JPH01145523A

JPH01145523A - 流体振動子

Info

Publication number: JPH01145523A
Application number: JP63149218A
Authority: JP
Inventors: David A Churchill; ディヴィッド　アレン　チャーチル; Geoffrey J Parkinson; ジェフリー　ジョン　パーキンソン
Original assignee: British Gas PLC
Current assignee: British Gas PLC
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1989-06-07
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: DK174441B1; ES2019689B3; DK332288D0; GB8714395D0; JPH071183B2; DE3861551D1; EP0295845B1; DK332288A; EP0295845A1; GB2205947B; GB2205947A; US4911007A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、流体振動子を用いた形式の流量計に関し、特
に、分岐流量計すなわちバイパス流ｈｔ計に使用する流
体振動子の構造に関する。

半導体の製造業者らによって、シリコンで作られたマス
フローセンサが設計されがっ開発されており、産業用プ
ラントに供給される空気その他のガスのような流体の流
析測定精度を向上させるべく、これらのセンサの性能を
向上させることが要求されている。しかしながら、産業
用の空気その他のガスを供給するパイプラインの直径は
一般的に２５〜３００　ｍｍあるのに対し、シリコンチ
ップの活性法検出エレメントの直線寸法は一般的に１〜
２　ｍｍである。従って、かようなパイプライン中を流
れる空気又はガスの流量を正６■に測定することはＨ単
ではない。特に生産現場のゴミや埃で汚染された工場の
大気を発生源とする空気のような場合には流にの正確な
測定は困難である。シリコンチップの流にセンサを用い
た流量計は、例えば圧延工場、鋳造工場あるいはボイラ
ーハウス等のごとく、場合によっては１００　”Ｃ（ｉ
７の温度にもなる産業用の各種燃焼が行われている工場
又はそれらの近くで作動できるものでなくてはならない
。

また、これらの工場からの供給ガスは、しばしば生産工
程から発生するゴミや埃の微粒子又は煙霧等で汚染され
ており、空気供給用パイプライン内の流れには、燃焼用
空気供給ファンの影響を受けて振動が存在する。

流体振動子を用いた流量計すなわち流体の流れにより付
勢されたときに振動が生じるようにした装置は公知であ
り、かような装置の一例が英国特許第１．４５３．５８
７号明細書に開示されている。シリコンチップの使用に
適した流量計は流体振動子の原理に基くものと考えられ
る。シリコンチップを用いた流量センサを流体の流れの
振動数すなわち反転数の検出及び計数を行うデジタルモ
ードで使用するとき、流量の測定精度及び測定範囲は、
主とし“ζ流体振動子の幾何学的形状に基くであろう。

このようなことを考慮すると、流体振動子の設計に際し
、標準範囲の直径をもつパイプラインと紐み合わせて使
用できるように流体振動子を設計することが望ましいで
あろうし、このパイプラインのサイズに関する問題の一
つの解決法は、あらゆる直径サイズのパイプラインの分
岐形流屋計すなわちバイパス形流量計に使用できる流体
装置を開発することである。分岐構造は、大きなパイプ
直径をもつ空気供給パイプに使用するのに魅力的であり
、この場合には、塵埃が高速度で流量センサに衝突する
ことから流量センサを保護する一つの方法を得ることが
できよう。

従って、本発明の目的は、パイプラインを通る空気又は
端部のガスのマスフローすなわち流量を測定するための
分岐流量計に使用するための流体振動子を提供すること
にある。本発明の他の目的は、シリコンチップ流量セン
サによって流量を正確に測定することができる流体振動
子を提供することにある。本発明の更に他の目的は、前
述の好ましい設計的特徴の一つ以上を具現化することの
できる流体振動子を提供することにある。

本発明によれば、パイプラインを通る流体の流Ｖを測定
する分岐流量計に使用する流体振動ｆにおいて、第１の
部分を有しており、該第１の部分は、パイプラインの出
口ポートに連結するための人［１端部と、該入口端部に
連結されておりかつ相互作用室に向いている主流体ノズ
ルと、前記相互作用室から下流側に延びている拡散側壁
と、該拡散側壁から前記相互作用室にある制御ノズルま
で延びているフィードバックループとを備えており、前
記第１の部分からの流れをパイプラインに戻すべく第１
の部分の下流側に並設された第２の部分を更に有してお
り、該第２の部分は、パイプラインの戻りポートに連結
される出口端部を備えておりかつ該第２の部分を通る流
体の流れの振動を検出するための流量センサが取付けら
れるようになっていることを特徴とする流体振動子が提
供される。

好ましくは、前記第１の部分及び第２の部分は、これら
の両部分を通って流れる流体の流れ方向がほぼ平行でか
つ反対方向を向くようにｔｌｌいに並べて配置されてお
り、前記第１の部分は、第３の部分を介して前記第２の
部分の入口端部に連結された出口端部を備えており、前
記第３の部分は、前記第１の部分の出口端部及び前記第
２の部分の入［］端部に対して実質的に直角に配置され
ている。

この流体振動子は、３つの部分で構成し、３つの部分の
各々に前記第１の部分、第２の部分及び第３の部分の１
つが含まれるように構成するのが望ましい。

前記第２の部分には、前記第１の部分からの流れを物理
的に分割するための流れスプリットボディを設けること
ができる。前記流れスプリットボディの両側にはセンサ
ポートを配置し、該センサポートを介して流量センサを
前記第２の部分に連結するように構成することができる
。また、前記第２の部分には、第２の部分の出口端部に
隣接する流れ制限部に終端する拡散側壁を設けることが
できる。。

前記第３の部分は実質的に平行な側壁を有しており、又
第３の部分には、前記側壁に対して平行でかつ前記第２
の部分の流れスプリットボディに整合するように配置さ
れた流れスプリット壁を設けることができる。前記第１
の部分の出［１端部に、前記流れスプリットボディ及び
流れスプリ７）壁に整合する流れスプリット部材を設け
ることができる。

少な（とも前記第１の部分の入口端部を横ＬＪＪる個所
には、前記第１の部分の人「１端部に流入する流体に乱
流を生じさせかつ流体から粒状物を除去する機能を有し
ているフローコンディショナを設けることができる。こ
のフローコンディショ、すの好ましい実施例においては
、該フローコンディショナは、流体振動子の第４の部分
に取り付けられる。この第４の部分は、パイプラインに
流￥゛計を連結したとき、パイプラインの出口バイパス
ポートと流体振動子の入口端部との間にフローコンディ
ショナが配置されるように、第１の部分の出口端部と第
２の部分の入口端部とに組付けられる。

本発明をより容易に理解できるようにするため、添付図
面に基いて本発明の実施例を以下に詳細に説明する。

図示の流体振動子は３つのブロック形部分１、２及び３
からｉＪｔみ立てられ、各ブロック形部分は流体振動子
の原理部分４．５及び６の１つを有している。第１図、
第２図及び第３１Ｒ＋は、分解したこれらの部分を示す
平面図であり、第１図及び第２図に示した２つの部分の
対面する側は取り外されていて、これらの各部分により
形成される第１及び第２の流路部分４．５を示している
。

第１の部分４は、流量計を装着すべきパイプラインの出
口ポートに連結される入口端部７と、相互作用室８と、
前記入口端部７に連結されておりかつ前記相互作用室８
に向いている主流体ノズル９と、前記相互作用室８から
延びている拡散側壁１０と、相互作用室８の下流側で、
前記拡散側壁ＩＯから相１作用字８のところに設けられ
た制御ノズル１２まで延びているフィードバックループ
１１とから構成されている。第１の部分４を通る流れを
物理的に分割する流れスプリット部材１３が、第１の部
分４の出口端部１４の個所及び該出口端部１４に隣接す
る個所に配置されている。

第２の部分５は拡散側壁１５を有しており、該拡散側壁
１５は、第２の部分５の人目端部１６から延びておりか
つ第２の部分５の出口端部１８に隣接する流れ制限部１
７に終端している。この第２の部分５を通る流れを物理
的に分割する流れスプリットボディ１９が、入口端部１
６から流れ制限部１７に隣接する位置まで突出している
。流れスプリットボディＩ９の側壁２０は、その大部分
の長さ範囲にわたって、第２の部分５の拡散側壁１５に
対しほぼ平行に拡散している。流れスプリットボディ１
９の出口側端部において、流れ制限部１７に対しほぼ対
面する位置に向かって側壁２０が収斂していてエツジ２
１を形成している。

流れスプリットボディ１９の両側には、センサポート２
２　　（該センサポートを介して、流量センサがこの第
２の部分に接続されている）が配置されている。

第３の部分６は、第１の部分の出口端部１４と第２の端
部の入口端部１６とを連結するための互いに平行な２つ
のチャンネル２３を有している。

これらのチャンネル２３は、第１の部分の流れスプリッ
ト部材１３及び第２の部分の流れスプリットボディ１９
と整合するように配置された流れスプリット壁２４によ
って互いに分離されている。

この第３の部分の全幅は第１の部分の出口端部及び第２
の部分の入口端部の幅に等しく、また、チャンネル２３
を構成する各壁は斤いに平行に配置されている。

これらの３つの部分４．５及び６の各流路は、はぼ矩形
の断面形状を有している。

第４図、第５図及び第６図は組み立てられた状態にある
流体振動子の断面を示すものである。図示のように、２
つのブロック形部分１、２は、第１の部分４及び第２の
部分５を通る流れの方向が互いにほぼ平行でかつ反対方
向になるように、互いに並べて取付けられる。また、ブ
ロック形部分３ば、チャンネル２３が第Ｉの部分４の出
［１端部１４及び第２の部分５の入口部分１６に対して
直角に配置されるように、かつ、流れスプリット壁２４
を第１の部分４の流れスプリット部材１３及び第２の部
分５の流れスプリットボディ１９と整合させつつ前記出
口部分１４と入口部分１６とがチャンネル２３によって
相互連結されるように、ブロック形部分１．２の端部に
同定される。従って、第１、第２及び第３の部分は連続
的に配置され、流体振動子のためのほぼＵ字形をなす流
路が形成される。

第７図は、ガス供給パイプの一部２５に取付けられた上
記流体振動子を組み込んだ流）ｉｆ計を示すものであり
、また、ワイヤメツシュ２６で構成されたフローコンデ
ィショナも示されており、該フローコンディショナを介
して流−に計の入口端部及び出口端部がパイプラインに
連結されている。従って、パイプの一部２５は、流量計
を取付けるべきパイプラインに連結されるようになって
いる。

パイプライン内のガス流の一部が流量計を通るようにバ
イパスさせるための分岐入口ポート２７及び分岐出口ポ
ート２８が設けられており、これらのポート２７．２８
はパイプ部分２５内に形成された流れ制限部２９の両側
に配；ｈｉされている。この流量計は、流体振動子のブ
ロック形部分１．２及び３と、シリコンチップで作られ
ておりかつブロック形部分２の外側に取付けられた流−
センサ３０とを有しており、該流星センサ３０は、セン
サポート２２（第２図及び第５図）を介して流体振動子
内の振動を検出するようになっている。ワイヤメツシュ
すなわちフローコンディショナ２６は流体振動子の第１
の部分４の人ｌコ端部７及び第２の部分５の出口端部１
８の領域に配置されており、該フローコンディショナ２
６は、これらの人目端部７及び出口端部１８とパイプ部
分２５の分岐入口ポート２７及び分岐出口ポート２８と
の間に適当なフローコンディショナ（図示せず）を取付
けている。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明の範囲を逸脱することなくして種々の改変を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、本発明に従って構成され
た流体振動子の各構成部分を示す平面図である。第４図及び第５図は、３Ｊ【み立てられた流体振動子を
、それぞれ第１の部分及び第２の部分を通る平行平面で
断面した断面図である。第６図は、第４図及び第５図の断面に直角な平面で断面
した断面図である。第７図は、本発明を具現化した流ｈｔ計を取付けたパイ
プラインをその長手方向に断面した断面図である。１．２．３・・・ブロック形部分、　４・・・第１の部
分、５・・・第２の部分、　６・・・第３の部分、　７
・・・第１の部分の入口端部、　８・・・相互作用室、
　９・・・主流体ノズル、　　１０・・・拡散側壁、　
　１１・・・フィードバックループ、　１２・・・制御
ノズル、　　１３・・・流れスプリット部材、　　１４
・・・第１の部分の出口端部、　１５・・・拡散側壁、
　１６・・・第２の部分の入口端部、　１７・・・流れ
制限部、　１８・・・第２の部分の出口端部、　　１９
・・・流れスプリッ１−ボディ、２０・・・側壁、　　
２１・・・エツジ、　　２２・・・センサポート、　　
２３・・・チャンネル、　　２４・・・流れスプリット
壁、　　２５・・・パイプの一部、　２６・・・フロー
コンディショナ（ワイヤメツシュ）、　　２７・・・分
岐入口ポート、　２８・・・分岐出口ポート、′２９・
・・流れ制限部、　３０・・・流量センサ。　。凹面の１ｒ１（：」・シ（こ変頁なし）ＦＩＧ、　７．
　　　　　　　Ｆｌ（ｉ、２゜Ｈ５３゜Ｆ／（ｉ、　４　　　　　　　ＦＩＧ、５゜Ｈ５６゜ＦＩＧ、　７手続補正書（方式）％式％１、事件の表示　　　昭和６３年特許願第１．４９２１
８号２、発明の名称　　　　流　体　振　動　子３、補
正をする者事件との関係　　出願人名　称　　　ブリティッシュ　ガス　ピーエルシー４、
代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パイプラインを通る流体の流量を測定する分岐流
量計に使用する流体振動子において、第１の部分を有し
ており、該第１の部分は、パイプラインの出口ポートに
連結するための入口端部と、該入口端部に連結されてお
りかつ相互作用室に向いている主流体ノズルと、前記相
互作用室から下流側に延びている拡散側壁と、該拡散側
壁から前記相互作用室にある制御ノズルまで延びている
フィードバックループとを備えており、前記第１の部分
からの流れをパイプラインに戻すべく第１の部分の下流
側に並設された第２の部分を更に有しており、該第２の
部分は、パイプラインの戻りポートに連結される出口端
部を備えておりかつ該第２の部分を通る流体の流れの振
動を検出するための流量センサが取付けられるようにな
っていることを特徴とする流体振動子。
（２）前記第１の部分及び第２の部分は、これらの両部
分を通って流れる流体の流れ方向がほぼ平行でかつ反対
方向を向くように互いに並べて配置されており、前記第
１の部分は、第３の部分を介して前記第２の部分の入口
端部に連結された出口端部を備えていることを特徴とす
る請求項１に記載の流体振動子。
（３）前記第１の部分、第２の部分及び第３の部分は、
互いに組み立てられて流体振動子を構成する３つの部分
として形成されていることを特徴とする請求項２に記載
の流体振動子。
（４）前記第２の部分は、前記第１の部分からの流れを
物理的に分割するための流れスプリットボディを備えて
いることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の流体
振動子。
（５）前記流れスプリットボディの両側にはセンサポー
トが配置されており、該センサポートを介して流量セン
サが前記第２の部分に連結されていることを特徴とする
請求項４に記載の流体振動子。
（６）前記第２の部分が拡散側壁を備えており、該拡散
側壁は、第２の部分の出口端部に隣接する流れ制限部に
終端していることを特徴とする請求項５に記載の流体振
動子。
（７）前記第３の部分は、前記第１の部分の出口端部及
び前記第２の部分の入口端部に対して実質的に直角に配
置されておりかつ実質的に平行な側壁を備えていること
を特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の流体
振動子。
（８）前記第３の部分が流れスプリット壁を備えており
、該流れスプリット壁は、前記側壁に対して平行にかつ
前記第２の部分の流れスプリットボディに整合して配置
されていることを特徴とする請求項７に記載の流体振動
子。
（９）前記第１の部分の出口端部に隣接する位置には、
流れスプリット部材が、前記第３の部分の流れスプリッ
ト壁と整合するように配置されていることを特徴とする
請求項８に記載の流体振動子。
（１０）少なくとも前記第１の部分の入口端部を横切る
フローコンディショナが配置されており、該フローコン
ディショナは、前記第１の部分の入口端部に流入する流
体に乱流を生じさせかつ流体から粒状物を除去する機能
を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか
１項に記載の流体振動子。
（１１）前記フローコンディショナが、前記第１の部分
及び第２の部分の入口端部及び出口端部に組み付けられ
る第４の部分に取付けられていることを特徴とする請求
項１０に記載の流体振動子。
（１２）パイプラインを通る流体の流量を測定する分岐
流量計に用いる流体振動子であって、実質的に添付図面
に基いて説明されたように構成されていることを特徴と
する流体振動子。
（１３）上記請求項１〜１２のいずれか１項に記載の流
体振動子と、該流体振動子内の振動を検出すべく配置さ
れておりかつシリコンチップセンサを備えている流量セ
ンサとを有していることを特徴とする、パイプラインを
通る流体の流量を測定するための流量計。