JP3272081B2 - 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。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。

【０００３】このフルイディック素子は、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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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ケース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、
歩留りが悪いという事情がある。

【０００８】そこで、前述のような問題を解消するため
に、流路を構成する流路ケースとフルイディック素子と
を別体に成形し、流路ケースに対してフルイディック素
子を着脱可能に構成したフルイディック流量計が開発さ
れた。

【０００９】図２および図３は従来のフルイディック流
量計を示すもので、１１は外ケースである。この外ケー
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。外ケース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１
８が設置されている。

【００１０】すなわち、２３はダイキャスト等によって
形成された流路ケースであり、この流路ケース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。

【００１１】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２
６を遮断することができるように構成されている。

【００１２】前記下流側流路２９に位置する流路ケース
２３の底部には凹陥部２９ａが設けられ、この凹陥部２
９ａ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
ケース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。

【００１３】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。

【００１４】この噴出ノズル３２は流路ケース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のターゲット３３が設けられている。

【００１５】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。

【００１６】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１７を構成する基部１９を
嵌合し、流路ケース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は流路ケース２３に固定され、蓋体２５を取り外す
ことによって流路ケース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。

【００１７】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。

【００１８】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。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。

【００１９】さらに、前記噴出ノズル３２に対応する前
記流路ケース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とからなり、センサ本体
４２を前記流路ケース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。

【００２０】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。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように構成されたフルイディック流量計は、流路ケース
２３がダイキャスト等によって形成され、フルイディッ
ク素子１７が合成樹脂によって形成されている。流路ケ
ース２３に対してフルイディック素子１７を組込んだ構
造である。

【００２２】したがって、流路ケース２３とフルイディ
ック素子１７の寸法誤差、組付け誤差あるいは合成樹脂
製のフルイディック素子１７によって流路ケース２３の
隔壁２７とフルイディック素子１７の噴出ノズル３２と
の間の継目４６に段差ができることがある。

【００２３】このように流路２６の一部に段差ができる
と、流路２６を流れる流体が段差に当たって流れが乱
れ、渦流が発生してフルイディック素子１７の特性に悪
影響を及ぼし、正確な計量ができないという問題があ
る。

【００２４】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、流路を流れる流体の
乱れの発生を防止し、フルイディック素子への特性の悪
影響をなくし、正確な計量ができるフルイディック流量
計を提供することにある。

【００２５】

【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ケース
と、この流路ケース内に組込まれたフルイディック素子
とからなり、このフルイディック素子に、流路内に流体
を噴出する噴出ノズルと、この噴出ノズルに対向する流
路内にターゲットと、このターゲットを挟んで両側に対
称的な側壁とを設け、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流量計
において、前記フルイディック素子に前記噴出ノズルか
ら左右方向に対称的に一体に突出し、その内面が前記流
路に対向する上壁を設けたことにある。

【００２６】流路ケースとフルイディック素子とを別工
程で成形し、流路ケースに対してフルイディック素子を
組込むことにより、噴出ノズルから左右方向に対称的に
一体に突出する上壁の内面が前記流路に対向するため流
路ケースとフルイディック素子との間に段差が生じるこ
とはなく平滑面となって流体の流れがスムーズとなる。

【００２７】

【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。

【００２８】図１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ケース
２３の下流側流路２９に位置する底部には凹陥部２９ａ
が、隔壁２７には上流側流路２８と下流側流路２９とを
連通させる切欠部２７ａが設けられている。この切欠部
２７ａの両側に位置する隔壁２７の下面、つまり下流側
流路２９に対向する部分には同一深さの凹部５０が対称
的に設けられている。

【００２９】そして、前記凹陥部２９ａ、切欠部２７ａ
および凹部５０には前記流路ケース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、その基部５２は前記凹陥部２９ａと
同一形状に形成されている。

【００３０】この基部５２には前記切欠部２７ａに嵌入
される突出壁５３が一体に設けられ、この突出壁５３に
は噴出ノズル５４が設けられている。この噴出ノズル５
４は流路ケース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５４ａ，５４ｂを有し、ノズル
通路長を延長させている。

【００３１】この噴出ノズル５４に対向する下流側流路
２９に位置する前記基部５２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３
４ａ，３４ｂが対称的に設けられている。

【００３２】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。

【００３３】さらに、前記噴出ノズル５４の左右方向の
両側には基部５２および噴出ノズル５４と一体に上壁５
５が設けられている。この上壁５５は噴出ノズル５４を
中心として左右対称であり、この上壁５５は隔壁２７に
設けられた凹部５０に嵌入されている。

【００３４】上壁５５の肉厚は凹部５０の深さと一致し
ており、上壁５５を凹部５０に嵌入したとき上壁５５の
内面５５ａが隔壁２７の内面と面一で、流路２６内に段
差が生じることなく平滑面に形成されるようになってい
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を構成する基部５２を
嵌合し、流路ケース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
５１は流路ケース２３に固定され、蓋体２５を取り外す
ことによって流路ケース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】したがって、従来と同様に噴出ノズル５４
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３４
ａの内側に沿って流れるが、噴出ノズル５４と一体の内
面が平滑な上壁５５が設けられているため、流体の流れ
に乱れが生じることはない。

【００３７】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に向かうが、この場合にも噴出ノズル５４
と一体の内面が平滑な上壁５５が設けられているため、
流体の流れに乱れが生じることはない。

【００３８】前記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。つまり、噴出ノ
ズル５４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。

【００３９】また、フルイディック流量計の組立てに際
しては流路ケース２３をダイキャストによって成形し、
フルイディック素子５１を合成樹脂材料によって成形
し、流路ケース２３に対してフルイディック素子５１を
組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５１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、流路ケース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５１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５１を交換すればよく、その交換作業も蓋体２
５を取り外すことにより、簡単に着脱できる。

【００４０】

【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ケースとフルイディック素子と
を別体に成形し、フルイディック素子に噴出ノズルから
左右方向に対称的に一体に突出し、その内面が前記流路
に対向する上壁を設けたことにより、流路ケースとフル
イディック素子との間に段差が生じることはなく、流路
に対向する内面が平滑面となる。

【００４１】したがって、流路を流れる流体の乱れの発
生を防止し、フルイディック素子への特性の悪影響をな
くし、正確な計量ができるとともに、流路ケースの製作
に高い寸法精度が要求されないため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を示すフルイディック流量
計の要部の縦断正面図。

【図２】従来のフルイディック流量計の一部切欠した正
面図。

【図３】従来のフルイディック流量計の一部の縦断側面
図。

【符号の説明】

２３…流路ケース、２６…流路、３３…ターゲット、４
１…圧電膜センサ、４３ａ，４３ｂ…側壁、５１…フル
イディック素子、５４…噴出ノズル、５５…上壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特許2709203（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を構成する流路ケースと、この流路
   ケース内に組込まれたフルイディック素子とからなり、
   このフルイディック素子に、流路内に流体を噴出する噴
   出ノズルと、この噴出ノズルに対向する流路内にターゲ
   ットと、このターゲットを挟んで両側に対称的な側壁と
   を設け、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流量計において、前
   記フルイディック素子に前記噴出ノズルから左右方向に
   対称的に一体に突出し、その内面が前記流路に対向する
   上壁を設けたことを特徴とするフルイディック流量計。