JP3053444B2 - フルイディック流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフルイディック流量計の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】フルイディック流量計は、図４に符号１
で示すフルイディック素子と呼ばれる流路（流体素子）
に流体（例えばガス）を流し、フルイディック素子を流
れる流体の流体振動の周波数が流量に比例することか
ら、流体振動をセンシングし、流量や積算流量を演算表
示する。

【０００３】流体は矢印Ａのようにフルイディック素子
に流入する。発生した流体振動は、フルイディック素子
１の二つのフィードバック流路の脈動圧を圧電膜センサ
２の圧電膜の両面に差動的に印加して流体振動の周波数
の電気信号に変える。この電気信号はマイコン３で演算
処理されて、流量や積算流量として表示される。

【０００４】フルイディック素子１の形状の代表例を図
５に示す。４は入口、５は出口、６は入口に配置された
ノズル、７は第１ターゲット、８は第２ターゲット、９
と10はサイドウオール（側壁）、11はリターンガイド
で、これらが、流路の軸線Ｐを対称軸として左右対称に
形成されている（特開平1-223313号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種のフルイディッ
ク流量計では、フルイディック素子を形成する流路本体
をダイカスト成形とかプラスチック射出成形で造るた
め、抜け勾配をとる必要がある。そのため図５で紙面に
直角な方向に抜け勾配を考慮することになる。又、大流
量を計測する大型の流量計では流路断面積を大きくとる
ために、フルイディック素子の奥行き（即ち図５で紙面
に直角な方向の厚み）が大きいことから、フルイディッ
ク素子の奥行き（厚み）方向で流速分布が不均一にな
り、流体振動の安定した発振に必要な２次元的な流れ
（つまり図５で流速ベクトルが紙面に平行な平面内にあ
ること）に対して３次元的な（つまり図５で紙面に交さ
する流速ベクトル）乱れを生じる。

【０００６】そのため、流体振動の発振が不安定にな
り、脈動圧の振幅が時間的に変動したり、ひどいときに
は発振しないという問題点があった。又、このような不
具合の程度が、それ程顕著でない場合でも、流量に応じ
て器差が変わり、流量計としての器差特性が悪くなると
いう問題点があった。

【０００７】上述の問題点を解消しようとすると、抜け
勾配を極小にして、奥行き（厚み）方向のフルイディッ
ク素子の寸法、例えば、ノズル、第１，第２ターゲッ
ト、サイドウオール、リターンガイド等の奥行き（厚
み）方向の寸法の変化を最小限にする必要があるが、タ
ーゲットのように細い柱状のものや、リターンガイドの
ように薄い壁状の部分は、小さな抜け勾配で、しかも奥
行き（厚み）寸法を大きく成形しようとすると、成形時
に素材の充填不足が生じたり、離形時に変形したりする
という問題点が生じる。

【０００８】このように、流量計としての流体振動の安
定性や器差特性を向上させようとすると、抜け勾配を小
さくする必要があり、抜け勾配を小さくすると成形性が
悪くなるという裏腹の関係があるため、大型のフルイデ
ィック流量計では器差特性の向上と成形性の向上を同時
に実現できないという問題点があった。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解消できるフルイディック流量計を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のフルイディック流量計は、ノズル（６）か
ら下流にかけて、又は、ノズル（６）のすぐ下流からそ
の下流にかけて、流路方向に沿った仕切板（16) を設け
て、ノズル（６）を通る流体を仕切板（16) の一方の側
（Ａ）と他方の側（Ｂ）とに分流させるように流路を形
成すると共に、前記一方の側にのみフルイディック素子
を構成するターゲット（７，８）やサイドウオール
（９，10）等を配設したことを特徴とする。

【００１１】仕切板（16) をノズル（６）内に延長配置
して、仕切板（16) で分けられたノズルのうち、フルイ
ディック素子側のノズルの幅（Ｗ）に比較して、前記他
方の分流側のノズルの幅（Ｗｂ）を大きく定めると流量
計の薄形化に効果的である。

【００１２】

【作用】ノズルに流入した流体は、仕切り板で分けられ
て、一方の側（Ａ）と他方の側（Ｂ）とに分流して流れ
る。そして、一方の側（Ａ）では、流路を構成するフル
イディック素子により流体振動が生じ、他方の側（Ｂ）
では、邪魔ものがないので流体は素なおに流れる。

【００１３】仕切板（16) をノズル内に延長配置して、
仕切板で分けられたノズルのうちフルイディック素子側
のノズルの幅（Ｗ）に比較し、他方の分流側のノズルの
幅（Ｗｂ）を大きく定めたものでは、幅（Ｗｂ）を大き
く定めた側の奥行き（厚み）を小さくしても、ノズル部
分での圧損が大きくならないので、その分、流量計の奥
行き（厚み）を小さくできる。

【００１４】

【実施例】図１に示す第１の実施例において、１は流体
素子、４は入口、５は出口、６はノズル、７は第１ター
ゲット、８は第２ターゲット、９と10はサイドウオー
ル、11はリターンガイド、12は流体本体でダイカスト成
形で作られている。なお、第1，第 2ターゲット、７，
８、サイドウオール９，10、およびリターンガイド11は
流路本体12と一体成形されている。

【００１５】13、14は流路本体12の前面に重ね合わせて
当接し、ねじ15で固定したガスケットと蓋である。16は
厚み１mm以下の金属の薄板からなる仕切り板で、第１，
第２ターゲット７，８、サイドウオール９，10およびリ
ターンガイド11の前端面に接着されている。この仕切り
板16は、流路本体12の（垂直に配置された）底面12ａ
と、蓋14との間に、これらの底面12ａと蓋14とに平行に
配置された隔壁として作用し、図１（ｂ）で、ノズル６
を上方から下方に通過した流体は矢印ＡとＢに示すよう
に仕切り板16の一方の側Ａ（図の右側）と他方の側Ｂ
（図の左側）とに分流して流れる。

【００１６】そして、この発明では、仕切り板16の一方
の側Ａ（図１（ｂ）で右側）のみに、フルイディック素
子を構成するターゲット７，８やサイドウオール９，10
およびリターンガイド等の部分が配設されている。従っ
て、これらのフルイディック素子を構成する部材の高さ
（奥行き）Ｄａは、従来技術の場合の高さ（奥行き）Ｄ
より小さく、図の実施例では約半分の寸法になってい
る。仕切り板16で分流された他方の側の流路の奥行き
は、図１（ｂ）の符号Ｄｂで示すようで、仕切り板16の
厚みをｔとするとＤ＝Ｄａ＋Ｄｂ＋ｔの関係になる。

【００１７】矢印Ａで示す側の流路は、仕切板16とガス
ケット13との間に何も邪魔ものがなく、この側を流れる
流体は素なおに流れる。矢印Ｂで示す側を流れる流体
は、フルイディック素子により流体振動を発生し、その
周波数が流量に比例する。又、ノズル６は、その流体抵
抗が、矢印ＡとＢに分流する比率を決めるが、図１
（ａ）に示すノズルの巾Ｗが、ノズルの奥行きＤの範囲
にわたりほぼ同じであるから、図１（ｂ）で仕切り板16
の一方の側Ａ（フルイディック素子のある側）に流れる
流量と他方の側Ｂに流れる流量の分流比はＤａ／Ｄｂと
なる。もっとも、厳密には、ダイカスト成形の抜け勾配
を考慮すると、ノズル６の巾Ｗは、底部12ａに近い部分
で挾く、ガスケット13に近い部分で広くなるから、前記
分流比はＤａ／Ｄｂよりわずか小さくなる。

【００１８】仕切り板16は、ターゲット７，８、サイド
ウオール９，10およびリターンガイド11の前端面に接着
固定され、その外周16ａは、流路本体12のフルイディッ
ク素子を形成する周周面12ｂに密着嵌入されて組み付け
られている。

【００１９】この第１実施例では、フルイディック素子
を構成するターゲット７，８、サイドウオール９，10、
およびリターンガイド11等の部分が、従来技術の高さ
（奥行き）Ｄの約半分の高さ（奥行き）になっているた
め、ダイカスト成形時の抜け勾配の角度が同じであって
も、前記各部分の底面12ａにつながる基部と、前端部と
の寸法の違いが少なく（従来技術の半分と）なるため、
前記３次元的な乱れが少なくなり、広い流量範囲にわた
り、器差の少ない、かつ大流量まで計測できる流量計が
得られた。

【００２０】なお、図１の第１実施例で、仕切り板16を
図１（ｂ）に２点鎖線で示すように、ノズル６の間まで
延長してもうけてもよい。

【００２１】また、このようにノズル部まで仕切り板16
の前端を延長するには、ノズル６の入口で、流れが十分
に整流されていて、ノズル６の奥行きの全範囲Ｄにわた
って流速が均一に、かつ底面12ａと平行な流速ベクトル
になるよう、ノズル上流に整流器を設ける。

【００２２】図２に示す第２実施例は、プラスチック又
はダイカスト成形した仕切り板16に、後方に突出する小
径の突起16ａと、前方に突出する柱16ｂとを一体成形
し、突起16ａをサイドウオール９，10に明けた穴に嵌入
させ、柱16ｂの前端をガスケット13の後面で押さえて組
み付けた点が、前記第１実施例と異なる。

【００２３】図３に示す第３実施例は、仕切り板16がね
じ17で第２ターゲット８に、２本のねじ18で流路本体12
ａの段部に固着した点が上記第１，第２実施例と異な
る。又、仕切り板16は、その前端16ｂがノズル６の前端
（上流端）まで延長されている。そして、ノズル６は仕
切り板16の後方側６ａでは、その幅が前記第１、第２実
施例の場合と同じ値Ｗであるが、仕切り板16の前方（手
前）側６ｂではもっと広い幅Ｗｂに定めてある。

【００２４】従って、仕切り板16の前方側６ｂのノズル
部分の断面（流れに直角な断面）は、幅がＷｂで、奥行
きがＤｂ′（図３（ｂ）参照）となり、Ｗｂ×Ｄｂ′の
面積が、前記実施例の場合のＷ×Ｄｂと同じ値になるよ
うにすれば、仕切り板16の一方の値であるフルイディッ
ク素子側と他方の側へ分流する分流比が前記実施例の場
合と同じになる。そのため、Ｄｂ′＜Ｄｂとなり、ノズ
ル部分の全体の奥行きＤ′は前記第１、第２実施例より
浅くなって、その分流量計を小型にできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のフルイディック流量計は、上述
のように構成されているので、流体が仕切り板の一方の
側（Ａ）と他方の側（Ｂ）とに分流して流れ、しかも、
フルイディック素子は一方の側（Ａ）のみに構成されて
おり、その高さ（奥行き）Ｄａが小さくできるため、フ
ルイディック素子を構成する細かい部分、例えばターゲ
ット、サイドウオール、リターンガイド等の成形が容易
になり、充填不良が少なく、型離れが良くなる。従っ
て、寸法が正確に成形でき、フルイディック素子部の高
さ（奥行き）が小さくできて前記三次元的な乱れを防止
できるため、流体振動の発振が広い流量範囲にわたり安
定となり、流量計として器差特性の良好な直線性の良い
（レンジャビリティの良い）フルイディック流量計が実
現できる。そして、本発明の流量計はノズル部分で分流
される分流型の流量計として作動するため、フルイディ
ック素子部分の高さ（奥行き）を小さくしても流量計全
体としての流量は小さくならない利点がある。

【００２６】又、請求項２の発明では、仕切り板の他方
の側Ｂに流体を流すノズル部分６ｂの幅Ｗｂを広くした
ので、流量計の奥行きを浅くしても、計測できる最大流
量は少なくならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例で、（ａ）はガスケットと
蓋を取外した状態での正面図、（ｂ）は（ａ）の１−１
断面図、（ｃ）は仕切り板の正面図である。

【図２】本発明の第２実施例で、（ａ）はガスケットと
蓋を取外した状態での正面図、（ｂ）は同図（ａ）にお
ける２−２階段断面図である。

【図３】本発明の第３実施例で、（ａ）はガスケットと
蓋を取外した状態での正面図、（ｂ）は同図（ａ）にお
ける３−３断面図、（ｃ）は同図（ａ）における４−４
断面図、（ｄ）は仕切り板の正面図である。

【図４】従来技術の一例を示す斜視図で、フルイディッ
ク素子１の前面に取付けるべきガスケットと蓋を取外し
た状態を示す。

【図５】従来技術の他の実施例の縦断正面図である。

【符号の簡単な説明】

１ フルイディック素子 ６ ノズル ７，８ ターゲット ９，10 サイドウオール 11 リターンガイド 12 流路本体 16 仕切り板 Ａ 一方の側 Ｂ 他方の側 Ｗ，Ｗｂ ノズルの幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 廣一 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70 号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 水越 靖 富山県富山市粟島３−11−15コーポ雅 301 (56)参考文献 特開 昭62−102119（ＪＰ，Ａ) 実公 昭59−26245（ＪＰ，Ｙ１) (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】 ノズル（６）から下流にかけて、又は、
   ノズル（６）のすぐ下流からその下流にかけて、流路方
   向に沿った仕切板（16) を設けて、ノズル（６）を通る
   流体を仕切板（16) の一方の側（Ａ）と他方の側（Ｂ）
   とに分流させるように流路を形成すると共に、前記一方
   の側にのみフルイディック素子を構成するターゲット
   （７，８）やサイドウオール（９，10）等を配設したこ
   とを特徴とするフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 仕切板（16) をノズル（６）内に延長配
   置して、仕切板（16) で分けられたノズルのうち、フル
   イディック素子側のノズルの幅（Ｗ）に比較して、前記
   他方の分流側のノズルの幅（Ｗｂ）を大きく定めたこと
   を特徴とする請求項１のフルイディック流量計。