流量控制单元的制作方法

本发明涉及将流量控制装置与歧管连装而构成的流量控制单元。

背景技术：

例如，专利文献1中公开了通过配管将流体温度调整机与切换歧管之间连接，切换组装到该切换歧管的电磁切换阀的开闭，从而控制在流路中流通的流体的流动的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-84747号公报

技术实现要素：

技术问题

然而，已知在流量控制装置中内置有流量计、流量调节阀和控制装置。在将这样的流量控制装置与歧管连装而构成流量控制单元的情况下，通常在各流量控制装置与歧管之间的连接使用管接头。因此，流量控制装置的安装间距(歧管中的邻接的流量控制装置间的间隔)需要考虑用于操作管接头的空间，即插入工具的空间来决定，这导致流量控制单元大型化。

因此，本发明鉴于上述情况，其课题在于，提供能够小型化的流量控制单元。

技术方案

为了解决上述课题，本发明的流量控制单元具备歧管和与上述歧管连装的多个流量控制装置，所述流量控制单元具有将上述歧管和上述流量控制装置连接的连接机构，上述连接机构具有第1管部件、通过插入到上述第1管部件而进行连结的第2管部件以及保持上述第1管部件与上述第2管部件的连结部的夹具，上述第1管部件的轴线方向长度与上述第2管部件的轴线方向长度不同，相邻的上述流量控制装置之间的上述连接机构被配置为，上述第1管部件与上述第2管部件各不相同。

另外，在本发明的流量控制单元中，上述第2管部件的轴线方向长度(h2)可以被设定为在上述第1管部件的轴线方向长度(h1)上加上上述夹具的厚度(h3)而得的值(h1+h3)以上。

另外，在本发明的流量控制单元中，各流量控制装置可以具备使相邻的上述流量控制装置之间连结的连结件。

在此，上述连结件可以采用具有介由铰链以能够开闭的方式被上述流量控制装置支撑的连结片，通过打开该连结片并卡止到相邻的流量控制装置而进行连接，并且通过闭合该连结片并卡止到自身的主体而进行收纳的结构。

发明效果

根据本发明，通过装卸连接机构的夹具，从而能够相对于流量控制装置安装和拆下歧管。由此，由于无需确保向相邻的流量控制装置之间插入工具的空间，所以能够将相邻的流量控制装置之间的安装间距控制在最小限度，能够使流量控制单元小型化。

附图说明

图1是表示本实施方式的流量控制单元的主视图的一部分的图，特别是以截面表示歧管的图。

图2是图1中的a-a向视图。

图3是放大表示图2中的左侧的流量控制装置的图。

图4是表示图2中的连结件的使用方法的图，图4的(a)是示出了收纳前的状态的俯视图和主视图，图4的(b)是示出了收纳后的状态的俯视图和主视图。

图5是表示图2中的连结件的使用方法的图，图5的(a)是表示连接前的状态的主要部分主视图，图5的(b)是表示连接后的状态的俯视图和主视图。

符号说明

1：流量控制单元

2：歧管

11：流量控制装置

12：主体

12a：轴承

12b：卡止孔

12c：卡止孔

18：连结件

18a：铰链

18b：连结片

18c：凸缘部

18d：卡止爪

71：接头适配器(第1管部件)

81：接头适配器(第2管部件)

91：接头(连接机构)

92：连结部

93：夹具

具体实施方式

参照附图说明本发明的一个实施方式。应予说明，为了便于说明，将图1中的左右(方向)定义为流量控制单元1的前后，将图2中的左右(方向)定义为流量控制单元1的左右，并将图1～图3中的上下(方向)定义为流量控制单元1或流量控制装置11的上下。

如图1、图2所示，流量控制单元1具备形成为大致长方体且向前后方向延伸的歧管2、与该歧管2连装的多个流量控制装置11、将歧管2和各流量控制装置11连接的接头91(连接机构)。

(歧管)

歧管2具有：在该歧管2的内部向前后方向延伸的腔室3；设置于该歧管2的下部并将经由滤网(省略图示)的流体(在本实施方式中为“水”)导入腔室3的导入口(省略图示)。另外，歧管2具有在该歧管2的上表面2a开口而与腔室3连通的多个端口4。

如图2所示，端口4在左右方向上隔开恒定间隔地排列成2列。另外，如图1所示，各列的端口4在前后方向上隔开恒定间隔地排列。换言之，端口4排列成沿前后方向长的网格状。应予说明，在各端口4的开口部形成有内径比该端口4的内径大的连接口5。另外，歧管2的材料适用塑料或非磁性金属。

(流量控制装置)

如图3所示，流量控制装置11具有由塑料或非磁性金属构成的主体12和在该主体12的内部向上下方向延伸而使流体从下向上流动的流路13。主体12具有在该主体12的下端开口而与后述的接头91(连接机构)连接的流入口14以及在该主体12的上端开口而与适配器17连接(嵌合)的流出口15。在此，为了便于说明，将从主体12的流入口14到流出口15为止的流路统称为流路13。应予说明，在适配器17形成用于连接管接头的管用锥螺纹。

(流量调节阀)

流量控制装置11具备由球阀机构构成的流量调节阀21。流量调节阀21具有阀体22，所述阀体22具备轴部25和设置于该轴部25的前端(图3中的右端)而能够切断流路13的球部23。轴部25的基端(图1中的左端)与马达促动器24的旋转轴24a连接。在主体12形成有向水平方向(图3中的左右方向)贯穿该主体12并与流路13连通的轴孔26。阀体22的轴部25以能够滑动的方式嵌合到轴孔26。应予说明，阀体22的轴部25与主体12的轴孔26之间通过o型环27密封。另外，马达促动器24包含步进马达、减速机构和位置检测传感器。

流量调节阀21具有隔着阀体22的球部23而配置于流路13的上游侧和下游侧的一对球填充物28、29。上游侧的球填充物28被固定螺母30向下游侧(图3中的上侧)按压从而使阀座部28a以能够相对于球部23滑动的方式进行紧密接触。另外，下游侧的球填充物29被固定螺母31向上游侧(图3中的下侧)按压，从而使阀座部29a以能够相对于球部23滑动的方式进行紧密接触。在此，图3所示的是流量调节阀21全开的状态，在该状态下，阀体22的球部23的流路23a的轴线与贯穿球填充物28和固定螺母30而延伸的流路32的轴线以及贯穿球填充物29和固定螺母31而延伸的流路33的轴线一致，进而与流路13的轴线l一致。

应予说明，流路32在与球部23侧(阀座部28a侧)相反的一侧(图3中的左侧)的端部具有流路面积逐渐减小的缩径部32a。另外，流路33在与球部23侧(阀座部29a侧)相反的一侧(图3中的右侧)的端部具有流路面积逐渐扩大的扩径部33a。另外，固定螺母30与流路13之间通过o型环34密封。另外，固定螺母31与流路13之间通过o型环35密封。此外，图3中的符号36是阻止阀体22相对于轴孔26向轴线方向(图3中的左右方向)移动的保持板。

(流量测定部)

流量控制装置11具备基于后述的叶轮42的转速间接测定在流量调节阀21的上游(图3中的下侧)流动的流体的流量的流量测定部41。流量测定部41是所谓的叶轮(涡轮)式流量计，具有叶轮42和能够旋转地支撑该叶轮42的支撑架45。叶轮42具有配置在流路13的轴线l(参照图3)上的旋转轴43和等间隔设置于该旋转轴43的周围的多个(在本实施方式中为“4个”)翼部44(涡轮翼)。并且，本实施方式中的叶轮42的制造适用以不磁化的磁性体的金属粉为材料的金属注塑成型(mim：metalinjectionmolding)，旋转轴43与多个翼部44一体(同时)地成型。应予说明，作为金属注塑成型的材料(磁性体)，例如适用磁性不锈钢(例如，sus630)。

如图3所示，支撑架45构成为分割成使通过的流体产生涡流的涡流板46和围绕叶轮42的翼部44的套筒47。涡流板46由塑料或非磁性金属构成，在中央设置有支撑叶轮42的旋转轴43的下端的轴承部48。套筒47由塑料或非磁性金属构成，在中央设置有支撑叶轮42的旋转轴43的上端的轴承部49。应予说明，支撑架45(套筒47)的上端通过抵接到形成于流路13的台阶部50，从而在上下方向上，即，沿着流路13的轴线l的方向被定位。另外，支撑架45(涡流板46)通过安装于流路13的内周的c形挡圈56阻止向下方(上游侧)的移动。

另一方面，流量测定部41具备测定叶轮42的转速的传感器单元51。传感器单元51包含传感器基板52、安装于该传感器基板52的gmr(giantmagnetoresistance：巨磁阻传感器)传感器53、对该gmr传感器53施加偏磁场的偏磁体57(例如，铁素体系块状磁体)。传感器基板52收容于传感器单元收容部54，所述传感器单元收容部54从主体12的凹部16朝向配置于流路13内的叶轮42延伸。并且，传感器单元51基于随着由gmr传感器53检查到的叶轮42的旋转的磁场强度的变化来测定该叶轮42的转速，并将与测定结果对应的脉冲信号(为了便于说明而称为“转速信号”)输出到后述的控制部61。

应予说明，在本实施方式中，gmr传感器53构成为在传感器基板52上，在叶轮42的旋转方向(前后方向)上隔开间隔地配置2个gmr元件来构成惠斯通电桥，基于这2个gmr元件的电阻值的变化来检测磁场强度的变化。另外，图3中的符号55是将传感器基板52与控制部61的控制基板62连接的信号电缆。此外，图3中的符号59是将涡流板46与套筒47之间密封的o型环。

(控制部)

流量控制装置11具备基于上述流量测定部41的测定结果(叶轮42的转速)对流量调节阀21的开度进行反馈控制的控制部61。控制部61是具备运算部、存储部等的所谓的微电脑，基于从流量测定部41输出的转速信号(由流量测定部41测定的流量)，对流量调节阀21的开度进行反馈控制(pid控制)。即，控制部61将转速信号变换为流量的测定值，换言之，基于数据表将转速换算成流量，并对该测定值(流量测定值)和设定值(流量目标值)进行运算处理。并且，构成为通过基于运算处理结果来控制马达促动器24，从而使阀体22旋转，进而使球部23旋转，调节在流路13内流通的流体的流量。

控制部61具有收容到形成于主体12的一个侧面(图3中的左侧面)的凹部16的控制基板62。在主体12的一个侧面设置有收容马达促动器24的铝合金制的壳体63，该壳体63与凹部16之间的空间被填充物64密闭。应予说明，填充物64嵌入到形成于主体12的凹部16的周边的填料槽65。另外，在壳体63的下部安装用于与外部进行通信(在本实施方式中是“rs485”)的防水连接器66。另外，防水连接器66和控制基板62通过信号电缆67(在本实施方式中为“5芯”)连接。另外，图3中的符号68为安装于控制基板62的led(全彩色)。此外，图3中的符号69是由用于从外部目视确认led68的透明树脂构成的光传送窗。

(连接机构)

如图2所示，接头91(连接机构)由直线状的管体形成，具有在轴线方向(上下方向)上能够分割的接头适配器71(第1管部件)和接头适配器81(第2管部件)。在接头适配器71的基端形成有能够与歧管2的各端口4的连接口5和流量控制装置11的流入口14连接的第1端部72。并且，接头适配器71通过将第1端部72(轴)插入到端口4的连接口5(孔)而与歧管2连接，另一方面，通过将第1端部72(轴)插入到流量控制装置11的流入口14(孔)而与该流量控制装置11连接。换言之，歧管2的各端口4的连接口5和流量控制装置11的流入口14形成为相同形状(内径相同)。

应予说明，在接头适配器71的第1端部72的前端形成有用于安装o型环73的小径部74，通过该o型环73，将接头适配器71的第1端部72与歧管2的各端口4的连接口5或流量控制装置11的流入口14之间密封。另外，在接头适配器71的内部设置有用于捕捉通过该接头适配器71的流体内所含有的异物的过滤器7。此外，图3中的符号8是阻止过滤器7相对于接头适配器71向轴线方向(上下方向)移动的c形挡圈。

另一方面，在接头适配器81的基端形成有与上述接头适配器71的第1端部72相同形状的第1端部82。即，接头适配器81通过将第1端部82(轴)插入到端口4的连接口5(孔)而与歧管2连接，另一方面，通过将第1端部82(轴)插入到流量控制装置11的流入口14(孔)而与该流量控制装置11连接。应予说明，在接头适配器81的第1端部82的前端形成有用于安装o型环83的小径部84，通过该o型环83，将接头适配器81的第1端部82与歧管2的各端口4的连接口5或流量控制装置11的流入口14之间密封。

并且，通过将形成于第1端部72(82)的外周的第1凸缘75(85)抵接到流量控制装置11的主体12的下端面，从而接头适配器71(81)相对于该流量控制装置11沿轴线方向(上下方向)被定位。另外，接头适配器71(81)利用螺钉58(参照图1)将第1凸缘75(85)固定于主体12，从而安装于流量控制装置11。另一方面，接头适配器71(81)通过将形成于第1端部72(82)的外周的第1凸缘75(85)抵接到歧管2的上端面，从而相对于该歧管2沿轴线方向(上下方向)被定位。另外，接头适配器71(81)利用螺钉58将第1凸缘75(85)固定于歧管2从而安装于该歧管2。

并且，接头91通过将形成于接头适配器71(第1管部件)的前端的第2端部76(轴)插入到形成于接头适配器81(第2管部件)的前端的第2端部86(孔)，从而将该接头适配器71与接头适配器81连结，其结果是，将流量控制装置11与歧管2连接。应予说明，在接头适配器71的第2端部76的前端形成有用于安装o型环79的小径部78，利用该o型环79，将接头适配器71的第2端部76与接头适配器81的第2端部86之间密封。

如图1、图2所示，接头91与形成于接头适配器71的外周的第2凸缘77与形成于接头适配器81的外周的第2凸缘87抵接。由此，接头适配器71与接头适配器81向轴线方向(上下方向)相对定位。另外，接头91通过在相互重叠的第2凸缘77与第2凸缘87的连结部92安装金属制的夹具93，从而阻止接头适配器71和接头适配器81向轴线方向(上下方向)相对移动。应予说明，夹具93可以使用市售的金属制紧固件。另外，接头适配器71和接头适配器81的材料适用塑料或金属。

如图1、图2所示，接头91的接头适配器71的轴线方向长度的长度与接头适配器81的轴线方向的长度不同。在此，接头适配器71的轴线方向长度是从第1凸缘75的安装面起到第2凸缘77的连结面为止的距离(图1中的h1)。另一方面，接头适配器81的轴线方向长度是从第1凸缘85的安装面起到第2凸缘87的连结面为止的距离(图1中的h2)。应予说明，接头适配器81的轴线方向长度(h2)被规定为在接头适配器71的轴线方向长度(h1)上加上夹具93的厚度(图1中的h3)而得的值以上(h2≥h1+h3)。

并且，如图1所示，流量控制单元1以使在前后方向(图1中的左右方向)上相邻的流量控制装置11之间的接头91的朝向各不相同(上下相反)的方式在歧管2排列接头91。换言之，以在前后方向上相邻的接头91之间使接头适配器71(第1管部件)与接头适配器81(第2管部件)各不相同的方式在歧管2排列接头91。同样地，如图2所示，流量控制装置1以使左右方向(图2中的左右方向)上相邻的流量控制装置11之间的接头91的朝向各不相同的方式在歧管2排列接头91。换言之，以在左右方向上相邻的接头91之间使接头适配器71与接头适配器81各不相同的方式在歧管2排列接头91。

因此，如图1、图2所示，流量控制单元1在前后方向和左右方向上相邻的流量控制装置11的接头91之间，接头适配器71与接头适配器81的连结部92的位置(距歧管2的上表面的高度)，即，夹具93的位置不同。应予说明，图2中的符号18是设置于各流量控制装置11的上部，并且用于连结在歧管2上在左右方向(背对背)上相邻的流量控制装置11之间的连结件。在此，图2表示架设连结件18前的状态，即，表示背对背相邻的流量控制装置11之间的非连结状态。

(连结件)

如图4、图5所示，连结件18与流量控制装置11一体化，并且具有介由铰链18a以能够开闭动作的方式支撑于主体壁表面的轴承12a的连结片18b。在连结片18b的前端设置有为了容易用手指捏住而突出的凸缘部18c，在该凸缘部18c的内侧形成有对置的一对卡止爪18d。另外，在从流量控制装置11的主体壁表面向内侧进入凸缘部18c的厚度的量的位置设置有与上述卡止爪18d嵌合的卡止孔12b、12c。该卡止孔12b、12c在与连结片18b的水平位置和垂直位置这两方对应的位置处各配置一对。

(作用)

说明上述流量控制单元1的作用。

首先，在将流量控制装置11与歧管2连装的情况下，预先在歧管2的各端口4的连接口5连接接头适配器71(第1管部件)的第1端部72或接头适配器81(第2管部件)的第1端部82。此时，以使前后方向(图1中的左右方向)和左右方向(图2中的左右方向)上相邻的接头适配器71(81)各不相同的方式，排列接头适配器71和接头适配器81，即，以使同种的接头适配器71(81)不相邻的方式排列。

另一方面，在流量控制装置11中，准备在流入口14连接有接头适配器71(第1管部件)的第1端部72的流量控制装置11和在流入口14连接有接头适配器81(第2管部件)的第1端部82的流量控制装置11。然后，将接头适配器71与接头适配器81连结，而将各流量控制装置11安装到歧管2。由此，歧管2上的在前后方向和左右方向上邻接的接头91上下各不相同，即，连结部92的位置(高度)各不相同。

在该状态下，通过在各接头91的连结部92安装夹具93，从而保持接头适配器71与接头适配器81的连结，进而保持各流量控制装置11相对于歧管2的连接。另外，在左右方向上邻接的流量控制装置11之间，将一个流量控制装置11的连结件18架设到另一个流量控制装置11的连结件18而进行连结。应予说明，安装夹具93的时机和架设连结件18的时机是任意的。另外，在从歧管2拆下流量控制装置11的情况下，通过与拆下夹具93的同时解除连结件18的连结，从而能够从歧管2简单地拆下任意的流量控制装置11(拔出)。

接下来，说明连结件18的使用方法。

本实施方式的连结件18可以收纳于图4所示流量控制装置11的主体。其方法是，首先在图4的(a)中，用手指从两侧捏住前端的凸缘部18c，介由铰链18a使其向图的箭头a所示的顺时针方向旋转。然后，如果压入连结片18b直到到达垂直位置，则卡止爪18d嵌入到主体的卡止孔12c，以连结片18b闭合的状态被主体保持(锁止)。由此，如图4的(b)所示，能够不使连结件18从主体的侧面飞出而紧凑地进行收纳。

另外，如图5所示，本实施方式的连结件18可以与相邻的流量控制装置11连接。应予说明，在图5中，为了容易区分结构，省略收纳于左侧的流量控制装置11的连结件的图示。首先，在图5的(a)中，收纳左侧的流量控制装置11的连结件18，在保持打开右侧的流量控制装置11的连结件18的状态下，使连结的流量控制装置11彼此在左右方向上以背对背的状态并列。接下来，使右侧的连结件18向图的箭头b所示的逆时针方向旋转，架设于相邻的流量控制装置11。然后，如果将连结片18b压入直到达到水平位置，则卡止爪18d嵌入到对象的主体的卡止孔12b，连结片18b被相邻的流量控制装置11的主体保持(锁止)。由此，如图5的(b)所示，在收纳一个连结件18的状态下将另一个连结件18与相邻的流量控制装置11连接，能够连结两者。应予说明，在解除连结的情况下，通过用手指捏住凸缘部18c并将其抬起，从而能够将卡止爪18d从卡止孔12b拔出而解除连结件18的锁定。

(流量控制)

首先，如果通过流体供给机构(例如“泵”等)将流体(在本实施方式中是“水”)导入歧管2，则该流体经由该歧管2的各端口4和各接头91向各流量控制装置11供给。导入各流量控制装置11的流体，即在各流量控制装置11的流路13中流通的流体成为涡流并使流量测定部41的叶轮42旋转。

这样，在各流量控制装置11中，在流量测定部41中，伴随着叶轮42的旋转的磁场强度的变化被gmr传感器53检查，基于该磁场强度的变化测定叶轮42的转速。作为该流量测定部41的流量测定结果的转速信号(脉冲信号)输出到控制部61。控制部61将接收到的转速信号变换为在流路13中流通的流体的流量(流量测定值)。

此外，控制部61对该流量测定值和从外部的控制装置(省略图示)介由防水连接器66的信号电缆67接收到的流量控制信号(流量目标值)进行运算处理(pid处理)，将作为运算处理结果的控制信号(马达控制信号)输出到马达促动器24。由此，马达促动器24基于该马达控制信号而工作。由此，调节流量调节阀21(球阀)的开度，即，流路13的流路面积，进而调节在流路13中流通的流体的流量。

(效果)

根据本实施方式，流量控制单元1通过介于各流量控制装置11与歧管2之间的接头91(连接机构)将各流量控制装置11与歧管2连接(连装)。另外，接头91具有接头适配器71(第1管部件)、相对于该接头适配器71以能够插拔的方式连结的接头适配器81(第2管部件)以及安装在接头适配器71与接头适配器81的连结部92并保持该连结部92的夹具93。

由此，通过用手操作(装卸)夹具93，能够在不使用工具的情况下进行各流量控制装置11相对于歧管2的安装和拆卸，因此能够使制造工序中的组装作业和维护时的流量控制装置11的更换作业等合理化。

另外，因为无需确保在相邻的流量控制装置11之间插入工具的空间，所以能够将相邻的流量控制装置11(接头91)之间的安装间距控制在最小限度，能够使流量控制单元1小型化。

此外，由于通过将一个流量控制装置11的连结件18架设于另一个流量控制装置11来连结左右相邻的流量控制装置11之间，即，背对背相邻的流量控制装置11之间，所以能够提高流量控制装置11的安装强度，进而提高流量控制单元1的刚性。此外，能够阻止通过连结件18连结的一对流量控制装置11之间的相对移动，使连结件18作为各流量控制装置11的止动件而发挥作用，即阻止以与歧管2连装的各流量控制装置11中的轴线l(参照图3)为中心的旋转。

另外，接头适配器71的轴线方向长度(h1)与接头适配器81的轴线方向长度(h2)不同，特别是，在本实施方式中，将接头适配器81的轴线方向长度(h2)设定为在接头适配器71的轴线方向长度(h1)上加上夹具93的厚度(h3)而得的值以上(h2≥h1+h3)。并且，由于以在前后和左右相邻的接头91之间接头适配器71(第1管部件)与接头适配器81(第2管部件)各不相同的方式，即以在相邻的流量控制装置11中接头适配器71与接头适配器81的连结部92的高度，进而夹具93的安装高度各不相同的方式在歧管2上排列接头91，所以能够提高夹具93的操作性，进而提高组装性和维护性。

另外，根据本实施方式，由于通过以未磁化的磁性体为材料的金属注塑成型来制造流量测定部41的叶轮42，所以能够以高精度成型出复杂形状的叶轮42。另外，与切削加工的叶轮相比，能够大幅减少制造成本。由此，能够使叶轮42的旋转轴43与多个翼部44一体成型，与单独制造旋转轴43和多个翼部44而得的叶轮相比，能够减少部件个数。另外，从制造成本减少的观点考虑，在接合(压入、粘接等)旋转轴43和多个翼部44来代替切削加工而制造的叶轮中，虽然伴随着接合部的可靠性降低的品质管理的严格化成为问题，但是本实施方式的叶轮42能够通过金属注塑成型的应用来消除这些问题。

应予说明，实施方式不受上述限定，例如，可以如下构成。

在上述实施方式中，说明了适用叶轮(涡轮)式流量计的流量控制装置11，但是流量控制装置11例如能够适用卡门涡式流量计、电磁式流量计、超声波式流量计、差压式流量计、科里奥利式流量计和热式流量计等。

另外，在上述实施方式中，说明了具备适用球阀的流量调节阀21的流量控制装置11，但是流量调节阀21能够适用针阀、截止阀、闸阀、蝶阀等。