JP5223234B2 - 渦流量計 - Google Patents

Description

本発明は、管内を通過する流体の流量を測定するための渦流量計に関し、微小流量を測定する渦流量計における製作の容易化を図った渦流量計に関するものである。

従来、一様な速さで流れる流体中でカルマン渦を発生させ、このカルマン渦の周波数を検出することによって流体の流速を測定する渦流量計が知られている。この渦流量計は、流量に応じて比例信号を出力するもので、液晶、半導体洗浄装置、スーパーコンピュータ冷却装置、純水製造装置などに使用されるほか、浴槽への積算流量、電気温水器の残湯量検出用センサ等各種流体流量の制御、監視などに広く用いられている。

図２（ａ，ｂ）は、その一例を示す渦流量計の要部構成図で図（ａ）は側面断面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。この渦流量計１は、本体２、渦発生体３、渦検出体４等で構成されている。本体２には、内部を貫通する断面円形の流路５が形成され、この流路５を流体がＸ方向に流れる。

渦検出体４は、本体２の外側から流路５内に挿入されて片持ち梁状に一端が固定され、先端部は自由端となっており、絶縁性を有する弾性鞘体と圧電素子（図示省略）とで構成されている。検出信号は信号処理回路６で所定の信号に変換され、ケーブル１１を介して外部に取り出される。

上述の渦流量計において、本体２および渦発生体３の材質は、対象流体が一般工業用水の場合：例えばＰＰＳ樹脂、純水・薬液の場合：ＰＦＡ樹脂が用いられる。
渦検出体４はタッピングネジ８にて本体２に固定される。なお、本体２と渦検出体４との挿入面はＯリング９を用いてシールされ、本体２と渦検出体４のアセンブリの上面に、信号処理回路６を収納した上面カバー７が組み立てられる。

なお、渦流量計に関する先行技術としては下記の特許文献が知られている。

特開平１１−１４４１２号公報 特開２０００−３２１１０２号公報

ところで、前述の従来の流量計では、例えば０．１Ｌ／ｍｉｎといった微小流量の測定可能な渦流量計を実現するに際しては、設計上は流体力学的に相似であるため、従来どおりの設計に従いボディの大きさを小さくすればよい。

しかし、実際の部品構成や加工技術では実現が非常に困難な場合が生じる。たとえば、管路を小さくした場合、流路の径が１ｍｍ以下となり切削加工用刃物（例えばドリル）では曲がりなく穴あけできる深さが足りず、曲がりのない流路形成が難しい。という問題があった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、微小流量の渦流量計においても現状の加工技術を用いることで実現可能な渦流量計を提供することを目的としている。

このような課題を達成するための本発明の熱式流量計の構成は、請求項１においては、
本体と、該本体内に形成された流路と、該流路内に配置された渦発生体と渦検出器とを備え、前記流路の通水量に比例して、前記渦検出器による出力から流量を測定する渦流量計において、前記本体は前記流路に対して直角方向に複数個に分割され、分割された本体のそれぞれの流路は穴あけ工具によって形成されるとともに、前記工具の先端が曲がることなく穴あけ可能な深さよりも小さな厚さに形成されていることを特徴とする。

請求項２においては、請求項１に記載の渦流量計において、
前記複数個に分割した本体同士は位置決めピンにより位置決めを行うことを特徴とする。

請求項３においては、請求項１又は２に記載の渦流量計において、
前記複数個に分割した本体の一つに前記渦発生体と渦検出器を設けたことを特徴とする。

請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計において、
渦検出体から所定の距離はなれた下流側の流路を大きく形成したことを特徴とする。

請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流量計に記載の渦流量計において、
前記複数個に分割した本体同士はシール部材により液密に固定されていることを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１，２によれば、次のような効果がある。本体を流路に対して直角方向に複数個に分割したので、径の小さな流路（孔）を短く（浅く）加工すればよく、ドリル等による機械加工による穴あけが可能となる。また、ピンにより位置決めを行うので孔の位置を正確に合わせることができる。

請求項３によれば、分割した本体の一つに渦発生体と渦検出器を設けたので、組み立て精度が向上し正確な流量の検出が可能となる。

請求項４によれば、測定精度に影響しない程度に下流側の流路を大きく形成することにより、管路の深さ（長さ）を工具（ドリル）の加工限界よりもさらに加工が可能となる。

請求項５によれば、複数個に分割した本体同士をシール部材により液密に固定したので正確な流量の検出が可能となる。

図１は本発明の一実施例を示す渦流量計の要部断面構成図である。
図１において、図２の従来例と同一要素には同一符号を付している。
２０は渦検出ブロック、２１は管路ブロックであり、これらは図２に示す本体２に相当する。本実施例においては本体が流路に対して中央付近で直角方向に２分割されている。

そして、渦検出ブロック２０に渦発生体３と渦検出体４が形成されている。なお、図１においては渦発生体３は管路内に挿入された後、渦発生体固定ねじ２２により押圧されて固定される。

渦検出体４は渦発生体３から１８０度回転した側の下流側に配置され、タッピングネジ８により押圧されて渦検出ブロック２０に固定されている。
２４は管路ブロック２１と渦検出ブロック２０の位置決めをおこなう位置決めピンであり、図では省略するがいずれかの端面に少なくとも２箇所設けられている

２６は管路ブロック２１と渦検出ブロック２０の接続面からの液漏れを防止するＯリング、２５ａは管路ブロック２１と配管継手部２３ａのシールを行うＯリング、，２５ｂは渦検出部ブロック２０と配管継手部２３ｂのシールを行うＯ−リングである。
図では省略するが管路ブロック２１と渦検出ブロック２０は配管継ぎ手２３ａ，２３ｂを介して通しボルトなどにより両側から締め付けてＯ−リング２５ａ，２５ｂを介して、液密に固定されている。

上述の構成において、微小流量を測定するために流路の径を１ｍｍにした場合について検討する。
一般に金属や硬質樹脂に直径１ｍｍのドリルを穴あけする場合、先端が曲がることなく穴あけ可能な深さは直径の３倍の３ｍｍ程度である。

従って、管路ブロック２１と渦検出ブロック２２の長さの合計を６ｍｍとした場合、これらを一体として穴あけすると先端が曲がってしまうことになる。従って、本実施例ではこれを３ｍｍずつに２分割し、一方を管路ブロック、もう一方に渦発生体３と渦検出体４を設け、これらを位置決めピン２４で接続することにより、曲がりのない管路を形成することができる。

一般に渦流量計では渦発生体の前方に管路径の２０倍程度の長さの管路長がないと渦流量計として精度よく測定できない。上記では説明を簡単にするために１ｍｍの管路に対して管路ブロック２１の長さが３ｍｍのものを１つ示しているが、実際には管路ブロック２１は３〜４個設け管路の２０倍以上を確保する。

即ち、本発明の渦流量計によれば、一体で切削加工するよりも加工精度のよい渦流量計の作製が可能である。
なお、図１においては渦検出体の下流側Ａで示す部分については、管路を急拡大した状態としている。このように渦検出体の下流側の関係の変化は渦流量計の精度にはさほど影響はない。このように測定精度に影響のない部分の管路径を大きくすれば、管路の深さ（長さ）を工具（ドリル）の加工限界よりもさらに加工できるようになり、渦検出部ブロックの加工精度向上が可能となる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば実施例では本体（管路ブロックと渦検出ブロック）を２分割した状態として説明したが、３分割以上であってもよく、管路径も１ｍｍに限るものではない。
また、本体（管路ブロックと渦検出ブロック）はプラスチック限ることなく同形状の金属部材であってもよい。また、プラスチック部材の場合、管路の形状は楕円などであっても良い。

プラスチック部材の場合、管路が小さいと金型加工が困難となるが、本発明では渦検出体の下流側に大きい空間を設けることにより金型加工が容易となる。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明を適用した渦流量計の要部断面構成図である。 従来の渦流量計の要部断面構成図である。

符号の説明

１ 渦流量計
２ 本体
３ 渦発生体
４ 渦検出体
５ 流路
６ 信号処理回路
７ 上面カバー
８ タッピングネジ
９，２５，２７ Ｏ−リング
１０ 圧電素子
１１ 信号ケーブル
２０ 渦検出ブロック
２１ 管路ブロック
２２ 渦発生体固定ねじ
２３ 配管継手部
２４ 位置決めピン

Claims (5)

1. 本体と、該本体内に形成された流路と、該流路内に配置された渦発生体と渦検出器とを備え、前記流路の通水量に比例して、前記渦検出器による出力から流量を測定する渦流量計において、前記本体は前記流路に対して直角方向に複数個に分割され、分割された本体のそれぞれの流路は穴あけ工具によって形成されるとともに、前記工具の先端が曲がることなく穴あけ可能な深さよりも小さな厚さに形成されていることを特徴とする渦流量計。
2. 前記複数個に分割した本体同士は位置決めピンにより位置決めを行うことを特徴とする請求項１に記載の渦流量計。
3. 前記複数個に分割した本体の一つに前記渦発生体と渦検出器を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流量計。
4. 前記渦検出体から所定の距離はなれた下流側の流路を大きく形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計。
5. 前記複数個に分割した本体同士はシール部材により液密に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流量計。

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