JP4898723B2 - Multi-layer flow path member of ultrasonic fluid measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、超音波式流体計測装置の計測流路に複数の扁平流路を形成する超音波式流体計測装置の多層流路部材に関するものである。 The present invention relates to a multilayer flow path member of an ultrasonic fluid measurement device that forms a plurality of flat flow channels in a measurement flow channel of an ultrasonic fluid measurement device.
超音波式流体計測装置は、計測用流路に流体を流し、計測用流路内に超音波を伝搬させて、超音波の伝搬時間を計測し、計測した情報に基づいて流体の流速を求めるものである。
この計測用流路は、断面長方形の角筒形状で対向する短辺側面にそれぞれ一対の送受波部が設けられている。
The ultrasonic fluid measurement device flows a fluid through a measurement channel, propagates the ultrasonic wave in the measurement channel, measures the propagation time of the ultrasonic wave, and obtains the flow velocity of the fluid based on the measured information. Is.
This measurement channel has a rectangular tube shape with a rectangular cross section, and a pair of transmission / reception units are provided on the opposing short side surfaces.
これら一対の送受波部は、計測用流路の流れ方向に対して所定の角度で交差する線に沿って超音波を送受するように配置されている。
そして、近年では、計測精度を向上させるために、計測用流路に複数の隔壁を並行に配置することにより、計測用流路を多層流路とした超音波式流体計測装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, in order to improve the measurement accuracy, an ultrasonic fluid measuring apparatus in which a plurality of partition walls are arranged in parallel in the measurement flow path and the measurement flow path is a multilayer flow path has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、計測用流路を多層流路とする際に、多層流路を形成するための仕切板の両縁をフレームにより支持した場合、フレームと計測流路の内面との間に流体が流れ込むため計測精度を低下させるという問題があり、高精度の計測を行うためには、高精度の多層流路部材が求められている。 However, when the measurement flow path is a multilayer flow path, if both edges of the partition plate for forming the multilayer flow path are supported by the frame, the fluid flows between the frame and the inner surface of the measurement flow path. There is a problem that the measurement accuracy is lowered, and in order to perform highly accurate measurement, a highly accurate multilayer flow path member is required.
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、流体の計測精度を向上できる高精度な超音波式流体計測装置の多層流路部材を提供することにある。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a multilayer flow path member of a high-accuracy ultrasonic fluid measurement device that can improve fluid measurement accuracy.
本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、超音波式流体計測装置に形成された角筒状の計測流路に配置され、前記計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する超音波式流体計測装置の多層流路部材であって、前記仕切板の端面に倣って流動し、その状態で固化することにより前記フレームに対する前記仕切板の位置を保持する保持手段を有する構成を有している。 The multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measurement device of the present invention is disposed in a rectangular tube-shaped measurement flow channel formed in the ultrasonic fluid measurement device, and divides the measurement flow channel into a plurality of flat flow channels. A multilayer flow path member of an ultrasonic fluid measuring device having a partition plate and a frame that supports an edge portion in the fluid flow direction in the partition plate, and flows along the end surface of the partition plate, It has the structure which has a holding means which hold | maintains the position of the said partition plate with respect to the said frame by solidifying in that state.
この構成により、超音波式流体計測装置の多層流路部材を構成する仕切板をフレームに取付ける保持手段が、仕切板の端面に倣って流動するので仕切板とフレームとの間に浸透し、例えば治具により位置決めされている位置を保持した状態で固化する。これにより、仕切板の間隔を高精度に保持することができるので、仕切板を取付けるフレームの製作精度を上げることなく、また、寸法精度を確保するための別部材を用いることなく、簡易な構成で高精度の多層流路部材を形成することができることとなる。 With this configuration, the holding means for attaching the partition plate constituting the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device to the frame flows along the end face of the partition plate, so that it penetrates between the partition plate and the frame. Solidify while holding the position positioned by the jig. As a result, the spacing between the partition plates can be maintained with high accuracy, so that a simple configuration can be achieved without increasing the manufacturing accuracy of the frame for mounting the partition plates and without using a separate member for ensuring dimensional accuracy. Thus, a highly accurate multilayer flow path member can be formed.
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記保持手段が、接着剤である構成を有している。 Moreover, in the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device of the present invention, the holding means is configured to be an adhesive.
この構成により、保持手段である接着剤は、仕切板の端面に倣って流動して仕切板とフレームとの間に浸透し、例えば治具により位置決めされている位置を保持した状態で仕切板とフレームを接着して、高精度で所望の位置に固定することができる。 With this configuration, the adhesive as the holding means flows along the end face of the partition plate and permeates between the partition plate and the frame, for example, with the partition plate in a state where the position positioned by the jig is held. The frame can be bonded and fixed at a desired position with high accuracy.
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記保持手段が、前記端面に倣って軟化してから固化する前記フレームの一部である構成を有している。 Moreover, in the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measurement device of the present invention, the holding means is configured to be a part of the frame that is softened following the end face and then solidified.
この構成により、フレームの一部が軟化して仕切板の端面に倣って流動して仕切板とフレームとの間に浸透し、その後固化して再びフレームの一部を形成するので、仕切板を位置決めされたフレーム位置に高精度で固定することができる。 With this configuration, a part of the frame is softened and flows along the end face of the partition plate, penetrates between the partition plate and the frame, and then solidifies to form a part of the frame again. It can be fixed with high accuracy to the positioned frame position.
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記保持手段が、前記仕切板の表面および裏面のうちの少なくとも一方に接触した構成を有している。 In the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device of the present invention, the holding means has a configuration in contact with at least one of the front surface and the back surface of the partition plate.
この構成により、仕切板の表面および裏面のうちの少なくとも一方に接触して支持するので、仕切板はフレームに確実に保持されることになる。 With this configuration, at least one of the front and back surfaces of the partition plate is in contact with and supported, so that the partition plate is securely held by the frame.
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記フレームに、前記仕切板の前記端面が露出する貫通孔が設けられている構成を有している。 Moreover, in the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device of the present invention, the frame has a configuration in which a through hole through which the end face of the partition plate is exposed is provided.
この構成により、フレームに設けられた貫通孔から、露出する仕切板の端面に接着剤を注入したり、フレームの一部を軟化する手段を作用させることができるので、仕切板の固定が容易になる。 With this configuration, it is possible to inject adhesive into the exposed end face of the partition plate from the through hole provided in the frame or to act as a means for softening a part of the frame, so that the partition plate can be fixed easily. Become.
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記貫通孔が、前記仕切板の数に応じて複数設けられている構成を有している。 Moreover, in the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device of the present invention, a plurality of the through holes are provided according to the number of the partition plates.
この構成により、貫通孔が仕切板の数に応じて設けられているので、各仕切板ごとに接着剤の注入等を行うことができ、各仕切板を確実にフレームに固定することができる。 With this configuration, since the through holes are provided according to the number of partition plates, it is possible to inject adhesive or the like for each partition plate, and to securely fix each partition plate to the frame.
さらに、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記仕切板における前記流れ方向に対して直交する縁部に鍔部が設けられ、前記鍔部が前記保持手段により固定されている構成を有している。 Further, in the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device of the present invention, a flange is provided at an edge of the partition plate that is orthogonal to the flow direction, and the flange is fixed by the holding means. It has the composition which is.
この構成により、仕切板から外側へ突出した鍔部をフレームに固定するため、フレーム内部の流路に保持手段が突出するのを最小限して、流体の流れを乱すのを防止することができ、高精度の測定を行うことができる。 With this configuration, since the flange portion protruding outward from the partition plate is fixed to the frame, it is possible to minimize the protrusion of the holding means in the flow path inside the frame and prevent the fluid flow from being disturbed. Highly accurate measurement can be performed.
本発明は、超音波式流体計測装置の多層流路部材を構成する仕切板をフレームに取付ける保持手段が、仕切板の端面に倣って流動するので仕切板とフレームとの間に浸透し、例えば治具により位置決めされている位置を保持した状態で固化する。これにより、仕切板の間隔を高精度に保持することができるので、仕切板を取付けるフレームの製作精度を上げることなく、また、寸法精度を確保するための別部材を用いることなく、簡易な構成で高精度の多層流路部材を形成することができるという効果を有する超音波式流体計測装置の多層流路部材を提供することができるものである。 In the present invention, since the holding means for attaching the partition plate constituting the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measuring device to the frame flows following the end face of the partition plate, the penetration means penetrates between the partition plate and the frame. Solidify while holding the position positioned by the jig. As a result, the spacing between the partition plates can be maintained with high accuracy, so that a simple configuration can be achieved without increasing the manufacturing accuracy of the frame for mounting the partition plates and without using a separate member for ensuring dimensional accuracy. Therefore, it is possible to provide a multilayer flow path member of an ultrasonic fluid measuring device having an effect that a highly accurate multilayer flow path member can be formed.
以下、本発明の実施の形態の超音波式流体計測装置の多層流路部材について、図面を用いて説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る多層流路部材を用いる超音波式流体計測装置の一例を示す全体斜視図、図2は図1中II-II位置の断面図、図3は多層流路部材の分解斜視図、図4は図3中IV−IV位置の断面図、図5(A)〜(C)は多層流路部材の製造工程を示す説明図、図6(A)〜(D)は仕切板とフレームとの接合状態を示す断面図である。
Hereinafter, a multilayer flow path member of an ultrasonic fluid measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is an overall perspective view showing an example of an ultrasonic fluid measuring device using a multilayer flow path member according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the road member, FIG. 4 is a cross-sectional view of the IV-IV position in FIG. 3, FIGS. 5A to 5C are explanatory views showing the manufacturing process of the multilayer flow path member, and FIGS. D) is a cross-sectional view showing a joined state of the partition plate and the frame.
図1に示すように、超音波式流体計測装置1は、例えば、左右の鉛直流路3a、3bと、この左右の鉛直流路3a、3bの上端部同士を連結する水平流路4とで略逆U字状に形成された流体路2を有している。水平流路4は、流体を計測するための上面が開口した角筒状の計測流路4aを有しており、この計測流路4aにおける一対の対向する内面5a,5bにはそれぞれ送受波器(図示省略)を有する超音波計測部9が設けられている。さらに、計測流路4aには、流体を複数の扁平流路に区画する多層流路部材10と、多層流路部材10を計測流路4aに収容して密閉する蓋7を有している。従って、蓋7を水平流路4に被せると、計測流路4aは断面矩形の角筒状に形成されることになる。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic fluid measuring apparatus 1 includes, for example, left and right
なお、送受波器同士を結ぶ計測方向の超音波伝搬路8bは、流体の流れる方向に対して斜めに交差するように設けられている。このように、超音波伝搬路8bを流れに対して角度を有し対向して配置している配置パターンは、Zパス(Z−path)またはZ法と呼ばれており、本実施の形態では、このZパス配置について例示する。
Note that the
水平流路4の側壁6a、6bには、外側へ突出する三角形状の送受波器取付部8、8がそれぞれ設けられている。両送受波器取付部8、8および側壁6a、6bには、両送受波器取付部8、8を結ぶ方向に貫通する例えば円形の貫通穴8aが設けられており、超音波伝播路8bが形成されている。
The
水平流路4の計測流路4a内部には多層流路部材取付部4bが設けられており、多層流路部材10を上方からはめ込むための段差4cが設けられている。各段差4cには、多層流路部材10のフレーム12内側面と水平流路4の内面5a、5bに滑らかに連続させるための傾斜面4dが各々設けられている。
A multilayer channel member mounting portion 4b is provided inside the
図2および図3に示すように、多層流路部材10は、計測流路4aを複数の扁平流路4eに区画するための仕切板11と、仕切板11における流体の流れ方向に沿った縁部11aを支持するフレーム12とを有している。すなわち、フレーム12は、左右の側板13、14、天板15および底板16によって矩形箱状に形成されており、左右の側板13、14間に仕切板11が水平に所定間隔で保持される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the multilayer
図3に示すように、側板13、14の内面には、仕切板11を所定間隔で保持するため複数本のスリット17が設けられている。このスリット17は、各仕切板11によって仕切られる扁平流路4eの断面積が均一になるように、流体の流れに対して直交する方向(図2、図3で上下方向)に沿って等間隔で設けられている。
As shown in FIG. 3, a plurality of
また、図1および図3に示すように、多層流路部材10を計測流路4aの多層流路部材取付部4bに嵌めた状態で、超音波伝搬路8bに位置する多層流路部材10のフレーム12の側板13、14には、超音波通過用の開口18が設けられている。この開口18には、流体は通過させないが超音波を透過させることができる例えば細かなメッシュ・パンチングメタル等のフィルタ部材19が取り付けられている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the multilayer
図3に示すように、仕切板11は全体矩形の薄板状部材であり、仕切板11における縁部11aには、複数個の鍔部11bが設けられている。鍔部11bは、例えば、仕切板11の四隅および中央部から幅方向外側へ突出して設けることができる。
一方、フレーム12の側板13、14に設けられているスリット17には、仕切板11の鍔部11bに対応した位置に貫通孔21が設けられており、外部から貫通孔21を通して仕切板11の端面11cが露出するようになっている(図4参照)。貫通孔21は、鍔部11bごとに設けられているので、鍔部11bをフレーム12に固定する際に、容易に接着剤33を注入することができる。
As shown in FIG. 3, the
On the other hand, the
次に、前述した多層流路部材10の製造方法について説明する。
図5(A)に示すように、まず、治具30において、所望の仕切板11間隔に設定されたスリット32を有する一対の保持部31a、31bを、スリット32が対向するように配置する。
Next, the manufacturing method of the multilayer
As shown in FIG. 5A, first, in the
図5(B)に示すように、対向配置された保持部31a、31bのスリット32に、各仕切板11の長手方向両端部11d、11dを挿入して保持する。なお、保持部31a、31bのスリット32の位置および幅は、フレーム12の側板13、14に設けられているスリット17に比較して、高精度で仕切板11の間隔および厚さに設定されており、仕切板11を高精度で位置決めするものである。従って、仕切板11をスリット32に挿嵌することにより、仕切板11は高精度で間隔が設定される。
As shown in FIG. 5B, the
次いで、図5(C)に示すように、フレーム12の側板13、14を治具30に保持されている仕切板の側端面11cに接近させ、側板13、14のスリット17に仕切板11の縁部11aを挿入する。このとき、仕切板11に設けられている各鍔部11bが、スリット17に設けられている貫通孔21に嵌合するようにする。側板13、14のスリット17および貫通孔21は、保持部31のスリット31aに比して余裕を持って形成されているので、容易に仕切板11を挿入することができる。
Next, as shown in FIG. 5C, the
次に、側板13、14の貫通孔21から、保持手段として例えば接着剤を注入する。接着剤は仕切板11の端面11cに倣って流動し、治具30により正確に位置決めされた状態を保って固化する。ここでは、鍔部11bが貫通孔21に収容されているので、鍔部11bを貫通孔21に固定するようにして、接着剤が計測流路4aに突出しないようにすることができ、扁平流路4eを流れる流体の流れをスムーズにすることができる。
Next, for example, an adhesive is injected from the through
そして、接着剤が固化したら、側板13、14の上下に天板15および底板16を取付けてフレーム12とし、多層流路部材10が完成する。なお、天板15および底板16は、接着剤等を用いて接着することができるが、側板13、14の上下両端面および天板15および底板16に嵌合部を設けておき、嵌合させて組み立てることもできる。
When the adhesive is solidified, the
なお、接着剤を用いずに、貫通孔21を介して超音波や加熱処理してフレーム12の一部を保持手段として溶融させ、仕切板11の端面11cに倣って流動させた後に固化させて、溶着により仕切板11を取り付けるようにすることも可能である。
It should be noted that without using an adhesive, ultrasonic waves or heat treatment is performed through the through-
以上、説明した超音波式流体計測装置の多層流路部材10によれば、多層流路部材10を構成する仕切板11をフレーム12に取付ける接着材33が、仕切板11の端面11cに倣って流動するので仕切板11とフレーム12との間に浸透し、治具30により位置決めされている位置を保持した状態で固化する。これにより、仕切板11の間隔を高精度に保持することができるので、仕切板11を取付けるフレーム12の製作精度を上げることなく、また、寸法精度を確保するための別部材を用いることなく、簡易な構成で高精度の多層流路部材10を形成することができることとなる。
As described above, according to the multilayer
なお、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形,改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、仕切板11の幅方向に突出する鍔部11bを設けて、鍔部11bをフレーム12の側板13、14に接合する場合について説明したが、鍔部11bを設けずに、仕切板11の端面11cをフレーム12に接合するようにしてもよい。
この場合、仕切板11とフレーム12の側板13、14との接合状態は、図6(A)に示すように、接着剤33(フレームの一部を保持手段とする場合も同様である。)が仕切板11の端面11cと側板13、14の内面との間をつき合わせて接合することができる。あるいは、図6(B)〜(D)に示すように、仕切板11の上面あるいは下面、あるいは上下両面を支持する形とすることもできる。
Note that the multilayer flow path member of the ultrasonic fluid measurement device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and improved.
For example, in the above-described embodiment, the case where the
In this case, as shown in FIG. 6A, the bonding state between the
1 超音波式流体計測装置
4a 計測流路
4e 扁平流路
10 多層流路部材
11 仕切板
11b 鍔部
11c 端面
12 フレーム
21 貫通孔
33 接着剤(保持手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic
Claims (7)
前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する超音波式流体計測装置の多層流路部材であって、
前記フレームは、前記仕切板の前記縁部を挿入する挿入余裕をもったスリットを備える側板を有し、
前記スリットに前記仕切板の前記縁部が挿入された状態で、前記仕切板の端面に倣って流動し、前記仕切板と前記フレームとの間に浸透してその状態で固化することにより前記フレームに対する前記仕切板の位置を保持する保持手段を有していることを特徴とする超音波式流体計測装置の多層流路部材。 A partition plate arranged in a rectangular tubular measurement channel formed in the ultrasonic fluid measurement device, and partitioning the measurement channel into a plurality of flat channels;
A multilayer flow path member of an ultrasonic fluid measuring device having a frame that supports an edge portion in the fluid flow direction in the partition plate,
The frame has a side plate provided with a slit having an insertion margin for inserting the edge of the partition plate;
The frame flows by following the end face of the partition plate in a state where the edge of the partition plate is inserted into the slit, and penetrates between the partition plate and the frame and solidifies in that state. A multilayer flow path member for an ultrasonic fluid measuring device, characterized by comprising holding means for holding the position of the partition plate with respect to.
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