JPH0710251Y2 - 渦流量計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、流体の流れに対応したカルマン渦により渦発
生体に生ずる交番力を検出して、渦流量信号として取り
出す渦流量計に係り、特にヒートショックに強くなるよ
うに改良された渦流量計に関する。

〈従来技術〉 第３図は従来の渦流量計の検出部の断面を示す断面図で
ある。

10は流体が流れる管路、11は管路10に直角に設けられた
円筒状のノズルである。12はノズル11とは間隔を持って
管路10に直角に挿入された台形断面を持つ柱状の渦発生
体であり、その一端はネジ13により管路10に支持され、
他端はフランジ部14でノズル11にネジ或いは溶接により
固定されている。

15は渦発生体12のフランジ部14側に設けられた凹部であ
る。この凹部15の中にはその底部から順に共通電極とし
て機能する金属製の台座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
され金属製の押圧棒22でこれ等は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。

更に、台座16、圧電素子17、電極板18、絶縁板19、電極
板20、圧電素子21で形成された積層体の周囲は、例えば
四弗化パーフロロアルキルビニールエーテル共重合樹脂
（以下、PFAという）で出来た熱収縮製の絶縁チューブ2
5で覆われている。

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。

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と台座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。

この２個の電極板18、20に発生した電荷は第４図に示す
ように電荷増幅器26、27に出力される。

電荷増幅器26の出力と電荷増幅器27の出力をボリウム28
を介した出力とを加算器29で加算して渦信号を得る。こ
れ等の電荷増幅器26、27、および加算器29によりチャー
ジコンバータ30を構成している。

このチャージコンバータ30の出力端に得られる渦信号は
第５図に示すように低域波器31に出力されここで高周
波ノイズが除去されてシュミット回路32に出力される。

ここで測定流量に比例した渦流量信号f₁に変換されて出
力回路33に送出される。この出力回路33は渦流量信号f₁
をこれに比例した電流信号I_Lに変換して出力端34に出力
する。

〈考案が解決しようとする課題〉 以上のような渦流量計の渦発生体12は製作のときに圧電
素子17、21に所定の面圧、例えば７〜10Kg/mm²程度の圧
力がかかるように設計されている。

しかし、スチームの流量を測定するようなときのスター
トアップの際には、高温のスチームが渦発生体12の外面
に接し、渦発生体12が熱膨張を起こし圧電素子17、21を
押圧する押圧力がゼロになり、これによって電極板18、
20がずれてフランジ部14の凹部15に接触して電気的にシ
ョートされて渦信号が出力されなくなるという問題があ
る。

そこで、台座16、圧電素子17、電極板18、絶縁板19、電
極板20、圧電素子21の周囲を熱収縮性の絶縁チューブ25
で一様に熱収縮させてその周囲から内部に向かって押圧
して固定している。

しかし、PFAの熱収縮温度が、例えば180℃程度以上の温
度になった場合には、この絶縁チューブ25がさらに収縮
し、その下端から上方にずり上がるようになり、これに
より圧電素子17がずれてノズル11に接触し、測定不能に
なるという問題が発生する。

〈課題を解決するための手段〉 そこで、本考案は、以上の課題を解決するために、管路
の中に渦発生体が挿入され管路に流れる測定流体の流量
に応じてこの渦発生体に発生するカルマン渦に対応する
信号を検出する渦流量計において、渦発生体は一端に形
成された凹部に一対の圧電素子が絶縁積層されて積層体
として挿入されこれらの圧電素子は所定の圧力で押圧固
定されると共にこの積層体の周囲はこの積層体の軸方向
で２つに分割された熱収縮性チューブで覆われるように
したようにしたものである。

〈作用〉 高温状態になって熱収縮性の絶縁チューブが積層体の軸
方向に収縮しても、この絶縁チューブをこの積層体の軸
方向で２分割したので、その収縮の絶対量が小さく、圧
電素子17を外れることはなく凹部内面へのショートが防
止される。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図を用いて説明する。第
１図は本考案の１実施例の全体構成を示す縦断面図であ
る。なお、従来の構成と同一の機能を有する部分につい
ては同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。

フランジ部14の凹部15の内部には、台座16、圧電素子1
7、電極板18、絶縁板19、電極板20、圧電素子21で形成
された積層体35を押圧棒22で押圧して所定の圧力が印加
されるようになっている。

そして、この積層体35の周囲はPFAの熱収縮性の円筒状
の絶縁チューブ36、37により周囲から締め付けて一体に
固定している。

このうち、絶縁チューブ36は台座16、圧電素子17、及び
電極板18を一体として熱収縮により固定している。

また、絶縁チューブ37は電極板18、絶縁板19、電極板2
0、圧電素子21、押圧棒22を周囲から熱収縮により締め
付けて一体に固定している。

この場合、絶縁チューブ36と37の積層体35の軸方向の長
さの割合は、前者のほうが小さくなるように配分され
る。この様な配分により、高温の使用時に収縮する絶縁
チューブ36の積層体35の軸方向の収縮量を小さく押さえ
ることができ、この結果、圧電素子17が高温状態でもず
り落ちることがなくなる。

さらに、組み立ての際に、絶縁チューブ36、37等を熱収
縮させるが、このときの温度をPFAの融点に近づけるこ
とにより、その後の収縮量を押さえることができる。例
えば、従来180℃の温度で３分間の処理をした熱収縮工
程を280℃で10分間の処理工程とする等の考慮を払うと
良い。

第２図は本実施例の効果を説明する説明図である。

第２図（イ）は第３図に示す従来の場合、第２図（ロ）
は第１図に示す本実施例の場合をそれぞれ示している。

絶縁チューブ25の軸方向の長さは約50mm、絶縁チューブ
36の軸方向の長さは約10mm,絶縁チューブ37の軸方向の
長さは約40mm程度である。これ等の絶縁チューブ25、3
6、37をあらかじめ熱収縮させておき、310℃の雰囲気温
度で約１時間加熱したときは第２図（イ）の場合の収縮
量１は2mmであり、第２図（ロ）の場合の収縮量l2は
0.2mmであった。

底部から圧電素子17までの長さはほぼ2mmあるので、従
来の第２図（イ）の場合には圧電素子17がずれるが、本
実施例の第２図（ロ）の場合には全く問題がなく、効果
が実証された。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、熱収縮性の絶縁チューブを積層体の軸方向に沿っ
て２つに分割して覆うようにしたので高温のときにも圧
電素子がずれることがなく、安定な動作を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例の構成を示す縦断面図、第２
図は第１図に示す実施例の効果を説明する説明図、第３
図は従来の渦流量計の検出部の断面を示す断面図、第４
図は第３図における圧電素子で検出された渦信号を処理
するチャージコンバータの構成を示す回路図、第５図は
従来の渦流量計の全体構成を示すブロック図である。 10……管路、12……渦発生体、13……ネジ、15……凹
部、16……台座、17、21……圧電素子、18、20……電極
板、22……押圧棒、25、36、37……絶縁チューブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】管路の中に渦発生体が挿入され前記管路に
   流れる測定流体の流量に応じてこの渦発生体に発生する
   カルマン渦に対応する信号を検出する渦流量計におい
   て、前記渦発生体は一端に形成された凹部に一対の圧電
   素子が絶縁積層されて積層体として挿入されこれらの圧
   電素子は所定の圧力で押圧固定されると共にこの積層体
   の周囲はこの積層体の軸方向で２つに分割された熱収縮
   性チューブで覆われるようにしたことを特徴とする渦流
   量計。