JPH0593636A - フルイデイツク流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フルイディック素子の性能への悪影響を抑制
するとともに、流速センサの計測感度を向上でき、微小
流量域においても正確な計量ができる流量計を提供す
る。 【構成】 噴出ノズル２８の内部に複数枚の仕切り板２
９を所定間隔を存して配設するとともに、これら仕切り
板２９のうち、最上部の仕切り板２９Ｕと噴出ノズル２
８の上面との間隔および最下部の仕切り板２９Ｌと噴出
ノズル２８の下面との間隔を、前記仕切り板２９相互間
の間隔よりも大きくし、さらに噴出ノズル２８の入口側
に位置する仕切り板２９の末端部および噴出ノズル２８
の出口側に位置する仕切り板２９の先端部に端部に向っ
て漸次薄肉となるテーパ部３０ａ，３０ｂ，３０ｃを形
成する。噴出ノズル２８を通過する流体は仕切板２９に
よって上下方向に分散される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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。

【０００３】このフルイディック流量計は、流路の上流
側流路と下流側流路とを区画する隔壁に噴出ノズルが設
けられ、この噴出ノズルから下流側流路に設けられたフ
ルイディック素子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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フルイディ
ック流量計は、ケース本体の流入口体から流入した流体
が上流側流路を介して噴出ノズルに導かれ、この噴出ノ
ズルから噴出された流体がフルイディック素子に流入す
るが、微小流量域においては流速センサの感度が悪く、
高精度な計測ができない。

【０００７】そこで、前記噴出ノズルの内部に複数枚の
仕切り板を等間隔に設け、上流側流路から下流側流路に
向う流体が噴出ノズルの中央部に集中するのを防止する
ために仕切り板によって分流させることが行われてい
る。

【０００８】このように噴出ノズルに仕切り板を設ける
と、流速センサの感度をある程度上げられるが、仕切り
板の端部が流体の流通方向に対して直角になっているた
め、流体が仕切り板の端部に当って渦流となり乱れが生
じる。このため、フルイディック素子の性能が悪くな
り、正確に計量できないという問題がある。

【０００９】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、フルイディック素子
の性能への悪影響を抑制するとともに、流速センサの計
測感度を向上でき、微小流量域においても正確な計量が
できるフルイディック流量計を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、流路を構成する流路本体
に隔壁を設けて上流側流路と下流側流路とを区画し、こ
の隔壁に上流側流路の流体を下流側流路に噴出する噴出
ノズルを設け、この噴出ノズルの内部に複数枚の仕切り
板を前記流路本体の底面と平行に、しかも所定間隔を存
して配設するとともに、これら仕切り板のうち、最上部
の仕切り板と噴出ノズルの上面との間隔および最下部の
仕切り板と噴出ノズルの下面との間隔を、前記仕切り板
相互間の間隔よりも大きくしたことを特徴とする。

【００１１】請求項２は、前記噴出ノズルの入口側に位
置する仕切り板の一端部および噴出ノズルの出口側に位
置する仕切り板の他端部に端部に向って漸次薄肉となる
テーパ部を形成したことを特徴とする。

【００１２】請求項３は、前記仕切り板の末端部におけ
るテーパ部は、端部に向って漸次噴出ノズルの中央部に
集中傾斜するテーパで、噴出ノズルを通過する流体を噴
出ノズルの上下に分散させ、仕切り板の他端部における
テーパ部は、端部に向って漸次噴出ノズルの上下部に分
散傾斜するテーパで、噴出ノズルから噴出する流体を上
下に分散させることを特徴とする。請求項４は、前記仕
切り板のテーパ部は、面取りによって形成された直線ま
たは曲線のテーパであることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上流側流路から噴出ノズルを介して下流側流路
に向う流体は、噴出ノズルの内部に設けられた仕切り板
によって分流されるとともに、流速センサを有する噴出
ノズルの下側部に流体が集中して流通してフルイディッ
ク素子に向うことになり、流速センサの感度が上り微小
流量であっても正確に計量できる。

【００１４】

【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。

【００１５】図３および図４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１
１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。

【００１６】ケース本体１２の上部にはガス流入口体１
４が設けられ、下部にはガス流出口体１５が設けられて
いる。また、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が設置され、上部には遮断弁
１８が設置されている。

【００１７】前記フルイディック素子１７について説明
すると、１９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１９の開口部をパッキング２
０を介して蓋体２１によって閉塞することにより、流路
２２が構成されている。この流路２２は隔壁２３によっ
て区画され、上流側流路２４は前記ガス流入口体１４に
連通し、下流側流路２５は前記ガス流出口体１５に連通
している。

【００１８】上流側流路２４の途中には弁座２６が設け
られ、この弁座２６には前記遮断弁１８の弁体２７が対
向している。すなわち、感震器等が異常を感知したと
き、遮断弁１８によって流路２２を遮断することができ
るように構成されている。

【００１９】前記流路本体１９の隔壁２３には噴出ノズ
ル２８が設けられている。この噴出ノズル２８は流路本
体１９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２４に突
出する突出部２８ａ，２８ｂを有し、ノズル通路長を延
長させている。

【００２０】この噴出ノズル２８の内部には図１および
図２に示すように、複数枚の仕切り板２９が設けられて
いる。これら仕切り板２９は流路本体１９の底面に対し
て平行で、しかも仕切り板２９相互は等間隔に配設され
ている。すなわち、流路本体１９の底面を下部、蓋体２
１を上部とすると、複数枚の仕切り板２９は上下方向に
等間隔に配設されている。

【００２１】さらに、これら仕切り板２９のうち、最上
部の仕切り板２９Ｕと噴出ノズル２８の上面との間隔ａ
および最下部の仕切り板２９Ｌと噴出ノズル２８の下面
との間隔ｃは、前記仕切り板２９相互間の間隔ｂよりも
大きく形成され、ａ＞ｂ，ｃ＞ｂの関係に設定されてい
る。そして、噴出ノズル２８の下面、つまり仕切り板２
９Ｌとの間隔を広くした通路に後述する流速センサ４０
が設けられている。

【００２２】また、仕切り板２９は噴出ノズル２８の内
面形状に沿って噴出ノズル２８の入口側が幅広で、出口
側が狭幅に形成されている。そして、複数枚の仕切り板
２９のうち、中央の１枚の仕切り板２９における噴出ノ
ズル２８の入口側に位置する端部は、両面面取りによっ
て端部に向って漸次薄肉となるテーパ部３０ａが形成さ
れている。

【００２３】また、前記中央の仕切り板２９の上部に配
設された仕切り板２９の噴出ノズル２８の入口側に位置
する端部は、上面側を片面面取りすることによって端部
に向って漸次薄肉となるテーパ部３０ｂが形成され、下
部に配設された仕切り板２９の噴出ノズル２８の入口側
に位置する端部は、下面側を片面面取りすることによっ
て端部に向って漸次薄肉となるテーパ部３０ｃが形成さ
れている。

【００２４】さらに、前記中央の１枚の仕切り板２９に
おける噴出ノズル２８の出口側に位置する端部は、両面
面取りによって端部に向って漸次薄肉となるテーパ部３
１ａが形成されている。

【００２５】前記中央の仕切り板２９の上部に配設され
た仕切り板２９の噴出ノズル２８の出口側に位置する端
部は、下面側を片面面取りすることよって端部に向って
漸次薄肉となるテーパ部３１ｂが形成され、下部に配設
された仕切り板２９の噴出ノズル２８の出口側に位置す
る端部は、上面側を片面面取りすることよって端部に向
って漸次薄肉となるテーパ部３１ｃが形成されている。
しかも、最上部と最下部の仕切り板２９Ｕ，２９Ｌは噴
出ノズル２８の出口側に延長しており、他の仕切り板２
９よりも長さが長く形成されている。

【００２６】また、前記噴出ノズル２８の出口側に対向
する下流側流路２５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３３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３４ａ，３
４ｂが対称的に設けられている。

【００２７】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２５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３４ａ，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。

【００２８】したがって、下流側流路２５に噴出された
流体はコアンダ効果によって、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。

【００２９】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３
４ａの内側に沿って流れるようになる。つまり、噴出ノ
ズル２８から下流側流路２５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。

【００３０】さらに、前記噴出ノズル２８に対応する前
記流路本体１９の底部には流速センサ４０および圧電膜
センサ４１が設けられている。流速センサ４０は、セン
サ本体４２と、検出部４３とからなり、センサ本体４２
を前記流路本体１９の底部に固定し、検出部４３を噴出
ノズル２８に臨ませている。

【００３１】すなわち、流速センサ４０は、微小流量域
の計測を行うために、幅方向の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１９の底部に固定し、圧力波導入
部４５は前記噴出ノズル２８の出口側で、振動現象によ
って交番圧力波の生ずる位置に開口する一対の圧力波導
入口４６，４６に連通している。

【００３２】したがって、噴出ノズル２８から下流側流
路２５内に噴出される流体の振動現象によって生じる交
番圧力波、つまり噴出ノズル２８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４６，４６を
介して圧電膜センサ４１によって検出される。流速セン
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流量表示窓に表示される。

【００３３】なお、前記一実施例においては、複数枚の
仕切り板２９のうち、最上部の仕切り板２９Ｕと噴出ノ
ズル２８の上面との間隔および最下部の仕切り板２９Ｌ
と噴出ノズル２８の下面との間隔を、前記仕切り板２９
相互間の間隔よりも大きく形成したが、流速センサ４０
を有する噴出ノズル２８の下面と最下部の仕切り板２９
Ｌとの間隔のみを、前記仕切り板２９相互間の間隔より
も大きく形成しても流速センサ４０を感度を上げること
ができ、同様な効果が得られる。

【００３４】また、複数枚の仕切り板のうち、中央部の
仕切り板と上下の仕切り板のテーパ部の形状を変えて流
体を分散するようにしたが、すべての仕切り板を同一形
状のテーパ部としてもよく、テーパ部の形状が上下同一
傾斜のテーパであってもよい。さらに、前記一実施例に
おいては、テーパ部を直線的な面取り加工によって形成
したが、曲線的な面取り加工であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１によれば、噴出ノズルの内部に複数枚の仕切り板を所
定間隔を存して配設するとともに、これら仕切り板のう
ち、少なくとも最下部の仕切り板と噴出ノズルの下面と
の間隔を、前記仕切り板相互間の間隔よりも大きくした
ことを特徴とする。したがって、流速センサの計測感度
を向上でき、微小流量域においても正確な計量ができる
という効果がある。

【００３６】また、請求項２、３によれば、噴出ノズル
の入口側に位置する仕切り板の一端部および噴出ノズル
の出口側に位置する仕切り板の他端部に端部に向って漸
次薄肉となるテーパ部を形成し、また仕切り板の一端部
におけるテーパ部は、噴出ノズルの中央に向って傾斜す
るテーパで、仕切り板の他端部におけるテーパ部は、噴
出ノズルの上下に向って傾斜するテーパにしたことを特
徴とする。したがって、流体がテーパに沿って流れて安
定化し、性能を一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すフルイディック流量
計の噴出ノズルを示す分解斜視図。

【図２】同実施例の噴出ノズルの縦断側面図。

【図３】同実施例のフルイディック流量計の内部構造を
示す正面図。

【図４】同実施例のフルイディック流量計の一部切欠し
た側面図。

【符号の説明】

１７…フルイディック素子、１９…流路本体、２２…流
路、２３…隔壁、２４…上流側流路、２５…下流側流
路、２８…噴出ノズル、２９……仕切板、３０ａ〜３０
ｃ…テーパ部、３１ａ〜３１ｃ…テーパ部。

フロントページの続き (72)発明者 青木 利昭 東京都板橋区志村１丁目２番３号 株式会 社金門製作所内 (72)発明者 一色 尚志 東京都板橋区志村１丁目２番３号 株式会 社金門製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を構成する流路本体に隔壁を設けて
   上流側流路と下流側流路とを区画し、この隔壁に上流側
   流路の流体を下流側流路に噴出する噴出ノズルを設け、
   この噴出ノズルの下面に流速センサを設けるとともに下
   流側流路にフルイディック素子を設けたフルイディック
   流量計において、前記噴出ノズルの内部に複数枚の仕切
   り板を前記流路本体の底面と平行に、しかも所定間隔を
   存して配設するとともに、これら仕切り板のうち、少な
   くとも最下部の仕切り板と噴出ノズルの下面との間隔
   を、前記仕切り板相互間の間隔よりも大きくしたことを
   特徴とするフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 前記噴出ノズルの入口側に位置する仕切
   り板の一端部および噴出ノズルの出口側に位置する仕切
   り板の他端部に端部に向って漸次薄肉となるテーパ部を
   形成したことを特徴とする請求項１記載のフルイディッ
   ク流量計。
3. 【請求項３】 前記仕切り板の一端部におけるテーパ部
   は、端部に向って噴出ノズルの中央部に集中傾斜するテ
   ーパで、噴出ノズルを通過する流体を噴出ノズルの上下
   に分散させ、仕切り板の他端部におけるテーパ部は、端
   部に向って噴出ノズルの上下部に分散傾斜するテーパ
   で、噴出ノズルから噴出する流体を上下に分散させるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のフルイディック
   流量計。
4. 【請求項４】 前記仕切り板のテーパ部は、面取りによ
   って形成された直線または曲線のテーパであることを特
   徴とする請求項１または２または３記載のフルイディッ
   ク流量計。