JP6929889B2 - 変換器および流量計 - Google Patents

Description

本発明は、変換器および流量計に関し、より詳細には、センサで検出した信号を処理する変換器および流量計に関する。

半導体製造装置への冷却水の流量低下や、エアー駆動式の生産装置へのエアーの流量低下は、装置故障の原因になるため、冷却水の監視・計測、エアーの計測・管理が必要になる。冷却水やエアーを通す配管にセンサを設けておき、センサで検出した信号を変換器に出力すると、変換器が冷却水やエアーの流量を求めることができる。
また、変換器には、求めた流量を表示可能な構造も知られている。例えば、特許文献１には、表示部を設けた変換器（計数部）の構造が開示されている。

特開２００７−４７０１８号公報

ところで、特許文献１に記載の変換器は、取付台座に連結されるケースと、このケースを覆うカバー（計数部ケース）とがＯリング等を介して密着され、これらケースとカバーとで構成される容器内に、ＬＣＤ表示器が配置されている。
しかしながら、このカバーは、複数のネジを用いてケースに固定されており、ネジ等の補助部品やドライバー等の工具が必要になるし、変換器の部品点数や製造工数を減らせない。

また、ネジを使用すると、ネジが緩んだ場合や、ネジを締め忘れた場合には、カバーがケースから脱落する可能性がある。このため、カバーがケースから脱落しにくい構造が望まれる。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、カバーの開閉や防水性能を少ない部品点数で達成する変換器および流量計を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、センサで検出した信号を処理する変換器であって、中心軸線を基準に回転可能なカバーと、該カバーが前記中心軸線の延出方向に移動することにより該カバーに覆われて、シール部材を介して前記カバーに密着するケースとからなり、前記カバーは、表示窓を設けたカバー前端部と、前記ケースに連結されるカバー後端部とを備え、該カバー後端部が、前記中心軸線の延出方向で前記シール部材を押圧する押圧部と、前記カバー後端部の外周縁から前記中心軸線に向かう内向きに延びた突起とを有し、前記ケースは、前記カバー後端部に対向するケース前端部を備え、該ケース前端部が、前記シール部材を配置する溝部と、前記ケース前端部の外周縁に設けられ、前記中心軸線の延出方向で前記突起を受け入れ可能な凹部と、該凹部に隣接し、前記ケース前端部の外周縁で前記中心軸線から離れる外向きに延びて、前記中心軸線を基準に回転した前記カバーの前記突起に当接可能な当接部とを有し、該当接部が、前記突起に当接する当接面を有しており、前記ケース前端部には、該ケース前端部の外周縁に、前記当接面の近傍で前記中心軸線から離れる外向きに形成され、前記中心軸線を基準に回転した前記カバーの前記突起の移動を規制する一対のロック用凸部を有することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、前記当接面が、前記凹部の位置から前記一対のロック用凸部の位置に向けて競り上がるテーパ状に形成されていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、前記ケース前端部には、前記当接面の近傍、かつ、前記凹部の近傍で前記中心軸線から離れる外向きに形成され、前記中心軸線を基準に回転した前記カバーの前記突起に当接する脱落防止用凸部を有することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、前記一対のロック用凸部が、９０°毎の等間隔で前記当接面の近傍に形成されていることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、前記凹部が、９０°毎の等間隔で、前記当接部に隣接した前記ケース前端部の外周縁に形成されていることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、前記当接部が、前記一対のロック用凸部に対応し、前記カバーに覆われる位置に塗装部を有し、前記カバーが、前記突起に対応した位置に、前記中心軸線の延出方向で貫通したロック確認用の窓部を有することを特徴としたものである。

第７の技術手段は、前記ケース前端部が、前記カバー後端部に当接するストッパ部を有することを特徴としたものである。

第８の技術手段は、上記の変換器を搭載した流量計であることを特徴としたものである。

本発明によれば、カバーが中心軸線の延出方向に移動すると、カバーの突起はケースの凹部に受け入れ可能になるのに対し、カバーが中心軸線を基準（中心軸線回り）に回転すると、カバーの突起はケースの当接部に当接可能になるので、ネジを使用せずに、ケースに対してカバーを開閉することができる。また、カバーでケース内を閉じた場合には、カバーとケースがシール部材を介して密着するため、ネジを使用せずに、防水性能を備えることができる。この結果、変換器の部品点数を減らすことができる。

本発明の一実施形態に係る流量計を示す図である。 流量計の分解斜視図である。 カバーを説明する図である。 ケースを説明する図である。 カバーをケースに取り付けた状態を示す図である。 垂直配管におけるカバーの回転を説明する図である。 カバーとケースによる密着を説明する図である。 水平配管におけるカバーの回転を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の変換器および流量計の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る流量計を示す図であり、図２は、流量計の分解斜視図である。
図１に示す流量計は、例えば、電池駆動式の渦流量計（渦式フローモニターともいう）１である。測定管２には、カルマン渦を発生させる渦発生体や、カルマン渦を検出するセンサ（いずれも図示省略）が設けられる。

図１に示すように、測定管２は直方体状に形成され、測定管２の両端には接続部２ａが設けられており、被測定流体の配管に接続される。
また、測定管２の側方には、変換器３が設置されている。変換器３では、センサで検出した信号を処理（例えば増幅、整形）して、被測定流体の流量を求める。なお、変換器一体形の例で説明するが、変換器を分離した変換器分離形であってもよい。

変換器３は、測定管２に固定されるケース３０と、ケース３０を覆うカバー１０とを有する。詳しくは、図２に示すように、ケース３０は、例えば射出成形による樹脂製で、カップ状に形成されている。ケース３０の有底部分が測定管２に向けて配置され、ケース３０の開口部分がカバー１０に向けて配置される。
ケース３０内には、センサで検出した信号を処理可能なアンプボード２３や、渦流量計１の駆動用電力を供給する電池ユニット２２が収納される。電池ユニット２２のみをケース３０から取り出して交換可能である。

一方、カバー１０は、例えば射出成形による樹脂製で、カップ状に形成されており、カバー１０の開口部分がケース３０に向けて配置される。
カバー１０内には、流量をデジタル表示可能なディスプレイボード２０が収納され、カバー１０の有底部分には、例えば矩形状の表示窓１２が設けられている。
また、カバー１０は、中心軸線（図示のＺ軸：以下同じ）の延出方向に移動すると、ケース３０の開口部分を覆うことができ、中心軸線を基準に回転すると、Ｏリング２１を介してケース３０に密着し、変換器３内を外部に対して密閉できる。なお、Ｏリング２１が本発明のシール部材に相当する。

図３は、カバーを説明する図であり、図３（Ａ）がカバー１０の側面図、図３（Ｂ）が正面図、図３（Ｃ）が背面図である。
図３（Ａ）に示すように、カバー１０は、有底で形成された小径のカバー前端部１１と、筒状に形成された大径のカバー後端部１５とを有し、カバー前端部１１とカバー後端部１５とは、水平面１３を介して連なっている。

図３（Ｂ）に示すように、表示窓１２はカバー前端部１１の有底部分に設けられている。表示窓１２の近傍には、ディスプレイボード２０の表示内容を切り替え可能なレバーが設置される。
水平面１３は、カバー前端部１１の後方（図３（Ａ）のＺ軸の負方向）で環状に形成され、中心軸線の延出方向で貫通したロック確認用窓部１４を有する。ロック確認用窓部１４は、後述の突起１７に対応した位置に形成されており、例えば９０°毎の等間隔で設けられている。

カバー後端部１５は、水平面１３よりも後方（図３（Ａ）のＺ軸の負方向）に向けて延びており、ケース３０に密着可能に構成されている。具体的には、図３（Ｃ）に示すように、表示窓１２を囲むように環状に形成された押圧部１６を有しており、カバー１０が中心軸線の延出方向に沿って後方に移動した場合に、Ｏリング２１をケース３０に向けて押圧する。

また、押圧部１６の周囲には、ロック確認用窓部１４よりも外側に、後方に向けて延びた弾性片１５ａが設けられている。弾性片１５ａの後端には、ロック確認用窓部１４に対応した位置に、突起１７が形成されている。突起１７は、カバー後端部１５の外周縁から内向き（中心軸線に向かう方向）に延びており、ロック確認用窓部１４と同様に、例えば９０°毎の等間隔で設けられている。なお、カバー後端部１５の後端には、カバー１０の３６０°以上の回転を規制するための係止片１８が設置されている。

図４は、ケースを説明する図であり、図４（Ａ）は、ケース３０の側面図、図４（Ｂ）が正面図、図４（Ｃ）が背面図である。
図４（Ａ）に示すように、ケース３０は、筒状に形成された大径のケース前端部３１と、有底で形成されたすり鉢状のケース後端部４１とを有する。ケース前端部３１が図３で説明したカバー１０の水平面１３やカバー後端部１５に対向し、ケース後端部４１は、例えば取付筒を介して図１で説明した測定管２に設置される。

また、図４（Ｂ）に示すように、ケース後端部４１内には、図２で説明したアンプボード固定するボード設置部４２が設けられている。
ケース前端部３１には、ボード設置部４２を囲むように環状に形成された溝部３２が設けられ、溝部３２にＯリング２１が配置される。
また、ケース前端部３１の外周縁には、内向き（中心軸線に向かう方向）に凹んだ凹部３３が設けられている。

詳しくは、凹部３３は、中心軸線の延出方向でカバー１０の突起１７を受け入れるために、例えば９０°毎の等間隔で設けられている。より具体的には、図４（Ｂ）に示した１点鎖線の位置を０°とした場合、凹部３３は、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の位置に設けられている。これにより、突起１７は、４箇所の凹部３３の位置で取り外せるので、この凹部３３を利用することにより、ケース３０内を容易に開けることができる。

また、ケース前端部３１は、凹部３３と凹部３３との間に、ケース前端部３１の周方向に沿って延びた当接部３４を有する。当接部３４は、凹部３３よりも、ケース前端部３１の外周縁から外向き（中心軸線から離れる方向）に突出している。図４（Ｂ）には、当接部３４の正面３５が見えており、正面３５には、図４（Ｂ）に示した１点鎖線の位置を０°とした場合、０°、９０°、１８０°、２７０°の位置に、ケース前端部３１の色とは異なる色で塗装された塗装部３６が設けられている。

一方、図４（Ａ）に示すように、当接部３４の正面３５の裏側には、当接面３７が形成されている。
そして、図４（Ａ），（Ｃ）に示すように、ケース前端部３１は、当接面３７の近傍に、一対のロック用凸部３８や脱落防止用凸部３９を有している。
具体的には、一対のロック用凸部３８は、図４（Ａ）に示すように、塗装部３６に対応した位置に設けられており、図４（Ｃ）に示すように、ケース前端部３１の外周縁から外向き（中心軸線から離れる方向）に突出している。カバー１０の突起１７が、一対のロック用凸部３８の間に到達した場合、突起１７の移動（つまり、カバー１０の回転）が規制される。このように、ケース前端部３１が一対のロック用凸部３８を有しており、ネジを使用せずに、カバー１０の回転を規制することができる。

一対のロック用凸部３８は、塗装部３６と同様に、図４（Ｂ）に示した１点鎖線の位置を０°とした場合、０°、９０°、１８０°、２７０°の位置に設けられている。このように、カバー１０の回転が、ロック用凸部３８の位置で規制されており、表示窓１２をユーザにとって見やすい向きで保持することができる。
また、図４（Ａ）に示すように、当接面３７は、凹部３３の位置から一対のロック用凸部３８の位置に向けて競り上がるテーパ状に形成されている。

脱落防止用凸部３９は、凹部３３の両側に設けられており、図４（Ｃ）に示すように、ケース前端部３１の外周縁から外向き（中心軸線から離れる方向）に突出している。カバー１０の突起１７が、脱落防止用凸部３９を乗り越えた場合、突起１７が凹部３３の位置に到達しないように規制される。このように、ケース前端部３１が脱落防止用凸部３９を有しており、カバー１０の脱落を容易に防止することができる。

なお、脱落防止用凸部３９の近傍には、図３で説明した係止片１８に当接可能なストッパ部４０が設置されている。これにより、カバー１０が３６０°以上回転するのを防止でき、例えば変換器３内の配線のねじれ等を防止できる。

図５は、カバーをケースに取り付けた状態を示す図であり、図５（Ａ）はカバーの正面から見ており、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のカバーを背面から見ている。なお、図５（Ｂ）では、接続部２ａの図示を省略している。
ケース３０にカバー１０を取り付ける場合、まず、カバー１０の突起１７がケース３０の凹部３３の位置にくるように、カバー１０の向きを合わせる。例えば、図５（Ａ）に示すように、表示窓１２の長手方向が、接続部２ａの形成方向に対して９０°以外の角度で交差する。

次いで、カバー１０が、図２等で示した中心軸線の延出方向に沿ってケース３０に向けて移動すると、図５（Ｂ）に示すように、４箇所の突起１７が対応する凹部３３を通り抜けるので、ケース３０の開口部分がカバー１０で覆われる。

図６は、垂直配管におけるカバーの回転を説明する図であり、図７は、カバーとケースによる密着を説明する図である。
垂直配管、つまり、図５に示した表示窓１２の長手方向を、測定管２の形成方向に対して直交する向きに配置（より詳しくは、表示窓１２の近傍に設けたレバーが、流出側ではなく、流入側に配置）したい場合には、カバー１０を、図５（Ａ）で見て時計回り（図５（Ｂ）で見て反時計回り）に回転させる。

これにより、図５（Ｂ）で凹部３３の位置にあった突起１７が、凹部３３近傍の脱落防止用凸部３９に接触する。カバー１０が同じ方向に回転するように力を加えると、図６（Ａ）に示すように、突起１７は、脱落防止用凸部３９を乗り越えて、当接面３７に当接する。
突起１７が当接面３７に当接し始めた時点では、図７（Ａ）に示すように、当接部３４の厚み（正面３５から当接面３７までの長さ）が小さい。このため、押圧部１６が、溝部３２内のＯリング２１を押圧していない。

続いて、カバー１０がさらに同じ方向に回転するように力を加えると、図６（Ｂ）に示すように、突起１７は、当接面３７と次第に強く当接していき、そして、近傍のロック用凸部３８を乗り越えて、一対のロック用凸部３８の間に到達する。
突起１７が一対のロック用凸部３８の間に到達した時点では、図７（Ｂ）に示すように、当接部３４の厚み（正面３５から当接面３７までの長さ）が最も大きい。このため、押圧部１６が溝部３２内のＯリング２１を押圧して、カバー１０とケース３０とが密着する。

この場合、図６（Ｂ）のカバーを正面から見た図６（Ｃ）に示すように、表示窓１２の長手方向が、被測定流体の流入方向（図６（Ｃ）に矢印で示す）に対して直交する向きに配置される。
このように、カバー１０が中心軸線の延出方向に移動すると、突起１７はケース３０の凹部３３に受け入れ可能になるのに対し、カバー１０が中心軸線を基準に回転すると、突起１７はケース３０の当接部３４に当接可能になるので、ネジを使用せずに、ケース３０に対してカバー１０を開閉することができる。また、カバー１０でケース３０内を閉じた場合には、カバー１０とケース３０がＯリング２１を介して密着するので、ネジを使用せずに、防水性能を備えることができる。この結果、変換器３の部品点数を減らすことができる。そして、変換器３の部品点数を減らせる結果、渦流量計１の製造コストの低廉化を図ることができる。

また、図６（Ｂ）に示すように、突起１７が一対のロック用凸部３８の間に到達した場合、カバー１０の回転が規制されて、図６（Ｃ）に示すように、ロック確認用窓部１４から塗装部３６が見えることから、カバー１０のロック状態を容易に知らせることができる。

図８は、水平配管におけるカバーの回転を説明する図である。
水平配管、つまり、図５に示した表示窓１２の長手方向を、測定管２の形成方向に平行な向きに配置（より詳しくは、表示窓１２の近傍に設けたレバーが、表示窓１２の上側ではなく、下側に配置）したい場合には、カバー１０を、図５（Ａ）で見て反時計回り（図５（Ｂ）で見て時計回り）に回転させる。

これにより、図５（Ｂ）で凹部３３の位置にあった突起１７が、凹部３３近傍の脱落防止用凸部３９に接触する。カバー１０が同じ方向に回転するように力を加えると、図８（Ａ）に示すように、突起１７は、脱落防止用凸部３９を乗り越えて、当接面３７に当接する。
なお、突起１７が当接面３７に当接し始めた時点では、図７（Ａ）に示すように、押圧部１６が、溝部３２内のＯリング２１を押圧していない。

続いて、カバー１０がさらに同じ方向に回転するように力を加えると、図８（Ｂ）に示すように、突起１７は、当接面３７と次第に強く当接していき、そして、近傍のロック用凸部３８を乗り越えて、一対のロック用凸部３８の間に到達する。
なお、突起１７が一対のロック用凸部３８の間に到達した時点では、図７（Ｂ）に示すように、押圧部１６が溝部３２内のＯリング２１を押圧して、カバー１０とケース３０とが密着する。

この場合、図８（Ｂ）のカバーを正面から見た図８（Ｃ）に示すように、表示窓１２の長手方向が、被測定流体の流入方向（図８（Ｃ）に矢印で示す）に平行な向きに配置される。
また、突起１７が一対のロック用凸部３８の間に到達した場合、ロック確認用窓部１４から塗装部３６が見える。

１…渦流量計、２…測定管、２ａ…接続部、３…変換器、１０…カバー、１１…カバー前端部、１２…表示窓、１３…水平面、１４…ロック確認用窓部、１５…カバー後端部、１５ａ…弾性片、１６…押圧部、１７…突起、１８…係止片、２０…ディスプレイボード、２１…Ｏリング、２２…電池ユニット、２３…アンプボード、３０…ケース、３１…ケース前端部、３２…溝部、３３…凹部、３４…当接部、３５…正面、３６…塗装部、３７…当接面、３８…ロック用凸部、３９…脱落防止用凸部、４０…ストッパ部、４１…ケース後端部、４２…ボード設置部。

Claims (8)

1. センサで検出した信号を処理する変換器であって、
   中心軸線を基準に回転可能なカバーと、該カバーが前記中心軸線の延出方向に移動することにより該カバーに覆われて、シール部材を介して前記カバーに密着するケースとからなり、
   前記カバーは、表示窓を設けたカバー前端部と、前記ケースに連結されるカバー後端部とを備え、該カバー後端部が、前記中心軸線の延出方向で前記シール部材を押圧する押圧部と、前記カバー後端部の外周縁から前記中心軸線に向かう内向きに延びた突起とを有し、
   前記ケースは、前記カバー後端部に対向するケース前端部を備え、該ケース前端部が、前記シール部材を配置する溝部と、前記ケース前端部の外周縁に設けられ、前記中心軸線の延出方向で前記突起を受け入れ可能な凹部と、該凹部に隣接し、前記ケース前端部の外周縁で前記中心軸線から離れる外向きに延びて、前記中心軸線を基準に回転した前記カバーの前記突起に当接可能な当接部とを有し、
   該当接部が、前記突起に当接する当接面を有しており、
   前記ケース前端部には、該ケース前端部の外周縁に、前記当接面の近傍で前記中心軸線から離れる外向きに形成され、前記中心軸線を基準に回転した前記カバーの前記突起の移動を規制する一対のロック用凸部を有することを特徴とする変換器。
2. 前記当接面が、前記凹部の位置から前記一対のロック用凸部の位置に向けて競り上がるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変換器。
3. 前記ケース前端部には、前記当接面の近傍、かつ、前記凹部の近傍で前記中心軸線から離れる外向きに形成され、前記中心軸線を基準に回転した前記カバーの前記突起に当接する脱落防止用凸部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の変換器。
4. 前記一対のロック用凸部が、９０°毎の等間隔で前記当接面の近傍に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の変換器。
5. 前記凹部が、９０°毎の等間隔で、前記当接部に隣接した前記ケース前端部の外周縁に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の変換器。
6. 前記当接部が、前記一対のロック用凸部に対応し、前記カバーに覆われる位置に塗装部を有し、
   前記カバーが、前記突起に対応した位置に、前記中心軸線の延出方向で貫通したロック確認用の窓部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の変換器。
7. 前記ケース前端部が、前記カバー後端部に当接するストッパ部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の変換器。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の変換器を搭載したことを特徴とする流量計。

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