JP3910778B2 - Fluidic element manufacturing method, fluidic element, fluidic flow meter, combined flow meter - Google Patents

Fluidic element manufacturing method, fluidic element, fluidic flow meter, combined flow meter Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量変化に対応するフルイディック振動を検出するフルイディック素子の製造方法、フルイディック素子、フルイディック型流量計、複合型流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のフルイディック型流量計においては種々の提案がなされている。例えば特開平8−210886号公報に記載されている例は、図8に示すようなフルイディック素子100を用いている。このフルイディック素子100は、流体入口101、ノズル102、流路拡大部103、流体排出口104を順次接続させて形成した流路と、流路拡大部103に配設されてノズル102の出口と対向する誘振子105と、その下流側に配置されたエンドブロック106とを有する。
【0003】
このようなフルイディック素子100を用いたフルイディック型流量計では、ノズル102から下流側に向かって噴出する流体が誘振子105の外側に沿って交互に振り分けられる。図8において誘振子105の下側に流体が流れる状態から説明すると、ノズル102から噴出する流体の大部分は流路拡大部103から流体排出口104に向けて流れるが、一部はエンドブロック106にぶつかり流路拡大部103の下側の側壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル102からの噴出する流体の噴流に直角方向からぶつかる。この帰還流体のエネルギーにより、新たにノズル102から噴出する流体の噴流は今度は誘振子105の上側に流れ、一部はエンドブロック106にぶつかり流路拡大部103の上側の側壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル102からの噴出する流体の噴流に直角方向からぶつかる。この帰還流体のエネルギーにより、新たにノズルから噴出する流体の噴流は今度は誘振子105の下側に流れる。ノズル102から噴出する噴流の流れの振り分けはこのようにして繰り返される。
【0004】
フルイディック型流量計は、上記のように流体に生じた振動(交番圧力波)の周波数を圧力センサにより検出し、その検出した出力を電気信号に変換することで流体の流量を測定しようとするものである。
【0005】
フルイディック型流量計では、流体が一定幅のノズル102から誘振子105に向けて噴出した場合、周囲の流体の流速より速い高速の流れ「噴流」と、その流れの中に置かれた誘振子105の下流側で見られる「後流」との関係が重要で、2次元の場で考えると誘振子105の形状がフルイディック振動特性に極めて重要な役割りを果たしている。
【0006】
もう少し詳しく説明すると、ノズル102からの「噴流」が半無限の空間に噴出した場合は「噴流」の方向は安定するが、流路拡大部103の空間は制限があり中央には誘振子105があるので、噴流はノズル103から噴出するときの初速の方向を維持できなくなり、このため二次元の噴流は不安定になり、この不安定性によりフルイディック振動が始まるきっかけが生まれると考えられる。一方、流れの中に配置した誘振子105の下流側には非対称配列の渦(カルマン渦)が生成され、この渦列は蛇行する流れとなる。したがって、「後流」は振動流となり安定し得なくなると考えられる。このように、「噴流」も「後流」も誘振子105の形状や流路拡大部103の壁面によって影響を受けて不安定になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
現状のフルイディック型流量計は小流量域での直線性が悪いが大流量域の測定に適しているので、例えば都市ガスの流量を測定するガスメータ等では、小流量域の測定に適したフローセンサ等の熱式流量検出センサとフルイディック型流量計とを合わせもつ複合型流量計が用いられている。
【0008】
このようにフルイディック型流量計は、最低振動流量(フルイディック振動の開始流量)が低く、流量範囲には広いダイナミックレンジが望まれている。フルイディック型流量計の流体振動開始量を0流量から使うことができれば、熱式流量検出センサを用いることなくフルイディック型流量計のみによる流量計が実現できる。
【0009】
たとえそうならなかったとしても、フルイディック型流量計の安定した流体振動開始の流量を少しでも低くすることができれば、熱式流量検出センサの仕様を緩めることができる。すなわち、現状の複合型流量計では、例えばフルスケール4000L(リットル)/H(時間)で、200L/h〜数1000L/hの範囲をフルイディック型流量計で受け持ち、0〜200L/hの範囲を熱式流量検出センサで受け持っている。このため、熱式流量検出センサの流量範囲が2桁もあることから小流量域の測定精度が得られにくいという欠点がある。これにより、熱式流量検出センサの性能に厳しい仕様が要求され、流量計として使用する場合には複雑な信号処理や流量補正演算処理が必要である。
【0010】
したがって、フルイディック型流量計の流体振動開始量を100L/h以下(80〜90L/h)にすることができただけでも、信号処理のし易さ、信頼性、製造コストに面での改善に与える影響は大きい。
【0011】
このようなことから、本出願人は、フルイディック型流量計で振動を検出し始めたときの流量(最低振動検出流量)、流量−振動数特性に関して実験的に検討したところ、「ノズルの出口の開口縁における角部の形状」が重要な制御因子であることがわかった。具体的に説明すると、ノズルの出口側の開口縁の角部の形状はエッジであることが望ましいが、製作時にバリが発生すると、バリが存在する部分とそうでない部分とでは流れの状態が乱れてしまう。このため金型成型により製作する場合にはバリが発生しないように曲面に形成する必要がある。しかしながら、この曲面の半径が大きくなるに従い、ノズルの開口縁に対する噴流の剥離位置の変動が大きくなり、この結果、小流量域での直線性が悪くなることがわかった。
【0012】
そこで本発明の目的は、小流量域でのフルイディック振動を安定させ、フルイディック振動出力による流量測定領域を小流量域側に広げることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本願に係る発明は、ノズル及びこのノズルの断面積より広い流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズルの出口に対向する位置で前記流路拡大部に配置された誘振子と、この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡大部に配置されたエンドブロックとを有するフルイディック素子を金型により一体に成型する場合に、前記ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、前記ノズルの出口側の開口縁がR/d=0.125以下の曲面となるような公差を満足するように前記フルイディック素子を成型する、ことを特徴とする。
【0014】
したがって、この方法で製造されたフルイディック素子は、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が安定する。また、曲面の半径が具体的に与えられているため、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が一定の範囲以下に抑制され、噴流の方向が安定する。
【0029】
上記課題に鑑み、本願に係る発明は、ノズル及びこのノズルの断面積より広い流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズルの出口に対向する位置で前記流路拡大部に配置された誘振子と、この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡大部に配置されたエンドブロックとを有し、前記ノズルから噴出される流体の流れを前記誘振子を中心に左右に振り分けて交番圧力波を生じさせるフルイディック素子において、 前記ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、前記ノズルの出口側の開口縁は、R/d=0.125以下の曲面として形成されている、ことを特徴とする。
【0030】
したがって、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が安定する。また、曲面の半径が具体的に与えられているため、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が一定の範囲以下に抑制され、噴流の方向が安定する。
【0049】
請求項記載のフルイディック型流量計は、請求項記載のフルイディック素子と、前記フルイディック素子により発生される交番圧力波に応じた信号を出力する圧力センサと、を備える。
【0050】
したがって、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向を安定させ得るフルイディック型流量計を提供できる。
【0051】
請求項記載の複合型流量計は、請求項記載のフルイディック型流量計と、小流量域の流体の流量を検出する小流量域検出素子と、を備える。
【0052】
したがって、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向を安定させ得る複合型流量計を提供できる。
【0053】
請求項記載の複合型流量計は、請求項の記載の発明において、前記小流量域検出素子は前記フルイディック型流量計の前記ノズルの入口側に配置されている。
【0054】
したがって、請求項記載の発明と同等の作用が得られ、これに加え、流路の構成が簡略化される。
【0055】
請求項記載の複合型流量計は、請求項記載の発明において、前記小流量域検出素子は前記フルイディック型流量計の前記ノズルによる流体の流れの変動に影響されない位置に形成された小流量流路に配置されている。
【0056】
したがって、請求項記載の発明と同等の作用が得られ、これに加え、小流量域検出素子の出力により流体の流量を測定する場合に、ノズルにおける流体の流れの変動に左右されずに測定が可能となる。
【0057】
請求項記載の複合型流量計は、請求項4ないし6何れか一記載の発明において、小流量域検出素子として熱式流量検出センサを用いる。
【0058】
したがって、請求項4ないし6の発明と同等の作用が得られ、これに加え、小流量域での測定感度を高めることができる。
【0059】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図1ないし図6に基づいて説明する。図1はフルイディック素子の斜視図、図2は複合型流量計の概略構造を示す平面図である。
【0060】
先ず、図1を参照してフルイディック素子1Aの構成について説明する。このフルイディック素子1Aは、矢印で示す流体の流れ方向に向かうに従い流路断面積が絞られた流路絞り部2とノズル3とこのノズル3の断面積より広い流路拡大部4とを順次接続してなる流路5と、ノズル3の出口6に対向する位置で流路拡大部4に配置された誘振子7と、この誘振子7の下流側となる位置で流路拡大部4に配置されたエンドブロック8とを有し、ノズル3の中心を通る中心線を間に対称の形状をもってプラスチック材料により成型されている。流路絞り部2の上流側の端部と流路拡大部4の下流側の端部とは開放されている。また、流路絞り部2の両側の壁面には複数の溝9が形成されている。
【0061】
このようなフルイディック素子1Aは、図2に示すように流量計本体10に組み込まれ、この流量計本体10の上面を閉塞する蓋(図示せず)により上面の開口面が覆われる。その蓋の上面には圧力センサ(図示せず)が取り付けられる。この圧力センサは、ノズル3の出口6側の両側に配置されて蓋に形成された孔11を介してフルイディック素子1Aの交番圧力波を検出し、その検出した圧力に応じた電気信号を出力する。また、フルイディック素子1Aに形成された溝9には、整流網12と整流格子13とが組み込まれている。
【0062】
流量計本体10には、流体流入口14と、流体流出口15と、流体流入口14から流体流出口15に向けて流体としてのガスを流す流路16が形成され、この流路16の中央部にフルイディック素子1Aが配置されている。フルイディック素子1Aの流路絞り部2の上流側は流体流入口14に、流路拡大部4の出口側は流体流出口15に接続されている。さらに、フルイディック素子1Aの上流側となる流路16には、地震等の異常な振動を受けたときに駆動部17により流路16を遮断する遮断弁18が組み立てられている。以上の組み立てによりフルイディック型流量計20が構成されている。
【0063】
さらに、フルイディック素子1Aのノズル3の入口側に小流量検出素子としての感熱式流量検出センサ(以下、実施の形態ではフローセンサと称する)19を配設することにより、複合型流量計30が構成されている。このフローセンサ19はガスの流量に応じた電気信号を出力するので、その出力を基にガスの流量が測定される。
【0064】
フルイディック型流量計20の主要な構成部品であるフルイディック素子1Aは、流体流入口14から流入したガスがノズル3から下流側に向かって噴出すると、ガスは誘振子7の外側に沿って交互に振り分けられる。図2において、ガスが誘振子7の上側を流れる状態から説明すると、ノズル3から噴出するガスの大部分は流路拡大部4から流体流出口15に向けて流れるが、一部はエンドブロック8にぶつかり流路拡大部4の上側の側壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル3からの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還流体のエネルギーにより、新たにノズル3から噴出するガスの噴流は今度は誘振子7の下側を流れ、一部はエンドブロック8にぶつかり流路拡大部4の下側の側壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル3からの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還流体のエネルギーにより、新たにノズル3から噴出するガスの噴流は今度は誘振子7の上側に流れる。ノズル3から噴出する噴流の流れの振り分けはこのようなコアンダ効果によって繰り返される。このようにすることで生じた流体振動(交番圧力波)を圧力センサにより検出し、その出力の周期を電気信号に変換して認識することでガスの流量を測定しようとするものである。
【0065】
ところで、フルイディック素子1Aは、ABS(Alkyl Benzene Sulfonate)、PBT(Poly Butyrene Terephthalate)、PC(polycabonate)、POM(Polyacetal resin)、BMC(Bulk Molding Compound)等のプラスチック材料により成型されている。この場合、成型後の寸法変化を小さくする上で、プラスチック材料は方向によって収縮率が異なるが、平均の収縮率が例えば5/1000程度と低いABS、PBT、PC等が好ましい。
【0066】
また、フルイディック素子1Aを成型するときは金型を用いるので、金型の合わせ目となるノズル3の出口6側の開口縁6aには特にバリが生じ易い。このバリは前述のように、流体がノズル3から噴出するときに流れを乱す原因となる。このバリの発生を避けるためにノズル3の開口縁6aに曲面を形成するが、その曲面の半径が大き過ぎると、流体の剥離位置の変動が大きくなる。また、その曲面を仕上げ加工等により一定値に定めることは至難である。
【0067】
そこで、フルイディック素子1Aは、ノズル3の出口6側の開口縁6aが一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するように成型されている。ここでいう一定の半径とは、ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、R/d=0.125以下である。R/d=0.075ならばさらによい。ノズル3の幅dはこの例では4mmであるので、前者の半径は0.5mm、後者の半径は0.3mmとなる。
【0068】
したがって、このような方法で製造されたフルイディック素子1Aのノズル3の出口6側の開口縁6aは、バリのないエッジの状態から、0.5mm以下の半径をもつ曲面の状態に維持されている。
【0069】
このような構成において、ノズル3からガスが噴出するときに開口縁6aにおけるガスの剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が安定する。
【0070】
また、ノズル3を流れるガスの流れの層方向と平行な高さ方向におけるノズル3の開口縁6aの全域が均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子1Aを成型することにより、成型されたフルイディック素子1Aの開口縁6aは、その高さ方向の全域が均一にバリのないエッジ状態から、0.5mm以下の半径をもつ曲面の状態に維持される。したがって、二次元の場においても噴流の方向が安定する。
【0071】
さらに、ノズル3の中心を通る中心線を間とする開口縁6aの両側が均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子1Aを成型することにより、成型されたフルイディック素子1Aの開口縁6aは、その両側が均一にバリのないエッジ状態から、0.5mm以下の半径をもつ曲面の状態に維持される。したがって、コアンダ効果による噴流の振り分けが極めて均等に行われる。
【0072】
ここで、ノズル3の出口6側の開口縁6aの曲面の半径がR/d=0.125(半径0.5mm)の場合の実験結果を図3及び図4に示す。
【0073】
図3は、150L/h、180L/h、200L/h、300L/hと小流量域でのフルイディック振動(交番圧力波)の周期を、流量域毎に100パルス分にわたり測定したグラフである。図4は、3500L/h、4000L/h、5000L/h、6000L/hと大流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量域毎に100パルス分にわたり測定したグラフである。
【0074】
図3及び図4で分かるように、フルイディック振動の周期は流量域が低いほど長くなる。このグラフに示すように、ある流量域では稀に振動の周期が非常に長くなるときがある。例えば、150L/hの流量域では殆ど0.6sec前後の周期を測定したが、3パルスほど倍の1.2secと周期が長いときがある。これはパルス抜けと称して圧力波の交番が抜けたことを意味する。その原因は、ガスがノズル3を噴出するときに、ある瞬間に開口縁6aに対するガスの剥離位置が大きく逸脱したことによるものである。しかし、この逸脱する率は100パルスのうちに3パルス以下で、これは、200L/h〜400L/h以下の小流量域において計量法で許容される器差3%の範囲に入る値である。
【0075】
400L/h以上の流量域における器差は1.5%と低い値に定められているが、図4に示すように5000L/hまでの大流量域では100パルスのうち1パルスだけが逸脱する結果を示すので、器差1%の範囲には十分に入る。さらに大流量域となる6000L/hでは100パルスのうち2パルスだけが逸脱する結果が出たが、器差1.5%の許容値は多少余裕を見込んであり、フルイディック振動を何回かのサンプリングにより検出して流量を測定する場合に、それほど大きな問題にはならない値である。この値は従来より改善された値である。
【0076】
低流量域の直線性をさらに改善するには、ノズル3の出口6側の開口縁6aの曲面の半径をR/d=0.075(半径0.3mm)にするのが好ましい。以下、開口縁6aの曲面の半径をR/d=0.075に定めた場合の実験結果を図5及び図6に示す。
【0077】
図5は、150L/h、180L/h、200L/h、300L/hと小流量域でのフルイディック振動の周期を、流量域別に100パルス分にわたり測定したグラフである。図6は、3500L/h、4000L/h、5000L/h、6000L/hと大流量域でのフルイディック振動の周期を、流量域別に100パルス分にわたり測定したグラフである。
【0078】
この結果でわかるように、100パルス中にパルス抜けの発生は1パルスも発生していない。すなわち、フルイディック素型流量計20は広範囲にわたり計量法の器差を満足していることがわかる。
【0079】
なお、本実施の形態では、フルイディック素子1のノズル3の入口側にフローセンサ19を配置したので、複合型流量計30としての流路16の構成を簡略化することができる。
【0080】
次に、本発明の第二の実施の形態を図7に基いて説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図7は複合型流量計の内部の概略構造を示す平面図である。本実施の形態のフルイディック素子1Bが前記実施の形態のフルイディック素子1Aと異なる点は、
▲1▼フルイディック素子1Bの平面の輪郭が長方形であること
▲2▼複数の整流網12を装着するために溝9の数が増えたこと
▲3▼流路絞り部2の側壁に小流量流路21を合流させて形成したこと
である。ノズル3の出口6側の開口縁6aを一定の半径以下の曲面としたことは前記実施の形態と同様である。
【0081】
このようなフルイディック素子1Bは、溝9に複数の整流網12と整流格子13とを組み込んだ後に蓋(図示せず)により上面の開口面を覆い、その蓋の上面に圧力センサ(図示せず)を取り付けることでフルイディック型流量計40が構成されている。さらに、小流量流路21にフローセンサ19を配設することにより、複合型流量計50が構成されている。
【0082】
このような構成において、小流量流路21はノズル3よりも上流側に形成され、この小流量流路21に感熱式流量検出センサ19が配置されているので、感熱式流量検出センサ19の出力によりガスの流量を測定する場合に、ノズル3におけるガスの流れの変動に左右されずに測定することができる。
【0083】
【発明の効果】
請求項1記載のフルイディック素子の製造方法は、ノズルの出口側の開口縁がノズルから噴出する流体の噴出方向を安定させるため、前記ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、前記ノズルの出口側の開口縁がR/d=0.125以下の曲面となるような公差を満足するように前記フルイディック素子を成型するので、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、曲面の半径が具体的に与えられているため、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動を一定の範囲以下に抑制し、噴流の方向を安定させることができる。
【0084】
また、本願に係るフルイディック素子の製造方法は、ノズルの出口側の開口縁を滑らかにする方法として、その開口縁が一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子を成型するので、請求項1記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【0085】
また、本願に係るフルイディック素子の製造方法は、ノズルを流れる流体の流れの層方向と平行な高さ方向におけるノズルの開口縁の全域が均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子を成型するので、二次元の場においても噴流の方向を安定させることができる。
【0086】
また、本願に係るフルイディック素子の製造方法は、ノズルの中心を通る中心線を間とする開口縁の両側が均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子を成型するので、噴流の方向を安定させることができ、さらに、噴流の振り分けを均等にし、フルイディック振動のパルス抜けを効果的に防止することができる。
【0087】
また、本願に係るフルイディック素子の製造方法は、ノズルの中心を通る中心線を間とする開口縁の両側が均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子を成型するので、二次元の場においても噴流の方向が安定し、さらに、噴流の振り分けを均等にすることができる。
【0089】
また、本願に係るフルイディック素子の製造方法は、ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、ノズルの出口側の開口縁がR/d=0.075以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイディック素子を成型するので、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動をさらに抑制することができる。
【0090】
また、本願に係るフルイディック素子の製造方法は、プラスチック材料を用いてフルイディック素子を成型するので、噴流の方向を安定させることができるフルイディック素子を安価に且つ容易に得ることができる。
【0091】
本願に係るフルイディック素子は、ノズルの出口側の開口縁は、ノズルから噴出する流体の噴出方向を安定させるために、ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、ノズルの出口側の開口縁は、R/d=0.125以下の曲面として形成されているので、曲面の半径が具体的に与えられているため、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動を一定の範囲以下に抑制し、小流量域でのフルイディック振動を安定させ、フルイディック振動出力による流量測定領域を小流量域側に広げることができる。
【0092】
また、本願に係るフルイディック素子は、前記ノズルの出口側の開口縁は、一定の半径以下の曲面として形成されているので、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が安定し、これにより、小流量域でのフルイディック振動を安定させ、フルイディック振動出力による流量測定領域を小流量域側に広げることができる。
【0093】
また、本願に係るフルイディック素子は、ノズルを流れる流体の流れの層方向と平行な高さ方向におけるノズルの開口縁の全域は、均一に一定の半径以下の曲面として形成されているので、二次元の場においても噴流の方向を安定させることができる。
【0094】
また、本願に係るフルイディック素子は、ノズルの中心を通る中心線を間とする開口縁の両側は、均一に一定の半径以下の曲面として形成されているので、噴流の方向を安定させることができ、さらに、噴流の振り分けを均等にし、フルイディック振動のパルス抜けを効果的に防止することができる。
【0095】
また、本願に係るフルイディック素子は、ノズルの中心を通る中心線を間とする前記開口縁の両側は、均一に一定の半径以下の曲面として形成されているので、二次元の場においても噴流の方向を安定させ、さらに、噴流の振り分けを均等にすることができる。
【0097】
また、本願に係るフルイディック素子は、ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、ノズルの出口側の開口縁は、R/d=0.075以下の曲面として形成されているので、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動をさらに抑制することができる。
【0098】
また、本願に係るフルイディック素子は、ノズルの出口側の開口縁に曲面を形成した場合、その曲面の円弧の長さは前記ノズルの開口縁の高さ方向の全域において均一であるので、二次元の場においても噴流の方向を安定させることができる。
【0099】
また、本願に係るフルイディック素子は、ノズルの出口側の開口縁に曲面を形成した場合、その曲面の円弧の長さはノズルの開口縁の両側において均一であるので、噴流の振り分けを均等にすることができる。
【0100】
また、本願に係るフルイディック素子は、プラスチック材料を用いて成型されているので、噴流の方向を安定させることができるフルイディック素子を安価に且つ容易に得ることができる。
【0101】
また、本願に係るフルイディック型流量計は、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動を少なくし、噴流の方向を安定させ得るフルイディック型流量計を提供できる。
【0102】
また、本願に係る複合型流量計は、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動を少なくし、噴流の方向を安定させ得る複合型流量計を提供できる。
【0103】
また、本願に係る複合型流量計は、小流量域検出素子はノズルの入口側に配置されているので、流路の構成を簡略化することができる。
【0104】
また、本願に係る複合型流量計は、小流量域検出素子はノズルによる流体の流れの変動に影響されない位置に形成された小流量流路に配置されているので、小流量域検出素子の出力により流体の流量を測定する場合に、ノズルにおける流体の流れの変動に左右されずに測定が可能となる。
【0105】
また、本願に係る複合型流量計は、小流量域検出素子として熱式流量検出センサを用いるので、小流量域での測定感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態におけるフルイディック素子の斜視図である。
【図2】複合型流量計の概略構造を示す平面図である。
【図3】小流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量別毎に100パルス分にわたり測定したグラフである。
【図4】大流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量別毎に100パルス分にわたり測定したグラフである。
【図5】小流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量別毎に100パルス分にわたり測定したグラフである。
【図6】大流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量別毎に100パルス分にわたり測定したグラフである。
【図7】本発明の第二の実施の形態における複合型流量計の概略構造を示す平面図である。
【図8】従来のフルイディック素子を示す平面図である。
【符号の説明】
1A,1B フルイディック素子
3 ノズル
4 流路拡大部
5 流路
6 ノズルの出口
6a 開口縁
7 誘振子
8 エンドブロック
19 小流量域検出素子
20,40 フルイディック型流量計
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluidic element manufacturing method, a fluidic element, a fluidic flow meter, and a composite flow meter that detect fluidic vibration corresponding to a change in fluid flow rate.
[0002]
[Prior art]
Various proposals have been made for this type of fluidic type flow meter. For example, the example described in JP-A-8-210886 uses a fluidic element 100 as shown in FIG. The fluidic element 100 includes a flow path formed by sequentially connecting a fluid inlet 101, a nozzle 102, a flow path expanding portion 103, and a fluid discharge port 104, and an outlet of the nozzle 102 disposed in the flow path expanding section 103. It has an opposing pendulum 105 and an end block 106 arranged on the downstream side thereof.
[0003]
In the fluidic flow meter using such a fluidic element 100, the fluid ejected from the nozzle 102 toward the downstream side is alternately distributed along the outside of the attracting element 105. Referring to FIG. 8, the state in which the fluid flows below the attracting element 105 is described. Most of the fluid ejected from the nozzle 102 flows from the flow path expanding portion 103 toward the fluid discharge port 104, but a part thereof is the end block 106. It hits and becomes a return fluid along the lower side wall of the flow path expanding portion 103, and hits the jet of fluid newly ejected from the nozzle 102 from a right angle direction. Due to the energy of the return fluid, a jet of the fluid newly ejected from the nozzle 102 now flows to the upper side of the attracting element 105, and a part thereof collides with the end block 106 and returns to the return fluid along the upper side wall of the flow path expanding portion 103. Thus, a new jet of fluid ejected from the nozzle 102 collides from the right angle direction. Due to the energy of the return fluid, a fluid jet newly ejected from the nozzle now flows below the attracting element 105. The distribution of the flow of the jet ejected from the nozzle 102 is repeated in this way.
[0004]
A fluidic type flow meter detects the frequency of vibration (alternating pressure wave) generated in a fluid as described above by a pressure sensor, and converts the detected output into an electrical signal to measure the fluid flow rate. Is.
[0005]
In a fluidic type flow meter, when a fluid is ejected from a nozzle 102 having a certain width toward the attracting element 105, a high-speed flow “jet” that is faster than the flow velocity of the surrounding fluid and an attracting element placed in the flow. The relationship with the “wake” seen on the downstream side of 105 is important, and the shape of the attractor 105 plays an extremely important role in the fluidic vibration characteristics when considered in a two-dimensional field.
[0006]
More specifically, when the “jet” from the nozzle 102 is ejected into a semi-infinite space, the direction of the “jet” is stable, but the space of the flow path expanding portion 103 is limited, and an attractor 105 is provided at the center. Therefore, the jet cannot maintain the direction of the initial velocity when ejected from the nozzle 103, so that the two-dimensional jet becomes unstable, and this instability is considered to cause the start of fluidic oscillation. On the other hand, an asymmetrical vortex (Karman vortex) is generated on the downstream side of the attracting element 105 arranged in the flow, and this vortex row becomes a meandering flow. Therefore, it is considered that the “wake flow” becomes an oscillating flow and cannot be stabilized. As described above, both the “jet flow” and the “wake flow” are unstable due to the influence of the shape of the attracting element 105 and the wall surface of the flow path expanding portion 103.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The current fluidic type flowmeter has poor linearity in the small flow rate range, but is suitable for measurement in the large flow rate range. For example, in a gas meter that measures the flow rate of city gas, the flow is suitable for measurement in the small flow rate range. A combined flow meter having a thermal flow detection sensor such as a sensor and a fluidic flow meter is used.
[0008]
Thus, the fluidic flow meter has a low minimum vibration flow rate (fluidic vibration start flow rate), and a wide dynamic range is desired for the flow rate range. If the fluid vibration start amount of the fluidic type flow meter can be used from 0 flow rate, a flow meter using only the fluidic type flow meter can be realized without using a thermal flow rate detection sensor.
[0009]
Even if this is not the case, the specification of the thermal flow rate detection sensor can be relaxed if the flow rate at the start of the stable fluid vibration of the fluidic flow meter can be lowered as much as possible. That is, in the current combined flow meter, for example, a full scale of 4000 L (liter) / H (hours), a range of 200 L / h to several thousand L / h is handled by a fluidic flow meter, and a range of 0 to 200 L / h. Is handled by a thermal flow sensor. For this reason, since the flow range of the thermal type flow detection sensor is as many as two digits, there is a drawback that it is difficult to obtain measurement accuracy in a small flow range. As a result, strict specifications are required for the performance of the thermal flow rate detection sensor, and complex signal processing and flow rate correction calculation processing are required when used as a flow meter.
[0010]
Therefore, even if the fluid vibration start amount of the fluidic type flow meter can be reduced to 100 L / h or less (80 to 90 L / h), improvement in signal processing ease, reliability, and manufacturing cost is achieved. The impact on is great.
[0011]
For this reason, the present applicant has experimentally studied the flow rate (minimum vibration detection flow rate) and flow rate-frequency characteristics when vibration is started to be detected by a fluidic type flow meter. It was found that the shape of the corner at the edge of the opening was an important control factor. Specifically, it is desirable that the shape of the corner of the opening edge on the outlet side of the nozzle is an edge, but if a burr occurs during manufacturing, the flow state is disturbed between the part where the burr exists and the part where the burr does not exist. End up. For this reason, in the case of manufacturing by mold molding, it is necessary to form a curved surface so as not to generate burrs. However, it has been found that as the radius of the curved surface increases, the variation in the separation position of the jet with respect to the opening edge of the nozzle increases, and as a result, the linearity in a small flow rate region deteriorates.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to stabilize fluidic vibration in a small flow rate region and to expand a flow rate measurement region based on fluidic vibration output to the small flow rate region side.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  In view of the above problems, the invention according to the present application is arranged in the flow passage enlargement portion at a position facing the nozzle and the flow passage enlargement portion wider than the cross-sectional area of the nozzle, and the outlet of the nozzle. When the fluidic element having the attractor and the end block disposed in the flow passage enlarged portion at a position on the downstream side of the attractor is integrally molded by a mold,The fluidic element is molded so as to satisfy a tolerance that the opening edge of the nozzle has a curved surface of R / d = 0.125 or less, where d is the nozzle width and R is the radius. ,It is characterized by that.
[0014]
  Therefore, in the fluidic element manufactured by this method, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the fluid separation position at the opening edge is reduced, and the jet direction is stabilized.In addition, since the radius of the curved surface is given specifically, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the separation position of the fluid at the opening edge is suppressed to a certain range or less, and the jet direction is stabilized.
[0029]
  In view of the above problems, the invention according to the present application is arranged in the flow passage enlargement portion at a position facing the nozzle and the flow passage enlargement portion wider than the cross-sectional area of the nozzle, and the outlet of the nozzle. And an end block arranged in the flow passage enlargement portion at a position downstream of the attractor, and the flow of the fluid ejected from the nozzle is distributed to the left and right around the attractor In a fluidic element that generates an alternating pressure wave,When the width of the nozzle is d and the radius is R, the opening edge on the outlet side of the nozzle is formed as a curved surface with R / d = 0.125 or less.It is characterized by that.
[0030]
  Therefore, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the fluid separation position at the opening edge is reduced, and the jet direction is stabilized. Also,Since the radius of the curved surface is specifically given, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the separation position of the fluid at the opening edge is suppressed to a certain range or less, and the direction of the jet is stabilized.
[0049]
  Claim3The fluidic type flow meter described in claim2And a pressure sensor that outputs a signal corresponding to an alternating pressure wave generated by the fluidic element.
[0050]
Therefore, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluid separation position at the opening edge is less changed, and a fluidic flow meter that can stabilize the direction of the jet can be provided.
[0051]
Claim4The combined flow meter described in claim3The fluidic flow meter described above and a small flow rate detection element for detecting the flow rate of the fluid in the small flow rate range.
[0052]
Therefore, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the separation position of the fluid at the opening edge is reduced, and a composite flow meter that can stabilize the jet direction can be provided.
[0053]
Claim5The combined flow meter described in claim4In the invention described above, the small flow rate region detecting element is disposed on the inlet side of the nozzle of the fluidic type flow meter.
[0054]
Therefore, the claims4The same effect as that of the described invention is obtained, and in addition, the configuration of the flow path is simplified.
[0055]
Claim6The combined flow meter described in claim4In the described invention, the small flow rate region detecting element is disposed in a small flow rate channel formed at a position not affected by a fluid flow fluctuation by the nozzle of the fluidic flow meter.
[0056]
Therefore, the claims4The operation equivalent to that of the described invention can be obtained, and in addition to this, when the flow rate of the fluid is measured by the output of the small flow rate region detecting element, the measurement can be performed regardless of the fluctuation of the fluid flow in the nozzle.
[0057]
Claim7The combined flow meter described in claim4 to 6In any one of the inventions, a thermal flow rate detection sensor is used as the small flow rate region detection element.
[0058]
Therefore, the claims4 to 6In addition to this, the measurement sensitivity in a small flow rate region can be increased.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a fluidic element, and FIG. 2 is a plan view showing a schematic structure of a composite flow meter.
[0060]
First, the configuration of the fluidic element 1A will be described with reference to FIG. The fluidic element 1A sequentially includes a flow restrictor 2 and a nozzle 3 whose flow cross-sectional area is reduced in the direction of fluid flow indicated by an arrow, and a flow passage expanding part 4 having a larger cross-sectional area than the nozzle 3. Connected flow path 5, attractor 7 disposed in flow path expanding part 4 at a position facing outlet 6 of nozzle 3, and flow path expanded part 4 at a position downstream of this attractor 7. The end block 8 is disposed, and a center line passing through the center of the nozzle 3 is formed of a plastic material with a symmetrical shape therebetween. The upstream end of the flow restrictor 2 and the downstream end of the flow enlarged portion 4 are open. A plurality of grooves 9 are formed on the wall surfaces on both sides of the flow restrictor 2.
[0061]
Such a fluidic element 1A is incorporated in the flow meter main body 10 as shown in FIG. 2, and the upper opening is covered with a lid (not shown) that closes the upper surface of the flow meter main body 10. A pressure sensor (not shown) is attached to the upper surface of the lid. This pressure sensor detects the alternating pressure wave of the fluidic element 1A through holes 11 arranged on both sides on the outlet 6 side of the nozzle 3 and formed in the lid, and outputs an electrical signal corresponding to the detected pressure. To do. Further, a rectifying network 12 and a rectifying grid 13 are incorporated in the groove 9 formed in the fluidic element 1A.
[0062]
The flow meter body 10 is formed with a fluid inlet 14, a fluid outlet 15, and a flow path 16 for flowing a gas as a fluid from the fluid inlet 14 toward the fluid outlet 15. The fluidic element 1A is arranged in the part. The fluidic element 1 </ b> A has an upstream side of the flow path restricting portion 2 connected to the fluid inlet 14, and an outlet side of the flow path expanding portion 4 is connected to the fluid outlet 15. Furthermore, a shutoff valve 18 is assembled in the flow path 16 on the upstream side of the fluidic element 1A so that the drive section 17 shuts off the flow path 16 when subjected to abnormal vibration such as an earthquake. The fluidic flow meter 20 is configured by the above assembly.
[0063]
Furthermore, by disposing a thermal type flow rate detection sensor (hereinafter referred to as a flow sensor in the embodiment) 19 as a small flow rate detection element on the inlet side of the nozzle 3 of the fluidic element 1A, the composite flow meter 30 is provided. It is configured. Since the flow sensor 19 outputs an electrical signal corresponding to the gas flow rate, the gas flow rate is measured based on the output.
[0064]
The fluidic element 1 </ b> A, which is a main component of the fluidic flow meter 20, is configured such that when the gas flowing in from the fluid inlet 14 is ejected downstream from the nozzle 3, the gas alternates along the outside of the attracting element 7. It is distributed to. Referring to FIG. 2, the gas flows from the upper side of the attracting element 7. Most of the gas ejected from the nozzle 3 flows from the flow passage expanding portion 4 toward the fluid outlet 15, but a part thereof is the end block 8. It collides with and becomes a return fluid along the upper side wall of the flow path expanding section 4 and hits a jet of gas newly ejected from the nozzle 3 from a substantially right angle direction. Due to the energy of the return fluid, the gas jet newly ejected from the nozzle 3 now flows below the attractor 7 and partly collides with the end block 8 along the lower side wall of the flow path expanding portion 4. It becomes a return fluid and collides with a jet of gas newly ejected from the nozzle 3 from a substantially perpendicular direction. Due to the energy of the return fluid, a jet of gas newly ejected from the nozzle 3 now flows on the upper side of the attractor 7. The distribution of the flow of the jet ejected from the nozzle 3 is repeated by such a Coanda effect. The fluid vibration (alternating pressure wave) generated in this way is detected by a pressure sensor, and the gas flow rate is measured by converting the period of the output into an electric signal and recognizing it.
[0065]
By the way, the fluidic element 1A is molded by a plastic material such as ABS (Alkyl Benzene Sulfonate), PBT (Poly Butyrene Terephthalate), PC (polycabonate), POM (Polyacetal resin), BMC (Bulk Molding Compound). In this case, in order to reduce the dimensional change after molding, the plastic material has different shrinkage ratios depending on the direction, but ABS, PBT, PC, etc. having an average shrinkage ratio as low as about 5/1000 is preferable.
[0066]
Further, since a mold is used when the fluidic element 1A is molded, burrs are particularly likely to occur at the opening edge 6a on the outlet 6 side of the nozzle 3 serving as a joint of the mold. As described above, the burrs cause the flow to be disturbed when the fluid is ejected from the nozzle 3. In order to avoid the occurrence of this burr, a curved surface is formed at the opening edge 6a of the nozzle 3. If the radius of the curved surface is too large, the variation in the fluid separation position becomes large. Further, it is very difficult to set the curved surface to a constant value by finishing or the like.
[0067]
Therefore, the fluidic element 1A is molded so as to satisfy a tolerance that the opening edge 6a on the outlet 6 side of the nozzle 3 is a curved surface having a certain radius or less. Here, the constant radius is R / d = 0.125 or less, where d is the nozzle width and R is the radius. More preferably, R / d = 0.075. Since the width d of the nozzle 3 is 4 mm in this example, the former radius is 0.5 mm and the latter radius is 0.3 mm.
[0068]
Therefore, the opening edge 6a on the outlet 6 side of the nozzle 3 of the fluidic element 1A manufactured by such a method is maintained in a curved surface state having a radius of 0.5 mm or less from an edge state without burrs. Yes.
[0069]
In such a configuration, when the gas is ejected from the nozzle 3, the fluctuation of the gas separation position at the opening edge 6a is reduced, and the jet direction is stabilized.
[0070]
Further, the fluidic element 1A is designed so as to satisfy a tolerance that the entire area of the opening edge 6a of the nozzle 3 in the height direction parallel to the layer direction of the gas flow flowing through the nozzle 3 is uniformly curved with a certain radius or less. The opening edge 6a of the fluidic element 1A thus molded is maintained in a curved state having a radius of 0.5 mm or less from an edge state where the entire area in the height direction is uniformly free of burrs. . Therefore, the jet direction is stable even in a two-dimensional field.
[0071]
Further, the fluidic element 1A is molded so as to satisfy a tolerance that both sides of the opening edge 6a having a center line passing through the center of the nozzle 3 are uniformly curved surfaces having a certain radius or less. Further, the opening edge 6a of the fluidic element 1A is maintained in a curved surface state having a radius of 0.5 mm or less from an edge state in which both sides are uniformly free of burrs. Therefore, the jets are distributed evenly by the Coanda effect.
[0072]
Here, FIG. 3 and FIG. 4 show the experimental results when the radius of the curved surface of the opening edge 6a on the outlet 6 side of the nozzle 3 is R / d = 0.125 (radius 0.5 mm).
[0073]
FIG. 3 is a graph in which the period of fluidic vibration (alternating pressure wave) in a small flow rate range of 150 L / h, 180 L / h, 200 L / h, and 300 L / h is measured over 100 pulses for each flow rate range. . FIG. 4 is a graph in which the frequency of alternating pressure wave vibrations in a large flow rate range of 3500 L / h, 4000 L / h, 5000 L / h, and 6000 L / h was measured over 100 pulses for each flow rate range.
[0074]
As can be seen in FIGS. 3 and 4, the period of fluidic oscillation becomes longer as the flow rate region is lower. As shown in this graph, the vibration period may be very long in a certain flow rate range. For example, in the flow rate range of 150 L / h, the period of about 0.6 sec was measured, but there are times when the period is as long as 1.2 pulses, which is twice as long as 3 pulses. This is referred to as missing pulse and means that the alternating pressure wave is missing. The cause is that when the gas is ejected from the nozzle 3, the gas peeling position with respect to the opening edge 6a deviates greatly at a certain moment. However, this deviating rate is 3 pulses or less out of 100 pulses, which is a value that falls within the range of 3% of the instrumental tolerance allowed by the measurement method in a small flow rate range of 200 L / h to 400 L / h or less. .
[0075]
The instrumental difference in the flow rate region of 400 L / h or more is set to a low value of 1.5%, but only one pulse out of 100 pulses deviates in the large flow rate region up to 5000 L / h as shown in FIG. Since the results are shown, it is well within the range of 1% instrumental error. Furthermore, at 6000 L / h, which is a large flow rate region, only 2 out of 100 pulses deviated. However, the allowable value of the instrumental error of 1.5% allows some allowance, and several fluidic vibrations have occurred. This is a value that does not pose a significant problem when the flow rate is measured by detecting by sampling. This value is an improved value over the prior art.
[0076]
In order to further improve the linearity in the low flow rate region, the radius of the curved surface of the opening edge 6a on the outlet 6 side of the nozzle 3 is preferably set to R / d = 0.075 (radius 0.3 mm). Hereinafter, experimental results when the radius of the curved surface of the opening edge 6a is set to R / d = 0.075 are shown in FIGS.
[0077]
FIG. 5 is a graph in which the period of fluidic vibration in a small flow rate region of 150 L / h, 180 L / h, 200 L / h, and 300 L / h is measured over 100 pulses for each flow rate region. FIG. 6 is a graph in which the period of fluidic vibration in a large flow rate region of 3500 L / h, 4000 L / h, 5000 L / h, and 6000 L / h is measured over 100 pulses for each flow rate region.
[0078]
As can be seen from this result, no missing pulse occurs in 100 pulses. That is, it can be seen that the fluidic type flow meter 20 satisfies the instrumental error of the measuring method over a wide range.
[0079]
In the present embodiment, since the flow sensor 19 is disposed on the inlet side of the nozzle 3 of the fluidic element 1, the configuration of the flow path 16 as the composite flow meter 30 can be simplified.
[0080]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is also omitted. FIG. 7 is a plan view showing a schematic structure inside the composite flow meter. The difference between the fluidic element 1B of the present embodiment and the fluidic element 1A of the embodiment is that
(1) The outline of the plane of the fluidic element 1B is rectangular.
(2) Increase in the number of grooves 9 to mount a plurality of rectifying networks 12
(3) The small flow passage 21 is formed on the side wall of the passage restricting portion 2 to join.
It is. The opening edge 6a on the outlet 6 side of the nozzle 3 has a curved surface with a certain radius or less, as in the above embodiment.
[0081]
In such a fluidic element 1B, a plurality of rectifying networks 12 and rectifying grids 13 are assembled in the groove 9, and then an upper opening is covered with a lid (not shown), and a pressure sensor (not shown) is formed on the upper surface of the lid. The fluidic type flow meter 40 is configured by attaching a Further, the composite flow meter 50 is configured by disposing the flow sensor 19 in the small flow channel 21.
[0082]
In such a configuration, the small flow channel 21 is formed on the upstream side of the nozzle 3, and the thermal flow rate detection sensor 19 is disposed in the small flow channel 21. When the gas flow rate is measured by the above, it can be measured without being influenced by the fluctuation of the gas flow in the nozzle 3.
[0083]
【The invention's effect】
In the fluidic element manufacturing method according to claim 1, the opening edge on the outlet side of the nozzle stabilizes the ejection direction of the fluid ejected from the nozzle.The fluidic element is molded so as to satisfy a tolerance that the opening edge of the nozzle has a curved surface of R / d = 0.125 or less, where d is the nozzle width and R is the radius.Therefore, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the separation position of the fluid at the opening edge is reduced,Since the radius of the curved surface is given concretely, when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the fluid separation position at the opening edge can be suppressed to a certain range or less, and the jet direction can be stabilized.
[0084]
In addition, according to the present applicationThe fluidic element manufacturing method, as a method of smoothing the opening edge on the outlet side of the nozzle, because the fluidic element is molded so as to satisfy the tolerance that the opening edge becomes a curved surface having a certain radius or less, The same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.
[0085]
In addition, according to the present applicationThe manufacturing method of the fluidic element is such that the entire area of the nozzle opening edge in the height direction parallel to the layer direction of the fluid flow through the nozzle satisfies a tolerance such that the entire surface of the nozzle becomes a curved surface having a certain radius or less. Since the dick element is molded, the direction of the jet can be stabilized even in a two-dimensional field.
[0086]
In addition, according to the present applicationSince the fluidic element manufacturing method molds the fluidic element so as to satisfy the tolerance that the both sides of the opening edge with the center line passing through the center of the nozzle in between are uniformly curved surfaces with a certain radius or less, The direction of the jet can be stabilized, and further, the distribution of the jet can be made uniform, and the pulse omission of fluidic vibration can be effectively prevented.
[0087]
In addition, according to the present applicationSince the fluidic element manufacturing method molds the fluidic element so as to satisfy the tolerance that the both sides of the opening edge with the center line passing through the center of the nozzle in between are uniformly curved surfaces with a certain radius or less, Even in a two-dimensional field, the direction of the jet is stable, and the jets can be evenly distributed.
[0089]
In addition, according to the present applicationThe manufacturing method of the fluidic element is such that when the width of the nozzle is d and the radius is R, the opening edge on the outlet side of the nozzle satisfies a tolerance such that a curved surface with R / d = 0.075 or less is satisfied. Because the dick element is molded, fluctuation of the fluid separation position at the opening edge when fluid is ejected from the nozzleTheCan be further suppressed.
[0090]
In addition, according to the present applicationIn the fluidic element manufacturing method, since the fluidic element is molded using a plastic material, a fluidic element capable of stabilizing the jet direction can be obtained inexpensively and easily.
[0091]
According to this applicationThe fluidic element has an opening edge on the outlet side of the nozzle to stabilize the ejection direction of the fluid ejected from the nozzle.When the nozzle width is d and the radius is R, the opening edge on the outlet side of the nozzle is formed as a curved surface with R / d = 0.125 or less, so the radius of the curved surface is given specifically. For,When fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the fluid separation position at the opening edge is suppressed to a certain range or less, the fluidic vibration in the small flow rate range is stabilized, and the flow measurement area by the fluidic vibration output is in the small flow rate range Can be spread to the side.
[0092]
In addition, according to the present applicationIn the fluidic element, the opening edge on the outlet side of the nozzle is formed as a curved surface having a certain radius or less, so that when the fluid is ejected from the nozzle, the fluctuation of the fluid separation position at the opening edge is reduced, and the jet flow This stabilizes the fluidic vibration in the small flow rate region and expands the flow rate measurement region by the fluidic vibration output to the small flow rate region side.
[0093]
In addition, according to the present applicationIn the fluidic element, the entire area of the nozzle opening edge in the height direction parallel to the layer direction of the fluid flow through the nozzle is uniformly formed as a curved surface having a certain radius or less. The direction of the jet can be stabilized.
[0094]
In addition, according to the present applicationIn the fluidic element, both sides of the opening edge with the center line passing through the center of the nozzle in between are formed as curved surfaces with a uniform radius or less uniformly, so that the direction of the jet can be stabilized. Can be evenly distributed, and the pulse omission of fluidic vibration can be effectively prevented.
[0095]
In addition, according to the present applicationIn the fluidic element, both sides of the opening edge between the center line passing through the center of the nozzle are uniformly formed as curved surfaces with a certain radius or less, so that the direction of the jet can be stabilized even in a two-dimensional field. Furthermore, the distribution of jets can be made uniform.
[0097]
  In addition, according to the present applicationIn the fluidic element, when the nozzle width is d and the radius is R, the opening edge on the outlet side of the nozzle is formed as a curved surface with R / d = 0.075 or less, so that fluid is ejected from the nozzle. Sometimes changes in fluid separation at the opening edgeMoveCan be further suppressed.
[0098]
In addition, according to the present applicationIn the fluidic element, when a curved surface is formed at the opening edge on the outlet side of the nozzle, the length of the arc of the curved surface is uniform throughout the height direction of the opening edge of the nozzle, so even in a two-dimensional field. The direction of the jet can be stabilized.
[0099]
The fluidic element according to the present application isWhen a curved surface is formed at the opening edge on the outlet side of the nozzle, the length of the arc of the curved surface is uniform on both sides of the opening edge of the nozzle, so that the jets can be evenly distributed.
[0100]
In addition, according to the present applicationSince the fluidic element is molded using a plastic material, a fluidic element capable of stabilizing the jet direction can be obtained inexpensively and easily.
[0101]
In addition, according to the present applicationThe fluidic type flow meter can provide a fluidic type flow meter that can reduce the fluctuation of the separation position of the fluid at the opening edge when the fluid is ejected from the nozzle, and can stabilize the direction of the jet.
[0102]
In addition, the composite flow meter according to the present application isWhen the fluid is ejected from the nozzle, it is possible to provide a composite flow meter that can reduce the fluctuation of the separation position of the fluid at the opening edge and can stabilize the jet direction.
[0103]
In addition, the combined flow meter according to the present application isSince the small flow rate region detecting element is arranged on the inlet side of the nozzle, the configuration of the flow path can be simplified.
[0104]
In addition, the combined flow meter according to the present application isSince the small flow rate detection element is arranged in a small flow channel formed at a position not affected by fluctuations in the flow of fluid due to the nozzle, when measuring the flow rate of the fluid by the output of the small flow rate detection element, Measurement is possible without being influenced by fluctuations in the flow of fluid in the nozzle.
[0105]
In addition, the combined flow meter according to the present application isSince the thermal flow rate detection sensor is used as the small flow rate region detecting element, the measurement sensitivity in the small flow rate region can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a fluidic element according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic structure of a composite flow meter.
FIG. 3 is a graph obtained by measuring the vibration cycle of an alternating pressure wave in a small flow rate region over 100 pulses for each flow rate.
FIG. 4 is a graph obtained by measuring the vibration cycle of alternating pressure waves in a large flow rate region over 100 pulses for each flow rate.
FIG. 5 is a graph obtained by measuring the vibration period of alternating pressure waves in a small flow rate range over 100 pulses for each flow rate.
FIG. 6 is a graph obtained by measuring the vibration period of alternating pressure waves in a large flow rate range over 100 pulses for each flow rate.
FIG. 7 is a plan view showing a schematic structure of a composite flow meter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a conventional fluidic element.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Fluidic element
3 nozzles
4 Channel expansion section
5 Channel
6 Nozzle outlet
6a Open edge
7 Attractor
8 End block
19 Small flow rate detection element
20, 40 Fluidic type flow meter

Claims (7)

ノズル及びこのノズルの断面積より広い流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズルの出口に対向する位置で前記流路拡大部に配置された誘振子と、この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡大部に配置されたエンドブロックとを有するフルイディック素子を金型により一体に成型する場合に、
前記ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、前記ノズルの出口側の開口縁がR/d=0.125以下の曲面となるような公差を満足するように前記フルイディック素子を成型する、
ことを特徴とするフルイディック素子の製造方法。
A flow path formed by connecting a nozzle and a flow path enlargement portion wider than the cross-sectional area of the nozzle, an attractor disposed in the flow path enlargement portion at a position facing the outlet of the nozzle, and a downstream side of the attractor When a fluidic element having an end block disposed in the flow passage enlarged portion at a position to be integrally molded with a mold,
The fluidic element is molded so as to satisfy a tolerance that the opening edge of the nozzle has a curved surface of R / d = 0.125 or less, where d is the nozzle width and R is the radius. ,
A method for producing a fluidic element, characterized in that:
ノズル及びこのノズルの断面積より広い流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズルの出口に対向する位置で前記流路拡大部に配置された誘振子と、この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡大部に配置されたエンドブロックとを有し、前記ノズルから噴出される流体の流れを前記誘振子を中心に左右に振り分けて交番圧力波を生じさせるフルイディック素子において、
前記ノズルの幅をd、半径をRとしたとき、前記ノズルの出口側の開口縁は、R/d=0.125以下の曲面として形成されている、
ことを特徴とするフルイディック素子。
A flow path formed by connecting a nozzle and a flow path enlargement portion wider than the cross-sectional area of the nozzle, an attractor disposed in the flow path enlargement portion at a position facing the outlet of the nozzle, and a downstream side of the attractor A fluidic element that generates an alternating pressure wave by distributing the flow of fluid ejected from the nozzle to the left and right around the attracting element. ,
When the width of the nozzle is d and the radius is R, the opening edge on the outlet side of the nozzle is formed as a curved surface with R / d = 0.125 or less.
A fluidic element characterized by that.
請求項2記載のフルイディック素子と、前記フルイディック素子により発生される交番圧力波に応じた信号を出力する圧力センサと、を備えるフルイディック型流量計。   A fluidic flow meter comprising: the fluidic element according to claim 2; and a pressure sensor that outputs a signal corresponding to an alternating pressure wave generated by the fluidic element. 請求項3記載のフルイディック型流量計と、小流量域の流体の流量を検出する小流量域検出素子と、を備える複合型流量計。  A combined flow meter comprising the fluidic flow meter according to claim 3 and a small flow rate detection element for detecting a flow rate of a fluid in the small flow rate range. 前記小流量域検出素子は前記フルイディック型流量計の前記ノズルの入口側に配置されている請求項4記載の複合型流量計。  5. The composite flow meter according to claim 4, wherein the small flow region detection element is disposed on an inlet side of the nozzle of the fluidic flow meter. 前記小流量域検出素子は前記フルイディック型流量計の前記ノズルによる流体の流れの変動に影響されない位置に形成された小流量流路に配置されている請求項4記載の複合型流量計。  5. The composite flow meter according to claim 4, wherein the small flow region detection element is disposed in a small flow channel formed at a position not affected by fluid flow fluctuations caused by the nozzle of the fluidic flow meter. 小流量域検出素子として熱式流量検出センサを用いる請求項4ないし6の何れか一記載の複合型流量計。  The combined flow meter according to any one of claims 4 to 6, wherein a thermal flow rate detection sensor is used as the small flow rate range detection element.
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