JP5039654B2 - 流量計 - Google Patents
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Description
また、前記薄肉化された取付部の剛性を高める補強部を前記流体管の外周を囲むように設けたので、薄い取付部の剛性が高まって振動を抑制することができると共に、取付部の固有振動数が流体管のそれから遠ざかり、振動分離が容易になって、測定精度の低下を抑制できる。
この場合、幅の大きい外壁部で板状部の剛性が高まり、流体管の固有振動数と板状部の固有振動数との差が大きくなると共に、板状部の振幅が小さくなるのでフィルタにより、容易にノイズを除去することができる。
かかる形状の外壁部は概ね門型の形状となるので、フレームが振動しにくい剛構造となる。
この場合、樹脂部材により支持台への外乱振動が伝わりにくくなるので、測定精度が向上する。
外壁部または取付部の少なくとも一方に案内片が連なって一体となっていることで、切欠部による外壁部の強度低下を補強することができる。
特に、内管が外管により被覆されているので、フッ素系樹脂からなる内管を透過した薬品が水蒸気やアンモニア等の雰囲気ガスに触れるおそれがない。そのため、内管の劣化が進行しにくく、耐薬品性に優れている。
また、前記内管の外側には、樹脂および非金属繊維からなる外管が配置されているので、金属イオンが溶出するおそれがない。
そのため、温度変化に対しても安定した測定が可能で、かつ、経年的な測定精度の劣化を低減可能である。
また、繊維で強化された外管の表面には微細な凹凸があるので、流体管に磁性体やその他の部材を固着するのが容易になる。
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
以下の説明において、流量計の原理等については図11〜図13の例や、前記特許文献1〜3に記載されたとおりであり、以下の説明では主にフレームの構造やコイルの取付構造について説明する。
前記樹脂部材5の支持台4が固定された面と反対の面には、配管部7が設けられている。
前記測定流体100の流路を形成する一対の前記流体管1は、たとえば、略逆U字状に形成されており、図3(b)に示すように、互いに略同形同大で略鏡対称(面対称)に、かつ、平行に配置されている。前記流体管1の端部1aは支持台4に取り付けられており、支持台4により流体管1が振動可能に支持されている。
図3(a)に示すように、前記フレーム3は、取付部30、第1補強部31および固定部32が一体に形成されている。フレーム3は、固定部32を介して図3(b)の支持台4に固定される。
図3(a)に示す前記第1補強部31は、取付部30の外周に配置されて該取付部30の剛性を高めるものであり、取付部30の厚さ方向Wのたとえば両側に突出して流体管1の外周を概ね連続的に囲む外壁部33を有している。
図4(a)に示すように、前記外壁部33は、支持台4から遠ざかる方向に延びる一対の第1部3Aと、支持台4から離れた位置に配置され、前記一対の第1部3A間を連ねる第2部3Bとが互いに連なって形成されている。すなわち、外壁部33は概ね門型の形状に形成されている。前記取付部30は、第1部3A同士を外壁部33の内側において連ねている。
なお、前記脚部38は図3の第1補強部31の一部と前記取付部30に連なる板部38aとが固定部32から上方に延びて形成されている。
図1および図3に示すように、前記取付部30は、一対の流体管1の間に配置され、前記一対の流体管1と干渉しない厚さに形成されている。図7(a)に示すように、前記取付部30は、前記一対の流体管1の間の距離W1よりも小さい厚さを持つ板状の板状部(取付部30の一例)からなり、厚さ方向Wについての図1の前記外壁部33の幅W3は、前記一対の流体管1の間の距離W1(図7)よりも大きい。すなわち、外壁部33は一対の流体管1の外周を概ね連続的に囲んでいる。
図1に示すように、前記取付部30は、支持台4の近傍において大きく切り欠かれており、これにより、フレーム3には開口部30aが形成されている。前記開口部30aが形成されていることにより、取付部30は支持台4に接触していない。
本流量計には、加振器2および複数の検出器2A,2Bが設けられている。
前記加振器2は、前記流体管1を加振するためのものであり、図3(b)の仮想線で示すコイル22および永久磁石からなる一対の磁性体21を備えている。
図4(a)に示すように、前記貫通孔35は3箇所に形成されている。前記貫通孔35は、図3(b)に示す流体管1に取り付けられた前記各磁性体21,23に対応する各コイル22,24を配置するためのものである。図5のボビン25には、3つのビス挿通孔25hが形成されており、一方、図4(a)の取付部30にはメネジ孔30hが形成されている。図6に拡大して示すように、前記ビス挿通孔25hを通したビス25bでボビン25を取付部30の貫通孔35の部分に固定する。
図1に示すように、外壁部33には、前記コイル22,24(図3)に連なる配線材6(一部を図示)を通すための配線用の4つの切欠部36が形成されている。一方、前記第1補強部31は案内片37を包含しており、該案内片37は取付部30および前記外壁部33に連なっている。前記案内片37は切欠部36に挿通された前記配線材6を該外壁部33の内側の空間において案内し、該配線材6が流体管1に接触するのを防止する。
外壁部33の形状は、幅方向Wおよび流れ方向について鏡対称である。前記切欠部36は外壁部33に幅方向Wおよび流れ方向について鏡対称に設けられる。
図5に示すように、前記コイル22,24はボビン25に巻回されていると共に、前記磁性体21,23はヨーク26の凸部26a(図7(a))に接着される。前記磁性体21,23を図6の流体管1に固定するには、ヨーク26の凹所26bに充填された粘着性の高い接着剤B(図7)で固定させた後に、ヨーク26とバンド27との間に流体管1を挟んで固定する。
なお、位置決め部25aをI型等に形成すると共に、ヨーク26を当該形状に嵌合する形状に形成してもよい。
なお、挿通孔34としては、長孔の他に複数の孔を形成してもよい。
つぎに、本流量計の機械的な部分の組立方法について説明する。
予め、図3の後述する一対の連結部材10,10、一対の流体管1,1および支持台4が一体となった流体管アセンブリA1を用意する。一方、図7(a)のボビン25に一対のヨーク26および磁性体21,21(23,23)が位置決めされたボビンアセンブリA2を用意する。なお、ボビンアセンブリA2は磁性体21,21(23,23)が磁力により互いに引き合うことで前記ボビン25に仮固定される。
前記移動により、図7(b)の取付部30と他方の流体管1との間の隙間が広がる。この隙間に図示しない治具を挿入して、前記仮固定されていたヨーク26を他方の流体管1に対し、水平方向の所定の方向に平行移動させ、ヨーク26を流体管1に対して接着剤Bで仮止めする。
図3に示すように、前記連結部材10は、支持台4と検出器2A,2Bとの間の位置で一対の流体管1の間を連結し、当該連結部分において一対の流体管1の間の距離を規制する。なお、前記開口部30aは、前記一対の連結部材10と干渉しないように切り欠かれている。
図9および図10は他の実施例を示す。以下に説明する他の実施例では、前述した実施例1と異なる部分についてのみ説明する。
図9(c)に示す例では、別の補強部43が、貫通孔35の周囲にも形成されている。
なお、図9において突条の部位には、網点を施している。
図14〜図25は他の実施例を示す。
図14(a)において、流体管1は流路16に接する内管11と、前記内管11の外周面に積層された外管12とからなる。前記内管11はフッ素系樹脂製で、押し出し成型されてなる。
前記加圧力により、図14(a)の外管12の繊維が内管11の外周面13を押圧する形状にするとともにエポキシ樹脂により外周面13を押圧する形状を保持するように固定する。この結果、内管11と外管12とが一体となった状態が安定する。つまり、内管11と外管12との間に生じる摩擦力が大きくなり、内管11の抜けやズレが防止される。
図14(b)の第1または第2の螺旋方向に沿った繊維F1,F2は、管全体を曲げようとすると、前記外側の伸びに対応するために、軸線Lcと繊維F1,F2とのなす角θが、図16(b),(e)に示すように、直管部S1〜S3に比べ小さくなる。
なお、屈曲の前後において伸びも縮みもしない図15(a)の一点鎖線で示す部分(軸線Lcに平行な位置)には、前記流体管の軸線に沿って配置された繊維が配置されていても前記屈曲の妨げとはならない。
熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシや不飽和ポリエステル、ビスマレイミド、ポリイミドなどの樹脂を用いることができる。これらの樹脂の内、エポキシは高強度、高耐熱で耐薬品性が高く、加工性にも優れているので、好適に採用することができる。
つぎに、前記内管11および外管12からなる流体管1を用いた流量計について説明する。なお、以下に説明する部分以外の構成は、前述した実施例1と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略する。
図20に示すように、前記流体管1は、1本の連続した内管11と、該内管11の外周面13の一部に設けられた一対の外管12とを備え、測定流体は流体管1,1内を直列に流れる。すなわち、内管11の一方の端部から流入された測定流体100は、一方の外管12が被覆された内管11内を通り、支持台4の下方において露出された内管11内を通り、他方の外管12が被覆された内管11内を通って排出される。
エルボ50に内管11を固定するには、前記ユニオンナット52に形成された挿入孔53に内管11の端部11aを差し込み、該ユニオンナット52を雄ネジ51aに螺合させると、内管11がユニオンナット52を介してエルボ50に固定される。
なお、エルボ50の代わりに直管型のユニオン継手を用いてもよい。
一般に、測定流体を並列に流すと、一対の流体管1に測定流体100を正確に均等に供給することが難しいので、測定精度は低下するが、より一層シンプルな構造となり、安価に製造することができる。
図18に示すように、一対の流体管1の第1直管部S1,S1および第2直管部S2,S2は、連結部材10Aによってそれぞれ互いに固定されている。図24に示すように、前記連結部材10Aは、板状の連結部材本体10bと、連結部材本体10bに一体に形成された一対の円環部10cとからなる。前記円環部10c内に流体管1の外管12が挿通されると共にエポキシ樹脂で接着されて一対の流体管1同士が連結される。
連結部材10Aを外管12と親和性の高い樹脂で作成することにより、連結部材10Aと外管12とを接着剤を用いて接着し、互いに固定することが可能である。
図25に示すように、前記配管ケース7Aは、流体管1を挟み込んで固定するために2分割された分割ケース70,71からなり、各分割ケース70,71には、外管12を挟み込むための溝72が形成されている。前記外管12を介して流体管1を溝72内に挟み込むと共に、該分割ケース70,71同士を互いに締結することにより、流体管1が前記溝72において固定される。これにより、流体管1を容易に固定することができる。
支持台4および配管ケース7Aは樹脂で形成されており、金属製のフレーム3には樹脂コーティングが施されている。フレーム3を金属で形成することにより、該フレーム3の剛性および重量が大きいから、計測精度の低下を防止し得ると共に、該フレーム3に樹脂コーティングを施すことにより、薬品による金属の腐食を防止することができる。
一方、フレーム3自体を樹脂で形成してもよい。かかる場合には、金属を用いた場合に比べ剛性および重量が小さいので計測精度が低下するが、薬品による腐食が防止されることで耐久性が向上する。
さらに、加振器2、検出器2A,2Bのコイル部分や配線部分などの金属部分に樹脂コーティングを施すことで、より一層、薬品による流量計の腐食を防止することができる。
2:加振器
2A,2B:検出器
3:フレーム
3A:第1部
3B:第2部
4:支持台
5:樹脂部材
6:配線材
10:連結部材
11:内管
12:外管
15:樹脂
21,23:磁性体
22,24:コイル
25:ボビン
25a:位置決め部
26:ヨーク
30:取付部
30a:開口部
31:第1補強部
32:固定部
33:外壁部
33a:脚部
33b:梁部
34:挿通孔
35:貫通孔(貫通部)
35A:切り欠き(貫通部)
36:切欠部
37:案内片
42:第2補強部
43a,43b:補強手段
100:測定流体
F1,F2:繊維
Claims (17)
- 測定流体を流すための流路を形成し、互いに略同形同大で略鏡対称にかつ平行に配置された一対の流体管と、
前記流体管を加振するためのコイルおよび磁性体を含む加振器と、
前記流体管の流路に沿って互いに離間して設けられ、前記流体管の振動の状態を検出するためのコイルおよび磁性体を含む複数の検出器と、
前記複数の検出器により検出される各振動に基づき前記流体管の流路を通る測定流体の質量流量を算出する算出手段とを有する流量計において、
前記各流体管の端部が取り付けられ前記各流体管を振動可能に支持する支持台と、
前記支持台に固定されたフレームとを更に備え、
前記一対の流体管の間に配置され前記一対の流体管と干渉しない厚さを持つ取付部と、前記取付部の外周に配置され前記取付部の剛性を高める補強部と、前記支持台に固定されるための固定部とが一体となって前記フレームが形成され、
前記補強部は、前記取付部の厚さ方向の少なくとも一方側に突出して前記流体管の外周を概ね連続的に囲む外壁部を有し、
前記取付部には、前記流体管に取り付けられた前記各磁性体に対応する前記各コイルを配置するための貫通部が形成されていることを特徴とする流量計。 - 請求項1において、前記貫通部は貫通孔により形成されることを特徴とする流量計。
- 請求項1において、前記貫通部は切り欠きにより形成され、前記切り欠きを補強するための補強手段を更に備えることを特徴とする流量計。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記取付部は前記一対の流体管の間の距離よりも小さい厚さを持つ板状の板状部を包含し、前記厚さ方向についての前記外壁部の幅は前記一対の流体管の間の距離よりも大きい流量計。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記外壁部は前記支持台から遠ざかる方向に延びる一対の第1部と、前記支持台から離れた位置に配置され前記一対の第1部間を連ねる第2部とが互いに連なって形成されている流量計。
- 請求項5において、前記3つのコイルの配置に沿うように前記第2部が屈曲ないし湾曲して形成されている流量計。
- 請求項5において、前記取付部は前記第1部同士を前記外壁部の内側において連ねている流量計。
- 請求項1ないし7のいずれか1項において、前記支持台の近傍において前記取付部が切り欠かれた開口部が形成され、かつ、前記切り欠かれていることで前記取付部が前記支持台に接触していないことを特徴とする流量計。
- 請求項1ないし8のいずれか1項において、前記支持台と前記検出器との間の位置で前記一対の流体管の間を連結し、当該連結部分において前記一対の流体管の間の距離を規制するための一対の連結部材を更に備え、
前記取付部には前記一対の連結部材と干渉しないために切り欠かれた開口部が形成されていることを特徴とする流量計。 - 請求項1ないし9のいずれか1項において、前記フレームは更に前記支持台と前記貫通部との間に前記取付部の剛性を高める、前記一対の流体管と干渉しない厚さを持つ第2補強部が前記取付部に形成されていることを特徴とする流量計。
- 請求項1ないし10のいずれか1項において、前記フレームは前記支持台に立設された一対の脚部と、前記一対の脚部の間に架設された梁部とが一体に形成され、前記梁部における前記取付部に前記貫通部が形成されている流量計。
- 請求項11において、前記梁部が凸字状に形成されている流量計。
- 請求項1ないし12のいずれか1項において、前記支持台は金属製の部材からなり、前記支持台における前記フレームが固定された面と反対側の面には、厚板状の樹脂からなり前記支持台への振動の伝達を弱めるのに役立つ樹脂部材が設けられている流量計。
- 請求項1ないし13のいずれか1項において、前記コイルに連なる配線材を前記外壁部を貫通して通すための配線用の切欠部が前記外壁部に形成され、前記切欠部を貫通する前記配線材を前記外壁部の内側の空間において案内し前記配線材が流体管に接触するのを防止する案内片が設けられた流量計。
- 請求項14において、前記案内片は前記外壁部および/または取付部に連なって前記フレームに一体に形成されている流量計。
- 請求項1ないし15のいずれか1項において、前記コイルを巻き付けるボビンと前記磁性体を装着するヨークとを更に備え、
前記ボビンに対し前記ヨークを位置決めする位置決め部が前記ボビンに形成され、
前記固定部は前記取付部の厚さ方向の両側に突出しており、
前記固定部には前記固定部を支持台に締結するための締結具を挿通する挿通孔が設けられ、前記挿通孔は前記厚さ方向に前記フレームを移動させることが可能な長孔となっている流量計。 - 請求項1ないし16のいずれか1項において、前記一対の流体管は、
内周面が前記流路に接するフッ素系樹脂製の内管と、
前記内管の外周面を包む整列して並べられた繊維および該整列して並べられた繊維間に密着した状態で硬化した樹脂を有し、弾性率が前記内管よりも大きい外管とからなることを特徴とする、流量計。
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