JPH0321454Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は、流体、例えば自動車等のエンジンの
吸入空気の流れの中に挿入された柱状部材（カル
マン渦発生体）の下流側の側面に発生するカルマ
ン渦列の振動周波数を検出して流体の流速または
流量を計測するカルマン渦流量計に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に、この種の流量計において、カルマン渦
発生体の下流に発生するカルマン渦列は、低速域
では非常に弱くなり、その渦列の検出には高感度
の検出器が必要である。感度の高い熱線や超音波
を用いる方法は、いずれも微少なアナログ信号を
電気的に増幅するので、検出器および検出回路の
温度特性または安定度が計測精度または計測範囲
に及ぼす影響が大きい。すなわち、この種の低流
量域の渦の検出のために用いられる検出器は、こ
れらの影響を受け難く、かつ高感度であることが
要求される。このために、本件出願人により次の
提案（特開昭58−80524号公報参照）がされてい
る。

第４図はこの流量計全体構成図、第５図は第４
図の渦発生体のＡ−Ａ断面図、第６図は渦検出部
を流体の流れ方向から見た断面拡大図、第７図は
振動子平面図、第８図は渦検出部の側面断面図、
第９図は第８図の要部拡大図である。

第４図において１は管路、２はカルマン渦を発
生させるための一対の渦発生体、３は渦検出部で
ある。渦発生体２は第５図に示すように、一対の
二等辺三角形の上流柱状体４と、等脚台形の下流
柱状体５とから構成され、この２つの柱状体４，
５は一定間隙６を隔てて流れに垂直に挿入され
る。７Ａ，７Ｂは下流柱状体５の軸方向端部近傍
の両側面に設けたスリツトで、発生した渦の圧力
変化を導くために設けられる。第７図において、
８は厚さ2.0μ前後の薄い金属製振動子であり、渦
の圧力が作用する振動板９と、この振動板９をそ
の重心を含む線対称の軸上で保持して、ねじり振
動を行わせるための一対のスパンバンド１０Ａお
よび１０Ｂと、このスパンバンド１０Ａ，１０Ｂ
の固定端となる枠部１１とをほぼ一定厚さの一枚
の金属板から一体に成形して造られており、振動
板９はその中心軸に対して質量の平衡が保たれて
いる。また、スパンバンド１０Ａ，１０Ｂのデイ
メンシヨンで定まるねじりバネ常数は、渦の微少
な圧力変化に対しても十分な角度だけ振動板９が
変位するように極力低くし、かつその共振周波数
もできるだけ小さく設計される。なお、１１Ａ，
１１Ｂは打ち抜き部である。第６図において１２
はこの振動子８を収納するハウジングで、下部プ
レート１３および上部プレート１４から構成され
る。この下部プレート１３および上部プレート１
４には、振動子８の形状に対応したほぼ同一形状
の凹溝が対向して設けられ、渦発生体２のフラン
ジ１５の上に下部プレート１３、振動子８および
上部プレート１４を順次積層することにより振動
子８が保持されると共に、振動室１６とスパンバ
ンドの収納室１７Ａ，１７Ｂが形成される。振動
室１６は、振動子８の振動板９により上室２６、
下室１９Ａ，１９Ｂの２つの部屋にほぼ二等分さ
れる。さらに、振動板９と下部プレート１３とで
形成される部屋は、下部プレート１３の振動板９
の回転軸に対向した位置に設けられた突起１８に
より、部屋１９Ａ，１９Ｂとに二等分され、部屋
１９Ａ，１９Ｂはそれぞれ孔２０Ａおよび２０Ｂ
を介して、渦発生体２のスリツト７Ａ，７Ｂに連
通している。この突起１８は部屋１９Ａ，１９Ｂ
間の流体の流通を防止して、スリツト７Ａまたは
７Ｂからの渦の圧力変化を損失なく振動板９に伝
えることを目的とする。この突起１８と振動板９
との隙間は、振動板９のねじり振動を阻害しない
範囲で極力小さく、例えば0.1〜0.2mm程度とする
ことが望ましい。また、同様の目的から、振動板
９の周縁と振動室１６との隙間も同程度の値にす
ることが望ましい。第８図および第９図に示すよ
うに２１はスパンバンド１０Ｂに張力を加えるた
めの張力付加機構で、３１は圧縮スプリング、３
２はキヤツプ、３３はスパンバンド１０Ｂを押す
軽い樹脂製の押圧子で有底円筒状に形成される。
この押圧子３３は、スプリング３１が圧縮される
際に回転しないように、その底部に設けた矩形の
ガイド孔３４で案内されており、スパンバンド１
０Ｂの中心軸上でスパンバンド１０Ｂの周縁の固
定部と下部プレート１３に設けた突起２２との間
を押圧して張力を加え、このようにしてこの張力
により振動子８のたわみ振動が防止される。な
お、スプリング３１は押圧子３３の筒体内に収容
され、キヤツプ３２によつて抜け落ちを防止す
る。第６図に示すように、２３は振動子８の角度
変位を検出するための反射型光フアイバで、往復
２つの光路２４，２５を有し、各光軸を振動子８
の振動板９の上面にほぼ垂直に対向させて、部屋
２６の壁面に開口する。すなわち、この光学系は
部屋２６内にすべて設けられており、これにより
直接流体に接触することが防止される。また、こ
の光フアイバ２３の他端には、発生素子２７およ
び受光素子２８が設けられる。なお、２９はこの
発光および受光素子２７，２８、受光素子２８の
出力信号の増幅および整形回路（図示せず）等か
らなる検出回路部である。

ところで、第８図において渦発生体２の両側面
に渦が交互に発生すると、スリツト７Ａ，７Ｂの
間に生じる圧力差により振動板９は、渦が発生し
た側の引かれる方向に回転し、結局、一対の渦の
発生に伴つて１往復の振動が得られる。この振動
変化を光フアイバ２３、発生素子２７、受光素子
２８からなる光学的変位検出手段により検出し、
検出回路部２９にて波形整形して渦周波数に対応
したパルス出力を得る。

ところで、急激な温度変化があると、振動子８
とハウジング１２（すなわち、上部プレート１
４、下部プレート１３）との間に過渡的に温度差
が生じるので、これらの材質を同じにしても熱膨
張差により、スパンバンド１０Ａ，１０Ｂの長さ
が変化する。このために、上述のようにスパンバ
ンド１０Ｂは予めたわみを持たせた状態で、圧縮
スプリング３１により張力を加えてあるので、こ
の熱膨張による長さの変動を吸収でき、かつ張力
がほぼ一定に保たれる。従つて、スパンバンド１
０Ａ，１０Ｂを破損したり、外部の振動により耐
振性が低下することはない。ところが、このよう
な張力付加機構２１は、圧縮スプリング３１、キ
ヤツプ３２、押圧子３３等の部品点数が多くな
り、従つて組立が複雑となり、ガイド孔３４と押
圧子３３との間には隙間があるから、スパンバン
ド１０Ｂと押圧子３３との直角度が得られ難く、
振動子８に捩れが生じるおそれがある。また、ス
パンバンド１０Ｂの張り方が組付けにより左右さ
れて、たわみ代が一定しないから、スパンバンド
１０Ｂに一定の張力を付加することが困難である
という問題もあつた。

〔考案の目的〕

本考案は、上述の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、スパンバンドを損
傷することなく、スパンバンドに一定の張力を付
加することのできる張力付加手段を備えたカルマ
ン流量計を提供することにある。

〔考案の要点〕

このような目的を達成するために、本考案は、
流体の流れの中に挿入されるカルマン渦発生体の
両側面近傍に交互に生じる圧力変動を受けて振動
する振動部材とこの振動部材を支持してその振動
部材の回転軸になる一対のスパンバンドとからな
る振動子と、この振動子の一部を前記流体が流れ
る管路に対し固定するプレートと、このプレート
に対し一端が固定され、前記振動子のスパンバン
ドに他端が当接して該スパンバンドに張力を与え
る板ばねとを有し、この板ばねの前記スパンバン
ドとの当接部は丸みを有する折り返し形状とされ
ていることを特徴とする。

〔考案の実施例〕

次に、本考案の実施例を図面に基づき、詳細に
説明する。

第１図は本考案が適用されたカルマン渦流量計
の概略構成図を示し、Ａはその正面断面図、Ｂは
その側面断面図、第２図は本考案の一実施例の概
略構成図、第３図は第２図の板ばねの概略構成図
を示し、Ａはその正面図、Ｂはその平面図であ
る。第１図ないし第３図において第４図ないし第
８図と同一の機能を有する部分には、同一の符号
が付されている。管路１は、上流側に絞り管３５
を設け、この絞り管３５の入口に整流格子３６を
配置し、流体を整流し、下流側に絞り管３７を設
ける。渦検出部３は、ハウジング１２の上部プレ
ート１４および下部プレート１３との間に、張力
付加機構３８を設ける。３９，４０は渦発生体２
により流体の流れに発生するカルマン渦列により
振動変化する振動板９を検出するための発光素
子、本実施例では発光ダイオードおよび受光素
子、本実施例ではフオトトランジスタで、４１は
ケーブルである。第２図に示すように下部および
上部プレート１３，１４の間に、空間部４２が設
けられ、この空間部４２の内部に板ばね４３およ
び板ばね抑え板４４からなる張力付加機構３８が
設置される。この板ばね４３は、１枚の板片から
なり、板ばね抑え板４４により下部プレート１３
の背面に固定されるばね固定部４５Ａと、角度
ａ、本実施例では約10度程度上方向に折曲げてば
ね力が強められたばね動作部４５Ｂおよびこのば
ね動作部４５Ｂの端部をさらに上方向に約90度折
曲げた突起部４５Ｃとからなる。この突起部４５
Ｃは、丸みを持つた折返しに形成されており、ス
パンバンド１０Ｂに当接させられて押圧力を加え
て、ばね動作部４５Ｂの適当なばね定数によりス
パンバンド１０Ｂに一定の張力を付加する。この
ようなスパンバンド１０Ｂへの張力は、温度変化
によつても一定で、その結果温度によりスパンバ
ンド１０Ａ，１０Ｂの耐振性が低下したり、スパ
ンバンド１０Ａ，１０Ｂの破損のおそれなく、長
期の使用に堪える。

なお、図示した実施例では片持ばり式の板ばね
４３の例について説明したが、たとえば山形に形
成されてその両端が固定され、山の頂点でスパン
バンドを押圧するようにされた両持ばり式の板ば
ねを用いることもできる。それゆえ、板ばねの形
状は実施例に限定されない。

ところで、第１図ないし第３図に示した実施例
における張力付加機構３８は、第１０図に示すよ
うにスパンバンド１０Ｂに付加する張力がばね動
作部４５Ｂの上下方向ｐ，ｑへのばね動作により
与えられると共に、突起部４５Ｃの前後方向ｒ，
ｓへのばね動作に影響される。この前後方向ｒ，
ｓへのばね動作によりスパンバンド１０Ｂの支持
位置に変化が生じ、スパンバンド１０Ｂの張力が
板ばね４３のはね計算値と一致せず、板ばね４３
がスパンバンド１０Ｂにより受ける力を推定する
ことが困難になるという問題がある。

第１２図および第１３図に示した実施例はこの
ような問題を有効に解決した実施例である。すな
わち、第１２図は本考案の他の実施例の概略構成
図、第１３図は第１２図の板ばねの概略構成図を
示し、Ａはその正面図、Ｂはその平面図、Ｃはば
ね角度付加状態図、ＤはＡのＢ−Ｂ断面図であ
る。張力付加機構４６は、空間部４２の内部に設
置され、板ばね４７およびこの板ばね４７を下部
プレート１３の背面に固定する板ばね抑え板４４
とからなる。このうち、板ばね４７は、１枚の板
片からなり、板ばね抑え板４４と下部プレート１
３との間に挟持されるばね固定部４９Ａと、第１
折曲げ部６０Ａにて角度a₂、本実施例では約10度
程度上方向に折曲げられてばね力を強められたば
ね動作部４９Ｂおよび第２折曲げ部６０Ｂにてこ
のばね動作部４９Ｂの端部をさらに上方向に約90
度折曲げてなる突起部４９Ｃとからなる。なお、
ばね動作部４９Ｂの端部、すなわち突起部４９Ｃ
を形成する折曲げ位置（第２折曲げ部６０Ｂ）に
補強リブ５０が設けられている。この補強リブ５
０は、その幅寸法Ｗを突起部４９Ｃの幅寸法W₁
の1/5程度に選定し、この幅寸法W₁をばね動作部
４９Ｂの幅寸法W₂より小さくし、かつ補強のた
めの角度ｂを約60度程度とする。このように、補
強リブ５０が設けられたことにより、板ばね４３
の突起部４５Ｃの如き前後方向ｒ，ｓへの変動が
防止され、補強される。従つて、ばね動作部４９
Ｂの上下方向ｐ，ｑのみにより、スパンバンド１
０Ｂに張力が付加され、板ばね４７のばね計算が
簡易化されるから、板ばね４７の製作が容易とな
り、量産化が可能となる。なお、突起部４９Ｃに
は丸みを持つた折返し部６０Ｃが形成されてお
り、この折返し部６０Ｃがスパンバンド１０Ｂに
当接させられる。

このような実施例によれば、板ばねの端部を補
強する補強リブを設けることにより、この板ばね
のばね計算が簡易化されてその製作が容易にな
り、量産化が可能となるという利点が奏される。

次に、第１４図は本考案のさらに他の異なる実
施例の概略構成図、第１５図は第１４図の板ばね
の概略構成図を示し、Ａはその正面図、ＢはＡの
Ａ−Ａ断面図、ＣはＢの矢印方向ｐから見た部分
拡大図である。第１４図および第１５図において
第１２図および第１３図と同一の機能を有する部
分には、同一の符号が付されている。張力付加機
構４６は、板ばね４７および板ばね抑え４４とか
らなる。板ばね４７は、ばね固定部４９Ａと、ば
ね動作部４９Ｂおよび突起部４９Ｃからなる。と
ころで、突起部４９Ｃは、上述の如く、ばね動作
部４９Ｂの有する適当なばね定数により、スパン
バンド１０Ｂに押圧を加えて所定の張力を付加す
る。この際、突起部４９の折返し部６０には、溝
部１００が設けられ、この溝部１００の幅寸法ａ
および深さ寸法ｂがスパンバンド１０Ｂの幅およ
び厚さに相当して、溝部１００にスパンバンド１
０Ｂが挟持される。この溝部１００により、振動
板の外部振動に対する耐振性が強化されるのみで
なく、外部からの衝撃等に耐え、スパンバンド１
０Ｂの横ずれが解決され、振動板が安定化され、
それゆえ最低流量時の検出感度が安定し、検出性
能が向上する。

〔考案の効果〕

以上に説明したところから明らかなように、本
考案によれば、スパンバンドに押圧力を加えて張
力を付加する板ばねのスパンバンドとの当接部を
丸みを有する折り返し形状としたことにより、振
動子のスパンバンドを損傷することなく、一定の
張力を付加することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案が適用されたカルマン渦流量計
の概略構成図を示し、同図Ａはその正面断面図、
同図Ｂはその側面断面図、第２図は本考案の一実
施例の概略構成図、第３図は第２図の板ばねの概
略構成図を示し、同図Ａはその正面図、同図Ｂは
その平面図、第４図はカルマン渦流量計全体構成
図、第５図は第４図の渦発生体のＡ−Ａ断面図、
第６図は渦検出部を流体の流れ方向から見た断面
拡大図、第７図は振動子平面図、第８図は渦検出
部の側面断面図、第９図は第８図の要部拡大図、
第１０図および第１１図は第１図ないし第３図に
示した実施例の問題点について説明するための説
明図で、第１１図Ａは板ばねの正面図、第１１図
Ｂはその平面図、第１１図Ｃはばね角度付加状態
図、第１２図は本考案の他の実施例の要部の概略
構成図、第１３図は第１２図における板ばねの概
略構成を示し、同図Ａはその正面図、同図Ｂはそ
の平面図、同図Ｏはばね角度付加状態図、同図Ｄ
はＡのＢ−Ｂ断面図、第１４図は本考案のさらに
他の異なる実施例の要部の概略構成図、第１５図
は第１４図における板ばねの概略構成を示し、同
図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ断面
図、同図Ｃは同図Ｂの矢印方向ｐから見た部分拡
大図である。 １：管路、２：渦発生体、３：渦検出部、８：
振動子、９：振動板、１０Ａ，１０Ｂ：スパンバ
ンド、３８：張力付加機構、４２：空間部、４
３：板ばね、４４：板ばね抑え板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 流体の流れの中に挿入されるカルマン渦発生
   体の両側面近傍に交互に生じる圧力変動を受け
   て振動する振動部材とこの振動部材を支持して
   その振動部材の回転軸になる一対のスパンバン
   ドとからなる振動子と、 この振動子の一部を前記流体が流れる管路に
   対し固定するプレートと、 このプレートに対し一端が固定され、前記振
   動子のスパンバンドに他端が当接して該スパン
   バンドに張力を与える板ばねとを有し、 この板ばねの前記スパンバンドとの当接部は
   丸みを有する折り返し形状とされていることを
   特徴とするカルマン渦流量計。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の流量
   計において、前記板ばねは一枚の板片から成
   り、一端部が固定端として用いられ、中間部が
   その一端部に対して一方向に若干折曲げられ、
   かつ他端部が同方向にさらに折曲げられてお
   り、そしてその折曲げられた他端部においては
   丸みを持つた折返し部が形成され、この折返し
   部が前記スパンバンドに当接させられることを
   特徴とするカルマン渦流量計。 ３ 実用新案登録請求の範囲第２項に記載の流量
   計において、前記板ばねの他端部に形成された
   折曲げ部には補強リブが形成されていることを
   特徴とするカルマン渦流量計。 ４ 実用新案登録請求の範囲第２項または第３項
   に記載の流量計において、前記板ばねの中間部
   は前記一端部から他端に向けて幅狭くなるよう
   に形成されていることを特徴とするカルマン渦
   流量計。 ５ 実用新案登録請求の範囲第２項ないし第４項
   のいずれかに記載の流量計において、前記折返
   し部の前記スパンバンドとの当接部には溝部が
   形成され、この溝部内に前記スパンバンドが案
   内されていることを特徴とするカルマン渦流量
   計。