JP4452042B2 - 渦流量計 - Google Patents

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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 (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
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