JP6632901B2 - 流量調整装置 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波流量計測部を備えた流量調整装置に関する。
従来、流量測定用の流体を流す直管状の測定用管体を備える超音波流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示される超音波流量計は、直管状の測定用管体の外周に所定の間隔を空けて一対の超音波振動子を配置したものである。
特許文献１に開示される超音波流量計は、直管状の測定用管体の外周に所定の間隔を空けて一対の超音波振動子を配置したものである。
しかしながら、特許文献１に開示される超音波流量計は専ら流量の測定を行うものであり、流体の流量を調整する機能は備えていない。また、特許文献１に開示される超音波流量計に流量を調整する機能を追加する場合、直管状の測定用管体の部分は一対の超音波振動子が発信する超音波が伝搬する部分であるため、この部分において流量調整を行うことはできない。そのため、特許文献１に開示される超音波流量計に流量を調整する機能を追加する場合には、超音波流量計の下流側に別途の流量調整装置を接続する必要がある。そして、別途の流量調整装置を接続する場合、超音波流量計の設置面積に加えて流量調整装置の設置面積が必要となるため、装置全体の設置面積（フットプリント）が増大してしまうという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、直管状の計測流路を有する超音波流量計測部による流量の計測とその計測結果に基づいた流量の調整を可能としつつ、装置全体の設置面積を低減した流量調整装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様にかかる流量調整装置は、流入ポートから流入して直管状の計測流路を流通する流体の流量を得るために該計測流路の上流側と下流側に配置された一対の振動子が発信する超音波の伝搬時間差を計測する超音波流量計測部と、前記計測流路の下流側から流出ポートへ流出する流体の流量を調整する流量調整部と、前記超音波流量計測部が計測する流体の流量に基づいて前記流量調整部を制御するとともに少なくとも１つの制御基板を有する制御部と、を備え、前記流量調整部は、弁体部と該弁体部を第１軸線に沿って進退させる駆動部とを有し、前記計測流路は、前記第１軸線と平行な第２軸線に沿って配置され、前記制御基板は、板状であるとともに前記第１軸線および前記第２軸線と平行な第３軸線に沿って上面および下面が設置面に対して平行に配置され、前記流量調整部は、前記設置面に直交する設置方向において、前記超音波流量計測部と前記制御部との間に配置される。
本発明の一態様にかかる流量調整装置は、流入ポートから流入して直管状の計測流路を流通する流体の流量を得るために該計測流路の上流側と下流側に配置された一対の振動子が発信する超音波の伝搬時間差を計測する超音波流量計測部と、前記計測流路の下流側から流出ポートへ流出する流体の流量を調整する流量調整部と、前記超音波流量計測部が計測する流体の流量に基づいて前記流量調整部を制御するとともに少なくとも１つの制御基板を有する制御部と、を備え、前記流量調整部は、弁体部と該弁体部を第１軸線に沿って進退させる駆動部とを有し、前記計測流路は、前記第１軸線と平行な第２軸線に沿って配置され、前記制御基板は、板状であるとともに前記第１軸線および前記第２軸線と平行な第３軸線に沿って上面および下面が設置面に対して平行に配置され、前記流量調整部は、前記設置面に直交する設置方向において、前記超音波流量計測部と前記制御部との間に配置される。
本発明の一態様に係る流量調整装置によれば、弁体部が進退する第１軸線に沿った方向と、直管状の計測流路が配置される第２軸線に沿った方向と、制御基板が配置される第３軸線に沿った方向とが、それぞれ設置面と平行な方向となっている。そのため、超音波流量計測部と流量調整部と制御部とのそれぞれが必要とする設置面に直交する設置方向の長さ（設置面が水平面である場合の高さ）を短くすることができる。
また、本発明の一態様に係る流量調整装置によれば、流量調整部が設置面に直交する設置方向において超音波流量計測部と制御部との間に配置されるため、これらを設置方向において同位置に配置する場合に比べて設置面積を低減することができる。これは、超音波流量計測部と流量調整部と制御部とを設置方向に積層して配置することにより、これらの設置位置が設置面上で重複するからである。
このように、本発明の一態様に係る流量調整装置によれば、直管状の計測流路を有する超音波流量計測部による流量の計測とその計測結果に基づいた流量の調整を可能としつつ、装置全体の設置面積を低減することができる。
このように、本発明の一態様に係る流量調整装置によれば、直管状の計測流路を有する超音波流量計測部による流量の計測とその計測結果に基づいた流量の調整を可能としつつ、装置全体の設置面積を低減することができる。
本発明の一態様にかかる流量調整装置において、前記超音波流量計測部は、前記制御部および前記流量調整部よりも前記設置方向において前記設置面に近接した位置に配置される。
本構成によれば、超音波流量計測部が設置面に近接した位置に配置されて流量調整部の動作による振動等の影響を受けにくくなるため、超音波流量計測部による流量の計測誤差を低減することができる。
本構成によれば、超音波流量計測部が設置面に近接した位置に配置されて流量調整部の動作による振動等の影響を受けにくくなるため、超音波流量計測部による流量の計測誤差を低減することができる。
本発明の一態様にかかる流量調整装置は、流入ポートから流入して直管状の計測流路を流通する流体の流量を得るために該計測流路の上流側と下流側に配置された一対の振動子が発信する超音波の伝搬時間差を計測する超音波流量計測部と、前記計測流路の下流側から流出ポートへ流出する流体の流量を調整する流量調整部と、前記超音波流量計測部が計測する流体の流量に基づいて前記流量調整部を制御するとともに少なくとも１つの制御基板を有する制御部と、を備え、前記流量調整部は、弁体部と該弁体部を第１軸線に沿って進退させる駆動部とを有し、前記計測流路は、前記第１軸線と平行な第２軸線に沿って配置され、前記制御基板は、前記第１軸線および前記第２軸線と平行な第３軸線に沿って配置され、前記流量調整部は、設置面に直交する設置方向において、前記超音波流量計測部と前記制御部との間に配置されており、前記流入ポートから流入する流体を前記計測流路の上流側へ導く流入側流路部と、前記計測流路の下流側から流出する流体を前記流出ポートへ導く流出側流路部と、を備え、前記流入側流路部は、前記流入ポートから前記計測流路の上流側へ向けて前記設置面に近付く方向に傾斜した流入側傾斜流路を有し、前記流出側流路部は、前記流量調整部から前記流出ポートへ向けて前記設置面に近付く方向に傾斜した流出側傾斜流路を有する構成である。
本構成によれば、流入側傾斜流路によって流入ポートの位置が設置方向において計測流路よりも設置面から遠ざかった位置となり、流出側流路によって流出ポートの位置が設置方向において流量調整部よりも設置面に近付いた位置となる。これにより、設置方向における流入ポートおよび流出ポートの位置を互いに近接した位置とし、これらに接続される配管の位置を設置面から同等の距離とすることができる。よって、流入ポートおよび流出ポートへの配管の取り付けの作業性が向上する。
本発明の一態様にかかる流量調整装置において、前記超音波流量計測部と前記流量調整部と前記制御部とを収容するハウジング部を備え、前記ハウジング部は、該ハウジング部の内部を前記超音波流量計測部および前記流量調整部が配置される第１空間と前記制御部が配置される第２空間とに仕切る仕切部材を有する構成であってもよい。
本構成によれば、高温の流体（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下の液体）を流通させた場合であっても、仕切部材によって第１空間の温度が第２空間に伝達されることが抑制される。そのため、温度上昇による制御部の誤作動や温度上昇による寿命への悪影響が抑制される。
本構成によれば、高温の流体（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下の液体）を流通させた場合であっても、仕切部材によって第１空間の温度が第２空間に伝達されることが抑制される。そのため、温度上昇による制御部の誤作動や温度上昇による寿命への悪影響が抑制される。
本発明の一態様にかかる流量調整装置においては、前記流入ポートから前記計測流路の上流側に流入する流体の圧力を測定する圧力測定部を備える構成であってもよい。
本構成によれば、流入ポートから流入する流体の圧力（供給圧力）を適切に検出し、例えば、流量調整部による流量調整状態とそのときの流体の供給圧力とを対応付けて記憶することができる。また、例えば、圧力測定部が測定する流体の圧力に応じて流量調整部の弁体部の移動量を調整する等により、流体の圧力に応じた最適な流量調整を行うことができる。
本構成によれば、流入ポートから流入する流体の圧力（供給圧力）を適切に検出し、例えば、流量調整部による流量調整状態とそのときの流体の供給圧力とを対応付けて記憶することができる。また、例えば、圧力測定部が測定する流体の圧力に応じて流量調整部の弁体部の移動量を調整する等により、流体の圧力に応じた最適な流量調整を行うことができる。
本発明の一態様にかかる流量調整装置においては、前記一対の振動子を取り囲むように配置される金属製のシールド部材を備える構成であってもよい。
本構成によれば、一対の振動子が金属製のシールド部材により取り囲まれるため、外部の磁気等によって超音波流量計測部に計測誤差が発生することが抑制される。
本構成によれば、一対の振動子が金属製のシールド部材により取り囲まれるため、外部の磁気等によって超音波流量計測部に計測誤差が発生することが抑制される。
本発明によれば、直管状の計測流路を有する超音波流量計測部による流量の計測とその計測結果に基づいた流量の調整を可能としつつ、装置全体の設置面積を低減した流量調整装置を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態の流量調整装置１００について図面を参照して説明する。
図１および図２に示す本実施形態の流量調整装置１００は、直管状の計測流路１４を流通する流体の流量を計測する超音波流量計測部１０と、流体の流量を調整する流量調整部２０と、流量調整部２０を制御する制御部３０と、超音波流量計測部１０と流量調整部２０と制御部３０とを収容するハウジング部４０と、流入ポート１００ａから流入する流体を計測流路１４の上流側へ導く流入側流路部５０と、計測流路１４の下流側から流出する流体を流出ポート１００ｂへ導く流出側流路部６０と、圧力センサ（圧力測定部）７０と、シールド部材８０と、を備える。
本実施形態の流量調整装置１００が流量を調整する流体は、例えば、半導体製造装置に用いる薬液，純水等の液体である。また、流体の温度は、例えば、常温域（例えば、１０℃以上かつ５０℃未満）あるいは高温域（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下）の温度であるものとする。
図１および図２に示す本実施形態の流量調整装置１００は、直管状の計測流路１４を流通する流体の流量を計測する超音波流量計測部１０と、流体の流量を調整する流量調整部２０と、流量調整部２０を制御する制御部３０と、超音波流量計測部１０と流量調整部２０と制御部３０とを収容するハウジング部４０と、流入ポート１００ａから流入する流体を計測流路１４の上流側へ導く流入側流路部５０と、計測流路１４の下流側から流出する流体を流出ポート１００ｂへ導く流出側流路部６０と、圧力センサ（圧力測定部）７０と、シールド部材８０と、を備える。
本実施形態の流量調整装置１００が流量を調整する流体は、例えば、半導体製造装置に用いる薬液，純水等の液体である。また、流体の温度は、例えば、常温域（例えば、１０℃以上かつ５０℃未満）あるいは高温域（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下）の温度であるものとする。
流量調整装置１００のハウジング部４０は、締結ボルト（図示略）により設置面Ｓに対して固定されている。また、流量調整装置１００は、ケーブル２００を介して外部装置（図示略）と接続されており、ケーブル２００を介して外部装置から電力供給を受けるとともに、外部装置との間で各種の信号の送受信を行う。外部装置から受信する信号は、例えば、流量調整装置１００が調整する目標流量の設定値を示す信号である。また、外部装置へ送信する信号は、例えば、超音波流量計測部１０が測定した信号に基づいて制御部３０が算出した流体の流量を示す信号や、圧力センサ７０が測定する流体の圧力を示す信号である。
超音波流量計測部１０は、流入側の配管（図示略）から流入して直管状の計測流路１４を流通する流体の流量を得るために、計測流路１４の上流側に配置された上流側振動子１１および計測流路１４の下流側に配置された下流側振動子１２の一対の振動子が発信する超音波の伝搬時間差を計測するものである。
図３に示すように、超音波流量計測部１０は、設置面Ｓと平行な軸線Ｘ２上に配置される上流側振動子１１および下流側振動子１２と、流入側流路部５０に接続される流入流路１３と、流入流路１３に接続されるとともに軸線Ｘ２（第２軸線）に沿って延びる直管状の計測流路１４と、流出側流路部６０に接続される流出流路１５と、を有する。軸線Ｘ２は、後述する弁体部２１の進退方向である軸線Ｘ１（第１軸線）と平行な方向となっている。
図３に示すように、超音波流量計測部１０は、設置面Ｓと平行な軸線Ｘ２上に配置される上流側振動子１１および下流側振動子１２と、流入側流路部５０に接続される流入流路１３と、流入流路１３に接続されるとともに軸線Ｘ２（第２軸線）に沿って延びる直管状の計測流路１４と、流出側流路部６０に接続される流出流路１５と、を有する。軸線Ｘ２は、後述する弁体部２１の進退方向である軸線Ｘ１（第１軸線）と平行な方向となっている。
上流側振動子１１および下流側振動子１２は、軸線Ｘ２上で計測流路１４を介して対向する位置に配置されており、それぞれ超音波信号の発信と受信を行うことが可能である。上流側振動子１１が発信した超音波信号は、計測流路１４を流通する流体を伝搬して下流側振動子１２により受信される。同様に、下流側振動子１２が発信した超音波信号は、計測流路１４を流通する流体を伝搬して上流側振動子１１により受信される。流体は計測流路１４を上流側から下流側へ向けて流通するため、上流側振動子１１が発信する超音波信号の下流側振動子１２への伝搬時間は、下流側振動子１２が発信する超音波信号の上流側振動子１１への伝搬時間よりも短くなる。超音波流量計測部１０は、この伝搬時間差を利用して計測流路１４を流通する流体の流量を計測する。
なお、上流側振動子１１および下流側振動子１２による超音波信号の発信は、図３に示す信号線１６,１７により接続された制御部３０により制御される。また、上流側振動子１１および下流側振動子１２による超音波信号の受信は、信号線１６,１７を介して制御部３０に伝達される。制御部３０は、後述するように、制御部３０は、上流側振動子１１および下流側振動子１２に指示した超音波信号の発信タイミングと、それに対応して上流側振動子１１および下流側振動子１２から受信した超音波信号の受信タイミングから伝搬時間差を算出し、算出した伝搬時間差から流体の流量を算出する。
流量調整部２０は、計測流路１４の下流側から流出側流路部６０を介して流出側の配管（図示略）に接続される流出ポート１００ｂへ流出する流体の流量を調整するものである。流量調整部２０は、図１に示すように、設置面Ｓに直交する設置方向である軸線Ｙ方向において、超音波流量計測部１０と制御部３０との間に配置されている。図１に示すように、軸線Ｙ方向において、設置面Ｓに最も近接した位置に超音波流量計測部１０が配置され、設置面Ｓから最も遠ざかった位置に制御部３０が配置され、これらの間に流量調整部２０が配置されている。
図４に示すように、流量調整部２０は、流出側流路部６０に形成される弁孔６２に挿入される弁体部２１と、弁体部２１を設置面Ｓと平行な軸線Ｘ１（第１軸線）に沿って進退させる電動駆動部２２とを有する。電動駆動部２２は、弁体部２１を図４に実線で示す閉状態の位置と破線で示す開状態の位置との間で軸線Ｘ１に沿って進退させる。流量調整部２０は、弁体部２１の軸線Ｘ１上の位置を電動駆動部２２により調整することにより、弁孔６２から弁室６３へ流入する流体の量を調整する。
制御部３０は、超音波流量計測部１０が計測する流体の流量に基づいて流量調整部２０を制御するものである。制御部３０は、ケーブル２００を介して外部装置から受信した目標流量の設定値を記憶しており、超音波流量計測部１０が計測する流体の流量が目標流量の設定値と一致するように流量調整部２０の弁体部２１の位置を制御する。
制御部３０は、前述した機能を実装した板状の制御基板３１および制御基板３２とからなる。ここでは、制御部３０は２枚の制御基板からなるものとしたが、１枚あるいは３枚以上等、少なくとも１つの制御基板からなるように構成してもよい。制御基板３１および制御基板３２は、軸線Ｘ１および軸線Ｘ２と平行な軸線Ｘ３（第３軸線）に沿って配置されている。また、制御基板３１および制御基板３２が配置される軸線Ｙ方向の位置は、超音波流量計測部１０および流量調整部２０よりも設置面Ｓから離れた位置となっている。
制御部３０は、前述した機能を実装した板状の制御基板３１および制御基板３２とからなる。ここでは、制御部３０は２枚の制御基板からなるものとしたが、１枚あるいは３枚以上等、少なくとも１つの制御基板からなるように構成してもよい。制御基板３１および制御基板３２は、軸線Ｘ１および軸線Ｘ２と平行な軸線Ｘ３（第３軸線）に沿って配置されている。また、制御基板３１および制御基板３２が配置される軸線Ｙ方向の位置は、超音波流量計測部１０および流量調整部２０よりも設置面Ｓから離れた位置となっている。
制御部３０は、超音波流量計測部１０が有する上流側振動子１１および下流側振動子１２のそれぞれに超音波信号の発信を指示することができる。また、制御部３０は、上流側振動子１１および下流側振動子１２のいずれか一方から発信された超音波信号を、上流側振動子１１および下流側振動子１２のいずれか他方で受信したタイミングを検出することができる。
制御部３０は、下流側振動子１２に指示した超音波信号の発信タイミングと、それに対応した上流側振動子１１での超音波信号の受信タイミングとから、第１の伝搬時間を算出する。また、制御部３０は、上流側振動子１１に指示した超音波信号の発信タイミングと、それに対応した下流側振動子１２での超音波信号の受信タイミングとから、第２の伝搬時間を算出する。制御部３０は、第１の伝搬時間から第２の伝搬時間を減算した伝搬時間差と予め定められた流量演算式とに基づいて計測流路１４を流通する流体の流量を得る。
ハウジング部４０は、図２に示すように、流量調整装置１００の各部を収容するハウジング本体４１と、ハウジング本体４１の上方に取り付けられるキャップ部４２と、ハウジング本体４１とキャップ部４２により形成される内部空間を仕切る仕切部材４３とを有する。
図６に示すように、仕切部材４３は、ハウジング部４０の内部を、超音波流量計測部１０および流量調整部２０が配置される第１空間ＳＰ１と、制御部３０が配置される第２空間ＳＰ２とに仕切るものである。仕切部材４３は、制御部３０が配置される第２空間ＳＰ２を流体が流通する第１空間ＳＰ１から隔離することにより、流体が比較的高温（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下の範囲）となる場合に流体の熱が制御部３０に伝達されることを抑制することができる。
図１に示すように、ハウジング部４０には、軸線Ｙに沿って設置面Ｓに近い側から順に空気導入ポート４０ａと空気排出ポート４０ｂとが形成されている。空気導入ポート４０ａは、空気供給源（図示略）から供給される空気をハウジング部４０の内部へ導入するポートである。また、空気排出ポート４０ｂは、ハウジング部４０の内部で流通した空気をハウジング部４０の外部へ排出するポートである。
図１中に矢印で示すように、空気導入ポート４０ａから導入された空気は、制御基板３２の下面を冷却しながら流入ポート１００ａ側へ向けて流通し、その後に制御基板３２の上面と制御基板３１の上面および下面とを冷却しながら流出ポート１００ｂ側へ向けて流通し、最後に空気排出ポート４０ｂから排出される。
このように、ハウジング部４０の内部で空気を流通させることにより、制御基板３１および制御基板３２を冷却することができる。また、仕切部材４３により仕切られた第２空間ＳＰ２にのみ空気を流通させることにより、制御基板３１および制御基板３２の上面および下面をそれぞれ効果的に冷却することができる。
図６に示すように、仕切部材４３は、ハウジング部４０の内部を、超音波流量計測部１０および流量調整部２０が配置される第１空間ＳＰ１と、制御部３０が配置される第２空間ＳＰ２とに仕切るものである。仕切部材４３は、制御部３０が配置される第２空間ＳＰ２を流体が流通する第１空間ＳＰ１から隔離することにより、流体が比較的高温（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下の範囲）となる場合に流体の熱が制御部３０に伝達されることを抑制することができる。
図１に示すように、ハウジング部４０には、軸線Ｙに沿って設置面Ｓに近い側から順に空気導入ポート４０ａと空気排出ポート４０ｂとが形成されている。空気導入ポート４０ａは、空気供給源（図示略）から供給される空気をハウジング部４０の内部へ導入するポートである。また、空気排出ポート４０ｂは、ハウジング部４０の内部で流通した空気をハウジング部４０の外部へ排出するポートである。
図１中に矢印で示すように、空気導入ポート４０ａから導入された空気は、制御基板３２の下面を冷却しながら流入ポート１００ａ側へ向けて流通し、その後に制御基板３２の上面と制御基板３１の上面および下面とを冷却しながら流出ポート１００ｂ側へ向けて流通し、最後に空気排出ポート４０ｂから排出される。
このように、ハウジング部４０の内部で空気を流通させることにより、制御基板３１および制御基板３２を冷却することができる。また、仕切部材４３により仕切られた第２空間ＳＰ２にのみ空気を流通させることにより、制御基板３１および制御基板３２の上面および下面をそれぞれ効果的に冷却することができる。
流入側流路部５０は、図１および図５に示すように、流入ポート１００ａから計測流路１４の上流側の流入流路１３へ向けて設置面Ｓに近付く方向に傾斜した流入側傾斜流路５１が内部に形成された部材である。流入側流路部５０には、流入側傾斜流路５１を流通する流体の圧力を検出するための圧力センサ７０が取り付けられている。
設置面Ｓが水平面である場合、軸線Ｙ方向は鉛直方向となる。この場合、超音波流量計測部１０よりも鉛直方向の上方に流入側流路部５０が配置される。そのため、超音波流量計測部１０を流通する流体に気泡が含まれる場合であっても、その気泡が計測流路１４内の上流側振動子１１に近接する面に滞留しにくい。これは、気泡が、上流側振動子１１に近接する面の上方に配置される流入側流路部５０に導かれるからである。そのため、上流側振動子１１に近接する面に気泡が滞留することにより、超音波流量計測部１０が流量を誤検出する不具合が抑制される。
設置面Ｓが水平面である場合、軸線Ｙ方向は鉛直方向となる。この場合、超音波流量計測部１０よりも鉛直方向の上方に流入側流路部５０が配置される。そのため、超音波流量計測部１０を流通する流体に気泡が含まれる場合であっても、その気泡が計測流路１４内の上流側振動子１１に近接する面に滞留しにくい。これは、気泡が、上流側振動子１１に近接する面の上方に配置される流入側流路部５０に導かれるからである。そのため、上流側振動子１１に近接する面に気泡が滞留することにより、超音波流量計測部１０が流量を誤検出する不具合が抑制される。
流出側流路部６０は、図１および図４に示すように、流量調整部２０から流出ポート１００ｂへ向けて設置面Ｓに近付く方向に傾斜した流出側傾斜流路６１が内部に形成された部材である。流出側流路部６０は、弁室６３の上方に設けられた開口部６４から流出流路６５を介して、流出側傾斜流路６１の上流側へ流体を導く。流出側傾斜流路６１の上流側へ導かれた流体は、流出側傾斜流路６１に沿って流出ポート１００ｂへ導かれる。
図２および図４に示すように、流出側流路部６０には、複数の締結ボルト６６が貫通する貫通穴が設けられている。流出側流路部６０は、締結ボルト６６を電動駆動部２２に締結することにより、電動駆動部２２に固定されている。
設置面Ｓが水平面である場合、軸線Ｙ方向は鉛直方向となる。この場合、超音波流量計測部１０よりも鉛直方向の上方に流出側流路部６０が配置される。そのため、超音波流量計測部１０を流通する流体に気泡が含まれる場合であっても、その気泡が計測流路１４内の下流側振動子１２に近接する面に滞留しにくい。これは、気泡が、下流側振動子１２に近接する面の上方に配置される流出側流路部６０に導かれるからである。そのため、下流側振動子１２に近接する面に気泡が滞留することにより、超音波流量計測部１０が流量を誤検出する不具合が抑制される。
図２および図４に示すように、流出側流路部６０には、複数の締結ボルト６６が貫通する貫通穴が設けられている。流出側流路部６０は、締結ボルト６６を電動駆動部２２に締結することにより、電動駆動部２２に固定されている。
設置面Ｓが水平面である場合、軸線Ｙ方向は鉛直方向となる。この場合、超音波流量計測部１０よりも鉛直方向の上方に流出側流路部６０が配置される。そのため、超音波流量計測部１０を流通する流体に気泡が含まれる場合であっても、その気泡が計測流路１４内の下流側振動子１２に近接する面に滞留しにくい。これは、気泡が、下流側振動子１２に近接する面の上方に配置される流出側流路部６０に導かれるからである。そのため、下流側振動子１２に近接する面に気泡が滞留することにより、超音波流量計測部１０が流量を誤検出する不具合が抑制される。
圧力センサ７０は、流入ポート１００ａから計測流路１４の上流側の流入側傾斜流路５１に流入する流体の圧力（供給圧）を計測するものである。圧力センサ７０は、例えば、歪みゲージ式の圧力センサである。圧力センサ７０は、センサホルダ７１によって流入側流路部５０に取り付けられている。圧力センサ７０が計測した流体の圧力を示す圧力信号は、制御部３０に伝達され、制御部３０が備える記憶部（図示略）に記憶される。また、圧力信号は、ケーブル２００を介して外部装置へ伝達される。
シールド部材８０は、図２に示すように、上流側振動子１１および下流側振動子１２を取り囲むように配置される金属製（例えば、ステンレス）の部材である。シールド部材８０は、外部の磁気等によって超音波流量計測部１０に計測誤差が発生することを抑制するためのものである。
以上説明した本実施形態の流量調整装置１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の流量調整装置１００によれば、弁体部２１が進退する軸線Ｘ１に沿った方向と、直管状の計測流路１４が配置される軸線Ｘ２に沿った方向と、制御基板３１,３２が配置される軸線Ｘ３に沿った方向とが、それぞれ設置面Ｓと平行な方向となっている。そのため、超音波流量計測部１０と流量調整部２０と制御部３０とのそれぞれが必要とする設置面Ｓに直交する設置方向（軸線Ｙ方向）の長さ（設置面Ｓが水平面である場合の高さ）を短くすることができる。
本実施形態の流量調整装置１００によれば、弁体部２１が進退する軸線Ｘ１に沿った方向と、直管状の計測流路１４が配置される軸線Ｘ２に沿った方向と、制御基板３１,３２が配置される軸線Ｘ３に沿った方向とが、それぞれ設置面Ｓと平行な方向となっている。そのため、超音波流量計測部１０と流量調整部２０と制御部３０とのそれぞれが必要とする設置面Ｓに直交する設置方向（軸線Ｙ方向）の長さ（設置面Ｓが水平面である場合の高さ）を短くすることができる。
また、本実施形態の流量調整装置１００によれば、流量調整部２０が設置面Ｓに直交する設置方向（軸線Ｙ方向）において超音波流量計測部１０と制御部３０との間に配置されるため、これらを設置方向（軸線Ｙ方向）において同位置に配置する場合に比べて設置面積を低減することができる。これは、超音波流量計測部１０と流量調整部２０と制御部３０とを設置方向（軸線Ｙ方向）に積層して配置することにより、これらの設置位置が設置面Ｓ上で重複するからである。
このように、本実施形態の流量調整装置１００によれば、直管状の計測流路１４を有する超音波流量計測部１０による流量の計測とその計測結果に基づいた流量の調整を可能としつつ、装置全体の設置面積を低減することができる。
本実施形態の流量調整装置１００において、超音波流量計測部１０は、制御部３０および流量調整部２０よりも設置方向において設置面Ｓに近接した位置に配置される。
このようにすることで、超音波流量計測部１０が設置面Ｓに近接した位置に配置されて流量調整部２０の動作による振動等の影響を受けにくくなるため、超音波流量計測部１０による流量の計測誤差を低減することができる。
このようにすることで、超音波流量計測部１０が設置面Ｓに近接した位置に配置されて流量調整部２０の動作による振動等の影響を受けにくくなるため、超音波流量計測部１０による流量の計測誤差を低減することができる。
本実施形態の流量調整装置１００によれば、流入側傾斜流路５１によって流入ポート１００ａの位置が設置方向（軸線Ｙ方向）において計測流路１４よりも設置面Ｓから遠ざかった位置となり、流出側傾斜流路６１によって流出ポート１００ｂの位置が設置方向において流量調整部２０よりも設置面Ｓに近付いた位置となる。これにより、設置方向（軸線Ｙ方向）における流入ポート１００ａおよび流出ポート１００ｂの位置を互いに近接した位置とし、これらに接続される配管の位置を設置面Ｓから同等の距離とすることができる。よって、流入ポート１００ａおよび流出ポート１００ｂへの配管の取り付けの作業性が向上する。
本実施形態の流量調整装置１００において、ハウジング部４０は、ハウジング部４０の内部を超音波流量計測部１０および流量調整部２０が配置される第１空間ＳＰ１と制御部３０が配置される第２空間ＳＰ２とに仕切る仕切部材４３を有する。
このようにすることで、高温の流体（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下の液体）を流通させた場合であっても、仕切部材４３によって第１空間ＳＰ１の温度が第２空間ＳＰ２に伝達されることが抑制される。そのため、温度上昇による制御部３０の誤作動や温度上昇による寿命への悪影響が抑制される。
このようにすることで、高温の流体（例えば、５０℃以上かつ８０℃以下の液体）を流通させた場合であっても、仕切部材４３によって第１空間ＳＰ１の温度が第２空間ＳＰ２に伝達されることが抑制される。そのため、温度上昇による制御部３０の誤作動や温度上昇による寿命への悪影響が抑制される。
本実施形態の流量調整装置１００は、流入ポート１００ａから計測流路１４の上流側に流入する流体の圧力を測定する圧力センサ７０を備える。
このようにすることで、流入ポート１００ａから流入する流体の圧力（供給圧力）を適切に検出し、例えば、流量調整部２０による流量調整状態とそのときの流体の供給圧力とを対応付けて記憶することができる。また、例えば、圧力センサ７０が測定する流体の圧力に応じて流量調整部２０の弁体部２１の移動量を調整する等により、流体の圧力に応じた最適な流量調整を行うことができる。
このようにすることで、流入ポート１００ａから流入する流体の圧力（供給圧力）を適切に検出し、例えば、流量調整部２０による流量調整状態とそのときの流体の供給圧力とを対応付けて記憶することができる。また、例えば、圧力センサ７０が測定する流体の圧力に応じて流量調整部２０の弁体部２１の移動量を調整する等により、流体の圧力に応じた最適な流量調整を行うことができる。
本実施形態の流量調整装置１００においては、上流側振動子１１および下流側振動子１２を取り囲むように配置される金属製のシールド部材８０を備える。
このようにすることで、上流側振動子１１および下流側振動子１２が金属製のシールド部材８０により取り囲まれるため、外部の磁気等によって超音波流量計測部に計測誤差が発生することが抑制される。
このようにすることで、上流側振動子１１および下流側振動子１２が金属製のシールド部材８０により取り囲まれるため、外部の磁気等によって超音波流量計測部に計測誤差が発生することが抑制される。
１０ 超音波流量計測部
１１ 上流側振動子
１２ 下流側振動子
１３ 流入流路
１４ 計測流路
１５ 流出流路
２０ 流量調整部
２１ 弁体部
３０ 制御部
４０ ハウジング部
４１ ハウジング本体
４２ キャップ部
４３ 仕切部材
５０ 流入側流路部
５１ 流入側傾斜流路
６０ 流出側流路部
６１ 流出側傾斜流路
７０ 圧力センサ（圧力測定部）
１００ 流量調整装置
１００ａ 流入ポート
１００ｂ 流出ポート
２００ ケーブル
Ｓ 設置面
ＳＰ１ 第１空間
ＳＰ２ 第２空間
Ｘ１ 第１軸線
Ｘ２ 第２軸線
Ｘ３ 第３軸線
Ｙ 軸線
１１ 上流側振動子
１２ 下流側振動子
１３ 流入流路
１４ 計測流路
１５ 流出流路
２０ 流量調整部
２１ 弁体部
３０ 制御部
４０ ハウジング部
４１ ハウジング本体
４２ キャップ部
４３ 仕切部材
５０ 流入側流路部
５１ 流入側傾斜流路
６０ 流出側流路部
６１ 流出側傾斜流路
７０ 圧力センサ（圧力測定部）
１００ 流量調整装置
１００ａ 流入ポート
１００ｂ 流出ポート
２００ ケーブル
Ｓ 設置面
ＳＰ１ 第１空間
ＳＰ２ 第２空間
Ｘ１ 第１軸線
Ｘ２ 第２軸線
Ｘ３ 第３軸線
Ｙ 軸線
Claims (5)
- 流入ポートから流入して直管状の計測流路を流通する流体の流量を得るために該計測流路の上流側と下流側に配置された一対の振動子が発信する超音波の伝搬時間差を計測する超音波流量計測部と、
前記計測流路の下流側から流出ポートへ流出する流体の流量を調整する流量調整部と、
前記超音波流量計測部が計測する流体の流量に基づいて前記流量調整部を制御するとともに少なくとも１つの制御基板を有する制御部と、を備え、
前記流量調整部は、弁体部と該弁体部を第１軸線に沿って進退させる駆動部とを有し、
前記計測流路は、前記第１軸線と平行な第２軸線に沿って配置され、
前記制御基板は、板状であるとともに前記第１軸線および前記第２軸線と平行な第３軸線に沿って上面および下面が設置面に対して平行に配置され、
前記流量調整部は、前記設置面に直交する設置方向において、前記超音波流量計測部と前記制御部との間に配置され、
前記超音波流量計測部は、前記制御部および前記流量調整部よりも前記設置方向において前記設置面に近接した位置に配置される流量調整装置。 - 流入ポートから流入して直管状の計測流路を流通する流体の流量を得るために該計測流路の上流側と下流側に配置された一対の振動子が発信する超音波の伝搬時間差を計測する超音波流量計測部と、
前記計測流路の下流側から流出ポートへ流出する流体の流量を調整する流量調整部と、
前記超音波流量計測部が計測する流体の流量に基づいて前記流量調整部を制御するとともに少なくとも１つの制御基板を有する制御部と、を備え、
前記流量調整部は、弁体部と該弁体部を第１軸線に沿って進退させる駆動部とを有し、
前記計測流路は、前記第１軸線と平行な第２軸線に沿って配置され、
前記制御基板は、前記第１軸線および前記第２軸線と平行な第３軸線に沿って配置され、
前記流量調整部は、設置面に直交する設置方向において、前記超音波流量計測部と前記制御部との間に配置されており、
前記流入ポートから流入する流体を前記計測流路の上流側へ導く流入側流路部と、
前記計測流路の下流側から流出する流体を前記流出ポートへ導く流出側流路部と、
え、
前記流入側流路部は、前記流入ポートから前記計測流路の上流側へ向けて前記設置面に近付く方向に傾斜した流入側傾斜流路を有し、
前記流出側流路部は、前記流量調整部から前記流出ポートへ向けて前記設置面に近付く方向に傾斜した流出側傾斜流路を有する流量調整装置。 - 前記超音波流量計測部と前記流量調整部と前記制御部とを収容するハウジング部を備え、
前記ハウジング部は、該ハウジング部の内部を前記超音波流量計測部および前記流量調整部が配置される第１空間と前記制御部が配置される第２空間とに仕切る仕切部材を有する請求項１または請求項２に記載の流量調整装置。 - 前記流入ポートから前記計測流路の上流側に流入する流体の圧力を測定する圧力測定部を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流量調整装置。
- 前記一対の振動子を取り囲むように配置される金属製のシールド部材を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流量調整装置。
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- 2016-02-03 JP JP2016019243A patent/JP6632901B2/ja active Active
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- 2017-01-20 KR KR1020170009526A patent/KR102692207B1/ko active IP Right Grant
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