JP4502102B2 - Force detector and vortex flowmeter using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検出部にかかる力およびこの力の変化を検出する力検出器およびそれを用いた渦流量計に関し、特に耐振動特性を向上させた力検出器およびそれを用いた渦流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3に渦流量計の構成を示す。図3において、ボディ3には流路5が形成され、この流路5に流量を測定する流体が流れる。渦検出部4は固定具6によってボディ3に固定される。渦検出部4の一端には突出部41が形成され、この突出部41は流路5に突出している。この部分で渦発生体(図示せず)から発生したカルマン渦を検出する。
【0003】
渦検出部4は内部に圧電素子を挿入したシース構造を有している。渦検出部4には穴42が形成され、この穴42に連通して突出部41に向かって細い鞘が形成されている。圧電素子7はこの鞘に挿入される。リード線71は接続部72において圧電素子7にハンダ付けされる。このリード線71は回路基板8に接続される。また、穴42は接着剤でポッティングされ、これによって圧電素子7は固定される。
【0004】
このような構成において、カルマン渦が発生する揚力によって突出部41が微小変形し、そのため圧電素子7も微小変形する。圧電素子7は変形すると電圧信号を発生するので、この電圧信号を回路基板8で増幅・波形整形することによって、カルマン渦を検出することができる。
【0005】
図4に圧電素子7を拡大した図を示す。なお、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図4(A)は側面図、同図(B)は正面図である。圧電素子7はバイモルフ型のPZT素子である。リード線71と圧電素子7は接続部72でハンダ付けによって接続される。図4に示すように、圧電素子7は板状であり、変形するとリード線71間に誘起される電圧が変化する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような渦検出器には、次のような課題があった。
【0007】
図3からわかるように、圧電素子7は鞘から上方に突出しており、片持ち梁構造になっている。そのため、外部から振動が与えられるとリード線71や圧電素子7が振動して、誤った信号、すなわち渦が発生していないのに、発生しているような信号を出力してしまうという課題があった。
【0008】
従って本発明が解決しようとする課題は、外部から振動が与えられても誤った信号を発生することがない力検出器およびそれを用いた渦流量計を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、ハンダを用いて信号取り出し用のリード線71が一端に接続された圧電素子7を検出部4の内部に挿入して、この圧電素子7によって検出部4にかかる力を検出する力検出器であって、リード線71と圧電素子7の接続部72が検出部4に接触するように、圧電素子7を挿入する深さを調整するようにしたものである。外部振動が与えられても誤った信号を発生することがない。
【0010】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、検出部4に圧電素子7が挿入される位置に格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリード線71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにしたものである。外部振動が与えられても、誤った信号を発生することがない。
【0011】
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の発明において、リード線71と圧電素子7の接続部72にハンダ1を半球状に盛り上げ、このハンダ1が検出部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにしたものである。リード線接続用のハンダを振動抑止に利用することができる。
【0012】
請求項4記載の発明は、渦流量計において、渦検出部4にハンダを用いて信号取り出し用のリード線71が一端に接続された圧電素子7を挿入して、この圧電素子7とリード線71の接続部72が渦検出部4に接触するように、圧電素子7の挿入深さを調整するようにしたものである。外部振動によって誤った信号が発生することがなくなり、正確に流量を測定できる。
【0013】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、渦検出部4に圧電素子7を挿入する位置に格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリード線71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにしたものである。外部振動によって誤った信号が発生することがなくなり、正確に流量を測定できる。
【0014】
請求項6記載の発明は、請求項4または請求項5記載の発明において、圧電素子7とリード線71の接続部72にハンダ1を半球状に盛り上げ、このハンダ1が渦検出部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにしたものである。リード線接続用のハンダを振動抑止に利用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は本発明に係る渦流量計の一実施例の構成図である。なお、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図1において、1は圧電素子7とリード線71を接続するために使用するハンダであり、接続部72に置かれている。この実施例では、ハンダ1を半球状に盛り上げている。また、突出部41の内部に形成する鞘を図3の従来例よりも深くしている。
【0016】
圧電素子7は渦検出部4の上端から穴42に差し込まれ、さらに鞘に挿入されて、ハンダ1が穴42の底部に接触した状態で止まる。つまり、ハンダ1が穴42の底部に接触した位置で止まるように、鞘の深さを調整するようにする。
【0017】
このようにすることにより、圧電素子7の上端はハンダ1を介して渦検出部4で支えられた状態になるので、片持ち梁構造でなくなる。また、圧電素子7の鞘から出ている部分を必要最小限にすることができる。そのため、外部から振動が与えられても圧電素子7が振動することがなくなり、誤った信号が発生することがない。また、圧電素子7とリード線71を接続するハンダを振動防止に使用しているので、部品点数が増加することがなく、コストアップになることもない。この実施例では、周波数50〜500Hzの範囲で、2Gの耐振動特性が得られた。
【0018】
図2に、本発明の他の実施例を示す。なお、図1と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図2において、2は穴42の底部に形成された格納部である。この格納部2の幅および深さは、盛り上げたハンダ1がちょうど入る大きさか、それより若干大きくする。この場合も、図1実施例と同じように、ハンダ1を盛り上げた接続部72が格納部2に入るように、鞘の長さを調整する。
【0019】
このようにすることにより、図1実施例と同様に圧電素子7は片持ち梁構造でなくなる。そのため、外部振動によって圧電素子7が振動することがなくなり、誤った信号を発生することがない。また、図1実施例よりもハンダ1と格納部2の側面との接触面積が大きくなるので、振動を抑制する効果はより大きくなる。
【0020】
なお、これらの実施例は渦流量計の渦検出部について説明したが、それに限られることはない。突出部41にかかる力あるいはその変化を検出する力検出器として用いることもできる。
【0021】
また、これらの実施例では盛り上げたハンダで圧電素子7を支えるように構成したが、これに限られるものではない。要は、接続部72を渦検出器4に接触させて、圧電素子7の上端を渦検出部4で支える構成であればよい。
【0022】
【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、次の効果が期待できる。 請求項1記載の発明によれば、ハンダを用いて信号取り出し用のリード線71が一端に接続された圧電素子7を検出部4の内部に挿入して、この圧電素子7によって検出部4にかかる力を検出する力検出器であって、リード線71と圧電素子7の接続部72が検出部4に接触するように、圧電素子7を挿入する深さを調整するようにした。
【0023】
圧電素子7の上端が検出部4によって支えられるために片持ち梁構造でなくなり、かつ鞘から出ている部分が短くなる。そのため、不用な振動が抑制されて、外部振動が与えられても誤った信号を発生することがなくなるという効果がある。また、新たな部品を使用することがないので、コストアップにならないという効果もある。
【0024】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、検出部4に圧電素子7が挿入される位置に格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリード線71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにした。
【0025】
接続部72を格納部2の中に納めることによって、接続部72と検出部4との接触面積が大きくなるので、振動の抑制効果がより大きくなり、より誤った信号が発生し難いという効果がある。
【0026】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または請求項2記載の発明において、リード線71と圧電素子7の接続部72にハンダ1を半球状に盛り上げ、このハンダ1が検出部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにした。
【0027】
ハンダを盛り上げることにより検出部4との接触面積が増大するために振動の抑制効果がより大きくなり、誤った信号が発生し難いという効果がある。また、リード線接続用のハンダを振動抑止に利用するので、コストアップの要因になることがないという効果もある。
【0028】
請求項4記載の発明によれば、渦流量計において、渦検出部4にハンダを用いて信号取り出し用のリード線71が一端に接続された圧電素子7を挿入して、この圧電素子7とリード線71の接続部72が渦検出部4に接触するように、圧電素子7の挿入深さを調整するようにした。
【0029】
圧電素子7の片持ち梁構造が解消され、外部振動によって誤った信号が発生することがなくなるので、高精度の流量測定が可能になるという効果がある。また、より振動が大きい設置場所での使用が可能になるという効果もある。さらに、コストアップにならないという効果もある。
【0030】
請求項5記載の発明によれば、請求項4記載の発明において、渦検出部4に圧電素子7を挿入する位置に格納部2を設け、この格納部2に圧電素子7とリード線71の接続部72が入るように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにした。
【0031】
接続部4と圧電素子7との接触面積がより大きくなるので振動抑制効果がより大きくなり、より高精度の流量測定が可能になるという効果がある。また、より振動が大きい場所に設置することができるという効果もある。
【0032】
請求項6記載の発明によれば、請求項4または請求項5記載の発明において、圧電素子7とリード線71の接続部72にハンダ1を半球状に盛り上げ、このハンダ1が渦検出部4と接触するように、圧電素子7の挿入長さを調整するようにした。
【0033】
ハンダを盛り上げることによって渦検出部4との接触面積が大きくなり、振動の抑制効果が大きくなる。そのため、より高精度の流量測定ができ、またより振動が大きい場所に渦流量計を設置することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る渦流量計の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明に係る渦流量計の他の実施例を示す構成図である。
【図3】従来の渦流量計の構成図である。
【図4】圧電素子の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 ハンダ
2 格納部
4 渦検出部
41 突出部
42 穴
7 圧電素子
71 リード線
72 接続部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a force applied to a detector and a force detector for detecting a change in the force and a vortex flow meter using the force detector, and more particularly to a force detector having improved vibration resistance and a vortex flow meter using the force detector. Is.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows the configuration of the vortex flowmeter. In FIG. 3, a flow path 5 is formed in the
[0003]
The vortex detector 4 has a sheath structure in which a piezoelectric element is inserted. A
[0004]
In such a configuration, the protrusion 41 is slightly deformed by the lift generated by the Karman vortex, and therefore the
[0005]
FIG. 4 shows an enlarged view of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, such vortex detectors have the following problems.
[0007]
As can be seen from FIG. 3, the
[0008]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a force detector that does not generate an erroneous signal even when vibration is applied from the outside, and a vortex flowmeter using the force detector.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, according to the first aspect of the present invention, the
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the storage portion 2 is provided in the detection portion 4 at a position where the
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the solder 1 is hemispherically raised at the connecting
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vortex flowmeter, a
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect, the storage portion 2 is provided at a position where the
[0014]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or claim 5, wherein the solder 1 is hemispherically raised at the connecting
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a vortex flowmeter according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 3, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a solder used for connecting the
[0016]
The
[0017]
By doing so, the upper end of the
[0018]
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 2, reference numeral 2 denotes a storage portion formed at the bottom of the
[0019]
By doing so, the
[0020]
In addition, although these Examples demonstrated the vortex detection part of the vortex flowmeter, it is not restricted to it. It can also be used as a force detector for detecting the force applied to the protrusion 41 or a change thereof.
[0021]
In these embodiments, the
[0022]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the following effects can be expected according to the present invention. According to the first aspect of the present invention, the
[0023]
Since the upper end of the
[0024]
According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the storage unit 2 is provided at a position where the
[0025]
By accommodating the
[0026]
According to the invention described in
[0027]
By raising the solder, the contact area with the detection unit 4 is increased, so that the effect of suppressing vibration is further increased, and there is an effect that an erroneous signal is hardly generated. Further, since the lead wire solder is used for vibration suppression, there is an effect that the cost is not increased.
[0028]
According to the fourth aspect of the present invention, in the vortex flowmeter, the vortex detector 4 is inserted with the
[0029]
Since the cantilever structure of the
[0030]
According to the invention described in claim 5, in the invention described in claim 4, the storage unit 2 is provided at the position where the
[0031]
Since the contact area between the connecting portion 4 and the
[0032]
According to the invention described in claim 6, in the invention described in claim 4 or 5, the solder 1 is raised in a hemispherical shape at the connecting
[0033]
Raising the solder increases the contact area with the vortex detector 4 and increases the vibration suppression effect. Therefore, there is an effect that the flow rate can be measured with higher accuracy and the vortex flow meter can be installed in a place where vibration is larger.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a vortex flowmeter according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the vortex flowmeter according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional vortex flowmeter.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solder 2 Storage part 4 Vortex detection part 41
Claims (6)
前記リード線と前記圧電素子の接続部が前記検出部に接触するように、前記圧電素子を挿入する深さを調整するようにしたことを特徴とする力検出器。 In a force detector for detecting a force applied to the detection unit by this piezoelectric element by inserting a piezoelectric element connected to one end of a lead wire for signal extraction using solder into the detection unit,
The force detector is characterized in that the insertion depth of the piezoelectric element is adjusted so that the connecting portion of the lead wire and the piezoelectric element is in contact with the detection unit.
前記渦検出部に、ハンダを用いて信号取り出し用のリード線が一端に接続された圧電素子を挿入し、この圧電素子と前記リード線の接続部が前記渦検出部に接触するように、前記圧電素子の挿入深さを調整するようにしたことを特徴とする渦流量計。In the vortex flowmeter that detects the vortex generated from the vortex generator by the vortex detector and measures the flow rate by this vortex,
A piezoelectric element having a lead wire for signal extraction connected to one end using solder is inserted into the vortex detection section, and the connection section between the piezoelectric element and the lead wire is in contact with the vortex detection section. A vortex flowmeter characterized by adjusting the insertion depth of the piezoelectric element.
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