JPH04145327A - フルイディック流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、噴出ノズルから流路内に噴出されるガス等
の流体の振動現象によって生じる交番圧力波を検出して
流量を検出するフルイディック流量計に関する。

（従来の技術） 一般家庭等に設置され、ガスの流量を計量するフルイデ
ィック流量計は、例えば、特開昭６３−３１３０１８号
公報、特開平１−２５０７２５号公報から公知である。

このフルイディック流量計は、流路の入口側に噴出ノズ
ルが設けられ、この噴出ノズルから流路に流体を噴出す
ると、コアンダ効果によって噴出流体は、例えば右側の
側壁に沿って流れる。この右側の側壁に流れた流体の一
部は帰還流体となり、この帰還流体の流体エネルギが噴
出流体に付与され、噴出流体が左側の側壁に沿って流れ
るようになり、今度は左側の側壁に流れた流体の一部が
帰還流体となり、この帰還流体の流体エネルギが噴出流
体に付与され、噴出流体が再び右側の側壁に沿って流れ
るようになる。

つまり、噴出ノズルから流路内に噴出される流体の振動
現象によって交番圧力波が生じる。この交番圧力波を圧
電膜センサによって検出し、この周波数から流量を算出
して流体の流量を検出している。

ところで、前記交番圧力波を検出するためには噴出ノズ
ルの出口近傍の交番圧力波が生じる位置に圧力波導入部
を設ける必要があるが、圧電膜センサの圧力波導入部の
位置および間隔は、一般に交番圧力波が生じる位置およ
び間隔とは異なっており、両者は対応しない。また、他
の構成部材に邪魔されて離れた位置に圧電膜センサを設
置せねばならない場合もある。したがって、従来におい
ては次のような方式で圧力波の伝達を行っている。

すなわち、第５図は、流路本体１の側壁に交番圧力波が
生じる位置に対応した間隔に圧力波導入バイブ２，２を
設けている。一方、流路本体１の外側壁には圧電膜セン
サ３を設け、この圧電膜センサ３に設けられた圧力波導
入部４，４と前記圧力波導入バイブ２，２とをビニール
チューブ等のバイブ５，５によって接続している。また
、第６図は、流路本体１の側壁に交番圧力波が生じる位
置に対応した間隔に圧力波導入孔６．６を設けている。

一方、流路本体１の外側壁にバッキング７を介してプレ
ート８を設け、このプレート８にバッキング９を介して
圧電膜センサ３を設けている。

そして、プレート８に圧電膜センサ３に設けられた圧力
波導入部４，４と連通ずる通孔１０ａ。

１０ａを設けるとともに、前記圧力波導入孔６゜６と連
通ずる通孔１０ｂ、１０ｂを設け、これら通孔１０ａと
１０ｂとをプレート８の内部で連通して圧力波伝達路１
０を形成している。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前述のように、圧電膜センサの圧力波導入部
の間隔と交番圧力波が生じる位置および間隔との違いを
補うために、バイブを接続して圧力波を伝達させるよう
に構成したものは、バイブを接続するスペースが必要と
なり、流量計が大型化するとともに、接続箇所が多くな
り、ガス漏洩の恐れがある。また、プレートを介在し、
このプレートに通孔を設けた構造は、プレートおよびバ
ッキングの肉厚分だけ流量計が大型化し、さらに加工お
よび組立が面倒でコストアップの原因となるという問題
がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、簡単な構造で圧力波を伝達する圧
力信号伝達路を形成することができ、流量計の小型化を
図ることができるフルイディック流量計を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）この発明は、前
記目的を達成するために、噴出ノズルに対向する流路内
にターゲットを設けるとともに、このターゲットを挟ん
で両側に側壁を対称的に設け、前記噴出ノズルから噴出
される流体の振動現象によって生じる交番圧力波を圧電
膜センサによって検出して流量を検出するフルイディッ
ク流量計において、前記流路を構成する流路本体の底部
に前記圧電膜センサを設けるとともに、流路本体の蓋体
で交番圧力波が生じる２箇所に圧力波導入口を設け、こ
れら圧力波導入口と前記圧電膜センサとを前記流路本体
の蓋体に設けた溝部および前記側壁に設けた貫通孔とか
らなる圧力信号伝達路を介して連通させたことにある。

噴出ノズルから流路内に噴出される流体の振動現象によ
って生しる交番圧力波は圧力波導入口から溝部および貫
通孔からなる圧力信号伝達路を介して圧電膜センサに伝
達され、圧電膜センサによって流量が計測される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図および第４図はフルイディック流量計の全体を示
すもので、１１はケースである。このケース１１は矩形
箱状のケース本体１２と、このケース本体１２の開口部
を閉塞する蓋体１３とから構成されている。ケース本体
１２の下部にはガス流入口体１４とガス流出口体１５が
並設され、上部には表示窓（図示しない）が設けられて
いる。

ケース１１の内部における下部には後述するフルイディ
ック素子１７および遮断弁１８が設置されている。

前記フルイディック素子１７について説明すると、第１
図および第２図に示すように構成されている。すなわち
、２３はダイキャスト等によって形成された流路本体で
あり、この流路本体２３の開口部をバッキング２４を介
して蓋体２５によって閉塞することにより、流路２６が
構成されている。この流路２６は隔壁２７によって区画
され、上流側流路２８は前記ガス流入口体１４に連通し
、下流側流路２９は前記ガス流出口体１５に連通してい
る。上流側流路２８の途中には弁座３０が設けられ、こ
の弁座３０には前記遮断弁１８の弁体３１が対向してい
る。すなわち、前記圧力スイッチ、感震器（図示しない
）が異常を感知したとき、遮断弁１８によって流路２６
を遮断することができるように構成されている。

前記流路本体２３の隔壁２７には噴出ノズル３２が設け
られている。この噴出ノズル３２は流路本体２３の奥行
き方向全体に亘って開口するスリット状で、その長手方
向の開口両側縁には上流側流路２８に突出する突出部３
２ａ、３２ｂを有し、ノズル通路長を延長させている。

この噴出ノズル３２に対向する下流側流路２９には流体
の流動方向切換安定化を図るための第１のターゲット３
３が設けられている。この第１のターゲット３３を挟ん
で両側には側壁３４　ａ、３４ｂが対称的に設けられて
いる。さらに、前記第１のターゲット３３より下流側に
位置する中央部には第２のターゲット３５が設けられ、
さらに下流側には下流側流路２９の幅方向に延長するリ
ターン壁３６が設けられている。そして、前記側壁３４
ａ。

３４ｂの外側に帰還流路３７ａ、３７ｂが形成され、リ
ターン壁３６の両端外側に排出通路３８ａ。

３８ｂが設けられている。

したがって、前記噴出ノズル３２から下流側流路２９に
向かって流体が噴出されると、コアンダ効果によって噴
出流体は、例えば右側の側壁３４ａの内側に沿って流れ
る。この右側の側壁３４ａに流れた流体の大部分は排出
通路３８ａに向かうが、一部は帰還流体となり、帰還通
路３７ａに向かう。この帰還流体の流体エネルギが噴出
流体に付与され、噴出流体が左側の側壁３４ｂの内側に
沿って流れるようになり、今度は左側の側壁３４ｂに流
れた流体の一部が帰還流体となり、この帰還流体の流体
エネルギが噴出流体に付与され、噴出流体が再び右側の
側壁３４ａの内側に沿って流れるようになる。つまり、
噴出ノズル３２から下流側流路２９内に噴出される流体
の振動現象によって交番圧力波が生じるように構成され
ている。

さらに、前記噴出ノズル３２に対応する前記流路本体２
３の底部にはフローセンサ４０および圧電膜センサ４１
が設けられている。フローセンサ４０は、センサ本体４
２と、発熱部および感温部からなる検出部を備えたセン
サチップ４３とからなり、センサ本体４２を前記流路本
体２３の底部に固定し、センサチップ４３を噴出ノズル
３２に臨ませている。すなわち、フローセンサ４０は、
微小流量域の計測を行うために、流路が狭められて流速
が最も速くなる位置に設置されている。また、前記圧電
膜センサ４１は大流量域の計測を行うためのもので、セ
ンサ本体４４と、圧力波導入部４５とからなり、センサ
本体４４を前記流路本体２３の底部に固定し、圧力波導
入部４５は後述する圧力信号伝達路４６に連通している
。

すなわち、前記一対の側壁３４　ａ、３４ｂにはこの長
手方向に貫通する貫通孔４７が穿設され、この一端は前
記圧力波導入部４５に開口し、他端は側壁３４ｇ、３４
ｂの先端面に開口している。

また、前記蓋体２５の内側とバッキング２４との間には
噴出ノズル３２と側壁３４ｇ、３４ｂとの間を覆う仕切
り板４８が設けられている。この仕切り板４８における
前記噴出ノズル３２の出口近傍で、振動現象によって生
じる交番圧力波の最適取出し位置には一対の圧力波導入
口４９．４９が穿設されているとともに、前記側壁３４
ａ。

３４ｂに穿設した貫通孔４７と対向する部分には通孔５
０．５０が穿設されている。さらに、仕切り板４８に重
合する前記蓋体２５にはプレス加工等によって形成した
溝部５１．５１が設けられ、これら溝部５１．５１によ
って前記圧力波導入口４９と通孔５０とを連通しており
、圧力波導入口４９．４９と圧電膜センサ４１とを連通
する圧力信号伝達路４６を構成している。すなわち、こ
の圧力信号伝達路４６によって圧力信号の迂回通路を形
成し、圧電膜センサ４１のセンサ本体４４が前記フロー
センサ４０のセンサ本体４２とオーバラップするのを避
け、流路本体２３の同一側面にフローセンサ４０と圧電
膜センサ４１を並設することを可能としている。

一方、前記上流側流路２８には金網からなる平板状の第
１の整流板５２と金網からなる山形状の第２の整流板５
３が設置され、これらは流路本体２３に対して着脱可能
に設けられている。

次に、前述のように構成されたフルイディック流量計の
作用について説明する。ガス流入口体１４から流入した
流体は流路２６の上流側流路２８を通過し、さらに第１
の整流板５２および第２の整流板５３によって整流され
た後、噴出ノズル３２に向かう。噴出ノズル３２は流路
が狭められているために、流体の流速が増し、噴出ノズ
ル３２から下流側流路２９に流体が噴出される。流体が
噴出ノズル３２を通過するとき、その流速がフローセン
サ４０によって検出される。噴出ノズル３２から下流側
流路２９に向かって流体が噴出されると、コアンダ効果
によって噴出流体は、例えば右側の側壁３４ａの内側に
沿って流れる。この右側の側壁３４ａに流れた流体の大
部分は排出通路３８ｇに向かうが、一部は帰還流体とな
り、帰還通路３７ａに向かう。この帰還流体の流体エネ
ルギが噴出流体に付与され、噴出流体が左側の側壁３４
ｂの内側に沿って流れるようになり、今度は左側の側壁
３４ｂに流れた流体の一部が帰還流体となり、この帰還
流体の流体エネルギが噴出流体に付与され、噴出流体が
再び右側の側壁３４ａの内側に沿って流れるようになる
。つまり、噴出ノズル３２から下流側流路２９内に噴出
される流体の振動現象によって交番圧力波が生じる。

この交番圧力波、つまり噴出ノズル３２からの噴流の流
動方向の変化に起因する圧力変化は圧力波導入口４９，
４９．溝部５１，５１、通孔５０゜５０および貫通孔４
７．４７からなる圧力信号伝達路４６．４６を介して圧
電膜センサ４１によって検出される。

フローセンサ４０および圧電膜センサ４１からの波形信
号はその周波数から流体流量を算出して表示窓に表示さ
れる。

また、流路本体２３に対してフローセンサ４０および圧
電膜センサ４１を組付けるに当たっては、流路本体２３
の同一側面にフローセンサ４０と圧電膜センサ４１を同
方向から取付けるため、組み立て作業性の向上を図るこ
とができ、さらに保守点検および修理の際にも作業性が
向上する。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、流路を構成す
る流路本体の蓋体側の交番圧力波が生じる２１１ｉ所に
圧力波導入口を設けるとともに、側壁に貫通孔を設け、
さらに蓋体に圧力波導入口と貫通孔とを連通する溝部を
設けて圧力信号伝達路を形成したから、従来のパイプや
プレートを追加して圧力信号伝達路を形成したものに比
較して流量計の小型化を図ることができる。しかも、組
立て作業性が向上し、コストダウンを図ることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図はフルイディ・ツク流量計の縦断正面図、第２図は
同縦断側面図、第３図はフルイディック素子の縦断正面
図、第４図は同縦断側面図、第５図および第６図は従来
のフルイディック流量計の圧力信号伝達路の構造を示す
断面図である。 １１・・・ケース、２３・・・流路本体、２６・・・流
路、３２・・・噴出ノズル、３３・・・ターゲット、４
１・・・圧電膜センサ、４３ａ、４３ｂ・・・側壁、４
６・・・圧力信号伝達路、４７・・・貫通孔、４９・・
・圧力波導入口、５１・・・溝部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 ｕ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流路内に流体を噴出する噴出ノズルを有し、この噴出ノ
   ズルに対向する流路内にターゲットを設けるとともに、
   このターゲットを挟んで両側に側壁を対称的に設け、前
   記噴出ノズルから噴出される流体の振動現象によって生
   じる交番圧力波を圧電膜センサによって検出して流量を
   検出するフルイディック流量計において、前記流路を構
   成する流路本体の底部に前記圧電膜センサを設けるとと
   もに、流路本体の蓋体側の交番圧力波が生じる２箇所に
   圧力波導入口を設け、これら圧力波導入口と前記圧電膜
   センサとを前記流路本体の蓋体に設けた溝部および前記
   側壁に設けた貫通孔とからなる圧力信号伝達路を介して
   連通させたことを特徴とするフルイディック流量計。