JP3297122B2 - 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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JP3297122B2
JP3297122B2 JP02796593A JP2796593A JP3297122B2 JP 3297122 B2 JP3297122 B2 JP 3297122B2 JP 02796593 A JP02796593 A JP 02796593A JP 2796593 A JP2796593 A JP 2796593A JP 3297122 B2 JP3297122 B2 JP 3297122B2
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英行 大池
利昭 青木
尚志 一色
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株式会社金門製作所
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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】このフルイディック流量計は、従来、図4
および図5に示すように構成されている。すなわち、1
1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の上部に
はガス流入口体14が設けられ、下部にはガス流出口体
15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が設置され、上部
には遮断弁18が設置されている。
【0004】前記ケース11にはダイキャスト等によっ
て形成された流路本体19が設けられている。この流路
本体19にはその開口部をパッキング20を介して蓋体
21によって閉塞することにより、流路22が構成され
ている。この流路22は隔壁23によって区画され、上
流側流路24は前記ガス流入口体14に連通し、下流側
流路25は前記ガス流出口体15に連通している。
【0005】上流側流路24の途中には弁座26が設け
られ、この弁座26には前記遮断弁18の弁体27が対
向している。すなわち、感震器等が異常を感知したと
き、遮断弁18によって流路22を遮断することができ
るように構成されている。
【0006】前記流路本体19の隔壁23には噴出ノズ
ル28が設けられている。この噴出ノズル28は流路本
体19の深さ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24に突出す
る突出部28a,28bを有し、ノズル通路長を延長さ
せている。
【0007】また、前記噴出ノズル28の出口側に対向
する下流側流路25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,3
4bが対称的に設けられている。
【0008】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25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。
【0009】したがって、下流側流路25に噴出された
流体はコアンダ効果によって、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。
【0010】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。
【0011】つまり、噴出ノズル28から下流側流路2
5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
28に対応する前記流路本体19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、検出部43とから
なり、センサ本体42を前記流路本体19の底部に固定
し、検出部43を噴出ノズル28に臨ませている。
【0012】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とからなり、センサ本体44
を前記流路本体19の底部に固定し、圧力波導入部45
は前記噴出ノズル28の出口側で、振動現象によって交
番圧力波の生ずる位置に開口する一対の圧力波導入口4
6,46に連通している。
【0013】したがって、噴出ノズル28から下流側流
路25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、つまり噴出ノズル28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波導入口46,46を
介して圧電膜センサ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流量表示窓に表示され
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フルイディ
ック流量計は、前述したように、フルイディック素子の
発振下限前後の微小流量を測定するために、流速の最も
速い噴出ノズル部にフローセンサの検出部を設けてい
る。しかし、近年より微小流量測定感度の向上が求めら
れるようになって来たが、前記フローセンサの検出部を
噴出ノズル部に設けた構造では限界があった。
【0015】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、フルイディック素子
におけるフローセンサの検出感度を高め、微小流量域に
おいても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。
【0016】
【課題を解決するための手段】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に流体を噴出
する噴出ノズルおよびフルイディック素子を設け、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大流量域の計測を行う圧電
膜センサと微小流量域の計測を行うフローセンサとを設
けたフルイディック流量計において、前記フルイディッ
ク素子の流路を、前記圧電膜センサによる第1の流量測
定部と前記フローセンサによる第2の流量測定部に基盤
によって区画し、前記基盤の上流側端部および下流側端
部を流体が分流および合流しやすいように傾斜面からな
る分流部および交流部に形成したことにある。
【0017】
【作用】流路の上流側流路から流入する流体は、圧電膜
センサによる流量測定部とフローセンサによる流量測定
部とに分流して下流側流路に向うため、流体が噴出ノズ
ルに影響されることなく、最適流路形状の流路を通過す
る。
【0018】
【実施例】以下、この発明の各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。
【0019】図1および図2は第1の実施例を示し、流
路本体に別体のフルイディック素子を設けたものであ
る。51は流路本体であり、ケース(図示しない)に収
納されている。流路本体51の基体52はダイキャスト
等によって形成され、仕切り壁53によって前部室54
と後部室55とに区画されている。
【0020】前部室54および後部室55の開口部はそ
れぞれパッキング20を介して蓋体21によって閉塞さ
れ、前部室54には流路22が構成され、後部室55に
はセンサ取付け部56が構成されている。また、流路2
2は隔壁23によって区画され、上流側流路24は流入
口57に連通し、下流側流路25は流出口58に連通し
ている。
【0021】前記流路本体51の隔壁23には上流側流
路24と下流側流路25とを連通させる切欠部59が設
けられ、下流側流路25には切欠部59を貫通して上流
側流路24に突出するフルイディック素子60が設けら
れている。
【0022】このフルイディック素子60は流路本体5
1に対して着脱可能であり、ダイキャストまたは合成樹
脂によって一体に成形されている。このフルイディック
素子60は基盤61を有しており、この基盤61には噴
出ノズル28が設けられている。この噴出ノズル28は
前記切欠部59に嵌合され、その長手方向の開口両側縁
には上流側流路24に突出する突出部28a,28bを
有し、ノズル通路長を延長させている。また、噴出ノズ
ル28と切欠部59との間にはシール用のパッキング6
2が設けられている。
【0023】さらに、前記噴出ノズル28の出口側に対
向する下流側流路25の基盤61上にはフルイディック
素子60を構成する第1のターゲット33、この第1の
ターゲット33を挟んで両側に側壁34a,34b、第
1のターゲット33より下流側に位置する中央部に第2
のターゲット35および下流側流路25の幅方向に延長
するリターン壁36がそれぞれ基盤61と一体に設けら
れている。
【0024】前記フルイディック素子60の基盤61は
前記仕切り壁53に前部室54の内部に突設された複数
のボス63によって支持されており、仕切り壁53と基
盤61とは離間している。そして、前部室54は基盤6
1を挟んで区画され、前部側は第1の流量測定部64
に、後部側は第2の流量測定部65に構成されている。
【0025】フルイディック素子60の基盤61の両
端、すなわち上流側端部61aおよび下流側端部61b
は流路本体51の内側壁から離間している。そして、上
流側端部61aおよび下流側端部61bは流体が分流お
よび合流しやすいように傾斜面にした分流部66および
合流部67に形成され、この分流部66および合流部6
7にて前記第1の流量測定部64と第2の流量測定部6
5が連通している。
【0026】さらに、前記後部室55内のセンサ取付け
部56にはフローセンサ40と圧電膜センサ41が設け
られている。フローセンサ40は、センサ本体42と、
検出部43とからなり、センサ本体42をセンサ取付け
部56に固定し、検出部43を第2の流量測定部65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、流速が最も速くなる位置に設
置されている。
【0027】また、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とからなり、センサ本体44をセンサ取付け部56
に固定し、圧力波導入部45は前記第1の流量測定部6
4における噴出ノズル28の出口側で、振動現象によっ
て交番圧力波の生ずる位置に開口する一対の圧力波導入
口46,46に連通している。
【0028】すなわち、圧力波導入部45と対向する仕
切り壁53には凹部68が設けられ、この凹部68はボ
ス63を貫通する貫通孔69に連通している。さらに、
基盤61の背面には一端が一対の圧力波導入口46,4
6に連通する凹溝70が形成され、この凹溝70は背面
板71によって閉塞されている。
【0029】このように、基盤61の背面には圧力波伝
達路72が形成され、この圧力波伝達路72の一端は一
対の圧力波導入口46,46に連通し、他端は背面板7
1を貫通する透孔73を介して貫通孔69に連通してい
る。
【0030】したがって、噴出ノズル28から下流側流
路25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、つまり噴出ノズル28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波導入口46,46を
介して圧電膜センサ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流量表示窓に表示され
る。
【0031】このように構成されたフルイディック流量
計によれば、流路本体51の流入口57から導入された
流体は上流側流路24に設けられた分流部66において
第1の流量測定部64に流れる流体と第2の流量測定部
65に流れる流体とに分流される。
【0032】第2の流量測定部65に流れる流体の流速
はフローセンサ40の検出部43によって検出され、第
1の流量測定部64に流れる流体は、噴出ノズル28か
ら下流側流路25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、つまり噴出ノズル28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波導入口4
6,46を介して圧電膜センサ41によって検出され
る。
【0033】したがって、従来のようにフローセンサが
フルイディック素子の発振エネルギーのロスの伴う箇
所、つまり噴出ノズル部ではなく、最適流路形状に形成
された単独の第2の流量測定部に検出部を臨ませること
により、微小流量の検出感度を向上させることができ
る。
【0034】図3は第2の実施例を示し、流路本体にフ
ルイディック素子を一体に設けたもので、第1の実施例
と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。流
路本体75の基体76はダイキャスト等によって形成さ
れ、前後方向の略中間部にはパッキング77aを介して
仕切り板77が固定され、この仕切り板77によって前
部室54と後部室55とに区画されている。
【0035】基体76にはフルイディック素子78が一
体に成形されている。このフルイディック素子78は基
盤79を有しており、この基盤79には噴出ノズル28
が設けられている。噴出ノズル28の出口側に対向する
下流側流路25の基盤79上にはフルイディック素子7
8を構成する第1のターゲット33、この第1のターゲ
ット33を挟んで両側に側壁(図示しない)、第1のタ
ーゲット33より下流側に位置する中央部に第2のター
ゲット35および下流側流路25の幅方向に延長するリ
ターン壁36がそれぞれ基盤79と一体に設けられてい
る。
【0036】前記フルイディック素子78の基盤79に
は前記仕切り板77に前部室54の内部に突設されたボ
ス63が当接しており、仕切り板77と基盤79とは離
間している。そして、前部室54は基盤79を挟んで区
画され、前部側は第1の流量測定部64に、後部側は第
2の流量測定部65に構成されている。
【0037】さらに、後部室55内のセンサ取付け部5
6にはフローセンサ40と圧電膜センサ41が設けられ
ている。フローセンサ40は、センサ本体42と、検出
部43とからなり、センサ本体42をセンサ取付け部5
6に固定し、検出部43を第2の流量測定部65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、流速が最も速くなる位置に設置さ
れている。
【0038】また、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とからなり、センサ本体44をセンサ取付け部56
に固定し、圧力波導入部45は前記噴出ノズル28の出
口側で、振動現象によって交番圧力波の生ずる位置に開
口する一対の圧力波導入口46,46に連通している。
【0039】したがって、噴出ノズル28から下流側流
路25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、つまり噴出ノズル28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波導入口46,46を
介して圧電膜センサ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流量表示窓に表示され
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フルイディック素子の流路を、圧電膜センサによる
第1の流量測定部とフローセンサによる第2の流量測定
部に区画し、前記流路の上流側に第1と第2の流量測定
部に分流させる分流部を設けることによって、フローセ
ンサがフルイディック素子の発振エネルギーのロスの伴
う箇所、つまり噴出ノズル部ではなく、最適流路形状に
形成された単独の第2の流量測定部に検出部を臨ませる
ことにより、微小流量の検出感度を向上させるこがで
き、フルイディック素子の性能を一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すフルイディック
流量計の流路本体の縦断側面図。
【図2】同実施例の流路本体の斜視図。
【図3】この発明の第2の実施例を示すフルイディック
流量計の流路本体の縦断側面図。
【図4】従来のフルイディック流量計の一部切欠した側
面図。
【図5】同フルイディック流量計の内部構造を示す正面
図。
【符号の説明】
22…流路、28…噴出ノズル、40…フローセンサ、
41…圧電膜センサ、51…流路本体、60,78…フ
ルイディック素子、64…第1の流量測定部、65…第
2の流量測定部、66…分流部。
───────────────────────────────────────────────────── 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 特開 平3−53124(JP,A) (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本体に流体を噴出す
    る噴出ノズルおよびフルイディック素子を設け、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大流量域の計測を行う圧電膜
    センサと微小流量域の計測を行うフローセンサとを設け
    た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の流路を、前記圧電膜センサに
    よる第1の流量測定部と前記フローセンサによる第2の
    流量測定部に基盤によって区画し、前記基盤の上流側端
    部および下流側端部を流体が分流および合流しやすいよ
    うに傾斜面からなる分流部および交流部に形成したこと
    を特徴とするフルイディック流量計。
JP02796593A 1993-02-17 1993-02-17 フルイディック流量計 Expired - Fee Related JP3297122B2 (ja)

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