JP2530824B2 - 流体論理素子式流量計 - Google Patents

流体論理素子式流量計

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JP2530824B2 JP61183445A JP18344586A JP2530824B2 JP 2530824 B2 JP2530824 B2 JP 2530824B2 JP 61183445 A JP61183445 A JP 61183445A JP 18344586 A JP18344586 A JP 18344586A JP 2530824 B2 JP2530824 B2 JP 2530824B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体脈流センサを具備する流体論理素子式
流量計に関する。
〔従来の技術〕
流体論理素子式流量計は、バイステーブル型の流体論
理素子の内部流路に発生する流体の圧力振動をセンサに
より検出して流量を計測するものであり、この種流量計
と同様に流体振動をセンサにより検出して流量を計測す
る流量計としては渦式流量計などがあり、これら流量計
は流路内の微少流量を検出してデジタル計測することに
適している。
然しながら、流路内部に発生する圧力変動を検出する
よう流路に臨んで設けられており、また、センサの検出
精度及び感度が劣るため、微少流量領域で流路内に発生
した圧力振動を含む流体の流量を検出することが困難で
あるなどの問題があった。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
本発明は叙上の観点に立ってなされたものであって、
その目的とするところは、流体の圧力振動を高精度かつ
高感度に検出することができ、流体の微少流量領域の流
量を計測し得る流体論理素子式流量計を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
而して、上記の目的は、 流体論理素子と、その内部の周期的な圧力変動を検出
する流体脈流センサと、それらを収容する筐体を具備
し。流体脈流センサの出力により流量を測定する流体論
理素子式流量計において、 流体脈流センサが下記の構成要素、即ち、 (a)その中心面が上記流体論理素子の中心面と一致
し、かつその自由端が流出ポートに挿入されるよう一端
が筐体に固定された可撓性の細長い振動板と、 (b)上記振動板の一面に設けられた圧電フィルムと、 (c)上記振動板に設けられ、上記圧電フィルムに設け
た一対の端子からそれぞれ上記振動板の一端部に到る導
電路を形成する一対の導電フィルムと、 (d)上記全構成要素のうち少なくとも導電部を被覆、
シールする被膜部材と、から成ることを特徴とする流体
論理素子式流量計によって達成される。
〔作用〕
叙上の如く構成することにより、上記圧電フィルムに
より例えば流量検出器の流路内に発生する流体の圧力振
動を高精度かつ高感度に検出することができ、従来不可
能とされていた微少流量領域で流量を計測することがで
きる。
〔実 施 例〕
以下、図面を参照しつゝ本発明の詳細を具体的に説明
する。
第1図は流体脈流センサの一実施例を示す一部破断断
面斜視図、第2図は第1図に示す流体脈流センサを用い
た、本発明にかかる流体論理素子式流量計の一実施例を
示す側面断面図、第3図は第2図に示す矢視A−Aの断
面図である。
第1図中、1は流体脈流センサであり、2は振動板、
3は圧電フィルム、4、4は電極板、5、5は導電フイ
ルム、6、6はリード線、7は取付ラバー、8、8は被
膜部材、9は取付孔である。
流体脈流センサ1は、板ばねで作られた可撓性の導く
細長い振動板2を芯とし、振動板2の一面には圧電フィ
ルム3を貼付して固定しており、振動板2にはその一端
に至る一対の電極板4、4に圧電フィルム3から導電路
を形成するように一対の導電フィルム5、5を設け、圧
電フィルム3及び導電フィルム5、5を被覆、シールす
るテフロンシートなどの被膜部材8、8を設け、一対の
電極板4、4の一端は取付孔9を跨いでリード線6、6
になるように形成して成るものである。
而して、上記の如く構成した流体脈流センサ1は、圧
電性高分子複合体から成る圧電フィルム3を用いたピエ
ゾセンサであり、例えば振動板2の先端が流量検出器の
流路内に振動自在に配置されるように流体脈流センサ1
を設けた場合、流体脈流センサ1は流体の圧力振動を受
けた振動板2と共に振動する圧電フィルム3により曲げ
歪を検出し、この検出された電荷を導電フィルム5、5
及び電極板4、4を介してリード線6、6に通じて図示
しない増幅器により増幅してデジタル計数を行えば流体
の圧力振動を電気的に計測し、流量を計測することとな
る。
第2図は第1図に示す流体脈流センサ1を用いた本発
明にかゝる流体脈流センサ1を用いた流体論理素子式流
量計の一実施例を示す側面断面図である。
第2図中、11は主流路筐体、12はセンサ筐体、13はオ
リフィス板又はベンチュリー管などの絞り部材、14は流
体論理素子、15はマニホールド、16は流入口、17は流出
口、18、18′は主流路、19、19′は分流路、20はOリン
グ、21はセンサ室、22はセンサ取付部材、23はセンサ用
蓋体、24はOリング、25は空気抜き流路、26はパッキ
ン、27はねじ、28、28はボルトである。
本発明にかゝる、流体脈流センサ1を用いた流体論理
素子式流量計に於ては、主流路筐体11とセンサ筐体12と
が組み合わされており、主流路筐体11の両端には流入口
16及び流出口17が設けられ、流入口16及び流出口17には
検出用流体を直接通す配管が接続され、流入口16及び流
出口17の中心線に沿った内部には主流路18、18′が設け
られ、その中心線の略中間位置には絞り部材13が設けら
れられており、又、主流路筐体11には絞り部材13の上流
側及び下流側で主流路18、18′から分岐し、センサ筐体
12側に固定された流体論理素子14及びマニホールド15の
流路に通じる分流路19、19′が設けられている。又、セ
ンサ筐体12には、主流路筐体11との間に流体論理素子14
及びマニホールド15が挾持されるように収容され、Oリ
ング20によって流体の漏れが防止されるようになってい
る。
而して、センサ室21内には、一端をセンサ取付部材22
に固定した流体脈流センサ1が収容される。流体脈流セ
ンサ1の振動板2は、その中心面が上記流体論理素子14
の中心面と一致し、かつその自由端が流出ポート14−2
(第3図参照)に挿入されるように取り付けられ、流体
論理素子14内に発生する流体の圧力変動によって振動板
2が振動し、これが圧電フィルム3の出力としてリード
線6を通じて取り出されるようになっている。
なお、センサ筐体12には、センサ室21に連通する空気
抜き流路25が形成され、その外部開口はパッキン26を介
してねじ27により封止されるようになっている。
而して、配管から流入した流体は、流入口16の主流路
18に入り、その一部流体は直進して絞り部材13を通り流
出側の主流路18′を経て流出口17へと至り、一方残りの
流体は分流路19から流体論理素子14及びマニホールド15
の流路を通り、流出側の分流路19′を経て絞り部材13の
流出側の主流路18′へと到り、両者流体は合流し流出口
17から配管へと流出する。
又、このときの主流路側の絞り部材13と分流路側の流
体論理素子14及びマニホールド15による圧力損失特性は
いずれも二乗特性であり、かつそれらは常に等しいか
ら、全流量域に対して分流比は一定となるので、流体論
理素子14及びマニホールド15側を通る流量を計測すれば
よいこととなり、例えば、流体論理素子14及びマニホー
ルド15側の流量をQ1とし、絞り部材13側の流量をQとし
た場合、全流量Qは、 Q=Q1+Q2=Q1(1+α)=kQ1 となる。
第3図は、第2図に示す矢視A−Aの断面図であり、
第3図中、12は前記センサ筐体、2は前記振動板、23は
前記センサ取付部材、14は前記流体論理素子、14−1は
その流入ポート、14−2は流出ポート、14−3は上記流
入ポート14−1と流出ポート14−2を結ぶ中心線に沿っ
て、かつ流出ポート14−2に向かって拡幅されるV字状
の主流路、14−4、14−4′は上記流入ポート14−1に
近接して上記中心線に対称に左右対をなして設けられ、
かつ主流路14−3に接続する一対の制御ポート、14−
5、14−5は取付孔である。
而して、図示されていないがマニホールド15には上記
主流路14−3の端部14−3c、14−3c′をそれぞれ制御ポ
ート14−4、14−4′に連通する流路が設けられてい
る。
而して、上記流体論理素子14と前記マニホールド15と
は重ね合わせられてセンサ筐体12に取り付けられる。
而して、流入ポート14−1から流入する流体は、主流
路14−3に噴出されるときにコアンダ効果により、主流
路14−3のいずれか一方の壁面に沿って流れ、そのため
主流路14−3の両側で圧力の差が生じ、この圧力差は例
えば主流路14−3の一方の壁面14−3aに沿って主噴流に
対して、他の一方の壁面14−3b側からの巻き込む流れと
一方のマニホールド15の制御ノズル(図示せず)を介し
て制御ポート14−4から主流路14−3に伝達される流れ
とを発生せしめ、これにより主流路14−3内の噴流の方
向が壁面14−3aと反対側の壁面14−3bに切り替えられる
と共に渦状となる。以下、順次噴流の方向が左右に切り
替えられる。上記制御流路内を流体の圧力波が伝播する
速度は一定であるから、主流路14−3及び両制御流路内
には流体の流速に比例した繰返し周波数の流体の圧力振
動が発生する。
従って、流出ポート14−2に配置された流体脈流セン
サ1の振動板2には、軸直角方向の両側から圧力振動を
含んだ渦流体が当てられ、このときに振動板2は流体に
発生せしめられた圧力振動により振動する。而して、前
述の如く流体脈流センサ1は圧電フィルム3により上記
振動を曲げ歪として検出し、これにより微少流量領域の
流量を計測することとなる。
〔発明の効果〕
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によると
きは、高感度圧電フィルムを用いた流体脈流センサによ
り流体の圧力振動を高精度かつ高感度に検出することが
でき、従来不可能とされていた微少流量領域での流量を
計測することができるものである。
尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定されるもので
はなく、例えば、一対の電極板を振動板の表裏に設け導
電フィルムにより圧電フィルムからの導電路を形成する
ようにしたが、圧電フィルムと同じ面に一対の電極板を
圧電フィルムに重ねて設けるようにしてもよく、その他
の各要素の構成も本発明の目的の範囲内で自由に設計変
更できるものであり、本発明はそれらの総てを包摂する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は流体脈流センサの一実施例を示す一部破断断面
斜視図、第2図は第1図に示す流体脈流センサを用い
た、本発明にかかる流体論理素子式流量計の一実施例を
示す側面断面図、第3図は第2図に示す矢視A−Aの断
面図である。 1……流体脈流センサ 2……振動板 3……圧電フィルム 4、4……電極板 5、5……導電フィルム 8、8……被膜部材 11……主流路筐体 12……センサ筐体 13……絞り部材 14……流体論理素子 14−1……流入ポート 14−2……流出ポート 14−3……主流路 14−4、14−4′……制御ポート 15……マニホールド 18、18′……主流路 19、19′……分流路 21……センサ室

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流体論理素子(14)と、その内部の周期的
    な圧力変動を検出する流体脈流センサ(1)と、それら
    を収容する筐体(11,12)とを具備し、上記流体脈流セ
    ンサー(1)の出力により流量を測定する流体論理素子
    式流量計において、流体脈流センサー(1)が下記の構
    成要素から成ることを特徴とする流体論理素子式流量
    計。 (a)その中心面が上記流体論理素子(14)の中心面と
    一致し、かつその自由端が流出ポート(14−2)に挿入
    されるよう一端が筐体(12)に固定された可撓性の細長
    い振動板(2)。 (b)上記振動板(2)の一面に設けられた圧電フィル
    ム(3)。 (c)上記振動板(2)に設けられ、上記圧電フィルム
    (3)に設けた一対の端子からそれぞれ上記振動板
    (2)の一端部に到る導電路を形成する一対の導電フィ
    ルム(5)。 (d)上記全構成要素のうち少なくとも導電部を被覆、
    シールする被膜部材(8)。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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