(57)【要約】【課題】正確な流量を測定する渦流量計とその製造方法を提供する。【解決手段】本体１と、本体内に形成された流路１ａと、流路１ａ内に配設された渦発生体２と渦検出器３とを備え、流路１ａの通水量に比例して、渦検出器２に設けた圧電素子に発生する電荷による出力から流量を測定する渦流量計において、渦発生体２と渦検出器３とを合成樹脂により一体成形して本体１に組み合わされている渦流量計と、渦発生体２と渦検出器３と両者を結合する連結部材４との外形を成形した平面視で左右対称の金型を用いて、渦発生体２と渦検出器３と連結部材４とを一体成形した一体成形部材を本体１の所定位置に取り付ける渦流量計の製造方法を構成する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、該本体内に形成された流路と、該流路内に配設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、前記渦発生体と渦検出器とを合成樹脂により一体成形して前記本体に組み合わされていることを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記渦発生体は、角柱状の外形を有し、軸部と頭部とで構成されている請求項１に記載の渦流量計。
【請求項３】
前記渦検出器は、絶縁性を有する弾性鞘体と圧電素子とで構成され、前記弾性鞘体は、流路の上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片と頭部とで構成されている請求項１に記載の渦流量計。
【請求項４】
前記渦発生体と渦検出器とを両者を結合する連結部材との外形を成形した平面視で左右対称の金型を用いて、前記渦発生体と渦検出器と連結部材とを一体成形し、該一体成形部材を本体の所定位置に取り付けることを特徴とする渦流量計の製造方法。
【請求項５】
前記渦発生体は、流体の上流側に一辺を配置し、平面視で左右対称に設置する請求項４に記載の渦流量計の製造方法。
【請求項６】
前記渦検出器は、流路の上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片を配置し、平面視で左右対称に設置する請求項４又は請求項５に記載の渦流量計の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一様な速さで流れる流体中の下流には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ことができる。この方法を利用して流体の流速又は流量を測定する装置は、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、粋瞬間湯沸器のフィードフォワード制御やバーナの発停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おり、例えば、特開平１０−１４２０１７号公報に開示されている。
【０００３】
図６は、その一例を示すもので、この渦流量計Ｆ’は、本体２１、渦発生体２２、渦検出器２３、弾性鞘体２４、圧電素子２５等で構成されている。本体２１には、内部を貫通する断面円形の流路２１ａが形成され、流路２１ａを流体がＸ方向に流れる。また、外側壁の一部に平坦部２１ｂが形成されている。この平坦部２１ｂは、流路２１ａに連通する第１の孔２１ｂ１と第２の孔２１ｂ２とが所定間隔をおいて穿設され、第１の孔２１ｂ１が上流に位置する。
【０００４】
渦発生体２２は、図７に示すように、角柱、例えば台形状６角柱の外形を有し、軸部２２ａと第１の孔２１ｂ１に嵌合すると共に平坦部２１ｂに係合する頭部２２ｂとで構成され、第１の孔２１ｂ１から流路２１ａに軸部２２ａが挿入されている。
【０００５】
渦検出器２３は、絶縁性を有する弾性鞘体２４と圧電素子２５とで構成され、第２の孔２１ｂ２から流路２１ａに弾性鞘体２４の受圧翼片２４ａが挿入されている。弾性鞘体２４は、弾性合成樹脂で成形され、流路２１ａの上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片２４ａと第２の孔２１ｂ２に嵌合するとともに、平坦部２１ｂに嵌合する頭部２４ｂとで構成されている。圧電素子２５は、弾性鞘体２４の圧電素子収容部２４ｃに絶縁性を有する熱硬化性の弾性エポキシ樹脂で埋設され、検出信号はリード線２５ａによって外部に出力される。蓋体２７は、平坦部２１ｂにねじ止め等の手段によって取り付けられ、第１の孔２１ｂ１に対応させた第１のねじ孔２７ａ１と、第２の孔２１ｂ２に対応させた第２のねじ孔２７ａ２とが設けられている。
【０００６】
第１の環体２８Ａは、第１のねじ孔２７ａ１に螺合して、渦発生体２２の頭部２２ｂを第１のパッキン２０Ａを介して平坦部２１ｂに密着させ、流体の漏洩が生じないようにしている。また、第２の環体２８Ｂは、第２のねじ孔２７ａ２に螺合して、弾性鞘体２４の頭部２４ｂを第２のパッキン２０Ｂを介して平坦部２１ｂに密着させ、流体の漏洩が生じないようにしている。
【０００７】
上記構成を有する流量計Ｆ’の動作は、本体１の流路２１ａをＸ方向に流れる流体に、渦発生体２２によってカルマン渦が発生し、このカルマン渦は渦検出器２３に向かって移動し、弾性鞘体２４の受圧翼片２４ａの両側を交互に通過するので、カルマン渦が通過する度に、圧電素子２５に歪力による電荷が発生する。
【０００８】
したがって、圧電素子２５に発生する電荷を検出信号としてリード線２５ａで取り出し、例えば、波形整形回路によって渦周波数に対応した矩形波信号等に変換し、係数回路によって流量表示出力信号等に変換するか、あるいは流量制御装置等への制御信号とすることにより、流量の測定をすることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の従来の流量計は、本体と渦発生体と渦検出器とを別体で製作し、本体に渦発生体と渦検出器とを所定位置に取り付けるか、又は、本体と渦発生体と一体に製作し、渦検出器を別に成形し本体の所定位置に取り付けることが行われていた。
【００１０】
本体２１と渦発生体２２と渦検出器２３とを別体で製作し、本体２１に渦発生体２２と渦検出器２３とを所定位置に取り付ける場合は、図７に示すように、渦発生体２２と渦検出器２３との中心線Ｃが同一線上に取り付けられないことがあり、渦発生体２２が曲がって取り付けられた場合、上流側からみると渦発生体２２の幅が見掛け上増加したような状態となり、渦発生体２２がまっすぐ取り付けられた状態とは異なる周波数が出力される。これによりバラツキが生じたりして正確な流量を測定することができなかった。
また、本体２１と渦発生体２２と一体に製作し、渦検出器２３を別に成形し本体の所定位置に取り付ける場合も、渦検出器２３の後方に発生する渦が変動したりバラツキが生じたりして正確な流量を測定することができなかった。
【００１１】
また、従来、渦発生体２２を成形する場合、図８に示すように、上流側の３辺部分と下流側の３辺部分の金型を用いて渦発生体２２を成形するので、その割型の時発生するバリ２２ｃが左右の金型の接触部分で発生し、ばり２２ｃを取っても完全に平滑にならず、渦発生体を流路の中に設置して流体を流すとばり２２ｃが残存した部分で流れの乱れが発生し、正確な流量を測定することができなくなるという問題点がある。
【００１２】
本発明は、従来の渦流量計とその製造方法におけるこのような問題点を解決し、正確な流量を測定するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本体と、該本体内に形成された流路と、該流路内に配設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、前記渦発生体と渦検出器とを合成樹脂により一体成形して前記本体に組み合わせて第１の課題解決の手段としている。
【００１４】
また、渦発生体と渦検出器とを両者を結合する連結部材との外形を成形した平面視で左右対称の金型を用いて、前記渦発生体と渦検出器と連結部材とを一体成形し、該一体成形部材を本体の所定位置に取り付けることにより第２の課題解決の手段としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
この実施形態の渦流量計は、図１に示すように、前記の渦流量計とぼぼ同一の全体構造に形成されている。
【００１６】
すなわち、この実施形態の渦流量計Ｆは、本体１と渦発生体２と渦検出器３と連結部材４と基板ケース５と基板ケース回転体６等で構成されている。本体１には、内部を貫通する断面円形の流路１ａが形成され、流路１ａを流体がＸ方向に流れる。また、外側壁の一部に平坦部１ｂが形成されている。この平坦部１ｂは、流路１ａに連通する第１の孔１ｂ１と第２の孔１ｂ２とが所定間隔をおいて穿設され、第１の孔１ｂ１が上流に位置する。
【００１７】
本体１の両端部には管路７，７がＯリング８，８を介して接続され、流体の漏洩が生じないようになっているとともにパイプ継手９，９によって連結されている。
【００１８】
渦発生体２は、合成樹脂製で形成され、図２に示すように、角柱、例えば台形状６角柱の外形を有し、軸部２ａと第１の孔１ｂ１にＯリング１０を介して流体の漏洩が生じないように嵌合されると共に平坦部１ｂに係合する頭部２ｂとで構成され、第１の孔１ｂ１から流路１ａに軸部２ａが挿入されている。
【００１９】
渦検出器３は、絶縁性を有する弾性鞘体１１と圧電素子（図示せず）とで構成され、第２の孔１ｂ２から流路１ａに弾性鞘体１１の受圧翼片１１ａが挿入されている。弾性鞘体１１は、弾性合成樹脂で成形され、流路１ａの上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片１１ａと第２の孔１ｂ２にＯリング１０を介して嵌合するとともに、平坦部１ｂに嵌合する頭部１１ｂとで構成されている。検出信号はリード線１２によって外部に出力される。
【００２０】
連結部材４は平板状に合成樹脂製で形成され、渦発生体２と渦検出器３とともに一体に成形されている。
【００２１】
基板ケース５は、基板ケース回転体６にねじ止め、又は波ワッシャとＣ形止め輪等の手段によって取り付けられている。
【００２２】
基板ケース回転体６は、円筒状に形成され、基板ケース回転体６にねじ止めされている頭部６ａと円筒部の内部に形成された筒部６ｂとからなり、筒部６ｂの内部にＯリング１３を介して流体の漏洩が生じないように軸部１４が嵌合され、軸部１４を中心に基板ケース回転体６が回転自在になっている。
【００２３】
上記構成を有する渦流量計Ｆの動作は、本体１の流路１ａをＸ方向に流れる流体に、渦発生体２によってカルマン渦が発生し、このカルマン渦は渦検出器３に向かって移動し、弾性鞘体１１の受圧翼片１１ａの両側を交互に通過するので、カルマン渦が通過する度に、圧電素子に歪力による電荷が発生する。
【００２４】
したがって、渦発生体２の下流側に発生するカルマン渦の発生周波数が流速に比例するので、渦検出器３の圧電素子に発生する電荷を検出信号としてリード線１２で取り出し、例えば、波形整形回路によって渦周波数に対応した矩形波信号等に変換し、係数回路によって流量表示出力信号等に変換するか、あるいは流量制御装置等への制御信号とすることにより、流量の測定をすることができる。
【００２５】
本発明の渦流量計において、渦発生体２と渦検出器３と両者を結合する連結部材４を一体に製造する方法は、図３に示すように、流体の上流側に一辺２ｄを配置し、平面視で左右対称に設置する渦発生体２の外形と流路の上流側と下流側とに向かって張り出した受圧翼片１１ａを配置し、平面視で左右対称に設置する渦検出器３の外形と両者を結合する連結部材４との外形を成形した平面視で左右対称の金型Ｔを用いて、図４に示すように、射出成形機Ｉから合成樹脂を成形金型の成形空所ＴＡに流し込み、冷却後、左右の金型Ｔ，Ｔを引き離し、前記渦発生体２と渦検出器３と連結部材４とを一体成形する。その後、図５に示すように、渦検出器２の長辺と短辺との中央に生じたばり２ｃを取り除き、該一体成形部材を本体の所定位置に取り付ける平坦部１ｂ側から孔１ｂ１，１ｂ２にそれぞれ渦発生体２と渦検出器３を挿入し、連結部材４を平坦部１ｂ上に載置し、本体１に取り付ける。
【００２６】
上記実施例のほか、渦発生体は、台形状６角柱の外形を有するするもの以外に、流体の上流側に長辺を配置し、平面視で左右対称に設置する変形例のものでも、前記の実施形態のものとほぼ同様の作用効果が得られることは、容易に類推できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）渦発生体と渦検出器と連結部材とを合成樹脂により一体成形しているので、渦発生体部分に型ずれが発生せず、渦の発生にばらつきや変動がなくなり、正確な流量が測定できる。
（２）前記（１）により、渦発生体と渦検出器とを調整することがなくなり、作業能率を向上することができる。
（３）渦発生体と渦検出器とを両者を結合する連結部材との外形を成形した平面視で左右対称の金型を用いて、前記渦発生体と渦検出器と連結部材とを一体成形するので、バリが流体の流れ方向に発生しなくなり、渦の発生にばらつきや変動がなくなり、正確な流量が測定できる。
（４）渦発生体は多角形を有するもので、流体の上流側に長辺を配置した場合も、流量の精度が向上し、個体差が減少し、前記とほぼ同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係る渦流量計の断面図である。
【図２】図１の実施の形態に係る渦流量計における渦発生体と渦検出器と連結部材とからなる端子の図であって、（イ）は正面図、（ロ）は平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿ってみた断面図である。
【図４】射出成形機から金型に合成樹脂を射出する状態を示す概念図である。
【図５】渦発生体の平面図である。
【図６】従来の渦流量計の断面図である。
【図７】従来の渦流量計の渦発生体と渦検出器との平面図である。
【図８】従来の渦発生体の平面図である。
【符号の説明】
１　　　本体
１ａ　　流路
２　　　渦発生体
３　　　渦検出器
４　　　連結部材
５　　　基板ケース
６　　　基板ケース回転体
７　　　管路
８　　　Ｏリング
９　　　パイプ継手
１０　　Ｏリング
１１　　弾性鞘体
１１ａ　受圧翼片
１２　　リード線
【図１】
2004069500.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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