(57)【要約】【課題】  合成樹脂を用いたボディ剛性が高い渦流量計を提供すること。【解決手段】  流路の上流部で渦発生部がカルマン渦を発生し、そのカルマン渦を前記流路の下流部で渦信号検出部が検出する渦流量計において、前記流路を金属管で構成する。【選択図】                    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路の上流部で渦発生部がカルマン渦を発生し、そのカルマン渦を前記流路の下流部で渦信号検出部が検出する合成樹脂製の渦流量計において、
前記流路を金属管で構成することを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
流路の上流部で渦発生部がカルマン渦を発生し、そのカルマン渦を前記流路の下流部で渦信号検出部が検出する渦流量計において、
前記渦発生部が挿入される第１の穴とこの第１の穴より下流部に形成され前記渦信号検出部が挿入される第２の穴とを備える金属管と、
合成樹脂からなる第１のブロックと、
この第１のブロックと共に前記金属管を挟み込み固定される合成樹脂からなる第２のブロックとを備えていることを特徴とする渦流量計。
【請求項３】
前記渦発生部と渦信号検出部のいずれか一方を前記第１のブロックと第２のブロックのいずれか一方に設け、前記渦発生部と渦信号検出部のいずれか他方を前記第１のブロックと第２のブロックのいずれか他方に設けることを特徴とする請求項２記載の渦流量計。
【請求項４】
前記渦発生部と渦信号検出部を、前記第１のブロックと第２のブロックのいずれか一方に設けることを特徴とする請求項２記載の渦流量計。
【請求項５】
第１のブロックと第２のブロックは同一形状の共通成形品であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項６】
前記金属管の前記第１のブロックと第２のブロックとの対向面には平坦部を形成することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項７】
前記第１のブロックと第２のブロックの前記金属管との対向面には、これらを金属管の外周に重ね合わせたときに密着するように、金属管の断面形状に合わせた断面形状が半円構造の溝を形成することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルマン渦により流量を検出する渦流量計に関し、合成樹脂を用いた渦流量計の強度の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流量計の一種に、カルマン渦により流量を検出する渦流量計があり、合成樹脂（例えば、ＰＰＳ(Poly Phenylene Sulfide;ポリフェニレンサルファイド)樹脂、Ｎｅｗ  ＰＦＡ（New Perfluoroalkoxy;四ふっ化エチレンとパーフルオロアルコエチレンの共重合樹脂）等）を用いたものが実用化されている。これら合成樹脂を用いた渦流量計は、配管振動のノイズの影響を受けにくいという特徴があり、高精度を要求される場合にも対応できる利点がある。
【０００３】
ところで、半導体製造分野におけるメッキ装置や洗浄機等の装置内部の流量監視や流量制御に用いる流量計としては、小型で耐食性に優れ、パーティクルフリーであることが要求されているが、合成樹脂を用いた渦流量計はこれらの条件を満たすものであり、広く用いられている。
合成樹脂を使用した渦流量計の先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２５８１０５号公報
【非特許文献１】占部修司、他３名、「小型フローセンサとそのシリーズ展開」、横河技報、横河電機株式会社、２００１年４月２０日、Ｖｏｌ.４５  ＮＯ.２、ｐ．３７−４０
【０００５】
以下、図４を用いて従来の合成樹脂を用いた渦流量計について説明する。
図４において、合成樹脂ボディ１の内部には流路２が設けられている。流路２の配管接続は、合成樹脂の雄ねじになっている。流路２内には渦発生体３が鉛直方向に形成され、渦発生体３の下流にはＯリング４を介して例えば圧電素子からなる渦信号検出部５が設けられている。合成樹脂ボディ１の上部にはスペーサー６を介してプリント基板７が設けられている。プリント基板７は流量演算部が実装されたものであって、渦信号検出部５と電気的に接続されている。カバー８は、プリント基板７を包み込むような形状に形成されていて、プリント基板７やその他の電気部品を外部から遮断する。ケーブル９はプリント基板７と電気的に接続され、カバー８の外部との間で電気信号の授受を行う。断熱材１０は合成樹脂ボディ１とスペーサー６の間に充填されていて、熱の伝導を遮断する。図４に示す渦流量計では、合成樹脂ボディ１の他、渦発生体２、スペーサー６及びカバー８も合成樹脂を使用している。
【０００６】
このような渦流量計の動作を説明する。
測定対象の液体は「ＦＬＯＷ」で示した矢印の方向に進行し、渦発生体２に衝突してカルマン渦を発生する。渦信号検出部５の圧電素子に渦の揚力による歪が生じることにより圧電素子の歪んだ部分に電圧が発生し、渦発生体２で発生したカルマン渦に関連した渦周波数信号が生成される。プリント基板７に実装された流量演算部は、当該渦周波数信号を基に渦周波数と関数の関係にある流量を算出する。ケーブル９は、流量を示す電気信号を外部に出力する。
【０００７】
このように、図４の従来例では、ボディ部分を合成樹脂で一体成形することにより低コスト化を図るとともに、測定対象に応じて合成樹脂の種類を選択することで耐食性に対応している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図４の構成では、流路を合成樹脂で形成していることからボディ剛性が比較的低く、過大な外力が加わると破損するおそれがある。ボディ剛性を高めるために金属ロストワックスを用いることが考えられるが、コストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明は、この問題に着目したものであり、その目的は、合成樹脂を用いた渦流量計の強度を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
流路の上流部で渦発生部がカルマン渦を発生し、そのカルマン渦を前記流路の下流部で渦信号検出部が検出する合成樹脂製の渦流量計において、
前記流路を金属管で構成する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、
流路の上流部で渦発生部がカルマン渦を発生し、そのカルマン渦を前記流路の下流部で渦信号検出部が検出する渦流量計において、
前記渦発生部が挿入される第１の穴とこの第１の穴より下流部に形成され前記渦信号検出部が挿入される第２の穴とを備える金属管と、
合成樹脂からなる第１のブロックと、
この第１のブロックと共に前記金属管を挟み込み固定される合成樹脂からなる第２のブロックとを備えている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、
請求項２記載の渦流量計において、
前記渦発生部と渦信号検出部のいずれか一方を前記第１のブロックと第２のブロックのいずれか一方に設け、前記渦発生部と渦信号検出部のいずれか他方を前記第１のブロックと第２のブロックのいずれか他方に設ける。
【００１３】
請求項４記載の発明は、
請求項２記載の渦流量計において、
前記渦発生部と渦信号検出部を、前記第１のブロックと第２のブロックのいずれか一方に設ける。
【００１４】
請求項５記載の発明は、
請求項２〜４のいずれかに記載の渦流量計において、
第１のブロックと第２のブロックは同一形状の共通成形品である。
【００１５】
請求項６記載の発明は、
請求項２〜５のいずれかに記載の渦流量計において、
前記金属管の前記第１のブロックと第２のブロックとの対向面には平坦部を形成する。
【００１６】
請求項７記載の発明は、
請求項２〜５のいずれかに記載の渦流量計において、
前記第１のブロックと第２のブロックの前記金属管との対向面には、これらを金属管の外周に重ね合わせたときに密着するように、金属管の断面形状に合わせた断面形状が半円構造の溝を形成する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流路に金属管を使用しているのでボディ剛性が高くなり、強度を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示した側面の断面図であり、図２は、図１の組立構成図である。
【００１９】
図において、金属管１１は流路を形成するものであって、例えばＳＵＳ３０４等の量産市販されている規格品であり、その両端には雄ねじが形成されている。この金属管１１の上部には長方形の平坦部１２が形成され、下部にも長方形の平坦部1３が形成されている。平坦部１２の中央部より流体が流れる方向に対して上流には円形の穴１４が形成され、同じく平坦部１３の中央部より流体が流れる方向に対して下流にも円形の穴１５が形成されている。
【００２０】
渦発生体ケース１６は長方体に形成された合成樹脂製の部品であり、中心付近より流体が流れる方向に対して上流には円形の穴１７が形成されている。また、渦発生体ケース１６の四隅には第１のねじ止め穴１８〜２１が形成され、穴１７の外周近傍には第２のねじ止め穴２２〜２５が形成されている。更に、渦発生体ケース１６の下面には金属管１１の平坦部１２と嵌め合うように長手方向にそって溝２６が形成されている。
【００２１】
渦信号検出体ケース２７は長方体に形成された合成樹脂製の部品であり、中心付近より流体が流れる方向に対して下流には円形の穴２８が形成されている。また、渦信号検出体ケース２７の四隅には第１のねじ止め穴２９〜３２が形成され、穴２８の外周近傍には第２のねじ止め穴（図示せず）が形成されている。更に、渦信号検出体ケース２７の上面には金属管１１の平坦部１３と嵌め合うように長手方向にそって溝３３が形成されている。尚、これら渦信号検出体ケース１６と渦発生体ケース２７は同一形状の共通成形品であり、例えば渦発生体ケース１６の上下を反転させると渦信号検出体ケース２７として使用できる。
【００２２】
渦発生体ピース３４は合成樹脂製の部品であり、ボディ接合部３５と渦発生部３６が一体成形されている。また、ボディ接合部３５は板状に形成され、四隅にねじ止め穴３７〜４０が形成されている。渦発生部３６は、カルマン渦を発生させるものである。
【００２３】
渦信号検出ピース４１は合成樹脂製の部品であり、ボディ接合部４２と渦信号検出部４３が一体形成されている。ボディ接合部４２は板状に形成され、四隅にねじ止め穴４４〜４７（４６は図示せず）が形成されている。渦信号検出部４３はカルマン渦を検出するものである。
【００２４】
渦信号検出体ケーブル４８の一端は渦信号検出ピース４１の渦信号検出部４３と電気的に接続され、他端は図示しない流量演算部が実装されたプリント基板に電気的に接続される。また、Ｏリング４９、５０は、穴１７、穴２８の外周に形成された座ぐり部に嵌め込まれる。尚、これらＯリング４９、５０は、組立時の緩みを防止するためのものである。
【００２５】
このような渦流量計の組立動作について説明する。まず、渦発生体ピース３４の渦発生部３６を渦信号検出体ケース１６の穴１７に挿入し、渦発生体ケース１６と渦発生体ピース３４をねじ締結して第１のブロックを形成する。次に、渦発生部３６が穴１４に入るように第１のブロックを金属管１１に取り付けるが、その際にＯリング４９を、穴１７の周りに形成された座ぐり部に嵌め込んでおく。このようにＯリング４９を介して第１のブロックを金属管１１に取り付けることにより、渦発生部３６の先端は金属管１１の内壁に突き当たって固定支持される。
【００２６】
一方、渦信号検出ピース４１の渦信号検出部４３を渦信号検出体ケース２７の穴２８に挿入し、渦信号検出体ケース２７と渦信号検出ピース４１をねじ締結して第２のブロックを形成する。次に、渦信号検出部４３が穴１５に入るように第２のブロックを金属管１１に取り付けるが、その際にＯリング５０を、穴２８の周りに形成された座ぐり部に嵌め込んでおく。このようにＯリング５０を介して第２のブロックを金属管１１に取り付けることにより、渦信号検出部４３の先端は金属管１１の内壁に突き当たらない自由端となる。
【００２７】
これら渦発生体ケース１６と渦発生体ピース３４をねじ締結した第１のブロックと渦信号検出体ケース２７と渦信号検出ピース４１をねじ締結した第２のブロックを、これら各ブロックの四隅に形成されたねじ止め穴１８〜２１と２９〜３２とを用いてボルトやナットで締結する。
【００２８】
次に、流量の検出方法について説明する。金属管１１の両端に形成された雄ねじを介して、渦発生体ピース３４から渦信号検出体ピース４１の方向に測定対象の流体が流れるように、図示しない配管に接続する。流体が渦発生部３６に衝突することによりカルマン渦が発生する。このカルマン渦の揚力により生じる圧力変動を圧電素子からなる渦信号検出部４３が検出し、渦周波数信号を生成する。この渦周波数信号は、渦信号検出体ケーブル４８を介して図示しない流量演算部が実装されたプリント基板に伝送される。
【００２９】
このような構成によれば、流路として金属管１１を使用し、渦発生体ケース１６、渦信号検出体ケース２７、渦発生体ピース３４及び渦信号検出ピース４１として合成樹脂形成品を用いて渦流量計を構成しているので、配管振動のノイズの影響を受けにくく高精度の要求にも対応できるという利点と、ボディ部分の剛性が高くて強い強度が得られるという利点とを備えた合成樹脂製の渦流量計を実現できる。
特に、渦発生体ケース１６と渦信号検出体ケース２７を同一形状の共通成形品にしているので、より一層の低コスト化が図れる。
【００３０】
図３は本発明の他の実施例を示す組立構成図である。この実施例では、図１、２に示す金属管１１の替わりに金属管５１を用いている。図３の金属管５１には、金属管１１のような平坦部１２、１３が設けられていない。これに伴い、渦発生体ケース１６の溝２６及び渦信号検出体ケース２７の溝３３の断面形状を、これらを金属管５１の外周に重ね合わせたときに密着するように、金属管５１の断面形状に合わせた半円構造としている。その他の構成は図１、図２に示す実施例と同様なので説明を省略する。また、組立動作及び渦流量の検出方法についても図１、図２に示す実施例と同様なので説明を省略する。
【００３１】
図３の構成によれば、金属管５１に平坦部を形成せず、同一形状の共通成形品である渦発生体ケース１６の溝２６及び渦信号検出体ケース２７の溝３３の断面形状を金属管５１の断面形状に合わせた半円構造としているので、金属管５１の加工工程が少なくてすむ。
【００３２】
尚、これら実施例では、渦発生体ケース１６と渦信号検出体ケース２７を共通成形品とし、渦発生体ピース３４と渦信号検出体ピース４１を別個の部品とする３点の部品構成としたが、渦発生体ケース１６と渦発生体ピース３４を一体化した一方の成形品とし、渦信号検出体ケース２７と渦信号検出体ピース４１を他方の成形品としてもよい。
これによれば、合成樹脂成形品を２点とすることができ、より一層のコストダウンを図ることができる。
【００３３】
また、これら実施例では、渦発生部３６を渦発生体ケース１６に組み込み、渦信号検出部４３を渦信号検出体ケース２７に組み込んでいるが、渦発生体ケース１６又は渦信号検出体ケース２７のいずれか一方に２つの穴を空けて渦発生部３６と渦信号検出部４３の両方を挿入したり、渦発生体ケース１６又は渦信号検出体ケース２７のいずれか一方に渦発生部３６と渦信号検出部４３の両方を一体化する構成としても差し支えない。
【００３４】
また、本発明の実施例では、合成樹脂で形成する構成を示したが、ＰＰＳ、Ｎｅｗ  ＰＦＡの合成樹脂であればよい。
【００３５】
更に、本発明の実施例では、半導体製造分野に用いられる渦流量計の例を記載したが、渦流量計は、工場の省エネ用としてエア配管の流量管理に用いることもできる。この場合、金属管の素材は、ＳＵＳ３０４に代表される耐久性・耐食性に優れる金属である必要はなく、さびない程度の素材であれば差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例を示した側面の断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示した組立構成図である。
【図３】本発明の他の実施例を示した組立構成図である。
【図４】従来の渦流量計の側面の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、１０        金属管
２              渦発生体ケース
３              渦信号検出体ケース
４              渦発生体ピース
５              渦信号検出体ピース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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