ部３４がフランジ嵌合孔部分２７に嵌め込まれ、フランジ部３４には取付ねじの通し孔が設けられていなく、押さえ板４０は、フランジ部３４の外周縁、ならびに管流路１２より径方向外方に離れた位置にてケース本体１１にねじ止めされているから、フランジ部３４の熱変形が押さえ板のねじ止め部に直接影響を与えることがなくなり、しかも、フランジ部３４に伝わった流体の熱、振動が押さえ板４０のねじ止め部に直接伝わることがない。
【００３６】
これらのことにより、ねじ止め部の変形、緩み等が生じ難くなり、渦検出器３０の取付強度、精度が安定し、長期間に亘ってメンテナンスフリーで、安定した流量計測を行えるようになる。また、渦検出器３０の熱可塑性樹脂製のフランジ部３４が高温軟化しても、高圧、振動によって液漏れ等の不具合が生じることがなく、安定した流量計測を行うことができる。
【００３７】
（２）渦検出器３０のフランジ部３４に形成されている突片部３７とケース本体１１に形成されている係合凹部２８との係合により、渦検出器３０のケース本体１１に対する周方向の取付位置が規定され、渦検出器３０の周方向の取付位置がばらつくことがなくなるから、管流路１２内における圧電素子３６、整流翼片３２の向きが、常に正しく決まり、渦検出器３０の周方向の取付位置がばらつくことがなく、個体差がなく高精度の流量計測を行えるようになる。
【００３８】
（３）回り止め用凹部４３と回り止め用凸部４４との係合によって押さえ板４０が回り止めされているから、組み付け時に押さえ板４０がずれ動くことがなく、組付作業性がよくなる。
【００３９】
（４）押さえ板４０のケース本体１１に対するねじ止めによるフランジ部３４の押さえ込み量が、押さえ板４０が縁面４８に着座することにより規定されることにより、シール部材４７の圧縮量が安定し、シール性能に個体差が生じることがなくなる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による渦流量計によれば、押さえ具は、渦検出器のフランジ部の外周縁より径方向外方に離れた位置にてケース本体にねじ止めされ、押さえ具のケース本体に対するねじ止めによってフランジ嵌合孔部分が壁部の外壁側に開口する開口縁の周りに縁面に押さえ具が着座することによりフランジ嵌合孔部分におけるフランジ部の押さえ込み量が規定され、押さえ具とフランジ嵌合孔部分の底部との間にシール部材を介してフランジ部が挟まれて渦検出器がケース本体に固定されているから、高温、高圧、振動に対して、液漏れ、渦検出器の取付強度、精度が変動することがなく、長期間に亘ってメンテナンスフリーで、安定した流量計測を行うことができるとともに、渦検出器の周方向の取付位置を規定することにより、渦検出器の周方向の取付位置がばらつくことがなく、個体差のない高精度の流量計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による渦流量計の一つの実施形態を示す全体断面図である。
【図２】この発明の一つの実施形態による渦流量計の要部の拡大平面図である。
【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４】この発明の一つの実施形態による渦流量計の要部の押さえ板取付け前の拡大平面図である。
【図５】この発明の一つの実施形態による渦流量計の要部の渦検出器、押さえ板取付け前の拡大平面図である。
【図６】図５の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図７】（ａ）はこの発明の一つの実施形態による渦流量計に用いられる渦検出器の拡大平面図、（ｂ）はそれの拡大側面図、（ｃ）はそれの拡大正面図である。
【図８】この発明の一つの実施形態による渦流量計に用いられる押さえ板の拡大平面図である。
【図９】この発明による渦流量計に用いられる押さえ板の他の実施形態を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
１１ケース本体
１２管流路
１３流体入口部
１４流体出口部
１５入口側継手組立体
１６出口側継手組立体
１７渦発生体
１８電気箱部
１９上部開口部
２０パッキング
２１取付ねじ
２２蓋体
２３電気室
２４壁部
２５渦検出器取付孔
２６貫通孔部分
２７フランジ嵌合孔部分
２８係合凹部
２９底部
３０渦検出器
３１渦検出部
３２整流翼片
３３基部円柱部
３４フランジ部
３５素子ケース
３６圧電素子
３７突片部
３８位置合わせ突起
４０押さえ板
４１ねじ通し孔
４２中央孔
４３回り止め用凹部
４４回り止め用凸部
４５ねじ下穴
４６タッピングねじ
４７シール部材
４８縁面

Claims

ケース本体に管流路が形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記管流路内に設けられた渦検出器によって検出する渦流量計において、
前記渦検出器は、前記管流路内に配置される渦検出部と、前記渦検出部の一端側に設けられたフランジ部とを有し、
前記ケース本体が前記管流路を画定する壁部に、当該壁部を貫通する渦検出器取付孔が形成され、
前記渦検出器取付孔は、前記渦検出器の渦検出部を貫挿される貫通孔部分と、前記貫通孔部分より前記壁部の外壁側にあって前記貫通孔部分の口径より大きい口径を有し前記渦検出器のフランジ部が嵌合するフランジ嵌合孔部分とを含み、
前記フランジ嵌合孔部分に嵌合している前記フランジ部を前記フランジ嵌合孔部分の底部側に押さえ込む押さえ具を具備し、当該押さえ具は、前記フランジ部の外周縁より径方向外方に離れた位置にて前記ケース本体にねじ止めされ、
前記フランジ嵌合孔部分の底部と前記フランジ部との間にゴム状弾性体製のシール部材が挟まれ、前記フランジ嵌合孔部分が前記壁部の外壁側に開口する開口縁の周りに縁面が存在し、前記押さえ具の前記ケース本体に対するねじ止めによって前記押さえ具が前記縁面に着座することにより前記フランジ嵌合孔部分における前記フランジ部の押さえ込み量が規定され、前記押さえ具と前記フランジ嵌合孔部分の底部との間に前記シール部材を介して前記フランジ部が挟まれて前記渦検出器が前記ケース本体に固定され、
前記フランジ部は位置合わせ用凹凸部を有し、前記ケース本体には前記位置合わせ用凹凸部が係合する位置合わせ用係合部が形成され、前記位置合わせ用凹凸部と前記位置合わせ用係合部との係合により、前記渦検出器の周方向の取付位置が規定されることを特徴とする渦流量計。
前記押さえ具のケース本体に対するねじ止め位置は、前記管流路より径方向外方に離れた位置であることを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
前記渦検出器は、前記フランジ部を一体成形された合成樹脂製の素子ケース内に、渦検出素子としての圧電素子を内蔵したものであることを特徴とする請求項１または２記載の渦流量計。
前記押さえ具は前記ケース本体との回り止め係合部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の渦流量計。