JP3012680B2 - フルイディック流量計 - Google Patents

フルイディック流量計

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JP3012680B2
JP3012680B2 JP2281780A JP28178090A JP3012680B2 JP 3012680 B2 JP3012680 B2 JP 3012680B2 JP 2281780 A JP2281780 A JP 2281780A JP 28178090 A JP28178090 A JP 28178090A JP 3012680 B2 JP3012680 B2 JP 3012680B2
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英行 大池
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【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、流路を形成する流路本体にフルイディ
ック素子が設けられている。この素子は、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ている。さらに、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よう
になっている。すなわち、フルイディック素子は、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。
したがって、フルイディック流量計の流量計測部であ
るフルイディック素子は、わずかな形状の変化や凹凸が
生じても流体の流れに乱れが生じて正確に計測できない
という問題があり、かなり高い寸法精度が要求される。
(発明が解決しようとする課題) ところで、従来のフルイディック流量計の流路を形成
する流路本体およびフルイディック素子はダイキャスト
成形によって一体に成形されている。このように一体成
形すると、寸法精度にバラツキが発生し、性能の安定化
が落ちるとともに不良品の発生率が高く、歩留りが悪
い。特に、フルイディック素子の構成部材であるターゲ
ットおよび側壁等は細長く、流路本体の底部から高く突
出している。しかも、性能上、ターゲットや側壁等に抜
けテーパを僅かしか付けられないため、当該部分の成形
金型の摩耗が著しく成形ショット数を多く取れないとい
う問題がある。
しかも、流路本体とフルイディック素子をダイキャス
ト成形によって一体に成形し、得られた成形品に寸法不
良等ができた場合には全体を廃棄しなくてはならず、ま
た流量計を組立後に試験計測をした結果、器差が生じた
場合においても全体が一体であるために器差調整が困難
であるという事情がある。
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、高い寸法精度で、性能の安定化
が図れるとともに、またフルイディック素子に起因する
不良品が発生しても一部を交換するだけで性能が安定し
たフルイディック流量計が得られるようにしたことにあ
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、請求項
(1)は、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素子を設けたフルイ
ディック流量計において、前記流路を構成する流路本体
とフルイディック素子とを別体に成形し、流路本体に対
してフルイディック素子を着脱可能に構成したことにあ
る。
流路本体とフルイディック素子とを別工程で成形し、
着脱可能に組合わせることによって、一方に寸法不良等
が発生した場合に交換する。
請求項(2)は、噴出ノズルを流路本体と一体に成形
し、前記噴出ノズルを除く他のフルイディック素子構成
部材を流路本体と別体に成形したことにある。
(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1図〜第3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。
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の開口部をパッキング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。
前記下流側流路29に位置する流路本体23の底部には凹
陥部29aが設けられ、この凹陥部29aは隔壁27を貫通して
上流側流路28の一部まで延長している。したがって、隔
壁27には凹陥部29aの延長部と同一幅の切欠部27aが設け
られている。
そして、前記凹陥部29aおよび切欠部27aには前記流路
本体23とは別体のフルイディック素子17が着脱可能に装
着されている。フルイディック素子17は、例えば合成樹
脂材料によって一体成形されており、その基部19は前記
凹陥部29aと同一形状に形成されている。この基部19に
は前記切欠部27aに嵌入される突出壁20が一体に設けら
れ、この突出壁20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32a,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に位置する前記基部19には流体の流動方
向切換安定化を図るための第1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,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。
このように流路本体23の凹陥部29aに対してフルイデ
ィック素子17を構成する基部19を嵌合し、流路本体23に
対してパッキング24を介して蓋体25を装着することによ
り、フルイディック素子17は流路本体23に固定され、蓋
体25を取り外すことによって流路本体23の開口部からフ
ルイディック素子17を抜き取ることができる。
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23
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42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
のからなり、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47と金網からなる山形状の第2の整流板48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47および第2の整流板48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。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、フルイディック流量計の組立てに際しては流路
本体23をダイキャストによって成形し、フルイディック
素子17を合成樹脂材料によって成形し、流路本体23に対
してフルイディック素子17を組み込むという簡単な作業
で組み立てることができる。つまり、流量計測部である
フルイディック素子17は、わずかな形状の変化や凹凸が
生じても流体に流れに乱れが生じて正確に計測できない
という問題があり、かなり高い寸法精度が要求される
が、流路本体23と別工程で製作することによって高精度
に製作することができる。しかも、組立て後にフルイデ
ィック素子17に起因する不良が生じた場合や、器差が生
じた場合にはフルイディック素子17を交換すればよく、
その交換作業も蓋体25を取り外すことにより、簡単に着
脱できる。
なお、前記一実施例においては、フルイディック素子
17を構成する基部19に一体に噴出ノズル32を設けたが、
この発明は前記実施例に限定されず、第4図に示すよう
に、流路本体23の隔壁27に一体に噴出ノズル32を設け、
噴出ノズル32を除く他のフルイディック素子構成部材、
つまり第1のターゲット33、側壁34a,34b、第2のター
ゲット35およびリターン壁36を基部19に一体に設けても
よい。
また、前記実施例においては、流路本体23をダイキャ
ストによって成形し、フルイディック素子17を合成樹脂
によって成形したが、両者をダイキャストによって別体
に成形してもよく、フルイディック素子17を金属の機械
加工によって形成してもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、流路を構成
する流路本体とフルイディック素子とを別体に成形し、
流路本体に対してフルイディック素子を着脱可能に構成
したから、流路本体とフルイディック素子とを別工程で
成形し、着脱可能に組合わせることによって、フルイデ
ィック素子に起因する不良品が発生しても一部を交換す
るだけで性能が安定したフルイディック流量計が得られ
るとともに、交換に要するコストを最小限に押さえるこ
とができる。しかも、流量計測部であるフルイディック
素子を高い寸法精度で製作でき、性能の安定化が図れる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はこの発明の一実施例を示すもので、第
1図はフルイディック流量計の流路本体とフルイディッ
ク素子の縦断正面図、第2図は同縦断側面図、第3図は
フルイディック流量計の縦断正面図、第4図はこの発明
の他の実施例を示す流路本体とフルイディック素子の縦
断正面図である。 11……ケース、23……流路本体、26……流路、32……噴
出ノズル、33……ターゲット、41……圧電膜センサ、43
a,43b……側壁。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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素子を設けたフ
    ルイディック流量計において、前記流路を構成する流路
    本体とフルイディック素子とを別体に成形し、流路本体
    に対してフルイディック素子を着脱可能に構成したこと
    を特徴とするフルイディック流量計。
  2. 【請求項2】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、前記噴出ノズルを流路本
    体と一体に成形し、前記噴出ノズルを除く他のフルイデ
    ィック素子構成部材を流路本体と別体に成形し、流路本
    体に対してフルイディック素子を着脱可能に構成したこ
    とを特徴とするフルイディック流量計。
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