JP3272080B2 - 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】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】フルイディック流量計は、流路の入口側に
噴出ノズルが設けられ、この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。

【０００４】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。

【０００５】ところで、前記交番圧力波を検出するため
には噴出ノズルの出口近傍の交番圧力波が生じる位置に
圧力波導入部を設ける必要があるが、噴出ノズルの出口
近傍には他の構成部材を取付ける必要があり、圧電膜セ
ンサを噴出ノズルの出口近傍から離れた位置に設置し、
圧力波導入部と圧電膜センサとを圧力信号伝達路を介し
て伝達している。

【０００６】すなわち、図３〜図６は従来のフルイディ
ック流量計における圧力信号伝達路を示す。図３および
図４はフルイディック流量計の全体を示し、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。

【０００７】ケース本体１２の下部にはガス流入口体１
４とガス流出口体１５が並設され、上部には表示窓１６
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、上部には電池１９、圧力スイッチ２０、感震器
２１および前記表示窓１６に対向する積算表示基板２２
が設置されている。

【０００８】前記フルイディック素子１７について説明
すると、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２
４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。

【０００９】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２０、感震器２１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。

【００１０】前記流路本体２３の隔壁２７には図５に示
すように、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。

【００１１】この噴出ノズル３２に対向する下流側流路
２９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，３４ｂが対称的に
設けられている。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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３４
ｂ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。

【００１５】さらに、前記噴出ノズル３２に対応する前
記流路本体２３の側面にはフローセンサ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とからなり、センサ本体４２
を前記流路本体２３の側面に固定し、センサチップ４３
を噴出ノズル３２に臨ませている。

【００１６】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、図６に示す
ように、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２３の側面に固定
し、圧力波導入部４５を噴出ノズル３２の出口近傍で、
振動現象によって生じる交番圧力波の生じる位置に設置
している。

【００１７】すなわち、噴出ノズル３２の出口近傍に位
置する流路本体２３の内壁には一対の溝部としての円形
状の凹陥部４６，４６が対称的に設けられている。ま
た、図５に示すように、凹陥部４６，４６と連通して前
記噴出ノズル３２の出口側角部まで延長する凹溝４７，
４７が前記流路本体２３の内壁に刻設されている。

【００１８】さらに、凹陥部４６，４６の底部で、前記
凹溝４７と反対方向に偏倚した位置には流路本体２３の
側面を貫通する通孔４８が穿設され、前記センサ本体４
４と連通している。

【００１９】一方、凹陥部４６，４６には前記凹溝４７
と対応する部分に切欠部を有するキャップ４９，４９が
嵌入されている。しかも、流路２６に凹凸ができないよ
うに、キャップ４９，４９の底面は流路本体２３の底面
と同一平面上に位置している。

【００２０】このように構成することによって、流路本
体２３の下流側流路２９で、しかも噴出ノズル３２の出
口側角部に開口する圧力波導入口４７ａが形成され、こ
の圧力波導入口４７ａは凹溝４７、キャップ４９で覆わ
れた凹陥部４６および通孔４８を介してセンサ本体４４
に連通し、圧力信号伝達路５０が形成されている。

【００２１】すなわち、この圧力信号伝達路５０によっ
て圧力信号の迂回通路を形成し、圧電膜センサ４１のセ
ンサ本体４４が前記フローセンサ４０のセンサ本体４２
とオーバラップするのを避け、流路本体２３の同一側面
にフローセンサ４０と圧電膜センサ４１を並設すること
を可能としている。

【００２２】したがって、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５１および第２の整流板５２によって整流さ
れた後、噴出ノズル３２に向かう。

【００２３】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。

【００２４】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３
７ａに向かう。

【００２５】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。

【００２６】つまり、噴出ノズル３２から下流側流路２
９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力信号伝
達路５０，５０を介して圧電膜センサ４１によって検出
される。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に、圧力波導入部と圧電膜センサとを伝達させる手段と
して、流路本体２３の底部に凹陥部４６を設け、この凹
陥部４６をキャップ４９によって閉塞して圧力信号伝達
路５０を介して伝達している。また流路２６に凹凸がで
きないように、キャップ４９の底面は流路本体２３の底
面と同一平面上に構成する必要があり、寸法精度が要求
される。したがって、部品点数が多くなるとともに組立
て作業が面倒で、コストアップの原因となっている。

【００２８】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、簡単な構造で圧力波
を伝達する圧力信号伝達路を形成することができ、部品
点数の減少と組立て作業性の向上を図ることができるフ
ルイディック流量計を提供することにある。

【００２９】

【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、流路を構成する流路本体とこ
の流路本体内に組込まれるフルイディック素子とを別体
に構成するとともに、前記流路内に流体を噴出する噴出
ノズルを有し、この噴出ノズルから流路内に噴出される
流体の振動現象によって生じる交番圧力波を検出して流
量を検出する圧電膜センサを流路ケースの外部に設けた
フルイディック流量計において、前記流路本体の底部も
しくはフルイディック素子の底部で、交番圧力波が生じ
る２箇所に圧力波導入部を設けるとともに、流路本体の
底部に前記圧電膜センサと連通する通孔を設け、かつ前
記流路本体の底部とフルイディック素子の底部との間に
前記圧力波導入部と通孔とを連通する圧力信号伝達路を
形成したことにある。

【００３０】噴出ノズルから流体が噴出する際に、その
流体の振動現象によって生じる交番圧力波は、圧力波導
入部から圧力信号伝達路および通孔を介して圧電膜セン
サに伝達され、圧電膜センサによって流量が計測され
る。

【００３１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明するが、従来と同一構成部分は同一番号を付して説
明を省略する。

【００３２】図１および図２はフルイディック流量計の
要部を示すもので、ダイキャスト等によって形成された
流路本体２３の下流側流路２９に位置する底部５０には
凹陥部２９ａが設けられている。そして、前記凹陥部２
９ａには前記流路本体２３とは別体のフルイディック素
子５１が着脱可能に装着されている。フルイディック素
子５１は、例えば合成樹脂材料によって一体成形されて
おり、その底部５２は前記凹陥部２９ａと同一形状に形
成されている。

【００３３】流路本体２３に設けられた噴出ノズル３２
に対向する下流側流路２９に位置する前記底部５２には
従来と同様に、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。

【００３４】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３
６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。

【００３５】このように流路ケース２３の凹陥部２９ａ
に対してフルイディック素子５１を構成する底部５２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５
１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
５１を抜き取ることができる。

【００３６】さらに、前記流路本体２３の底部５０の外
側面にはフローセンサ４０および圧電膜センサ４１が設
けられている。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に圧力波検知部４４ａ
が設けられ、この圧力波検知部４４ａの周囲は流路本体
２３の底部５０との間に介在されたパッキング５５によ
ってシールされている。前記圧力波検知部４４ａに対向
する流路本体２３の底部５０には凹陥部２９ａまで貫通
する通孔５６が穿設されている。

【００３７】一方、噴出ノズル３２の出口近傍に位置す
る底部５０で、振動現象によって交番圧力波の生じる位
置には圧力波導入部としての一対の凹溝５７が対称的に
設けられ、この凹溝５７は流路２６に開口している。

【００３８】また、この凹溝５７には流路本体２３の凹
陥部２９ａに設けられた圧力信号伝達路としての凹条溝
５８の一端側が連通し、この他端側は前記通孔５６まで
延長している。さらに、この凹条溝５８の開口は凹陥部
２９ａに嵌合されたフルイディック素子５１の底部５２
によって閉塞されており、凹条溝５８は凹陥部２９ａの
底面に沿う横穴に形成されている。

【００３９】このように構成することによって、流路本
体２３の下流側流路２９で、しかも噴出ノズル３２の出
口側角部に開口する圧力波導入部としての凹溝５７が形
成され、この凹溝５７はフルイディック素子５１の底部
５２で覆われた凹条溝５８および通孔５６を介してセン
サ本体４４に連通する圧力信号経路が形成されている。

【００４０】すなわち、この圧力信号経路によって圧力
信号の迂回通路を形成し、圧電膜センサ４１のセンサ本
体４４が前記フローセンサ４０のセンサ本体４２とオー
バラップするのを避け、流路本体２３の同一側面にフロ
ーセンサ４０と圧電膜センサ４１を並設することを可能
としている。

【００４１】したがって、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を通過して噴出ノズ
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。

【００４２】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３
７ａに向かう。

【００４３】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。

【００４４】つまり、噴出ノズル３２から下流側流路２
９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力信号経
路を介して圧電膜センサ４１によって検出される。

【００４５】なお、前記一実施例においては、圧力信号
伝達路としての凹条溝５８を流路本体２３の凹陥部２９
ａに設け、この凹条溝５８をフルイディック素子５１の
底部５２で覆うことにより形成したが、フルイディック
素子５１の底部５２に凹条溝を形成し、この凹条溝を流
路本体２３の凹陥部２９ａで覆うように形成してもよ
く、流路本体２３の凹陥部２９ａとフルイディック素子
５１の底部５２の両方に互いに対向する凹条溝を設けて
圧力信号伝達路を形成してもよい。

【００４６】また、前記一実施例においては、流路本体
２３の隔壁２７に噴出ノズル３２を設けたが、フルイデ
ィック素子５１に噴出ノズル３２を一体に設け、流路本
体２３に組み込んでもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、流路本体の底部もしくはフルイディック素子の底部
で、交番圧力波が生じる２箇所に圧力波導入部を設ける
とともに、流路本体の底部に圧電膜センサと連通する通
孔を設け、かつ流路本体の底部とフルイディック素子の
底部との間に圧力波導入部と通孔とを連通する圧力信号
伝達路を形成したから、流路本体にフルイディック素子
を組み込むだけで圧力信号伝達路を形成することができ
る。

【００４８】したがって、従来のように、凹陥部を設
け、この凹陥部をキャップで塞ぐ面倒な作業が不要とな
り、部品点数が減少し、組立て作業性の向上を図ること
ができるとともに、廉価に提供できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わるフルイディック流
量計の要部の縦断正面図。

【図２】同実施例のフルイディック流量計の要部の縦断
側面図。

【図３】従来のフルイディック流量計の縦断正面図。

【図４】従来のフルイディック流量計の縦断側面図。

【図５】従来のフルイディック流量計の一部を示す縦断
正面図。

【図６】従来のフルイディック流量計の一部を示す横断
平面図。

【符号の説明】

２３…流路本体、２６…流路、３２…噴出ノズル、４１
…圧電膜センサ、５１…フルイディック素子、５０、５
２…底部、５６…通孔、５７…凹溝、５８…凹条溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特公 平７−111388（ＪＰ，Ｂ２) 特許3017832（ＪＰ，Ｂ２) 特許3012680（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を構成する流路本体とこの流路本体
   内に組込まれるフルイディック素子とを別体に構成する
   とともに、前記流路内に流体を噴出する噴出ノズルを有
   し、この噴出ノズルから流路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を検出して流量を検出す
   る圧電膜センサを流路ケースの外部に設けたフルイディ
   ック流量計において、 前記流路本体の底部もしくはフルイディック素子の底部
   で、交番圧力波が生じる２箇所に圧力波導入部を設ける
   とともに、流路本体の底部に前記圧電膜センサと連通す
   る通孔を設け、かつ前記流路本体の底部とフルイディッ
   ク素子の底部との間に前記圧力波導入部と通孔とを連通
   する圧力信号伝達路を形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】 流路を構成する流路本体とこの流路本体
   内に組込まれるフルイディック素子とを別体に構成する
   とともに、このフルイディック素子に流体を噴出する噴
   出ノズルを有し、この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生じる交番圧力波を検出して
   流量を検出する圧電膜センサを流路ケースの外部に設け
   たフルイディック流量計において、 前記流路本体の底部もしくはフルイディック素子の底部
   で、交番圧力波が生じる２箇所に圧力波導入部を設ける
   とともに、流路本体の底部に前記圧電膜センサと連通す
   る通孔を設け、かつ前記流路本体の底部とフルイディッ
   ク素子の底部との間に前記圧力波導入部と通孔とを連通
   する圧力信号伝達路を形成したことを特徴とするフルイ
   ディック流量計。
3. 【請求項３】 圧力信号伝達路は、流路本体の底部もし
   くはフルイディック素子の底部に設けた凹条溝であるこ
   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。