JPH04326013A - フルイディック流量計 - Google Patents

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】

【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、流路の入り
口側に噴出ノズルが設けられ、この噴出ノズルから流路
に流体を噴出すると、コアンダ効果によって噴出流体は
、例えば右側の側壁に沿って流れる。

【０００４】この右側の側壁に流れた流体の一部は帰還
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、噴出流体が左側の側壁に沿って流れるように
なり、今度は左側の側壁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に沿って流れるように
なる。

【０００５】つまり、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交番圧力波が生じる。この交
番圧力波を圧電膜センサによって検出し、この周波数か
ら流量を算出して流体の流量を検出している。

【０００６】ところが、一般家庭用ガス流量計は、最大
使用流量からその１／１０００〜１／２０００の流量ま
で広い範囲に亘って計測できる必要性があるが、交番圧
力波を検出する圧電膜センサを用いたフルイディック流
量計の計測可能範囲は、最大使用流量時の圧力損失が規
定されているので、最大使用流量からその１／５０程度
であり、微小流量域での計測は不可能である。そこで、
大流量域は圧電膜センサによって検出し、微小流量域は
フローセンサによって検出するように構成したフルイデ
ィック流量計が開発された。

【０００７】ところが、フローセンサは、微小流量域の
計測を行うために、流量計内で流路が狭められ、流速が
もっとも速くなる位置、すなわち噴出ノズルに設ける必
要がある。

【０００８】そこで、従来は図６に示すようにフローセ
ンサを取付けている。すなわち、１は流路２を形成する
流路本体であり、この流路本体１の上流側流路３と下流
側流路４とを区画する隔壁５には噴出ノズル６が設けら
れている。そして、この噴出ノズル６の端部に位置する
前記隔壁５にはフローセンサ７が取付けられ、センサチ
ップ８を噴出ノズル６に臨ませている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に構成されたフルイディック流量計のフローセンサ７に
おけるセンサチップ８は、１つの発熱部と、この発熱部
を挟んで上流側および下流側に設置した一対の感温部と
からなり、両者の温度差で流速を計測するようになって
おり、発熱部および感温部は露出した状態に設けられて
いる。

【００１０】したがって、不用意に触れたり、ぶつけた
りするとセンサチップを破損することになり、取扱いに
注意を要する。また、流体計測部材質は、その安全上、
金属が使用されるが、流路の一番狭められた所に設置さ
れたセンサチップは、金属ケースとの間に僅かな間隙し
か取れないため耐電圧等の電気特性が悪くなる。

【００１１】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、フローセンサの取扱
いが容易で、流路本体に対するフローセンサの組立て作
業性の向上を図ることができるとともに、フローセンサ
を電気的に絶縁した状態で、正確な計測ができるフルイ
ディック流量計を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、前
記目的を達成するために、請求項１は、流路内に流体を
噴出する噴出ノズルに流体の流速を検出して微小流量域
の流量を検出するフローセンサを設けたフルイディック
流量計において、噴出ノズルの端部に位置する流路本体
に凹陥部を設け、この凹陥部に前記フローセンサを収容
する絶縁ケースを収納し、この絶縁ケースに前記噴出ノ
ズルの一部を構成する凹溝を設け、前記フローセンサの
センサチップを前記凹溝に臨ませたことにある。

【００１３】フローセンサを絶縁ケースに収容した状態
で流路本体の凹陥部に収納することにより、フローセン
サの電気的絶縁を図るとともに、組立て時にセンサチッ
プを保護することができる。請求項２は、前記凹陥部に
係合凹部を設けるとともに、絶縁ケースに前記係合凹部
に係合する係合凸部を設けて絶縁ケースを位置決めした
ことにある。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１５】図３および図４はフルイディック流量計の
全体を示すもので、１１はケースである。このケース１
１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。

【００１６】ケース本体１２の下部にはガス流入口体１
４とガス流出口体１５が並設され、上部には表示窓１６
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および遮断弁１８が設
置され、上部には電池１９、圧力スイッチ２０、感震器
２１および前記表示窓１６に対向する積算表示基板２２
が設置されている。

【００１７】前記フルイディック素子１７について説明
すると、２３はダイキャスト等によって形成された流路
本体であり、この流路本体２３の開口部をパッキング２
４を介して蓋体２５によって閉塞することにより、流路
２６が構成されている。

【００１８】この流路２６は隔壁２７によって区画され
、上流側流路２８は前記ガス流入口体１４に連通し、下
流側流路２９は前記ガス流出口体１５に連通している。 上流側流路２８の途中には弁座３０が設けられ、この弁
座３０には前記遮断弁１８の弁体３１が対向している。 すなわち、前記圧力スイッチ２０、感震器２１が異常を
感知したとき、遮断弁１８によって流路２６を遮断する
ことができるように構成されている。

【００１９】前記流路本体２３の隔壁２７には図３に示
すように、噴出ノズル３２が設けられている。この噴出
ノズル３２は流路本体２３の奥行き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２８に突出する突出部３２ａ，３２ｂを有し、
ノズル通路長を延長させている。

【００２０】この噴出ノズル３２に対向する下流側流路
２９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，３４ｂが対称的に
設けられている。

【００２１】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２９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。

【００２２】したがって、前記噴出ノズル３２から下流
側流路２９に向かって流体が噴出されると、コアンダ効
果によって噴出流体は、例えば右側の側壁３４ａの内側
に沿って流れる。

【００２３】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。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３
４ｂ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３４ａの内側に沿って流れるようになる。 つまり、噴出ノズル３２から下流側流路２９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。

【００２４】さらに、前記噴出ノズル３２に対応する前
記流路本体２３の側面にはフローセンサ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、
図１および図２に示すように、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。

【００２５】すなわち、センサ本体４２と、発熱部およ
び感温部からなる検出部を備えたセンサチップ４３とか
ら構成され、流路本体２３に対して固定されている。前
記噴出ノズル３２の一端部に位置する流路本体２３には
噴出ノズル３２を挟んで一対の凹陥部４４，４４が対称
的に設けられている。

【００２６】そして、この凹陥部４４，４４には合成樹
脂材料によって成形された矩形状の絶縁ケース４５が前
記噴出ノズル３２を跨いだ状態に収納されている。この
絶縁ケース４５の底部には前記噴出ノズル３２と同一幅
の凹溝４６が設けられ、この凹溝４６によって噴出ノズ
ル３２の一部を構成している。

【００２７】そして、この凹溝４６には前記センサチッ
プ４３が臨んでおり、噴出ノズル３２を通過する流体の
流速を計測するようになっている。この場合、凹陥部４
４，４４の互いに対向する内側面の間隔は、絶縁ケース
４５の外側面の間隔と一致して密に嵌合しており、この
絶縁ケース４５の内側面の間隔もセンサ本体４２の外側
面の間隔と一致して密に嵌合して絶縁ケース４５および
センサ本体４２を位置決めしている。

【００２８】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４７と、圧力波導
入部４８とからなり、センサ本体４７を前記流路本体２
３の側面に固定し、圧力波導入部４８を噴出ノズル３２
の出口近傍で、振動現象によって生じる交番圧力波の最
適取出し位置に設置している。

【００２９】一方、前記上流側流路２８には金網からな
る平板状の第１の整流板５１と金網からなる山形状の第
２の整流板５２が設置され、これらは流路本体２３に対
して着脱可能に設けられている。

【００３０】次に、前述のように構成されたフルイディ
ック流量計の作用について説明する。ガス流入口体１４
から流入した流体は流路２６の上流側流路２８を通過し
、さらに第１の整流板５１および第２の整流板５２によ
って整流された後、噴出ノズル３２に向かう。

【００３１】噴出ノズル３２は流路が狭められているた
めに、流体の流速が増し、噴出ノズル３２から下流側流
路２９に流体が噴出される。流体が噴出ノズル３２を通
過するとき、その流速がフローセンサ４０によって検出
される。噴出ノズル３２から下流側流路２９に向かって
流体が噴出されると、コアンダ効果によって噴出流体は
、例えば右側の側壁３４ａの内側に沿って流れる。

【００３２】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。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３
４ｂ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３４ａの内側に沿って流れるようになる。

【００３３】つまり、噴出ノズル３２から下流側流路２
９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。この交番圧力波、つまり噴出ノズル３２からの
噴流の流動方向の変化に起因する圧力変化は圧電膜セン
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
量を算出して積算表示基板２２に表示される。

【００３４】また、流路本体２３に対してフローセンサ
４０を組付けるに当たっては、まず、センサ本体４２を
絶縁ケース４５に収容してセンサチップ４３を凹溝４６
に臨ませる。

【００３５】この場合、センサチップ４３は絶縁ケース
４５の底面より下方に突出しないため、組立て時に作業
者の手指がセンサチップ４３に接触してセンサチップ４
３を破損させることもなく、取扱いが容易であり、絶縁
ケース４５を流路本体２３に形成した凹陥部４４，４４
に収納するだけでフローセンサ４０を噴出ノズル３２の
所定位置に取付けることができる。したがって、フロー
センサ４０の流路本体２３に対する組み立て作業性の向
上を図ることができ、さらに保守点検および修理の際に
も作業性が向上する。

【００３６】なお、前記一実施例においては、流路本体
２３に凹陥部４４，４４を設け、この凹陥部４４，４４
に絶縁ケース４５が密に嵌合するようにして位置決めし
たが、第５図に示すように、凹陥部４４，４４にそれぞ
れ係合凹部５３，５３を設ける一方、絶縁ケース４５の
底部に前記係合凹部５３，５３に係合する係合凸部５４
，５４を設け、互いに係合することにより、流路本体２
３に対して絶縁ケース４５を所定位置に位置決め固定す
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１によれば、噴出ノズルの端部に位置する流路本体に凹
陥部を設け、この凹陥部にフローセンサを収容する絶縁
ケースを収納し、この絶縁ケースに噴出ノズルの一部を
構成する凹溝を設けてセンサチップを凹溝に臨ませるこ
とにより、フローセンサの取扱いが容易で、流路本体に
対するフローセンサの組立て作業性の向上を図ることが
できるとともに、フローセンサを電気的に絶縁した状態
で、正確な計測ができるという効果がある。

【００３８】請求項２によれば、前記凹陥部に係合凹部
を設けるとともに、絶縁ケースに前記係合凹部に係合す
る係合凸部を設けたから、流路本体に対して絶縁ケース
を所定位置に位置決めできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わるフローセンサの取
り付け状態の分解斜視図。

【図２】同実施例のフローセンサの取り付け状態の断面
図。

【図３】同実施例のフルイディック流量計の縦断正面図
。

【図４】同実施例のフルイディック流量計の縦断側面図
。

【図５】この発明の他の実施例に係わるフローセンサの
取り付け状態の断面図。

【図６】従来のフルイディック流量計におけるフローセ
ンサの取り付け状態の斜視図。

【符号の説明】

２３…流路本体、３２…噴出ノズル、４０…フローセン
サ、４３…センサチップ、４４…凹陥部、４５…絶縁ケ
ース、４６…凹溝、５３…係合凹部、５４…係合凸部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流路内に流体を噴出する噴出ノズルを
   有し、この噴出ノズルの端部にセンサチップを臨ませ、
   噴出ノズルを流通する流体の流速を検出して微小流量域
   の流量を検出するフローセンサを設けたフルイディック
   流量計において、前記噴出ノズルの端部に位置する流路
   本体に凹陥部を設け、この凹陥部に前記フローセンサを
   収容する絶縁ケースを収納し、この絶縁ケースに前記噴
   出ノズルの一部を構成する凹溝を設け、前記フローセン
   サのセンサチップを前記凹溝に臨ませたことを特徴とす
   るフルイディック流量計。
2. 【請求項２】　　凹陥部に係合凹部を設けるとともに、
   絶縁ケースに前記係合凹部に係合する係合凸部を設けて
   絶縁ケースを位置決めしたことを特徴とする請求項１記
   載のフルイディック流量計。