(57)【要約】【課題】流量計の検出部に外部より振動や衝撃を受けた場合でも内蔵する整流素子がズレないように固定して気体の偏流や乱れを防止するようにした整流ユニットの固定装置を提供する。【解決手段】ハウジング１２に設けられた第１の流路１２ｃに整流ユニット１３を設置し、この第１の流路１２ｃの下流に段差１２ｅを有して同心的に設けられた第２の流路１２ｄに流速センサ３を設置し、整流ユニット１３を第１の流路１２ｃに固定する固定装置であって、第１の流路１２ｃに装着され、整流ユニット１３を段差１２ｅに押し付けて固定す押圧手段１８を備えた構成としたものである。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに設けられた第１の流路に整流ユニットを設置し、前記第１の流路の下流に段差を有して同心的に設けられた第２の流路に流速センサを設置し、前記整流ユニットを前記第１の流路に固定する固定装置であって、
前記第１の流路に装着され、前記整流ユニットを前記段差に押し付けて固定す押圧手段を備えたことを特徴とする整流ユニットの固定装置。
【請求項２】
前記第１の流路の開口部内周面に雌ねじを設け、
前記押圧手段は、円筒形状をなし外周面に前記雌ねじと螺合する雄ねじが形成され、前記第１の流路に螺着されて前記整流ユニットを押圧固定する円筒ねじであることを特徴とする請求項１に記載の整流ユニットの固定装置。
【請求項３】
前記押圧手段は、前記円筒ねじと前記整流ユニットとの間に介在され、前記整流ユニットを前記段差に弾性的に押し付けるバネワッシャを更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の整流ユニットの固定装置。
【請求項４】
ハウジングに設けられた第１の流路に整流ユニットを設置し、前記第１の流路の下流に段差を有して同心的に設けられた第２の流路に流速センサを設置し、前記整流ユニットを前記第１の流路に固定する固定装置であって、
前記第１の流路を軸方向に分割して着脱可能とし、
前記第１の流路に前記整流ユニットを前記段差に押圧して固定するバネワッシャを設け、
前記整流ユニットの外周面の両側に周方向に沿って環状溝を形成してＯリングを装着し、前記第１の流路の中心に前記整流ユニットの中心を位置決め固定することを特徴とする整流ユニットの固定装置。
【請求項５】
前記Ｏリングはゴム部材により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の整流ユニットの固定装置。
【請求項６】
前記Ｏリングはコイルスプリングにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載の整流ユニットの固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量計の検出部の流速センサ上流側に設置して気体の流れを整流する整流ユニットの固定装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
流体例えば、気体の流路（配管）に介挿されて当該流路を流れる気体の質量流量を計測する流量計において、流速センサを使用する場合、流路内を流れる気体の偏流や乱れを、金網やハニカム構造の整流素子を使用して高精度に計測できるようにした流量計が知られている。この流量計は、気体の整流及びセンシングを行う検出部と、信号処理を行う変換部とから構成され、検出部の流路内壁面には、流速を検出する流速センサ例えば、マイクロフローセンサが取り付けられ、変換部がマイクロフローセンサからの信号に基づいて積算流量、瞬時流量等を演算算出して表示する。
【０００３】
図４は、流速センサを使用した従来の流量計の検出部の構成を示し、検出部１は、気体の流路を構成するパイプ２ａの両端に取付用のフランジ２ｂが設けられたハウジング２と、ハウジング２のパイプ２ａ内に検出部が僅かに突出して設置され矢印Ａ方向から流れてくる気体を計測する流速センサ３と、流速センサ３の上流側に設置された整流部４からなる。ハウジング２のパイプ２ａは、流速センサ３の上流側（図中左側）の流路２ｃの内径が下流側の流路２ｄの内径よりも僅かに大径とされ、流路２ｃに整流部４を構成する円形の金網５、円筒状のスペーサ６、ハニカム７、スペーサ６、円形の金網８、円筒状のスペーサ６が順次収納されてＣリング９により固定されており、流路２ｄに流速センサ３が設置されている。尚、金網５、８は、点線で描いてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造の整流部４を内蔵する検出部１が外部より振動や衝撃を受けたとき、金網５、８、ハニカム７、スペーサ６等が変形したり、或いは流路内で移動して流路内面（壁面）と段差を生じたりして、気体の流れが変化してしまうことがある。流路内の気体の流れが変化すると流量計出力の再現性が保てなくなり、特に実流校正を行っている流量計においては致命的となる。
【０００５】
また、流速センサ３としてマイクロフローセンサを使用し、その検出部を流路内面（壁面）付近に設置して流速を測定している場合には流路内面に段差があると、段差部において渦を生じて気体の流れに再現性がなくなってしまうという問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、流量計の検出部に外部より振動や衝撃を受けた場合でも内蔵する整流素子がズレないように固定して気体の偏流や乱れを防止するようにした整流ユニットの固定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、整流ユニットの固定装置は、ハウジングに設けられた第１の流路に整流ユニットを設置し、前記第１の流路の下流に段差を有して同心的に設けられた第２の流路に流速センサを設置し、前記整流ユニットを前記第１の流路に固定する固定装置であって、前記第１の流路に装着され、前記整流ユニットを前記段差に押し付けて固定す押圧手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明では、前記第１の流路の開口部内周面に雌ねじを設け、前記押圧手段は、円筒形状をなし外周面に前記雌ねじと螺合する雄ねじが形成され、前記第１の流路に螺着されて前記整流ユニットを押圧固定する円筒ねじであることを特徴としている。
請求項３の発明では、前記押圧手段は、前記円筒ねじと前記整流ユニットとの間に介在され、前記整流ユニットを前記段差に弾性的に押し付けるバネワッシャを更に備えていることを特徴としている。
【０００８】
ハウジングの第１の流路に整流ユニットを収納し、開口部に円筒ねじを螺着して前記整流ユニットを第１の流路と第２の流路との段差に押し付けて固定する。これにより、ハウジングに外部から振動や衝撃を受けた場合でも前記整流ユニットが第１の流路内でずれたり移動したりすることが防止され、整流した流体が第２の流路において乱流することが防止され、流速センサによる計測値の再現性が確保される。円筒ねじと整流ユニットとの間にバネワッシャを介在させて前記整流ユニットを前記段差に弾性的に押圧させることで、振動や衝撃等に起因する円筒ねじの緩み等が防止される。
【０００９】
請求項４の発明では、整流ユニットの固定装置は、ハウジングに設けられた第１の流路に整流ユニットを設置し、前記第１の流路の下流に段差を有して同心的に設けられた第２の流路に流速センサを設置し、前記整流ユニットを前記第１の流路に固定する固定装置であって、前記第１の流路を軸方向に分割して着脱可能とし、前記第１の流路に前記整流ユニットを前記段差に押圧して固定するバネワッシャを設け、前記整流ユニットの外周面の両側に周方向に沿って環状溝を形成してＯリングを装着し、前記第１の流路の中心に前記整流ユニットの中心を位置決め固定することを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明では、前記Ｏリングはゴム部材により形成されていることを特徴としている。
請求項６の発明では、前記Ｏリングはコイルスプリングにより形成されていることを特徴としている。
整流ユニットの両側外周面にＯリングを装着し、ハウジングの第１の流路を分割してバネワッシャを介して収納した後固定する。前記整流ユニットは、第１の流路内にバネワッシャのばね力により第１の流路と第２の流路との段差に押し付けられて固定されると共に、外周面両側に装着されたのＯリングによりその中心が前記第１の流路の中心に位置決め固定される。これにより、ハウジングに外部から振動や衝撃を受けた場合でも前記整流ユニットが第１の流路内でずれたり移動したりすることが防止され、整流した流体が第２の流路において乱流することが防止され、流速センサによる計測値の再現性が確保される。ゴム製のＯリングを使用することで第１の流路への整流ユニットの装着が容易となる。また、コイルスプリング製のＯリングを使用することで使用する流体による劣化を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る整流ユニットの固定装置について説明する。図１は、本発明に係る整流ユニットの固定装置を適用した流量計の検出部の第１の実施形態を示す断面図である。
図１に示すように流量計の検出部１１は、ハウジング１２と、ハウジング１２に設置された流速センサ３と、流速センサ３の上流側（図中左側）に設置された整流ユニット１３から成る。ハウジング１２は、流路としての厚肉パイプ１２ａの両端に夫々取付用フランジ１２ｂが形成され、略中央から一側（上流側）の第１の流路１２ｃの内径が他側（下流側）の第２の流路１２ｄの内径よりも僅かに大径とされて段差をなして同心的に形成されており、開口部内周面に雌ねじ１２ｆが刻設されている。そして、流路１２ｃに整流ユニット１３が収納され、流路１２ｄの中央寄りの段差部１２ｅ近傍位置にその検出部が内面から僅かに突出して流速センサ３が設置されている。
【００１２】
整流ユニット１３は、円筒形状をなし整流素子としての目の粗さの異なる３枚の円形の金網１４、１５、１７と、複数（多数）のセルから成るハニカム１６が所定の間隔を存して配置されて一体的に組み付けられて強固に構成されている。この整流ユニット１３は、流路１２ｃに嵌挿可能とされ、内径が流路１２ｄの内径と同径とされている。
【００１３】
押圧手段としての円筒ねじ１８は、内径が流路１２ｄ、整流ユニット１３の内径と同径とされ、外径が流路１２ｃに嵌挿可能とされ、且つ開口部１８ａの外周面に雌ねじ１２ｆと螺合する雄ねじ１８ｃが刻設されている。また、開口部１８ａの端面にはピン孔１８ｄが直径の両側位置に設けられている。
整流ユニット１３は、流路１２ｃに収納され、次いで、円筒ねじ１８が挿入されて雄ねじ１８ｃが雌ねじ１２ｆに螺合される。円筒ねじ１８は、開口部１８ａの端面の２つのピン孔１８ｄにねじ回し冶具の対応する２本のピン（図示せず）が嵌合されて回転される。円筒ねじ１８は、回転に伴い図中右方に前進して開口部１８ｂの端面が整流ユニット１３の端面１３ａに当接して押し込み、当該整流ユニット１３の端面１３ｂを段差部１２ｅに押し付ける。これにより、整流ユニット１３が流路１２ｃ内に強固に固定される。整流ユニット１３、円筒ねじ１８は、夫々内径が流路１２ｄの内径と同径とされており、流路１２ｄの内面との間に段差が生じることはない。このようにして、整流ユニット１４が流速センサ３の上流側の流路１２ｃ内に設置される。
【００１４】
尚、整流ユニット１３と円筒ねじ１８との間に外・内径が当該円筒ねじ１８の外・内径と同径のリング状のバネワッシャ（ウェイブリング）を介在させて締め付けるようにしてもよい。このバネワッシャを使用することで、振動や衝撃等に起因する円筒ねじ１８の緩みを防止することができる。前記バネワッシャは、ばね性を有する薄板のリングに周方向に沿ってバネ部としての波形部を連続して形成したもので、軸方向の圧縮に対して均一なばね性を有する。
【００１５】
整流ユニット１３は、整流素子としての金網１４、１５、１７、ハニカム１６等が一体に組み付けられて強固に構成されており、且つ円筒ねじ１８により流路１２ｃ内に押圧固定されていることで、ハウジング１２の外部から振動や衝撃を受けた場合でも、整流ユニット１３が流路１２ｃ内で変形したり、移動することが防止される。これにより、流路１２ｄ内の気体の偏流や乱れが防止され、流量計の再現性が確保される。
【００１６】
図２は、本発明に係る整流ユニットの固定装置を適用した流量計の検出部の第２の実施形態を示す断面図で、検出部２１のハウジング２２は、略同形の２つのハウジング２３と２４から成り、これらを接続して構成されている。ハウジング２３は、流路としての厚肉パイプ２３ａの両端に取付用フランジ２３ｂが形成され、略中央から一側（下流側）の流路２３ｃの内径が他側（上流側）の流路２３ｄの内径よりも僅かに大径とされて段差２３ｅをなして形成され、流路２３ｃが整流ユニット１３の一部を収納する収納部とされている。
【００１７】
同様にハウジング２４は、流路としての厚肉パイプ２４ａの両端に取付用フランジ２４ｂが形成され、略中央から一側（上流側）の流路２４ｃの内径が他側（下流側）の流路２４ｄの内径よりも僅かに大径とされて段差２４ｅをなして形成され、流路２４ｃが整流ユニット１４の残部を収納する収納部とされている。そして、ハウジング２３、２４の流路２３ｄと２４ｄの内径が整流ユニット１３の内径と同径とされている。また、流路２３ｃと２４ｃの内径が整流ユニット１４の外径よりも僅かに大径とされ、その長さの和が整流ユニット１４の長さよりも僅かに長く設定されている。そして、流路２３ｃと２４ｃとにより第１の流路が形成され、流路２４ｄが第２の流路とされる。流速センサ３は、ハウジング２４の流路２４ｄの段差２４ｅ寄りの位置にその検出部が内面から僅かに突出して設置されている。
【００１８】
一方、整流ユニット１３の外周面の両側近傍に夫々環状溝１３ｃが設けらており、弾性を有する支持部材としてゴム製のＯリング２５が装着されている。そして、整流ユニット１３は、両側のＯリング２５を介して流路２３ｃと２４ｃ内に収納可能とされる。Ｏリング２５は、ゴムの性質即ち、流路２３ｅ、２４ｅに整流ユニット１３を挿入するときに縮み、挿入後に突っ張る性質を利用して、可能な限り整流ユニット１３を流路内の中心に固定するためのものである。
【００１９】
ハウジング２３の流路２３ｃに前述したバネワッシャ２６、整流ユニット１３の一側を収納し、ハウジング２４の流路２４ｃに整流ユニット１３の他側を収納し、対向する端面同士をバネワッシャ２６のばね力に抗して当接させて、フランジ２３ｂと２４ｂとをボルト２７により締結固定する。整流ユニット１３は、一端１３ａがバネワッシャ２６を介して段差２３ｅに、他端１３ｂが段差２４ｅに圧接される。即ち、整流ユニット１３は、両側のＯ−リング２５、２５により流路２３ｃ、２４ｃの中心に固定され、バネワッシャ２６のばね力により軸方向に移動不能に固定される。これにより、ハウジング２２の外部から振動や衝撃を受けた場合でも、整流ユニット１３の流路２３ｃ、２４ｃ内での変形や、移動等が防止される。
【００２０】
また、弾性を有するＯリング２５により流路２３ｃ、２４ｃの中心位置に整流ユニット１３を固定し、バネワッシャ２６により軸方向への移動を阻止することで、整流ユニット１３の収納部としての流路２３ｃ、２４ｃ、及び整流ユニット１３の加工精度のガタ付きを吸収することがでる。従って、これらの構成部材の加工が容易となり、コストの低減が可能となる。
【００２１】
尚、整流ユニット１３を流路２３ｃ、２４ｃ内に支持するための支持部材としては、前記ゴム製のＯリング２５に代えて図３（ａ）に示すような金属製のコイルスプリングを円環状に形成したＯリング２８を使用してもよく、或いは、図３（ｂ）に示すように金属製の短いコイルスプリング２９を周方向に等間隔で複数例えば、３個接続して円環状に形成し、円周上の３箇所で支持するようにしたＯリング３０を使用してもよい。
【００２２】
このように整流ユニット１３を支持する支持部材として金属製のコイルスプリングを使用することで、ゴム製のＯリングでは劣化してしまうようなガスに対しても劣化することなく使用することができる。更に、使用するガスに対して劣化し難い材質のコイルスプリングを使用したり、或いは表面処理等を施したものを使用してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ハウジングに外部から振動や衝撃を受けた場合でも前記整流ユニットが第１の流路内でずれたり移動したりすることが防止され、整流した流体が第２の流路において乱流することが防止され、流速センサによる計測値の再現性が確保される（請求項１、４）。また、円筒ねじと整流ユニットとの間にバネワッシャを介在させて前記整流ユニットを前記段差に弾性的に押圧させることで、振動や衝撃等に起因する円筒ねじの緩み等が防止される（請求項３）。
【００２４】
また、分割した第１の流路に収納した整流ユニットをバネワッシャで段差に押し付けると共に、整流ユニットの外周面にＯリングを装着して位置決めすることで、簡単に、且つ正確に位置決め固定することが可能となる。更に、第１の流路の加工精度を緩くすることが可能となり、製造コストの低減が図られる（請求項４）。
【００２５】
また、ゴム製のＯリングを使用することで第１の流路への整流ユニットの装着が容易となり（請求項５）、コイルスプリング製のＯリングを使用することで使用する流体による劣化を防止することができる（請求項６）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る整流ユニットの固定装置を適用した流量計の検出部の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る整流ユニットの固定装置を適用した流量計の検出部の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】図２に示す支持部材の他の実施例を示す図である。
【図４】従来の流速センサを使用した流量計の検出部の断面図である。
【符号の説明】
３　流速センサ
１１、２１　検出部
１２、２２、２３、２４　ハウジング
１２ｃ、１２ｄ、２３ｃ、２３ｄ、２４ｃ、２４ｄ　流路
１３　整流ユニット
１４、１５、１７　金網（整流素子）
１６　ハニカム（整流素子）
１８　円筒ねじ
２５、２８、２９　Ｏリング（弾性支持部材）
２６　バネワッシャ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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