(57)【要約】【課題】充分な気密シールを行え、しかも、渦検出部材の取付強度を充分に確保すること。【解決手段】計測器本体１１の渦検出部材取付孔１８と渦検出部材２１の嵌合部２３との嵌合部分で気密シールを行い、これとは、別に、計測器本体１１の渦検出部材保持筒部１６と渦検出部材２１の基部２２との樹脂溶接部３２によって渦検出部材２１を計測器本体１１に固着する。【選択図】図３
2005114657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測器本体の内部に管流路を形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出する渦流量計において、
前記計測器本体には、当該計測器本体の外面に形成された渦検出部材保持筒部と、前記計測器本体を貫通して前記渦検出部材保持筒部内と前記管流路内とを連通する渦検出部材取付孔とが形成され、
前記渦検出部材は、前記渦検出部材保持筒部に嵌合する基部と、前記渦検出部材取付孔と嵌合して気密シールを行う嵌合部と、前記渦検出器を内蔵して前記管流路内に配置される鞘部とを有し、
前記渦検出部材保持筒部と前記渦検出部材の前記基部とが樹脂溶接されている、
ことを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記渦検出部材の前記基部の軸方向寸法と前記渦検出部材保持筒部の深さ寸法とが異なる長さで形成されており、前記渦検出部材保持筒部に前記基部を嵌合した状態で、当該基部と前記渦検出部材保持筒部とのうち何れか一方が他方から突出して、これら一方及び他方により環状の直角隅角部をなし、前記樹脂溶接は当該直角隅角部の全周に亘ってすみ肉溶接により行われていることを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
【請求項３】
計測器本体の内部に管流路を形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出する渦流量計において、
前記計測器本体には、当該計測器本体の外面に形成された渦検出部材保持筒部と、前記計測器本体を貫通して前記渦検出部材保持筒部内と前記管流路内とを連通する渦検出部材取付孔とが形成され、
前記渦検出部材は、前記渦検出部材保持筒部に嵌合する基部と、前記渦検出部材取付孔と嵌合して気密シールを行う嵌合部と、前記渦検出器を内蔵して前記管流路内に配置される鞘部とを有し、
前記渦検出部材保持筒部にねじ止めされた袋ナット状のキャップ部材によって前記渦検出部材が前記計測器本体に固定されていることを特徴とする渦流量計。
【請求項４】
計測器本体の内部に管流路を形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出する渦流量計において、
前記計測器本体には、当該計測器本体の外面に形成された渦検出部材保持筒部と、前記計測器本体を貫通して前記渦検出部材保持筒部内と前記管流路内とを連通する渦検出部材取付孔とが形成され、
前記渦検出部材は、前記渦検出部材保持筒部に嵌合する基部と、前記渦検出部材取付孔と嵌合して気密シールを行う嵌合部と、前記渦検出器を内蔵して前記管流路内に配置される鞘部とを有し、
前記計測器本体に逆止係合する逆止爪付きのキャップ部材によって前記渦検出部材が前記計測器本体に固定されていることを特徴とする渦流量計。
【請求項５】
前記渦検出部材取付孔と前記嵌合部とがともに円形の横断面形状をなし、前記渦検出部材保持筒部と前記渦検出部材の前記基部とに、互いに係合して前記計測器本体に対する前記渦検出部材の周方向の取付位置を規定する凹凸係合部が設けられ、前記渦検出部材取付孔に対する前記渦検出部材の挿入嵌合によって前記凹凸係合部が互いに係合することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、渦流量計に関し、特に、渦流量計における渦検出部材の取付構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管路を流れる流体の流量を計測する流量計として、計測器本体（ケーシング）に管流路を形成され、管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出するカルマン渦式の流量計（渦流量計）が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
従来の渦流量計では、渦検出部材の計測器本体に対する取付けは、計測器本体が管流路を画定する壁部に貫通形成された渦検出部材取付孔に渦検出部材を挿入し、渦検出部材の端部に形成されているフランジ部を、当該フランジ部を貫通するねじ通し孔に挿入された取付ねじによって計測器本体に直接ねじ止めするか、フランジ部上に押さえ金具を載置し、押さえ金具及びフランジ部を貫通するねじ通し孔に取付ねじを挿入し、押さえ金具を介して取付ねじによって計測器本体にねじ止めすることにより行われる（例えば、特許文献３、４、５）。
【０００４】
この渦流量計における渦検出部材の固定構造では、フランジ部を計測器本体にねじ止めするために、複数個の取付ねじ（ボルト）が必要で、渦検出部材の固定に工具が必要になる。
【０００５】
また、Ｏリングレスの渦流量計として、渦検出部材を計測器本体に融着固定（超音波溶着、熱溶着)した構造の渦流量計がある（例えば、特許文献６、７）。
【０００６】
この渦流量計では、融着部が薄肉となるため、融着部によって気密シールは行えても、固定強度が弱く、金具で融着部を抑えねじで止める必要がある。融着固定方法の一つのである超音波溶着では、確実に融着させるために、超音波のエネルギを集中させるリング状の顎部を設けるが、この顎部のみしか固着面積を確保できないため、強度不足となる。
【０００７】
また、熱溶着では、溶着面積を大きくするために加熱しすぎると、渦検出部材が変形してしまう虞れがあり、溶着強度の確保が難しい。また、流体が溶着部の顎部まで浸透し、液だまりの原因となる。
【０００８】
また、従来の渦流量計では、渦検出部材の取付方向を円周方向に規制する構造がないため、管路に対して渦検出部材内の渦検出器の方向姿勢がばらつき、正確な流量計測を行うことができなくなる。
【特許文献１】特開平１１−１４４１２号公報
【特許文献２】特開２０００−３２１１０２号公報
【特許文献３】特開平９−２５７５２９号公報
【特許文献４】特開２００２−３３３３５２号公報
【特許文献５】特開２００３−４２８１９号公報
【特許文献６】特開２００２−１９５８６０号公報
【特許文献７】特開２００２−３２３３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、渦流量計において、充分な気密シールを行え、しかも、渦検出部材の取付強度を充分に確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による渦流量計は、計測器本体の内部に管流路を形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出する渦流量計において、前記計測器本体には、当該計測器本体の外面に形成された渦検出部材保持筒部と、前記計測器本体を貫通して前記渦検出部材保持筒部内と前記管流路内とを連通する渦検出部材取付孔とが形成され、前記渦検出部材は、前記渦検出部材保持筒部に嵌合する基部と、前記渦検出部材取付孔と嵌合して気密シールを行う嵌合部と、前記渦検出器を内蔵して前記管流路内に配置される鞘部とを有し、前記渦検出部材保持筒部と前記渦検出部材の前記基部とが樹脂溶接されていることを特徴としている。
【００１１】
この発明による渦流量計は、好ましくは、前記渦検出部材の前記基部の軸方向寸法と前記渦検出部材保持筒部の深さ寸法とが異なる長さで形成されており、前記渦検出部材保持筒部に前記基部を嵌合した状態で、当該基部と前記渦検出部材保持筒部とのうち何れか一方が他方から突出して、これら一方及び他方により環状の直角隅角部をなし、前記樹脂溶接は当該直角隅角部の全周に亘ってすみ肉溶接により行われている。
【００１２】
また、この発明による渦流量計は、計測器本体の内部に管流路を形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出する渦流量計において、前記計測器本体には、当該計測器本体の外面に形成された渦検出部材保持筒部と、前記計測器本体を貫通して前記渦検出部材保持筒部内と前記管流路内とを連通する渦検出部材取付孔とが形成され、前記渦検出部材は、前記渦検出部材保持筒部に嵌合する基部と、前記渦検出部材取付孔と嵌合して気密シールを行う嵌合部と、前記渦検出器を内蔵して前記管流路内に配置される鞘部とを有し、前記渦検出部材保持筒部にねじ止めされた袋ナット状のキャップ部材によって前記渦検出部材が前記計測器本体に固定されている。
【００１３】
また、この発明による渦流量計は、計測器本体の内部に管流路を形成され、前記管流路内に設けられた渦発生体によって発生した渦を、前記計測器本体に取り付けられた渦検出部材が内蔵する渦検出器によって検出する渦流量計において、前記計測器本体には、当該計測器本体の外面に形成された渦検出部材保持筒部と、前記計測器本体を貫通して前記渦検出部材保持筒部内と前記管流路内とを連通する渦検出部材取付孔とが形成され、前記渦検出部材は、前記渦検出部材保持筒部に嵌合する基部と、前記渦検出部材取付孔と嵌合して気密シールを行う嵌合部と、前記渦検出器を内蔵して前記管流路内に配置される鞘部とを有し、前記計測器本体に逆止係合する逆止爪付きのキャップ部材によって前記渦検出部材が前記計測器本体に固定されている。
【００１４】
この発明による渦流量計は、好ましくは、前記渦検出部材取付孔と前記嵌合部とがともに円形の横断面形状をなし、前記渦検出部材保持筒部と前記渦検出部材の前記基部とに、互いに係合して前記計測器本体に対する前記渦検出部材の周方向の取付位置を規定する凹凸係合部が設けられ、前記渦検出部材取付孔に対する前記渦検出部材の挿入嵌合によって前記凹凸係合部が互いに係合する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による渦流量計は、計測器本体の渦検出部材取付孔と渦検出部材の嵌合部との嵌合部分で気密シールが行われ、これとは、別に、計測器本体の渦検出部材保持筒部と渦検出部材の基部との樹脂溶接によって渦検出部材が計測器本体に固着、あるいは袋ナット状のキャップ部材、逆止爪付きのキャップ部材が渦検出部材が計測器本体に固定される。これにより、嵌合部分で充分な気密シールを行え、しかも、気密シール部とは別の樹脂溶接あるいはキャップ部材による固定によって渦検出部材の取付強度を充分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図６は、この発明による渦流量計の一つの実施形態を示している。
【００１７】
図１及び図２に示されているように、渦流量計は、主要な構成部材として、計測器本体（ケーシング）１１を有する。計測器本体１１は、全体を、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＶＤＦ樹脂等のフッ素樹脂により構成されている。計測器本体１１は、図３に示されているように、直線的な管流路１２を有し、管流路１２の一方の側が流体入口部１３、他方の側が流体出口部１４になっている。
【００１８】
計測器本体１１には、管流路１２を上下に横切って延在する渦発生体１５が一体成形されている。渦発生体１５は、管流路１２内の流体入口部１３側にあり、管流路１２内を流れる流体の流れ方向（図２、３にて左右方向）に対して直交する方向（図３にて上下方向）に延在する柱状をなしている。
【００１９】
図２に示されているように、計測器本体１１の上部には円筒状の渦検出部材保持筒部１６が一体成形されている。渦検出部材保持筒部１６は管流路１２内を流れる流体の流れで見て渦発生体１５より下流側にある。図３に示されているように、渦検出部材保持筒部１６の底部、換言すれば、管流路１２の上壁部１７には、当該上壁部１７を貫通して渦検出部材保持筒部１６内と管流路１２内とを連通する渦検出部材取付孔１８が貫通形成されている。渦検出部材取付孔１８は、渦検出部材保持筒部１６の内径より充分に小さい内径の円形横断面形状の孔である。この渦検出部材取付孔１８の管流路１２に対する開口端近傍の内周面には、かまぼこ形断面（半円形断面）の周溝１９が形成されている。
【００２０】
また、図２に示されているように、渦検出部材保持筒部１６には、周方向位置合わせ用のスリット２０が、渦検出部材保持筒部１６の周方向に１８０度回転変位した２箇所に各々形成されており、各スリット２０は、図１に示されているように、渦検出部材保持筒部１６の上端面１６Ａに開口して渦検出部材保持筒部１６の軸線方向に延在している。
【００２１】
図２及び図４に示されているように、渦検出部材保持筒部１６には渦検出部材２１が嵌め込まれている。渦検出部材２１は、計測器本体１１と同様に、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＶＤＦ樹脂等のフッ素樹脂により構成されている。
【００２２】
渦検出部材２１は、図５によく示されているように、渦検出部材保持筒部１６に嵌合する円形横断面形状の基部２２と、渦検出部材取付孔１８と嵌合する円形横断面形状の嵌合部２３と、管流路１２内に位置する扁平横断面形状の鞘部２４とを有しており、嵌合部２３の外周面にはリング状突条部２５が全周に形成されている。
【００２３】
図３に示されているように、リング状突条部２５の横断面形状は、周溝１９の横断面形状の補形をなすよう、かまぼこ形断面（半円形断面）になっており、リング状突条部２５の外径は、周溝１９の最大内径より大きい寸法で形成されている。
【００２４】
嵌合部２３が渦検出部材取付孔１８に嵌合挿入されることにより、リング状突条部２５が周溝１９に弾性変形状態で嵌合される。これにより、渦検出部材２１の計測器本体１１に対する軸線方向の取付位置が決まると共に、渦検出部材取付孔１８と嵌合部２３との間の気密シールが行われる。
【００２５】
この気密シールは、弾性に富むフッ素樹脂製のリング状突条部２５、周溝１９（計測器本体１１）の弾性変形により得られる密着状態で、確実に行われることになる。また、この気密シールは、リング状突条部２５、周溝１９の配置位置により、管流路１２に極く近い部位で行われ、ごみが溜まるようなデッドスペースを作らないから、半導体洗浄用流体など、流体の清浄度が求められる場合に、デッドスペースからの不純物の排出によって流体の清浄度を損ねることがない。
【００２６】
鞘部２４は、管流路１２内を流れる流体の流れで見て渦発生体１５より下流側の位置にて管流路１２内に位置しており、鞘部２４内には圧電素子による扁平形状（短冊形状）の渦検出器２６が配置されている。すなわち、鞘部２４が、管流路１２内を流れる流体の流れで見て渦発生体１５より下流側の位置にて渦検出器２６を内蔵している。
【００２７】
渦検出器２６およびそのリード線２７は、基部２２の中央に形成された挿入ガイド孔２２Ａに充填されたモールド材３３によってポッティング式に固着固定されている。渦検出器２６は、渦発生体１５によって管流路１２内に発生した渦を検出し、これを電気量に変換して出力する。
【００２８】
基部２２の挿入ガイド孔２２Ａの内周面には周溝２８が形成されており、周溝２８にもモールド材３３が充填されている。これにより、周溝２８においてモールド材３３によるリング状突条部２９が形成される。このリング状突条部２９と周溝２８との引っかかりによってモールド材３３の引き抜き耐力が向上する。
【００２９】
また、周溝２８が挿入ガイド孔２２Ａの開口端近くにあることにより、モールド材３３が表面より硬化する現象（紫外線硬化型ボンドは紫外線を照射される表面から硬化する）において、短時間でリング状突条部２９が硬化し、リードタイムの短縮を図ることができる。
【００３０】
図６に示されているように、基部２２の周方向に１８０度回転変位した外周面箇所には、周方向位置合わせ用のキー形状の突起部３０が、基部２２の径方向に各々突出形成されている。突起部３０は、図２及び図３に示されているように、渦検出部材保持筒部１６のスリット２０に係合する。この係合により、渦検出部材２１の計測器本体１１に対する周方向の取付位置が決まる。これにより、鞘部２４の薄肉側が管流路１２の主流線方向に沿う正規の取付姿勢に常に設定されることになる。
【００３１】
図４に示されているように、渦検出部材２１の基部２２の軸方向寸法は渦検出部材保持筒部１６の深さ寸法より大きく、基部２２の上端面２２Ｂは渦検出部材保持筒部１６の上端面１６Ａより一段高い位置にあり、上端面１６Ａと２２Ｂとで円環状の直角隅角部３１をなしている。
【００３２】
この直角隅角部３１は、全周に亘ってすみ肉溶接による樹脂溶接（樹脂溶接部３２）されている。この樹脂溶接部３２によって渦検出部材２１が、計測器本体１１に剛固に抜け止め固着（固定）されている。
【００３３】
図７（ａ）〜（ｃ）は、直角隅角部３１の樹脂溶接工程を示している。図７（ａ）に示されているように、フッ素樹脂による樹脂溶接棒５０を直角隅角部３１の全周に巻き付ける。この場合、すみ肉溶接になり、溶接点は、符号Ｄ、Ｅで示されている２点になる。ヒータ５１によって熱風を溶接部に吹き付け、樹脂溶接棒５０を融点以上に加熱する。
【００３４】
樹脂溶接棒５０の表面がある程度、溶けたところで、図７（ｂ）に示されているように、加圧部材５２を用いて直角隅角部３１の溶接面に樹脂溶接棒５０が密着するように、押し付ける。これにより、図７（ｃ）に示されているように、樹脂溶接部３２が完成する。樹脂溶接部３２はすみ肉溶接であることにより、突き合わせ溶接に比して高い溶接強度を得ることができる。
【００３５】
また、図２に示されているように、スリット２０と突起部３０との係合部分も樹脂溶接（樹脂溶接部３４）することにより、溶接強度をさらに上げることができる。この係合部分を全面溶接することにより、信頼性の高い２重シールとなる。但し、流体温度が変化する条件下で使用される場合には、２重シールの間にある空気層が熱膨張し、蓄圧現象が起こるため、全面溶接を行わず、スリット部分は、溶接せず、空気逃がし穴としてもよい。
【００３６】
上述したように、この実施形態によれば、計測器本体１１の渦検出部材取付孔１８と渦検出部材２１の嵌合部２３との嵌合部分で、リング状突条部２５が周溝１９に弾性変形状態で嵌ることにより、気密シールが行われ、これとは、別に、計測器本体１１の渦検出部材保持筒部１６と渦検出部材２１の基部２２とが樹脂溶接部３２によって渦検出部材２１が計測器本体１１に固着されるから、充分な気密シールを行え、しかも、渦検出部材の取付強度を充分に確保することができる。
【００３７】
図８はこの発明による渦流量計の他の実施形態を示している。なお、図８において、図４に対応する部分は、図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００３８】
この実施形態では、ねじ部３５によって計測器本体１１の渦検出部材保持筒部１６の外周にねじ止めされる袋ナット状のキャップ部材３６によって渦検出部材２１が押さえ込み式に計測器本体１１に抜け止め固定されている。
【００３９】
袋ナット状のキャップ部材３６による固定では、複数個のボルトや工具を用いることなく渦検出部材２１を計測器本体１１に確実に固定することができる。
【００４０】
また、この実施形態では、渦検出部材２１の嵌合部２３の外径が渦検出部材取付孔１８の外径より少し大きい。これにより、嵌合部２３が渦検出部材取付孔１８に嵌合挿入されると、嵌合部２３の全体が弾性変形し、面シールによる気密シールが行われる。
【００４１】
この気密シールも、弾性に富むフッ素樹脂製の嵌合部２３と計測器本体１１の弾性変形により得られる密着状態で、確実に行われることになる。
【００４２】
また、図９に示されているように、キャップ部材３８に設けた逆止爪３７を計測器本体１１に形成されている係合部３９に係合させることより、キャップ部材３８の内面に突設された押え部材４０を基部２２の上端面２２Ｂに圧接させることにより、渦検出部材２１が押さえ込み式に計測器本体１１に抜け止め固定されてもよい。
【００４３】
この逆止爪付きのキャップ部材３８による固定でも、複数個のボルトや工具を用いることなく渦検出部材２１を計測器本体１１に確実に固定することができる。
【００４４】
この発明による渦流量計における渦検出部材の気密シール構造についての付属的な特徴事項は、以下の通りである。
（１）前記計測器本体と前記渦検出部材は、ともにフッ素樹脂により構成され、前記渦検出部材の前記嵌合部の外周面に前記渦検出部材取付孔の内径より大きい外径のリング状突条部を有し、前記渦検出部材が前記計測器本体の外側から前記渦検出部材取付孔に挿入されて当該渦検出部材取付孔に前記嵌合部が嵌合されることにより、前記リング状突条部が弾性変形し、前記渦検出部材取付孔と前記嵌合部との間の気密シールを行う。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明による渦流量計の一つの実施形態を示す側面図である。
【図２】この発明による渦流量計の一つの実施形態を示す平面図（図３のＣ−Ｃ線断面図）である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】一つの実施形態による渦流量計で用いられる渦検出部材単体を示す半断面図である。
【図６】一つの実施形態による渦流量計で用いられる渦検出部材単体を示す底面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、計測器本体と渦検出部材との樹脂溶接工程を示す工程図である。
【図８】この発明による渦流量計の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】この発明による渦流量計の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  計測器本体
１２  管流路
１５  渦発生体
１６  渦検出部材保持筒部
１８  渦検出部材取付孔
１９  周溝
２０  スリット
２１  渦検出部材
２２  基部
２３  嵌合部
２４  鞘部
２５  リング状突条部
２６  渦検出器
３２  樹脂溶接部
３３  モールド材
３４  樹脂溶接部
３５  ねじ部
３６  キャップ部材
３７  逆止爪
３８  キャップ部材
５０  樹脂溶接棒
【図１】
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【図２】
2005114657.tif 000004
【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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【図９】
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