JPH09257530A - 流体振動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計測流体が高湿度状態になっても、圧力検出器
内部に結露することがなく、出力異常を発生しない流体
振動検出装置を提供することである。 【解決手段】圧力検出器11とこれを収容するハウジング
２との間にシール材62を設け、圧力検出器11とハウジン
グ２との間を断熱する。または、ハウジング２に圧力振
動を導くための、曲線状圧力伝達路をもつ導圧部材を備
え、ハウジング２の熱容量に比べて導圧部材の熱容量を
大きくするか、あるいは、この導圧部材とハウジング２
との間を断熱し、更に、導圧部材の圧力伝達路の一部に
水溜めを設けたり、圧力伝達路内に吸湿材部を設けるよ
うにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体中の圧力振
動の周波数を検出して、その流体の流速や流量を計測す
るカルマン渦流量計やフルイディック流量計に用いる流
体振動検出装置に関する。

【従来の技術】従来の流体振動検出装置は、例えば、特
開平７−９１９９１号公報に示されるように、圧力検出
器にエレクトレット膜を用いたものが知られている。特
開平７−９１９９１号公報に記載された従来の流体振動
検出装置を図７及び図８に示す。図７は流体振動検出装
置の要部断面図であり、図８は圧力検出器の断面図であ
る。流体振動検出装置は、図７に示すように、渦発生体
５の上部にシール部材４を介して配置され、渦発生体５
で発生した左右の圧力差を検出して発生した渦の数を計
測し、流速や流量を計測する。流体振動検出装置は、２
つの圧力検出器11及び12と、この２つの圧力検出器11及
び12を収納し、渦発生体５で発生した渦による圧力差を
２つの圧力検出器11及び12に導く圧力伝達路21及び22を
備えたハウジング２と、ふた３等で構成されている。ま
た、２つの圧力検出器11及び12は、図８に示すように、
ダイアフラム17上にエレクトレット膜を形成した可動電
極16と、これに対向する固定電極14と、固定電極14に接
続された図示しないインピーダンス変換用のＦＥＴ等
が、アルミケース内に、気密状態となったギャップｇを
設けて収納された構造をしている。このギャップｇは、
流体中に含まれる水分が圧力伝達路21及び22を通して侵
入してきた際に、ダイアフラム17上の可動電極16となっ
ているエレクトレット膜と固定電極14間の絶縁低下を防
ぐために設けられている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術による流体振動検出装置では、ギャップｇはダ
イアフラム17と固定電極14の外周部における絶縁低下を
防ぐには有効であるが、圧力検出器11及び12の内部に高
湿度の流体が導かれた場合には、可動電極16と固定電極
14間の結露を防ぐことができず、圧力検出器11及び12の
出力異常を発生するという問題点がある。この発明の目
的は、計測対象の流体が高湿度の状態になっても、圧力
検出器の内部で結露することがなく、出力の異常を発生
しない流体振動検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】上述の課題を達成するた
めに、この発明では、第１の構成として、圧力検出器と
圧力検出器を収納するハウジングとの間を断熱構造とす
る。このように構成すると、最も結露の可能性の高い周
囲温度の上昇時においても、圧力検出器の内部での結露
を防ぐことができる。なぜならば、ハウジングは熱容量
が大きいので、周囲温度の上昇に追随できず、周囲温度
より遅れて温度が上昇する。そのため、ハウジング内部
では結露することがある。ハウジングと圧力検出器が熱
的によい結合状態であれば、圧力検出器内部でも結露す
ることになってしまう。しかし、圧力検出器をハウジン
グから断熱状態にしておくと、圧力検出器の熱容量は小
さいので、流体の温度への追随がよく、結露することが
避けられるのである。また、第２の構成として、圧力検
出器に圧力振動を導く、ハウジングとは別の導圧部材を
設け、この導圧部材の熱容量をハウジングの熱容量より
も大きくし、圧力を伝える圧力伝達路は曲線状とし、必
要に応じて、導圧部材とハウジングの間を断熱状態で配
設する。更にまた、第３の構成として、導圧部材の圧力
伝達路に、吸湿材部を設けたり、水溜め部を設ける。導
圧部材を圧力発生部とハウジングの間に配設すると、導
圧部材はハウジングよりも熱容量を大きくしてあり、し
かも、圧力を導く圧力伝達路は曲線状にしてあるので、
導圧部材の温度上昇が更に遅くなるため、この部分の温
度がハウジングの温度よりも低くなり、この部分で結露
し、ハウジング部分への水分の供給を防ぐことができ
る。しかも、圧力伝達路を曲線状にしているので、その
効果はより確実となる。圧力伝達路内に吸湿材をおけば
除湿効果がより確実となることは自明のことである。ま
た、圧力伝達路の一部に水溜めを設けると、結露した水
滴で導圧孔が詰まることを防ぐことができ、圧力伝達路
を通じて圧力検出器へ水滴が侵入することを防ぐことが
できる。

【発明の実施の形態】この発明においては、圧力検出器
の内部で結露させないために、大別して２つの構成をと
っている。その１つは、圧力検出器と圧力検出器を収納
するハウジングとの間を断熱構造とすることであり、他
の１つは、圧力検出器に圧力振動を導く、ハウジングと
は別の導圧部材を設け、この導圧部材の熱容量をハウジ
ングの熱容量よりも大きくし、圧力を伝える圧力伝達路
は曲線状とし、必要に応じて、導圧部材とハウジングの
間を断熱状態で配設し、圧力伝達路内部にも更に有効な
手段を採用することである。以下に、実施例を用いて具
体的に説明する。なお、従来技術と共通する部分につい
ては同じ記号を使用している。

【第１の実施例】図１は、この発明による流体振動検出
装置の第１の実施例を示す要部断面図であり、ハウジン
グ２の、第１の圧力検出器11を収納している部分の要部
断面を示している。図１には示していないが、第２の圧
力検出器12も、同様の構成でハウジング２に収納されて
いる。第１の圧力検出器11及び第２の圧力検出器12は、
従来例の図８に示す構造、すなわち、ダイアフラム上に
エレクトレット膜を形成した可動電極とこれに対向する
固定電極、固定電極に接続されたインピーダンス変換用
のＦＥＴなどが、厚さ0.3 mm程度のアルミケースに内蔵
されており、外形は10mm立方程の小型で熱容量の小さい
ものである。そして、従来例と相違する点は、この第１
の圧力検出器11が、シール材62によってハウジング２の
中にハウジング２と接触しないように間隔をおいて保持
され、ハウジング２と第１の圧力検出器11との間には気
体層61が形成されている点である。21及び22は、第１及
び第２の圧力伝達路であり、渦発生体５から導かれた一
方の圧力が第１の圧力伝達路21から、他方の圧力が第２
の圧力伝達路22から第１の圧力検出器11に導かれるよう
構成されている。シール材62は、ハウジング２と第１の
圧力検出器11との間隔確保の他に、第１の圧力伝達路21
の圧力と第２の圧力伝達路22の圧力を隔離する目的をも
っている。ハウジング２の上部はふた３とクランプリン
グ27とＯリング25により気密に塞がれている。シール材
62及び気体層61を備えて、ハウジング２と第１の圧力検
出器11との間を断熱構造としていることが、この実施例
の特徴である。このような構造とすることにより、圧力
検出器の周囲の空間に第１及び第２の圧力伝達路からの
流体が流れ込むようになり、流体が高湿度の場合であっ
ても、熱容量の小さい圧力検出器の周囲及び内部の結露
を防止することができる。

【第２の実施例】図２は、この発明による流体振動検出
装置の第２の実施例を示す要部断面図である。なお、第
１の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略
し、相違する部分についてのみ説明する。第２の実施例
が第１の実施例と相違する点は、第１の実施例における
シール材62及び気体層61が、断熱材63に置き代わった構
成である点である。したがって、断熱材63はシールの機
能をも有するものである。このような構成とすることに
より、流体が高湿度の場合であっても、圧力検出器内部
が結露することを防止することができる。

【第３の実施例】図３は、この発明による流体振動検出
装置の第３の実施例を示す要部断面図である。この実施
例は、導圧部材７を従来技術による流体振動検出装置の
ハウジング２と渦発生体５との間に挿入した構成であ
る。導圧部材７は、例えば予め孔明け加工された板を積
層して作られるもので、渦発生体５から導かれる圧力を
伝える曲線状の圧力伝達路71をもち、シール部材４によ
って従来技術による流体振動検出装置のハウジング２に
取り付けられている。また、渦発生体５と導圧部材７と
は取り付けパッキン72を用いて取り付けられており、こ
の取り付けパッキン72には、導圧部材７が渦発生体５に
広い面積で接触するようなものを用いている。なお、図
では明確でないが、導圧部材７の熱容量はその上部に取
り付けられているハウジング２の熱容量よりも大きくさ
れている。このような構成によれば、導圧部材７は熱容
量が大きいために、圧力伝達路71内で結露する場合もあ
るが、導圧部材７と断熱され、熱容量の小さいハウジン
グ２内に収容されている圧力検出器では結露が生ずるこ
とはない。

【第４の実施例】図４は、この発明による流体振動検出
装置の第４の実施例を示す要部断面図である。この実施
例は、第３の実施例における導圧部材７の圧力伝達路71
内に吸湿材部73を備えているものである。この吸湿材部
73は、高温高湿の流体が流れてきたとき、流体中の水分
を吸収して、圧力検出器に高湿度の流体を導かないよう
にするものである。また、結露した水が圧力伝達路71に
流れ込んだとき、その水を吸収して、圧力検出器内に流
れ込むことと圧力伝達路を塞いでしまうことを防止する
ものである。

【第５の実施例】図５は、この発明による流体振動検出
装置の第５の実施例を示す要部断面図である。この実施
例は、第３の実施例における導圧部材７の圧力伝達路71
の一部に水溜め74を備えているものである。この水溜め
74は、高温高湿の流体が流れてきたとき、圧力伝達路内
壁で結露した水が圧力検出器内に流れることを防止する
とともに、圧力伝達路を塞いでしまうことを防止するも
のである。水溜め74は、圧力伝達路71が結露した水で塞
がれることを防ぐためのものであるから、圧力伝達路71
の低い位置に設けられている。

【第６の実施例】図６は、この発明による流体振動検出
装置の第６の実施例を示す要部断面図である。この実施
例は、第２の実施例に導圧部材７を取り付け、しかも、
その取り付けに断熱パッキン41を用いたものであり、ハ
ウジング２と導圧部材７とを断熱することで、導圧部材
７の効果をより高めている。以上の実施例の他にも、い
ろいろな組み合わせが可能である。すなわち、ハウジン
グ２内の断熱構造の種類・有無、導圧部材７の種類・有
無、ハウジング２と導圧部材７の結合材料の種類などの
組み合わせである。以上の実施例では、圧力検出器とし
てエレクトレット膜をダイアフラム上に形成した可変容
量型の圧力検出器で説明してきたが、圧電材料からなる
ダイアフラムを使った圧電効果型の圧力検出器などの水
分が付着すると異常をきたす圧力検出器を用いる場合に
も有効である。

【発明の効果】この発明による流体振動検出装置におい
ては、流体振動検出装置の圧力検出器の熱容量を最も小
さくすることにより、圧力検出器の温度変化に対する応
答性を最もよくし、ハウジングの下部により熱容量が大
きく、曲線状の圧力伝達路をもつ導圧部材を配設し、更
には、ハウジングや導圧部材と断熱構造とすることや、
導圧部材の曲線状の圧力伝達路に除湿材部や水溜めを設
けることで、よりその効果を高め、計測対象の流体が高
湿の状態であっても、圧力検出器以外の部分での結露に
止め、圧力検出器内部では結露しないようにしている。
このようにハウジングや導圧部材の部分で除湿あるいは
結露させることによって、圧力検出器内部での結露を防
止し、また、圧力検出器以外の部分で結露した水が検出
器内に侵入することを防止しているので、圧力検出器の
出力異常が発生せず、信頼性の高い流体振動検出装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による流体振動検出装置の第１の実施
例を示す断面図

【図２】この発明による流体振動検出装置の第２の実施
例を示す断面図

【図３】この発明による流体振動検出装置の第３の実施
例を示す断面図

【図４】この発明による流体振動検出装置の第４の実施
例を示す断面図

【図５】この発明による流体振動検出装置の第５の実施
例を示す断面図

【図６】この発明による流体振動検出装置の第６の実施
例を示す断面図

【図７】従来技術による流体振動検出装置を示す断面図

【図８】流体振動検出装置に用いられる圧力検出器を示
す断面図

【符号の説明】

11, 12 圧力検出器 13, 15, 18 絶縁リング 14 固定電極 16 可動電極 17 ダイアフラム 2 ハウジング 21, 22 圧力伝達路 23, 24 防塵フィルタ 25, 26 Ｏリング 27, 28 クランプリング 3 ふた 4 シール部材 41 断熱パッキン 5 渦発生体 51, 52 渦発生体の圧力伝達路 61 気体層 62 シール材 63 断熱材 7 導圧部材 71 圧力伝達路 72 取り付けパッキン 73 吸湿材部 74 水溜め

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005234 富士電機株式会社 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 (72)発明者 加藤 秀男 埼玉県北葛飾郡栗橋町大字河原代959−２, 108街区６ー２ (72)発明者 岡村 繁憲 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岡田 修一 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 木村 幸雄 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦瓦斯株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 松下 雅彦 東京都渋谷区広尾５−１−11 (72)発明者 平山 則行 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 川崎 紀久雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 鶴岡 亨彦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力検出器と圧力検出器を収納するハウジ
   ングとからなる流体振動検出装置において、 圧力検出器と圧力検出器を収納するハウジングとの間に
   断熱手段を備えていることを特徴とする流体振動検出装
   置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の流体振動検出装置におい
   て、 断熱手段が計測対象流体層、あるいは、断熱材であるこ
   とを特徴とする流体振動検出装置。
3. 【請求項３】圧力検出器と圧力検出器を収納するハウジ
   ングとからなる流体振動検出装置において、 計測圧力を圧力検出器に導くための曲線状の圧力伝達路
   を有し、熱容量が圧力検出器を収納するハウジングの熱
   容量に比べて大きい導圧部材を、圧力検出器を収納する
   ハウジングに取り付けたことを特徴とする流体振動検出
   装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の流体振動検出装置におい
   て、 導圧部材と圧力検出器を収納するハウジングとの間に断
   熱手段を備えていることを特徴とする流体振動検出装
   置。
5. 【請求項５】請求項３又は請求項４に記載の流体振動検
   出装置において、 導圧部材に設けた圧力伝達路に水溜めを設けたことを特
   徴とする流体振動検出装置。
6. 【請求項６】請求項３又は請求項４に記載の流体振動検
   出装置において、 導圧部材に設けた圧力伝達路に吸湿材部を設けたことを
   特徴とする流体振動検出装置。
7. 【請求項７】請求項３から請求項６に記載の流体振動検
   出装置において、 圧力検出器と圧力検出器を収納するハウジングとの間に
   断熱手段を備えていることを特徴とする流体振動検出装
   置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の流体振動検出装置におい
   て、 断熱手段が計測対象流体層、あるいは、断熱材であるこ
   とを特徴とする流体振動検出装置。
9. 【請求項９】請求項１から請求項８に記載の流体振動検
   出装置において、 圧力検出器は、表面にエレクトレット膜を形成したダイ
   アフラムと固定電極とからなる可変容量型検出器である
   ことを特徴とする流体振動検出装置。
10. 【請求項１０】請求項１から請求項８に記載の流体振動
    検出装置において、 圧力検出器は、圧電膜からなるダイアフラムによる圧電
    効果型圧力検出器であることを特徴とする流体振動検出
    装置。