JP4193612B2 - 整流素子の取付け構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体の流量を測定する流量計に備えられる整流素子ユニットに関し、さらに詳しくは整流素子の取付け性を高めた整流素子の取付け構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、流量計に取付けられる整流素子は、図12に示すように、流量計121の本体122に横貫して形成された流路123の中間部に流速センサとしてのフローセンサ124を取付け、このフローセンサ124によって流路内に生じる流速をフローチップにて計測し、これを電圧により出力させて流量を計測している。
【0003】
ところで、このフローセンサ124の測定性能を安定化させるために、フローセンサ124の前方に流れる流体を均一な流れに整流する整流用金網などの整流素子125を、流路方向にスペーサ126を介在させて一定間隔に配設している(例えば特許文献1参照)。さらに、流路123の導入側端面には密封用のOリング127を介在させた後、継ぎ手128で流体が漏れないようにスペーサ126の部分を確実に閉鎖するように取付けている。
【0004】
【特許文献1】
特開平2−263117号公報。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような整流素子の取付け構造では、流路の導入管開口部から整流素子とスペーサとを管内に交互に1つずつ挿入して導入管最深部まで順に押し込んで取付けに必要な数だけ挿入操作を必要とするため手間が掛かっていた。特に、小型化するほど流路が小径になり、また整流素子やスペーサが小部品になって挿入操作に手間が掛かるため作業能率が低下し、組立性が悪くなっていた。また、スペーサの開口側を閉鎖保持するために継ぎ手を要し、このために小型化や部品点数の削減には限界が生じていた。
【0006】
さらに、整流素子とスペーサを挿入する順番を間違えられる場合や挿入忘れを生じる恐れがあり、このような場合は整流素子を一定間隔に配置できず、本来の整流作用が得られなくなる。さらに、整流素子を導入管内に一旦、取付けた後は、取付けられた適否状態を確認できなかった。また、整流素子の配設枚数を仕様変更する必要がある場合にも調整できず対処できなかった。例えば、整流素子の枚数を予め設定された正規の配設枚数より減らす仕様変更の場合、整流素子とスペーサとの配置空間において、その通路方向の長さが整流素子の厚さの分だけ短くなり、この減った分だけ隙間が生じて流体漏れを発生される恐れが生じるので仕様変更が困難になっていた。
【0007】
そこでこの発明は、複数枚の整流素子を管に挿入して取付ける場合に1回の挿入操作で簡単に取付けることができる能率のよい組立ができ、しかも流量計の小型化や配設枚数の仕様変更にも対処できる整流素子の取付け構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、流量計の流路中間部に配設された流速センサより前方に位置する導入管内に取付けられ、該導入管を流れる流体を整流する整流素子を受入れる環状凹部を一端面に有し、他端面に前記環状凹部に嵌合する大きさを有して突出する環状凸部を有し、外周面には前記導入管に係合して固定するロック爪を備えたスペーサを設け、前記スペーサと整流素子とを軸方向に連設して筒状体に一体化した整流素子ユニットを設け、前記導入管の内周面軸方向に前記ロック爪を挿入ガイドする挿入ガイド溝を形成し、該挿入ガイド溝と導入管外端部の位置で挿入後に対向するスペーサのロック爪を前記挿入ガイド溝より周方向に回動可能に連通して切欠いたロック溝を、前記導入管の内周面に形成した整流素子の取付け構造であることを特徴とする。
【0009】
この構成によれば、整流素子ユニットの外端部に位置する1スペーサを回動させれば、該スペーサのロック爪が導入管のロック溝に係合して一体にロックすることができる。このため、単一のスペーサにロック機能を持たせて、このスペーサと導入管を一体に取付けることができ、継ぎ手などの部材を省略した取付け構造が得られる。このため、小型化に適した取付け構造が得られるとともに、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
なお、この回動操作は導入管の外部から例えば治具を用いて回動操作すれば、簡単に回動操作できる。
【0010】
前記整流素子とは、整流作用が得られる整流用金網あるいはオリフィスなどにより構成することができる。また、同種類の整流素子だけでなく、異種類の整流素子を組合せて構成することもできる。
【0011】
前記固定手段は、スペーサと管を係合して固定するものであり、スペーサ自体に管に対する固定部を持たせて形成することができる。例えば、管の内周面とスペーサの外周面とが凹凸対応するロック部を形成すれば構成することができる。
【0012】
ここでスペーサとは、整流素子を流路方向に一定間隔に配置するための間隔を持たせるだけでなく、複数の同形状のスペーサを軸方向に連結可能に、前後の端面に環状の凹部と凸部を有している。このため、スペーサの環状凹部に整流素子を入れた状態で、この環状凹部に次のスペーサの環状凸部を嵌合させれば、整流素子を介在させながら双方のスペーサを連結することができる。従って、このようなスペーサ間の連結を繰返せば必要数の整流素子を備えた筒状体の単体の整流素子ユニットを仮組みしておくことができる。
【0013】
この発明によれば、管に整流素子を取付ける前に予め必要数の整流素子を仮組みした整流素子ユニットを設けておくことができるため、管への取付け時には、この整流素子ユニットを1回挿入操作するだけで複数の整流素子を一括して取付けることができる。このため、手間が掛からず短時間に能率よく取付けることができる。
【0014】
また、流量計の小型化を図った場合に、その流路が小径になり、これに伴って整流素子やスペーサが小部品になっても外部で予め仮組みでき、しかも1回の挿入操作で取付けることができるため、小型化を図っても組立能率が低下することがない。
【0015】
さらに、仮組み時は管に挿入する前にスペーサ毎に整流素子の有無を確認しながら仮組みできる。また、この仮組みされた整流素子ユニットは、各スペーサの凹凸対応する連結部分で着脱すれば、仮組み後であってもスペーサ間を着脱して整流素子の有無確認ができる。
【0016】
また、整流素子の配設枚数を仕様変更する必要がある場合にも、この特有な凹凸形状を有するスペーサの存在によって対処することができる。例えば、整流素子を正規の配設枚数より数枚減らす場合は、整流素子を収納しているスペーサと整流素子を収納していない空のスペーサとをそのまま介在させるだけでよく、整流素子が減っても各スペーサは凹凸対応して軸方向にガタが生じないため寸法的な誤差は生じない。このため、整流素子の少数化にも適用することができ、配設枚数の仕様変更が可能になる。さらに、整流素子ユニットを構成する各スペーサは同一部品で共通利用が図れるため、スペーサの製作に際しては量産化および低コスト化が図れる。
【0017】
この発明の別の構成として、前記導入管の最深部と該導入管に挿入された前記整流素子ユニットの内端面との対向面間にバネ座金を介在させて前記整流素子ユニットを取付けることができる。
【0018】
この場合は、導入管にバネ座金を介在させて整流素子ユニットを取付けることにより、このバネ座金の弾性作用によって導入管最深部から導入管外端部のロック爪との間に位置する全スペーサ間に緩みのない一体的な連結保持作用が得られる。
【0019】
この発明の別の構成として、前記整流素子ユニットを、流量計の流路中間部に配設された流速センサより後方に位置する導出管に挿入して取付けることができる。
【0020】
このように整流素子ユニットの取付け位置は導入管側だけでなく、導出管側にも取付けることができる。この導出管側に整流素子ユニットを取付けた場合は、導出管側からの塵埃の進入を阻止する役目と、脈動の影響を抑制する役目を有している。例えば、脈動の一例としてポンプなどを使用した場合、配管内に圧力変動が生じ、これが整流特性に悪影響を与えないように脈動を抑制する。
【0024】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態を以下図面に基づいて説明する。
図面は流量計に取付けられる整流素子ユニットの取付け構造を示し、図1および図2において、流量計11は長方体の本体12の長手方向に直管状に横貫する流路13を有し、この流路13の流入側には流入配管部としての導入管14を前方に突設し、流出側には流出配管部としての導出管15を後方に突設している。そして、流路13の中間部には流速センサとしてのフローセンサ16を臨ませて流路内を流れる気体の流量を計測する。
【0025】
上述の導入管14の内部には流速の乱れをなくして流速分布を均一化させるための第1整流素子ユニットU1を取付けている。また、導出管15の内部にも導出側からの圧力変動などの影響を抑制するための第2整流素子ユニットU2を取付けている。
【0026】
上述の第1整流素子ユニットU1は、図3および図4に示すように、同一形状の複数のスペーサ17とメッシュ18とを軸方向に交互に連設して筒状体に一体化して構成する。
【0027】
このスペーサ17は、図5にも示すように、円盤状のメッシュ18を受入れる環状凹部19を筒体の一端面(後端面)に有し、該筒体の他端面(前端面)に前記環状凹部19に嵌合する大きさを有して突出する環状凸部20を有して、該筒体の軸方向に大径部と小径部とを段違いに有する段付き筒体に形成している。
【0028】
前記環状凹部19は、ここに薄い厚さのメッシュ18を入れた後、該メッシュ18を挟持すべく別のスペーサの環状凸部20を嵌合したとき、該メッシュ18を環状凹部19の内周面と環状凸部20とで挟持する凹部深さに設定している。 このため、一方のスペーサ17の環状凹部19にメッシュ18を入れた状態で、この環状凹部19に他方のスペーサ17の環状凸部20を嵌合させれば、図6に示すように、メッシュ18を介在させながら双方のスペーサ17,17を連結することができる。従って、このようなスペーサ17,17間の連結を繰返せば必要数のメッシュ18を備えた筒状体の第1整流素子ユニットU1を単体として仮組みできる。
【0029】
また、環状凹部19と環状凸部20との嵌合強さは、連結後に後述するロック操作時に連結部分でスペーサ17を回動可能にする比較的緩い連結状態に設けている。
【0030】
さらに、スペーサ17の大径部外周面の上下位置には凸状の小さなロック爪21を突設しており、これらのロック爪21が後述する導入管14に係合して固定される。また、スペーサ17の小径部外周面の一部にも位置決め突起22を突設しており、スペーサ17,17間の連結時に、一方のスペーサ17の位置決め突起22が他方のスペーサ17の環状凹部19の内周面に形成された位置決め溝23に係合される。この位置決め係合することにより、各スペーサ17を連結して組合された第1整流素子ユニットU1の外周面に突出するロック爪21を軸方向に直線状に揃えることができ、後述する導入管14への取付けを容易にしている。
【0031】
また、位置決め溝23のほかにも環状凹部19の内周面には、スペーサを回動して導入管に取付けるためのスペーサ回動操作用の治具取付け溝24(図5参照)を形成している。
【0032】
上述のメッシュ18は、流路13内を流れる気体を整流可能な極めの細かい金網等を素材とし、前記スペーサ17の環状凹部19に収納可能な大きさを有する薄肉の円盤を用いる。
【0033】
このように、第1整流素子ユニットU1は、整流に必要な組込み枚数のメッシュ18を予め仮組みしておくことができるため、導入管14への取付け時には、この単体の整流素子ユニットU1を導入管14に1回挿入操作するだけで取付けることができる。
【0034】
この第1整流素子ユニットU1を導入管14に取付ける場合は、環状で波形に弯曲形成したバネ座金25を併せて組込むのが適している。このバネ座金25を組込むことにより、第1整流素子ユニットU1はバネ座金25の弾性作用によって導入管最深部から導入管外端部まで介在する全スペーサ間に緩みのない一体的な連結作用を与えている。
【0035】
次に、第1整流素子ユニットU1と導入管14との係合構造を図7および図8を参照して説明する。
上述の導入管14の内周面上下位置の軸方向には、前記ロック爪21を軸方向に沿って挿入ガイドする凹状の挿入ガイド溝26を形成している。そして、これら上下の挿入ガイド溝26に第1整流素子ユニットU1の上下に突出する軸方向に揃ったロック爪21を凹凸対応させて位置合せしてから押し込めば、ロック爪21が挿入ガイド溝26に挿入ガイドされながら第1整流素子ユニットU1は導入管14に取付けられる。
【0036】
さらに、第1整流素子ユニットU1が導入管最深部の位置まで挿入されたとき、挿入後に導入管外端部の位置で対向するスペーサ17の上下のロック爪21を、挿入ガイド溝26より周方向に若干回動可能に挿入ガイド溝26より連通して切欠いた上下のロック溝27を形成している。
【0037】
このため、導入管14に第1整流素子ユニットU1を取付けたときに、導入管14の開口端部に唯一露出されている第1整流素子ユニットU1の外端部に位置する1つのスペーサ17を外部より回動させれば、該スペーサ17の上下のロック爪21が導入管14の上下のロック溝27に係合し、これにより第1整流素子ユニットU1を導入管14に一体にロックして抜止め固定することができる。
【0038】
導入管14の外端部に位置する1つのスペーサ17を回動操作するときは、該スペーサ17の治具取付け溝24に図示しない治具を当てがって回動すればよく、この導入管14の外端部に位置する1つのスペーサ17のみを回動操作し、他のスペーサは回さない。このとき、第1整流素子ユニットU1の外端部に位置するスペーサ17とその内側に連結されているスペーサ17との凹凸嵌合状態は、ロック操作時のスペーサの回動を可能にする嵌め合い状態に設けて連結している。
【0039】
また、外端部のスペーサの位置決め突起22とその内側のスペーサの環状凹部19の位置決め溝23との係合度合いも、治具を用いたスペーサの回動操作時には、その位置決め係合部分を乗越えて外端部のスペースが回動許容する浅い係合度合いに設定している。
【0040】
このように、スペーサ自体にロック機能を持たせた係合構造を有しているため、継ぎ手を省略した導入管14への取付け構造が得られる。
【0041】
次に、第2整流素子ユニットU2について説明する。この第2整流素子ユニットU2は、既述した第1整流素子ユニットU1と略同構成であり、図9〜図11に示すように、スペーサ17の数が少なく(図においては3個)、メッシュ18に代えてオリフィス28を1つ用いたことだけが異なるため、この異なる点についてのみ説明する。
【0042】
上述のオリフィス28は、スペーサ17の環状凹部19に収納可能なメッシュ18と同じ大きさの円盤を有し、その中央部に小さく開口した中央孔29を設けている。これによって、導出管15側からの圧力変動などの悪影響を抑制できるようにしている。
【0043】
このため、流量計11の直前でL字型の曲げ配管が接続された場合でも、オリフィス28による安定化作用により流れに乱れが生じなくなる。また、ポンプなどが使用された場合でも、配管内に圧力変動が生じるが、このときの脈動をオリフィス28によって抑制できる。
【0044】
そして、この第2整流素子ユニットU2を第1整流素子ユニットU1と同様にして流量計11の後方に位置する導出管15に挿入して取付ける。
【0045】
このように導出管15側に第2整流素子ユニットU2を取付けた場合は、導出管15側からの塵埃の進入を阻止する役目と、圧力変動などによる影響を抑制する役目を有している。図中、30はコネクタ、31は本体固定部を示す。
【0046】
このように構成された第1整流素子ユニットU1を導入管14に取付ける場合は、先ず、導入管14の開口端部にバネ座金25を入れ、続いて、この導入管14に、上下の挿入ガイド溝26に該第1整流素子ユニットU1の上下のロック爪21を係合させた状態で、該第1整流素子ユニットU1を導入管14の最深部まで押し込み、最後に導入管14の開口端部に位置するスペーサ17を、図示しない治具を用いて若干回せば、上下のロック爪21は導入管14のロック溝27にロックされて第1整流素子ユニットU1は導入管14に一体に抜止め固定される。
【0047】
このように、導入管14への取付けに際しては、筒状体の第1整流素子ユニットU1を挿入操作するだけでよく、複数のメッシュ18をまとめて取付けることができる。このため、組立作業者は手間が掛からず短時間に能率よく取付けることができる。
【0048】
同様に、第2整流素子ユニットU2を導出管15に取付ける場合も、導出管15の開口端部にバネ座金25を入れ、続いて、この導出管15に、上下の挿入ガイド溝26に該第2整流素子ユニットU2の上下のロック爪21を係合させた状態で、該第2整流素子ユニットU2を導出管15の最深部まで押し込み、最後に導出管15の開口端部に位置するスペーサ17を、図示しない治具を用いて若干回せば、上下のロック爪21は導出管15のロック溝27にロックされて第2整流素子ユニットU2は導出管15に一体に抜止め固定される。
【0049】
この場合も、導出管15への取付け時に際しては、筒状体の第2整流素子ユニットU2を挿入操作するだけでよく、メッシュ18とオリフィス28を一括して能率よく取付けることができる。
【0050】
このため、導入管14および導出管15に同一のスペーサ17やメッシュ18を数多く取付ける場合に、1つずつ取付けないため挿入する順番を間違えたり、挿入忘れが生じたりする恐れがなくなる。
【0051】
さらに、スペーサ17やメッシュ18をユニットして一括して取付ける構造のため、取付け操作が簡単化するだけでなく、流量計の小型化に適した取付け構造になる。具体的には、小型化に伴い流路が小径になり、これに伴ってメッシュやスペーサが小部品になっても、ユニット化して仮組みしておくことができ、しかも1回の挿入操作で取付けることができるため小型化を図っても組立能率が低下することがない。
【0052】
さらに、仮組み時には導入管や導出管の外でスペーサ毎にメッシュやオリフィスの有無を確認しながら組付けることができる。また、導入管14や導出管15へのメッシュ18の配設枚数を正規の配設枚数より減らす場合にも適用できる。この場合は、メッシュを収納しているスペーサ17と、メッシュを収納していない空のスペーサ17とをそのまま介在させるだけでよく、メッシュ18が減っても各スペーサ17は凹凸対応して軸方向にガタが生じないため寸法的な誤差は生じない。このため、メッシュ18の少数化にも適用することができ、配設枚数の仕様変更が可能になる。
【0053】
さらに、整流素子ユニットU1,U2を構成する段付き筒体の各スペーサ17は同一部品で共通利用が図れるため、スペーサ17の量産化および低コスト化を図ることができる。
【0054】
この発明は、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、上述の一実施の形態の構成のみに限定されるものではない。
【0055】
【発明の効果】
この発明によれば、予め必要枚数の整流素子を仮組みした整流素子ユニットを設けておくことができるため、流量計の導入管や導出管への取付けに際しては、一括して複数の整流素子を的確に取付けることができる。このため、手間が掛からず短時間に能率のよい取付けができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 整流素子ユニットの取付け状態を示す流量計の外観斜視図。
【図2】 整流素子ユニットを取付けた流量計の縦断面図。
【図3】 第1整流素子ユニットの展開斜視図。
【図4】 第1整流素子ユニットの外観斜視図。
【図5】 スペーサの拡大斜視図。
【図6】 第1整流素子ユニットの縦断面図。
【図7】 第1整流素子ユニットの取付け状態を示す要部縦断面図。
【図8】 スペーサと導入管とのロック対応部を示す要部斜視図。
【図9】 第2整流素子ユニットの展開斜視図。
【図10】 第2整流素子ユニットの外観斜視図。
【図11】 第2整流素子ユニットの縦断面図。
【図12】 従来の流量計の縦断面図。
【符号の説明】
11…流量計
13…流路
14…導入管
15…導出管
17…スペーサ
18…メッシュ
21…ロック爪
26…挿入ガイド溝
27…ロック溝
U1…第1整流素子ユニット
U2…第2整流素子ユニット
Claims (3)
- 流量計の流路中間部に配設された流速センサより前方に位置する導入管内に取付けられ、該導入管を流れる流体を整流する整流素子を受入れる環状凹部を一端面に有し、他端面に前記環状凹部に嵌合する大きさを有して突出する環状凸部を有し、外周面には前記導入管に係合して固定するロック爪を備えたスペーサを設け、
前記スペーサと整流素子とを軸方向に連設して筒状体に一体化した整流素子ユニットを設け、
前記導入管の内周面軸方向に前記ロック爪を挿入ガイドする挿入ガイド溝を形成し、該挿入ガイド溝と導入管外端部の位置で挿入後に対向するスペーサのロック爪を前記挿入ガイド溝より周方向に回動可能に連通して切欠いたロック溝を、前記導入管の内周面に形成した
整流素子の取付け構造。 - 前記導入管の最深部と該導入管に挿入された前記整流素子ユニットの内端面との対向面間にバネ座金を介在させて前記整流素子ユニットを取付けた
請求項1記載の整流素子の取付け構造。 - 前記整流素子ユニットを流量計の流路中間部に配設された流速センサより後方に位置する導出管に挿入して取付けた
請求項1または2記載の整流素子の取付け構造。
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