(57)【要約】      （修正有）【課題】渦発生体に付着する異物の除去手段を備えた渦流量計を提供する。【解決手段】渦発生体１２により生じたカルマン渦による交番揚力の変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、中心部が前記渦発生体１２の断面形状に相似して形成された孔１２ａを有する異物除去部材４９を具備し、前記渦発生体１２が挿入された前記異物除去部材４９を前記渦発生体に沿ってスライドさせる異物除去部材駆動手段４５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦発生体により生じたカルマン渦による交番揚力の変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、
中心部が前記渦発生体の断面形状に相似して形成された孔を有する異物除去部材を具備し、
前記渦発生体が挿入された前記異物除去部材を前記渦発生体に沿ってスライドさせる異物除去部材駆動手段を備えたことを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記渦発生体の断面形状に相似して形成された孔は、前記渦発生体に沿ってスライドさせたときに、渦流量計として正常で誤差のない機能を維持できる程度に渦発生体の断面よりわずかに大きく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の渦流量計。
【請求項３】
前記異物除去部材はフッ素ゴムもしくは金属もしくはプラスチック樹脂により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流量計。
【請求項４】
前記異物除去部材駆動手段はモータの主軸にネジが形成された回転軸と、中央部にネジが形成され前記回転軸のねじに係合し、前記モータの回転により回転が拘束された状態で空洞内を移動するブロックの組み合わせからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項５】
前記異物除去部材は所定時間ごとに若しくは前記異物の発生状況に応じた任意の時間に前記渦発生体に沿ってスライドするように構成したことを特徴とする請求項１乃至４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、渦発生体に付着する異物の除去手段を備えた渦流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３（ａ）は、一般に使用されている従来の渦流量計の構成説明図である、図３（ｂ）（イ、ロ、ハ）、図３（ｃ）（イ、ロ）は図３（ａ）の動作説明図、図３（ｃ）は図３（ａ）の電気回路図である。
【０００３】
これらの図において、１０は測定流体ＦＬが流れる管路である。円筒状のノズル１１は管路１０に直角に設けられている。渦発生体１２は、ノズル１１とは隙間を保って、管路１０に直角に挿入され、台形断面に形成されている。
【０００４】
渦発生体１２の一端は、ネジ１３により管路１０に支待され、他端はフランジ部１４でノズルｌｌにネジ或いは溶接により固定されている。凹部１５は、渦発生体１２のフランジ部１４側に設けられている。
【０００５】
この凹部１５の中には、その底部から順に、全属製の第１コモン電極１６、圧電素子１７、電極板１８、絶縁板１９、電極板２０、圧電素子２１が、サンドイッチ状に配列され、全属製の押圧棒２２により押圧固定されている。さらに、電極板１８からは、リード線２３、電極板２０からはリード線２４が、それぞれ端子Ａ、Ｂに引き出されている。
【０００６】
圧電素子１７、２１は、各圧電素子１７、２１の紙面に向かって左側と右側とがそれぞれ逆方向に分極されており、同じ方向の応力に対して互いに上下の電極に逆極性の電荷を発生する。
【０００７】
圧電素子１７に発生した電荷は、電極板１８と接続された端子Ａと、第１コモン電極１６を介して接続された管路１０との間に得られ、圧電素子２１に発生した電荷は、電極板２０と接続された端子Ｂと、押圧棒２０と接続された管路１０との間に得られる。
【０００８】
この２個の電極板１８、２０に発生した電荷は、図３（ｄ）に示すように電荷増幅器２５、２６に入力される。
電荷増幅器２５の出力と、電荷増幅器２６の出力をボリウム２７を介した出力とを、加算器２８で加算して流量信号を得る。
【０００９】
この流量信号は、例えば、電流出力に変換されて、２線を介して負荷に伝送される（図示せず）。
次に、以上のように構成された渦流量計の動作について、図３（ａ〜ｄ）を用いて説明する。
【００１０】
測定流体ＦＬが管路１０の中に流れると、渦発生体１２に矢印Ｆで示した方向にカルマン渦による振動が発生する。この振動により禍発生体１２には、図３ｂ（イ）に示すような応力分布と、この逆の応力分布の繰返しが生じる。
【００１１】
各圧電素子１７、２１には、図３ｂ（イ）に示す渦周渡数を持つ信号応力に対応した電荷十Ｑ、一Ｑの繰返しが生じる。なお、図３（ｂ、ｃ）においては、説明の便宣のため、電極板１８或いは２１を紙面に対して左石に２つに分割し、かつ、上下の一方の電極は、第１コモン電極１６あるいは押圧棒２２に相当するものとしてある。
【００１２】
一方、管路１０には、ノイズとなる管路振動も生じる。
この管路振動は、
（１）流体の流れと同じ方向の抗力方向、
（２）流体の流れとは直角方向の揚力方向、
（３）渦発生体の長手方向の３方向成分に分けられる。
【００１３】
このうち、抗力方向の振動に対する応力分布は、図３ｂの（ロ）に示すようになり、ｌ個の電極内で正負の電荷は打ち消されて、ノイズ電荷は発生しない。また、長手方向の振動に対しては、図３ｂの（ハ）に示すように、電極内で打ち消されて、抗力方向と同様にノイズ電荷は発生しない。
【００１４】
しかし、揚力方向の振動は、信号応力と同一の応力分布となり、ノイズ電荷が生じる。
そこで、このノイズ電荷を消去するために、以下の演算を実行する。
【００１５】
圧電素子１７、２１の各電荷をＱ１、Ｑ２、信号成分をＳ１、Ｓ２、揚力方向のノィズ成分をＮ１、Ｎ２とし、圧電素子１７、２１で分極を逆とすると、Ｑ１、Ｑ２は次式で示される。
【００１６】
Ｑ１＝Ｓ１＋Ｎ１
−Ｑ２＝−Ｓ２−Ｎ２
ただし、Ｓ１とＳ２、Ｎ１とＮ２のベクトル方向は同じである。
【００１７】
ここで、圧電素子１７，２１の信号成分とノイズ成分の関係は、図３（ｃ）（この図は揚力方向のノイズと、信号に対する渦発生体の曲げモーメントの関係を示す）に示すようになっている。
【００１８】
従って、図３ｃ（ｄ）に示すように、圧電素子１７側の電荷増幅器２５の出力を、加算器２８で加算する際に、ボリウム２７と共に、Ｎ１／Ｎ２倍して、圧電素子２１側の電荷増幅器２６の出力と加算すると、
【００１９】
Ｑ１−Ｑ２（Ｎ１／Ｎ２）
＝Ｓ１−Ｓ２（Ｎ１／Ｎ２）
となり管路ノイズは除去される。
【００２０】
そして、第１コモン電極１６、圧電素子１７、電極板１８、絶縁板１９、電極板２０、圧電素子２１は、凹部１５に押圧棒２２で押圧固定されている。
【００２１】
ここで、渦発生体１２と第１コモン電極１６、圧電素子１７、電極板１８、絶縁板１９、電極板２０、圧電素子２１、押圧棒２２との温度膨脹を等しくしておけば、測定流体温度が変化しても、初期の押付け力は変化しないので、問題は生じ無い。
【００２２】
このような渦流量計の先行技術としては下記の特許文献が知られている
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００２−２１４００６号公報
【特許文献２】特開２００３−３２２５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、上述の従来例においては、渦発生体に異物が付着することにより渦波形が乱れ、測定誤差が大きくなるという問題があった。
【００２５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、渦発生体に沿って異物除去部材をスライドさせ、渦発生体に付着した異物を除去することにより、誤差のない渦流量計を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の渦流量計は、請求項１においては、
渦発生体により生じたカルマン渦による交番揚力の変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、
中心部が前記渦発生体の断面形状に相似して形成された孔を有する異物除去部材を具備し、
前記渦発生体が挿入された前記異物除去部材を前記渦発生体に沿ってスライドさせる異物除去部材駆動手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２においては、請求項１に記載の渦流量計において、
前記渦発生体の断面形状に相似して形成された孔は、前記渦発生体に沿ってスライドさせたときに、渦流量計として正常で誤差のない機能を維持できる程度に渦発生体の断面よりわずかに大きく形成されたことを特徴とする。
【００２８】
請求項３においては請求項１又は２に記載の渦流量計において、
前記異物除去部材はフッ素ゴムもしくは金属もしくはプラスチック樹脂により形成されたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計において、
前記異物除去部材駆動手段はモータの主軸にネジが形成された回転軸と、中央部にネジが形成され前記回転軸のねじに係合し、前記モータの回転により回転が拘束された状態で空洞内を移動するブロックの組み合わせからなることを特徴とする。
【００３０】
請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流量計において、
前記異物除去部材は所定時間ごとに若しくは前記異物の発生状況に応じた任意の時間に前記渦発生体に沿ってスライドするように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の渦流量計によれば、渦発生体が挿入された前記異物除去部材を前記渦発生体に沿ってスライドさせる異物除去部材駆動手段を備えているので、正常で誤差のない渦流量計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の渦流量計の構成を示す要部断面図である。
【図２】図１の点線で囲った部分の拡大断面図である。
【図３】一般的な渦流量計の要部断面図及び動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１（ａ〜ｄ）は本発明の渦流量計の一実施例を示す説明図であり、図１（ａ）は要部断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す異物除去部材（ラバー）の正面図（イ）、平面図（ロ）、底面図（ハ）、図１（ｃ）は図１（ａ）に示す異物除去手段に渦発生体を挿入したときの状態を示す断面図である。図１（ｄ）は異物除去部材駆動手段（モータ）により異物除去部材がスライドして位置が変位した状態を示す要部断面図である。
【００３４】
従来例と異なる点は渦発生体をスライドする異物除去部材と、この異物除去部材の駆動手段を設けた点のみが異なっている。
図１において、ノズル１１は従来例と同様の構成に作製されている。１０は管路、１２は渦発生体である。４４は一端が管路１０に固定され他端が閉塞された円筒状の空洞４４ａを有する支持部材、４５は空洞４４ａの底部に固定された駆動手段（モータ）、４６はモータ４５の主軸から延長され外周にオネジが形成された回転軸である。
【００３５】
４７は中央部に回転軸４６に係合するメネジが形成されたブロックであり、空洞４４ａ内での回転が拘束されるように形成されると共に空洞内をスライド可能とされている。
図１（ｂ）は図１（ａ）に示す異物除去部材（ラバー）の正面図（イ）、平面図（ロ）、底面図（ハ）である。
【００３６】
図１（ｃ）は図１（ａ）に示す異物除去部材（ラバー）４９に形成された渦発生体挿入穴４９ａに渦発生体１２を挿入したときの状態を示す断面図であり、隙間ｈは渦発生体４９に沿ってスライドさせて異物を除去したときに渦流量計として正常で誤差のない機能を維持できる程度に渦発生体１２の断面よりわずかに大きく（例えば０．０１〜０．１ｍｍ）形成されている。
【００３７】
４８は一端がブロック４７に固定された一対の支持軸で他端は異物除去部材４９に固定されており、異物除去部材４９に固定された他端側は管路を流れる流体の侵入を防止するためにＯリング５０によりシールされている。４１はＯリングを所定の圧力で押圧するためのディスクである。なお、回転軸４６の一端は管路１０の外周に形成された固定穴４２（図２参照）に配置されたベアリング４３に挿入されてスムーズに回転可能とされている。
【００３８】
次に本発明の渦流量計の動作について説明する。
図１（ａ）は異物除去部材４９が支持部材４４側（図では下）に位置している状態を示している。
図１（ｄ）はモータ４５の回転と同時に回転軸４６が回転しブロック４７が回転を拘束された状態で上方に移動し同時に異物除去部材４９が渦発生体１２に沿って上方に移動した状態を示している。この移動により渦発生体１２に付着した異物が除去される。
【００３９】
なお、駆動手段４５は図示しない制御手段により正逆に回転する時間が制御されており、また、流体に含まれる異物の渦発生体への付着状況により予め定めた時間に従って駆動される。異物除去部材４９上下の移動は複数回行っても良い。
【００４０】
ここで、渦発生体の付着状況は、図示しない診断手段により渦発生周波数の変化や異常から付着状況を診断する。そして、診断結果により一定以上の汚れがあると推定できる場合に異物除去部材の駆動が行われる。その場合、渦流量計は異物除去部材の駆動動作に入る前の状態をホールドしているものとする。そして、異物除去駆動を行っている間は図示しない通信手段により上位側に作業状態を示すメッセージを送信する。
なお、モータ４５の回転は制御手段によらずオペレータが手動で駆動させても良い。
【００４１】
以上説明したように、本発明の渦流量計によれば、流体に含まれる異物の渦発生体への付着状況により予め定めた時間に従って駆動されるので、渦発生体に付着した異物を除去することができ、正常で誤差のない渦流量計を実現することができる。
【００４２】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。本発明では異物除去部材としてラバーを用いた例について説明したが他の部材例えば金属もしくはプラスチック樹脂であってもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【符号の説明】
【００４３】
１０      管路
１１      ノズル
１２      渦発生体
１２ａ    渦発生体挿入孔
１３      ネジ
１４      フランジ部
１５      凹部
１６      第１コモン電極
１７、２１  圧電素子
１８      電極版
１９      絶縁版
２０      電極版
２２      押圧板
２３、２４  リード線
２５、２６  電荷増幅器
２７      ボリウム
２８      加算器
４１      ディスク
４３      ベアリング
４４      支持部材
４４ａ    空洞
４５      駆動手段（モータ）
４６      回転軸
４７      ブロック
４８      支持軸
４８ａ    支持軸挿入穴
４９      異物除去手段（ラバー）
５０      Ｏ−リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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