JPH04134022U - フルイデイツク流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フルイディック流量計において、気体が液化し
やすかったり、気体にゴミ等が混入している場合にも、
感度が悪くなることなく、ガス流量を正確に計測するこ
とができるようにすることを目的としている。 【構成】隔壁２１の各渦流に対応する壁面にそれぞれ作
り込んだダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂが受ける圧力
変化によって流体振動を検出することができるので、圧
力導入路を設ける必要がなくなり、気体が液化しても、
気体にゴミが混入していても、感度が悪くなることがな
くなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流入した気体を噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルから噴出され る気体が当てられるターゲットを有する渦流発生室とを備え、該渦流発生室に発 生する渦流による流量に比例した周波数をもつ流体振動を検出して流量を計測す るフルイディック流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来この種の流量計に使用されているフルイディック発振器として、図８に示 す構造のものが一般に使用されている。図において、発振器の管１は、図示しな い例えばガス配管の途中に設けられており、管１内に管路縮小部２及び噴出ノズ ル３を形成する一対の第１流路形成部材４ａ，４ｂを、管中心軸芯Ｐに対して対 称的に配置し、管路縮小部２の作用で噴出ノズル３にガスを円滑に導くと共に、 噴出ノズル３から管中心軸芯Ｐを噴出中心としてガスを噴出するようにしている 。

【０００３】 また、管中心軸芯Ｐに対して対称的に、管路拡大部５、一対の制御ノズル６ａ ，６ｂ、及び、管路拡大部５の下流側と制御ノズル６ａ，６ｂを各別に連通する 一対の帰還流路７ａ，７ｂを区画形成する一対の隔壁８ａ，８ｂが配置されてい る。管路拡大部５の管中心軸芯Ｐ上には、流動方向切換安定化のためのターゲッ ト１２が配置されている。一対の制御ノズル６ａ，６ｂは、噴出ノズル３の噴出 方向に対して略直角方向に向かわせると共に相対向させるようにしている。

【０００４】 そして、一対の隔壁９ａ，９ｂとの協動で一対の排出路１０ａ，１０ｂを形成 する隔壁１１を、管路拡大部５の下流側を遮断する状態で設け、両排出路１０ａ ，１０ｂの入口を両帰還流路７ａ，７ｂの入口側に各別に連通するようにしてい る。なお、隔壁１１には、凹部１１ａ，１１ｂが形成されている。

【０００５】 噴出ノズル３からガス噴出が開始されると、コアンダ効果によって噴出ガスは 一方の隔壁８ａに沿って流れ、渦流が発生し、そのためにその隔壁８ａ側に位置 する制御ノズル６ａに帰還流路７ａから大きな流体エネルギーが付与されて、噴 出ガスが反対側の隔壁８ｂに沿って流れ、渦流が発生するようになり、今度は反 対側の制御ノズル６ｂからの流体エネルギーによって噴出ガスが初めに沿った隔 壁８ａに再び沿って流れ、渦流が発生し、噴出ノズル３からのガスが隔壁８ａ， ８ｂに対して交互に沿って流れ、渦流が発生するようになり、噴出ガス量が増大 する程短周期で、かつ、定量的相関のある状態で噴出ガスの流動方向が変化する ようになる。

【０００６】 上記渦流による流体振動による圧力変化を検出して流量を計測するため、一対 の圧力導入路１３ａ，１３ｂの一端を管路拡大部５とそれぞれ連通するように、 隔壁１１上の管中心軸芯Ｐに対して対称的な位置に接続して、他端を密閉ケース １６にそれぞれ接続して、密閉ケース１６内に圧力センサ１４を両圧力導入路１ ３ａ，１３ｂからのガス圧が互いに逆向きに作用するように取り付け、圧力セン サ１４により圧力変化を検出して、圧力センサ１４から流量計測器１５に正弦波 状の波形信号を送り、流量計測器１５において、波形信号の周波数から流量を算 出して表示するようになっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来のフルイディック流量計の発振器においては、圧力変化を検 出して流量を計測するために、管路拡大部５と連通する一対の圧力導入路１３ａ ，１３ｂを設けて、この圧力導入路１３ａ，１３ｂを通過してきたガス圧力の変 化を検出しているので、ガスが液化しやすかったり、ガスにゴミ等の混入があっ た場合には、液化したガスやゴミ等が圧力導入路１３ａ，１３ｂが詰まってしま い、感度が悪くなり、正確な流量が計測できなくなってしまうという問題があっ た。

【０００８】 よって本考案は、上述した従来の問題点に鑑み、気体が液化しやすかったり、 気体にゴミ等が混入している場合にも、感度が悪くなることなく、ガス流量を正 確に計測することができるフルイディック流量計を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため本考案により成されたフルイディック流量計は、流入 した気体を噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルから噴出される気体が当てられ るターゲットを有する渦流発生室とを備え、該渦流発生室に発生する渦流による 流量に比例した周波数をもつ流体振動を検出して流量を計測するフルイディック 流量計において、前記渦流発生室の壁面の一部分を画成するため前記ターゲット の下流側に設けた隔壁の各渦流に対応する壁面にダイヤフラムをそれぞれ作り込 み、該ダイヤフラムが受ける圧力変化によって流体振動を検出することを特徴と するフルイディック流量計。

【００１０】 流入した気体を噴出する噴出ノズルと、該噴出ノズルから噴出される気体が当 てられるターゲットを有する渦流発生室とを備え、該渦流発生室に発生する渦流 による流量に比例した周波数をもつ流体振動を検出して流量を計測するフルイデ ィック流量計において、渦流発生室を画成する壁面の各渦流に対応する位置に半 導体シリコン圧力センサをそれぞれ設けたことを特徴とするフルイディック流量 計。

【００１１】

【作用】

上記構成において、隔壁の各渦流に対応する壁面にそれぞれ作り込んだダイヤ フラムが受ける圧力変化によって流体振動を検出することができるので、圧力導 入路を設ける必要がなくなり、気体が液化しても、気体にゴミが混入していても 、感度が悪くなることがなくなる。

【００１２】 また、渦流発生室を画成する壁面の各渦流に対応する位置にそれぞれ設けられ た半導体シリコン圧力センサによって、流体振動を検出することができるので、 圧力導入路を設ける必要がなくなり、気体が液化しても、気体にゴミが混入して いても、感度が悪くなることがなくなる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の第１の実施例を図１乃至図４を用いて説明する。これらの図に おいて、図８について上述したものと同等の部分には同一の参照符号を付し、そ の部分の詳細な説明を省略する。

【００１４】 図において、渦流発生室１７の壁面の一部分を画成するためターゲット３の下 流側に設けられた隔壁２１は、管中心軸芯Ｐに対して対称的に、各渦流路に対応 する位置に、一対のダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂが形成されたダイヤフラム 部材２１１及び保護部材２１２からなる。上記ダイヤフラム部材２１１は、例え ばシリコンからなり、マイクロマシーニング技術のシリコンエッチング等により 、一対の凹部２１３ａ，２１３ｂが管中心軸芯Ｐに対して対称的に上方に形成さ れ、その底はダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂになっており、このダイヤフラム ２１１ａ，２１１ｂに拡散抵抗を形成して、このダイヤフラム２１１ａ，２１１ ｂの裏面に一対の電極２１４ａ，２１４ｂが図３における上下方向に長く平行に 設けられることにより、ピエゾ抵抗型の圧力センサ２１０ａ，２１０ｂが形成さ れている。

【００１５】 上記電極２１４ａ，２１４ｂを保護するために、ダイヤフラム２１１ａ，２１ １ｂの変位幅以上の深さを有し、ダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂが大気に接す るように図３における下方に開口する凹部２１２ａ，２１２ｂが形成された保護 部材２１ｂをダイヤフラム部材２１ａの電極２１４ａ，２１４ｂが設けられた面 に貼り合わせる。これにより、ガス雰囲気と電極２１４ａ，２１４ｂとは完全に 分離され、経時変化が小さくなる。電極２１４ａ，２１４ｂは図示しない流量測 定器に接続されている。なお、ダイヤフラム部材２１ａがシリコンからなる場合 には、保護部材２１ｂにもシリコンを使用する。

【００１６】 以上の構成により、渦発生振動によりダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂにかか るガス圧力変化をダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂに形成した拡散抵抗の抵抗値 変化により検出して、流量を計測することができるので、圧力導入路を設ける必 要がなくなり、ガスが液化しやすい場合でも、ゴミが混入している場合でも、感 度が悪くなることがない。

【００１７】 また、上記ピエゾ抵抗型の圧力センサ２１０ａ，２１０ｂを形成する代わりに 、図示しない一対の電極の一方をダイヤフラム２１１ａ，２１１ｂの裏面に、他 方を上記保護部材２１ｂの凹部２１２ａ，２１２ｂに対向して設けることにより 、静電容量式の圧力センサを形成して、渦発生振動によりダイヤフラム２１１ａ ，２１１ｂにかかるガス圧力変化を電極間距離の変化による容量変化により検出 することによって、流量を検出することができる。

【００１８】 次に、本考案の第２の実施例を図５及び図６を用いて説明する。図において、 管３１は下方が開口しており、この開口部３１ａには、底板３２が取り付けられ る。この底板３２には、管３１に取り付けられることによって、一対のシリコン ダイヤフラム式の半導体シリコン圧力センサ３２ａ，３２ｂが図６に示すように 、帰還流路７ａ，７ｂ内で制御ノズル６ａ，６ｂ付近又は、帰還流路７ａ，７ｂ 内の中間部で隔壁１１付近に配置されるようにそれぞれ設けられている。また、 底板３２には、圧力センサ３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続したリード線３３ａ， ３３ｂが保護皮膜により保護され施されており、その先端は出力端子３３１ａ， ３３１ｂとして底板３２の突起した部分に配されている。出力端子３３１ａ，３ ３１ｂは図示しない流量測定器に接続されている。

【００１９】 以上の構成により、管３１内に設けられた半導体圧力センサ３２ａ，３２ｂに より、渦発生振動によりシリコンダイヤフラムにかかるガス圧力変化を検出し流 量を計測できるため、圧力導入路を設ける必要がなくなり、ガスが液化しやすい 場合でも、ゴミが混入している場合でも、感度が悪くなることがない。

【００２０】 また、第３の実施例を図７を用いて説明する。図において、上記隔壁３４には 、管中心軸芯Ｐに対して対称的な位置に矩形状の孔３４ａ，３４ｂ及び基板３５ の挿入孔３４ｃが形成されている。基板３５には、挿入孔３４ｃに上方から挿入 されることによって、一対のシリコンダイヤフラム式の半導体シリコン圧力セン サ３６ａ，３６ｂが、上記矩形状の孔３４ａ，３４ｂに配置されるようにそれぞ れ設けられている。なお、圧力センサ３６ａ，３６ｂにそれぞれ接続したリード 線３７ａ，３７ｂが保護皮膜により保護され施されており、その先端は出力端子 ３７１ａ，３７１ｂとして基板３５の突起した部分に配されている。出力端子３ ７１ａ，３７１ｂは図示しない流量測定器に接続されている。

【００２１】 以上の構成によって、管３１内に設けられた半導体圧力センサ３６ａ，３６ｂ により、渦発生振動によりシリコンダイヤフラムにかかるガス圧力変化を検出し 流量を計測できるため、圧力導入路を設ける必要がなくなり、ガスが液化しやす い場合でも、ゴミが混入している場合でも、感度が悪くなることがない。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、上記構成において、隔壁の各渦流に対応 する壁面にそれぞれ作り込んだダイヤフラムが受ける圧力変化によって流体振動 を検出することができるので、圧力導入路を設ける必要がなくなり、気体が液化 しても、気体にゴミが混入していても、感度が悪くなることがなくなり、気体流 量を正確に計測することができる。

【００２３】 また、渦流発生室を画成する壁面の各渦流に対応する位置にそれぞれ設けられ た半導体シリコン圧力センサによって、流体振動を検出することができるので、 圧力導入路を設ける必要がなくなり、気体が液化しても、気体にゴミが混入して いても、感度が悪くなることがなくなり、気体流量を正確に計測することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるフルイディック流量計の第１実施
例を示す上面図である。

【図２】図１中の隔壁の斜視図である。

【図３】図１中の隔壁の構成を示す図である。

【図４】図１中の隔壁の断面図である。

【図５】本考案によるフルイディック流量計の第２実施
例の構成を示す図である。

【図６】図５の上面図である。

【図７】本考案によるフルイディック流量計の第３実施
例の構成を示す図である。

【図８】従来のフルイディック流量計の一例を示す上面
図である。

【符号の説明】

３ 噴出ノズル １２ ターゲット １７ 渦流発生室 ２１ 隔壁 ２１１ａ，２１１ｂ ダイヤフラム ３２ａ，３２ｂ，３６ａ，３６ｂ 半導体シリコン圧力
センサ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入した気体を噴出する噴出ノズルと、
   該噴出ノズルから噴出される気体が当てられるターゲッ
   トを有する渦流発生室とを備え、該渦流発生室に発生す
   る渦流による流量に比例した周波数をもつ流体振動を検
   出して流量を計測するフルイディック流量計において、
   前記渦流発生室の壁面の一部分を画成するため前記ター
   ゲットの下流側に設けた隔壁の各渦流に対応する壁面に
   ダイヤフラムをそれぞれ作り込み、該ダイヤフラムが受
   ける圧力変化によって流体振動を検出することを特徴と
   するフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 流入した気体を噴出する噴出ノズルと、
   該噴出ノズルから噴出される気体が当てられるターゲッ
   トを有する渦流発生室とを備え、該渦流発生室に発生す
   る渦流による流量に比例した周波数をもつ流体振動を検
   出して流量を計測するフルイディック流量計において、
   渦流発生室を画成する壁面の各渦流に対応する位置に半
   導体シリコン圧力センサをそれぞれ設けたことを特徴と
   するフルイディック流量計。